本发明涉及电缆检测，具体涉及一种抗拉型高承载铠装电力电缆质量评估系统及方法。
背景技术：
1、抗拉型高承载铠装电力电缆是抗拉及承载性能较佳的铠装电力电缆。
2、抗拉型高承载铠装电力电缆是具有坚固防护层的电缆，它的金属铠装层，通常由钢带或钢丝构成，能有效增强电缆的抗压、抗拉能力。适用于可能承受机械外力、易发生碰撞或地下敷设等复杂环境。例如在大型工厂、建筑工地和地下管廊中，铠装电缆能可靠地传输电力和信号，保障系统稳定运行。
3、申请号为202410302755.0的发明专利中公开了一种基于电缆生产线的交联电缆产品质量管理控制系统，其特征在于：包括：导体参数获取模块：用于获取交联电缆生产过程中的导体相关参数信息；交联绝缘体参数获取模块：用于获取生产过程中的电缆绝缘体相关参数信息；电缆质量评估分析模块：用于整合导体参数获取模块、交联绝缘体参数获取模块的处理结果并综合分析当前交联电缆产品质量；生产线反馈调控模块：用于根据电缆质量评估分析模块的处理结果判断并锁定目标生产线的调控工位及调控方式；云端数据库：用于在云端存储全部参数信息及处理结果信息并将信息在各模块之间共享。
4、该申请在于解决：“在实际生产过程中对电缆中间体的质量进行监管、控制，同样无法有效地提高和管控交联电缆生产线中得到的电缆产品的质量。”的问题。
5、然而，相对于铠装电缆的质量评估而言，电缆外包钢带的材质往往都会符合制造要求，而关键在于电缆外包钢带时，钢带旋绕包裹的电缆表面的有序性、一致性。
6、为此，我们提出了一种抗拉型高承载铠装电力电缆质量评估系统。
技术实现思路
1、针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种抗拉型高承载铠装电力电缆质量评估系统及方法，解决了上述背景技术中提出的技术问题。
2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
3、第一方面，一种抗拉型高承载铠装电力电缆质量评估系统，包括：控制终端、采集层、分析层及评估层；
4、控制终端，是系统的主控端，用于控制系统运行及关闭；
5、钢带铠装机上采用钢带实时旋绕包裹处理的电缆的外观图像数据、钢带铠装机运行参数通过采集层采集，在电缆外观图像数据中获取电缆外观图像，并实时将电缆外观图像向分析层转发，分析层在接收采集层采集的电缆外观图像后，在电缆外观图像中提取电缆外观轮廓图像，基于电缆外观轮廓图像的轮廓线对电缆外观图像进行分割处理，得到若干组子电缆外观图像块，应用子电缆外观图像块分析电缆表面旋绕包裹钢带的一致性，分析层中电缆表面旋绕包裹钢带的一致性分析结果向评估层传输，评估层运行获取钢带铠装机运行参数及电缆表面旋绕包裹钢带的一致性，结合二者评估由钢带铠装机制成的铠装电缆的质量优劣；
6、所述分析层包括接收模块、分割模块及分析模块，接收模块用于电缆外观图像，分割模块用于识别电缆外观图像中电缆外观轮廓图像，基于电缆外观轮廓图像中轮廓线对电缆外观图像进行分割，以获取子电缆外观图像块，分析模块用于识别各子电缆外观图像块相互之间的相似度，基于子电缆外观图像块相互之间的相似度分析电缆表面旋绕包裹钢带的一致性；
7、所述分析模块中各子电缆外观图像块相互之间的相似度时，各子电缆外观图像块以两两相邻为一组记作相似度识别图像，进一步通过下式进行求取，公式为：
8、
