1 概述需求
本设备的设计是围绕着光缆制造商对光缆成品的内层质量检测需求。光缆的受力结构一般由外护套、包带层和加强芯组成，如下图所示。
图1 光缆横截面构成图
护层具有阻燃、防潮、耐压、耐腐蚀等特性，包带层由铝带/聚乙烯或者钢带(或钢丝)铠装和聚乙烯制成，加强芯用于增强光缆敷设时可承受的负荷，一般是金属丝或非金属纤维。如果外护套在某些部位不够厚，在质保期内破损的几率就增大，加强芯偏差中轴线过大就会对敷设时弯曲造成影响，包带层如果不够圆，可能会对光纤的性能造成影响。所以，外护套的壁厚、加强芯的偏心、包带层的圆度等几何指标是光缆质量的重要指标。
因此，光缆厂商需要一种采用透视式非破坏性技术手段，来对光缆成品内部进行尺寸测量的全检。
2 设计目标
1) 可测量通讯光缆的三层结构；
2) 测量功能：壁厚、偏心、外径以及椭圆度。
3) 测量物体直径范围：3mm~30mm
4) 测量物体节拍范围：方案一：≤30m/min；方案二： 80～100m/min。
5) 测量精度：10μm；
6) 测量频率：10Hz；
7) 自带显示操作界面，可灵活设置阈值，可输出报错触发信号。
8) 对不同型号光缆易于切换；
9) 可用于有人场合。
3 设备原理
本设备采用X射线微焦点技术来实现内部几何尺寸的测量。
1.1 X光投射原理
被测物（光缆）
图2—X光投影原理
X线管灯丝加热，产生自由电子并云集在阴极附近。通过升压变压器向X线管两极提供高压电时，成束的自由电子，受强电场作用，以高速由阴极向阳极行进，通过磁约束透镜整型后撞击阳极钨靶原子结构，产生X线， 从X线管窗口发射，通过物体后在靶板上转换为可见光，然后采用半导体光电子成像（CCD或CMOS）进行图像采集。
2.1 微焦点技术
X线管中阳极钨板被实际撞击的位置称为实际焦点，焦点越微细，图像就越清晰，其原理类似于孔距光阑。
图3——X光管实际焦点
效果对比如下图所示。
图4 左为普通尺寸焦点、右为微焦点
3.1 横截面XY方向交叉测量
对光缆横截面互为垂直的方向进行成像，测出各自投影的尺寸，再还原到横截面XY坐标上，直接计算出壁厚、偏心、外径以及椭圆度。
图5 横截面XY垂直交叉测量
图6- 壁厚测量仿真
4 可行性验证
将一小段光缆放入一台中科蓝海的带微焦点功能的X-ray平台设备上，该平台原先是用于检测料盘的。
图7 ——中科蓝海X-Ray微焦点平台
将光缆切成一小段，再用夹具固定放置于X光机的视场中央，进行图像采集。
图8——测量过程
得到非常清晰的图像，对不同分层的成像灰度非常均匀，如图9、图10可见三个分层的区域区分非常明显。灰度
图9——图像效果（3层均能区分）
图10——图像效果（3层均能区分）
对分层区域的边缘放大后可见，如图11，渐变区域在4个像素，小于5个像素，因此算法上很容易把边缘找出。
图11——图像效果（边缘渐变区域不超过4个像素）
通过专业的图像测量算法，可以清晰找出边缘并计算出双边距，如图12。
通过软硬件平台的验证，光缆的Ｘ－Ｒａｙ测量完全可行。
图12——测量算法模拟
5 设备外观
图13——设备外观
图14——设备初略尺寸图
