基于机器视觉的光纤插芯同心度检测研究

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作者：

张凯

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摘要：

光纤连接器是光纤通信系统中使用量最大且必不可少的无源器件,其核心部件是光纤插芯。光纤插芯由陶瓷材料制成,所以也被称为陶瓷插芯,陶瓷插芯用于光纤对接时的精密准直,它的同心度直接影响到光纤连接器的插入损耗和回波损耗,进而影响整个光纤通信系统的传输性能,所以陶瓷插芯的同心度是判断光纤连接器质量的重要参数。对于陶瓷插芯同心度的检测,目前主要的检测方法都不同程度的存在精度不高的缺陷,有些还是手动测量。机器视觉检测方法具有精度高、速度快、非接触、无损伤等优点,已广泛应用于工业检测领域。经过在陶瓷插芯生产厂家的调研,将机器视觉检测技术应用于陶瓷插芯的同心度检测具有广阔的市场前景,因此本文研究了一种基于机器视觉的陶瓷插芯同心度检测算法,并设计研制了同心度检测系统的样机,目前正处于试用阶段。本文查阅了国内外关于陶瓷插芯同心度检测的大量文献。在参考陶瓷插芯生产厂家类似产品工作原理的基础上,结合生产工艺和车间环境,从系统结构设计、软件界面设计和算法设计进行了深入研究和反复试验,首先根据陶瓷插芯的材质和结构特点,对光源、照明方式、镜头和相机选型,并根据光路结构设计仪器的系统结构;然后在VS2010开发平台中根据生产厂家对检测系统的功能要求对系统软件及界面进行设计;再根据采集到的陶瓷插芯端面图像特征,先进行像素级边缘检测,再设计一种基于高斯函数拟合法的亚像素边缘检测算法,检测得到陶瓷插芯内孔的亚像素边缘用于拟合得到内孔圆及圆心坐标;最后设计同心度的计算算法即通过拟合内孔圆心转动过程中的轨迹,将拟合内孔圆心轨迹得到的圆的直径作为陶瓷插芯的同心度值。本文设计了一系列实验,通过与同类型产品对同一批次生产的陶瓷插芯检测结果对比,验证了本文所设计的算法及检测系统的准确性;通过对不同批次生产的陶瓷插芯的检测结果分析,验证了本文所设计的算法及检测系统的稳定性。

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关键词：

光纤插芯；同心度；边缘；亚像素；机器视觉；拟合

学位级别：

硕士

DOI：

CNKI:CDMD:2.1016.292223