9、式中：sim(pi,pi+1)为第i组相似度识别图像与第i+1组相似度识别图像的相似度；mpi为第i组相似度识别图像上轮廓像素总量；mpi+1为第i+1组相似度识别图像上轮廓像素总量；q为校准因子；m为相似度识别图像上轮廓弯折点的集合；g((pi)j,(pi)j+1)为第i组相似度识别图像中第j组轮廓弯折点与第j+1组轮廓弯折点间像素的数量；为第i组相似度识别图像中第j组轮廓弯折点与第j+1组轮廓弯折点间像素所呈线段的斜率；g((pi+1)j,(pi+1)j+1)为第i+1组相似度识别图像中第j组轮廓弯折点与第j+1组轮廓弯折点间像素的数量；为第i+1组相似度识别图像中第j组轮廓弯折点与第j+1组轮廓弯折点间像素所呈线段的斜率；
10、其中，sim(pi,pi+1)越大，表示两组相似度识别图像越相似，反之，则越不相似，校准因子q的取值为1或-1，校准因子q所在分式中，分子大于分母时，校准因子q取值为-1，分子小于等于分母时，校准因子q取值为1；
11、所述钢带铠装机上用于旋绕包裹电缆的钢带一侧设置有区别于钢带自身色彩的电镀涂层，且所述电镀涂层的宽度为钢带旋绕包裹电缆时，钢带相互搭接宽度的2～3倍；
12、所述控制终端通过局域网络交互连接有相机模组，所述相机模组通过局域网络交互连接有处理模块及传感模块，所述传感模块通过局域网络交互连接有接收模块，所述接收模块通过局域网络交互连接有分割模块及分析模块，所述分析模块通过局域网络交互连接有调取模块，所述调取模块通过局域网络交互连接有评估模块及反馈模块。
13、更进一步地，所述采集层包括相机模组、处理模块及传感模组，相机模组用于采集钢带铠装机上进行钢带旋绕包裹处理的电缆的外观图像数据，处理模块用于接收电缆外观图像数据，对电缆外观图像数据进行分割，以获取电缆外观图像，进一步对电缆外观图像进行反光消除处理，传感模组用于感知钢带铠装机运行参数；
14、其中，相机模组在采集电缆外观图像数据时，电缆以指定的区别于电缆本身颜色的背景作为图像背景，执行电缆外观图像数据的采集，处理模块对电缆外观图像数据进行分割处理时，以电缆外观图像数据中所有图像背景颜色的像素块作为分割目标，从电缆外观图像数据中割离，割离操作结束后，所得图像，即电缆外观图像，传感模组由传感器所集成，传感模组运行感知钢带铠装机运行参数包括：钢带铠装机上传输钢带的张力、钢带铠装机上传输钢带的传输速度。
15、更进一步地，所述相机模组由高清高速摄像头所集成，所述钢带铠装机在实时旋绕包裹处理电缆时，相机模组及传感模组基于设定频率连续采集电缆外观图像数据及钢带铠装机的运行参数，相机模组及传感模组运行应用的频率服从：钢带铠装机单次加工电缆长度越长，相机模组及传感模组运行应用频率越低，反之，相机模组及传感模组运行应用的频率越高；
16、所述处理模块中对于电缆外观图像的反光消除处理逻辑表示为：
17、logic1：将电缆外观图像转换为灰度图像，设定反光像素块判定值，应用反光像素块判定值与灰度图像中各像素块的灰度值进行比对，确定反光像素块并提取；
18、logic2：对提取的反光像素块进行调整，以消除像素块的反光视觉效果，进一步将消除反光视觉效果的像素块重新放置到反光像素块提取位置，以得到消除反光视觉效果的灰度图像。
19、更进一步地，所述logic1与logic2中对反光像素块的判定及调整逻辑表示为：
20、
21、式中：i(x,y)为像素块的灰度值；m(x,y)为像素块的灰度均值；s(x,y)为像素块的标准差；r为反光像素块判定值；i_new(x,y)为消除反光视觉效果的像素块；k为调整系数；
22、其中，式(1)成立时，将式(1)中i(x,y)应用到式(2)，反之i(x,y)对应像素块为无反光视觉效果的像素块，上式中像素块为灰度图像均匀分割所得的不小于2×2的图像块，调整系数k∈[0，1]，且服从|i(x,y)-[m(x,y)+r*s(x,y)]||的值越大，调整系数k取值越大，反之取值越小的设定逻辑，调整系数k的值越接近0.5，表示像素块的消除反光视觉效果越佳。
