WCA September 2015

在电线的剖面图上，入射光线几乎都是平行的。与电线中心 轴垂直的光源集中在狭窄的路径上。

2* α 来源于光学系统的孔径张角。它决定了电线周长上的光点 尺寸： r* α 。 2* β 来源于光源的入射角。 假设“ A ”代表电线表面吸收或漫射因数，则传感器接受到的 光源能量“ E ”为：

E = A*ie* r* α *cos β

❍ 图 4 : 形状改变效果。模拟图像

光学系统传感器

设计 为了能使光源作围绕式旋转，我们围绕电线中心轴设置了一 个光源环，每次仅适用一个光源。在光源间不停切换即可围 绕电线产生环绕光点。 120 度角上的三台传感器可同时检测电 线表面的光源能量。 光源系统将光束聚集在垂直于电线中心轴上的狭窄路径内。 其他项目内的光束几乎是平行的。路径的宽度决定了电线中 心轴上的分辨率。则光源尺寸必须较小且该光学系统已充分 适用于该项目。

光源线，入射能量 7 ie 8

线材，半径 7 r 8

图像传感器 A

基本光源圈

❍ 图 2 : 照明

区域 1

测量区域

区域 2

以上因数间的关系结果为： • 光点尺寸( r* α )与电线的直径以及光学系统的孔径张角成 正比(符合要求)。 • 传感器接收到的光源能量受到光源的入射角角度( cos β ) 影响而波动。三台传感器记录的数据显示，每台传感器 的“ β ”的波动范围在“正负 60 度”以内，由此产生 50% 的信号调幅。这会有一个因数进行补充修正以呈现平坦 响应。通过五台传感器协同工作，不可避免的波动被降至 20% 。 • 传感器接受到的光源能量与电线直径直接成正比。这意味 着入射光源能量“ ei ”也可相应调整，同时需要对不同直 径适用的传感器技术进行检测。最小可检测到的直径尺寸 来自于 10 微米的钨丝电线(黑色涂层)。 • A 因数对于漫射光源能量(粗糙程度)或吸收 850 毫微米的 光线都具有非常大的影响。

区域 3

图像传感器 C

图像传感器 B

光源/图像传感器位置 区域 1/ 传感器 A+C 区域 2/ 传感器 B+A 区域 3/ 传感器 C+B

❍ 图 6 : ❍ 图 5 : 系统的前部视图

漫射

抛光

❍ 图 3 : 粗糙程度效果

另一个重要的影响因素是电线中心线上的形状改变(鼓起物、 粗细不均、裂缝)，这些改变会使投射向传感器的反射光束发 生偏离，偏离出传感器的孔径张角。

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Wire & Cable ASIA – September/October 2015