光纤熔接机电弧强度实时调整方法及系统与流程

本发明涉及光纤熔接机技术，尤其涉及一种光纤熔接机电弧强度实时调整方法及系统。

背景技术：

由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多，光纤被用作长距离的信息传递。长距离传输需要较长的光纤，光纤的长度不足导致需要将短长度的光纤接续起来。通常使用光纤熔接机接续两根光纤，接续完成后的光纤在光传输过程中，会存在接续损耗。

影响接续损耗的因素有很多，其中包括电弧强度。为了降低接续损耗，可以在光纤熔接机进行光纤熔接时，执行“放电校正”操作，调整至标准的放电电流强度，再以该值控制电弧强度。但是，随着光纤熔接放电次数的增加，电极棒的工作环境(气压、温度、湿度)变化、及电极棒老化、磨损等会使电弧强度发生变化，引起光纤接续损耗增大。此时，需要再次执行“放电校正”操作，而放电强度的校正操作较为麻烦。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种光纤熔接机电弧强度实时调整方法及系统，可以无需再次执行放电操作，而实现降低接续损耗并使接续损耗稳定。

为解决上述问题，本发明提出一种光纤熔接机电弧强度实时调整方法，包括以下步骤：

S1：进行熔接放电，启动电弧放电一定时间后，获取一帧光纤熔接机的摄像头捕获的图像；

S2：设定图像中的电弧亮度计算区域，将电弧亮度计算区域划分为多列亮度单元，计算每列亮度单元的亮度均值，得到一组水平亮度数据；

S3：选取所述一组水平亮度数据中的特征值，根据特征值确定一阴影亮度值；

S4：将所述一组水平亮度数据中的各数据与所述阴影亮度值比较，得到并记录其中大于所述阴影亮度值的亮度数据；

S5：计算记录的亮度数据的均值，得到熔接放电电弧亮度；

S6：重复步骤S1-S5至少一次，并累加所述熔接放电电弧亮度的值；

S7：根据步骤S6中的熔接放电电弧亮度的累加值及累加次数，计算均值，得到标准放电电弧亮度；

S8：根据所述标准放电电弧亮度与所述熔接放电电弧亮度的差距，实时调整标准放电电流强度，根据调整后的标准放电电流强度设定新的电弧强度。

根据本发明的一个实施例，所述步骤S2中，所述设定图像中的电弧亮度计算区域包括：根据光纤上包层的位置和光纤包层的总高度确定电弧计算区域的竖直方向范围，根据图像的整个宽度确定电弧亮度计算区域的水平方向范围。

根据本发明的一个实施例，所述步骤S2中，将电弧亮度计算区域均匀地划分为多列亮度单元。

根据本发明的一个实施例，所述步骤S3中，所述特征值为所述一组水平亮度数据中的最大亮度值max和最小亮度值min，所述阴影亮度值shadow＝(min+max)*a，其中，a为设定的百分比系数。

根据本发明的一个实施例，所述a为0.45。

根据本发明的一个实施例，所述步骤S8中，StdArcValue’＝StdArcValue+(StdArcBright-CurArcBright)*m，其中，StdArcBright为标准放电电弧亮度，CurArcBright为熔接放电电弧亮度，m为调整系数，StdArcValue为调整前放电电流强度，StdArcValue’为调整后放电电流强度。

根据本发明的一个实施例，所述调整系数为3。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤S1之前还包括步骤B：通过执行一次放电校正，调整标准放电电流强度，根据该标准放电电流强度确定光纤熔接机启动电弧放电的电弧强度。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤B之前还包括步骤A：调整光纤熔接机的摄像头的曝光值，使得图像亮度达到目标亮度值。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤S1之前或者步骤S8之后还包括步骤C：将待接续的两根光纤置入所述光纤熔接机的光纤置入位置，进行两根光纤的接续。

本发明还提出一种光纤熔接机电弧强度实时调整系统，包括：

图像采集单元，用以获取一帧光纤熔接机进行熔接放电且启动电弧放电一定时间后其摄像头捕获的图像；

水平亮度数据计算单元，用以设定所述图像采集单元捕获的图像中的电弧亮度计算区域，将电弧亮度计算区域划分为多列亮度单元，计算每列亮度单元的亮度均值，得到一组水平亮度数据；

阴影亮度值确定单元，用以选取所述一组水平亮度数据中的特征值，根据特征值确定一阴影亮度值；

比较记录单元，用以将所述一组水平亮度数据中的各数据与所述阴影亮度值比较，得到并记录其中大于所述阴影亮度值的亮度数据；

熔接放电电弧亮度计算单元，用以计算所述比较记录单元中记录的亮度数据的均值，得到熔接放电电弧亮度；

累加单元，用以累加所述熔接放电电弧亮度计算单元得到的至少两个熔接放电电弧亮度的值；

标准放电电弧亮度计算单元，用以根据所述累加单元中的熔接放电电弧亮度的累加值及累加次数，计算均值，得到标准放电电弧亮度；

调整单元，用以根据所述标准放电电弧亮度与所述熔接放电电弧亮度的差距，实时调整标准放电电流强度，根据调整后的标准放电电流强度设定新的电弧强度。

采用上述技术方案后，本发明相比现有技术具有以下有益效果：

随着光纤熔接放电次数的增加，电极棒的变化引起电弧强度发生变化，本发明通过分析熔接放电时的电弧图像亮度，将电弧图像以亮度单元划分，细分图像的亮度值，根据计算得到的熔接放电电弧亮度和标准放电电弧亮度进行放电补偿，从而可以实时地调整电弧强度；

