一種基於視覺測量的光纖插針同心度測量系統的製作方法
2023-07-13 09:09:56 1
專利名稱：一種基於視覺測量的光纖插針同心度測量系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種視覺測量方法，特別涉及一種基於視覺測量的光纖插針同心度測量系統。
背景技術：
光纖插針屬於光纖被動器件，是光通信系統中最普遍和使用量最大的基礎無源器件，用於實現光纖與設備、光纖與光纖、光纖與儀表之間快速可靠的通斷連接。光纖插針是一種帶有微孔的圓柱體，長度L = 10. 5/6. 5mm，直徑D = 2. 5/1. 25mm，微孔內徑d = 0.125-0. 130mm。目前，光纖插針的同心度大多採用人工方法進行評定。由人工按傳統方法測量和評定光纖插針同心度時，將待測光纖插針置於一 V形槽中，用橡膠滾輪輕壓插針中部，再採用電機帶動滾輪勻速旋轉，待測光纖插針隨著做勻速圓周運動，然後用帶前端光學顯微鏡的攝像機獲取其內孔的放大圖像並顯示在監視器上，通過人工觀察插針旋轉過程中相對於基準線的偏擺情況，從而判斷出插針的同心度範圍。採用該方法只能得出插針同心度的一個等級，無法給出確定的量值。該檢測方法工作強度大，完全依賴操作員的主觀判斷，效率低，檢測質量難以保證。為了滿足生產的需求，往往採取加班加點的方式，檢驗人員在這種單調的工作方式下極易出現疲勞，非常容易造成漏檢或誤檢。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種基於視覺測量的光纖插針同心度測量系統，其具有測量效率高，精度高，測量結果不受測試員主觀視覺影響的特點。為解決上述問題，本實用新型是通過以下技術方案實現的一種基於視覺測量的光纖插針同心度測量系統，包括有照明光源、V形槽、傳動裝置、光學顯微成像裝置、數字圖像採集卡和計算機；其中待測光纖插針置於V形槽內；傳動裝置的滾輪輕壓在待測光纖插針的中部，且待測光纖插針跟隨傳動裝置的滾輪在V形槽內做勻速圓周運動；照明光源和光學顯微成像裝置分別位於V形槽的兩側，且照明光源、光學顯微成像裝置均與V形槽內的待測光纖插針的軸線相正對；照明光源發出的光線經過待測光纖插針的內孔後被光學顯微成像裝置採集；光學顯微成像裝置的輸出端經由數字圖像採集卡與計算機相連。為了能夠將測量結果數據輸出報表列印輸出，上述方案所述計算機的輸出端上還接有印表機。與現有技術相比，本實用新型具有非接觸性檢測的優點、檢測精度高、抗噪聲能力強、定位準確、重複性好、操作簡便等特點，最重要的是本實用新型能夠精確快速地測量光纖插針的同心度及內徑，有效避免了人工測量所帶來的種種弊端。
[0009]圖1為一種基於視覺測量的光纖插針同心度測量系統的結構示意圖；圖2為一種基於視覺測量的光纖插針同心度測量方法的流程圖；圖3為圖像濾噪時所採用的8鄰域示意圖；圖4為採用的形態學細化結構元對；圖5為最小外接矩形法估測圓參數的示意圖。
具體實施方式
參見圖1，一種基於視覺測量的光纖插針同心度測量系統，主要由照明光源、V形槽、傳動裝置、光學顯微成像裝置、數字圖像採集卡、計算機和印表機組成。照明光源能夠產生平行光線。V型槽用於承載待測光纖插針。待測光纖插針置於V形槽內；傳動裝置的滾輪輕壓在待測光纖插針的中部，且待測光纖插針跟隨傳動裝置的滾輪在V形槽內做勻速圓周運動。照明光源和光學顯微成像裝置分別位於V形槽的兩側，且照明光源、光學顯微成像裝置均與V形槽內的待測光纖插針的軸線相正對；照明光源發出的光線經過待測光纖插針的內孔後被光學顯微成像裝置採集。