23、更进一步地，所述接收模块接收的电缆外观图像即经过灰度转换及反光像素块调整后的灰度图像；
24、所述分割模块在识别电缆外观图像中电缆外观轮廓图像时，以电缆外观图像中电缆灰度值及电镀涂层灰度值，区分电缆外观图像中电缆图像区域及电镀涂层图像区域，各电缆图像区域及电镀涂层图像区域的边缘像素相邻相互连接构成的封闭图形的总和即电缆外观轮廓图像，电缆外观轮廓图像基于内部各组封闭图形执行分割处理，即得到子电缆外观图像块；
25、分析模块在识别各子电缆外观图像块相互之间的相似度时，对两组端头位置子电缆外观图像块进行舍弃。
26、更进一步地，所述电缆表面旋绕包裹钢带的一致性的分析逻辑表示为：
27、
28、式中：θ为电缆表面旋绕包裹钢带的一致性；n为相似度识别图像的集合；sim(pi,pi+1)为第i组相似度识别图像与第i+1组相似度识别图像的相似度；
29、其中，电缆表面旋绕包裹钢带的一致性θ的值越大，表示电缆表面旋绕包裹钢带的一致性越高，反之表示电缆表面旋绕包裹钢带的一致性越低。
30、更进一步地，所述评估层包括调取模块、评估模块及反馈模块，调取模块用于调取采集层中采集的钢带铠装机运行参数，及分析层中电缆表面旋绕包裹钢带的一致性分析结果，评估模块用于接收调取模块中调取的钢带铠装机运行参数及电缆表面旋绕包裹钢带的一致性分析结果，基于钢带铠装机运行参数及电缆表面旋绕包裹钢带的一致性分析结果评估钢带铠装机制成的铠装电缆的质量优劣，设定判定阈值与钢带铠装机制成的铠装电缆的质量优劣评估结果比对，判定铠装电缆是否合格，反馈模块用于获取评估模块中铠装电缆是否合格的判定结果，并将判定结果向控制终端输出；
31、其中，反馈模块反馈的判定结果为不合格时，同步反馈电缆表面旋绕包裹钢带的一致性θ来源相似度识别图像中，相似度最低的三组相似度识别图像，及相似度最低三组相似度识别图像所在电缆外观图像的采集时间戳。
32、更进一步地，所述评估模块中钢带铠装机制成的铠装电缆的质量优劣的评估逻辑表示为：
33、
34、式中：ξ为钢带铠装机制成的铠装电缆的质量优劣表现值；θ为电缆表面旋绕包裹钢带的一致性；pv为传感模组第v次运行时感知到的传输钢带的张力；sv为传感模组第v次运行时感知到的传输钢带的传输速度；χ为归一化因子；
35、其中，归一化因子χ＞0，钢带铠装机制成的铠装电缆的质量优劣表现值ξ越大，表示钢带铠装机制成铠装电缆的质量越佳，反之，则越差。
36、第二方面，一种抗拉型高承载铠装电力电缆质量评估方法，包括以下步骤：
37、步骤1：采集钢带铠装机上实时加工的电缆外观图像数据及运行参数；
38、步骤2：在电缆外观图像数据中获取电缆外观图像，将电缆外观图像转换为灰度图像，对灰度图像执行反光消除处理；
39、步骤3：获取完成反光消除的灰度图像，在灰度图像中提取电缆外观轮廓图像，基于电缆外观轮廓图像中轮廓线对灰度图像进行分割处理，得到若干组子灰度图像；
40、步骤4：舍弃子灰度图像中相对于电缆外观轮廓图像的两端位置的子灰度图像，将剩余子灰度图像以两两相邻为一组的拼接组合，得到若干组拼接图形，记作相似度识别图像；
41、步骤5：应用相似度识别图像分析电缆表面旋绕包裹钢带的一致性；
42、步骤6：根据钢带铠装机与一致性分析结果评估钢带铠装机制成铠装电缆的质量优劣；
43、步骤7：钢带铠装机制成铠装电缆的合格判定及判定结果的输出。
44、采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下
45、有益效果：
