WCA September 2015

电线电缆以及光纤的超高 速、高分辨率表面质量测定 ( SQM )

作者：法国卡布列斯赛飒-世通公司（ Cersa-MCI ）研发部门 Jean-François Fardeau, Gérald Novel 和 David Miara, Cersa-MCI

摘要 此科研项目满足了长期以来电线电缆以及光纤行业关于高效 在线表面质量测定和缺陷检测的需求。这一项目近来通过光 电子学的最新技术开发而得以实现。 该系统如同一个围绕着电线的环状线性相机。细线版本运作 范围可从 10 微米( 0.4 密耳)至 2 毫米( 80 密耳)并可以两种形式 进行，细线以及超细线。 每周长设置有 64 个点位，每秒可环绕 300,000 周( c/s )，点位 大小与电线直径呈正比，相比较其他现有的技术，该系统的 表面检测性能更佳且具有价格竞争优势。 系统包括所有必须的实时电子计算：缺陷描述、缺陷选择以 及缺陷警报。它可连接外部电脑用以记录数据、设置参数、 在电脑屏幕上显示图像、计算统计数据、报告以及维护产品 质量。(于 2004 年 7 月获得国际专利)。明年将开发其他适用于 更大直径的型号，该型号的分辨率更高但是速度较慢。 介绍 在表面质量非常重要的应用程序中(粗糙程度、裂缝、是否 有鼓起、是否粗细不均)，例如特制不锈钢细电线、金制电 线、电镀线材、线材涂层或光纤抛光、铜线上釉以及宽带电 缆，之前从未有设备可进行全面的高分辨率和高速表层分 析。 目前使用的表面质量检测设备基于标准的摄影图像分析基础 之上。该技术对于细电线的限制在于电线的分辨率、影像频 率以及表面分析的照明系统。 通过非接触式的全围成像，该系统能够兼具高分辨率和高速 两项特点全面覆盖到所有电线表层。这使得评估缺陷的表层 和形状成为可能。该系统速度为每秒 300,000 圈周长、每周 64 个点位，线路速度达每秒 30 米( 1,800 米/兆牛顿)，轴向分辨 率(节距)为 0.1 毫米( 4 密耳)。 包括电线长度以及速度测量的送线脉冲在内，已有两个维度 的数据得以明确：长度和周长。这为电线的缺陷描述提供了 双轴成像。通过连接电脑，可对电线表明进行局部成像，特 别是当有缺陷情况出现时，可对其进行理解与分析。 仅使用静态组件，使用期限不成问题。但是在恶劣环境下维 护光纤系统则需要特殊的护理。对于维护要求较低的运营 中，会使用清洁的空气压力防止在内部的玻璃管接口上沉积 灰尘和颗粒物或附着水蒸气。

出口侧

入口侧

原理 创意来自于聚光灯投射在圆柱体上的光束。在这张图中， re/D 约等于 2% 。则 re/π*D 小于周长的 1% 。光束的尺寸取决 于光源以及观测器孔径张角(传感器的镜片)的大小。 投射至观测器(传感器)的能量很大程度上会受到表面质量的 影响；粗糙程度、涂层(吸收程度)、鼓起物以及圆柱体的局 部形状。

因此，围绕电线中心轴旋转光源同样也能使固定观测仪上投 射到表面的光束进行环绕旋转。由此生成了圆周图像。

当电线运动时，便能形成电线表面完整的图像。如果设计合 理，那么电线表面任何缺陷、涂层或形状上的改变都会大幅 度减少投射到传感器上的光源。

图 2 展现了该原理的主要参数：

❍ 图 1

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Wire & Cable ASIA – September/October 2015