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专利号: 2012102109796
申请人: 中北大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种绕制光纤精确长度的计量系统,包括绕制光纤机,其特征是:还包括机器视觉装置、工控机、单片机子系统、行程开关与光电编码盘;所述机器视觉装置包括光源和高清摄像机;所述工控机包括内置嵌入式图像处理软件的中央微处理器和显示器;所述单片机子系统包括信号采集模块和数据通信模块;所述高清摄像机、单片机子系统、显示器均与工控机的中央微处理器相连接;其中:所述光源采用LED线性光源,光源的位置设在机架的底板上,在绕制光纤机的绕制光纤环的一方;所述高清摄像机采用高清摄像机,高清摄像机的位置设在绕制光纤机的绕制光纤环另一方,高清摄像机的位置与光源的位置相对应;

所述光电编码盘安装在绕制光纤机的主轴上,即与绕制光纤环同轴;所述行程开关安装在绕制光纤机的机架底板上,即控制绕制光纤机平移的精密丝杠的两端部;所述行程开关与光电编码盘与所述单片机子系统的信号采集模块连接并通过数据通信模块与工控机连接及数据通信。

2.根据权利要求1所述的一种绕制光纤精确长度的计量系统的计量方法,其特征是:

首先,使用光电编码盘和行程开关来对光纤环绕制过程中的绕制匝数及层数进行检测;并通过所述单片机子系统的信号采集模块及数据通信模块传输给工控机,由工控机进行每层的匝数统计及层数统计,并进行数据处理与计算绕制光纤的长度;

其次,使用机器视觉装置进行自动采集光纤绕制图像,在规定时间内经过一系列图像处理后得到已绕制光纤的像素点坐标信息,并传输给工控机,再由工控机根据高清摄像机的像素点尺寸求取每次绕制光纤的实时半径变化,进而得出绕制光纤长度的误差修正值;

最后,由工控机将绕制光纤环上的匝数及层数统计数,计算绕制光纤的精确长度;在显示器上显示精确的光纤长度、绕制匝数及层数。

3.依据权利要求2所述的一种绕制光纤精确长度的计量方法,其特征是:

所述层数统计是根据采集行程开关的输出脉冲数并结合机器视觉装置处理的图像结果来实现的;光纤环上每绕制一层光纤,行程开关输出一个脉冲,行程开关每输出一个脉冲,并在处理结果的图像中显示,且在单片机子系统中使用中断的方式进行层数统计;

所述每层的匝数统计是通过光电编码盘的脉冲数及机器视觉装置处理的图像结果来计算的,光纤环上每绕制一匝光纤,光电编码盘输出固有数量的脉冲,并在图像处理结果中显示,且在单片机子系统中使用中断的方式进行匝数统计;

所述绕制光纤的长度的误差需要结合机器视觉的处理结果,来不断修正光纤环上绕制光纤的半径;其中:

在绕制过程中,根据光电编码盘的输出脉冲数和机器视觉装置识别出的光纤状态相结合可以保证光纤绕制过程中打滑时发现错误;

从光纤绕制特性及排列顺序可知,第二层每根光纤的排列是在第一层相邻光纤的间隙中,因此,第二层以上光纤的绕制半径的变化并不是简单的光纤环原始半径和光纤直径的相加,而是小于光纤直径的一个值,这个值通过机器视觉装置的高清摄像机处理的图像中光纤的像素点坐标信息精确的得到,相邻两层的像素点坐标差乘以机器视觉装置的高清摄像机的像素点尺寸就可以算出第i+1层相对于第i层的光纤绕制半径变化。