光纖熔接機電弧強度實時調整方法及系統與流程

本發明涉及光纖熔接機技術，尤其涉及一種光纖熔接機電弧強度實時調整方法及系統。

背景技術：

由于光在光導纖維的傳導損耗比電在電線傳導的損耗低得多，光纖被用作長距離的信息傳遞。長距離傳輸需要較長的光纖，光纖的長度不足導致需要將短長度的光纖接續起來。通常使用光纖熔接機接續兩根光纖，接續完成后的光纖在光傳輸過程中，會存在接續損耗。

影響接續損耗的因素有很多，其中包括電弧強度。為了降低接續損耗，可以在光纖熔接機進行光纖熔接時，執行“放電校正”操作，調整至標準的放電電流強度，再以該值控制電弧強度。但是，隨著光纖熔接放電次數的增加，電極棒的工作環境(氣壓、溫度、濕度)變化、及電極棒老化、磨損等會使電弧強度發生變化，引起光纖接續損耗增大。此時，需要再次執行“放電校正”操作，而放電強度的校正操作較為麻煩。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種光纖熔接機電弧強度實時調整方法及系統，可以無需再次執行放電操作，而實現降低接續損耗并使接續損耗穩定。

為解決上述問題，本發明提出一種光纖熔接機電弧強度實時調整方法，包括以下步驟：

S1：進行熔接放電，啟動電弧放電一定時間后，獲取一幀光纖熔接機的攝像頭捕獲的圖像；

S2：設定圖像中的電弧亮度計算區域，將電弧亮度計算區域劃分為多列亮度單元，計算每列亮度單元的亮度均值，得到一組水平亮度數據；

S3：選取所述一組水平亮度數據中的特征值，根據特征值確定一陰影亮度值；

S4：將所述一組水平亮度數據中的各數據與所述陰影亮度值比較，得到并記錄其中大于所述陰影亮度值的亮度數據；

S5：計算記錄的亮度數據的均值，得到熔接放電電弧亮度；

S6：重復步驟S1-S5至少一次，并累加所述熔接放電電弧亮度的值；

S7：根據步驟S6中的熔接放電電弧亮度的累加值及累加次數，計算均值，得到標準放電電弧亮度；

S8：根據所述標準放電電弧亮度與所述熔接放電電弧亮度的差距，實時調整標準放電電流強度，根據調整后的標準放電電流強度設定新的電弧強度。

根據本發明的一個實施例，所述步驟S2中，所述設定圖像中的電弧亮度計算區域包括：根據光纖上包層的位置和光纖包層的總高度確定電弧計算區域的豎直方向范圍，根據圖像的整個寬度確定電弧亮度計算區域的水平方向范圍。

根據本發明的一個實施例，所述步驟S2中，將電弧亮度計算區域均勻地劃分為多列亮度單元。

根據本發明的一個實施例，所述步驟S3中，所述特征值為所述一組水平亮度數據中的最大亮度值max和最小亮度值min，所述陰影亮度值shadow＝(min+max)*a，其中，a為設定的百分比系數。

根據本發明的一個實施例，所述a為0.45。

根據本發明的一個實施例，所述步驟S8中，StdArcValue’＝StdArcValue+(StdArcBright-CurArcBright)*m，其中，StdArcBright為標準放電電弧亮度，CurArcBright為熔接放電電弧亮度，m為調整系數，StdArcValue為調整前放電電流強度，StdArcValue’為調整后放電電流強度。

