基于機(jī)器視覺的光纖外觀缺陷檢測及外徑測量裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于機(jī)器視覺的光纖外觀缺陷檢測及外徑測量裝置，包括機(jī)器視覺檢測裝置、用于架設(shè)光纖及放線的第一導(dǎo)輪，用于架設(shè)光纖及收線的第二導(dǎo)輪，還包括至少一個用于調(diào)整光纖張力的第三導(dǎo)輪，所述機(jī)器視覺檢測裝置包括用于采集光纖圖像的圖像采集裝置及與該圖像采集裝置相連的控制器，所述第三導(dǎo)輪和圖像采集裝置均位于第一導(dǎo)輪和第二導(dǎo)輪之間。本發(fā)明采用四組CCD相機(jī)將光纖外徑360度全覆蓋采樣，全面檢測光纖的顏色一致性、漏纖、芳綸拉毛、表面油污、表面附有較大膠粒、色斑、劃痕等缺陷，降低了光纖缺陷的漏檢率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，同時還能對光纖線徑進(jìn)行檢測。
【專利說明】
基于機(jī)器視覺的光纖外觀缺陷檢測及外徑測量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)視覺技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于機(jī)器視覺的光纖外觀缺陷檢測及外徑測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前光纖材料外觀質(zhì)量缺陷主要有漏纖(纖芯外漏)、芳綸拉毛(毛刺)、表面油污、表面附有較大膠粒、色斑、劃痕等。其中漏纖(纖芯外漏)、芳綸拉毛(毛刺)、劃痕等缺陷會影響光纖的抗拉強(qiáng)度;表面油污缺陷影響光纖貯存壽命;表面附有較大膠粒缺陷嚴(yán)重影響光纖纏繞質(zhì)量;光纖外徑大小不規(guī)則，容易導(dǎo)致光纖纏繞時出現(xiàn)缺陷。
[0003]目前國內(nèi)大部分的光纖生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)過程中未對光纖外觀質(zhì)量進(jìn)行實時監(jiān)測，有的只是通過人工目測并配合激光測徑儀對光纖外徑進(jìn)行實時監(jiān)測。人工目測有其致命缺點(diǎn)，由于工人容易疲勞，對一些比較細(xì)微的缺陷(如:漏纖、芳綸拉毛、劃痕等)容易造成漏檢，從而造成缺陷產(chǎn)品的外流。
[0004]針對光纖外觀缺陷檢測，申請?zhí)枮?01310085593.1的中國專利公開了一種線纜表面缺陷在線檢測裝置及方法，依靠激光束從光纖橫向方向照射到光纖上以檢查透過光纖內(nèi)部散射光線的光強(qiáng)度分布，來確定光纖是否存在缺陷，但是它只能檢測漏纖，對于油污、膠粒、劃痕等缺陷無法檢測，并且不能檢測光纖直徑。申請?zhí)枮?0803865.1的中國專利公開了一種檢測光纖缺陷的方法，通過數(shù)碼相機(jī)取圖對線纜缺陷進(jìn)行檢測，該方法適用于直徑大，精度要求低的產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于機(jī)器視覺的光纖外觀缺陷檢測及外徑測量裝置。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種基于機(jī)器視覺的光纖外觀缺陷檢測及外徑測量裝置，包括機(jī)器視覺檢測裝置、用于架設(shè)光纖及放線的第一導(dǎo)輪，用于架設(shè)光纖及收線的第二導(dǎo)輪，還包括至少一個用于調(diào)整光纖張力的第三導(dǎo)輪，所述機(jī)器視覺檢測裝置包括用于采集光纖圖像的圖像采集裝置及與該圖像采集裝置相連的控制器，所述第三導(dǎo)輪和圖像采集裝置均位于第一導(dǎo)輪和第二導(dǎo)輪之間。
[0007]借由上述結(jié)構(gòu)，第三導(dǎo)輪可以增大光纖的張力，從而降低光纖的抖動程度，便于更好地成像，提高圖像采集裝置采集的待檢測光纖的圖像質(zhì)量，檢測精度高。
[0008]作為一種優(yōu)選方式，所述第三導(dǎo)輪的數(shù)目為三個。
