全自動光纖纏繞缺陷檢測系統(tǒng)及方法、光纖纏繞方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于機器視覺實現(xiàn)的全自動光纖纏繞缺陷檢測系統(tǒng)、全自動光纖纏繞缺陷檢測方法，以及基于全自動光纖纏繞缺陷檢測方法實現(xiàn)的光纖纏繞方法，屬于光纖檢測與纏繞領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖纏繞是光纖制導(dǎo)和光纖陀螺儀的關(guān)鍵技術(shù)，其決定著成品線包的質(zhì)量。光纖纏繞不良，即光纖纏繞過程中出現(xiàn)的缺陷，會造成產(chǎn)品缺陷，例如，對于光纖陀螺儀，光纖纏繞不良會造成光纖陀螺儀的精度降低，并且會影響其使用壽命，對于光纖制導(dǎo)，光纖纏繞不良會影響光纖制導(dǎo)的放纖，放纖過程中容易造成斷纖現(xiàn)象。
[0003]目前，光纖纏繞的缺陷檢測還處于人工肉眼目視檢測階段。生產(chǎn)工人通過觀察實時放大系統(tǒng)拍攝到的光纖纏繞圖像，監(jiān)視光纖纏繞過程中出現(xiàn)的凸起、疊加、凹陷和縫隙這些缺陷。然而，從實際實施中可以發(fā)現(xiàn)，人工肉眼目視檢測方式存在如下缺陷:1)人工肉眼目視檢測精度較低，無法保證光纖纏繞質(zhì)量，仍舊存在光纖纏繞不良的問題；2)生產(chǎn)工人眼睛疲勞感較強，勞動強度大，嚴重影響生產(chǎn)效率的提高；3)人工目視檢測需要較高的專業(yè)知識和經(jīng)驗，人工成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不能對光纖纏繞過程中出現(xiàn)的缺陷進行自動檢測的弊端，本發(fā)明的目的在于提供一種全自動光纖纏繞缺陷檢測系統(tǒng)及方法，其實現(xiàn)了對光纖在纏繞過程中出現(xiàn)的缺陷進行實時自動檢測的功能。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于全自動光纖纏繞缺陷檢測方法實現(xiàn)光纖纏繞的方法，基于上述全自動光纖纏繞缺陷檢測方法對光纖纏繞缺陷進行檢測的同時，與光纖纏繞機相互協(xié)調(diào)配合，可很好地實現(xiàn)光纖纏繞的全自動化。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0007]—種全自動光纖纏繞缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于:它包括安裝有工業(yè)鏡頭的工業(yè)相機、光源、移動平臺、平臺移動控制器和計算機，其中:工業(yè)相機、光源分別設(shè)置在纏繞光纖的轉(zhuǎn)軸兩側(cè)，轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動受光纖纏繞機控制，工業(yè)相機安裝在移動平臺上，移動平臺與平臺移動控制器相連，平臺移動控制器、工業(yè)相機、光纖纏繞機均與計算機相連。
[0008]所述移動平臺為可二維移動的二維移動平臺。
[0009]—種全自動光纖纏繞缺陷檢測方法，其特征在于，它包括如下步驟:
[0010]I)對采集到的光纖纏繞圖像進行圖像預(yù)處理，得到除去噪聲的二值化圖像；
[0011]2)對二值化圖像進行邊緣檢測，得到光纖頂部輪廓形成的邊緣曲線；
[0012]3)針對邊緣曲線擬合出用于判別待檢測光纖的纏繞缺陷的基準線，并提取出邊緣曲線中待檢測光纖的各光纖匝Y坐標(biāo)的極大值和極小值所對應(yīng)的點坐標(biāo)；
[0013]4)將各極大值、各極小值的Y坐標(biāo)與基準線的Y坐標(biāo)進行比較，以判斷出待檢測光纖是否存在纏繞缺陷，且當(dāng)存在纏繞缺陷時判別出纏繞缺陷類型，計算出缺陷值大小以及給出纏繞缺陷的坐標(biāo)信息。
[0014]所述基準線為正常纏繞光纖時，所述邊緣曲線中待檢測光纖的各光纖匝頂點所構(gòu)成的一條直線。
[0015]較佳地，所述基準線針對所述邊緣曲線利用最小二乘法擬合直線方法來擬合確定。
[0016]所述步驟3)中提取出所述邊緣曲線中待檢測光纖的各光纖匝Y坐標(biāo)的極大值和極小值通過如下差分法實現(xiàn):
[0017]3-1)以設(shè)定間距對待檢測光纖在所述邊緣曲線中對應(yīng)的曲線部分進行采樣；
