基于机器视觉的光纤预制棒内部缺陷检测

摘要

近年来，随着信息技术的普及，对于光纤的需求量越来越大，因此越来越多的企业开始进军光纤行业。对于光纤的制造来说，光纤预制棒就是其中的核心原材料。光纤预制棒的质量决定光纤的质量。如果预制棒的内部杂质与气泡过多，则光纤拉丝时容易断裂。所以对于光纤的制造来说，光纤预制棒内部的缺陷检测至关重要。目前对于光纤预制棒的内部缺陷检测主要采用人工检测的方法，不仅误检率高、效率低下，而且缺乏一个统一的标准去判断预制棒内部的缺陷。鉴于人工检测的种种不足，本文提出基于机器视觉的光纤预制棒内部缺陷的检测方法。该方法的优点有:处理速度快，检测标准统一，易于控制，可实现在线自动化检测。本文的目的是，根据检测要求，设计并开发光纤预制棒内部缺陷检测系统，实现光纤预制棒内部缺陷的自动化检测。主要研究内容概括如下:
　　本文介绍了光纤预制棒在光纤制造中的作用，以及我国的光纤产业现状和光纤预制棒的生产状况。介绍了机器视觉的基本理论，在国内外的发展和应用情况，以及机器视觉开发中常用的OpenCV开源函数库。根据光纤预制棒的检测要求，设计并研制了一套完整的光纤预制棒内部缺陷检测系统，包括光源系统、图像采集系统、运动控制系统和图像处理系统，并对其中各个部分进行了详细的介绍，以及在选择光源、镜头、摄像机时需要考虑的参数，并对本系统中选择的器件进行了说明。利用OpenCV库开发了光纤预制棒内部缺陷的识别和提取算法，该算法包括图像去噪、图像分割、图像二值化、缺陷提取，缺陷位置确定及缺陷特征描述。在WindowsXP平台下用VS2008基于MFC编写了一套系统软件，包括运动控制模块、相机控制模块、图像处理模块和结果显示模块，并对各个模块进行了详细的说明。利用本文开发的系统对光纤预制棒的内部缺陷进行测量，并分析了影响检测精度的因素。实验结果表明该系统能有效地检测光纤预制棒的内部缺陷。本文的研究结果可应用到其他光学材料内部缺陷的检测，具有一定的使用价值。

目录

摘要

1．绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 常用的内部缺陷检测方法

1．3 机器视觉检测方法

1．3．1 机器视觉检测的概念

1．3．2 机器视觉的应用及发展

1．3．3 机器视觉在缺陷检测上的应用

1．4 论文主要内容及章节安排

2．光纤预制棒内部缺陷检测系统设计

2．1 机器视觉系统介绍

2．2 光纤预制棒检测系统设计

2．3 光源系统设计

2．3．1 光源的选择

2．3．2 照明方式的选择

2．3．3 杂散光的处理

2．4 图像采集系统设计

2．4．1 镜头的选择

2．4．2 摄像机的选择

2．5 运动控制系统设计

2．6 本章小结

3．光纤预制棒内部缺陷检测算法实现

3．1 检测算法流程

3．2 图像去噪

3．2．1 均值滤波

3．2．2 中值滤波

3．2．3 滤波效果对比

3．3 光纤预制棒检测区域定位

3．3．1 区域粗定位

3．3．2 几何方法定位

3．4 缺陷提取

3．4．1 连通域基本概念

3．4．2 连通域标记算法

3．4．3 缺陷提取

3．5 本文算法设计总结

3．6 本章小结

4．系统软件设计及结果分析

4．1 系统软件设计

4．2 实验结果总结

4．3 本章小结

5．总结与展望

5．1 全文总结

5．2 工作展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

参与科学研究项目

致谢

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