成功执行一次放电校正后，以后不再需要执行此操作，每次熔接放电时分析并实时调整标准放电电流强度，在多次熔接放电之后且不进行放电校正的情况下，依然可以使得光纤接续损耗降低并稳定；

电弧图像是启动电弧放电一定时间后获得的图像，从而获得的亮度是图像稳定后的亮度，从而得到的调整更为精准。

附图说明

图1为本发明实施例的光纤熔接机电弧强度实时调整方法的流程示意图；

图2为本发明实施例的图像中的电弧亮度计算区域的划定示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

参看图1，本发明实施例的光纤熔接机电弧强度实时调整方法，包括以下步骤：

S1：进行熔接放电，启动电弧放电一定时间后，获取一帧光纤熔接机的摄像头捕获的图像；

S2：设定图像中的电弧亮度计算区域，将电弧亮度计算区域划分为多列亮度单元，计算每列亮度单元的亮度均值，得到一组水平亮度数据；

S3：选取所述一组水平亮度数据中的特征值，根据特征值确定一阴影亮度值；

S4：将所述一组水平亮度数据中的各数据与所述阴影亮度值比较，得到并记录其中大于所述阴影亮度值的亮度数据；

S5：计算记录的亮度数据的均值，得到熔接放电电弧亮度；

S6：重复步骤S1-S5至少一次，并累加所述熔接放电电弧亮度的值；

S7：根据步骤S6中的熔接放电电弧亮度的累加值及累加次数，计算均值，得到标准放电电弧亮度；

S8：根据所述标准放电电弧亮度与所述熔接放电电弧亮度的差距，实时调整标准放电电流强度，根据调整后的标准放电电流强度设定新的电弧强度。

下面结合图1和图2对光纤熔接机电弧强度实时调整方法进行具体地描述，但不应以此为限。

在步骤S1中，光纤熔接机的光纤放置位置可以设有相应需要接续的光纤，通过在光纤熔接机上的常规放电启动操作，开始进行熔接放电，在启动电弧放电后，等待一定时间，该时间可以根据需要确定，保证图像亮度稳定及图像中的熔接放电显示正常即可，获取一帧光纤熔接机的摄像头捕获的图像，该图像参看图2。该图像为电弧放电时的图像，可以通过光纤熔接机的图像保存及导出功能获得。

可选的，在步骤S1之前还包括步骤B：通过执行一次放电校正，调整标准放电电流强度，根据该标准放电电流强度确定光纤熔接机启动电弧放电的电弧强度。该放电校正可以是现有技术中的任意放电校正方式，实现初始的电流强度调整，得到调整的标准放电电流强度作为步骤S1中的放电电流强度，电流强度决定电弧强度，因而也就确定了步骤S1中光纤熔接机启动电弧放电的电弧强度。本发明实施例的光纤熔接机电弧强度实时调整方法可以操作仅此一次的放电校正，调整初始的放电电流强度，而后无论电极棒如何变化，均无需再进行放电校正，而是通过分析电弧图像的亮度并计算得到调整的放电电流强度。当然，在不考虑操作复杂度的时候，本发明实施例的光纤熔接机电弧强度实时调整方法中也可以操作更多次的放电校正，不作为限制。

可选的，在步骤B之前还包括步骤A，或者在不执行步骤A的时候在步骤S1之前还包括步骤A。步骤A包括：调整光纤熔接机的摄像头的曝光值，使得图像亮度达到目标亮度值，避免过暗或过亮。

在步骤S1之前还可以包括步骤C：将待接续的两根光纤置入光纤熔接机的光纤置入位置，接着再执行后续步骤，边进行两根光纤的接续边进行电流强度调整。

在步骤S2中，参看图2，设定图像中的电弧亮度计算区域，将电弧亮度计算区域划分为多列亮度单元，计算每列亮度单元的亮度均值，得到一组水平亮度数据。本发明实施例涉及的亮度值可以指相对值或者绝对值。亮度值的获得可以通过现有的图像处理中的亮度计算方式得到。

具体的，在步骤S2中，设定图像中的电弧亮度计算区域包括：根据光纤上包层的位置和光纤包层的总高度确定电弧计算区域的竖直方向范围，根据图像的整个宽度确定电弧亮度计算区域的水平方向范围。在图2中，光纤外包层的上端离图像上边沿的距离标记为line，光纤包层高度标记为height，将该光纤外包层的上端作为初始行，从该初始行开始向下的包层高度范围为电弧计算区域的竖直方向范围，由于摄像的水平方向上均有图形，因而将图像的整个宽度作为电弧亮度计算区域的水平方向范围，以确定电弧亮度计算区域，也就是将包含该竖直方向范围的图像区域作为电弧亮度计算区域。

