【摘要】：隨著光纖在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用,市場(chǎng)對(duì)光纖的需求也越來(lái)越高,尤其是具有附加效果的特種光纖。比如在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中經(jīng)常利用光纖制作內(nèi)窺鏡照明從而進(jìn)行復(fù)雜的手術(shù),此時(shí)光纖的質(zhì)量將很大程度上影響手術(shù)條件的好壞。通過(guò)研究光纖研磨過(guò)程中的對(duì)光纖質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的自動(dòng)化檢測(cè)可以保證光纖質(zhì)量的同時(shí)提高光纖的生產(chǎn)效率,具有重要研究意義。當(dāng)半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光束通過(guò)光纖進(jìn)行傳導(dǎo)時(shí),光纖中的模場(chǎng)分布近似為高斯分布。因此可以依據(jù)高斯光束分析方法對(duì)光纖的發(fā)散角、偏軸度等質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。本文針對(duì)光纖質(zhì)量參數(shù)的特點(diǎn),提出基于機(jī)器視覺(jué)的光纖質(zhì)量參數(shù)檢測(cè)方案。從檢測(cè)系統(tǒng)的需求功能出發(fā),對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)硬件、圖像處理和參數(shù)提取算法以及檢測(cè)系統(tǒng)軟件三個(gè)關(guān)鍵部分展開(kāi)研究與設(shè)計(jì)。研究?jī)?nèi)容如下:(1)設(shè)計(jì)基于三維平移臺(tái)和二維角位臺(tái)的五維電控臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖入射角度和位置的調(diào)節(jié);實(shí)現(xiàn)基于三菱FX3U系列的可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC)的電控臺(tái)定位控制系統(tǒng);設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)與PLC之間的通信方式和協(xié)議。(2)針對(duì)光斑特征參數(shù)的提取,依據(jù)高斯光束的檢測(cè)原理,設(shè)計(jì)改進(jìn)的加權(quán)重心法提取光斑中心坐標(biāo),以像素灰度值作為加權(quán)值確保光斑中心更加靠近光強(qiáng)中心。針對(duì)束寬參數(shù)的提取,提出基于萊特準(zhǔn)則優(yōu)化的光斑曲線擬合法計(jì)算光斑束寬,利用萊特準(zhǔn)則的統(tǒng)計(jì)原理,剔除光斑圖像中異常的像素點(diǎn),重新擬合光斑邊緣曲線,實(shí)現(xiàn)對(duì)光斑束寬的準(zhǔn)確提取。得到光斑參數(shù)后,本文依據(jù)光纖參數(shù)計(jì)算原理,參考聚類理論,提出了適用于本課題研究的“類聚類”方法進(jìn)行光纖參數(shù)的提取。經(jīng)過(guò)充分測(cè)試,此方法可以消除人為的誤差,增加光纖參數(shù)的測(cè)量精度。(3)在Windows平臺(tái)下,結(jié)合OpenCV視覺(jué)庫(kù)利用C++語(yǔ)言對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)算法進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn),利用MFC實(shí)現(xiàn)上位機(jī)進(jìn)行開(kāi)發(fā),設(shè)計(jì)一套自動(dòng)化光纖參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)。最后對(duì)系統(tǒng)的性能和精度進(jìn)行分析和測(cè)試,通過(guò)評(píng)價(jià)重復(fù)再現(xiàn)性(Gauge repeatabilityReproducibility,GRR)方法對(duì)系統(tǒng)可適用性進(jìn)行了分析。測(cè)試結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)誤差百分比低于2%,滿足檢測(cè)系統(tǒng)的要求。
【圖文】：

圖 2-2 幾種透鏡光纖端口圖示2.2.1 平面光纖對(duì)平面光纖制作時(shí)，是在光纖的端面研磨（或者燒結(jié)）出一個(gè)平整的鏡面，并且要求鏡面必須與光纖主軸垂直，，其結(jié)構(gòu)如圖 2-3 所示。因此從平面光纖的端口出射的高斯激光光束是一個(gè)完全對(duì)稱的圓錐形光束，其橫截面的光斑形狀是一個(gè)圓形光斑。對(duì)于平面光纖的檢測(cè)與激光光束質(zhì)量參數(shù)極為相似，需要檢測(cè)的參數(shù)主要是光纖出射光束的光斑中心、光斑束寬與光束的發(fā)散角。對(duì)于 M2因子這一激光光束質(zhì)量參數(shù)，其主要作用是衡量實(shí)際光束的發(fā)散性，而光纖端面出射口的發(fā)散角遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通激光光束的發(fā)散角的值。因此對(duì)于光纖來(lái)講，對(duì)其進(jìn)行 M2因子的檢測(cè)，得到值往往很大，檢測(cè)的實(shí)際意義不大。光束傳播方向平面透光纖θ

則可以計(jì)算出 rp和 Pr分別滿足：( ) ≥=Δ××=PpixelsmDrrLp16005.92ntanμθη(3-2)本文選擇了德國(guó)公司 XIMEA 所生產(chǎn)的 MQ042MG-CM 款型的 CMOS 工業(yè)相機(jī)，如圖 3-3 所示。該相機(jī)的分辨率為 2048 × 2048，有效感光面積為11. 27mm× 11.27mm，單個(gè)像素的尺寸大小為 5 .5μm × 5.5μm，使用 USB3.0 高速接口，帶寬高達(dá) 5Gb/s，傳輸速度達(dá)到 450Mpix/s，而且其功耗僅僅為 0.9W 到1.8W，相機(jī)尺寸為 26 mm× 26mm屬于小型低功耗的相機(jī)系列，能夠在相對(duì)較小得多空間中實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖光束的光斑圖像采集，并且很大程度上減少因?yàn)闇囟纫鸬臏y(cè)量誤差，滿足本文對(duì)相機(jī)的要求。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN253;TP391.41