[0009]作為一種優(yōu)選方式，所述圖像采集裝置包括垂直方向采集裝置和水平方向采集裝置;所述垂直方向采集裝置包括分位于光纖左右兩側(cè)的第一線形光源和第二線形光源、分位于光纖上下兩側(cè)的第一 CCD相機(jī)和第二 CCD相機(jī);所述水平方向采集裝置包括分位于光纖上下兩側(cè)的第三線形光源和第四線形光源、分位于光纖左右兩側(cè)的第三CCD相機(jī)和第四CCD相機(jī);所述控制器包括與第一 CCD相機(jī)相連的第一工控機(jī)、與第二 CCD相機(jī)相連的第二工控機(jī)、與第三CCD相機(jī)相連的第三工控機(jī)、與第四CCD相機(jī)相連的第四工控機(jī)，該第一工控機(jī)、第二工控機(jī)、第三工控機(jī)、第四工控機(jī)均與交換器相連，該交換器與顯示屏相連。
[0010]采用四個CCD相機(jī)對光纖表面進(jìn)行360度全覆蓋取圖，全面檢測光纖外觀質(zhì)量，大大減少了產(chǎn)品漏檢現(xiàn)象，提高產(chǎn)品的合格率。四個CCD相機(jī)通過網(wǎng)線分別與四臺工控機(jī)連接，同時采用多個工控機(jī)分布式計算，提高了光纖的檢測速度。四臺工控機(jī)以固定采樣頻率獲得相應(yīng)CCD相機(jī)采集的圖片來進(jìn)行算法分析處理(也可不進(jìn)行算法分析處理，直接人工識別采集圖片的外觀缺陷)，然后根據(jù)采樣周期內(nèi)每臺工控機(jī)處理的結(jié)果綜合判斷當(dāng)前光纖外觀是否存在缺陷及測量其外徑大小，并將結(jié)果顯示在顯示屏上?？蓪崟r在線檢測光纖并記錄缺陷圖片，有助于問題回溯。
[0011]作為一種優(yōu)選方式，所述控制器還包括交換機(jī)和網(wǎng)絡(luò)繼電器，所述第一工控機(jī)、第二工控機(jī)、第三工控機(jī)、第四工控機(jī)均與交換機(jī)相連，交換機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)繼電器與報警器相連。
[0012]四臺工控機(jī)自帶雙千兆網(wǎng)口，并通過交換機(jī)組成一個局域網(wǎng)。同時局域網(wǎng)中還連接有一臺網(wǎng)絡(luò)繼電器，用于控制報警器發(fā)出聲光警報。當(dāng)四臺工控機(jī)對光纖外觀圖片進(jìn)行算法分析后，如存在缺陷，則通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送報警信號至網(wǎng)絡(luò)繼電器，網(wǎng)絡(luò)繼電器連通報警器從而報警。
[0013]作為一種優(yōu)選方式，所述第一工控機(jī)、第二工控機(jī)、第三工控機(jī)、第四工控機(jī)均采用相同的算法對采集到的光纖圖片進(jìn)行圖像分析處理，圖像分析處理過程包括光纖外觀缺陷檢測過程及光纖外徑測量過程;光纖外觀缺陷檢測過程包括:先將彩色圖片轉(zhuǎn)化為灰度圖，然后采用中值濾波的方法對灰度圖進(jìn)行濾波處理，再進(jìn)行自適應(yīng)二值化，將光纖圖像與背景圖像分割，并找到光纖圖像最小外接矩形，在該最小外接矩形區(qū)域內(nèi)進(jìn)行形態(tài)學(xué)腐蝕和膨脹處理，最后采用連通域分析是否存在外觀上缺陷;光纖外徑測量過程包括:先將彩色圖片轉(zhuǎn)化為灰度圖，然后采用中值濾波的方法對灰度圖進(jìn)行濾波處理，再采用canny算子提取光纖圖像外徑的邊緣，用hough變換尋找光纖圖像外徑邊緣位置，并求取外徑邊緣差的像素值，最后根據(jù)事先標(biāo)定精度求得光纖外徑長度。
[0014]作為一種優(yōu)選方式，所述第一線形光源和第二線形光源均與光纖平行，所述光纖位于第一 C⑶相機(jī)和第二 C⑶相機(jī)連線的中心。
[0015]作為一種優(yōu)選方式，所述第三線形光源和第四線形光源均與光纖平行，所述光纖位于第三C⑶相機(jī)和第四C⑶相機(jī)連線的中心。
[0016]本發(fā)明采用四組CCD相機(jī)將光纖外徑360度全覆蓋采樣，全面檢測光纖的顏色一致性、漏纖、芳綸拉毛、表面油污、表面附有較大膠粒、色斑、劃痕等缺陷，降低了光纖缺陷的漏檢率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，同時還能對光纖線徑進(jìn)行檢測。
