專利名稱：電磁線繞包質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及繞包電磁線的繞包質(zhì)量檢測，具體涉及運用機器視覺技術(shù)在線檢測電
磁線繞包的位置尺寸及其偏差的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電磁線是電機、高壓大容量變壓器等電器產(chǎn)品的關(guān)鍵材料，電磁線主要分繞包線
和漆包線兩種，繞包線是一種在導(dǎo)體上用天然纖維、無堿玻璃絲、云母帶等各種絕緣薄膜繞
包而成絕緣導(dǎo)線。繞包方式有二種平包和疊包；平包有單層平包，雙層平包，三層平包。繞
包的方式、層間位置尺寸參數(shù)及均勻性則是影響電磁線的電氣性能的重要因素。 由于電磁線的繞包是在絕緣薄膜高速旋轉(zhuǎn)下完成的，因此繞包質(zhì)量的動態(tài)檢測是
一項極具挑戰(zhàn)性的技術(shù)難題，采用任何接觸式的測量方法極難獲得準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)，而且
還容易造成線斷。目前，電磁線的繞包質(zhì)量主要依賴?yán)@包機的性能及其工作的穩(wěn)定性和可
靠性，即在生產(chǎn)工作過程中，首先使繞包機工作在低速旋轉(zhuǎn)的繞包預(yù)調(diào)狀態(tài)，操作人員根
據(jù)實時觀測繞包的具體情況調(diào)整繞包機的參數(shù)，使繞包的位置尺寸和偏差穩(wěn)定并符合產(chǎn)品
質(zhì)量要求；然后使繞包機工作在高速旋轉(zhuǎn)的繞包生產(chǎn)狀態(tài)，此后電磁線的繞包質(zhì)量完全憑
由機器的工作狀態(tài)來決定，操作人員只能對產(chǎn)后的繞包情況進行觀測后再判斷決定是否需
要進行干預(yù)。可見，憑借此種滯后的人工目測方法來檢測質(zhì)量難以及時發(fā)現(xiàn)問題，極為容易
造成不必要的浪費，而且人工目測的方法精度也難以保證，因此，迫切需要一種自動監(jiān)測系
統(tǒng)來實現(xiàn)對電磁線繞包質(zhì)量的檢測。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述電磁線繞包質(zhì)量人工目測調(diào)整和判斷的現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的在于提供一
種電磁線繞包質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)，其基于機器視覺技術(shù)來實現(xiàn)電磁線繞包的位置尺寸及其
偏差的實時、動態(tài)、非接觸的精確測量，以對生產(chǎn)真正做到實時監(jiān)測，全程監(jiān)控。
為達上述目的及其他目的，本發(fā)明的電磁線繞包質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)，包括固定于
繞包機機身且能發(fā)送定位信號的位置傳感器；裝設(shè)在繞包機上相對于所述位置傳感器的位
置且能隨繞包機轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動的感應(yīng)擋片，當(dāng)其與所述位置傳感器疊合時所述位置傳感器可
發(fā)出定位信號；設(shè)置在電磁線繞包工作區(qū)域上方的非日光光源；設(shè)置在電磁線繞包工作區(qū)
域上方且用于在所述非日光光源的輔助下采集已繞包的電磁線的圖像的采集模塊；用于當(dāng)
接收到所述定位信號后啟動采集模塊開始采集、以及根據(jù)處理模塊的結(jié)果將繞包偏差調(diào)整
信息送至外部的輸入輸出模塊；用于根據(jù)所述采集模塊所采集的圖像進行包括裁減分割、
濾波、均衡、提取突出邊緣特征信息、及獲取電磁線的拼接輪廓特征的處理，并以水平中心
截線為基準(zhǔn)，根據(jù)所述拼接輪廓特征統(tǒng)計每一拼接段所包含的像素點數(shù)目，進而獲得拼接
段之間的間距偏差和方向的處理模塊；與監(jiān)控計算機和采集模塊相連接且用于接受監(jiān)控計
算機的設(shè)定參數(shù)，以及將所述處理模塊的結(jié)果傳送至監(jiān)控計算機的界面的通信模塊；與所
述通信模塊相連接，用于將所述通信模塊傳送至的處理結(jié)果以恥b方式予以顯示，還用于
3提供一參數(shù)設(shè)置界面以供操作人員設(shè)置所述采集模塊的工作參數(shù)，并當(dāng)操作人員設(shè)置完畢
后形成相應(yīng)的調(diào)整信息通過通信模塊回傳至所述采集模塊的監(jiān)控計算機。 所述非日光光源可為紅色面光源，進一步可為能發(fā)出紅色光的LED燈。 所述采集模塊、輸入輸出模塊、處理模塊、及通信模塊的功能都由智能相機完成。 所述監(jiān)控計算機通過RJ-45標(biāo)準(zhǔn)接口與所述通信模塊連接。 所述處理模塊采用的均衡方法可為直方圖均衡，可采用小尺寸多結(jié)構(gòu)元數(shù)學(xué)形態(tài)