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳秀樞,所洪漸;血液學(xué)多參數(shù)細(xì)胞計(jì)數(shù)分析儀等滲稀釋劑制備及其質(zhì)量參數(shù)的探討[J];臨床檢驗(yàn)雜志;1988年02期

2 朱錫權(quán);汽輪機(jī)產(chǎn)品制造質(zhì)量評(píng)價(jià)的探討[J];發(fā)電設(shè)備;1989年03期

3 吳祥集;關(guān)于提高無(wú)鉛溏心皮蛋質(zhì)量參數(shù)的討論[J];貴州畜牧獸醫(yī);2001年04期

4 趙凱;吳錫真;李祝霞;趙志祥;;融合反應(yīng)中質(zhì)量參數(shù)的理論研究[J];中國(guó)原子能科學(xué)研究院年報(bào);2006年00期

5 趙凱;李祝霞;吳錫真;趙志祥;;重離子反應(yīng)中的彈靶相對(duì)運(yùn)動(dòng)與頸部運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量參數(shù)[J];中國(guó)原子能科學(xué)研究院年報(bào);2008年00期

6 周鑫;卞昕;劉科;趙海寧;侯立新;安瑩;吳建強(qiáng);;基于軟件無(wú)線電技術(shù)的信號(hào)調(diào)制質(zhì)量參數(shù)測(cè)量[J];電子測(cè)量技術(shù);2015年01期

7 梁泉;梁開(kāi)健;楊揚(yáng);;基于服務(wù)的服務(wù)質(zhì)量參數(shù)匹配策略及價(jià)格模型[J];計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng);2007年02期

8 黃濤;;“高準(zhǔn)確度大質(zhì)量參數(shù)測(cè)量裝置的研制”課題通過(guò)驗(yàn)收[J];軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品;2016年23期

9 張勇,劉杰,宋健,盧新田;汽車(chē)不同質(zhì)量參數(shù)的最佳動(dòng)力性換擋規(guī)律[J];同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2002年09期

10 盧章平，周志平;試題庫(kù)技術(shù)質(zhì)量參數(shù)的研究[J];江蘇理工大學(xué)學(xué)報(bào);1996年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前5條

1 林翠霞;;條碼質(zhì)量檢測(cè)項(xiàng)目及判定標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)[A];市場(chǎng)踐行標(biāo)準(zhǔn)化——第十一屆中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化論壇論文集[C];2014年

2 席媛媛;袁家斌;;區(qū)分服務(wù)下基于服務(wù)質(zhì)量參數(shù)的流標(biāo)簽研究[A];第十屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)信息化與社會(huì)發(fā)展學(xué)術(shù)討論會(huì)分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2008年

3 陳筱燕;劉麗;周世生;;PS版版基表面處理?xiàng)l件對(duì)其質(zhì)量參數(shù)的影響[A];2008印刷版材發(fā)展技術(shù)論壇論文集[C];2008年

4 朱緒躍;雷呈喜;刑忠文;;矩形管的變曲率熱彎曲[A];創(chuàng)新塑性加工技術(shù)，推動(dòng)智能制造發(fā)展——第十五屆全國(guó)塑性工程學(xué)會(huì)年會(huì)暨第七屆全球華人塑性加工技術(shù)交流會(huì)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2017年

5 張萬(wàn)新;張哲;詹欣欣;;基于互聯(lián)網(wǎng)的載貨類汽車(chē)質(zhì)量參數(shù)提取及信息服務(wù)平臺(tái)的研發(fā)[A];2006中國(guó)科協(xié)年會(huì)論文集（第13分會(huì)場(chǎng)）[C];2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 馬超;價(jià)值知覺(jué)的服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型分析與優(yōu)化方法[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 趙光雄;基于機(jī)器視覺(jué)的光纖質(zhì)量參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];武漢理工大學(xué);2018年

2 李瑞峰;高爐煉鐵多元鐵水質(zhì)量參數(shù)的M-SVR軟測(cè)量建模及其軟件實(shí)現(xiàn)[D];東北大學(xué);2015年

3 宋賀達(dá);高爐煉鐵過(guò)程多元鐵水質(zhì)量參數(shù)子空間建模與預(yù)測(cè)控制[D];東北大學(xué);2017年

4 申凱;同步器齒圈制造質(zhì)量參數(shù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[D];江西理工大學(xué);2018年

5 石德全;移動(dòng)式濕型粘土砂質(zhì)量參數(shù)快速測(cè)試車(chē)的研制[D];哈爾濱理工大學(xué);2003年

6 潘凱;空氣質(zhì)量參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（下位機(jī)設(shè)計(jì)）[D];西南石油大學(xué);2006年

7 丁利佳;基于DSP 54X系列和ARM7的電能質(zhì)量參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)[D];華北電力大學(xué);2011年

8 李曉琳;炭陽(yáng)極質(zhì)量參數(shù)多目標(biāo)決策方法研究[D];上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院;2015年

9 杜濤濤;多元質(zhì)量參數(shù)影響下的發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量特性預(yù)測(cè)方法研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2016年

10 陳淑榮;電子雕刻凹版制版質(zhì)量參數(shù)的研究[D];北京印刷學(xué)院;2013年

本文編號(hào)：2695606