【摘要】：光纖作為一種光的柔性傳輸介質(zhì),在激光加工、光通信以及生物醫(yī)療等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用,而光纖端面的缺陷會對光纖本身甚至所在光學(xué)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的影響,因此在光纖拋光后或通光前,光纖端面檢測都是一個不可或缺的環(huán)節(jié)。光纖根據(jù)其類型和用途的不同有著不同的驗收標(biāo)準(zhǔn),目前主流的檢測方式仍是人工檢測,這種檢測方式主觀性強(qiáng)且效率低下,準(zhǔn)確率不高。隨著人工智能的興起和“中國制造2025”的提出,機(jī)器視覺檢測技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展并被應(yīng)用到各領(lǐng)域中,使得產(chǎn)品的檢測朝著自動、智能化方向發(fā)展。針對現(xiàn)有光纖端面檢測技術(shù)的不足,本文主要研究了基于機(jī)器視覺的光纖端面缺陷自動檢測系統(tǒng),首先以光纖端面的驗收標(biāo)準(zhǔn)為出發(fā)點,提出了該系統(tǒng)的總體技術(shù)方案,將檢測過程分為了圖像采集、圖像處理和分析判斷等幾個流程,設(shè)計了系統(tǒng)的軟件架構(gòu)。其次對圖像處理中不同流程各個步驟的算法進(jìn)行了研究,最終選擇了一套最合適的算法并對其進(jìn)行集成,能同時檢測出不同類型的缺陷。同時還提出了一種通用的復(fù)合算法對光纖端面圖像進(jìn)行自動處理,該算法以及相關(guān)參數(shù)對光纖端面的不同區(qū)域均適用,對于同一類型的光纖端面圖像,可以不改變?nèi)魏嗡惴ê蛥?shù)即可進(jìn)行缺陷的檢測,從而實現(xiàn)了系統(tǒng)高效、自動化的要求。該系統(tǒng)主要以計算機(jī)為中心,通過光纖端面檢測儀完成對光纖端面圖像的采集與傳輸工作,軟件部分主要通過Java語言改進(jìn)并編寫圖像處理算法,結(jié)合OpenCV開源算法庫完成了系統(tǒng)的搭建,同時還建立了直觀的圖形用戶界面,以更好的進(jìn)行人機(jī)交互以及圖像和文本的輸出。該系統(tǒng)可實現(xiàn)光纖定位、缺陷分類檢測等功能,還能對檢測結(jié)果進(jìn)行量化輸出,由不同光纖端面的缺陷檢測結(jié)果表明,該系統(tǒng)能較好地完成光纖端面的驗收工作,達(dá)到了預(yù)期效果。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.41;TN253
【圖文】：

圖 1-1 機(jī)器視覺系統(tǒng)示意圖如圖 1-1 所示，機(jī)器視覺系統(tǒng)通常包含有光源、成像鏡頭、相機(jī)、圖像采集卡、圖像處理軟件等模塊，其中軟件的開發(fā)模式一般為軟件平臺與工具包。系統(tǒng)工作一般分為以下幾個流程：在特定光源照射背景下的被測對象，通過光學(xué)成像系統(tǒng)后被攝像機(jī)采集并傳入計算機(jī)中，輸入信號經(jīng)過圖像處理、模式識別以及計算機(jī)軟硬件等多種技術(shù)操作后會得到一定的描述和分析，判斷和控制系統(tǒng)根據(jù)這個分析結(jié)果做出決策并反作用于算法或被測對象，以更有效地完成機(jī)器視覺系統(tǒng)的任務(wù)。國外的機(jī)器視覺檢測起步較早，二十世紀(jì)八十年代，美國人 Batchelor 曾預(yù)測：“未來將有超過 80%的檢測工作將由視覺檢測技術(shù)來完成”[10]；從九十年代開始，歐美不少企業(yè)已著手于機(jī)器視覺檢測產(chǎn)品的生產(chǎn)研發(fā)；上個世紀(jì)末，德日美等發(fā)達(dá)國家的不少企業(yè)，如德國 SIEMENS、日本 SONY 和 NIKON、美國 COGNEX、加拿大的 DALSA等已經(jīng)在各個領(lǐng)域開發(fā)了不同的機(jī)器視覺檢測產(chǎn)品以及解決方案。相比之下，國內(nèi)基于機(jī)器視覺檢測起步較晚，整體科研水平較低，在最近十幾年里才真正實現(xiàn)在工業(yè)領(lǐng)

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文2 光纖端面自動缺陷檢測系統(tǒng)簡介及需求分析通信領(lǐng)域還是激光行業(yè)，在光纖投入使用前，一般都并將端面存在缺陷的光纖進(jìn)行相應(yīng)處理，以防止質(zhì)量圖 2-1 為不合格的光纖端面圖像。不同生產(chǎn)商對不同不同的驗收標(biāo)準(zhǔn)，在存在一定噪聲背景下，遵循“寧對光纖端面存在的不同缺陷進(jìn)行檢測，具體檢測標(biāo)準(zhǔn)

2 系統(tǒng)框架及總體方案分析對于本課題研究的光纖端面缺陷自動檢測系統(tǒng)，其最基本的要求是能夠定量檢光纖端面缺陷存在情況，并根據(jù)驗收標(biāo)準(zhǔn)判斷其是否合格，同時系統(tǒng)還應(yīng)該具有性、穩(wěn)定性、魯棒性以及可操作性，即對不同類型的光纖以及不同環(huán)境背景下有較為通用的算法參數(shù)，以實現(xiàn)自動檢測的目標(biāo)。該系統(tǒng)通過光學(xué)系統(tǒng)放大光纖端面，使用圖像獲取裝置采集光纖端面的放大圖通過某種手段將所采集到的圖像的數(shù)字信號傳入計算機(jī)，檢測人員對計算機(jī)上的處理軟件發(fā)出命令，計算機(jī)再調(diào)用相應(yīng)算法對圖像進(jìn)行處理和分析，最后輸出分據(jù)及判斷結(jié)果提供檢測人員參考，以進(jìn)行后續(xù)操作，圖 2-2 為該系統(tǒng)的基本工作。

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本文編號：2791223