CN104236861B - 基于颜色识别的光纤端面干涉仪夹紧判断装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于颜色识别的光纤端面干涉仪夹紧判断装置，包括颜色传感器、光源、准直透镜、光学半透半反镜、光学反射镜、聚焦透镜和光路固定台；光源、准直透镜、光学半透半反镜和光学反射镜依次同心共轴排布在光路固定台上，所述颜色传感器和聚焦透镜分别置于该轴的两侧；颜色传感器与光学半透半反镜同心共轴，聚焦透镜与光学反射镜同心共轴；聚焦透镜置于光纤端面干涉仪的前挡板上；夹紧扳手夹紧时，其反射面正对聚焦透镜；本发明能够快速判断被测件的夹紧或松弛状态，提高了测试效率，具有高准确率、可调灵敏度、抗环境干扰等优势，并且造价低廉。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术、干涉测量、表面几何参数测量领域，尤其涉及一种基于颜色识别的光纤端面干涉仪夹紧判断装置。
背景技术
光纤端面干涉法是国际电工委员会（IEC）以及Telcordia规定的光纤连接器端面的标准测试手段，国际上已有多家公司开发出相应的测试仪器，可以达到横向微米级以及纵向纳米级的测量精度。这种高精密仪器广泛用于光纤跳线、尾纤、PLC分路器等含有光纤连接器的光无源器件。这些器件的全球年需求量达到了上亿只以上的规模，通过干涉仪测量并达到国际标准的连接器，其插入和回波损耗以及互换性都能达到最好的状态。因此，光纤端面干涉仪是生产高质量光无源器件的检测设备。
然而，当用户的测试量很大时，现有设备的缺点是装夹所占时间较长，影响了测试效率，用户在测试过程中需要插拔被测连接器、锁定被测件以及用鼠标或键盘启动测量程序三个动作，无法用两只手同时完成，因而从总体上导致测试速度较低。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于颜色识别的光纤端面干涉仪夹紧判断装置，使得用户只需一只手负责插拔被测连接器、另一只手负责锁紧和松开被测件，系统自动判断器件是否已经锁紧，从而使装夹工作简单化，提升用户的使用满意度。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于颜色识别的光纤端面干涉仪夹紧判断装置，所述光纤端面干涉仪具有夹紧扳手，该装置包括颜色传感器、光源、准直透镜、光学半透半反镜、光学反射镜、聚焦透镜和光路固定台；其中，颜色传感器、光源、准直透镜、光学半透半反镜、光学反射镜和聚焦透镜固定在光路固定台上；光源、准直透镜、光学半透半反镜和光学反射镜依次同心共轴排布在光路固定台上，所述颜色传感器和聚焦透镜分别置于该轴的两侧；颜色传感器与光学半透半反镜同心共轴，聚焦透镜与光学反射镜同心共轴；聚焦透镜置于光纤端面干涉仪的前挡板上；夹紧扳手夹紧时，其反射面正对聚焦透镜。
一种利用上述装置进行光纤端面干涉仪夹紧判断的方法，包括以下步骤：
（1）RGB颜色信息参考值的标定：将光纤端面干涉仪的夹紧扳手夹紧，此时夹紧扳手的反射面正对聚焦透镜；从光源发出的光经过准直透镜、光学半透半反镜、光学反射镜和聚焦透镜后，打到夹紧扳手的反射面上，反射光携带着反射面处的颜色信号经过聚焦透镜、光学反射镜和光学半透半反镜后，进入颜色传感器；将进入颜色传感器的光信号转换为RGB颜色信息，将此时的RGB颜色信息记为参考值；所述将进入颜色传感器的光信号转换为RGB颜色信息具体为：将携带夹紧扳手的反射面的颜色信号的反射光依次通过红、绿、蓝三个单色滤波器通道，经过电流-频率转换器后输出不同频率的占空比为50%的方波信号，最后通过记录单位时间内方波的个数进行RGB颜色信息的转换；
（2）对待测的夹紧扳手进行颜色信号采集：从光源发出的光经过准直透镜、光学半透半反镜、光学反射镜和聚焦透镜后，打到待测的夹紧扳手的反射面上，反射光携带着反射面处的颜色信号经过聚焦透镜、光学反射镜和光学半透半反镜后，进入颜色传感器采集光信号；
