CN105180846A - 一种陶瓷插芯同轴度检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陶瓷插芯同轴度检测方法，首先构建检测系统，检测系统包括光源模块、陶瓷插芯、放大透镜、CCD、图像采集模块、监视器，且光源模块、陶瓷插芯、放大透镜、CCD、图像采集模块、监视器依次连接；然后检测系统以陶瓷插芯外圆柱面作为基准，使陶瓷插芯旋转一定角度并通过CCD采集内孔图像，根据类拐点算法提取内孔图像边缘轮廓，再利用最小二乘法拟合内孔圆曲线，求出不同转角对应的圆心位置，多个圆心位置对应的外接圆直径就是陶瓷插芯的同轴度误差。本发明的方法及检测系统简单实用，在满足陶瓷插芯测量精度要求的前提下具有很高的检测效率和低的误判率。

Description

一种陶瓷插芯同轴度检测方法

技术领域

本发明涉及光纤设备技术领域，具体是一种陶瓷插芯同轴度检测方法。

背景技术

光纤连接器中的插针是陶瓷材料制成的圆筒形构件，称为陶瓷插芯，为尽量精确地对准光纤，所述陶瓷插芯的加工精度要求很高。光纤连接器的各项性能，首先是光学性能，此外还有光纤连接器的互换性、重复性、抗拉强度、温度和插拔次数等都和作为光纤连接器核心部件的陶瓷插芯加工精度密切相关。众所周知，现阶段的陶瓷插芯产品，判别好坏的主要指标一是陶瓷插芯的孔径规格大小，二是陶瓷插芯的同心度，所谓陶瓷插芯孔径是指陶瓷插芯中心孔的直径，常用的孔径有125um、126um，所谓陶瓷插芯的同心度是指陶瓷插芯端面中心与孔径中心的偏差，一般应控制在0.004mm以内。对于陶瓷插芯的孔径规格大小可以用塞规等量具进行检测。对于陶瓷插芯的同心度则可以用放大镜或光纤连接器端面测试仪等量具进行检测。但是检测检测效率低，精度差，误判率高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种检测效率高和误判率低的陶瓷插芯同轴度检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种陶瓷插芯同轴度检测方法，首先构建检测系统，检测系统包括光源模块、陶瓷插芯、放大透镜、CCD、图像采集模块、监视器，且光源模块、陶瓷插芯、放大透镜、CCD、图像采集模块、监视器依次连接；然后检测系统以陶瓷插芯外圆柱面作为基准，使陶瓷插芯旋转一定角度并通过CCD采集内孔图像，根据类拐点算法提取内孔图像边缘轮廓，再利用最小二乘法拟合内孔圆曲线，求出不同转角对应的圆心位置，多个圆心位置对应的外接圆直径就是陶瓷插芯的同轴度误差。

作为本发明进一步的方案：所述类拐点算法以及最小二乘法的具体步骤如下：

将陶瓷插芯旋转a_i角度，则对应的圆心坐标为O_i(a_i,b_i),将第j(j＝0,1,2,…,m)次采集并计算的内孔轮廓边缘的像素点集合在数组P_ij(x_i,y_i)(i＝0,1,2,…,n)中，取轮廓上任意3点1(x₁,y₁)、2(x₂,y₂)、3(x₃,y₃)利用最小二乘法拟合圆曲线，求出O_i(a_i,b_i)的半径与圆心参数；

①将求取的旋转a_i角度对应的m个圆心O_i(a_i,b_i)用最小外接圆进行包络，取轮廓边缘任意两点间的直线距离，找出轮廓线上最远两点O₁(x₁,y₁)和O₂(x₂,y₂)，即轮廓最小包围盒的长轴，以O₁O₂为横轴进行坐标变换；

②找到O₁O₂长轴的中点，分别从上下两个方向去扫描，得到轮廓上的点O₃和O₄，利用点O₁、O₂、O₃、O₄进行最小二乘法拟合圆心参数O_j(x_j,y_j)；

③利用m个O_i(x_i,y_i)用最小二乘法拟合圆参数，其直径b即为同轴度误差。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出一种基于CCD探测与图像测量相结合的同轴度检测新方法，并构建了检测系统。该方法及检测系统简单实用，在满足陶瓷插芯测量精度要求的前提下具有很高的检测效率和低的误判率。

