专利名称：一种基于视觉测量的光纤插针同心度测量方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种视觉测量方法，特别涉及一种基于视觉测量的光纤插针同心度测量方法及系统。
背景技术：
光纤插针属于光纤被动器件，是光通信系统中最普遍和使用量最大的基础无源器件，用于实现光纤与设备、光纤与光纤、光纤与仪表之间快速可靠的通断连接。光纤插针是一种带有微孔的圆柱体，长度L = 10. 5/6. 5mm，直径D = 2. 5/1. 25mm，微孔内径d = 0.125-0. 130mm。目前，光纤插针的同心度大多采用人工方法进行评定。由人工按传统方法测量和评定光纤插针同心度时，将待测光纤插针置于一 V形槽中，用橡胶滚轮轻压插针中部，再采用电机带动滚轮勻速旋转，待测光纤插针随着做勻速圆周运动，然后用带前端光学显微镜的摄像机获取其内孔的放大图像并显示在监视器上，通过人工观察插针旋转过程中相对于基准线的偏摆情况，从而判断出插针的同心度范围。采用该方法只能得出插针同心度的一个等级，无法给出确定的量值。该检测方法工作强度大，完全依赖操作员的主观判断，效率低，检测质量难以保证。为了满足生产的需求，往往采取加班加点的方式，检验人员在这种单调的工作方式下极易出现疲劳，非常容易造成漏检或误检。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于视觉测量的光纤插针同心度测量方法及系统，其具有测量效率高，精度高，测量结果不受测试员主观视觉影响的特点。为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的一种基于视觉测量的光纤插针同心度测量方法，包括有如下步骤(1)将同心度已知的基准光纤插针置于V形槽上，利用光学显微成像装置对基准光纤插针内孔进行成像，调整光学显微成像装置的放大系数及物距，使得插针内孔成像显示于计算机显示器屏幕上的插针内孔图像边缘轮廓清晰；(2)将光学显微成像装置所得到的基准光纤插针内孔图像送入数字图像采集卡进行处理，数字图像采集卡将内孔光学图像转换为内孔数字图像后传输到计算机中；(3)计算机对步骤( 得到的基准光纤插针内孔数字图像边缘进行提取，得到内孔图像轮廓数据；然而采用最小外接矩形法估测内孔圆心坐标位置与直径大小，再根据所得的估测数据缩小精确圆参数检测的霍夫变换的搜索范围来确定内孔的圆心和直径；(4)利用下述公式计算所述测量系统的像素当量k，即k = D，/D ①式中，D为已知基准光纤插针的内孔直径；D’为步骤(3)中计算得出插针内孔直径；(5)将被测光纤插针置于步骤(1)所述的V形槽上，并让传动装置的滚轮轻压在被测光纤插针的中部；之后，启动传动装置让待测光纤插针跟随传动装置上的滚轮在V形槽内做勻速圆周运动；(6)在被测光纤插针的运动过程中，利用光学显微成像装置对被测光纤插针内孔进行η次成像，其中η的值由系统预设，10 ^ η ^ 20 ；将上述η幅内孔光学图像依次通过数字图像采集卡转换为η幅内孔数字图像后传输到计算机中；(7)计算机采用步骤(3)所述的方法依次确定η幅内孔图像的圆心On(xn，yn)和内径Dn，并将其分别存入两个数组即0[n]和D[n]中；(8)计算机根据下述公式计算待测光纤插针的同心度e和内孔直径的平均值/)， 即
权利要求
1.一种基于视觉测量的光纤插针同心度测量方法，其特征是，包括有如下步骤(1)将同心度已知的基准光纤插针置于V形槽上，利用光学显微成像装置对基准光纤插针内孔进行成像，调整光学显微成像装置的放大系数及物距，使得插针内孔成像显示于计算机显示器屏幕上的插针内孔图像边缘轮廓清晰；(2)将光学显微成像装置所得到的基准光纤插针内孔图像送入数字图像采集卡进行处理，数字图像采集卡将内孔光学图像转换为内孔数字图像后传输到计算机中；(3)计算机对步骤( 得到的基准光纤插针内孔数字图像边缘进行提取，得到内孔图像轮廓数据；然而采用最小外接矩形法估测内孔圆心坐标位置与直径大小，再根据所得的估测数据缩小精确圆参数检测的霍夫变换的搜索范围来确定内孔的圆心和直径；(4)利用下述公式计算所述测量系统的像素当量k，即 k = D，/D ①式中，D为已知基准光纤插针的内孔直径；D’为步骤(3)中计算得出插针内孔直径；(5)将被测光纤插针置于步骤(1)所述的V形槽上，并让传动装置的滚轮轻压在被测光纤插针的中部；之后，启动传动装置让待测光纤插针跟随传动装置上的滚轮在V形槽内做勻速圆周运动；(6)在被测光纤插针的运动过程中，利用光学显微成像装置对被测光纤插针内孔进行 η次成像，其中η的值由系统预设，10 ^ η ^ 20 ；将上述η幅内孔光学图像依次通过数字图像采集卡转换为η幅内孔数字图像后传输到计算机中；(7)计算机采用步骤C3)所述的方法依次确定η幅内孔图像的圆心OnUn，yn)和内径 Dn，并将其分别存入两个数组即0[n]和D[n]中；(8)计算机根据下述公式计算待测光纤插针的同心度e和内孔直径的平均值Z)，即 e = max(di) Xk, i = 1,2,3, · m ②mYjCii m式中，Cl1, d2，d3，·，dm分别为步骤(7)所得η幅内孔图像中任意两个圆心之间的距离； 一般m取值m=C 2/2，此处G为组合运算，η与步骤(6)中的η相同；k为测量系统的像素当量。