46、本发明提供一种抗拉型高承载铠装电力电缆质量评估系统，该系统在运行过程中，通过铠装电缆在通过钢带铠装机组装过程中的图像采集及钢带铠装机运行参数的采集，对铠装电缆带来了基于钢带卷绕包裹电缆时，钢带相互搭接一致性的分析，从而基于钢带搭接一致性分析再结合钢带铠装机运行参数的综合评估，对钢带铠装机制造的铠装电缆提供质量评估及合格判定，确保钢带铠装机基于生产标准生产铠装电缆，保证铠装电缆质量；
47、同时提供一种抗拉型高承载铠装电力电缆质量评估方法，基于该方法中的步骤执行，上述系统提供以进一步的运行逻辑支持，确保系统稳定对钢带铠装机产出的铠装电缆提供有效的质量评估。
1.一种抗拉型高承载铠装电力电缆质量评估系统，其特征在于，包括：控制终端、采集层、分析层及评估层；
2.根据权利要求1所述的一种抗拉型高承载铠装电力电缆质量评估系统，其特征在于，所述采集层包括相机模组、处理模块及传感模组，相机模组用于采集钢带铠装机上进行钢带旋绕包裹处理的电缆的外观图像数据，处理模块用于接收电缆外观图像数据，对电缆外观图像数据进行分割，以获取电缆外观图像，进一步对电缆外观图像进行反光消除处理，传感模组用于感知钢带铠装机运行参数；
3.根据权利要求2所述的一种抗拉型高承载铠装电力电缆质量评估系统，其特征在于，所述相机模组由高清高速摄像头所集成，所述钢带铠装机在实时旋绕包裹处理电缆时，相机模组及传感模组基于设定频率连续采集电缆外观图像数据及钢带铠装机的运行参数，相机模组及传感模组运行应用的频率服从：钢带铠装机单次加工电缆长度越长，相机模组及传感模组运行应用频率越低，反之，相机模组及传感模组运行应用的频率越高；
4.根据权利要求3所述的一种抗拉型高承载铠装电力电缆质量评估系统，其特征在于，所述logic1与logic2中对反光像素块的判定及调整逻辑表示为：
5.根据权利要求1所述的一种抗拉型高承载铠装电力电缆质量评估系统，其特征在于，所述接收模块接收的电缆外观图像即经过灰度转换及反光像素块调整后的灰度图像；
6.根据权利要求1或5所述的一种抗拉型高承载铠装电力电缆质量评估系统，其特征在于，所述电缆表面旋绕包裹钢带的一致性的分析逻辑表示为：
7.根据权利要求1所述的一种抗拉型高承载铠装电力电缆质量评估系统，其特征在于，所述评估层包括调取模块、评估模块及反馈模块，调取模块用于调取采集层中采集的钢带铠装机运行参数，及分析层中电缆表面旋绕包裹钢带的一致性分析结果，评估模块用于接收调取模块中调取的钢带铠装机运行参数及电缆表面旋绕包裹钢带的一致性分析结果，基于钢带铠装机运行参数及电缆表面旋绕包裹钢带的一致性分析结果评估钢带铠装机制成的铠装电缆的质量优劣，设定判定阈值与钢带铠装机制成的铠装电缆的质量优劣评估结果比对，判定铠装电缆是否合格，反馈模块用于获取评估模块中铠装电缆是否合格的判定结果，并将判定结果向控制终端输出；
8.根据权利要求7所述的一种抗拉型高承载铠装电力电缆质量评估系统，其特征在于，所述评估模块中钢带铠装机制成的铠装电缆的质量优劣的评估逻辑表示为：
9.根据权利要求1所述的一种抗拉型高承载铠装电力电缆质量评估系统，其特征在于，所述控制终端通过局域网络交互连接有相机模组，所述相机模组通过局域网络交互连接有处理模块及传感模块，所述传感模块通过局域网络交互连接有接收模块，所述接收模块通过局域网络交互连接有分割模块及分析模块，所述分析模块通过局域网络交互连接有调取模块，所述调取模块通过局域网络交互连接有评估模块及反馈模块。
10.一种抗拉型高承载铠装电力电缆质量评估方法，所述方法是对如权利要求1-9中任意一项所述一种抗拉型高承载铠装电力电缆质量评估系统的实施方法，其特征在于，包括以下步骤：
