CN113588665A - 基于机器视觉实现光纤预制棒瑕疵检测的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于机器视觉实现光纤预制棒瑕疵检测的方法，该方法包括以下步骤：将光纤预制棒竖直放置于圆形托盘中心，光纤预制棒与圆形托盘的圆心同轴，工业相机置于光纤预制棒前方，光源置于光纤预制棒一侧，控制器连接工业相机、圆形托盘和光源，计算机连接控制器；控制器开启光源，控制器控制圆形托盘带动光纤预制棒匀速转动，并触发工业相机连续采集光纤预制棒图像，最终得到0度到360度范围内的多角度光纤预制棒图像集；确定光纤预制棒边界；通过多角度光纤预制棒图像集追踪瑕疵并获得追踪数据；利用追踪数据计算瑕疵位置、尺寸并判断瑕疵种类。本发明可以快速检测光纤预制棒内部瑕疵，并得出瑕疵位置及其种类，提高了光纤制品的良品率。

Description

基于机器视觉实现光纤预制棒瑕疵检测的方法

技术领域

本发明涉及图像检测处理技术领域，尤其涉及光纤预制棒视觉检测图像处理技术领域，具体是指一种基于机器视觉实现光纤预制棒瑕疵检测的方法。

背景技术

光纤预制棒是制造光纤的核心原材料，其内部及表面瑕疵的数量、位置和尺寸直接关系到后续光纤成品的质量，为确保产品的质量可靠，需要对光纤预制棒进行瑕疵检测。现有光纤生产公司大多采用人工目视后与工具卡比对的方式进行检测。但人工检测速度慢且存在主观性，极易出现漏检、错检等问题，严重影响到产品的质量。

由于光纤预制棒的独特构造，现有检测技术需要将光纤预制棒浸入匹配液中，再采用激光照射的方法得到瑕疵的尺寸信息。现有检测技术步骤复杂，不符合光纤制作流程，且难以得到瑕疵精确的位置信息，造成资源大量浪费的同时严重制约光纤的良品率。急需一种符合光纤制作流程的光纤预制棒瑕疵检测系统。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现瑕疵精准测量的基于机器视觉实现光纤预制棒瑕疵检测的方法。

本技术方案的发明思路如下：光纤预制棒构造独特，当光纤预制棒匀速转动时，光纤预制棒的瑕疵在透射光源的照射下会呈现出特殊的图像特征(例如：气泡瑕疵的图像特征为内部亮度均匀的高亮光斑；气线瑕疵的图像特征为内部亮度均匀的高亮细线；杂质类瑕疵的图像特征为内部亮度不规则的高亮光斑)，瑕疵的移动方向也会随着光纤预制棒的转动而发生改变，可以采取机器视觉的方法提取瑕疵的图像特征和移动特征，通过计算得到瑕疵的位置和尺寸信息。首先，采集多角度光纤预制棒图像集；然后，在初始角度的光纤预制棒图像中初步筛选瑕疵，得到瑕疵的高度信息和瑕疵与预制棒左边界的距离信息；进一步的，通过多角度光纤预制棒图像集获得瑕疵初始移动方向信息、瑕疵消失时或瑕疵移动方向改变时光纤预制棒的旋转角度信息；最后，通过上述得到的瑕疵信息计算得到瑕疵的位置和尺寸信息。

对于上述思路，本专利申请采取以下技术方案予以实现：本发明的基于机器视觉实现光纤预制棒瑕疵检测的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：

S1.将光纤预制棒竖直放置于圆形托盘中心，所述光纤预制棒与所述圆形托盘的圆心同轴，工业相机置于所述光纤预制棒前方，光源置于所述光纤预制棒一侧，控制器连接所述工业相机、所述圆形托盘和所述光源，计算机连接所述控制器；