根據本發明的一個實施例，所述調整系數為3。

根據本發明的一個實施例，在所述步驟S1之前還包括步驟B：通過執行一次放電校正，調整標準放電電流強度，根據該標準放電電流強度確定光纖熔接機啟動電弧放電的電弧強度。

根據本發明的一個實施例，在所述步驟B之前還包括步驟A：調整光纖熔接機的攝像頭的曝光值，使得圖像亮度達到目標亮度值。

根據本發明的一個實施例，在所述步驟S1之前或者步驟S8之后還包括步驟C：將待接續的兩根光纖置入所述光纖熔接機的光纖置入位置，進行兩根光纖的接續。

本發明還提出一種光纖熔接機電弧強度實時調整系統，包括：

圖像采集單元，用以獲取一幀光纖熔接機進行熔接放電且啟動電弧放電一定時間后其攝像頭捕獲的圖像；

水平亮度數據計算單元，用以設定所述圖像采集單元捕獲的圖像中的電弧亮度計算區域，將電弧亮度計算區域劃分為多列亮度單元，計算每列亮度單元的亮度均值，得到一組水平亮度數據；

陰影亮度值確定單元，用以選取所述一組水平亮度數據中的特征值，根據特征值確定一陰影亮度值；

比較記錄單元，用以將所述一組水平亮度數據中的各數據與所述陰影亮度值比較，得到并記錄其中大于所述陰影亮度值的亮度數據；

熔接放電電弧亮度計算單元，用以計算所述比較記錄單元中記錄的亮度數據的均值，得到熔接放電電弧亮度；

累加單元，用以累加所述熔接放電電弧亮度計算單元得到的至少兩個熔接放電電弧亮度的值；

標準放電電弧亮度計算單元，用以根據所述累加單元中的熔接放電電弧亮度的累加值及累加次數，計算均值，得到標準放電電弧亮度；

調整單元，用以根據所述標準放電電弧亮度與所述熔接放電電弧亮度的差距，實時調整標準放電電流強度，根據調整后的標準放電電流強度設定新的電弧強度。

采用上述技術方案后，本發明相比現有技術具有以下有益效果：

隨著光纖熔接放電次數的增加，電極棒的變化引起電弧強度發生變化，本發明通過分析熔接放電時的電弧圖像亮度，將電弧圖像以亮度單元劃分，細分圖像的亮度值，根據計算得到的熔接放電電弧亮度和標準放電電弧亮度進行放電補償，從而可以實時地調整電弧強度；

成功執行一次放電校正后，以后不再需要執行此操作，每次熔接放電時分析并實時調整標準放電電流強度，在多次熔接放電之后且不進行放電校正的情況下，依然可以使得光纖接續損耗降低并穩定；

電弧圖像是啟動電弧放電一定時間后獲得的圖像，從而獲得的亮度是圖像穩定后的亮度，從而得到的調整更為精準。

附圖說明

圖1為本發明實施例的光纖熔接機電弧強度實時調整方法的流程示意圖；

圖2為本發明實施例的圖像中的電弧亮度計算區域的劃定示意圖。

具體實施方式

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細的說明。

在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施的限制。

參看圖1，本發明實施例的光纖熔接機電弧強度實時調整方法，包括以下步驟：

S1：進行熔接放電，啟動電弧放電一定時間后，獲取一幀光纖熔接機的攝像頭捕獲的圖像；

S2：設定圖像中的電弧亮度計算區域，將電弧亮度計算區域劃分為多列亮度單元，計算每列亮度單元的亮度均值，得到一組水平亮度數據；

S3：選取所述一組水平亮度數據中的特征值，根據特征值確定一陰影亮度值；

S4：將所述一組水平亮度數據中的各數據與所述陰影亮度值比較，得到并記錄其中大于所述陰影亮度值的亮度數據；

S5：計算記錄的亮度數據的均值，得到熔接放電電弧亮度；

S6：重復步驟S1-S5至少一次，并累加所述熔接放電電弧亮度的值；

S7：根據步驟S6中的熔接放電電弧亮度的累加值及累加次數，計算均值，得到標準放電電弧亮度；

S8：根據所述標準放電電弧亮度與所述熔接放電電弧亮度的差距，實時調整標準放電電流強度，根據調整后的標準放電電流強度設定新的電弧強度。

下面結合圖1和圖2對光纖熔接機電弧強度實時調整方法進行具體地描述，但不應以此為限。

在步驟S1中，光纖熔接機的光纖放置位置可以設有相應需要接續的光纖，通過在光纖熔接機上的常規放電啟動操作，開始進行熔接放電，在啟動電弧放電后，等待一定時間，該時間可以根據需要確定，保證圖像亮度穩定及圖像中的熔接放電顯示正常即可，獲取一幀光纖熔接機的攝像頭捕獲的圖像，該圖像參看圖2。該圖像為電弧放電時的圖像，可以通過光纖熔接機的圖像保存及導出功能獲得。