[0017]
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明一實施例的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0019]圖2為機(jī)器視覺檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3為圖像采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。[0021 ]圖4為垂直方向采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖5為水平方向采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖6為本發(fā)明工作流程圖。
[0024]其中，I為光纖，2為第一導(dǎo)輪，3為第二導(dǎo)輪，4為第三導(dǎo)輪，5為圖像采集裝置，6為控制器，7為垂直方向采集裝置，8為水平方向采集裝置，9為第一線形光源，10為第二線形光源，11為第一C⑶相機(jī)，12為第二CXD相機(jī)，13為第三線形光源，14為第四線形光源，15為第三CCD相機(jī)，16為第四CCD相機(jī)，17為第一工控機(jī)，18為第二工控機(jī)，19為第三工控機(jī)，20為第四工控機(jī)，21為交換器，22為顯示屏，23為交換機(jī)，24為網(wǎng)絡(luò)繼電器，25為報警器，26為鼠標(biāo)。
[0025]
【具體實施方式】
[0026]如圖1至圖5所示，本發(fā)明的一實施例包括機(jī)器視覺檢測裝置、用于架設(shè)光纖I及放線的第一導(dǎo)輪2，用于架設(shè)光纖I及收線的第二導(dǎo)輪3，還包括三個用于調(diào)整光纖I張力的第三導(dǎo)輪4，所述機(jī)器視覺檢測裝置包括用于采集光纖I圖像的圖像采集裝置5及與該圖像采集裝置5相連的控制器6，所述第三導(dǎo)輪4和圖像采集裝置5均位于第一導(dǎo)輪2和第二導(dǎo)輪3之間。
[0027 ]所述圖像采集裝置5包括垂直方向采集裝置7和水平方向采集裝置8。
[0028]所述垂直方向采集裝置7包括分位于光纖I左右兩側(cè)的第一線形光源9和第二線形光源10、分位于光纖I上下兩側(cè)的第一 CCD相機(jī)11和第二 CCD相機(jī)12。所述第一線形光源9和第二線形光源10均與光纖I平行，所述光纖I位于第一 CXD相機(jī)11和第二 CCD相機(jī)12連線的中心。
[0029]所述水平方向采集裝置8包括分位于光纖I上下兩側(cè)的第三線形光源13和第四線形光源14、分位于光纖I左右兩側(cè)的第三C⑶相機(jī)15和第四CXD相機(jī)16。所述第三線形光源13和第四線形光源14均與光纖I平行，所述光纖I位于第三CCD相機(jī)15和第四CCD相機(jī)16連線的中心。
[0030]第一線形光源9和第二線形光源10與光纖I位于同一水平平面，等距分布在光纖I的左右兩邊;第一相機(jī)和第二相機(jī)與光纖I位于同一垂直平面，等距分布在光纖I的上方與下方。第一相機(jī)為下視相機(jī)，第二相機(jī)為上視相機(jī)。
[0031]第三相機(jī)和第四相機(jī)與光纖I位于同一水平平面，等距分布在光纖I的左右兩邊；第三線形光源13和第四線形光源14與光纖I位于同一垂直平面，等距分布在光纖I的上方與下方。第三相機(jī)為左視相機(jī)，第四相機(jī)為右視相機(jī)。
[0032]四組CXD相機(jī)、線形光源分別按照90度的間隔安裝在固定平臺上，并通過第三導(dǎo)輪
4使光纖I穿過四個CCD相機(jī)鏡頭對準(zhǔn)的中心位置，四個CCD相機(jī)分別對光纖I表面外徑90度采樣，從而對光纖I表面360度全覆蓋檢測。光源采用高亮度LED線形光源，線形光源與光纖I同方向安裝，同時與鏡頭端面垂直，可以均勻打亮光纖I外表面以保證得到較好的圖片采樣效果。