學(xué)邊緣檢測算法獲取電磁線的拼接輪廓特征，所述小尺寸可為3X3的尺寸。 綜上所述，本發(fā)明的電磁線繞包質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)通過對繞包工作區(qū)的圖像的采
集與分析，可實現(xiàn)電磁線繞包的位置尺寸及其偏差的實時、動態(tài)、非接觸的精確測量，真正
做到對生產(chǎn)實時監(jiān)測，全程監(jiān)控。


圖1是本發(fā)明的電磁線繞包質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)的原理示意圖。 圖2本發(fā)明的電磁線繞包質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)采集的電磁線雙層平包圖像示意圖。 圖3是本發(fā)明的電磁線繞包質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)的工作流程示意圖。 圖4是本發(fā)明的電磁線繞包質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)的監(jiān)控計算機提供的監(jiān)控界面示意圖。
具體實施例方式
以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的電磁線繞包質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)加以詳細(xì)說明。
請參見圖1，本發(fā)明的電磁線繞包質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)至少包括位置傳感器3、感
應(yīng)擋片4、非日光光源2、智能相機1、以及監(jiān)控計算機9等。 所述位置傳感器3固定于繞包機機身10上，其能發(fā)送定位信號。 所述感應(yīng)擋片4裝設(shè)在繞包機上相對于所述位置傳感器3的位置，其能隨繞包機
轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，當(dāng)其轉(zhuǎn)動到與所述位置傳感器疊合時，所述位置傳感器就會發(fā)出定位信號。 所述非日光光源，設(shè)置在電磁線繞包工作區(qū)域上方。在本實施例中，采用LED燈發(fā)
出的紅色面光作為光源，此外也可采用其他能有效的防止外部環(huán)境光干擾的光源。 所述智能相機設(shè)置在電磁線繞包工作區(qū)域上方，可以攝取繞包電磁線6被絕緣薄
膜7和8繞包的圖像，其并不是一臺簡單的相機，而是一種高度集成化的微小型機器視覺系
統(tǒng)，其可將圖像的采集、處理與通信功能集成于單一相機內(nèi)，從而提供了具有多功能、模塊
化、高可靠性、易于實現(xiàn)的機器視覺解決方案，區(qū)別于傳統(tǒng)相機將圖像傳輸?shù)接嬎銠C再進行
處理，智能相機能獨立完成采集、處理到結(jié)果輸出的三個環(huán)節(jié)，系統(tǒng)的復(fù)雜度大為降低，較
計算機架構(gòu)的視覺系統(tǒng)來說更適合工業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用環(huán)境。在本實施例中，采用的NI 1722
智能相機，其具備雙端口千兆以太網(wǎng)接口 ，因此，操作或管理人員基于NI網(wǎng)絡(luò)發(fā)布技術(shù)可
以在遠(yuǎn)程使用標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器來監(jiān)控現(xiàn)場的檢測過程。所述LED紅色面光源，可以在智能相機
視場范圍內(nèi)，使繞包電磁線獲得穩(wěn)定的均勻照射，輪廓尺寸及繞包邊界清晰突出。 所述智能相機包括采集模塊、輸入輸出模塊、處理模塊、及通信模塊等。其中，所
述采集模塊設(shè)置在電磁線繞包工作區(qū)域上方，用于在所述LED紅色面光源的輔助下采集已
繞包的電磁線的圖像；所述輸入輸出模塊用于當(dāng)接收到所述定位信號后啟動采集模塊開始采集、以及根據(jù)處理模塊的結(jié)果將繞包偏差調(diào)整信息送至外部；所述處理模塊用于根據(jù)所述采集模塊所采集的圖像進行包括裁減分割、濾波、均衡、提取突出邊緣特征信息、及獲取電磁線的拼接輪廓特征的處理，并以水平中心截線為基準(zhǔn)，根據(jù)所述拼接輪廓特征統(tǒng)計每一拼接段所包含的像素點數(shù)目，進而獲得拼接段之間的間距偏差和方向；所述通信模塊與所述采集模塊和監(jiān)控計算機相連接，用于接受監(jiān)控計算機的設(shè)定參數(shù)，以及將所述處理模塊的結(jié)果傳送至監(jiān)控計算機的界面； 所述監(jiān)控計算機9與所述通信模塊相連接，用于將所述通信模塊傳送至的處理結(jié)果以web方式予以顯示，還用于提供一參數(shù)設(shè)置界面以供操作人員設(shè)置所述采集模塊的工作參數(shù)，并當(dāng)操作人員設(shè)置完畢后形成相應(yīng)的調(diào)整信息回傳至所述通信模塊，其通過RJ-45標(biāo)準(zhǔn)接口與所述通信模塊連接。 所述電磁線繞包質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)的工作過程如下 第一步，智能相機1和LED照明光源置于電磁線繞包工作區(qū)域的上方，調(diào)整光源的發(fā)光強度及照射角度，同時調(diào)節(jié)智能相機的姿態(tài)、焦距及光圈，使智能相機視場范圍內(nèi)的圖像信息特征清晰可辨。 第二步，安裝并調(diào)整位置傳感器3和感應(yīng)擋片4，位置傳感器固定而感應(yīng)擋片隨繞
