CN109115787B - 一种直线型光纤质量检测装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直线型光纤质量检测装置及其方法，该装置包括调整和固定直线型光纤的光纤固定单元以及接受和显示直线型光纤穿过检测窄板的图像的CCD视觉检测单元，检测窄板设有一上、下两缘平行的宽缝以及N≥3个中心线与宽缝的中心线重合的窄隙，直线型光纤的光线穿过检测窄板后形成具有数段窄条的条状图像，通过显示屏中直线型光纤截面的图像判断其质量缺陷；根据其条状成像与宽缝上、下边缘的平行度的对比以及其条状成像的中心线是否与所有窄隙的中心线重合判断直线型光纤的直线度是否满足要求。本发明能够实现简便快速地检测直线型光纤，具有结构简单、结果可靠的优点。

Description

一种直线型光纤质量检测装置及其方法

技术领域

本发明涉及光通信技术，特别是涉及一种直线型光纤质量检测装置及其方法。

背景技术

光纤作为一种光导纤维，主要由玻璃或塑料制成，利用其光的“全放射”传输原理，可以作为光传导工具。光纤的种类也多种多样，其中直线型光纤照明装置在AOI自动光学检测设备中运用较为普遍。在AOI对被检测物进行扫描时，确保被检测物的表面能够提供合适的光照强度，使得在AOI影像系统中得到清楚的图像，从而可以准确的判断出被检测物表面特征是否满足质量要求。因此，光纤的质量对光学检测的结果尤为重要。

目前对光纤质量的检测方法大多数是针对横截面为圆形的光纤进行的检测，对于直线型的光纤质量还停留在显微镜观察阶段，但是由于显微镜固定焦距，且焦距有限，检测速度慢，而且会出现漏检的情况。因此对于AOI设备，研发一种快速的、非接触地检测直线型光纤质量缺陷的方法和设备显得非常重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直线型光纤质量检测装置及其方法，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明实施例公开了一种直线型光纤质量检测装置，包括固定在检测平台上的光纤固定单元和CCD视觉检测单元，其中：

所述光纤固定单元用于调节和固定直线型光纤，所述光纤固定单元包括照亮光纤的光源、固设于所述检测平台上的基座、夹持直线型光纤并将其固定在所述基座上的固定机构、调节直线型光纤垂直向的位置的调节机构和设于直线型光纤出口处的检测窄板，所述检测窄板设有一个上、下两缘的直边平行设置的宽缝，所述宽缝的宽度大于直线型光纤的厚度，使得直线型光纤所传递的光能够穿过所述宽缝，所述宽缝内还间隔地设有N≥3段中心线与所述宽缝中心线重合的窄隙，所述窄缝的宽度为所述宽缝的1/20至1/30；

所述CCD视觉检测单元用于接受和显示图像，所述图像包括所述宽缝的边缘的成像和直线型光纤穿过所述检测窄板的成像，所述所述CCD视觉检测单元包括接受所述图像的CCD相机、用于带动所述CCD相机沿直线型光纤水平移动以得到完整的所述图像的导轨系统和与所述CCD相机电连接的用于显示所述图像的显示屏。

作为本发明的优选方案之一，所述固定机构包括两个对称地固设于所述基座两侧的L型底座和两个通过第一锁紧件分别固连于两个所述底座上的支架，所述支架内部设有容置直线型光纤的端部凹槽，直线型光纤的端部在调节机构的带动下于所述凹槽内垂直向移动，所述支架还设有第二锁紧件用于固定直线型光纤的端部。

进一步的，所述调节机构包括两个L型调节板和两个所述调节板分别设置的调节偏心组件，两个所述调节板分别设于两个所述底座内侧并与垂直地设于所述底座内侧的导轨滑动地连接，以带动置于所述调节板上的直线型光纤垂直移动，所述调节板还设有水平向的第三锁紧件和垂直向的第四锁紧件用于固定直线型光纤；所述调节偏心组件包括穿过所述底座并嵌入所述调节板内的偏心调节杆，所述偏心调节杆穿过所述底座部分的截面为圆形，嵌入所述调节板内部分的截面为扁圆形，所述偏心调节杆于端部设有一旋钮。