[0033]所述控制器6包括與第一 CCD相機(jī)11相連的第一工控機(jī)17、與第二 CCD相機(jī)12相連的第二工控機(jī)18、與第三CCD相機(jī)15相連的第三工控機(jī)19、與第四CCD相機(jī)16相連的第四工控機(jī)20，該第一工控機(jī)17、第二工控機(jī)18、第三工控機(jī)19、第四工控機(jī)20均通過VGA接口連在一個八口KVM交換器21上。交換器21連有顯示屏22、鼠標(biāo)26和鍵盤。交換器21的設(shè)置使得用一個顯示器、一個鼠標(biāo)26、一個鍵盤即可方便切換控制不同工控機(jī)。
[0034]第一 CXD相機(jī)11、第二 C⑶相機(jī)12、第三CCD相機(jī)15和第四CXD相機(jī)16均為高精度CCD相機(jī)，第一線形光源9、第二線形光源10、第三線形光源13和第四線形光源14均為高亮度LED線形光源。
[0035]所述控制器6還包括交換機(jī)23和網(wǎng)絡(luò)繼電器24，所述第一工控機(jī)17、第二工控機(jī)18、第三工控機(jī)19、第四工控機(jī)20均與交換機(jī)23相連，交換機(jī)23通過網(wǎng)絡(luò)繼電器24與報警器25相連。
[0036]所述第一工控機(jī)17、第二工控機(jī)18、第三工控機(jī)19、第四工控機(jī)20均采用相同的算法對采集到的光纖I圖片進(jìn)行圖像分析處理，圖像分析處理過程包括光纖I外觀缺陷檢測過程及光纖I外徑測量過程;光纖I外觀缺陷檢測過程包括:先將彩色圖片轉(zhuǎn)化為灰度圖，然后采用中值濾波的方法對灰度圖進(jìn)行濾波處理，再進(jìn)行自適應(yīng)二值化，將光纖I圖像與背景圖像分割，并找到光纖I圖像最小外接矩形，在該最小外接矩形區(qū)域內(nèi)進(jìn)行形態(tài)學(xué)腐蝕和膨脹處理，最后采用連通域分析是否存在外觀上缺陷；光纖I外徑測量過程包括:先將彩色圖片轉(zhuǎn)化為灰度圖，然后采用中值濾波的方法對灰度圖進(jìn)行濾波處理，再采用canny算子提取光纖I圖像外徑的邊緣，用hough變換尋找光纖I圖像外徑邊緣位置，并求取外徑邊緣差的像素值，最后根據(jù)事先標(biāo)定精度求得光纖I外徑長度。
[0037]本發(fā)明的工作流程如圖6所示，啟動后，檢測軟件自動連接CCD相機(jī)，然后四個工控機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連通CCD相機(jī)并分別采集光纖I圖片。
[0038]在光纖I以一定速度自動纏繞過程中，光纖I通過四組CCD相機(jī)及線形光源，CXD相機(jī)從四個方向測量光纖I外徑大小，提高光纖I纏繞合格率，工控機(jī)以最高的采樣頻率采樣光纖I圖片，以保證光纖I外觀全部采樣不遺漏，四臺工控機(jī)分別對相應(yīng)CCD相機(jī)采集的圖片進(jìn)行算法分析，當(dāng)檢測結(jié)果出現(xiàn)異常，工控機(jī)將通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送報警信號至網(wǎng)絡(luò)繼電器24，網(wǎng)絡(luò)繼電器24連通聲光報警器25從而報警。
[0039]在本發(fā)明中，也可以不使用算法對采集到的光纖I圖片進(jìn)行圖像分析處理，而是在四個CCD相機(jī)采集到光纖I圖片后，直接利用工控機(jī)將圖片送至顯示屏22顯示，利用人工對采集到的圖片進(jìn)行缺陷識別，由于本發(fā)明裝置采集到的圖片精度高，相較于原來人工用肉眼直接識別直徑較細(xì)的光纖I的外觀缺陷，即使通過人工判斷圖片上的缺陷也能降低光纖I缺陷的漏檢率。利用采集到的光纖I圖片求光纖I外徑可以沿用現(xiàn)有的圖像分析處理技術(shù)中求外徑的方法。當(dāng)檢測到不正常時，操作者通過相應(yīng)的工控機(jī)控制報警器25報警。
【主權(quán)項】