包機5 —起旋轉(zhuǎn)運動，當(dāng)每一周繞包過程中位置傳感器與感應(yīng)擋片重合時，位置傳感器4得
到感應(yīng)并輸出脈沖信號觸發(fā)智能相機的控制模塊，智能相機的采集模塊采集此刻瞬間的繞
包圖像，如圖2所示，其中，71表示絕緣薄膜，72表示作為基準(zhǔn)的水平中心截線。 第三步，圖象處理與檢測圖2所示為電磁線雙層平包方式的圖像，第一層繞包
時，絕緣薄膜為簡單的平行拼接方式；第二層繞包時，絕緣薄膜的平行拼接覆蓋在第一層
上，但要求絕緣薄膜寬度的中心與第一層的拼接線重合。 如圖2所示，d表示第二層繞包拼接線與第一層繞包拼接線的間距，D為第一層繞包拼接線之間的間距，也即絕緣薄膜的寬度。生產(chǎn)工藝與檢測的技術(shù)指標(biāo)要求為當(dāng)d的偏差小于等于5% D時，分別輸出兩種狀態(tài)信號表示正偏差或負(fù)偏差；當(dāng)d的偏差大于5% D同時小于等于10% D時，輸出第三種狀態(tài)信號。 先由智能相機判斷是否接收到定位信號(即位置傳感器是否感應(yīng)？)，否就繼續(xù)等待，當(dāng)智能相機收到觸發(fā)信號即啟動采集模塊刻采集圖像，隨后處理模塊對圖像進行裁減分割，提取繞包檢測的有效區(qū)域(ROI區(qū)域)，并對ROI區(qū)域進行自適應(yīng)濾波、直方圖均衡處理，提高圖像質(zhì)量突出邊緣特征信息；運用小尺寸(3X3)多結(jié)構(gòu)元數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)邊緣檢測算法提取繞包拼接線的輪廓特征，邊緣定位準(zhǔn)確、速度快、魯棒性優(yōu)于的傳統(tǒng)邊緣提取算子；再通過圖像的邊緣細(xì)化和二值化處理，得到單像素的繞包拼接線輪廓，再以電磁線的水平中心截線為基準(zhǔn)，統(tǒng)計距離參數(shù)d和D的像素個數(shù)，并以此計算d的偏差，判斷偏差是否超出極限范圍，若是，則超限報警，否則輸出表示繞包質(zhì)量檢測結(jié)果的數(shù)字編碼信號，并進行下一次檢測。 重復(fù)以上步驟，流程圖如圖3所示，即可實現(xiàn)電磁線繞包質(zhì)量的實時檢測、全程監(jiān)控。 監(jiān)控計算機9可以隨時通過RJ-45標(biāo)準(zhǔn)接口與智能相機連接，通過標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器以Web方式實時、動態(tài)顯示繞包的圖像信息及檢測狀態(tài)信息，配置或調(diào)整理智能相機的工作參數(shù)、更新或下載系統(tǒng)程序與算法，其監(jiān)控界面如圖4所示，其中，監(jiān)控界面的左側(cè)為參數(shù)
5設(shè)置界面，包括對繞包參數(shù)((如允許誤差、超限誤差、繞包方向等)設(shè)置、攝像系統(tǒng)參數(shù) (如拍攝線條、角度上限、角度下限等)，監(jiān)控界面的右邊是圖像監(jiān)測區(qū)，監(jiān)控界面還包括 其他如實時采集等點擊按鈕，在此，不再逐一說明，具體可如圖4所示。此外，也可根據(jù)實際 需要提供不同的包含參數(shù)設(shè)置的監(jiān)控界面。 綜上所述，本發(fā)明的電磁線繞包質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)采用了基于機器視覺技術(shù)的智 能相機，在線拍攝電磁線的繞包圖像，并對圖像進行分析，由此可實現(xiàn)電磁線繞包的位置尺 寸及其偏差的實時、動態(tài)、非接觸的精確測量，輸出數(shù)字編碼信號指示繞包的偏差狀態(tài)和方 向，同時可以將檢測結(jié)果同步顯示在監(jiān)控計算機屏幕上，真正做到對生產(chǎn)實時監(jiān)測，全程監(jiān) 控。此外，繞包機也可根據(jù)監(jiān)控計算機提供的數(shù)字編碼進行動態(tài)實時調(diào)整、補償工作參數(shù)， 對繞包進行實時修正，實現(xiàn)繞包生產(chǎn)過程的閉環(huán)自動控制，控制和提高產(chǎn)品質(zhì)量、促進生產(chǎn) 效率。
權(quán)利要求
