全自动光纤插针同心度检测分类仪的研制

摘要

光纤插针是光纤连接器的关键元件，其质量对于保证光纤通信质量起着非常重要的作用。本文从光纤插针同心度的检测需求出发，与某台资光纤插针生产企业合作开发研制全自动光纤插针同心度检测分类仪。经过双方近一年的努力，目前已成功研制出一台样机，可初步实现对光纤插针同心度等参数的全自动、快速、高精度的检测与等级分类。本文所述的研究内容即为我方承担的项目开发任务，包括光学成像系统、图像采集及处理系统、电气控制系统及软件系统的设计与实现。 本文的主要研究内容、工作、成果包括以下几个方面： 1．介绍了光纤插针检测的市场需求，分析了其同心度检测原理及有关的机器视觉技术在工业检测中的应用。结合光纤插针同心度等参数检测的实际需求，提出了系统的整体设计方案；根据系统的实际控制要求，设计了计算机搭配工业I/O卡的电气控制系统；完成了系统软件的开发及插针内孔图像检测算法的研究与实现。 2．提出了基于灰度直方图的方法预筛选出插针内孔受到较大污染的插针，提高了系统的智能性和对检测任务的广泛适应性；根据插针内孔的成像特点，研究和实现了采用最佳阈值法分割提取插针内孔信息，有效地减少了后续图像处理的数据量；通过实验对比分析了各种滤波算法在滤除插针内孔图像孤立噪声的效果及耗时；研究了基于二值形态学的图像处理算法，并将其应用于光纤插针内孔边缘的检测及细化，实验证明对于形位公差量的测量，因无需考虑灰度信息而采用二值形态学处理时更具有时间上的优势。 3．研究和实现了基于分层算法的Hough变换圆检测法在插针内孔圆参数检测中的应用。实验证明，这种方法达到了较高的定位精度和检测速度，可以满足实时性检测的要求；对于插针内孔椭圆度的计算，采用求取区域等效椭圆的方法，该方法基于图像中心矩，具有位置无关性的特点。 4．成功研制了一台样机，完成了系统机械结构、电气控制系统和软件的设计、系统安装和调试，并开发了一套用于插针内孔参数检测算法研究的软件。实践证明，所研发的样机和软件平台具有较高的实用价值，在插针内孔图像处理及参数检测算法的研究中发挥了重要的作用，既节约了开发时间和经济成本，同时也为本课题的后续研究拓展理论深度和挖掘研究潜能打下了坚实的基础。