人机一体光纤端面自动检测仪

1.本实用新型属于光纤端面检测技术领域，具体涉及一种人机一体光纤端面自动检测仪。


背景技术：

2.光纤全称为光导纤维，是由玻璃或者塑料制成的一种纤维材料。它具有体积小、传输容量大、损耗低、传输速率高等优点，在激光加工、光通信以及生物医疗等各领域被广泛地应用。在光纤接头的加工过程中，需要对光纤端面进行研磨、抛光。在该过程中，不可避免的会对光纤端面产生污染和磨损，进而影响光信号在通信链路中的传输。因此，对光纤端面进行合理准确的质量检测，以避免使用不合格光纤时隐藏的风险，保证光信号的可靠传输是至关重要的。
3.目前的光纤端面检测方法分为：人工检测、光干涉检测和显微成像检测。
4.传统的人工光纤端面检测需要人工从研磨盘逐一取下，再接入光纤端面检测设备进行端面检测，其检测过程简单方便，性价比高，适合光纤表面磨损易观测的情况。但是在光纤端面的细微磨损的时候，其测试效率非常低，不适合应用在生产过程中。
5.光干涉法是利用光的干涉原理，即多组光波在空间相遇时会相互叠加，根据干涉形成的明暗相间的条纹来判断光纤端面是否平整。其原理是，将一凸透镜的凸面与玻璃平面紧密接触，两者之间会形成劈尖形状的空气膜层，当用一束平行光照射时，薄膜的表面就会产生均匀的明暗相间的同心圆环，即“牛顿环”。光纤端面在经过研磨抛光之后，理想状态下是一个平坦光滑的微凸曲面，如果待检测的光纤端面存在凸起和凹陷时，“牛顿环”也会相应有所偏离。
6.显微成像法又可以包含两种，一种是用显微镜摄像头采集光纤端面图像，以一定倍率放大，后期通过人眼观察来检测光纤端面；另一种则是将采集到的图像存入计算机，后期利用图像处理相关技术进行检测。
7.总体来说，现有仪器对光纤端面的质量检测所应用到的技术，无论是基于光干涉的检测仪，还是基于显微成像理论装置的观测仪，只适合单一情况。其次，现有仪器的光路系统大多属于直线式干涉光路，系统冗长，结构不紧凑，不适合便携观察。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的是：为解决现有光纤端面质量检测情景单一、光学系统冗长的问题，而提供了一种人机一体光纤端面自动检测仪。
9.为实现上述目的，本实用新型有如下技术方案：人机一体光纤端面自动检测仪，其特征在于，包括光源、分光板a、分光板b、显微物镜a、显微物镜b、参考物、ccd相机、计算机和显微物镜c；所述分光板a置于光源的出射光路上，分光板a的布置方向与光源的出射光路呈45
°
，分光板a用于将光源发出的光束分成两路光强度相同的光束，分别为光束a和光束b，在光束a的传播方向上依次设置有显微物镜a和光纤端面，在光束b的传播方向上依次设置有
分光板b、显微物镜b和参考物；所述分光板b和分光板a呈平行设置；所述ccd相机、分光板a、分光板b和显微物镜b共光轴布置；所述计算机与ccd相机连接；所述显微物镜c和显微物镜b相对于分光板b共轭设置。
10.进一步，所述显微物镜a、显微物镜b和显微物镜c结构一致，放大倍率为100x。
11.通过上述设计方案，本实用新型可以带来如下有益效果：
12.1、能够根据实际情景多形式检测：在生产上，为了减少人工干预，提高生产效率，降低人工成本和测试的硬件成本，让计算机代替人工操作；在日常生活观察中，没有计算机的情况下，可以根据生活情境对于磨损较重的光纤利用人眼进行观测评价，达到多形式切换的目的。
13.2、光路搭建简易，最大程度减少衍射对干涉条纹图样的干扰，采用双光路干涉，使结构紧凑，体积轻巧，实现生活上的便携，扩大了其应用范围。
14.综上，本实用新型提出的光纤端面检测仪为一种既能方便生活中人眼观测，又能实现生产上计算机数据图像精确检测于一体的便携式人机一体化检测仪。
