本发明属于人工智能领域，具体涉及一种基于机器视觉的光学干涉条纹的检测装置和方法。本发明可用于光学、光电子、仪器仪表等专业或行业。
背景技术：
1、机器视觉是人工智能领域的一个重要分支，由机器或机器人代替人眼执行各种测量和判断任务。人眼或机器视觉的作用都有一个成像过程，理论上，迈克尔孙干涉仪的干涉条纹的成像为“光源性”成像，原因在于其成像过程及图像特征主要由光源特性（光波）即相干性所决定。
2、从历史看，干涉条纹的检测技术经历了从模拟（包括裸眼）到数字化，由一维光电信号到二维图像处理的过程，逐步地和现代光电子与通信技术进行了融合。如文献1：迈克耳孙干涉条纹自动计数仪的设计与应用[j]，大学物理，1998，17(1):31-33；文献2：等倾干涉条纹的数字化处理方法[j]，计量技术，2003(4):3-6；文献3：干涉条纹智能计数器的研制[j]，大学物理，2008，27(8):52-54；文献4：迈克耳孙干涉仪条纹计数器的研制[j]，物理实验，2013，33(9):13-16；文献5：基于智能手机的迈克耳孙干涉自动计数系统[j]，大学物理，2017,36(4):46-49；文献6：基于arduino单片机的双光纤双向干涉条纹计数器[j]，大学物理，2019，38(3):62-66。
3、现有技术的缺陷在于：裸眼观察法理论上有一个环的系统误差；光电检测法易受照度及灰度起伏的影响；图像检测法缺乏整体性和针对性。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种光学干涉条纹的检测装置和方法，硬件上，它将机器视觉相机、视觉光机和光机-光电组合测控系统组合、连接在一起，形成一个光机电一体化的整体性装置或仪器；软件上，嵌入式系统即“干涉条纹识别计数系统”和自动化测控软件相互通信和融合，软、硬件协作完成干涉条纹和相关物理量（环数、位移、波长等）的检测。本发明的条纹测量精度为≤0.5个条纹，并基于无线通信（蓝牙，手机app程序）对测量过程进行远程控制。本发明应用于以迈克尔孙干涉仪为原型的各种干涉仪的干涉条纹相位或相移的实时检测，如泰曼-格林（twyman-green）干涉仪、马赫-增德尔（mach-zehnder）干涉仪等，并且不限于用光学方法得到的圆形和椭圆形干涉条纹的检测。
2、为达到上述目的和要求，本发明采用如下技术方案：
3、根据本发明的一个方面，提供一种干涉条纹检测装置，包括：机器视觉相机、视觉光机和光机-光电组合测控系统，其中：
4、机器视觉相机固定在夹具上；
5、夹具固定在支杆上，支杆插入支杆座，支杆座固定在滑台上，滑台安装在导轨上，夹具、支杆、支杆座、滑台和导轨连接组成视觉光机，视觉光机被固定在光机-光电组合测控系统的面板上；
6、机器视觉相机包括摄像头、显示器、变焦镜头和外壳，摄像头前端从外壳开口处伸出，摄像头的主体和显示器置于外壳内，变焦镜头安装于摄像头前端上；
7、机器视觉相机包含一个嵌入式系统，名称为“干涉条纹识别计数系统”，干涉条纹检测所运用的核心算法的名称为“干涉条纹同心形态搜索算法”；
8、机器视觉相机的外壳由前罩和后盖组合而成，后盖具有开口，露出显示器屏幕，从机器视觉相机的后方可以看到显示器屏幕上所显示的干涉条纹图像；
9、光机-光电组合测控系统的面板上有一个显示器盖板，面板上有一个接线孔，面板上有两个螺孔；
10、机器视觉相机具有通讯能力，包括通信模块；
11、机器视觉相机具有充电能力，包括充电模块。