1.一種基于機(jī)器視覺的光纖外觀缺陷檢測及外徑測量裝置，包括機(jī)器視覺檢測裝置、用于架設(shè)光纖(I)及放線的第一導(dǎo)輪(2)，用于架設(shè)光纖(I)及收線的第二導(dǎo)輪(3)，其特征在于，還包括至少一個用于調(diào)整光纖(I)張力的第三導(dǎo)輪(4)，所述機(jī)器視覺檢測裝置包括用于采集光纖(I)圖像的圖像采集裝置(5)及與該圖像采集裝置(5)相連的控制器(6)，所述第三導(dǎo)輪(4)和圖像采集裝置(5)均位于第一導(dǎo)輪(2)和第二導(dǎo)輪(3)之間。2.如權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺的光纖外觀缺陷檢測及外徑測量裝置，其特征在于，所述第三導(dǎo)輪(4)的數(shù)目為三個。3.如權(quán)利要求1或2所述的基于機(jī)器視覺的光纖外觀缺陷檢測及外徑測量裝置，其特征在于，所述圖像采集裝置(5)包括垂直方向采集裝置(7)和水平方向采集裝置(8); 所述垂直方向采集裝置(7)包括分位于光纖(I)左右兩側(cè)的第一線形光源(9)和第二線形光源(10)、分位于光纖(I)上下兩側(cè)的第一 CXD相機(jī)(11)和第二 CXD相機(jī)(12);所述水平方向采集裝置(8)包括分位于光纖(I)上下兩側(cè)的第三線形光源(13)和第四線形光源(14)、分位于光纖(I)左右兩側(cè)的第三C⑶相機(jī)(15)和第四C⑶相機(jī)(16); 所述控制器(6)包括與第一 CCD相機(jī)(11)相連的第一工控機(jī)(17)、與第二 CCD相機(jī)(12)相連的第二工控機(jī)(18)、與第三CXD相機(jī)(15)相連的第三工控機(jī)(19)、與第四CCD相機(jī)(16)相連的第四工控機(jī)(20)，該第一工控機(jī)(17)、第二工控機(jī)(18)、第三工控機(jī)(19)、第四工控機(jī)(20)均與交換器(21)相連，該交換器(21)與顯示屏(22)相連。4.如權(quán)利要求3所述的基于機(jī)器視覺的光纖外觀缺陷檢測及外徑測量裝置，其特征在于，所述控制器(6)還包括交換機(jī)(23)和網(wǎng)絡(luò)繼電器(24)，所述第一工控機(jī)(17)、第二工控機(jī)(18)、第三工控機(jī)(19)、第四工控機(jī)(20)均與交換機(jī)(23)相連，交換機(jī)(23)通過網(wǎng)絡(luò)繼電器(24)與報警器(25)相連。5.如權(quán)利要求3所述的基于機(jī)器視覺的光纖外觀缺陷檢測及外徑測量裝置，其特征在于，所述第一工控機(jī)(17)、第二工控機(jī)(18)、第三工控機(jī)(19)、第四工控機(jī)(20)均采用相同的算法對采集到的光纖(I)圖片進(jìn)行圖像分析處理，圖像分析處理過程包括光纖(I)外觀缺陷檢測過程及光纖(I)外徑測量過程； 光纖(I)外觀缺陷檢測過程包括:先將彩色圖片轉(zhuǎn)化為灰度圖，然后采用中值濾波的方法對灰度圖進(jìn)行濾波處理，再進(jìn)行自適應(yīng)二值化，將光纖(I)圖像與背景圖像分割，并找到光纖(I)圖像最小外接矩形，在該最小外接矩形區(qū)域內(nèi)進(jìn)行形態(tài)學(xué)腐蝕和膨脹處理，最后采用連通域分析是否存在外觀上缺陷； 光纖(I)外徑測量過程包括:先將彩色圖片轉(zhuǎn)化為灰度圖，然后采用中值濾波的方法對灰度圖進(jìn)行濾波處理，再采用canny算子提取光纖(I)圖像外徑的邊緣，用hough變換尋找光纖(I)圖像外徑邊緣位置，并求取外徑邊緣差的像素值，最后根據(jù)事先標(biāo)定精度求得光纖(I)外徑長度。6.如權(quán)利要求3所述的基于機(jī)器視覺的光纖外觀缺陷檢測及外徑測量裝置，其特征在于，所述第一線形光源(9)和第二線形光源(10)均與光纖(I)平行，所述光纖(I)位于第一C⑶相機(jī)(11)和第二C⑶相機(jī)(12)連線的中心。7.如權(quán)利要求3所述的基于機(jī)器視覺的光纖外觀缺陷檢測及外徑測量裝置，其特征在于，所述第三線形光源(13)和第四線形光源(14)均與光纖(I)平行，所述光纖(I)位于第三C⑶相機(jī)(15)和第四C⑶相機(jī)(16)連線的中心。
【文檔編號】G01B11/08GK105891228SQ201610395903
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】鄒永, 卞勇, 盛峰, 張春華, 王剛, 朱蓮香, 曹白玉, 雷燕, 林明輝, 周鵬, 曹虎, 李仁義, 潘廣悅, 劉貞, 馬宇坤, 吳康, 賀芳
【申請人】江南工業(yè)集團(tuán)有限公司