專利名稱：一種基于視覺測量的光纖插針同心度測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種視覺測量方法，特別涉及一種基于視覺測量的光纖插針同心度測量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光纖插針屬于光纖被動器件，是光通信系統(tǒng)中最普遍和使用量最大的基礎(chǔ)無源器件，用于實現(xiàn)光纖與設(shè)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(nèi)徑d = 0.125-0. 130mm。目前，光纖插針的同心度大多采用人工方法進行評定。由人工按傳統(tǒng)方法測量和評定光纖插針同心度時，將待測光纖插針置于一 V形槽中，用橡膠滾輪輕壓插針中部，再采用電機帶動滾輪勻速旋轉(zhuǎn)，待測光纖插針隨著做勻速圓周運動，然后用帶前端光學(xué)顯微鏡的攝像機獲取其內(nèi)孔的放大圖像并顯示在監(jiān)視器上，通過人工觀察插針旋轉(zhuǎn)過程中相對于基準線的偏擺情況，從而判斷出插針的同心度范圍。采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(zhì)量難以保證。為了滿足生產(chǎn)的需求，往往采取加班加點的方式，檢驗人員在這種單調(diào)的工作方式下極易出現(xiàn)疲勞，非常容易造成漏檢或誤檢。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于視覺測量的光纖插針同心度測量系統(tǒng)，其具有測量效率高，精度高，測量結(jié)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(shù)方案實現(xiàn)的一種基于視覺測量的光纖插針同心度測量系統(tǒng)，包括有照明光源、V形槽、傳動裝置、光學(xué)顯微成像裝置、數(shù)字圖像采集卡和計算機；其中待測光纖插針置于V形槽內(nèi)；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(nèi)做勻速圓周運動；照明光源和光學(xué)顯微成像裝置分別位于V形槽的兩側(cè)，且照明光源、光學(xué)顯微成像裝置均與V形槽內(nèi)的待測光纖插針的軸線相正對；照明光源發(fā)出的光線經(jīng)過待測光纖插針的內(nèi)孔后被光學(xué)顯微成像裝置采集；光學(xué)顯微成像裝置的輸出端經(jīng)由數(shù)字圖像采集卡與計算機相連。為了能夠?qū)y量結(jié)果數(shù)據(jù)輸出報表打印輸出，上述方案所述計算機的輸出端上還接有打印機。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有非接觸性檢測的優(yōu)點、檢測精度高、抗噪聲能力強、定位準確、重復(fù)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(nèi)徑，有效避免了人工測量所帶來的種種弊端。

[0009]圖1為一種基于視覺測量的光纖插針同心度測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為一種基于視覺測量的光纖插針同心度測量方法的流程圖；圖3為圖像濾噪時所采用的8鄰域示意圖；圖4為采用的形態(tài)學(xué)細化結(jié)構(gòu)元對；圖5為最小外接矩形法估測圓參數(shù)的示意圖。
具體實施方式
參見圖1，一種基于視覺測量的光纖插針同心度測量系統(tǒng)，主要由照明光源、V形槽、傳動裝置、光學(xué)顯微成像裝置、數(shù)字圖像采集卡、計算機和打印機組成。照明光源能夠產(chǎn)生平行光線。V型槽用于承載待測光纖插針。待測光纖插針置于V形槽內(nèi)；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(nèi)做勻速圓周運動。照明光源和光學(xué)顯微成像裝置分別位于V形槽的兩側(cè)，且照明光源、光學(xué)顯微成像裝置均與V形槽內(nèi)的待測光纖插針的軸線相正對；照明光源發(fā)出的光線經(jīng)過待測光纖插針的內(nèi)孔后被光學(xué)顯微成像裝置采集。光學(xué)顯微成像裝置的輸出端經(jīng)由數(shù)字圖像采集卡與計算機相連。數(shù)字圖像采集卡安裝在計算機的PCI插槽里。打印機連接在計算機的輸出端上。 將待測光纖插針置于一 V型槽中，由傳動裝置的滾輪輕壓插針中部，再采用傳動裝置的電機帶動滾輪勻速旋轉(zhuǎn)，待測光纖插針跟隨做勻速圓周運動，然后用帶前端光學(xué)顯微鏡的攝像機即光學(xué)顯微成像裝置獲取其待測光纖插針內(nèi)孔的放大圖像，再由數(shù)字圖像采集卡將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像，最后經(jīng)過計算機中的同心度自動測量程序的處理，顯示測量結(jié)果， 并可將測量結(jié)果數(shù)據(jù)生成報表由打印機輸出。上述系統(tǒng)所實現(xiàn)的一種基于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于V形槽上，利用光學(xué)顯微成像裝置對基準光纖插針內(nèi)孔進行成像，調(diào)整光學(xué)顯微成像裝置的放大系數(shù)及物距，使得插針內(nèi)孔成像顯示于計算機顯示器屏幕上的插針內(nèi)孔圖像邊緣輪廓清晰；(2)將光學(xué)顯微成像裝置所得到的基準光纖插針內(nèi)孔圖像送入數(shù)字圖像采集卡進行處理，數(shù)字圖像采集卡將內(nèi)孔光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為內(nèi)孔數(shù)字圖像后傳輸?shù)接嬎銠C中；上述將內(nèi)孔光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為內(nèi)孔數(shù)字圖像的過程具體包括如下步驟(2. 1)灰度化處理由于光學(xué)顯微成像裝置所采集到的是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(zhuǎn)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(jié)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(xué)顯微成像裝置所獲得的光纖插針內(nèi)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，所以本實用新型采用基于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(shù)理統(tǒng)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，即所有灰度值大于或等于閾值T的像素都被判斷為屬于背景，賦值為1 ；而小于閾值T的像素屬于目標， 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)為二值化后像素的值；(2. 