S2.所述控制器开启光源，所述控制器控制所述圆形托盘带动所述光纤预制棒匀速转动，所述控制器触发所述工业相机连续采集光纤预制棒图像I，所述计算机从所述控制器获得所述光纤预制棒的旋转角度i和此角度下所述工业相机拍摄的光纤预制棒图像I_i，当所述圆形托盘带动所述光纤预制棒匀速转动360度后，所述的计算机得到多角度光纤预制棒图像集C＝{I_i，i∈[0°，360°]}；

S3.确定所述的多角度光纤预制棒图像集中光纤预制棒边界；

S4.在光纤预制棒初始角度图像中初步筛选所述光纤预制棒的瑕疵；

S5.通过所述的多角度光纤预制棒图像集C＝{I_i，i∈[0°，360°]}追踪所述光纤预制棒的瑕疵，并获得追踪数据；

S6.利用所述的追踪数据计算所述光纤预制棒的瑕疵位置、尺寸并判断瑕疵种类。

较佳地，所述圆形托盘的内部包括旋转角度测量仪和电机，所述控制器控制所述电机使圆形托盘转动，所述圆形托盘带动所述光纤预制棒匀速转动，所述的旋转角度测量仪用于准确获得所述圆形托盘的旋转角度并向所述控制器传送数据，其中，所述圆形托盘的旋转角度即为所述光纤预制棒的旋转角度。

较佳地，所述多角度光纤预制棒图像集中的所述光纤预制棒图像的数量可根据实际需要调整，以保证检测速度和检测精度。

较佳地，所述步骤S3具体包括以下步骤：

S3-1.设置像素突变阈值；

S3-2.从所述的光纤预制棒图像I_i第一行开始，同时从所述的光纤预制棒图像I_i的两侧进行像素值差值计算；

S3-3.当检测到第一个超过所述像素突变阈值的像素点时，停止该行的计算，记录当前该像素点的纵坐标，进行下一行的计算；

S3-4.重复所述步骤S3-2、S3-3直至所述光纤预制棒图像的最后一行；

S3-5.计算所述步骤S3-3中全部所述像素点纵坐标的平均值，剔除偏差过大的所述像素点，确定所述光纤预制棒图像I_i中光纤预制棒的边界；

S3-6.重复步骤S3-2至S3-5，直至确定所述多角度光纤预制棒图像集C＝{I_i，i∈[0°，360°]}中光纤预制棒的边界。

较佳地，所述步骤S4具体包括以下步骤：

S4-1.以所述多角度光纤预制棒图像集C＝{I_i，i∈[0°，360°]}中初始角度的光纤预制棒图像作为初筛图像；

S4-2.通过瑕疵初筛算法筛选所述初筛图像中的瑕疵；

S4-3.计算所述瑕疵的高度信息和所述瑕疵与所述的光纤预制棒左侧距离信息，创建存储空间以记录瑕疵信息。

较佳地，所述步骤S5具体为：

用所述多角度光纤预制棒图像集C＝{I_i，i∈[0°，360°]}追踪所述步骤S4-2中的瑕疵，在所述步骤S4-3中创建的所述存储空间中记录相应瑕疵的初始移动方向和该瑕疵在所述多角度光纤预制棒图像集中消失或移动方向发生改变时所述光纤预制棒的旋转角度信息。

较佳地，所述步骤S6具体包括以下步骤：

S6-1.通过所述步骤S5中记录的所述瑕疵的初始移动方向并利用以下判断公式进一步判断该瑕疵是位于所述光纤预制棒的前部还是后部：

其中，A为瑕疵，Position(A)为当前该瑕疵所在的位置，Move right为瑕疵向右边移动，Move left为瑕疵向左边移动，Front为瑕疵位于光纤预制棒的前部，Back为瑕疵位于光纤预制棒的后部；

S6-2.在已知所述光纤预制棒的半径为R的情况下，通过所述步骤S5中所述瑕疵消失或所述移动方向发生变化时所述光纤预制棒的旋转角度信息，利用以下公式计算出瑕疵所在的位置：