在步骤S2中，电弧亮度计算区域的划分可以是均匀划分，也就是将电弧亮度计算区域均匀地划分为多列亮度单元。

接着执行步骤S3，从步骤S2中的到一组水平亮度数据中，选取特征值，该特征值可以是该组水平亮度数据中的直接数据，也可以是间接处理后的数据，根据特征值确定一阴影亮度值。

具体的，步骤S3中，特征值可以为一组水平亮度数据中的最大亮度值max和最小亮度值min，这两个值最容易获得，可以通过数据值的比较排序而获得，阴影亮度值可以通过下面公式获得：shadow＝(min+max)*a，其中，a为设定的百分比系数。优选的，百分比系数a为0.45。在0.45的亮度百分比值分割下，水平亮度数据中大于阴影亮度值shadow的亮度值均为具有明显特征的亮度值，经实践证明，百分比系数a选为0.45可以使得调整结果更快速准确，当然也并不限于该值。

接着执行步骤S4，将一组水平亮度数据中的各数据与阴影亮度值比较，得到并记录其中大于阴影亮度值的亮度数据，设记录的这些亮度数据和为sum，数量为count。

接着执行步骤S5，计算记录的亮度数据的均值，得到熔接放电电弧亮度，熔接放电电弧亮度的计算公式如下：CurArcBright＝sum/count。

在步骤S6中，重复步骤S1-S5至少一次，重复一次即得到两个熔接放电电弧亮度，优选的可以重复几次后得到5个熔接放电电弧亮度，但不作为限制，在重复执行的过程中累加熔接放电电弧亮度的值，设定sum_arc，用来保存熔接放电电弧亮度的累加值，累加公式如下：sum_arc+＝CurArcBright。

在步骤S7中，根据步骤S6中的熔接放电电弧亮度的累加值及累加次数，计算均值，得到标准放电电弧亮度，在熔接放电电弧亮度为5个的情况下，标准放电电弧亮度的计算公式如下：StdArcBright＝sum_arc/5。

接着执行步骤S8，根据标准放电电弧亮度与熔接放电电弧亮度的差距，实时调整标准放电电流强度，根据调整后的标准放电电流强度设定新的电弧强度。通过大量的试验证明，两次放电瞬间产生电弧能量近似，摄像头上ArcArea亮度值也近似。所以，可以依据CurArcBright、StdArcBright调整StdArcValue，具体的，步骤S8中，StdArcValue’＝StdArcValue+(StdArcBright-CurArcBright)*m，其中，StdArcBright为标准放电电弧亮度，CurArcBright为熔接放电电弧亮度，m为调整系数，StdArcValue为调整前放电电流强度，StdArcValue’为调整后放电电流强度。优选的，调整系数为3。调整得到新的标准放电电流强度值，下一次再熔接放电时，电弧强度设定以新的标准放电电流强度为基础。

本发明实施例的光纤熔接机电弧强度实时调整方法整体可以单独执行一次，或者整体可以重复执行多次，得到最优的调整结果。当然，每两次执行之间可以已操作了多次的光纤熔接。本发明实施例可以在成功执行一次放电校正后，以后不再需要执行放电校正操作，而是在每次熔接放电时，分析电弧图像的亮度，调整标准放电电流强度，达到降低损耗并使损耗稳定的效果。

本发明还提出一种光纤熔接机电弧强度实时调整系统，包括：

图像采集单元，用以获取一帧光纤熔接机进行熔接放电且启动电弧放电一定时间后其摄像头捕获的图像；

水平亮度数据计算单元，用以设定所述图像采集单元捕获的图像中的电弧亮度计算区域，将电弧亮度计算区域划分为多列亮度单元，计算每列亮度单元的亮度均值，得到一组水平亮度数据；

阴影亮度值确定单元，用以选取所述一组水平亮度数据中的特征值，根据特征值确定一阴影亮度值；

比较记录单元，用以将所述一组水平亮度数据中的各数据与所述阴影亮度值比较，得到并记录其中大于所述阴影亮度值的亮度数据；

熔接放电电弧亮度计算单元，用以计算所述比较记录单元中记录的亮度数据的均值，得到熔接放电电弧亮度；

累加单元，用以累加所述熔接放电电弧亮度计算单元得到的至少两个熔接放电电弧亮度的值；

标准放电电弧亮度计算单元，用以根据所述累加单元中的熔接放电电弧亮度的累加值及累加次数，计算均值，得到标准放电电弧亮度；

调整单元，用以根据所述标准放电电弧亮度与所述熔接放电电弧亮度的差距，实时调整标准放电电流强度，根据调整后的标准放电电流强度设定新的电弧强度。

关于本发明的光纤熔接机电弧强度实时调整系统的具体内容可以参看前述的光纤熔接机电弧强度实时调整方法的具体实施例的描述，在此不再赘述。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。