[发明专利]特种光纤端面几何测试系统及方法

权利要求书

1.一种特种光纤端面几何参数测试系统，其特征在于，包括位移平台、光纤夹具、显微系统、摄像头、工控机、注入光源，所述光纤夹具固定待测光纤一端，通过所述位移平台将待测光纤端面移入所述显微系统的视场内，通过所述显微系统观测光纤端面图像，调节所述位移平台位移旋钮，使得光纤端面处于摄像头焦点处，以便所述摄像头拍摄到对焦良好的图像，所述注入光源连接待测光纤另一端，使得所述摄像头观测到稳定且点亮的光纤纤芯，所述摄像头与工控机连接，用于将待测光纤端面的图像发送到工控机进行处理以计算出待测光纤几何参数。

2.根据权利要求1所述的一种特种光纤端面几何参数测试系统，其特征在于，所述注入光源带有良好的耦合系统，使得光源能将能量注入所述待测光纤的纤芯，并在所述待测光纤内形成稳定的模场，且避免待测光纤纤芯亮度超过摄像头的饱和度。

3.根据权利要求2所述的一种特种光纤端面几何参数测试系统，其特征在于，所述注入光源的输出光的光强稳定可调，通过调节给所述注入光源供电的电源的功率来避免待测光纤纤芯亮度超过摄像头的饱和度。

4.根据权利要求2所述的一种特种光纤端面几何参数测试系统，其特征在于，所述注入光源通过在耦合光路上增加光学衰减器来避免待测光纤纤芯亮度超过摄像头的饱和度。

5.根据权利要求1所述的一种特种光纤端面几何参数测试系统，其特征在于，所述摄像头像素点范围为100万～1000万。

6.根据权利要求1所述的一种特种光纤端面几何参数测试系统，其特征在于，所述待测光纤涂敷层折射率与包层折射率不同。

7.根据权利要求1所述的一种特种光纤端面几何参数测试系统，其特征在于，所述待测光纤包层的横截面形状为圆形、椭圆形或者多边形。

8.根据权利要求1所述的一种特种光纤端面几何参数测试系统，其特征在于，所述显微系统物镜的焦距为15cm到50cm；

所述测试系统还包括数控电源和固定在显微系统前端的光圈，所述数控电源由工控机控制，用于给光圈和注入光源供电。

9.一种采用权利要求1-8任一项所述的特种光纤端面几何参数测试系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、判断摄像头获取的待测光纤端面的图像是否达到预设的清晰度值和亮度值；

步骤S2、如果未达到则报警，否则将待测光纤端面的图像压入待测队列，将图像分离出纤芯图像和包层图像；

步骤S3、若待测光纤的包层为圆形/椭圆形，通过灰度算法提取出包层的边界，得到边界点集，将所述边界点集做椭圆拟合计算出待测光纤几何尺寸；

步骤S4、若待测光纤的包层为多边形，获取步骤S2分离得到的包层灰度图像，通过灰度算法提取出包层的边界，得到边界点集，将所述边界点集滤波并排除该点集中不在边界上的噪点，排序出点集中点距最大的两点，搜索点集中与上述点距最大的两点连线为90°的点，取上述三个点和任意两个边界点为目标点集，对上述目标点集做椭圆拟合计算出待测光纤几何尺寸。

10.根据权利要求9所述的一种特种光纤端面几何参数测试方法，其特征在于，通过拟合计算出待测光纤几何尺寸的方法为：

根据纤芯图像得到的椭圆的长轴和短轴长度的平均值为纤芯半径；

根据包层图像得到的椭圆的长轴和短轴长度的平均值为包层半径；

纤芯和包层椭圆的圆心之间的距离为同芯度；

纤芯椭圆长轴和短轴之差为纤芯不圆度；

包层椭圆长轴和短轴之差为包层不圆度；

纤芯不圆度除以纤芯半径得单位为百分比的纤芯不圆度；

包层不圆度除以包层半径得单位为百分比的包层不圆度。