其中，X为瑕疵A在X轴上的横坐标，Y为瑕疵A在Y轴上的纵坐标，θ为瑕疵A移动方向发生变化或消失的角度，M为瑕疵A在所述初筛图像中与光纤预制棒左侧的边界距离；

S6-3.根据上述得到的追踪数据，利用以下公式计算出瑕疵的空间坐标和尺寸：

其中，Z为瑕疵A在X轴上的横坐标，H为瑕疵A的高度。

采用了本发明的该基于机器视觉实现光纤预制棒瑕疵检测的方法，通过制定一整套完整流程的瑕疵检测方法，可以精准的计算出瑕疵所在的位置，并且可以通过光纤预制棒与像素之间的关系得出该瑕疵的尺寸与种类。相较于现有技术而言，检测步骤简单易于操作，也能够在最大程度上避免漏检、错检等问题，具有较好的应用效果和推广前景。

附图说明

图1为本发明的光纤预制棒、光源、圆形托盘、工业相机、控制器和计算机的位置摆放示意图。

图2为本发明的光纤预制棒初筛图像示意图。

图3为本发明的光纤预制棒的XY切面图。

图4为本发明的瑕疵在光纤预制棒前部时，其移动示意图。

图5为本发明的瑕疵在光纤预制棒后部时，其移动示意图。

图6为本发明的光纤预制棒为0°时XY切面图。

图7为本发明的光纤预制棒旋转θ°后XY切面图。

图8为本发明的该基于机器视觉实现光纤预制棒瑕疵检测的方法的计算瑕疵的流程示意图。

图9为本发明的该基于机器视觉实现光纤预制棒瑕疵检测的方法建立的坐标系示意图。

图10为本发明的该基于机器视觉实现光纤预制棒瑕疵检测的方法的光纤预制棒瑕疵检测流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在详细说明根据本发明的实施例前，应该注意到的是，在下文中，术语“包括”、“包含”或任何其他变体旨在涵盖非排他性的包含，由此使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包含这些要素，而且还包含没有明确列出的其他要素，或者为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

请参阅图1所示，该基于机器视觉实现光纤预制棒瑕疵检测的方法，其中，所述的方法包括以下步骤：

S1.将光纤预制棒竖直放置于圆形托盘中心，所述光纤预制棒与所述圆形托盘的圆心同轴，工业相机置于所述光纤预制棒前方，光源置于所述光纤预制棒一侧，控制器连接所述工业相机、所述圆形托盘和所述光源，计算机连接所述控制器；

S2.所述控制器开启光源，所述控制器控制所述圆形托盘带动所述光纤预制棒匀速转动，所述控制器触发所述工业相机连续采集光纤预制棒图像I，所述计算机从所述控制器获得所述光纤预制棒的旋转角度i和此角度下所述工业相机拍摄的光纤预制棒图像I_i，当所述圆形托盘带动所述光纤预制棒匀速转动360度后，所述计算机得到多角度光纤预制棒图像集C＝{I_i，i∈[0°，360°]}；

S3.确定所述多角度光纤预制棒图像集中光纤预制棒边界；

S4.在光纤预制棒初始角度图像中初步筛选所述光纤预制棒的瑕疵；

S5.通过所述多角度光纤预制棒图像集C＝{I_i，i∈[0°，360°]}追踪所述光纤预制棒的瑕疵，并获得追踪数据；

S6.利用所述的追踪数据计算所述光纤预制棒的瑕疵位置、尺寸并判断瑕疵种类。

作为本发明的优选实施方式，所述圆形托盘的内部包括旋转角度测量仪和电机，所述控制器控制所述电机使圆形托盘转动，所述圆形托盘带动所述光纤预制棒匀速转动，所述的旋转角度测量仪用于准确获得所述的圆形托盘的旋转角度并向所述的控制器传送数据，其中，所述的圆形托盘的旋转角度即为所述的光纤预制棒的旋转角度。

