本发明属于纤维测量技术领域，具体涉及一种纤维直径和截面测量系统。
背景技术：
目前有些检测方法只能单一的测量纤维的直径，如光学显微镜投影法，激光扫描纤维直径分析法等。其中，光学显微镜投影法是将纤维片段的映像放大500倍并投影到屏幕上，用通过屏幕圆心的毫米刻度尺量出与纤维正交处的宽度或用楔形尺测量屏幕圆内的纤维直径，逐次记录测量结果，求出直径平均值。
虽然有些设备(显微镜、摄像头、软件等组成)，可以采集纤维的直径和截面信息，但是不能自动识别图像内的纤维，需要人为对其识别，因此需要一种能够自动识别纤维直径及截面的技术方案。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种纤维直径和截面测量系统，以实现纤维直径和截面积的自动识别，提高工作效率，节省人力损耗。
本发明提供了一种纤维直径和截面测量系统，包括纤维直径截面测量系统及样片采集装置；
所述样片采集装置包括相机、物镜、透射光源及纤维样片，所述相机、物镜同轴布置；所述纤维样片为圆盘状，其圆周方向均匀布置有用于制样的孔位；所述纤维样片面向所述物镜布置，可在驱动装置带动下作旋转运动，以及沿物镜延伸方向移动；
所述纤维直径截面测量系统与所述相机及驱动装置连接，用于控制所述相机采集孔位的纤维截面图像，控制所述驱动装置工作，以及融合单个孔位的多张纤维截面图像，基于人工智能识别纤维截面，从图像中勾勒出纤维截面轮廓，对纤维截面轮廓进行分析，得到纤维的截面积及直径信息。
进一步地，所述相机设有相机连接筒，所述物镜设有物镜连接筒，所述相机、相机连接筒、物镜连接筒、物镜依次同轴连接，所述相机连接筒及物镜连接筒用于调节所述相机与物镜之间的距离。
进一步地，所述驱动装置包括旋转方向电机及物镜方向电机；所述纤维样片通过垫片与所述旋转方向电机的输出轴固定连接，可在所述旋转方向电机的带动下旋转；所述物镜方向电机控制平移滑台移动，所述平移滑台与所述旋转方向电机连接，用于通过所述平移滑台带动所述纤维样片沿物镜延伸方向移动。
进一步地，所述样片采集装置还包括设于平移滑台两端的限位光耦，用于控制物镜延伸方向上的行程，以及设于所述纤维样片旋转方向上的旋转原点光耦。
进一步地，所述样片采集装置还包括聚光筒及，所述聚光筒前端设有反射镜，所述反射镜与物镜同轴设置，用于使所述透射光源射出的光线经反射镜折射后折90度射入物镜方向。
进一步地，所述样片采集装置还包括支架及底板，所述支架与所述相机连接筒、物镜连接筒及底板连接，所述驱动装置与所述底板连接。
进一步地，所述纤维样片的孔位由40个直径为1mm的圆孔组成。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
本系统通过样片采集装置能够一次进行多点纤维截面的图像采集，节省了多次上样采集时间；本系统将采集的图像进行融合，融合后的图像在最大程度上还原了纤维的截面图像，为ai识别提供了真实有效地纤维截面信息；本系统通过ai对纤维截面进行识别，极大地节省了人为识别的时间，大大提高了工作效率；本系统采用纤维直径截面测量系统进行测量，减少了人为因素的误差，精度高，操作简单，同时便于数据的分析、统计及存储、查询。
附图说明
图1是本发明纤维直径和截面测量系统的原理图；
图2是本发明样片采集装置的结构示意图一；
图3是本发明样片采集装置的结构示意图二；
图4是本发明样片结构示意图。
图中标号：
1-底板；2-相机(摄像头)；3-相机连接筒；4-支架；5-物镜连接筒；6-物镜；7-聚光筒；8-物镜方向电机；9-旋转原点光耦；10-右限位光耦；11-平移滑台；12-纤维样片；121-圆孔；13-垫片；14-透射光源；15-旋转方向电机；16-左限位光耦。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
参图1至图4所示，本实施例提供了一种纤维直径和截面测量系统，包括纤维直径截面测量系统及样片采集装置；
样片采集装置包括相机2、物镜6及纤维样片12，相机2、物镜6同轴布置；纤维样片12为圆盘状，其圆周方向均匀布置有用于制样的孔位；纤维样片12面向物镜6布置，可在驱动装置带动下作旋转运动，以及沿物镜6延伸方向移动；
纤维直径截面测量系统与相机2及驱动装置连接，用于控制相机2采集孔位的纤维截面图像，控制驱动装置工作，以及融合单个孔位的多张纤维截面图像，基于人工智能识别纤维截面，从图像中勾勒出纤维截面轮廓，对纤维截面轮廓进行分析，得到纤维的截面积及直径信息。
本系统通过样片采集装置能够一次进行多点纤维截面的图像采集，节省了多次上样采集时间；本系统将采集的图像进行融合，融合后的图像在最大程度上还原了纤维的截面图像，为ai识别提供了真实有效地纤维截面信息；本系统通过ai对纤维截面进行识别，极大地节省了人为识别的时间，大大提高了工作效率；本系统采用纤维直径截面测量系统进行测量，减少了人为因素的误差，精度高，操作简单，同时便于数据的分析、统计及存储、查询。在本实施例中，相机2设有相机连接筒3，物镜6设有物镜连接筒5，相机2、相机连接筒3、物镜连接筒5、物镜6依次同轴连接，相机连接筒3及物镜连接筒5用于调节相机2与物镜6之间的距离。