（3）将步骤2采集的光信号转换为RGB颜色信息；
（4）将步骤3得到的RGB颜色信息和步骤1得到的参考值进行匹配，若差值在误差区间范围内，则产生一个夹紧信号，并将信号传输至光纤端面干涉仪，开启自动测量；若差值不在误差区间范围内，则表示夹紧扳手未在夹紧位置，则产生夹紧扳手松弛信号。
本发明的有益效果是：
1.快速判断夹紧：由于采用颜色传感器，其响应时间在0.1s以内，可以快速地判断被测件处于夹紧或松弛状态。
2.提高测试效率：由于被测件的夹紧和松开状态可以由该装置自动判断，每个测试件可节约2s的时间。按照每天测试5000只的数量而言，总共可以节约测试时间2.8小时，在同样的时间内，每天可多测试1000只跳线，调高测试效率达20%。
3.高准确率：与单要素（例如光强等）夹紧判断不同，该装置采用传感器颜色识别和多要素匹配判断技术，可大大提高夹具夹紧判断的准确性。
4.可调灵敏度：该装置可通过调节夹具反射面各颜色的区域面积，来控制并调节夹紧位置，进而调节夹紧的灵敏度。
5.抗环境干扰：本装置主要通过对夹紧扳手反射面上的颜色信息进行匹配，并可通过对参考值进行自主标定，进而避免环境光（包括太阳光和室内照明光源等）的影响。
6.造价低廉：只需要简单的测量光路和颜色传感器，即可完成自动夹紧判断。按照市场上价格，包括光源、透镜、相关固定器件在内的全套装置成本不超过300元，大批量制作成本可以控制在100元以内。
附图说明
图1为光纤端面干涉仪夹紧判断装置处于夹紧状态的工作原理图；
图2为光纤端面干涉仪夹紧判断装置处于松弛状态的工作原理图；
图3为获得RGB颜色信息的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1、2所示，本发明基于颜色识别的光纤端面干涉仪夹紧判断装置，所述光纤端面干涉仪具有夹紧扳手8，该光纤端面干涉仪夹紧判断装置包括颜色传感器1、光源2、准直透镜3、光学半透半反镜4、光学反射镜5、聚焦透镜6和光路固定台；其中，颜色传感器1、光源2、准直透镜3、光学半透半反镜4、光学反射镜5和聚焦透镜6固定在光路固定台上；光源2、准直透镜3、光学半透半反镜4和光学反射镜5依次同心共轴排布在光路固定台上，所述颜色传感器1和聚焦透镜6分别置于该轴的两侧；颜色传感器1与光学半透半反镜4同心共轴，聚焦透镜6与光学反射镜5同心共轴；聚焦透镜6置于光纤端面干涉仪的前挡板上；夹紧扳手8夹紧时，其反射面7正对聚焦透镜6。
一种上述装置进行光纤端面干涉仪夹紧判断的方法，包括以下步骤：
（1）RGB颜色信息参考值的标定：将光纤端面干涉仪的夹紧扳手8夹紧，此时夹紧扳手8的反射面7正对聚焦透镜6；从光源1发出的光经过准直透镜3、光学半透半反镜4、光学反射镜5和聚焦透镜6后，打到夹紧扳手8的反射面7上，反射光携带着反射面7处的颜色信号经过聚焦透镜6、光学反射镜5和光学半透半反镜4后，进入颜色传感器1；将进入颜色传感器1的光信号转换为RGB颜色信息，将此时的RGB颜色信息记为参考值；如图3所示，所述将进入颜色传感器1的光信号转换为RGB颜色信息具体为：将携带夹紧扳手8的反射面7的颜色信号的反射光依次通过红、绿、蓝三个单色滤波器通道，经过电流-频率转换器后输出不同频率的占空比为50%的方波信号，最后通过记录单位时间内方波的个数进行RGB颜色信息的转换；
（2）对待测的夹紧扳手8进行颜色信号采集：从光源1发出的光经过准直透镜3、光学半透半反镜4、光学反射镜5和聚焦透镜6后，打到待测的夹紧扳手8的反射面7上，反射光携带着反射面7处的颜色信号经过聚焦透镜6、光学反射镜5和光学半透半反镜4后，进入颜色传感器1采集光信号；
（3）将步骤2采集的光信号转换为RGB颜色信息；
（4）将步骤3得到的RGB颜色信息和步骤1得到的参考值进行匹配，若差值在误差区间范围内，则产生一个夹紧信号，并将信号传输至光纤端面干涉仪，开启自动测量；若差值不在误差区间范围内，则表示夹紧扳手8未在夹紧位置，则产生夹紧扳手8松弛信号。