一種電磁線繞包質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)，其特征在于包括固定于繞包機機身且能發(fā)送定位信號的位置傳感器；裝設(shè)在繞包機上相對于所述位置傳感器的位置的感應(yīng)擋片，其能隨繞包機轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，當(dāng)其與所述位置傳感器疊合時，所述位置傳感器發(fā)出定位信號；非日光光源，設(shè)置在電磁線繞包工作區(qū)域上方；采集模塊，設(shè)置在電磁線繞包工作區(qū)域上方，用于在所述非日光光源的輔助下采集已繞包的電磁線的圖像；輸入輸出模塊，用于當(dāng)接收到所述定位信號后啟動采集模塊開始采集、以及根據(jù)處理模塊的結(jié)果將繞包偏差調(diào)整信息送至外部；處理模塊，用于根據(jù)所述采集模塊所采集的圖像進行包括裁減分割、濾波、均衡、提取突出邊緣特征信息、及獲取電磁線的拼接輪廓特征的處理，并以水平中心截線為基準(zhǔn)，根據(jù)所述拼接輪廓特征統(tǒng)計每一拼接段所包含的像素點數(shù)目，進而獲得拼接段之間的間距偏差和方向；通信模塊，與監(jiān)控計算機和采集模塊相連接，用于接受監(jiān)控計算機的設(shè)定參數(shù)，以及將所述處理模塊的結(jié)果傳送至監(jiān)控計算機的界面；監(jiān)控計算機，與所述通信模塊相連接，用于將所述通信模塊傳送至的處理結(jié)果以web方式予以顯示，還用于提供一參數(shù)設(shè)置界面以供操作人員設(shè)置所述采集模塊的工作參數(shù)，并當(dāng)操作人員設(shè)置完畢后形成相應(yīng)的調(diào)整信息通過所述通信模塊傳至采集模塊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁線繞包質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)，其特征在于所述非日光光 源為紅色面光源。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁線繞包質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)，其特征在于所述紅色面光 源為能發(fā)出紅色光的LED燈。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電磁線繞包質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)，其特征在于所述采集模塊、 輸入輸出模塊、處理模塊、及通信模塊的功能都由智能相機完成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的電磁線繞包質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)控 計算機通過RJ-45標(biāo)準(zhǔn)接口與所述通信模塊連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的電磁線繞包質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)，其特征在于所述處理 模塊采用的均衡方法為直方圖均衡。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的電磁線繞包質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)，其特征在于所述處理模塊采用小尺寸多結(jié)構(gòu)元數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)邊緣檢測算法獲取電磁線的拼接輪廓特征。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電磁線繞包質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)，其特征在于所述小尺寸為3X3的尺寸。
全文摘要
本發(fā)明提供的電磁線繞包質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)，包括固定于繞包機機身且能發(fā)送定位信號的位置傳感器；裝設(shè)在繞包機上的感應(yīng)擋片；設(shè)置在電磁線繞包工作區(qū)域上方的非日光光源；設(shè)置在電磁線繞包工作區(qū)域上方且用于采集已繞包的電磁線的圖像的采集模塊；用于根據(jù)所采集的圖像進行處理以獲得拼接段之間的間距偏差和方向的處理模塊；與位置傳感器和處理模塊相連接且用于輸出處理結(jié)果、以及將繞包偏差調(diào)整信息送至外部的輸入輸出模塊；與通信模塊相互通信的監(jiān)控計算機，由此實現(xiàn)對電磁線繞包生產(chǎn)的實時監(jiān)測，全程監(jiān)控。
文檔編號G01B11/24GK101718530SQ20091019895
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月18日
發(fā)明者戴曙光, 穆平安, 金晅宏 申請人:上海理工大學(xué)