CN104897366A - 一种色环光纤在线检测方法及装置、系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种色环光纤在线检测方法及装置、系统，将多个照相机分布在被测的光纤周围，各照相机的中心线分别与光纤的轴线相交且与轴线垂直，光纤周围分布照明光源；当光纤运行穿过照相机的拍摄区域时，照相机对光纤进行分段接续拍摄，同时将拍摄的图片输入处理设备；处理设备对图片进行分色替换处理、二值化处理，测量单个色环的色环长度L，测量相邻色环间的色环间距P，检测到不合格时输出相应报警。本发明能够自动地有效检测出色环光纤的各项质量控制参数，结构简单，设置合理，可直接安设到色环光纤喷涂设备上，使用操作方便，从而有效提高色环光纤生产质量。

Description

一种色环光纤在线检测方法及装置、系统

技术领域

本发明涉及光纤检测技术领域，尤其是涉及一种色环光纤在线检测方法及装置、系统。

背景技术

现有的光缆一根套管中最大可容纳24根分离光纤，除满足IEC6794的12根颜色光纤外，还有12根喷有色环的光纤即色环光纤。色环光纤是在现有的满足IEC60794标准的12根不同颜色的光纤上喷涂一定颜色、长度及间隔的色环光纤。为进一步提供单根套管中容纳分离光纤的能力，可在现有光纤表面喷涂不同颜色或不同类型的色环。如喷涂黑色之外的色环，即可在不改变现有光缆结构的情况下显著提高光缆中光纤密度，降低光缆成本。

色环光纤的引入扩展了光纤结构设计，同时也引入如何区分及检测色环光纤质量的问题。现有方法是通过调节频闪灯频率，用人工目测的方式检测色环是否有缺失。该检测方法只能间断的检测色环喷涂情况，存在检测盲区。如果不能很好的在线检测色环光纤的质量，一根套管中出现有连续色环喷印不合格或连续长度内色环缺失，套管内光纤无法区分，将造成巨大的损失。

发明内容

在以上背景下，本发明提供一种色环光纤在线检测方法及装置、系统，可以在线检测及时发现色环喷印过程中出现的问题，如色环缺失、色环间距不合格等，以通知操作人员及时更正，降低损失。

本发明的技术方案提供一种色环光纤在线检测方法，针对沿光纤拍摄的图片，执行以下步骤，

步骤1，输入一张图片中一个像素点对应实际的长度l、光纤颜色、光纤色环颜色、输入标准的色环长度L₀和标准的色环间距P₀；

步骤2，对图片进行分色替换处理，包括按照步骤1输入的光纤色环颜色将图片中相应的像素点替换为黑色，按照步骤1输入的光纤颜色将图片中相应的像素点替换为白色，得到保留色环数据的图片；

步骤3，对步骤2所得保留色环数据的图片进行二值化处理，包括将步骤2所得保留色环数据的图片以矩阵的形式存储，记为矩阵M；根据预设的二值化阈值b，将矩阵M二值化，灰度小于等于阈值b的像素点定义为黑色，灰度高于阈值b的像素点定义为白色；根据剩余的黑色像素点得到最终保留的色环数据，存储最终保留色环数据的二值化图片；

步骤4，基于步骤3所得二值化图片，测量单个色环的色环长度L，测量相邻色环间的色环间距P，

测量色环长度L的实现方式为，设某色环的长度在二值化图片中对应有n个黑色的像素点，L=n×l；

测量色环间距P的实现方式为，设某色环间距的长度在二值化图片中对应有k个白色的像素点，P=k×l；

步骤5，根据步骤4的测量结果进行检测，检测到不合格时输出相应报警，包括检测是否色环长度不合格和检测是否色环间距不合格，

检测是否色环长度不合格的实现方式为，若L-L₀≥δ或L₀-L≥δ则不合格，其中δ为预设的相应阈值；

检测是否色环间距不合格的实现方式为，若P-P₀≥Δ或P₀-P≥Δ则不合格，其中Δ为预设的相应阈值。

而且，当沿光纤拍摄的连续t张图片都没有色环数据时，输出色环缺失报警，t为预设的相应阈值。

本发明还相应提供一种色环光纤在线检测装置，包括照相机和照明光源，多个照相机分布在被测的光纤周围，各照相机的中心线分别与光纤的轴线相交且与轴线垂直，光纤周围分布照明光源；当光纤运行穿过照相机的拍摄区域时，照相机对光纤进行分段接续拍摄。

