高速光模块的端面质量检测装置及方法与流程

本发明涉及光模块端面的缺陷检测，尤其涉及一种高速光模块的端面质量检测装置及方法。

背景技术：

1、光模块是光纤通信系统中的关键组件，它将电信号转换为光信号或将光信号转换为电信号，从而实现高速、长距离的数据传输。光模块的性能直接影响整个通信系统的质量和可靠性，而光模块的端面质量则是决定其性能的重要因素之一。端面上的污染物、划痕或其他缺陷可能导致信号衰减、反射或散射，严重影响光模块的传输效率和使用寿命。因此，在光模块生产和使用过程中，对其端面进行严格的质量检测至关重要。

2、现有的光模块端面检测技术主要依赖于单一光谱成像，通常使用可见光波段的图像进行分析。这种方法存在几个明显的缺点：首先，某些类型的缺陷在可见光谱下不易被检测到。例如，微小的表面裂纹可能在可见光下几乎不可见，但在近红外波段下会产生明显的散射效应。其次，单一光谱难以区分不同性质的缺陷。比如，表面污染和材料缺陷可能在可见光图像中呈现相似的特征，导致误判。再者，单一光谱检测对环境光线变化敏感，容易受到外部照明条件的影响，降低检测的稳定性和可重复性。此外，某些光学涂层或处理后的端面可能在可见光下呈现均匀状态，掩盖了潜在的质量问题，而这些问题可能在其他光谱下更容易被发现。最后，单一光谱检测难以提供端面材料组成的详细信息，限制了对潜在问题的深入分析。相比之下，本发明的高速光模块端面质量检测装置采用多光谱成像技术，结合可转动的运输组件和图像获取组件，以及智能处理器，能够全面、精确地识别各种类型的端面缺陷。这种方法可以在不同波段下捕捉缺陷特征，区分不同性质的问题，减少环境因素的影响，检测隐藏的缺陷，并提供更丰富的材料信息，从而大大提高了检测的准确性、可靠性和全面性。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于解决现有采用单一光谱检测光模块的光纤端面存在准确性、可靠性和全面性较低的技术问题。

2、本发明第一方面提供了一种高速光模块的端面质量检测装置，所述高速光模块的端面质量检测装置包括机体、运输组件、图像获取组件和处理器；

3、运输组件可转动地设于所述机体上，所述运输组件形成有用于固定待检测光模块的固定位；

4、图像获取组件可转动地设于所述机体上，所述图像获取组件用于获取所述待检测光模块的端面的多光谱图像；

5、处理器分别与所述运输组件和所述图像获取组件电连接，所述处理器用于调整所述待检测光模块的端面和所述图像获取组件的相对位置，以使所述待检测光模块的端面与所述图像获取组件的成像中心线垂直，所述处理器能够接收并处理所述多光谱图像，以识别所述待检测光模块的端面的缺陷类型和程度。

6、可选的，所述运输组件包括旋转座、托起件和固定件，所述旋转座形成有安装面，所述托起件固定安装于所述安装面上，所述托起件远离所述安装面的端部用于承托所述待检测光模块，所述固定件可移动地安装于所述安装面上，所述固定件远离所述安装面的端部用于与所述待检测光模块固定连接；其中，

7、所述固定件可沿远离或靠近所述托起件的方向移动，以使所述固定件和所述托起件之间的间隔可调节并适配不同长度的待检测光模块。

8、可选的，所述托起件包括固定于所述安装面上的架体和可往复移动地设于所述架体上的托架，所述托架远离所述安装面的端部形成为承托部，所述托架可沿垂直于所述安装面的方向往复移动。

9、可选的，所述固定件上形成第一螺栓孔，所述安装面上形成有多个第二螺栓孔，多个第二螺栓孔在所述固定件和所述托起件的连线方向上间隔排布，所述高速光模块的端面质量检测装置包括螺栓，所述螺栓分别与所述第一螺栓孔和任一所述第二螺栓孔螺纹连接，以将所述固定件可拆卸地固定于所述安装面上。

