[發(fā)明專利]一種繞制光纖精確長度的計量系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2012-06-25
• 公開（公告）號: CN102706284A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設計）人: 楊瑞峰;郭晨霞;賈建芳;武錦輝;張鵬
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01B11/04
• 分類號: G01B11/04;G01D5/36
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司) 14105
• 代理人: 李印貴

1.一種繞制光纖精確長度的計量系統(tǒng)，包括繞制光纖機，其特征是：還包括機器視覺裝置、工控機、單片機子系統(tǒng)、行程開關與光電編碼盤；所述機器視覺裝置包括光源和高清攝像機；所述工控機包括內置嵌入式圖像處理軟件的中央微處理器和顯示器；所述單片機子系統(tǒng)包括信號采集模塊和數(shù)據(jù)通信模塊；所述高清攝像機、單片機子系統(tǒng)、顯示器均與工控機的中央微處理器相連接；其中：

所述光源采用LED線性光源，光源的位置設在機架的底板上，在繞制光纖機的繞制光纖環(huán)的一方；所述高清攝像機采用高清攝像機，高清攝像機的位置設在繞制光纖機的繞制光纖環(huán)另一方，高清攝像機的位置與光源的位置相對應；

所述光電編碼盤安裝在繞制光纖機的主軸上，即與繞制光纖環(huán)同軸；所述行程開關安裝在繞制光纖機的機架底板上，即控制繞制光纖機平移的精密絲杠的兩端部；所述行程開關與光電編碼盤與所述單片機子系統(tǒng)的信號采集模塊連接并通過數(shù)據(jù)通信模塊與工控機連接及數(shù)據(jù)通信。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種繞制光纖精確長度的計量系統(tǒng)的計量方法，其特征是：

首先，使用光電編碼盤和行程開關來對光纖環(huán)繞制過程中的繞制匝數(shù)及層數(shù)進行檢測；并通過所述單片機子系統(tǒng)的信號采集模塊及數(shù)據(jù)通信模塊傳輸給工控機，由工控機進行每層的匝數(shù)統(tǒng)計及層數(shù)統(tǒng)計，并進行數(shù)據(jù)處理與計算繞制光纖的長度；

其次，使用機器視覺裝置進行自動采集光纖繞制圖像，在規(guī)定時間內經(jīng)過一系列圖像處理后得到已繞制光纖的像素點坐標信息，并傳輸給工控機，再由工控機根據(jù)高清攝像機的像素點尺寸求取每次繞制光纖的實時半徑變化，進而得出繞制光纖長度的誤差修正值；

最后，由工控機將繞制光纖環(huán)上的匝數(shù)及層數(shù)統(tǒng)計數(shù)，計算繞制光纖的精確長度；在顯示器上顯示精確的光纖長度、繞制匝數(shù)及層數(shù)。

3.依據(jù)權利要求2所述的一種繞制光纖精確長度的計量方法，其特征是：

所述層數(shù)統(tǒng)計是根據(jù)采集行程開關的輸出脈沖數(shù)并結合機器視覺裝置處理的圖像結果來實現(xiàn)的；光纖環(huán)上每繞制一層光纖，行程開關輸出一個脈沖，行程開關每輸出一個脈沖，并在處理結果的圖像中顯示，且在單片機子系統(tǒng)中使用中斷的方式進行層數(shù)統(tǒng)計；

所述每層的匝數(shù)統(tǒng)計是通過光電編碼盤的脈沖數(shù)及機器視覺裝置處理的圖像結果來計算的，光纖環(huán)上每繞制一匝光纖，光電編碼盤輸出固有數(shù)量的脈沖，并在圖像處理結果中顯示，且在單片機子系統(tǒng)中使用中斷的方式進行匝數(shù)統(tǒng)計；

所述繞制光纖的長度的誤差需要結合機器視覺的處理結果，來不斷修正光纖環(huán)上繞制光纖的半徑；其中：

在繞制過程中，根據(jù)光電編碼盤的輸出脈沖數(shù)和機器視覺裝置識別出的光纖狀態(tài)相結合可以保證光纖繞制過程中打滑時發(fā)現(xiàn)錯誤；

從光纖繞制特性及排列順序可知，第二層每根光纖的排列是在第一層相鄰光纖的間隙中，因此，第二層以上光纖的繞制半徑的變化并不是簡單的光纖環(huán)原始半徑和光纖直徑的相加，而是小于光纖直徑的一個值，這個值通過機器視覺裝置的高清攝像機處理的圖像中光纖的像素點坐標信息精確的得到，相鄰兩層的像素點坐標差乘以機器視覺裝置的高清攝像機的像素點尺寸就可以算出第i+1層相對于第i層的光纖繞制半徑變化。