一种电缆组件质量自动检测系统及方法与流程

本发明涉及一种电缆组件质量自动检测系统及方法，属于航天电缆组件质量检测。

背景技术：

1、电缆组件作为航天器能量与信息传输的关键组成部分，其插针高度、焊点可靠性、分支长度精度及标识字符正确性直接关系到整个系统的可靠性与安全性。例如，插针高度偏差过大会导致连接器接触不良；焊点虚焊或桥接会在振动环境下断裂或引发信号串扰；分支长度超差会造成电缆敷设困难或应力集中；标识字符错误则可能导致地面装配与在轨维护误操作。因此，对电缆组件进行全面的质量检测是航天产品批量化生产中不可或缺的环节。

2、传统的电缆组件检测方法多依赖人工目视检查、游标卡尺测量、放大镜观察焊点，存在以下突出问题：

3、（1）检测效率低：单根包含数十个插针、多个焊点及若干分支的电缆，人工逐项检测耗时数分钟至数十分钟，无法满足批量化生产节拍（通常要求每根<1分钟）。

4、（2）主观性强：不同检测人员对焊点缺陷（如微小气孔、虚焊）的判断标准不一致，同一人员在不同时间段判断也有差异，导致漏检率波动大（统计显示人工焊点漏检率可达5%～15%）。

5、（3）一致性差：长时间检测易疲劳，特别是高密度连接器（如j30j型37芯）的插针高度测量，游标卡尺读数误差可达±0.1mm以上。

6、（4）数据管理分散：检测记录多为纸质或零散excel文档，无法与产品批次、唯一编号自动关联，难以实现全流程质量追溯。一旦出现故障，无法快速回溯该电缆的生产检测数据。

7、现有技术中，已出现部分单一维度的自动化检测设备，例如：

8、插针高度光学测量仪：采用激光位移传感器逐针扫描，但需要人工对准且速度慢（每针0.5秒）。

9、线束长度激光测距仪：只能测量单一直线距离，无法处理多分支、弯曲电缆。

10、字符喷码检测机：仅适用于平面标签，对于圆柱侧面标识需多相机环绕，系统复杂。

11、然而，这些设备多为分立、半自动，缺乏系统整合，无法在同一平台完成多维度并行检测。同时，检测数据管理分散，无法关联产品批次信息，难以满足航天质量体系对过程追溯的严格要求。因此，开发一种集成化、自动化、智能化的电缆组件质量检测系统具有重要的工程应用价值。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，传统电缆组件测试设备功能难以整合实现的问题，提出了一种电缆组件质量自动检测系统及方法。

2、本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

3、一种电缆组件质量自动检测系统，包括交互层、业务逻辑层及数据层，其中：

4、交互层，选取待测电缆组件，对待测电缆组件进行模型化，获取待测电缆组件模型进行图形化显示；根据用户需求确定检测任务，根据检测任务生成检测指令发送至业务逻辑层，对图形化显示的待测电缆组件模型进行检测任务配置及检测参数设定，预设判定标准并录入；

5、业务逻辑层，接收交互层发出的检测指令，根据交互层配置的检测参数分别进行待测电缆组件的插帧高度、焊点指令、电缆长度及标识进行检测，在各类检测结果中采集待测电缆组件模型的各维度数据并调用对应缺陷识别算法、交互层设置的判定标准对各维度数据进行判定，生成判定结果发送至数据层；

6、数据层，接收业务逻辑层发送的判定结果进行存储及分类关联管理。

7、还包括设备接口层及数据采集设备组，数据采集设备组包括工业相机、三维扫描仪、运动平台及专用夹具，工业相机及三维扫描仪用于实现待测电缆组件模型图片化显示，运动平台根据检测任务对应的检测指令带动待测电缆组件运动，专用夹具用于夹紧待测电缆组件；

8、设备接口层分别连接交互层及数据采集设备组，接收检测指令并转换为数据采集设备组中各设备对应控制指令，用于控制各类设备执行待测电缆组件的辅助检测。

9、所述业务逻辑层包括插针高度检测模块、焊点质量检测模块、电缆长度检测模块和标识检测模块，其中：

10、插针高度检测模块，获取待测电缆组件插针区域点云数据，拟合连接器区域基准平面，计算各插针顶点至基准平面距离，与判定标准的预设高度公差范围进行比较，生成插针高度检测结果；

11、焊点质量检测模块，通过数据采集设备组中的运动平台与扫描相机配合采集获取焊点区域完整点云，计算各点曲率并映射获取灰度图像并进行缺陷分类，获取缺陷分类结果；

12、电缆长度检测模块，将待测电缆组件无遮挡平铺设置并采集高对比度图像，利用标准尺进行标定，根据用户需求确定的长度位置计算像素距离并转换为实际长度，作为电缆长度检测结果；

13、标识检测模块，对待测电缆上设置的标识字符进行检测及图像转换，判断与用户需求的预设字符是否相同，将判断结果作为标识检测结果；

14、逻辑判定模块，对插针高度检测结果、缺陷分类结果、电缆长度检测结果及标识检测结果通过调用对应缺陷识别算法、交互层设置的判定标准对各维度数据进行分别判定，获取判定结果并发送至数据层。