10、可选的，所述运输组件包括x轴滑座、y轴滑座、z轴滑座和旋转驱动件，所述x轴滑座可沿x轴方向移动地设于所述机体上，所述y轴滑座可沿y轴方向移动地设于所述x轴滑座上，所述z轴滑座可沿z轴方向移动地设于所述y轴滑座上，所述旋转驱动件设于所述z轴滑座上，所述旋转驱动件的输出轴与所述旋转座传动连接。

11、本发明第二方面提供了一种高速光模块的端面质量检测方法，包括：

12、调节待检测光模块至其端面与图像获取组件的成像中心线垂直；

13、对所述待检测光模块的端面进行多光谱成像，得到包括可见光波段、近红外波段和紫外波段的多光谱图像集；

14、根据所述多光谱图像集，对每个波段的图像进行预处理；

15、利用多尺度特征提取网络对预处理后的多光谱图像集进行特征提取，得到多个尺度特征图；

16、对所述多尺度特征图进行特征融合，得到融合特征图；

17、利用缺陷检测网络对所述融合特征图进行分析，识别缺陷的位置、类型和严重程度；

18、根据识别的缺陷信息，计算端面完好率并生成缺陷密度图。

19、可选地，所述利用多尺度特征提取网络对预处理后的多光谱图像集进行特征提取，得到多个尺度特征图，包括：

20、构建包含编码器和解码器的多尺度特征提取网络，所述编码器包含多个下采样阶段，所述解码器包含与所述下采样阶段对应的多个上采样阶段；

21、在所述编码器和解码器的每个阶段中引入残差全局感知模块，所述残差全局感知模块将输入特征图分为多个组，并在组内和组间分别应用空间特定卷积和通道特定卷积；

22、在所述编码器和解码器的对应阶段之间添加跳跃连接，将编码器阶段的特征图与解码器对应阶段的特征图进行连接；

23、通过所述多尺度特征提取网络处理预处理后的多光谱图像集，从所述解码器的每个阶段输出特征图，得到多个尺度的特征图。

24、可选地，所述对所述多尺度特征图进行特征融合，得到融合特征图，包括：

25、对所述多尺度特征图进行通道压缩和激励处理，得到通道权重图；

26、根据所述多尺度特征图生成二维空间注意力图；

27、将所述通道权重图与所述二维空间注意力图进行逐元素相乘，得到注意力加权特征图；

28、对所述注意力加权特征图和所述多尺度特征图进行特征融合，得到中间特征图；

29、利用特征金字塔网络对所述中间特征图进行多尺度特征重构，得到融合特征图。

30、可选地，所述利用缺陷检测网络对所述融合特征图进行分析，识别缺陷的位置、类型和严重程度，包括：

31、对所述融合特征图应用区域建议网络，得到候选缺陷区域，其中，所述区域建议网络使用圆形锚框代替矩形锚框；

32、根据所述候选缺陷区域对所述融合特征图进行区域特征提取，得到区域特征图；

33、将所述区域特征图输入双分支结构网络，其中一个分支进行缺陷分类，另一个分支进行边界框回归，得到缺陷类型概率分布和精细化边界框坐标；

34、根据所述缺陷类型概率分布和所述精细化边界框坐标，采用非极大值抑制算法进行后处理，得到最终的缺陷检测结果；

35、基于所述最终的缺陷检测结果，根据预设的评估标准对每个检测到的缺陷进行量化评分，得到缺陷的位置、类型和严重程度信息。

36、可选地，所述根据识别的缺陷信息，计算端面完好率并生成缺陷密度图，包括：

37、根据缺陷的位置、类型和严重程度信息，对端面进行区域划分，得到缺陷区域和非缺陷区域；

38、对所述非缺陷区域的面积与端面总面积进行比值计算，得到端面完好率；

39、根据所述缺陷区域的空间分布和严重程度，生成二维热力图，得到缺陷密度图。

40、本发明的高速光模块端面质量检测装置通过多光谱成像技术、可转动的运输和图像获取组件以及智能处理器的创新组合，有效解决了现有单一光谱检测方法的诸多缺陷。多光谱成像涵盖可见光、近红外和紫外波段，能够全面捕捉各类缺陷特征，如在可见光下难以察觉的微小裂纹在近红外波段可被清晰检测，某些污染物则在紫外光下更为明显，从而显著提高了检测的准确性和全面性。可转动的运输组件允许精确调节待检测光模块的角度，使其适用于直端面和斜端面等不同类型的光模块，确保端面与成像中心线垂直，获得最佳成像效果。同时，可转动的图像获取组件进一步增强了系统灵活性，能从多角度采集图像，适合复杂形状或特殊处理的端面，减少信息遗漏。