光學顯微成像裝置的輸出端經由數字圖像採集卡與計算機相連。數字圖像採集卡安裝在計算機的PCI插槽裡。印表機連接在計算機的輸出端上。 將待測光纖插針置於一 V型槽中，由傳動裝置的滾輪輕壓插針中部，再採用傳動裝置的電機帶動滾輪勻速旋轉，待測光纖插針跟隨做勻速圓周運動，然後用帶前端光學顯微鏡的攝像機即光學顯微成像裝置獲取其待測光纖插針內孔的放大圖像，再由數字圖像採集卡將光學圖像轉換為數字圖像，最後經過計算機中的同心度自動測量程序的處理，顯示測量結果， 並可將測量結果數據生成報表由印表機輸出。上述系統所實現的一種基於視覺測量的光纖插針同心度測量方法，如圖2所示， 其具體包括有如下步驟(1)將同心度已知的基準光纖插針置於V形槽上，利用光學顯微成像裝置對基準光纖插針內孔進行成像，調整光學顯微成像裝置的放大係數及物距，使得插針內孔成像顯示於計算機顯示器屏幕上的插針內孔圖像邊緣輪廓清晰；(2)將光學顯微成像裝置所得到的基準光纖插針內孔圖像送入數字圖像採集卡進行處理，數字圖像採集卡將內孔光學圖像轉換為內孔數字圖像後傳輸到計算機中；上述將內孔光學圖像轉換為內孔數字圖像的過程具體包括如下步驟(2. 1)灰度化處理由於光學顯微成像裝置所採集到的是M位彩色的BMP格式圖像文件，其圖像在直接處理時會存在一定的難度，因此首選需要按如下公式轉換成256色灰度圖像，即Y = O. 299R+0. 587G+0. 114B④式中，Y代表該像素點亮度的最終結果；R，G，B分別代表該像素點紅、綠、藍三色的值；(2. 2)圖像二值化分割光學顯微成像裝置所獲得的光纖插針內孔圖像中目標與背景之間對比度較大，且具有較均勻的灰度分布，所以本實用新型採用基於圖像灰度特性的最佳閾值法確定分割閾值來完成圖像分割。這種方法的基本思想是找到一個門限閾值 T，使得按這個閾值劃分目標和背景的錯誤分割概率為最小，即利用數理統計知識做分割處理。[0023] 本實用新型使用閾值法將步驟(2. 1)所獲得的灰度圖像進行分割，即所有灰度值大於或等於閾值T的像素都被判斷為屬於背景，賦值為1 ；而小於閾值T的像素屬於目標， 賦值為0，具體算法如下式中，T為閾值，f (X，y)為像素的灰度值，g(x, y)為二值化後像素的值；(2. 3)圖像濾噪處理光學顯微成像裝置所獲取的光纖插針內孔圖像，因採用透射照明方式，只存在少量噪聲，所要處理的圖像目標區域與背景的區分已很明顯，同時因為是先進行圖像閾值分割，所得到的二值圖像只存在少量孤立噪聲，因此圖像去噪主要針對二值圖像的孤立噪聲。本實用新型採用L鄰域統計編碼濾波窗口去除圖像的孤立噪聲，即當圖像上某點 PO的L鄰域滿足下式時，則該點為孤立噪聲點，將其濾除；式中，Pi表示該鄰域內第i個像素的值；L表示鄰域個數，L = kXk_l，L的取值範圍應當恰當，取值過小精度無法控制，取值過大則會增加運算量，一般取1 < k < 9。在本實用新型優選實施例中，所述L = 8，即如圖3所示採用8鄰域統計編碼濾波窗口去除圖像的孤立噪聲。(3)計算機對步驟( 得到的基準光纖插針內孔數字圖像邊緣進行提取，得到內孔圖像輪廓數據；然而採用最小外接矩形法估測內孔圓心坐標位置與直徑大小，再根據所得的估測數據縮小精確圓參數檢測的霍夫變換的搜索範圍來確定內孔的圓心和直徑；上述內孔數字圖像邊緣提取的過程具體包括如下步驟(3. 1)對原圖像進行腐蝕運算，得到腐蝕運算後的圖像並保存；(3. 2)計算原圖像與腐蝕運算所得圖像的差值，即可檢測到內孔的邊緣；(3. 3)內孔邊緣輪廓細化，由於本實用新型方法要求較高的檢測精度，所以針對插針內孔圖像的邊緣檢測算法側重於定位的精確，要求不漏檢真邊緣，同時不產生虛假邊緣。 