附图说明
15.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本技术的一部分，本实用新型示意性实施例及其说明用于理解本实用新型，并不构成本实用新型的不当限定，在附图中：
16.图1为本实用新型人机一体光纤端面自动检测仪的工作原理图。
17.图中各标记如下：1为光源，2为分光板a，3为分光板b，4为显微物镜a，5为检测样品，6为显微物镜b，7为参考物，8为ccd相机，9为计算机，10为显微物镜c，11为人眼观测处。
具体实施方式
18.为了更清楚地说明本实用新型，下面结合优选实施例和附图对本实用新型做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本实用新型的保护范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
19.如图1所示，人机一体光纤端面自动检测仪包括光源1、分光板a2、分光板b3、显微物镜a4、显微物镜b6、参考物7、ccd相机8、计算机9和显微物镜c10；所述分光板a2置于光源1的出射光路上，分光板a2的布置方向与光源1的出射光路呈45
°
；分光板a2用于将光源1发出的光束分成两路两束，分别为光束a和光束b，且光束a和光束b的光强度相同，在光束a的传播方向上依次设置有显微物镜a4和光纤端面，在光束b的传播方向上依次设置有分光板b3、显微物镜b6和参考物7，分光板b3和分光板a2呈平行设置；光束a透过显微物镜a4打在光纤端面(光纤端面即图中的检测样品5)上并反射由原路返回，经分光板a2反射后进入ccd相机8；光束b依次经过分光板b3和显微物镜b6打在参考物7的表面上并反射由原路返回，透过分光板a2进入ccd相机8；所述计算机9与ccd相机8连接；所述显微物镜c10和显微物镜b6相对于分光板b3共轭设置；本实用新型的显微物镜a4、显微物镜b6和显微物镜c10结构一致，放大倍率为100x，显微物镜a4、显微物镜b6和显微物镜c10均由若干个透镜组合而成的一个透镜组，为现有技术此处不再单独赘述。
20.光源1发出的光束射在分光板a2上，分光板a2将光束分成两束，一束光称为光束a，光束a打在检测样品5(光纤端面)后反射，经过显微物镜a4，经过分光板a2进入ccd相机8成像a'。另一束光称为光束b，光束b打在参考物7表面上并反射由原路返回，透过分光板a2进入ccd相机8成像b'。表面不光滑的检测样品5所成的像a'的圆环条纹与表面光滑的参考物7所形成的像b'圆环条纹会凸起或凹陷，两者所成的像被ccd相机8捕获，计算机9根据算法进行图像处理，计算检测物圆环条纹的偏离值，进一步判断该检测物是否合格。
21.光束b经过参考物7表面并原路返回经过分划板b3，产生光束c，形成与b'相同的像c'于显微物镜c10中，光束a经过分光板a2和分光板b3产生光束d，形成与a'相同的像d'，两个像相遇并发生相干叠加形成干涉条纹，被人眼在人眼观测处11观测到。
22.本实用新型中的图像处理过程为：对采集到的光纤端面图像进行预处理，例如图像二值化，连通域搜索，边缘检测等操作，以便后续处理。
23.本实用新型的装配要求为：分划板a2与分划板b3要求与光源1处成45
°
角且互相平行。
24.本实用新型多施加一个呈45
°
放置的分光板b3，和靠近光源处的分光板a2保持平行。人于显微物镜c10观察位置处(即图中的人眼观测处11)进行肉眼观测；检测样品5与参考物7经过分光板a2形成的干涉图样被ccd相机8捕获，再将光纤端面检测仪采集到的图像存入计算机9，利用图像拟合进行端面质量的判断。