所述颜色传感器1可以由TCS230颜色传感器来实现；光源1可采用LED白色光源；反射面7可以部分涂红。
TCS230颜色传感器将反射光中的颜色信息进行分通道分析，进而间接地将夹紧扳手8上的颜色转换成RGB颜色信息。TCS230颜色芯片是一款可编程彩色光-频率转换器。它的上面共有64个光电二极管，其中16个上面有红色滤光片，16个上面有绿色滤光片，16个上面有蓝色滤光片，还有16个上面未加任何滤光片。光电二极管受到不同强度的光照后产生正比于光强的光电流，再通过其内部电路的转换，直接输出不同频率的占空比为50%的方波信号，方波频率与光强成正比。而且该方波信号可直接输入数字电路进行相关的后续处理，即可直接与单片机相连进行后续处理。
Claims (2)
1.一种基于颜色识别的光纤端面干涉仪夹紧判断装置，所述光纤端面干涉仪具有夹紧扳手(8)，其特征在于，该装置包括颜色传感器(1)、光源(2)、准直透镜(3)、光学半透半反镜(4)、光学反射镜(5)、聚焦透镜(6)和光路固定台；其中，颜色传感器(1)、光源(2)、准直透镜(3)、光学半透半反镜(4)、光学反射镜(5)和聚焦透镜(6)固定在光路固定台上；光源(2)、准直透镜(3)、光学半透半反镜(4)同心共轴排布在光路固定台上，所述颜色传感器(1)和聚焦透镜(6)分别置于该轴的两侧；颜色传感器(1)与光学半透半反镜(4)同心共轴；聚焦透镜(6)置于光纤端面干涉仪的前挡板上；夹紧扳手(8)夹紧时，其反射面(7)正对聚焦透镜(6)，此时从光源(2)发出的光经过准直透镜(3)、光学半透半反镜(4)、光学反射镜(5)和聚焦透镜(6)后，打到夹紧扳手(8)的反射面(7)上，反射光携带着反射面(7)处的颜色信号经过聚焦透镜(6)、光学反射镜(5)和光学半透半反镜(4)后，进入颜色传感器(1)；所述颜色传感器(1)具有64个光电二极管，其中16个上面有红色滤光片，16个上面有绿色滤光片，16个上面有蓝色滤光片，还有16个上面未加任何滤光片。
2.一种利用权利要求1所述装置进行光纤端面干涉仪夹紧判断的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)RGB颜色信息参考值的标定：将光纤端面干涉仪的夹紧扳手(8)夹紧，此时夹紧扳手(8)的反射面(7)正对聚焦透镜(6)；从光源(2)发出的光经过准直透镜(3)、光学半透半反镜(4)、光学反射镜(5)和聚焦透镜(6)后，打到夹紧扳手(8)的反射面(7)上，反射光携带着反射面(7)处的颜色信号经过聚焦透镜(6)、光学反射镜(5)和光学半透半反镜(4)后，进入颜色传感器(1)；将进入颜色传感器(1)的光信号转换为RGB颜色信息，将此时的RGB颜色信息记为参考值；所述将进入颜色传感器(1)的光信号转换为RGB颜色信息具体为：将携带夹紧扳手(8)的反射面(7)的颜色信号的反射光依次通过红、绿、蓝三个单色滤波器通道，经过电流-频率转换器后输出不同频率的占空比为50％的方波信号，最后通过记录单位时间内方波的个数进行RGB颜色信息的转换；
(2)对待测的夹紧扳手(8)进行颜色信号采集：从光源(2)发出的光经过准直透镜(3)、光学半透半反镜(4)、光学反射镜(5)和聚焦透镜(6)后，打到待测的夹紧扳手(8)的反射面(7)上，反射光携带着反射面(7)处的颜色信号经过聚焦透镜(6)、光学反射镜(5)和光学半透半反镜(4)后，进入颜色传感器(1)采集光信号；
(3)将步骤(2)采集的光信号转换为RGB颜色信息；
(4)将步骤(3)得到的RGB颜色信息和步骤(1)得到的参考值进行匹配，若差值在误差区间范围内，则产生一个夹紧信号，并将信号传输至光纤端面干涉仪，开启自动测量；若差值不在误差区间范围内，则表示夹紧扳手(8)未在夹紧位置，则产生夹紧扳手(8)松弛信号。
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