[發明專利]一種實時檢測光纖排列結構的裝置及方法

在審

• 申請號: 202011064449.6
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112161992A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 張弦;張磊;賈金升;于浩洋;許慧超;張敬;湯曉峰
• 申請（專利權）人: 中國建筑材料科學研究總院有限公司
• 主分類號: G01N21/95
• 分類號: G01N21/95;G01N21/88
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙) 11348
• 代理人: 霍紅艷;劉鐵生

本發明涉及一種實時檢測光纖排列結構的裝置及方法，所述裝置包括依次連接的視頻采集單元、運動單元及圖像分析單元；所述運動單元固定于支架單元上，所述支架單元包括兩個底座，各底座上分別固定有支架，兩個所述支架通過橫梁連接；所述運動單元包括分別活動連接于橫梁、底座的第一運動機構和第二運動機構；所述第一運動機構、第二運動機構分別與視頻采集單元、照明單元固定連接，所述視頻采集單元、照明單元隨著第一運動機構、第二運動機構的轉動而上下移動。本發明的實時檢測光纖排列結構的裝置及方法通過實時采集纖維排列圖像，按照預設計算方法，自動判斷影響排列結構完整性的漏絲、錯位、平面等缺陷，并向操作者或者自動設備提供判斷信息。

技術領域

本發明涉及光學纖維面板的生產制造領域，具體涉及一種基于機器視覺的實時檢測光纖排列結構的裝置及方法。

背景技術

光學纖維面板一種利用全反射原理實現高效傳光傳像的硬質光纖元件，由于其具有集光性能好，分辨率高，可以無失真地傳遞圖像，且具有光學零厚度等優點，而被廣泛地應用于軍事、刑偵、航天、醫療等領域的各種陰極射線管、攝像管、CCD耦合、醫療器械顯示屏以及高清晰度電視成像和其他需要傳送圖像的儀器和設備中，顯著改善其成像性能。

從微觀結構上來看，光纖面板是由數千萬根光纖排列而成，每一根光纖都具有獨立傳光傳像功能，其傳像的過程可以看做是入射于元件端面的圖像被解析為若干個(與端面光纖數量相等)象元，每個象元通過對應的單根光纖(以下稱單元絲)進行獨立傳遞，然后在出射端面重新融合成完整的圖像，當入射端和出射端光纖的排列情況存在較大區別時(根據需要改變兩個端面光纖的對應排列情況，實現某種特殊功能的除外)，會導致傳輸圖像局部發生變形，嚴重時產生畸變。因此，單元絲排列的完整性對于光纖面板的傳像性能至關重要。

光纖面板的生產過程包括拉單絲、排一次復絲棒、拉一次復絲、排二次復絲棒、排板、熔壓、冷加工等，除冷加工工序外，其他工序均對單元絲排列的完整性有影響。尤其是排板過程，其對結構的完整性影響較大。排板是指將短切后的復合纖維按照截面尺寸要求，排成正六邊形纖維堆。排列時一般采取逐層排列的方式，排列過程中必須嚴格控制三角孔尺寸和數量，確保結構完整，目前主要依靠人眼目視觀察，對操作人員的熟練程度有著較高的要求。尤其重要的是，由于光學纖維絲的絲徑尺寸為微米級的，其構成光學纖維絲的皮層厚度薄至0.2微米，極其容易破損，即便是通過后道工序抽查發現排列結構問題，重新調整結構或者拆解都將導致纖維的磨損加重，造成較大的暗點損失。

機器視覺技術是指通過計算機來模擬人的視覺功能，從客觀事物的圖像中提取信息，進行處理和加以理解，最終用于實際檢測、測量和控制。

現有技術一般只包括纖維堆某個端面，無法檢測纖維軸向上排列情況，其檢測效果較差；另外現有技術無法實現自動偵測，多數只是呈現圖像，其判斷仍然依賴于操作人員，故可靠性較差。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種實時檢測光纖排列結構的裝置及方法，以解決現有光纖面板生產過程中，排列結構完整性的檢測主要依靠操作人員主觀判斷，受人員熟練程度影響其一致性較差，二次檢驗以及后續的再調整導致纖維的磨損加重，嚴重影響產品的質量等問題。

本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種實時檢測光纖排列結構的裝置，包括依次連接的視頻采集單元、運動單元及圖像分析單元；其中，

所述運動單元固定于支架單元上，所述支架單元包括兩個底座，各底座上分別固定有支架，兩個所述支架通過橫梁連接；所述運動單元包括分別活動連接于所述橫梁、底座的第一運動機構和第二運動機構；所述第一運動機構、第二運動機構分別與視頻采集單元、照明單元固定連接，且所述視頻采集單元、照明單元隨著該第一運動機構、第二運動機構的轉動而上下移動。

優選的，前述的實時檢測光纖排列結構的裝置中，其中所述第一運動機構和第二運動機構分別可旋轉地連接于橫梁、底座。