作为本发明的优选方案之一，所述导轨系统包括沿直线型光纤方向固设于所述检测平台上的第一直线导轨和与所述第一直线导轨滑动地连接的第一平台。

进一步的，所述第一平台上还设有一垂直于所述第一直线导轨的第二直线导轨和与所述第二直线导轨滑动地连接的第二平台，所述CCD相机固设于所述第二平台上。

作为本发明的优选方案之一，所述CCD相机前端设有用于LED光源，所述LED光源还设有光源强度控制器。

本发明实施例公开了一种直线型光纤质量检测的方法，具有以下步骤：

S1. 利用所述固定机构固定直线型光纤，打开所述光源照亮光纤，使直线型光纤出口截面的光线穿过所述检测窄板的宽缝和窄隙形成一条具有N段窄条的条状成像；

S2. 利用所述导轨系统带动所述CCD相机沿直线型光纤截面水平移动以采集完整的所述图像，并通过所述显示器显示；

S3. 利用所述调节机构调整直线型光纤，使其成像的中心线与两段所述窄隙的中心线重合后利用所述固定机构固定直线型光纤；

S4. 根据所述显示屏中直线型光纤截面的图像判断其质量缺陷；根据其条状成像与所述宽缝上、下边缘的平行度的对比以及其条状成像的中心线是否与所有所述窄隙的中心线重合判断直线型光纤的直线度是否满足要求。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1）本发明提供的一种直线型光纤质量检测方法，是使得直线型光纤的出口穿过一上、下两缘的直边平行设置的且中间间隔地设置N≥3段中心线与宽缝中心线重合的宽缝，并利用CCD检测系统接收和显示宽缝的边缘的成像和直线型光纤穿过所述检测窄板的条状成像，调节直线型光纤的位置使得其中心线与两个窄隙的中心线重合后，即可通过成像检测直线型光纤是否合适，即通过直线型光纤截面的成像以判断光纤的质量缺陷，如亮度不均匀、有气泡等；同时，通过直线型光纤穿过所述检测窄板的条状成像与宽缝上、下边缘的平行度的对比以及其条状成像的中心线是否与所有所述窄隙的中心线重合判断直线型光纤的直线度是否满足要求。本方法相对于显微镜观察的检测方法而言，具有不会发生漏检和简便快速的优点。

2）本发明提供的一种直线型光纤质量检测装置能够完整地实现直线型光纤的质量检测。优选的，偏心调节组件旋转时能够带动调节板与底座相对地垂直滑动，从而能够方便地实现直线型光纤的位置调节；优选的，CCD相机设有能够带动其在检测平台上沿直线型光纤截面平行和垂直方向移动的导轨系统，CCD相机沿第一直线导轨移动能够采集到被测光纤完整的图像，同时在CCD相机的极限焦距不能满足的情况下沿第二直线导轨移动从而能够使得CCD相机的焦距可以满足要求，从而得到清晰的图像；优选的，CCD相机带有可调节光源强度的LED光源补偿亮度，从而能够得到宽缝边缘清晰的图像。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明一较佳实施例所公开的一种直线型光纤质量检测装置的轴视图；

图2为本发明一较佳实施例所公开的一种直线型光纤质量检测装置的光纤固定单元的轴视图；

图3为本发明一较佳实施例所公开的一种直线型光纤质量检测装置的支架套设在直线型光纤两端的轴视图；

图4为本发明一较佳实施例所公开的一种直线型光纤质量检测装置的一侧的固定机构（除去支架）和调节机构的轴视图；

图5为本发明一较佳实施例所公开的一种直线型光纤质量检测装置的一侧固定机构（除去支架）和调节机构的侧视图；

图6为图5中A-A向剖视图；

图7为本发明一较佳实施例所公开的一种直线型光纤质量检测装置的轴视图的CCD视觉检测单元的轴视图；

图8为本发明一较佳实施例所公开的一种直线型光纤质量检测装置的检测窄板；

图9为本发明一较佳实施例所公开的一种直线型光纤质量检测装置所检测的图像的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-图9所示，本发明提供一种直线型光纤质量检测装置，包括包括固定在检测平台17上的光纤固定单元和CCD视觉检测单元。

光纤固定单元用于调节和固定直线型光纤12，光纤固定单元包括照亮光纤的光源8（图中未显示）、固设于检测平台17上的基座1、夹持直线型光纤12并将其固定在基座1上的固定机构、调节直线型光纤12垂直向的位置的调节机构和设于直线型光纤12出口b处（直线型光纤12的入口处a参见图3）的检测窄板7，检测窄板7设有一个上、下两缘的直边平行设置的宽缝701，使得直线型光纤12所传递的光能够穿过宽缝701，宽缝701内还间隔地设有N段中心线与宽缝701中心线重合的窄隙702。其中窄隙702的数量可根据被测直线型光纤12的直线度精度要求设置N≥3个，本实施例中设定为3个。本实施例中宽缝701的宽度为5mm,窄隙702的宽度为宽缝701的1/25,即0.2mm。在实际应用中，宽缝701的宽度略大于直线型光纤12的厚度即可，直线型光纤12的厚度约为3mm至4mm，为了方便对比，宽缝701厚度的合理设置范围为4.5mm至6mm，也可以根据特殊规格的直线型光纤12的厚度自行选择。由于宽缝701的上、下缘的以及窄隙702的中心线均作为光纤直线度的对比标准，因而对检测窄板7的宽缝701和窄隙702的精度均需做较严格的要求。实际应用中，应至少要求宽缝701的上、下缘平面的平行度公差应不高于0.06，而窄隙702的直线度公差应不高于0.06。