12、优选地，机器视觉相机、视觉光机和光机-光电组合测控系统自上而下组合、连接在一起，其中：
13、夹具夹持机器视觉相机的位置可以前后变化，可以夹紧或松脱；
14、支杆可以上下移动一定距离而不离开支杆座；
15、滑台可以沿着导轨左右滑动一定距离，滑台可以被固定在导轨上。
16、外壳的前罩上有一个接线口，外壳的后盖上有两个圆孔，通过圆孔内的螺丝将后盖和前罩上的螺孔连接固定在一起。
17、优选地，接线口位于前罩的前表面上的右下角，圆孔及前罩上的螺孔位于外壳上的左下侧和右下侧。
18、光机-光电组合测控系统的一个侧面上有一个旋钮，一个侧面上有一个插孔，通过插孔安插电源接线。
19、优选地，面板上的接线孔和两个螺孔位于显示器盖板的右侧，旋钮和插孔位于光机-光电组合测控系统的左侧面上。
20、光机-光电组合测控系统的显示器盖板上有一个接线孔，另一个显示器安装于光机-光电组合测控系统内部的电子线路板上，从显示器盖板上的开口处可以看到显示器的屏幕。
21、优选地，显示器盖板上的接线孔位于开口的上方。
22、另一种形式的外壳的前罩上有一个开口，摄像头前端从开口伸出后连接安装变焦镜头，前罩上有一个插口，后盖上有一个孔，后盖上有两个圆孔，通过圆孔内的螺丝将后盖和前罩上的螺孔连接固定在一起。
23、优选地，插口位于前罩前表面上的左下侧，孔位于后盖后方的右下侧，圆孔及前罩上的螺孔位于外壳上的左下侧和右下侧。
24、根据本发明的又一个方面，还提供一种干涉条纹检测装置的实现方法：
25、根据本发明提供的干涉条纹检测装置的技术方案，完成整机组装，用电子连接线通过接线口和接线孔将机器视觉相机和光机-光电组合测控系统接线，用电子连接线通过接线孔将光机-光电组合测控系统和步进电机单元接线，通过旋钮、插孔或插口、孔内的开关接通电源，“干涉条纹识别计数系统”进入运行状态，显示器上显示预定义的中心方框、干涉条纹矩形框和运行时间参数，使用视觉光机和变焦镜头调整干涉条纹图像，使用旋钮调整角位移周期。
26、根据本发明的又一个方面，还提供一种干涉条纹的检测方法：
27、由手机app软件或串口发送控制命令，摄像头及其嵌入式系统进一步调整干涉条纹图像及其测量参数，设置中心方框大小、灰度采样线长度和干涉条纹矩形框大小，发送检测命令，“干涉条纹识别计数系统”进入实时检测程序，直到收到停止检测命令，将计数结果返回手机或光机-光电测控系统进行显示或计算处理。
28、与现有技术相比，本发明具有如下实质性特点和优点：
29、为提高干涉条纹检测仪器的整体性，本发明采用光机电一体化整机及模块化组合结构，干涉条纹图像从产生、调整、摄取、观察和处理诸环节能够配合和协调，干涉光路主轴与摄像头及显示器主轴保持一致，使图像调整符合观察、采集和显示方向的原位习惯。
30、在信号控制方面，本发明采用嵌入式图像处理系统和光机-光电组合测控系统，在光-机配合，光电、图像信号传输和处理上能够高速和实时运行。
31、针对干涉条纹的特性：
32、1）由于干涉仪的“点源”成像特性，光源中心（源点）容易在干涉条纹图像中心形成灰度饱和，本发明所使用的检测方法无需获取和利用干涉图像中心区域的数据；
33、2）由于共轴性偏离，在光程差变化时，干涉图像中心会发生漂移，即干涉条纹会发生整体漂移（或偏心），本发明所使用的检测方法对于较小的偏移或变形检测过程不受影响，即具有一定的鲁棒性；
34、3）干涉条纹的可见度或图像强度一般存在起伏和具有噪声，本发明所使用的检测方法对此具有一定的抗干扰能力，并且受环境光的影响较小。