而且，包括3个照相机，以光纤的轴线为中心均匀分布设置。

而且，包括3个照明光源，以光纤的轴线为中心均匀分布设置，每个照明光源对称设置于两个照相机之间。

本发明还相应提供一种色环光纤在线检测系统，包括照相机和照明光源、处理设备，多个照相机分布在被测的光纤周围，各照相机的中心线分别与光纤的轴线相交且与轴线垂直，光纤周围分布照明光源；当光纤运行穿过照相机的拍摄区域时，照相机对光纤进行分段接续拍摄，同时将拍摄的图片输入处理设备；

所述处理设备包括以下模块，

输入模块，用于输入一张图片中一个像素点对应实际的长度l、光纤颜色、光纤色环颜色、输入标准的色环长度L₀和标准的色环间距P₀；

分色模块，用于对图片进行分色替换处理，包括按照输入模块输入的光纤色环颜色将图片中相应的像素点替换为黑色，按照输入模块输入的光纤颜色将图片中相应的像素点替换为白色，得到保留色环数据的图片；

二值化模块，用于对分色模块所得保留色环数据的图片进行二值化处理，包括将分色模块所得保留色环数据的图片以矩阵的形式存储，记为矩阵M；根据预设的二值化阈值b，将矩阵M二值化，灰度小于等于阈值b的像素点定义为黑色，灰度高于阈值b的像素点定义为白色；根据剩余的黑色像素点得到最终保留的色环数据，存储最终保留色环数据的二值化图片；

测量模块，用于基于二值化模块所得二值化图片，测量单个色环的色环长度L，测量相邻色环间的色环间距P，

测量色环长度L的实现方式为，设某色环的长度在二值化图片中对应有n个黑色的像素点，L=n×l；

测量色环间距P的实现方式为，设某色环间距的长度在二值化图片中对应有k个白色的像素点，P=k×l；

检测模块，用于根据测量模块的测量结果进行检测，检测到不合格时输出相应报警，包括检测是否色环长度不合格和检测是否色环间距不合格，

检测是否色环长度不合格的实现方式为，若L-L₀≥δ或L₀-L≥δ则不合格，其中δ为预设的相应阈值；

检测是否色环间距不合格的实现方式为，若P-P₀≥Δ或P₀-P≥Δ则不合格，其中Δ为预设的相应阈值。

而且，检测模块在沿光纤拍摄的连续t张图片都没有色环数据时，输出色环缺失报警，t为预设的相应阈值。

而且，通过调整照相机拍摄速率，使照相机所拍摄一张图片中容纳大于或等于2组待测的色环。

而且，包括3个照相机，以光纤的轴线为中心均匀分布设置。

而且，包括3个照明光源，以光纤的轴线为中心均匀分布设置，每个照明光源对称设置于两个照相机之间。

本发明的有益效果在于：1、通过对被测光纤的全方位拍摄并借助自动分析判断流程，能够有效检测出色环存在的缺陷；2、本发明结构简单，设置合理，可直接安设到色环生产的设备上，使用操作方便，从而有效提高色环光纤喷涂质量。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为本发明实施例的侧面结构示意图。

图3为本发明实施例的测量色环长度示意图。

图4为本发明实施例的测量两组色环间距示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明技术方案作进一步详细的描述。

参见图1、图2，本发明实施例所提供装置的技术方案为：多个照相机1分布在被测的光纤2周围，各照相机1的中心线分别与被测光纤2的轴线相交且与轴线垂直。光纤2周围分布照明光源3对光纤2进行照明。具体实施时，因为光纤通常较长，可固定设置各照相机1，当生产线上的光纤2运行穿过照相机1的拍摄区域时，照相机1对被测的光纤2进行分段接续拍摄，同时将拍摄的图片输入处理设备，处理设备通常采用计算机。照相机的数目和照明光源的数目可由本领域技术人员自行设定，一般为两个或者两个以上。实施例提供了一种优选的方案，以光纤2的轴线为中心，均匀分布设置有3个照相机1；设置3个照明光源3，同样以光纤2的轴线为中心均匀分布设置，并且为了有利于拍摄光照条件一致，每个照明光源3对称设置于两个照相机1之间。各照明光源3可以采用同样的角度投射光线到照相机1的拍摄区域。