15、所述插针高度检测模块包括结构光三维扫描单元、基准平面拟合单元及高度计算单元，其中：

16、结构光三维扫描单元，用于扫描待测电缆组件，获取待测电缆组件插针区域点云数据；

17、基准平面拟合单元，用于拟合连接器区域基准平面，获取基准平面参数信息；

18、高度计算单元，计算各插针顶点至基准平面距离，与判定标准的预设高度公差范围进行比较，生成插针高度检测结果。

19、所述焊点质量检测模块包括点云采集单元、曲率映射单元及深度学习识别单元，其中：

20、点云采集单元，配合运动平台与扫描相机，采集获取焊点区域完整点云数据；

21、曲率映射单元，利用pca算法、焊点区域完整点云数据计算每一点曲率并将曲率值映射为灰度图像；

22、深度学习识别单元，预训练有yolov5s模型，对所得灰度图像进行缺陷分类以获取缺陷分类结果，缺陷类型包括虚焊缺陷、桥接缺陷、锡珠缺陷、气孔缺陷。

23、所述电缆长度检测模块包括图像采集单元、像素当量标定单元及分支长度计算单元，其中：

24、图像采集单元，将待测电缆组件无遮挡平铺于led背光板上方，并采集led背光板作用下待测电缆的高对比度图像；

25、像素当量标定单元，通过已知长度的标准尺对待测电缆进行标定；

26、分支长度计算单元，根据用户需求确定所需电缆分支的测量起点、测量终点，获取标定后的待测电缆的高对比度图像，将高对比度图像上测量起点、测量终点间的像素距离转换为实际长度，作为电缆长度检测结果。

27、所述标识检测模块包括圆锥面反射镜成像单元、环形图像展开单元及ocr识别单元，其中：

28、圆锥面反射镜成像单元，将电缆圆柱侧面标识字符成像为环形平面图像发送至环形图像展开单元；

29、环形图像展开单元，对环形平面图像通过极坐标变换展开为矩形图像并发送至ocr识别单元；

30、ocr识别单元，采用tesseract或crnn模型识别矩形图像的字符内容，与用户需求的预设字符的标识模板进行比对，获取标识检测结果。

31、所述数据层接收判定结果后，根据用户需求，确定型号、批次、时间，对判定结果进行自动分类归档处理，并建立电缆组件质量数字档案；当需要进行调用时，数据层根据产品批次或编号查询历史监测数据、原始数据文件及检测结果，生成质量趋势分析图表及控制图发送至交互层由用户审查。

32、一种根据电缆组件质量自动检测系统实现的检测方法，包括：

33、选取待测电缆组件，对待测电缆组件进行模型化，获取待测电缆组件模型进行图形化显示；通过交互层配置检测任务，根据检测任务生成检测指令发送至业务逻辑层，对图形化显示的待测电缆组件模型进行检测任务配置及检测参数设定，预设判定标准并录入；

34、利用业务逻辑层接收交互层发出的检测指令，生成预设的数据采集设备组中各设备对应控制指令；

35、通过设备接口层控制数据采集设备组就位，分别通过设备接口层传输控制指令，根据交互层配置的检测参数分别进行待测电缆组件的插帧高度、焊点指令、电缆长度及标识进行检测，在业务逻辑层并行调用插针高度检测模块、焊点质量检测模块、电缆长度检测模块及标识检测模块进行数据处理与分析，获取待测电缆组件模型的各维度数据；

36、在数据层接收判定结果后，根据用户需求，确定型号、批次、时间，对判定结果进行自动分类归档处理，并建立电缆组件质量数字档案及关联索引；

37、当需要进行调用时，数据层根据产品批次或编号查询历史监测数据、原始数据文件及检测结果，生成质量趋势分析图表及控制图发送至交互层由用户审查；

38、在数据层设置检测数据追溯、统计分析及报表导出功能。

39、在业务逻辑层并行调用插针高度检测模块、焊点质量检测模块、电缆长度检测模块及标识检测模块过程中，并行调用方法为：

40、在进行第n帧待测电缆检测的数据采集时，同时进行第n-1帧电缆的业务逻辑层算法处理以及第n-2帧电缆的数据存储与报告生成以实现检测吞吐量最大化处理。

41、本发明与现有技术相比的优点在于：

42、（1）本发明提供的一种电缆组件质量自动检测系统及方法，针对目前现有技术中电缆组件检测依赖人工、效率低、一致性差、多维度检测分立、数据管理分散等问题，实现了检测全面性，通过覆盖电缆组件的插针高度、焊点质量、分支长度及标识字符等所有关键质量特性，避免了单一维度检测的遗漏风险；

43、（2）本发明具备检测高效性，采用并行处理架构，各检测模块同时工作，相比人工逐项检测效率提升5～10倍，适应批量化生产节拍，同时能够实现检测准确性，在插针高度检测采用ransac拟合与高精度三维扫描，精度可达±0.02mm；焊点缺陷识别采用yolov5s深度学习模型，经测试集验证准确率≥99%；长度检测通过背光成像与像素当量标定，精度优于0.1mm；

44、（3）本发明采用全流程数据自动归档与关联，支持按批次、型号、时间的多维度追溯与统计分析，为质量改进提供数据支撑，实现了管理智能化，同时预留设备接口与算法模块扩展能力，可适应不同型号、不同连接器类型的电缆组件检测需求，实现了扩展性与集成性设计。