作为本发明的优选实施方式，所述的多角度光纤预制棒图像集中的所述的光纤预制棒图像的数量可根据实际需要调整，以保证检测速度和检测精度。

作为本发明的优选实施方式，所述的步骤S3具体包括以下步骤：

S3-1.设置像素突变阈值；

S3-2.从所述的光纤预制棒图像I_i第一行开始，同时从所述的光纤预制棒图像I_i的两侧进行像素值差值计算；

S3-3.当检测到第一个超过所述的像素突变阈值的像素点时，停止该行的计算，记录当前该像素点的纵坐标，进行下一行的计算；

S3-4.重复所述的步骤S3-2、S3-3直至所述的光纤预制棒图像的最后一行；

S3-5.计算所述的步骤S3-3中全部所述的像素点纵坐标的平均值，剔除偏差过大的所述的像素点，确定所述的光纤预制棒图像I_i中光纤预制棒的边界；

S3-6.重复步骤S3-2至S3-5，直至确定所述的多角度光纤预制棒图像集C＝{I_i，i∈[0°，360°]}中光纤预制棒的边界。

作为本发明的优选实施方式，所述的步骤S4具体包括以下步骤：

S4-1.以所述的多角度光纤预制棒图像集C＝{I_i，i∈[0°，360°]}中初始角度的光纤预制棒图像作为初筛图像；

S4-2.通过瑕疵初筛算法筛选所述的初筛图像中的瑕疵；

S4-3.计算所述的瑕疵的高度信息和所述的瑕疵与所述的光纤预制棒左侧距离信息，创建存储空间以记录瑕疵信息。

作为本发明的优选实施方式，所述的步骤S5具体为：

用所述的多角度光纤预制棒图像集C＝{I_i，i∈[0°，360°]}追踪所述的步骤S4-2中的瑕疵，在所述的步骤S4-3中创建的所述的存储空间中记录相应瑕疵的初始移动方向和该瑕疵在所述的多角度光纤预制棒图像集中消失或移动方向发生改变时所述的光纤预制棒的旋转角度信息。

作为本发明的优选实施方式，所述的步骤S6具体包括以下步骤：

S6-1.通过所述的步骤S5中记录的所述的瑕疵的初始移动方向并利用以下判断公式进一步判断该瑕疵是位于所述的光纤预制棒的前部还是后部：

其中，A为瑕疵，Position(A)为当前该瑕疵所在的位置，Move right为瑕疵向右边移动，Move left为瑕疵向左边移动，Front为瑕疵位于光纤预制棒的前部，Back为瑕疵位于光纤预制棒的后部；

S6-2.在已知所述的光纤预制棒的半径为R的情况下，通过所述的步骤S5中所述的瑕疵消失或所述的移动方向发生变化时所述的光纤预制棒的旋转角度信息，利用以下公式计算出瑕疵所在的位置：

其中，X为瑕疵A在X轴上的横坐标，Y为瑕疵A在Y轴上的纵坐标，θ为瑕疵A移动方向发生变化或消失的角度，M为瑕疵A在所述的初筛图像中与光纤预制棒左侧的边界距离；

S6-3.根据上述得到的追踪数据，利用以下公式计算出瑕疵的空间坐标和尺寸：

其中，Z为瑕疵A在X轴上的横坐标，H为瑕疵A的高度。

在本发明的一具体实施方式中，该基于机器视觉实现光纤预制棒瑕疵检测的方法，具体通过以下步骤进行实施：

S1.将光纤预制棒竖直放置于圆形托盘中心，所述光纤预制棒与所述圆形托盘圆心同轴，工业相机置于所述光纤预制棒前方，光源置于所述光纤预制棒一侧，控制器连接所述工业相机、所述圆形托盘和光源，所述计算机连接控制器，整体布局如图1所示。较佳的，所述光源为弧形光源，光源面板的弧度与光纤预制棒一致，所述控制器可调节所述光源面板的弧度以适应多种型号的光纤预制棒。较佳地，所述弧形光源与所述控制器相连接并置于所述工业相机旁，光纤预制棒一侧，减少因光线折射所造成的光纤预制棒图像大片泛白的问题。所述圆形托盘内部包括高精度旋转角度测量仪和电机，所述控制器可控制所述电机使圆形托盘带动光纤预制棒匀速转动，所述高精度旋转角度测量仪可准确获得所述圆形托盘的旋转角度并向控制器传送数据。所述圆形托盘的旋转角度即为光纤预制棒的旋转角度。