其中固定机构包括两个对称地固设于基座1两侧的L型底座3和两个通过第一锁紧件9分别固连于两个底座3上的支架10，支架10内部设有容置直线型光纤12的端部凹槽，直线型光纤12的端部在调节机构的带动下于凹槽内垂直向移动，支架10还设有第二锁紧件6用于固定直线型光纤12的端部。调节机构包括两个L型调节板5和两个调节板5分别设置的调节偏心组件2，两个调节板5分别设于两个底座3内侧并与垂直地设于底座3内侧的导轨13滑动地连接，调节板5还设有水平向的第三锁紧件4和垂直向的第四锁紧件11用于固定直线型光纤12；调节偏心组件2包括穿过底座3并嵌入调节板5内的偏心调节杆201，偏心调节杆201穿过底座3部分的截面为圆形，嵌入调节板5内部分的截面为扁圆形，偏心调节杆201于端部设有一旋钮202。当旋转旋钮202时带动偏心调节杆201旋转以顶起调节板5，调节板5带动直线型光纤12沿底座3侧面的导轨13垂直移动。第一锁紧件9、第二锁紧件6、第三锁紧件4和第四锁紧件11均为锁紧键、锁紧销、螺纹连接等常见的锁紧形式，在此处不一一列举。

CCD视觉检测单元用于接受和显示图像，图像包括宽缝701的边缘的成像和直线型光纤12穿过检测窄板7的成像，CCD视觉检测单元包括接受图像的CCD相机18、导轨系统和与CCD相机18电连接的用于显示图像的显示屏20（图中未显示）。

其中导轨系统包括固设于检测平台17上沿直线型光纤12方向设置的第一直线导轨15和与第一直线导轨15滑动地连接的第一平台21，第一平台21上还设有一垂直于第一直线导轨15的第二直线导轨16和与第二直线导轨16滑动地连接的第二平台22，CCD相机18固设于第二平台22上。CCD相机18沿第一直线导轨15移动能够采集到被测光纤完整的图像，而当CCD相机18的极限焦距不能满足的情况下沿第二直线导轨16移动，使得CCD相机18的焦距可以满足要求，从而得到清晰的图像。此外，CCD相机18前端设有用于在光线不足的情况在补足亮度以照亮宽缝701的LED光源19，LED光源19还设有光源强度控制器14。

利用本发明所提供的直线型光纤检测设备实现的检测方法，包括如下步骤：

S1.将带检测的直线型光纤12的两端通过第二锁紧件6固定在支架10的凹槽内后将两个支架10分别通过第一锁紧件9固定于底座3上，然后通过第三锁紧件4和第四锁紧件11将直线型光纤12固定在调节板5上，打开光源8照亮光纤，使直线型光纤12出口截面的光线穿过检测窄板7的宽缝701和窄隙702；

S2. 调整CCD相机18的焦距并调整LED光源19以满足宽缝701照亮的需求后，利用导轨系统带动CCD相机18沿直线型光纤12截面水平移动以采集完整的图像，包括完整的宽缝701的边缘的成像和直线型光纤12穿过检测窄板7的成像，并通过显示屏20显示；

S3. 在所显示的图像的指导下，调整直线型光纤12的位置使其成像的中心线与两段窄隙702的中心线重合后利用固定机构固定直线型光纤12，具体调节过程为：松开第二锁紧件6，使得直线型光纤12能够相对于支架10上下移动，然后旋转旋钮202，带动偏心调节杆201旋转以顶起调节板5，调节板5带动直线型光纤12沿底座3侧面的导轨13垂直移动，直至直线型光纤12的位置调整好后，再次锁紧第二锁紧件6，此时完成了直线型光纤12调节固定的过程；

S4. 根据CCD显示屏20中直线型光纤12截面的图像判断其质量缺陷；根据其条状成像与宽缝701上、下边缘的平行度的对比以及其条状成像的中心线是否与第三段窄隙702的中心线重合判断直线型光纤12的直线度是否满足要求。