具体实施时，可以根据生产线速度、色环长度、色环间距确定照相机镜头与光纤距离、照相机拍摄速率。通过调整照相机拍摄速率，使照相机所拍摄一张图片中可以容纳大于或等于2组待测的色环（同色的色环），建议一张图片拍摄的光纤长度大于标准的色环长度L₀与标准的色环间距P₀之和2倍以上。本实施例中，照相机拍摄速率为20～2000张/秒。

本发明提供的方法将拍摄的图片输入计算机后，可采用软件方式自动进行处理，实施例的处理方式包括以下步骤：

步骤1.输入张图片中一个像素点对应实际的长度l，具体实施时可以采用预设的经验值，或者根据照相机镜头与光纤距离和照相机分辨率预先确定长度l的数值；并根据生产要求输入光纤颜色、作为待测目标的光纤色环颜色、输入标准的色环长度L₀、标准的色环间距P₀；执行以下步骤：

步骤2.首先根据色环颜色，对图片进行分色替换处理，保留色环数据。

实施例根据设定的光纤颜色、光纤色环颜色对图片进行处理，即将图片中光纤色环颜色替换为黑色，光纤颜色替换为白色。具体实现方式为，按照步骤1输入的光纤色环颜色，将图片中相应的像素点替换为黑色，按照步骤1输入的光纤颜色，将图片中相应的像素点替换为白色，得到保留色环数据的图片。

步骤3.对步骤2所得保留色环数据的图片进行二值化处理。

按上述步骤2处理后的图片以矩阵的形式存储，记为矩阵M。根据矩阵M的二值化阈值b，将矩阵M二值化。灰度小于等于阈值b的点定义为黑色，灰度高于阈值b的点定义为白色，这样可以进一步确保去除其他背景干扰，根据剩余的黑色点得到最终保留的色环数据。存储最终保留色环数据的二值化图片。具体实施时，本领域技术人员可根据实际图片的灰度值预先确定二值化阈值b的取值。

步骤4.测量单个色环的色环长度L，测量相邻色环间的色环间距P。

实施例中，测量色环长度L的实现方式为，二值化图片中存在黑色区域，即色环部分，设某色环的长度在二值化图片中对应有n个黑色的像素点，L等于图片中色环对应的n个像素点的长度，L=n×l。参见图3，一张图片中n个色环像素点对应实际色环长度L=nl。

实施例中，测量色环间距P 的实现方式为，二值化图片中两个相邻的色环之间存在白色部分，即色环间距部分，设某色环间距的长度在二值化图片中对应有k个白色的像素点，P等于图片中色环间距对应的k个像素点的长度，P=kl。参见图4，一张图片中k个像素点对应实际两组色环间距P=k×l。

步骤5.根据步骤4的测量结果进行检测，检测到不合格时报警。

具体实施时，根据沿光纤拍摄的图片分别进行以上测量过程，可以基于当前图片的测量结果实时检测，包括检测是否色环长度不合格和检测是否色环间距不合格。也可以或者结合多张图片的测量结果进行综合检测，例如检测是否色环缺失。本领域技术人员可以利用测量结果，自行设定其他检测项目。

色环缺失报警：若沿光纤拍摄的连续t张图片都没有色环数据（二值化图片都是白色），则输出色环缺失报警。具体实施时，本领域技术人员可根据预先设定相应阈值t的取值，例如2或3，以保证检测的及时性。

色环长度不合格报警：检测图片中，如果测量所得实际的色环长度L=nl与输入的标准的色环长度L₀间差值超过允许范围相应阈值δ，即L-L₀≥δ或L₀-L≥δ则输出色长度不合格失报警。具体实施时，本领域技术人员可根据实际精度要求自行预先设定阈值δ的取值。