[0018]3-2)對每個米樣點的Y坐標(biāo)求一階差分和二階差分；
[0019]3-3)若采樣點一階差分的導(dǎo)數(shù)為O且二階差分的導(dǎo)數(shù)小于0，則此采樣點為極大值；若采樣點一階差分的導(dǎo)數(shù)為O且二階差分的導(dǎo)數(shù)大于0，則此采樣點為極小值。
[0020]在實際實施中，設(shè)定所述光纖匝的所述極大值、所述極小值的坐標(biāo)為(X(:，y。)，所述基準線的Y坐標(biāo)為Y。，設(shè)定凸起纏繞缺陷的閾值為T。，疊加纏繞缺陷的閾值為T1,凹陷纏繞缺陷的閾值為T2，縫隙纏繞缺陷的閾值為T3，其中:x。、y。、Y。、T。、Tn Τ2、1~3均為大于O的實數(shù)，則所述步驟4)中判別纏繞缺陷類型并計算缺陷值大小的具體步驟為:
[0021]若yQ> Y。，通過公式0+= yQ_Y。求出差值D+:若TQ< D+< T1，則纏繞缺陷為凸起且缺陷值大小為D+;若D +> T:，則纏繞缺陷為疊加且缺陷值大小為D+;
[0022]若yQ< Y。，通過公式D = Yc_y。求出差值D:若T2<D < T 3，則纏繞缺陷為凹陷且缺陷值大小為D ;若D > T 3，則纏繞缺陷為縫隙且缺陷值大小為此縫隙所相鄰的兩個光纖匝之間的間隔寬度。
[0023]在實際實施中，所述縫隙纏繞缺陷的缺陷值大小求取步驟為:
[0024]將所述縫隙所相鄰的兩個光纖匝所對應(yīng)的邊緣曲線部分的各點Y坐標(biāo)Y。逐一與所述基準線的Y坐標(biāo)Y。相減，基于公式D=Y。-Y。求取出所述差值D第一次大于所述閾值1~3時的點的X坐標(biāo)X。以及所述差值D最后一次大于所述閾值T 3時的點的X坐標(biāo)X 1;
[0025]令I(lǐng)X1-Xj，則求出所述縫隙纏繞缺陷的缺陷值大小。
[0026]—種光纖纏繞方法，其特征在于，它包括如下步驟:
[0027]A)纏繞光纖；
[0028]B)對待檢測光纖的光纖匝頂部拍攝光纖纏繞圖像；
[0029]C)判斷光纖纏繞圖像內(nèi)是否存在待檢測光纖的光纖匝頂部:
[0030]若是，則跳至D)；
[0031]若否，調(diào)整拍攝位置后返回B);
[0032]D)根據(jù)權(quán)利要求3至8中任一項所述的全自動光纖纏繞缺陷檢測方法，對光纖纏繞圖像內(nèi)的待檢測光纖的光纖匝頂部是否存在纏繞缺陷進行檢測:
[0033]若不存在纏繞缺陷，則返回A);
[0034]若存在纏繞缺陷，則進入E);
[0035]E)根據(jù)纏繞缺陷的坐標(biāo)信息對光纖進行倒轉(zhuǎn)解繞，消除纏繞缺陷后，調(diào)整繞纖參數(shù)，而后返回A)。
[0036]在實際實施中，執(zhí)行所述步驟B)、C)、D)的過程中光纖持續(xù)纏繞。
[0037]本發(fā)明的優(yōu)點是:
[0038]1、本發(fā)明全自動光纖纏繞缺陷檢測系統(tǒng)及檢測方法實現(xiàn)了對光纖在纏繞過程中出現(xiàn)的凸起、疊加、凹陷、縫隙纏繞缺陷的實時自動檢測功能，其為一種非接觸式的檢測方式，屬于無損檢測，因此檢測迅速、準確度高，可有效確保光纖纏繞質(zhì)量，不存在人為影響，極大降低了工人的勞動強度，提高了檢測效率。
[0039]2、對于采用人工肉眼目視檢測方式的已有光纖纏繞系統(tǒng)，由于本發(fā)明全自動光纖纏繞缺陷檢測系統(tǒng)采用無損的非接觸式檢測方式，因此不必對已有光纖纏繞系統(tǒng)進行太大的改造便可實現(xiàn)對光纖纏繞缺陷的全自動檢測，適應(yīng)性好。
[0040]3、在本發(fā)明全自動光纖纏繞缺陷檢測系統(tǒng)中，計算機采用工控機，工業(yè)相機與工業(yè)鏡頭也都是適用于工業(yè)場所的器件，因此本發(fā)明系統(tǒng)可在各種惡劣的工況下實現(xiàn)在線監(jiān)測，抗干擾能力強。
[0041 ] 4、本發(fā)明檢測方法可對光纖在纏繞過程中出現(xiàn)的凸起、疊加、凹陷、縫隙纏繞缺陷實現(xiàn)自動、快速、準確、無損的檢測，適用于不同直徑的光纖。
[0042]5、本發(fā)明光纖纏繞方法基于本發(fā)明檢測方法對光纖纏繞缺陷進行檢測的同時，與光纖纏繞機相互協(xié)調(diào)配合，可很好地實現(xiàn)光纖纏繞的全自動化，生產(chǎn)效率高，工人勞動強度小，生產(chǎn)成本低。
【附圖說明】
[0043]圖1是本發(fā)明全自動光纖纏繞缺陷檢測系統(tǒng)的組成示意圖。