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Wire & Cable ASIA – September/October 2015
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图
1
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
出口侧
入口侧
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。
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：