色环间距不合格报警：检测图片中，如果测量所得的实际相邻色环的色环间距P=kl与输入的标准的色环间距P₀间差值超过允许范围相应阈值Δ，即P-P₀≥Δ或P₀-P≥Δ则输出色环间距不合格报警。具体实施时，本领域技术人员可根据实际精度要求自行预先设定阈值Δ的取值。

当输出有报警时，计算机将保存触发报警的图片，记录并显示报警所在光纤长度和时间，同时通过外设连接的报警电路报警。

具体实施时，还可以采用模块化方式实现一种色环光纤在线检测系统，系统包括照相机和照明光源、处理设备，多个照相机分布在被测的光纤周围，各照相机的中心线分别与光纤的轴线相交且与轴线垂直，光纤周围分布照明光源；当光纤运行穿过照相机的拍摄区域时，照相机对光纤进行分段接续拍摄，同时将拍摄的图片输入处理设备；

所述处理设备包括以下模块，

输入模块，用于输入一张图片中一个像素点对应实际的长度l、光纤颜色、光纤色环颜色、输入标准的色环长度L₀和标准的色环间距P₀；

分色模块，用于对图片进行分色替换处理，包括按照输入模块输入的光纤色环颜色将图片中相应的像素点替换为黑色，按照输入模块输入的光纤颜色将图片中相应的像素点替换为白色，得到保留色环数据的图片；

二值化模块，用于对分色模块所得保留色环数据的图片进行二值化处理，包括将分色模块所得保留色环数据的图片以矩阵的形式存储，记为矩阵M；根据预设的二值化阈值b，将矩阵M二值化，灰度小于等于阈值b的像素点定义为黑色，灰度高于阈值b的像素点定义为白色；根据剩余的黑色像素点得到最终保留的色环数据，存储最终保留色环数据的二值化图片；

测量模块，用于基于二值化模块所得二值化图片，测量单个色环的色环长度L，测量相邻色环间的色环间距P，

测量色环长度L的实现方式为，设某色环的长度在二值化图片中对应有n个黑色的像素点，L=n×l；

测量色环间距P的实现方式为，设某色环间距的长度在二值化图片中对应有k个白色的像素点，P=k×l；

检测模块，用于根据测量模块的测量结果进行检测，检测到不合格时输出相应报警，包括检测是否色环长度不合格和检测是否色环间距不合格，

检测是否色环长度不合格的实现方式为，若L-L₀≥δ或L₀-L≥δ则不合格，其中δ为预设的相应阈值；

检测是否色环间距不合格的实现方式为，P-P₀≥Δ或P₀-P≥Δ则不合格，其中Δ为预设的相应阈值。

也可以由检测模块在沿光纤拍摄的连续t张图片都没有色环数据时，输出色环缺失报警，t为预设的相应阈值。各模块具体实现与各步骤相应，本发明不予赘述。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种色环光纤在线检测方法，其特征在于：针对沿光纤拍摄的图片，执行以下步骤，

步骤1，输入一张图片中一个像素点对应实际的长度l、光纤颜色、光纤色环颜色、输入标准的色环长度L₀和标准的色环间距P₀；

步骤2，对图片进行分色替换处理，包括按照步骤1输入的光纤色环颜色将图片中相应的像素点替换为黑色，按照步骤1输入的光纤颜色将图片中相应的像素点替换为白色，得到保留色环数据的图片；

步骤3，对步骤2所得保留色环数据的图片进行二值化处理，包括将步骤2所得保留色环数据的图片以矩阵的形式存储，记为矩阵M；根据预设的二值化阈值b，将矩阵M二值化，灰度小于等于阈值b的像素点定义为黑色，灰度高于阈值b的像素点定义为白色；根据剩余的黑色像素点得到最终保留的色环数据，存储最终保留色环数据的二值化图片；

