变倍镜头应用：光纤端面特征抓取光学方案

检测背景

在制备光纤跳线的关键环节，需要测量光纤端头的轮廓中心、中轴线以及外缘距圆心的实际值，只有全部指标在公差带内才能流入下一道固化工艺。客户原本采用的定焦工业镜头加单光源方案，因分辨率不足和对比度低下，无法满足新的精度标准。为了控制制程良率，企业评估多种光学镜头后，决定引入一款变倍高清镜头来复位检测能力。

 

 

检测难点

• 光纤头为圆柱透明体，中轴线并不一定与图像X轴平行，倾斜状态下传统镜头边缘非对称模糊；
• 抓取最右侧边与圆心距离易受端面切平度影响，轻微倒角就会造成边缘误判；
• 之前方案中，光源角度单一，无法呈现完整的倒角交界线，导致测量跳动。

 

 

检测要求

• 在镜头视场内任意角度下，准确抓取产品外轮廓的圆心；
• 识别出光纤上下两条真实物理边界，通过线拟合得到中心轴；
• 确定最右侧外轮廓点，并测量其至圆心的径向距离；
• 将距离实测值与基准值及公差进行对比，输出是否通过的逻辑信号。

 

 

解决方案

升级方案的核心为普密斯68系列高解析度变倍镜头，使用白色平面光源背投光纤形成清晰剪影，同时搭载白色环形光源以斜射角度照明，使倒角线和边界都得以呈现。镜头聚焦于光纤端面最大轴向截面，利用其宽广的平场矫正范围，确保边缘至中心都保持清晰。软件基于霍夫梯度法找到圆心，再用扫描线求取上下边缘位置，中轴线的提取精度大幅提高。最终右侧边缘距离值通过亚像素定位获取，算法对切平刀痕和微小倒角具有较强的鲁棒性。

 

 

方案优势

 

• 普密斯68系列镜头的大数值孔径确保了高信噪比，透明端面轮廓不含糊；
• 特有镀膜技术提升透过率，在白色光源下呈现纯粹中性灰度，无偏色；
• 双光源组合为不同种类的光纤端面（PC、APC）均能提供优质图像；
• 可更换的变倍镜头允许用户快速适配不同直径光纤，保护投资。

 

 

方案检测结果