一种光纤束端面检测装置及使用方法与流程

本发明涉及光纤检测，具体为一种光纤束端面检测装置及使用方法。

背景技术：

1、光纤因其高品质的导光性能在通讯、医疗等领域应用广泛。特别是在激光传输领域，采用光纤束传输激光的应用很多。光纤束作为一种精密的传输媒介，其端面的灰尘、污垢、划痕、破损、抛光不良等瑕疵状况会严重影响光传输效率和信号的完整性，因而在生产过程中需要对光纤束端面的状况进行严格检查，确保光纤束端面均匀、洁净。

2、目前市面用于检测光纤束端面的检测仪在使用过程中，需要将待检测的光纤束插入适配器，检测人员通过直接观察目镜或通过监视器所显示的光纤束端面图像来判断光纤束端面是否合格。

3、采用上述检测仪对光纤束端面进行检测的过程中，会存在以下不足：

4、1)检测仪对光纤束端面进行检测的过程中，需要操作员通过自身经验，主观判断检测图像的清晰度来大概调节光纤束端面相对于检测透镜的位置，不仅效率低下且精度较差，加上无法提供合适的照明光源，导致获取的检测图像质量不稳定。

5、2)光纤束一般含有数万根光纤，肉眼观察很容易造成遗漏，产生人工失误。

6、3)光纤束端面呈蜂巢形状，使用肉眼观察这种细密的蜂巢形状一定次数后容易使眼睛产生疲劳和不适感。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种光纤束端面检测装置及使用方法来解决上述检测仪对光纤束端面进行检测时，光纤束位置及光源不便精准调节，导致检测效率差，且检测图像质量不稳定的问题。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种光纤束端面检测装置，包括照明光源、光纤束夹具、聚焦透镜、图像采集单元以及处理单元；所述照明光源、光纤束夹具、图像采集单元与处理单元控制连接。

3、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

4、进一步，还包括与光纤束夹具相连的步进装置，所述步进装置用于带动光纤束夹具以使光纤束端面相对聚焦透镜到最佳位置。

5、进一步，还包括与照明光源控制连接的照明光源控制器，所述照明光源控制器用于控制照明光源至最佳光线亮度。

6、本发明还提供了一种光纤束端面检测装置的使用方法，其特征在于，

7、将光纤束夹持于光纤束夹具上，打开照明光源；

8、图像采集单元采集光纤束的端面经过聚集透镜后的初步图像；

9、调整光纤束端面相对聚集透镜到最佳位置，调节光源到最佳亮度，图像采集单元采集此时的图像作为待检测图像；

10、处理单元对待检测图像进行瑕疵检测，生成光纤束端面检测结果信息。

11、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

12、进一步，所述处理单元对待检测图像进行瑕疵检测为洁净度检测、均匀度检测以及断丝率检测中的一项或多项。

13、进一步，所述洁净度检测的检测步骤如下：

14、对待检测图像进行预处理获得已处理图像；

15、对已处理图像进行分割，确定所有连通域并进行delaunay三角剖分；

16、计算所有的delaunay三角的每一条边长，将边长按高斯分布进行拟合，得到u和σ；

17、高斯分布公式为：

18、若存在边长大于u+3σ，则判定洁净度检测不达标，并对包含有边的delaunay三角填充颜色，生成标明瑕疵位置的图像。

19、进一步，所述均匀度检测的检测步骤如下：

20、将待检测图像原图像标记为图像i，选取图像i中间大小为(2k+1)*(2k+1)区域作为子图像si，基于子图像si确定单根光纤所占区域大小m*n，其中，m和n分别为所占区域的长和宽，k取值为m和n中较大的值；

21、根据图像i和子图像si构建相关系数矩阵c1，c1与i大小相同，相关系数矩阵c1的计算公式如下：

22、

23、以c1(i,j)为中心计算(2k+1)*(2k+1)大小区域内的最大值c2(i,j)，c2(i,j)计算公式如下：

24、c2(i,j)＝max{c1(i+k1,j+k2)},-k≤k1≤k,-k≤k2≤k；

25、设定阈值tc，若某位置出现c2(i,j)＜tc，则判定均匀度检测不达标，将图像i上对应位置填充颜色，生成标明亮度不均匀位置的图像。

26、进一步，所述断丝率检测的检测步骤如下：

27、将待检测图像原图像标记为图像i1，降低待检测图像的照明度标记为图像i2；

28、对图像i1及图像i2进行预处理及分割，确定所有连通域，并标记为{cck},k＝1,2,…,k，其中，每个连通域代表光纤束中的一根光纤，连通域数量记为k；

29、分别在图像i1和图像i2上计算各个连通域cck的亮度值，标记为和

30、计算图像i1上所有连通域亮度值的平均值

31、对每一个连通域进行判定，如果则该连通域对应的光纤断丝；其中，α为预设值；

32、根据断丝的连通域的数量和所有连通域的数量计算断丝率，并对断丝的连通域填充颜色，生成标明断丝位置的图像。

33、进一步，所述调整光纤束端面相对聚集透镜到最佳位置包括以下步骤：

34、为光纤束端面预设包含初始位置与下一预设位置的系列位置；

35、光纤束端面进入系列位置的初始位置，基于采集的初步图像计算初始位置光源光线经过透镜组的聚焦度，聚焦度定义为图像的梯度均值、梯度和、方差、标准差中的一种或多种；

36、光纤束端面沿初始位置进入下一预设位置，基于采集的初步图像计算下一预设位置光源光线经过透镜组的聚焦度；

37、若聚焦度相对上一预设位置减小，则使光纤束端面移动至上一预设位置；

38、反之，则将光纤束端面移动至下一预设位置。

39、进一步，所述调节光源光线的最佳亮度包括以下步骤：

40、为光源光线预设包含初始照明度以及下一预设照明度的系列照明度，亮度定义图像中所有像素位置的像素值之和、所有像素位置的像素值的平均值、部分像素位置的像素值之和、部分像素位置的像素值的平均值中的一种或多种；

41、光源光线亮度调节为系列照明度的初始照明度，基于采集的初步图像计算初始照明度光源光线成像的实际亮度；

42、光源光线亮度由初始照明度调节为下一预设照明度，基于采集的初步图像计算下一预设照明度光源光线成像的实际亮度；

43、若实际亮度相对上一预设照明度增大，则使光源光线亮度调节为下一预设照明度；

44、反之，则将光源光线亮度调节为上一预设照明度。

45、并且，本发明提供的光纤束端面检测装置及使用方法，与现有技术相比，至少具有以下有益效果：

46、1)对光纤束端面在初始光源光线下进行初始成像，调节光纤束端面在最佳位置以及最佳光源光线亮度下，得到待检测图像，并对其进行瑕疵检测，可准确生成光纤束端面检测结果信息，实现对光纤束端面的自动检测，可准确判定端面的缺陷，提高了检测效率与精准性。

47、2)通过自动化调整和采集图像，可以减少人工操作的时间和成本，提高检测效率。通过在稳定的条件下进行检测，可以减少环境因素对检测结果的影响。这有助于提高检测的稳定性和可靠性。

48、3)可以全自动完成光纤束各项性能检测，避免了肉眼检测导致的误差，瑕疵检测包含洁净度检测、均匀度检测以及断丝率检测，可根据实际检测需求灵活选择。