【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(lái)越廣泛的應(yīng)用,而光纖端面的缺陷會(huì)對(duì)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(cè)都是一個(gè)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(yàn)收標(biāo)準(zhǔn),目前主流的檢測(cè)方式仍是人工檢測(cè),這種檢測(cè)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(guó)制造2025”的提出,機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)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(cè)朝著自動(dòng)、智能化方向發(fā)展。針對(duì)現(xiàn)有光纖端面檢測(cè)技術(shù)的不足,本文主要研究了基于機(jī)器視覺(jué)的光纖端面缺陷自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng),首先以光纖端面的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為出發(fā)點(diǎn),提出了該系統(tǒng)的總體技術(shù)方案,將檢測(cè)過(guò)程分為了圖像采集、圖像處理和分析判斷等幾個(gè)流程,設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的軟件架構(gòu)。其次對(duì)圖像處理中不同流程各個(gè)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(duì)其進(jìn)行集成,能同時(shí)檢測(cè)出不同類型的缺陷。同時(shí)還提出了一種通用的復(fù)合算法對(duì)光纖端面圖像進(jìn)行自動(dòng)處理,該算法以及相關(guān)參數(shù)對(duì)光纖端面的不同區(qū)域均適用,對(duì)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(cè),從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)高效、自動(dòng)化的要求。該系統(tǒng)主要以計(jì)算機(jī)為中心,通過(guò)光纖端面檢測(cè)儀完成對(duì)光纖端面圖像的采集與傳輸工作,軟件部分主要通過(guò)Java語(yǔ)言改進(jìn)并編寫圖像處理算法,結(jié)合OpenCV開(kāi)源算法庫(kù)完成了系統(tǒng)的搭建,同時(shí)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(shí)現(xiàn)光纖定位、缺陷分類檢測(cè)等功能,還能對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行量化輸出,由不同光纖端面的缺陷檢測(cè)結(jié)果表明,該系統(tǒng)能較好地完成光纖端面的驗(yàn)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP391.41;TN253
【圖文】：

圖 1-1 機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)示意圖如圖 1-1 所示，機(jī)器視覺(jué)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(kāi)發(fā)模式一般為軟件平臺(tái)與工具包。系統(tǒng)工作一般分為以下幾個(gè)流程：在特定光源照射背景下的被測(cè)對(duì)象，通過(guò)光學(xué)成像系統(tǒng)后被攝像機(jī)采集并傳入計(jì)算機(jī)中，輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)圖像處理、模式識(shí)別以及計(jì)算機(jī)軟硬件等多種技術(shù)操作后會(huì)得到一定的描述和分析，判斷和控制系統(tǒng)根據(jù)這個(gè)分析結(jié)果做出決策并反作用于算法或被測(cè)對(duì)象，以更有效地完成機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的任務(wù)。國(guó)外的機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)起步較早，二十世紀(jì)八十年代，美國(guó)人 Batchelor 曾預(yù)測(cè)：“未來(lái)將有超過(guò) 80%的檢測(cè)工作將由視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)來(lái)完成”[10]；從九十年代開(kāi)始，歐美不少企業(yè)已著手于機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)產(chǎn)品的生產(chǎn)研發(fā)；上個(gè)世紀(jì)末，德日美等發(fā)達(dá)國(guó)家的不少企業(yè)，如德國(guó) SIEMENS、日本 SONY 和 NIKON、美國(guó) COGNEX、加拿大的 DALSA等已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域開(kāi)發(fā)了不同的機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)產(chǎn)品以及解決方案。相比之下，國(guó)內(nèi)基于機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)起步較晚，整體科研水平較低，在最近十幾年里才真正實(shí)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(dòng)缺陷檢測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)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(duì)不同不同的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，在存在一定噪聲背景下，遵循“寧對(duì)光纖端面存在的不同缺陷進(jìn)行檢測(cè)，具體檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

2 系統(tǒng)框架及總體方案分析對(duì)于本課題研究的光纖端面缺陷自動(dòng)檢測(cè)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(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)判斷其是否合格，同時(shí)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(duì)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)的目標(biāo)。該系統(tǒng)通過(guò)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(guò)某種手段將所采集到的圖像的數(shù)字信號(hào)傳入計(jì)算機(jī)，檢測(cè)人員對(duì)計(jì)算機(jī)上的處理軟件發(fā)出命令，計(jì)算機(jī)再調(diào)用相應(yīng)算法對(duì)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(cè)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(hào)：2791223