S2.所述的控制器开启光源，所述的控制器控制所述的圆形托盘带动所述的光纤预制棒匀速转动，所述的控制器触发所述的工业相机连续采集光纤预制棒图像I，所述的计算机从所述的控制器获得所述的光纤预制棒的旋转角度i和此角度下所述的工业相机拍摄的光纤预制棒图像I_i，当所述的圆形托盘带动所述的光纤预制棒匀速转动360度后，所述的计算机得到多角度光纤预制棒图像集C＝{I_i，i∈[0°，360°]}；较佳地，所述的多角度光纤预制棒图像集中的所述的光纤预制棒图像的数量可根据实际需要调整，以保证检测速度和检测精度。

S3.确定所述多角度光纤预制棒图像集中光纤预制棒边界。具体步骤包括：

S3-1.设置像素突变阈值；

S3-2.从所述的光纤预制棒图像I_i第一行开始，同时从所述的光纤预制棒图像I_i的两侧进行像素值差值计算；

S3-3.当检测到第一个超过所述的像素突变阈值的像素点时，停止该行的计算，记录当前该像素点的纵坐标，进行下一行的计算；

S3-4.重复所述的步骤S3-2、S3-3直至所述的光纤预制棒图像的最后一行；

S3-5.计算所述的步骤S3-3中全部所述的像素点纵坐标的平均值，剔除偏差过大的所述的像素点，确定所述的光纤预制棒图像I_i中光纤预制棒的边界；

S3-6.重复步骤S3-2至S3-5，直至确定所述的多角度光纤预制棒图像集C＝{I_i，i∈[0°，360°]}中光纤预制棒的边界。

S4.在光纤预制棒初始角度图像中初步筛选所述光纤预制棒的瑕疵。具体步骤包括：

S4-1.以所述的多角度光纤预制棒图像集C＝{I_i，i∈[0°，360°]}中初始角度的光纤预制棒图像作为初筛图像；

S4-2.通过瑕疵初筛算法筛选所述的初筛图像中的瑕疵；

S4-3.计算所述的瑕疵的高度信息和所述的瑕疵与所述的光纤预制棒左侧距离信息，创建存储空间以记录瑕疵信息。

如图2所示，我们可以得到瑕疵的高度信息H和与光纤预制棒左边界的距离M。

S5.通过所述的多角度光纤预制棒图像集C＝{I_i，i∈[0°，360°]}追踪所述光纤预制棒的瑕疵，并获得追踪数据。具体步骤包括：

用所述的多角度光纤预制棒图像集C＝{I_i，i∈[0°，360°]}追踪所述的步骤S4-2中的瑕疵，在所述的步骤S4-3中创建的所述的存储空间中记录相应瑕疵的初始移动方向和该瑕疵在所述的多角度光纤预制棒图像集中消失或移动方向发生改变时所述的光纤预制棒的旋转角度信息。

结合图3、图4和图5所示，A1和A2为两个瑕疵，规定光纤预制棒逆时针旋转，位于前端的瑕疵A1在所述多角度光纤预制棒图像集中的所述初始移动方向为向右移动，位于后端的瑕疵A2在所述多角度光纤预制棒图像集中的所述初始移动方向为向左移动。结合图6和图7所示，光纤预制棒逆时针旋转，瑕疵A1旋转θ度后从图6的位置移动到图7的位置，A1到达图7的位置后，若光纤预制棒继续旋转，A1会到达光纤预制棒后部，在所述多角度光纤预制棒图像集中的移动方向会发生改变。