在本实施例中，驱动装置包括旋转方向电机15及物镜方向电机8(控制样片相对物镜方向的运动，运动精度为0.01mm)；纤维样片12通过垫片13(减少传动过程的误差)与旋转方向电机15的输出轴固定连接，可在旋转方向电机15的带动下旋转；物镜方向电机8通过平移滑台11与旋转方向电机15连接，用于通过平移滑台11带动纤维样片12沿物镜6延伸方向移动。
在本实施例中，样片采集装置还包括设于物镜6延伸方向上的限位光耦(右限位光耦10、左限位光耦16)，以及设于纤维样片12旋转方向上的旋转原点光耦9(供旋转方向寻原点使用)。
在本实施例中，样片采集装置还包括聚光筒7及透射光源14(功率为35w)，为了缩短光程同时更大限度地提高照射样品的光强度，在聚光筒7前端设置反射镜，反射镜与物镜6同轴设置，用于使透射光源14射出的光线折90度射入物镜6方向。
在本实施例中，样片采集装置还包括支架4及底板1，支架4与相机连接筒3、物镜连接筒5及底板1连接，驱动装置与底板1连接。
在本实施例中，纤维样片12的孔位由40个直径为1mm的圆孔121组成，每个圆孔内制样观测，一次上样可测量40个孔位，远远超过纤维样品直径测量的根数要求，可同时采集40个样品信息，实现批量化处理。纤维样片12采用多个直径1mm圆孔的结构，既能保证切割后纤维截面的平面效果，又能保证一次上样，多点采集，满足对纤维测量根数的要求(如果纤维束固定于大截面的孔径中，在进行切割时，纤维束中横向纤维过多会影响纤维截面的成像效果，故采用多个小孔的方式)。
在本实施例中，相机2可选用basler相机，支持帧率40fps，采用usb方式与电脑进行通讯。通过纤维直径截面测量系统控制其连续采图，每秒采集10张图像。物镜6可选用10倍物镜，把纤维截面放大10，能更好地对截面进行分析。
本系统工作流程如下：
1、样片采集装置上电，打开纤维直径截面测量系统(电脑的纤维直径截面测量软件)，系统进行初始化工作(完成样片采集装置寻原点，并行走到第一个采集孔位，打开光源)；
2、纤维直径截面测量系统可进行采集孔位选择，如果不进行选择，默认40个孔位均采集，点击“自动测量”按钮开始采集样品图像；
3、自动测量过程，控制相机以40张/s的采集频率进行图像的采集，物镜方向电机控制纤维样片以0.1mm/s速度运动1mm，每个孔位共采集400张图像。一个孔位采集完成，旋转到下一个孔位，再进行采集，直至采集完所有孔位；
4、每采集完成一个孔位的图像，进行一次图像融合，以提高纤维截面图像的质量，使孔径内各部分纤维的截面图更加清晰；
5、对融合后的纤维截面图像通过ai技术，进行纤维截面识别，从图像中勾勒出纤维截面轮廓；
6、对纤维轮廓进行分析，可得到纤维截面的截面积及平均直径等信息；
7、输出报表文件，完成测量数据侧输出打印。
该过程通过一次上样，自动进行多点图像采集并自动分析、输出纤维截面的各参数信息，操作便捷。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
1.一种纤维直径和截面测量系统，其特征在于，包括纤维直径截面测量系统及样片采集装置；
所述样片采集装置包括相机、物镜、透射光源及纤维样片，所述相机、物镜同轴布置；所述纤维样片为圆盘状，其圆周方向均匀布置有用于制样的孔位；所述纤维样片面向所述物镜布置，可在驱动装置带动下作旋转运动，以及沿物镜延伸方向移动；
所述纤维直径截面测量系统与所述相机及驱动装置连接，用于控制所述相机采集孔位的纤维截面图像，控制所述驱动装置工作，以及融合单个孔位的多张纤维截面图像，基于人工智能识别纤维截面，从图像中勾勒出纤维截面轮廓，对纤维截面轮廓进行分析，得到纤维的截面积及直径信息。
2.根据权利要求1的所述纤维直径和截面测量系统，其特征在于，所述相机设有相机连接筒，所述物镜设有物镜连接筒，所述相机、相机连接筒、物镜连接筒、物镜依次同轴连接，所述相机连接筒及物镜连接筒用于调节所述相机与物镜之间的距离。
3.根据权利要求1所述的纤维直径和截面测量系统，其特征在于，所述驱动装置包括旋转方向电机及物镜方向电机；所述纤维样片通过垫片与所述旋转方向电机的输出轴固定连接，可在所述旋转方向电机的带动下旋转；所述物镜方向电机通过平移滑台与所述旋转方向电机连接，用于通过所述平移滑台带动所述纤维样片沿物镜延伸方向移动。
4.根据权利要求1所述的纤维直径和截面测量系统，其特征在于，所述样片采集装置还包括设于平移滑台两端的限位光耦，以及设于所述纤维样片旋转方向上的旋转原点光耦。
5.根据权利要求1所述的纤维直径和截面测量系统，其特征在于，所述样片采集装置还包括聚光筒，所述聚光筒前端设有反射镜，所述反射镜与物镜同轴设置，用于使所述透射光源射出的光线经反射镜折射后折90度射入物镜方向。
6.根据权利要求2所述的纤维直径和截面测量系统，其特征在于，所述样片采集装置还包括支架及底板，所述支架与所述相机连接筒、物镜连接筒及底板连接，所述驱动装置与所述底板连接。
7.根据权利要求1所述的纤维直径和截面测量系统，其特征在于，所述纤维样片的孔位由40个直径为1mm的圆孔组成。
技术总结