步骤4，基于步骤3所得二值化图片，测量单个色环的色环长度L，测量相邻色环间的色环间距P，

测量色环长度L的实现方式为，设某色环的长度在二值化图片中对应有n个黑色的像素点，L=n×l；

测量色环间距P的实现方式为，设某色环间距的长度在二值化图片中对应有k个白色的像素点，P=k×l；

步骤5，根据步骤4的测量结果进行检测，检测到不合格时输出相应报警，包括检测是否色环长度不合格和检测是否色环间距不合格，

检测是否色环长度不合格的实现方式为，若L-L₀≥δ或L₀-L≥δ则不合格，其中δ为预设的相应阈值；

检测是否色环间距不合格的实现方式为，若P-P₀≥Δ或P₀-P≥Δ则不合格，其中Δ为预设的相应阈值。

2.根据权利要求1所述色环光纤在线检测方法，其特征在于：当沿光纤拍摄的连续t张图片都没有色环数据时，输出色环缺失报警，t为预设的相应阈值。

3.一种色环光纤在线检测装置，其特征在于：包括照相机和照明光源，多个照相机分布在被测的光纤周围，各照相机的中心线分别与光纤的轴线相交且与轴线垂直，光纤周围分布照明光源；当光纤运行穿过照相机的拍摄区域时，照相机对光纤进行分段接续拍摄。

4.根据权利要求3所述色环光纤在线检测装置，其特征在于：包括3个照相机，以光纤的轴线为中心均匀分布设置。

5.根据权利要求4所述色环光纤在线检测装置，其特征在于：包括3个照明光源，以光纤的轴线为中心均匀分布设置，每个照明光源对称设置于两个照相机之间。

6.一种色环光纤在线检测系统，其特征在于：包括照相机和照明光源、处理设备，多个照相机分布在被测的光纤周围，各照相机的中心线分别与光纤的轴线相交且与轴线垂直，光纤周围分布照明光源；当光纤运行穿过照相机的拍摄区域时，照相机对光纤进行分段接续拍摄，同时将拍摄的图片输入处理设备；

所述处理设备包括以下模块，

输入模块，用于输入一张图片中一个像素点对应实际的长度l、光纤颜色、光纤色环颜色、输入标准的色环长度L₀和标准的色环间距P₀；

分色模块，用于对图片进行分色替换处理，包括按照输入模块输入的光纤色环颜色将图片中相应的像素点替换为黑色，按照输入模块输入的光纤颜色将图片中相应的像素点替换为白色，得到保留色环数据的图片；

二值化模块，用于对分色模块所得保留色环数据的图片进行二值化处理，包括将分色模块所得保留色环数据的图片以矩阵的形式存储，记为矩阵M；根据预设的二值化阈值b，将矩阵M二值化，灰度小于等于阈值b的像素点定义为黑色，灰度高于阈值b的像素点定义为白色；根据剩余的黑色像素点得到最终保留的色环数据，存储最终保留色环数据的二值化图片；

测量模块，用于基于二值化模块所得二值化图片，测量单个色环的色环长度L，测量相邻色环间的色环间距P，

测量色环长度L的实现方式为，设某色环的长度在二值化图片中对应有n个黑色的像素点，L=n×l；

测量色环间距P的实现方式为，设某色环间距的长度在二值化图片中对应有k个白色的像素点，P=k×l；

检测模块，用于根据测量模块的测量结果进行检测，检测到不合格时输出相应报警，包括检测是否色环长度不合格和检测是否色环间距不合格，

检测是否色环长度不合格的实现方式为，若L-L₀≥δ或L₀-L≥δ则不合格，其中δ为预设的相应阈值；

检测是否色环间距不合格的实现方式为，若P-P₀≥Δ或P₀-P≥Δ则不合格，其中Δ为预设的相应阈值。

7.根据权利要求6所述色环光纤在线检测系统，其特征在于：检测模块在沿光纤拍摄的连续t张图片都没有色环数据时，输出色环缺失报警，t为预设的相应阈值。

8.根据权利要求6或7所述色环光纤在线检测系统，其特征在于：通过调整照相机拍摄速率，使照相机所拍摄一张图片中容纳大于或等于2组待测的色环。

9.根据权利要求6或7所述色环光纤在线检测系统，其特征在于：包括3个照相机，以光纤的轴线为中心均匀分布设置。

10.根据权利要求6或7所述色环光纤在线检测系统，其特征在于：包括3个照明光源，以光纤的轴线为中心均匀分布设置，每个照明光源对称设置于两个照相机之间。