S6.利用所述的追踪数据计算所述光纤预制棒的瑕疵位置、尺寸并判断瑕疵种类。具体步骤包括：

S6-1.通过所述步骤S5-1中记录的所述瑕疵的初始移动方向判断瑕疵位于光纤预制棒的前部还是后部。现规定光纤预制棒沿轴线逆时针匀速运动，图像中瑕疵A的所述初始移动方向分为“向右移动(Move Right)”和“向左移动(Move Left)”，则判断瑕疵A初始位置位于光纤预制棒前部或后部的公式为：

其中Front表示瑕疵初始位置位于光纤预制棒前半部分，Back表示在其后半部分。

S6-2.在已知光纤预制棒半径为R的情况下，通过所述步骤S5-1中所述瑕疵消失或所述移动方向发生变化时所述光纤预制棒旋转角度信息计算出瑕疵位置。瑕疵A的平面坐标A：(X，Y)计算公式为：

其中，M表示瑕疵A在所述初筛图像中与光纤预制棒左侧边界距离，θ表示瑕疵A移动方向发生变化或消失的角度。

S6-3.根据上述得到的追踪数据，计算出瑕疵的空间坐标和其尺寸。

其中，H表示瑕疵的所述高度信息，R，M，θ同上。

至此，可以得到光纤预制棒瑕疵的信息如下：

①高度H

②在初筛图像中与光纤预制棒左侧边界距离M

③在图像中的初始移动方向为由左向右

④图像中方向发生变化或消失的角度θ

⑤位置坐标：

计算出的瑕疵的位置如图8所示，坐标系为图9所示。

作为本发明的优选实施方式，本发明的该基于机器视觉实现光纤预制棒瑕疵检测的方法，其可以通过图10所示的流程实现，其步骤包括如下：

S1.将光纤预制棒竖直放置于圆形托盘中心，所述光纤预制棒与所述圆形托盘圆心同轴，工业相机置于光纤预制棒前方，光源置于光纤预制棒一侧，控制器连接工业相机、圆形托盘和光源，计算机连接控制器；

S2.所述的控制器开启光源，所述的控制器控制所述的圆形托盘带动所述的光纤预制棒匀速转动，所述的控制器触发所述的工业相机连续采集光纤预制棒图像I，所述的计算机从所述的控制器获得所述的光纤预制棒的旋转角度i和此角度下所述的工业相机拍摄的光纤预制棒图像I_i，当所述的圆形托盘带动所述的光纤预制棒匀速转动360度后，所述的计算机得到多角度光纤预制棒图像集C＝{I_i，i∈[0°，360°]}；