技术特征：

1.一种高速光模块的端面质量检测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的高速光模块的端面质量检测装置，其特征在于，所述运输组件(2)包括旋转座(21)、托起件(22)和固定件(23)，所述旋转座(21)形成有安装面(211)，所述托起件(22)固定安装于所述安装面(211)上，所述托起件(22)远离所述安装面(211)的端部用于承托所述待检测光模块(100)，所述固定件(23)可移动地安装于所述安装面(211)上，所述固定件(23)远离所述安装面(211)的端部用于与所述待检测光模块(100)固定连接；其中，

3.根据权利要求2所述的高速光模块的端面质量检测装置，其特征在于，所述托起件(22)包括固定于所述安装面(211)上的架体(221)和可往复移动地设于所述架体(221)上的托架(222)，所述托架(222)远离所述安装面(211)的端部形成为承托部(222a)，所述托架(222)可沿垂直于所述安装面(211)的方向往复移动。

4.根据权利要求2所述的高速光模块的端面质量检测装置，其特征在于，所述固定件(23)上形成第一螺栓孔(231)，所述安装面(211)上形成有多个第二螺栓孔(212)，多个第二螺栓孔(212)在所述固定件(23)和所述托起件(22)的连线方向上间隔排布，所述高速光模块的端面质量检测装置包括螺栓，所述螺栓分别与所述第一螺栓孔(231)和任一所述第二螺栓孔(212)螺纹连接，以将所述固定件(23)可拆卸地固定于所述安装面(211)上。

5.根据权利要求2所述的高速光模块的端面质量检测装置，其特征在于，所述运输组件(2)包括x轴滑座(24)、y轴滑座(25)、z轴滑座(26)和旋转驱动件(27)，所述x轴滑座(24)可沿x轴方向移动地设于所述机体(1)上，所述y轴滑座(25)可沿y轴方向移动地设于所述x轴滑座(24)上，所述z轴滑座(26)可沿z轴方向移动地设于所述y轴滑座(25)上，所述旋转驱动件(27)设于所述z轴滑座(26)上，所述旋转驱动件(27)的输出轴与所述旋转座(21)传动连接。

6.一种高速光模块的端面质量检测方法，其特征在于，所述高速光模块的端面质量检测方法运用于权利要求1至5任一项所述的高速光模块的端面质量检测装置，所述高速光模块的端面质量检测方法包括：

7.根据权利要求6所述的高速光模块的端面质量检测方法，其特征在于，所述利用多尺度特征提取网络对预处理后的多光谱图像集进行特征提取，得到多个尺度特征图，包括：

8.根据权利要求6所述的高速光模块的端面质量检测方法，其特征在于，所述对所述多尺度特征图进行特征融合，得到融合特征图，包括：

9.根据权利要求6所述的高速光模块的端面质量检测方法，其特征在于，所述利用缺陷检测网络对所述融合特征图进行分析，识别缺陷的位置、类型和严重程度，包括：

10.根据权利要求6所述的高速光模块的端面质量检测方法，其特征在于，所述根据识别的缺陷信息，计算端面完好率并生成缺陷密度图，包括：

技术总结
本发明公开一种高速光模块的端面质量检测装置及方法，其中，高速光模块的端面质量检测装置包括机体、运输组件、图像获取组件和处理器，运输组件可转动地设于所述机体上，所述运输组件形成有用于固定待检测光模块的固定位；图像获取组件可转动地设于所述机体上，所述图像获取组件用于获取所述待检测光模块的端面的多光谱图像；处理器分别与所述运输组件和所述图像获取组件电连接，所述处理器用于调整端面和所述图像获取组件的相对位置，以使端面与所述图像获取组件的成像中心线垂直，所述处理器能够接收并处理所述多光谱图像，以识别端面的缺陷类型和程度。本发明技术方案能够提高对光纤端面检测结果的准确性、可靠性和全面性。

技术研发人员：周其,罗奇桓,黄梁才,张洋
受保护的技术使用者：深圳市维度科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5