可選的，在步驟S1之前還包括步驟B：通過執行一次放電校正，調整標準放電電流強度，根據該標準放電電流強度確定光纖熔接機啟動電弧放電的電弧強度。該放電校正可以是現有技術中的任意放電校正方式，實現初始的電流強度調整，得到調整的標準放電電流強度作為步驟S1中的放電電流強度，電流強度決定電弧強度，因而也就確定了步驟S1中光纖熔接機啟動電弧放電的電弧強度。本發明實施例的光纖熔接機電弧強度實時調整方法可以操作僅此一次的放電校正，調整初始的放電電流強度，而后無論電極棒如何變化，均無需再進行放電校正，而是通過分析電弧圖像的亮度并計算得到調整的放電電流強度。當然，在不考慮操作復雜度的時候，本發明實施例的光纖熔接機電弧強度實時調整方法中也可以操作更多次的放電校正，不作為限制。

可選的，在步驟B之前還包括步驟A，或者在不執行步驟A的時候在步驟S1之前還包括步驟A。步驟A包括：調整光纖熔接機的攝像頭的曝光值，使得圖像亮度達到目標亮度值，避免過暗或過亮。

在步驟S1之前還可以包括步驟C：將待接續的兩根光纖置入光纖熔接機的光纖置入位置，接著再執行后續步驟，邊進行兩根光纖的接續邊進行電流強度調整。

在步驟S2中，參看圖2，設定圖像中的電弧亮度計算區域，將電弧亮度計算區域劃分為多列亮度單元，計算每列亮度單元的亮度均值，得到一組水平亮度數據。本發明實施例涉及的亮度值可以指相對值或者絕對值。亮度值的獲得可以通過現有的圖像處理中的亮度計算方式得到。

具體的，在步驟S2中，設定圖像中的電弧亮度計算區域包括：根據光纖上包層的位置和光纖包層的總高度確定電弧計算區域的豎直方向范圍，根據圖像的整個寬度確定電弧亮度計算區域的水平方向范圍。在圖2中，光纖外包層的上端離圖像上邊沿的距離標記為line，光纖包層高度標記為height，將該光纖外包層的上端作為初始行，從該初始行開始向下的包層高度范圍為電弧計算區域的豎直方向范圍，由于攝像的水平方向上均有圖形，因而將圖像的整個寬度作為電弧亮度計算區域的水平方向范圍，以確定電弧亮度計算區域，也就是將包含該豎直方向范圍的圖像區域作為電弧亮度計算區域。

在步驟S2中，電弧亮度計算區域的劃分可以是均勻劃分，也就是將電弧亮度計算區域均勻地劃分為多列亮度單元。

接著執行步驟S3，從步驟S2中的到一組水平亮度數據中，選取特征值，該特征值可以是該組水平亮度數據中的直接數據，也可以是間接處理后的數據，根據特征值確定一陰影亮度值。

具體的，步驟S3中，特征值可以為一組水平亮度數據中的最大亮度值max和最小亮度值min，這兩個值最容易獲得，可以通過數據值的比較排序而獲得，陰影亮度值可以通過下面公式獲得：shadow＝(min+max)*a，其中，a為設定的百分比系數。優選的，百分比系數a為0.45。在0.45的亮度百分比值分割下，水平亮度數據中大于陰影亮度值shadow的亮度值均為具有明顯特征的亮度值，經實踐證明，百分比系數a選為0.45可以使得調整結果更快速準確，當然也并不限于該值。