S3.确定所述的多角度光纤预制棒图像集中光纤预制棒边界；具体步骤包括：

S3-1.设置像素突变阈值δ；

S3-2.从所述的光纤预制棒图像I_i第一行开始，同时从所述的光纤预制棒图像I_i的两侧进行水平Sobel计算；

S3-3.当检测到第一个超过所述的像素突变阈值δ的像素点时，停止该行的计算，记录当前该像素点的纵坐标，进行下一行的计算；

S3-4.重复所述的步骤S3-2、S3-3直至所述的光纤预制棒图像的最后一行；

S3-5.计算所述的步骤S3-3中全部所述的像素点纵坐标的平均值，剔除偏差过大的所述的像素点，确定所述的光纤预制棒图像I_i中光纤预制棒的边界；

S3-6.重复步骤S3-2至S3-5，直至确定所述的多角度光纤预制棒图像集C＝{I_i，i∈[0°，360°]}中光纤预制棒的边界。

S4.在光纤预制棒初始角度图像中初步筛选所述光纤预制棒的瑕疵。具体步骤包括：

S4-1.以所述的多角度光纤预制棒图像集C＝{I_i，i∈[0°，360°]}中初始角度的光纤预制棒图像作为初筛图像；

S4-2.通过瑕疵初筛算法筛选所述的初筛图像中的瑕疵；

S4-3.计算所述的瑕疵的高度信息和所述的瑕疵与所述的光纤预制棒左侧距离信息，创建存储空间以记录瑕疵信息。

如图2所示，我们可以得到瑕疵的高度信息H和与光纤预制棒左边界的距离M。

S5.通过所述的多角度光纤预制棒图像集C＝{I_i，i∈[0°，360°]}追踪所述光纤预制棒的瑕疵，并获得追踪数据。具体步骤包括：

用所述的多角度光纤预制棒图像集C＝{I_i，i∈[0°，360°]}追踪所述的步骤S4-2中的瑕疵，在所述的步骤S4-3中创建的所述的存储空间中记录相应瑕疵的初始移动方向和该瑕疵在所述的多角度光纤预制棒图像集中消失或移动方向发生改变时所述的光纤预制棒的旋转角度信息。

S6.利用追踪数据计算瑕疵位置、尺寸并判断瑕疵种类。具体步骤包括：

S6-1.通过步骤S5-1中记录的瑕疵的初始移动方向判断瑕疵位于光纤预制棒的前部还是后部；

S6-2.在已知光纤预制棒半径为R的情况下，通过步骤S5-1中瑕疵消失或所述移动方向发生变化时光纤预制棒旋转角度信息计算出瑕疵位置；

S6-3.根据上述得到的追踪数据，计算出瑕疵的空间坐标和其尺寸。

假设光纤预制棒逆时针旋转，瑕疵初始移动方向由左向右，通过以上步骤可以得到瑕疵的信息包括：

①高度H

②在初筛图像中与光纤预制棒左侧边界距离M

③在图像中的初始移动方向为由左向右，在光纤预制棒前端

④图像中方向发生变化或消失的角度θ

⑤位置坐标：

计算出的瑕疵的位置如图8所示，坐标系为图9所示。

由此，可精确得出瑕疵位置，并通过光纤预制棒与像素的关系得出瑕疵的尺寸。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。虽然以上结合附图描述了本发明的具体实施方式，但本领域的普通技术人员应当理解，此处仅为举例说明，可以对这些实施方法做出多种变形或修改而不背离本发明的原理和实质。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行装置执行的软件或固件来实现。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成的，程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

采用了本发明的该基于机器视觉实现光纤预制棒瑕疵检测的方法，通过制定一整套完成流程的瑕疵检测方法，可以精准的计算出瑕疵所在的位置，并且可以通过光纤预制棒与像素之间的关系得出该瑕疵的尺寸。相较于现有技术而言，检测步骤简单易于操作，也能够在最大程度上避免漏检、错检等问题，具有较好的应用效果和推广前景。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (6)

1.一种基于机器视觉实现光纤预制棒瑕疵检测的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

S1.将光纤预制棒竖直放置于圆形托盘中心，所述光纤预制棒与所述圆形托盘的圆心同轴，工业相机置于所述光纤预制棒前方，光源置于所述光纤预制棒一侧，控制器连接所述工业相机、所述圆形托盘和所述光源，计算机连接所述控制器；

S2.所述控制器开启光源，所述控制器控制所述圆形托盘带动所述光纤预制棒匀速转动，所述控制器触发所述工业相机连续采集光纤预制棒图像I，所述计算机从所述控制器获得所述光纤预制棒的旋转角度i和此角度下所述工业相机拍摄的光纤预制棒图像I_i，当所述圆形托盘带动所述光纤预制棒匀速转动360度后，所述计算机得到多角度光纤预制棒图像集C＝{I_i，i∈[0°，360°]}，其中，i为所述光纤预制棒的旋转角度；