因此本實用新型在進行了數字圖像邊緣提取後還需要進一步採用採用基於擊中/擊不中變換(HMT)的形態學細化算法，實現內孔邊緣的細化。即(3.3. 1)選取N對結構元進行細化，其中N為2的整數次冪，2彡64;在本實用新型優選實施例中，選取8對結構元；參見圖4，每一對中Bl由4個點構成，B2則由3個點構成，如圖5所示，其中「1」和「0」分別為Bl與B2中的元素，同時「①」表示參考中心點， 「 1」表示目標像素點，「0」表示背景像素點，「X」表示的像素可以隨意取值；(3. 3. 2)開闢緩衝區記錄已做標記的目標像素點；(3. 3. 3)按從左到右、從上到下的順序開始掃描整幅圖像；(3.3.4)如果當前位置為目標像素點，往下執行步驟(3. 3. 5)，否則繼續掃描下一個像素；(3. 3. 5)將目標像素點的L鄰域依次與N個結構元對匹配，在本實用新型優選實施
if PO=I,<1 :P0=0例中，將目標像素點的8鄰域依次與8個結構元對匹配；如果匹配其中任意一個，表示目標像素被結構元擊中，將其標記入緩衝區並繼續掃描下一個像素；如果與8個結構元對都不匹配，則繼續掃描下一個像素；(3. 3. 6)當完成一次掃描，檢查緩衝區，依次將其中記錄的所有像素點從圖像中刪除，即置為背景像素；然後將緩衝區清零，轉步驟(3. 3. 3)開始下一次掃描過程；如果檢查緩衝區為空，則表示已經沒有要被刪除的像素點，此時圖像細化完成。上述霍夫變換圓參數檢測步驟具體為先採用「最小外接矩形法」對插針內孔進行粗步定位，估算其半徑大小與圓心坐標位置，在此基礎上確定霍夫變換圓檢測的搜索範圍， 該方法避免了在整個圖像範圍內進行變換而增加時間開支，從而提高了檢測效率。圖5為
「最小外接矩形法」估測圓參數示意圖，其中圓
權利要求1.一種基於視覺測量的光纖插針同心度測量系統，其特徵在於包括有照明光源、V形槽、傳動裝置、光學顯微成像裝置、數字圖像採集卡和計算機；其中待測光纖插針置於V形槽內；傳動裝置的滾輪輕壓在待測光纖插針的中部，且待測光纖插針跟隨傳動裝置的滾輪在V形槽內做勻速圓周運動；照明光源和光學顯微成像裝置分別位於V形槽的兩側，且照明光源、光學顯微成像裝置均與V形槽內的待測光纖插針的軸線相正對；照明光源發出的光線經過待測光纖插針的內孔後被光學顯微成像裝置採集；光學顯微成像裝置的輸出端經由數字圖像採集卡與計算機相連。
2.根據權利要求1所述的一種基於視覺測量的光纖插針同心度測量系統，其特徵在於所述計算機的輸出端上還接有印表機。
專利摘要本實用新型公開一種基於視覺測量的光纖插針同心度測量系統，包括有照明光源、V形槽、傳動裝置、光學顯微成像裝置、數字圖像採集卡和計算機；其中待測光纖插針置於V形槽內；傳動裝置的滾輪輕壓在待測光纖插針的中部，且待測光纖插針跟隨傳動裝置的滾輪在V形槽內做勻速圓周運動；照明光源和光學顯微成像裝置分別位於V形槽的兩側，且照明光源、光學顯微成像裝置均與V形槽內的待測光纖插針的軸線相正對；照明光源發出的光線經過待測光纖插針的內孔後被光學顯微成像裝置採集；光學顯微成像裝置的輸出端經由數字圖像採集卡與計算機相連。本實用新型具有測量效率高，精度高，測量結果不受測試員主觀視覺影響的特點。
文檔編號G01B11/27GK202304772SQ20112041997
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月28日 優先權日2011年10月28日
發明者何富運, 劉俊秀, 周虹, 殷嚴剛, 羅曉曙, 蘇檢德 申請人:廣西師範大學