随着光纤在各行各业的广泛应用,市场对光纤的需求也越来越高,尤其是具有附加效果的特种光纤。比如在医学领域中经常利用光纤制作内窥镜照明从而进行复杂的手术,此时光纤的质量将很大程度上影响手术条件的好坏。通过研究光纤研磨过程中的对光纤质量参数进行快速、准确的自动化检测可以保证光纤质量的同时提高光纤的生产效率,具有重要研究意义。当半导体激光器发出的激光束通过光纤进行传导时,光纤中的模场分布近似为高斯分布。因此可以依据高斯光束分析方法对光纤的发散角、偏轴度等质量参数进行检测。本文针对光纤质量参数的特点,提出基于机器视觉的光纤质量参数检测方案。从检测系统的需求功能出发,对检测系统硬件、图像处理和参数提取算法以及检测系统软件三个关键部分展开研究与设计。研究内容如下:(1)设计基于三维平移台和二维角位台的五维电控台实现对光纤入射角度和位置的调节;实现基于三菱FX3U系列的可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)的电控台定位控制系统;设计计算机与PLC之间的通信方式和协议。(2)针对光斑特征参数的提取,依据高斯光束的检测原理,设计改进的加权重心法提取光斑中心坐标,以像素灰度值作为加权值确保光斑中心更加靠近光强中心。针对束宽参数的提取,提出基于莱特准则优化的光斑曲线拟合法计算光斑束宽,利用莱特准则的统计原理,剔除光斑图像中异常的像素点,重新拟合光斑边缘曲线,实现对光斑束宽的准确提取。得到光斑参数后,本文依据光纤参数计算原理,参考聚类理论,提出了适用于本课题研究的“类聚类”方法进行光纤参数的提取。经过充分测试,此方法可以消除人为的误差,增加光纤参数的测量精度。(3)在Windows平台下,结合OpenCV视觉库利用C++语言对检测系统算法进行编程实现,利用MFC实现上位机进行开发,设计一套自动化光纤参数检测系统。最后对系统的性能和精度进行分析和测试,通过评价重复再现性(Gauge repeatability&Reproducibility,GR&R)方法对系统可适用性进行了分析。测试结果表明本文设计的检测系统的检测误差百分比低于2%,满足检测系统的要求。