S3.确定所述的多角度光纤预制棒图像集中光纤预制棒边界；

S4.在光纤预制棒初始角度图像中初步筛选所述光纤预制棒的瑕疵；

S5.通过所述的多角度光纤预制棒图像集C＝{I_i，i∈[0°，360°]}追踪所述光纤预制棒的瑕疵，并获得追踪数据；

S6.利用所述的追踪数据计算所述光纤预制棒的瑕疵位置、尺寸并判断瑕疵种类。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉实现光纤预制棒瑕疵检测的方法，其特征在于，所述圆形托盘的内部包括旋转角度测量仪和电机，所述控制器控制所述电机使圆形托盘转动，所述圆形托盘带动所述光纤预制棒匀速转动，所述旋转角度测量仪用于准确获得所述的圆形托盘的旋转角度并向所述控制器传送数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉实现光纤预制棒瑕疵检测的方法，其特征在于，所述的步骤S3具体包括以下步骤：

S3-1.设置像素突变阈值；

S3-2.从所述的光纤预制棒图像I_i第一行开始，同时从所述的光纤预制棒图像I_i的两侧进行像素值差值计算；

S3-3.当检测到第一个超过所述像素突变阈值的像素点时，停止该行的计算，记录当前该像素点的纵坐标，进行下一行的计算；

S3-4.重复所述步骤S3-2、S3-3直至所述光纤预制棒图像的最后一行；

S3-5.计算所述步骤S3-3中全部所述像素点纵坐标的平均值，剔除偏差过大的所述像素点，确定所述光纤预制棒图像I_i中光纤预制棒的边界；

S3-6.重复步骤S3-2至S3-5，直至确定所述多角度光纤预制棒图像集C＝{I_i，i∈[0°，360°]}中光纤预制棒的边界。

4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉实现光纤预制棒瑕疵检测的方法，其特征在于，所述的步骤S4具体包括以下步骤：

S4-1.以所述多角度光纤预制棒图像集C＝{I_i，i∈[0°，360°]}中初始角度的光纤预制棒图像作为初筛图像；

S4-2.通过瑕疵初筛算法筛选所述初筛图像中的瑕疵；

S4-3.计算所述瑕疵的高度信息和所述瑕疵与所述的光纤预制棒左侧距离信息，创建存储空间以记录瑕疵信息。

5.根据权利要求4所述的一种基于机器视觉实现光纤预制棒瑕疵检测的方法，其特征在于，所述的步骤S5具体为：

用所述多角度光纤预制棒图像集C＝{I_i，i∈[0°，360°]}追踪所述步骤S4-2中的瑕疵，在所述步骤S4-3中创建的所述存储空间中记录相应瑕疵的初始移动方向和该瑕疵在所述多角度光纤预制棒图像集中消失或移动方向发生改变时所述光纤预制棒的旋转角度信息。

6.根据权利要求5所述的一种基于机器视觉实现光纤预制棒瑕疵检测的方法，其特征在于，所述的步骤S6具体包括以下步骤：

S6-1.通过所述步骤S5中记录的所述瑕疵的初始移动方向并利用以下判断公式进一步判断瑕疵是位于所述光纤预制棒的前部还是后部：

其中，A为瑕疵，Position(A)为当前瑕疵所在的位置，Move right为瑕疵向右边移动，Move left为瑕疵向左边移动，Front为瑕疵位于所述的光纤预制棒的前部，Back为瑕疵位于所述的光纤预制棒的后部；

S6-2.在已知所述光纤预制棒的半径为R的情况下，通过所述步骤S5中所述瑕疵消失或所述移动方向发生变化时所述光纤预制棒的旋转角度信息，利用以下公式计算出瑕疵所在的位置：

其中，X为瑕疵A在X轴上的横坐标，Y为瑕疵A在Y轴上的纵坐标，θ为瑕疵A移动方向发生变化或消失的角度，M为瑕疵A在所述的初筛图像中与所述的光纤预制棒左侧的边界距离；

S6-3.根据上述得到的追踪数据，利用以下公式计算出瑕疵的空间坐标和尺寸：

其中，Z为瑕疵A在X轴上的横坐标，H为瑕疵A的高度。

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