所需说明的是，本实施例中窄隙702的设置为3个，则在步骤S3中调整直线型光纤12的中心线与其中两段窄隙702的中心线重合后，在步骤S4中观察直线型光纤12的中心线是否与剩下的第三段的窄隙702的中心线重合，如果重合并且直线型光纤12的条状成像与宽缝701的上、下边缘平行而没有弯曲，则能够判定该被测直线型光纤12合格。若直线型光纤12的中心线与剩下的第三段的窄隙702的中心线不重合，则该被测直线型光纤12不合格。而当窄隙702的设置为N大于3个时，在S4步骤中直线型光纤12的中心线应与剩下的N-2个窄隙702的中心线对比。

本发明可以实现快速方便的完成直线型光纤12的检测，具有结构简单、结果可靠的特点。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种直线型光纤质量检测装置，其特征在于：包括固定在检测平台上的光纤固定单元和CCD视觉检测单元，其中：

所述光纤固定单元用于调节和固定直线型光纤，所述光纤固定单元包括照亮光纤的光源、固设于所述检测平台上的基座、夹持直线型光纤并将其固定在所述基座上的固定机构、调节直线型光纤垂直向的位置的调节机构和设于直线型光纤出口处的检测窄板，所述检测窄板设有一个上、下两缘的直边平行设置的宽缝，所述宽缝的宽度大于直线型光纤的厚度，使得直线型光纤所传递的光能够穿过所述宽缝，所述宽缝内还间隔地设有N≥3段中心线与所述宽缝中心线重合的窄隙，所述窄隙的宽度为所述宽缝的宽度的1/20至1/30；

所述CCD视觉检测单元用于接收和显示图像，所述图像包括所述宽缝的边缘的成像和直线型光纤穿过所述检测窄板的成像，所述CCD视觉检测单元包括接收所述图像的CCD相机、用于带动所述CCD相机沿直线型光纤水平移动以得到完整的所述图像的导轨系统和与所述CCD相机电连接的用于显示所述图像的显示屏。

2.根据权利要求1所述的一种直线型光纤质量检测装置，其特征在于：所述固定机构包括两个对称地固设于所述基座两侧的L型底座和两个通过第一锁紧件分别固连于两个所述底座上的支架，所述支架内部设有容置直线型光纤的端部凹槽，直线型光纤的端部在调节机构的带动下于所述凹槽内垂直向移动，所述支架还设有第二锁紧件用于固定直线型光纤的端部。

3.根据权利要求2所述的一种直线型光纤质量检测装置，其特征在于：所述调节机构包括两个L型调节板和两个所述调节板分别设置的调节偏心组件，两个所述调节板分别设于两个所述底座内侧并与垂直地设于所述底座内侧的导轨滑动地连接，以带动置于所述调节板上的直线型光纤垂直移动，所述调节板还设有水平向的第三锁紧件和垂直向的第四锁紧件用于固定直线型光纤；所述调节偏心组件包括穿过所述底座并嵌入所述调节板内的偏心调节杆，所述偏心调节杆穿过所述底座部分的截面为圆形，嵌入所述调节板内部分的截面为扁圆形，所述偏心调节杆于端部设有一旋钮。

4.根据权利要求1所述的一种直线型光纤质量检测装置，其特征在于：所述导轨系统包括沿直线型光纤方向固设于所述检测平台上的第一直线导轨和与所述第一直线导轨滑动地连接的第一平台。

5.根据权利要求4所述的一种直线型光纤质量检测装置，其特征在于：所述第一平台上还设有一垂直于所述第一直线导轨的第二直线导轨和与所述第二直线导轨滑动地连接的第二平台，所述CCD相机固设于所述第二平台上。

6.根据权利要求1所述的一种直线型光纤质量检测装置，其特征在于：所述CCD相机前端设有LED光源，所述LED光源用于在光线不足的情况补足亮度以照亮宽缝,所述LED光源还设有光源强度控制器。

7.利用权利要求1至6项中任一项所述的直线型光纤质量检测装置的方法，其特征在于：具有以下步骤：

S1. 利用所述固定机构固定直线型光纤，打开所述光源照亮光纤，使直线型光纤出口截面的光线穿过所述检测窄板的宽缝和窄隙形成一条具有N段窄条的条状成像；

S2. 利用所述导轨系统带动所述CCD相机沿直线型光纤截面水平移动以采集完整的所述图像，并通过所述显示屏显示；

S3. 在所显示的图像的指导下，利用所述调节机构调整直线型光纤，使其成像的中心线与其中两段所述窄隙的中心线重合后利用所述固定机构固定直线型光纤；

S4. 根据所述显示屏中直线型光纤截面的图像判断其质量缺陷；根据其条状成像与所述宽缝上、下边缘的平行度的对比以及其条状成像的中心线是否与所有所述窄隙的中心线重合判断直线型光纤的直线度是否满足要求。