附图说明

图1为实施例1中内孔旋转αi角度对应轮廓曲线图。

图2是实施例1中拟合圆曲线图。

图3是检测系统示意图。

图4是陶瓷插芯同轴度检测方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图3-图4，本发明实施例中，一种陶瓷插芯同轴度检测方法，将陶瓷插芯水平置于V型槽上，控制系统控制步进电机带动的橡胶滚轮摩擦驱动陶瓷插芯旋转一个α角度，再触发CCD(Charge-coupledDevice，电荷耦合元件)采集内孔图像。原始图像经过滤波、边缘增强后，我们采用类拐点法提取算法求出内孔边缘轮廓，再用最小二乘法拟合圆曲线求出该圆弧的圆心。

将陶瓷插芯旋转a_i角度，则对应的圆心坐标为O_i(a_i,b_i),将第j(j＝0,1,2,…,m)次采集并计算的内孔轮廓边缘的像素点集合在数组P_ij(x_i,y_i)(i＝0,1,2,…,n)中，取轮廓上任意3点1(x₁,y₁)、2(x₂,y₂)、3(x₃,y₃)利用最小二乘法拟合圆曲线，求出O_i(a_i,b_i)的半径与圆心参数。如图1所示。

通过最小二乘圆拟合方法计算出陶瓷插芯内孔的同轴度，最小二乘法原理为：

R²＝(x-a)²+(y-b)²(1)

则

求解式(2)可求出a，b值，既可求出圆心O_i对应的坐标值。

内孔同轴度计算步骤具体如下：

①将求取的旋转a_i角度对应的m个圆心O_i(a_i,b_i)用最小外接圆进行包络，取轮廓边缘任意两点间的直线距离，找出轮廓线上最远两点O₁(x₁,y₁)和O₂(x₂,y₂)，即轮廓最小包围盒的长轴，以O₁O₂为横轴进行坐标变换。

②找到O₁O₂长轴的中点，分别从上下两个方向去扫描，得到轮廓上的点O₃和O₄，利用点O₁、O₂、O₃、O₄进行最小二乘法拟合圆心参数O_j(x_j,y_j)，

③利用m个O_i(x_i,y_i)用最小二乘法拟合圆参数，其直径b即为同轴度误差。如图2所示。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种陶瓷插芯同轴度检测方法，其特征在于，首先构建检测系统，检测系统包括光源模块、陶瓷插芯、放大透镜、CCD、图像采集模块、监视器，且光源模块、陶瓷插芯、放大透镜、CCD、图像采集模块、监视器依次连接；然后检测系统以陶瓷插芯外圆柱面作为基准，使陶瓷插芯旋转一定角度并通过CCD采集内孔图像，根据类拐点算法提取内孔图像边缘轮廓，再利用最小二乘法拟合内孔圆曲线，求出不同转角对应的圆心位置，多个圆心位置对应的外接圆直径就是陶瓷插芯的同轴度误差。

2.根据权利要求1所述的陶瓷插芯同轴度检测方法，其特征在于，所述类拐点算法以及最小二乘法的具体步骤如下：

将陶瓷插芯旋转ai角度，则对应的圆心坐标为Oi(ai,bi),将第j(j=0,1,2,…,m)次采集并计算的内孔轮廓边缘的像素点集合在数组Pij(xi,yi)(i=0,1,2,…,n)中，取轮廓上任意3点1(x1,y1)、2(x2,y2)、3(x3,y3)利用最小二乘法拟合圆曲线，求出Oi(ai,bi)的半径与圆心参数；

①将求取的旋转ai角度对应的m个圆心Oi(ai,bi)用最小外接圆进行包络，取轮廓边缘任意两点间的直线距离，找出轮廓线上最远两点O1(x1,y1)和O2(x2,y2)，即轮廓最小包围盒的长轴，以O1O2为横轴进行坐标变换；

②找到O1O2长轴的中点，分别从上下两个方向去扫描，得到轮廓上的点O3和O4，利用点O1、O2、O3、O4进行最小二乘法拟合圆心参数Oj(xj,yj）；

③利用m个Oi(xi,yi）用最小二乘法拟合圆参数，其直径b即为同轴度误差。