3)圖像濾噪處理光學(xué)顯微成像裝置所獲取的光纖插針內(nèi)孔圖像，因采用透射照明方式，只存在少量噪聲，所要處理的圖像目標區(qū)域與背景的區(qū)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。本實用新型采用L鄰域統(tǒng)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(nèi)第i個像素的值；L表示鄰域個數(shù)，L = kXk_l，L的取值范圍應(yīng)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(yōu)選實施例中，所述L = 8，即如圖3所示采用8鄰域統(tǒng)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(nèi)孔數(shù)字圖像邊緣進行提取，得到內(nèi)孔圖像輪廓數(shù)據(jù)；然而采用最小外接矩形法估測內(nèi)孔圓心坐標位置與直徑大小，再根據(jù)所得的估測數(shù)據(jù)縮小精確圓參數(shù)檢測的霍夫變換的搜索范圍來確定內(nèi)孔的圓心和直徑；上述內(nèi)孔數(shù)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，得到腐蝕運算后的圖像并保存；(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(nèi)孔的邊緣；(3. 3)內(nèi)孔邊緣輪廓細化，由于本實用新型方法要求較高的檢測精度，所以針對插針內(nèi)孔圖像的邊緣檢測算法側(cè)重于定位的精確，要求不漏檢真邊緣，同時不產(chǎn)生虛假邊緣。 因此本實用新型在進行了數(shù)字圖像邊緣提取后還需要進一步采用采用基于擊中/擊不中變換(HMT)的形態(tài)學(xué)細化算法，實現(xiàn)內(nèi)孔邊緣的細化。即(3.3. 1)選取N對結(jié)構(gòu)元進行細化，其中N為2的整數(shù)次冪，2彡64;在本實用新型優(yōu)選實施例中，選取8對結(jié)構(gòu)元；參見圖4，每一對中Bl由4個點構(gòu)成，B2則由3個點構(gòu)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)開辟緩沖區(qū)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(zhí)行步驟(3. 3. 5)，否則繼續(xù)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(jié)構(gòu)元對匹配，在本實用新型優(yōu)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(jié)構(gòu)元對匹配；如果匹配其中任意一個，表示目標像素被結(jié)構(gòu)元擊中，將其標記入緩沖區(qū)并繼續(xù)掃描下一個像素；如果與8個結(jié)構(gòu)元對都不匹配，則繼續(xù)掃描下一個像素；(3. 3. 6)當完成一次掃描，檢查緩沖區(qū)，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；然后將緩沖區(qū)清零，轉(zhuǎn)步驟(3. 3. 3)開始下一次掃描過程；如果檢查緩沖區(qū)為空，則表示已經(jīng)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(shù)檢測步驟具體為先采用“最小外接矩形法”對插針內(nèi)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(chǔ)上確定霍夫變換圓檢測的搜索范圍， 該方法避免了在整個圖像范圍內(nèi)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(shù)示意圖，其中圓
權(quán)利要求1.一種基于視覺測量的光纖插針同心度測量系統(tǒng)，其特征在于包括有照明光源、V形槽、傳動裝置、光學(xué)顯微成像裝置、數(shù)字圖像采集卡和計算機；其中待測光纖插針置于V形槽內(nèi)；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(nèi)做勻速圓周運動；照明光源和光學(xué)顯微成像裝置分別位于V形槽的兩側(cè)，且照明光源、光學(xué)顯微成像裝置均與V形槽內(nèi)的待測光纖插針的軸線相正對；照明光源發(fā)出的光線經(jīng)過待測光纖插針的內(nèi)孔后被光學(xué)顯微成像裝置采集；光學(xué)顯微成像裝置的輸出端經(jīng)由數(shù)字圖像采集卡與計算機相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于視覺測量的光纖插針同心度測量系統(tǒng)，其特征在于所述計算機的輸出端上還接有打印機。
專利摘要本實用新型公開一種基于視覺測量的光纖插針同心度測量系統(tǒng)，包括有照明光源、V形槽、傳動裝置、光學(xué)顯微成像裝置、數(shù)字圖像采集卡和計算機；其中待測光纖插針置于V形槽內(nèi)；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(nèi)做勻速圓周運動；照明光源和光學(xué)顯微成像裝置分別位于V形槽的兩側(cè)，且照明光源、光學(xué)顯微成像裝置均與V形槽內(nèi)的待測光纖插針的軸線相正對；照明光源發(fā)出的光線經(jīng)過待測光纖插針的內(nèi)孔后被光學(xué)顯微成像裝置采集；光學(xué)顯微成像裝置的輸出端經(jīng)由數(shù)字圖像采集卡與計算機相連。本實用新型具有測量效率高，精度高，測量結(jié)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(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者何富運, 劉俊秀, 周虹, 殷嚴剛, 羅曉曙, 蘇檢德 申請人:廣西師范大學(xué)