2.根据权利要求1所述的一种基于视觉测量的光纤插针同心度测量方法，其特征是， 步骤O)中所述将内孔光学图像转换为内孔数字图像的过程具体包括如下步骤(2. 1)灰度化处理将图像采集卡得到的是彩色的图像文件按以下公式转化为灰度图像；Y = O. 299R+0. 587G+0. 114B @式中，Y代表该像素点亮度的最终结果；R，G，B分别代表该像素点红、绿、蓝三色的值； (2. 2)图像二值化分割使用阈值法将步骤(2. 1)所获得的灰度图像进行分割，即所有灰度值大于或等于阈值T的像素都被判断为属于背景，赋值为1 ；而小于阈值T的像素属于目标，赋值为0，具体算法如下0J(x,y)<T式中，τ为阈值，f(x, y)为像素的灰度值，g(x, y)为二值化后像素的值； (2. 3)图像滤噪处理采用L邻域统计编码滤波窗口去除图像的孤立噪声，即当图像上某点PO的L邻域满足下式时，则该点为孤立噪声点，将其滤除；式中，L表示邻域个数，L = kXk-1，k为奇数A表示该邻域内第i个像素的值。
3.根据权利要求2所述的一种基于视觉测量的光纤插针同心度测量方法，其特征是， 步骤(3)中所述内孔数字图像边缘提取的过程具体包括如下步骤(3. 1)对原图像进行腐蚀运算，得到腐蚀运算后的图像并保存；(3. 2)计算原图像与腐蚀运算所得图像的差值，即可检测到内孔的边缘。
4.根据权利要求3所述的一种基于视觉测量的光纤插针同心度测量方法，其特征是， 步骤(3)中所述内孔数字图像边缘提取过程还进一步包括有采用形态学细化算法进行内孔边缘的细化的步骤，即(3. 3. 1)选取N对结构元进行细化，其中N为2的整数次幂；(3. 3. 2)开辟缓冲区记录已做标记的目标像素点；(3. 3. 3)按从左到右、从上到下的顺序开始扫描整幅图像；(3. 3.4)如果当前位置为目标像素点，往下执行步骤(3. 3. 5)，否则继续扫描下一个像素；(3. 3. 5)将目标像素点的L邻域依次与N个结构元对匹配，如果匹配其中任意一个，表示目标像素被结构元击中，将其标记入缓冲区并继续扫描下一个像素；如果与N个结构元对都不匹配，则继续扫描下一个像素；(3.3.6)当完成一次扫描，检查缓冲区，依次将其中记录的所有像素点从图像中删除， 即置为背景像素；然后将缓冲区清零，转步骤(3. 3. 3)开始下一次扫描过程；如果检查缓冲区为空，则表示已经没有要被删除的像素点，此时图像细化完成。
5.一种基于视觉测量的光纤插针同心度测量系统，其特征在于包括有照明光源、V形槽、传动装置、光学显微成像装置、数字图像采集卡和计算机；其中待测光纤插针置于V形槽内；传动装置的滚轮轻压在待测光纤插针的中部，且待测光纤插针跟随传动装置的滚轮在V形槽内做勻速圆周运动；照明光源和光学显微成像装置分别位于V形槽的两侧，且照明光源、光学显微成像装置均与V形槽内的待测光纤插针的轴线相正对；照明光源发出的光线经过待测光纤插针的内孔后被光学显微成像装置采集；光学显微成像装置的输出端经由数字图像采集卡与计算机相连。
6.根据权利要求5所述的一种基于视觉测量的光纤插针同心度测量系统，其特征在于所述计算机的输出端上还接有打印机。if PO=I,<1 :P0=0
全文摘要
本发明公开一种基于视觉测量的光纤插针同心度测量方法及系统，其中待测光纤插针置于V形槽内；传动装置的滚轮轻压在待测光纤插针的中部，且待测光纤插针跟随传动装置的滚轮在V形槽内做匀速圆周运动；照明光源和光学显微成像装置分别位于V形槽的两侧，且照明光源、光学显微成像装置均与V形槽内的待测光纤插针的轴线相正对；照明光源发出的光线经过待测光纤插针的内孔后被光学显微成像装置采集；光学显微成像装置的输出端经由数字图像采集卡与计算机相连。通过光学显微成像装置、数字图像采集卡和计算机实现光纤插针同心度的自动化测量，因此本发明能够精确快速地测量光纤插针的同心度及内径，有效避免了人工测量所带来的种种弊端。
文档编号G01B11/27GK102519398SQ20111033458
公开日2012年6月27日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者何富运, 刘俊秀, 周虹, 殷严刚, 罗晓曙, 苏检德 申请人:广西师范大学