接著執行步驟S4，將一組水平亮度數據中的各數據與陰影亮度值比較，得到并記錄其中大于陰影亮度值的亮度數據，設記錄的這些亮度數據和為sum，數量為count。

接著執行步驟S5，計算記錄的亮度數據的均值，得到熔接放電電弧亮度，熔接放電電弧亮度的計算公式如下：CurArcBright＝sum/count。

在步驟S6中，重復步驟S1-S5至少一次，重復一次即得到兩個熔接放電電弧亮度，優選的可以重復幾次后得到5個熔接放電電弧亮度，但不作為限制，在重復執行的過程中累加熔接放電電弧亮度的值，設定sum_arc，用來保存熔接放電電弧亮度的累加值，累加公式如下：sum_arc+＝CurArcBright。

在步驟S7中，根據步驟S6中的熔接放電電弧亮度的累加值及累加次數，計算均值，得到標準放電電弧亮度，在熔接放電電弧亮度為5個的情況下，標準放電電弧亮度的計算公式如下：StdArcBright＝sum_arc/5。

接著執行步驟S8，根據標準放電電弧亮度與熔接放電電弧亮度的差距，實時調整標準放電電流強度，根據調整后的標準放電電流強度設定新的電弧強度。通過大量的試驗證明，兩次放電瞬間產生電弧能量近似，攝像頭上ArcArea亮度值也近似。所以，可以依據CurArcBright、StdArcBright調整StdArcValue，具體的，步驟S8中，StdArcValue’＝StdArcValue+(StdArcBright-CurArcBright)*m，其中，StdArcBright為標準放電電弧亮度，CurArcBright為熔接放電電弧亮度，m為調整系數，StdArcValue為調整前放電電流強度，StdArcValue’為調整后放電電流強度。優選的，調整系數為3。調整得到新的標準放電電流強度值，下一次再熔接放電時，電弧強度設定以新的標準放電電流強度為基礎。

本發明實施例的光纖熔接機電弧強度實時調整方法整體可以單獨執行一次，或者整體可以重復執行多次，得到最優的調整結果。當然，每兩次執行之間可以已操作了多次的光纖熔接。本發明實施例可以在成功執行一次放電校正后，以后不再需要執行放電校正操作，而是在每次熔接放電時，分析電弧圖像的亮度，調整標準放電電流強度，達到降低損耗并使損耗穩定的效果。

本發明還提出一種光纖熔接機電弧強度實時調整系統，包括：

圖像采集單元，用以獲取一幀光纖熔接機進行熔接放電且啟動電弧放電一定時間后其攝像頭捕獲的圖像；

水平亮度數據計算單元，用以設定所述圖像采集單元捕獲的圖像中的電弧亮度計算區域，將電弧亮度計算區域劃分為多列亮度單元，計算每列亮度單元的亮度均值，得到一組水平亮度數據；

陰影亮度值確定單元，用以選取所述一組水平亮度數據中的特征值，根據特征值確定一陰影亮度值；

比較記錄單元，用以將所述一組水平亮度數據中的各數據與所述陰影亮度值比較，得到并記錄其中大于所述陰影亮度值的亮度數據；

熔接放電電弧亮度計算單元，用以計算所述比較記錄單元中記錄的亮度數據的均值，得到熔接放電電弧亮度；

累加單元，用以累加所述熔接放電電弧亮度計算單元得到的至少兩個熔接放電電弧亮度的值；

標準放電電弧亮度計算單元，用以根據所述累加單元中的熔接放電電弧亮度的累加值及累加次數，計算均值，得到標準放電電弧亮度；

調整單元，用以根據所述標準放電電弧亮度與所述熔接放電電弧亮度的差距，實時調整標準放電電流強度，根據調整后的標準放電電流強度設定新的電弧強度。

關于本發明的光纖熔接機電弧強度實時調整系統的具體內容可以參看前述的光纖熔接機電弧強度實時調整方法的具體實施例的描述，在此不再贅述。

本發明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定權利要求，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內，都可以做出可能的變動和修改，因此本發明的保護范圍應當以本發明權利要求所界定的范圍為準。