1.一种干涉条纹检测装置，其特征在于，包括：机器视觉相机（1）、视觉光机（2）和光机-光电组合测控系统（3），其中：
2.根据权利要求1所述的干涉条纹检测装置，其特征在于，机器视觉相机（1）、视觉光机（2）和光机-光电组合测控系统（3）自上而下组合、连接在一起，其中：
3.根据权利要求1所述的干涉条纹检测装置，其特征在于，外壳（13）的前罩（14）上有一个接线口（16），外壳（13）的后盖（15）上有两个圆孔（17），通过圆孔（17）内的螺丝将后盖（15）和前罩（14）上的螺孔连接固定在一起。
4.根据权利要求 1所述的干涉条纹检测装置和权利要求3所述的外壳，其特征在于，接线口（16）位于前罩（14）的前表面上的右下角，圆孔（17）及前罩上的螺孔位于外壳（13）上的左下侧和右下侧。
5.根据权利要求1所述的干涉条纹检测装置，其特征在于，光机-光电组合测控系统（3）的一个侧面上有一个旋钮（18），一个侧面上有一个插孔（19），通过插孔（19）安插电源接线。
6.根据权利要求1所述的干涉条纹检测装置和权利要求5所述的光机-光电组合测控系统，其特征在于，面板（9）上的接线孔（21）和两个螺孔（22）位于显示器盖板（20）的右侧，旋钮（18）和插孔（19）位于光机-光电组合测控系统（3）的左侧面上。
7.根据权利要求1所述的干涉条纹检测装置，其特征在于，光机-光电组合测控系统（3）的显示器盖板（20）上有一个接线孔（23），另一个显示器安装于光机-光电组合测控系统（3）内部的电子线路板上，从显示器盖板（20）上的开口（24）处可以看到显示器的屏幕。
8.根据权利要求7所述的显示器盖板，其特征在于，显示器盖板（20）上的接线孔（23）位于开口（24）的上方。
9.根据权利要求1所述的干涉条纹检测装置，其特征在于，另一种形式的外壳的前罩（26）上有一个开口（28），摄像头前端（10）从开口（28）伸出后连接安装变焦镜头（12），前罩（26）上有一个插口（29），后盖（27）上有一个孔（30），后盖（27）上有两个圆孔（31），通过圆孔（31）内的螺丝将后盖（27）和前罩（26）上的螺孔连接固定在一起。
10.根据权利要求9所述的外壳，其特征在于，插口（29）位于前罩（26）前表面上的左下侧，孔（30）位于后盖（27）后方的右下侧，圆孔（31）及前罩（26）上的螺孔位于外壳上的左下侧和右下侧。
11.一种干涉条纹检测装置的实现方法，其特征在于，根据权利要求1-10完成整机组装，用电子连接线通过接线口（16）和接线孔（21）将机器视觉相机（1）和光机-光电组合测控系统（3）接线，用电子连接线通过接线孔（23）将光机-光电组合测控系统（3）和步进电机单元接线，通过旋钮（18）、插孔（19）或插口（29）、孔（30）内的开关接通电源，“干涉条纹识别计数系统”进入运行状态，显示器屏幕（11）上显示预定义的中心方框、干涉条纹矩形框（32）和运行时间参数（33），使用视觉光机（2）和变焦镜头（12）调整干涉条纹图像的高低、前后、左右位置和焦距，使用旋钮（18）调整角位移周期。
12.一种干涉条纹的检测方法，其特征在于，由手机app软件或串口发送控制命令，摄像头及其嵌入式系统进一步调整干涉条纹图像及其测量参数，设置中心方框大小、灰度采样线长度和干涉条纹矩形框大小（32），发送检测命令，“干涉条纹识别计数系统”进入实时检测程序，直到收到停止检测命令，将计数结果（34）返回手机或光机-光电测控系统（3）进行显示或计算处理。
