本发明属于光纤加工技术领域，具体涉及一种视觉定位带纤的装置及定位方法。
背景技术：
在光纤切割、光纤熔接等光纤加工工艺中，光纤的定位与识别是首要的也是最重要的一步。现有的定位与识别方法常借助视觉相机来实现光纤的定位，其过程是这样的：首先使用相机对光纤拍照，在成像清晰的基础上，选择一块具有特征的区域作为光纤的基准区域或者模板区域；然后，使用与上述光纤规格相同的光纤作为拍照对象，寻找所成光纤图像中与模板区域相似的区域；最后，以寻找或匹配到的区域的中心坐标作为一个基准坐标，实现对光纤的定位与识别。现有的定位与识别方法不能良好地用于带纤的检测，原因如下文所述：带纤是由多根光纤间隔排列组合而成，每一根光纤的长度、直径等物理因数相同，唯一的区别仅仅是这些光纤的外皮颜色不同；这些不同的颜色经相机处理后将以不同灰度值的形式显现出来，如果以灰度作为特征来识别带纤中的光纤，需要两根光纤所对应的灰度区域存在类似黑白这样的差异或者放大两根光纤对应灰度区域的微弱差异以便能更加精确地检测；当然，可以使用高放大倍率的相机拍摄光纤并放大光纤间的灰度差异，但是高倍率相机视野窄，不能得到带纤的全局图像，无法确认当前视野中的光纤是带纤中的哪一根；综上所述，以灰度作为特征不能很好地定位、识别带纤，迫切需要一种新的定位、识别方法用于带纤的定位、识别。
技术实现要素：
本发明的目的就是解决上述背景技术存在的现有的定位、识别方法不能很好地适用于带纤的问题，提供一种视觉定位带纤的装置及定位方法。
本发明采用的技术方案是：一种视觉定位带纤的装置，包括：
低倍率摄象机，用于根据拍照控制信号在不同明暗光线下对带纤进行拍照，获得图像发送给控制模块；
高倍率摄象机，用于根据拍照控制信号在不同明暗光线下对带纤进行拍照，获得图像发送给控制模块；
摄像机运动轴，用于根据位置控制信号带动低倍率摄像机、高倍率摄像机做沿轴方向的直线运动；
光源，用于改变低倍率摄像机、高倍率摄像机所拍摄图像的明暗光线；
控制模块，用于向低倍率摄象机、高倍率摄象机发送拍照控制信号，用于向摄像机运动轴发送位置控制信号，用于调节rgb的比例合成来控制光源亮度，用于存储拍照图像，用于根据存储的拍照图像定位、识别高倍率摄像机视野中的光纤；
载台，用于盛放并固定带纤的装置。
进一步地，所述低倍率摄像机与高倍率摄像机固定，所述低倍率摄像机与高倍率摄像机的中心间距为l1；光源分别与低倍率摄像机、高倍率摄像机相连接；所述低倍率摄像机与高倍率摄像机挂在摄像机运动轴上；所述低倍率摄像机的工作距离为h1，所述高倍率摄像机的工作距离为h2；低倍率摄像机与高倍率摄像机可相对载台做在xyz三个方向移动。
进一步地，所述低倍率摄像机的工作距离为h1；所述高倍率摄像机的工作距离为h2；高倍率摄像机的工作距离h2小于低倍率摄像机的工作距离h1。
进一步地，低倍率摄像机的工作位置h1应满足可清晰拍照的高度。低倍率摄像机的视野范围应当能覆盖载台上带纤所处的区域；低倍率摄像机与载台的相对运动可以是低倍率摄像机运动载台固定，也可以是载台运动低倍率摄像机固定或这两者各自运动，它们的运动实现方式对本发明所述的方法无影响。
进一步地，高倍率摄像机的工作位置h2应满足可清晰拍照的高度；高倍率摄像机的视野范围需能且仅能覆盖载台上带纤所处的部分区域，即高倍率摄像机用于拍摄带纤的局部图；高倍率摄像机与载台的相对运动可以是高倍率摄像机运动载台固定，也可以是载台运动高倍率摄像机运动或这两者各自运动，它们的运动实现方式对本发明所述的方法无影响。
一种视觉定位带纤的装置的定位方法，包括以下步骤：
(1)、确定低倍率摄像机的工作距离h1和高倍率摄像机的工作距离h2；
(2)、调整载台与低倍率摄像机的相对位置，使载台位于低倍率摄像机的下方且带纤进入其视野内，确保低倍率摄像机成像清晰，然后使用不同色光的光源作为低倍率摄像机的光源，使用低倍率摄像机依次对带纤进行拍照，获得低倍率摄像机的最终图像；
(3)、调整高倍率摄像机与载台的相对位置，使载台位于高倍率摄像机的下方，带纤的局部能够占据高倍率摄像机的全局视野且成像清晰，获得载台相对于低倍率摄像机沿x方向的偏移l2，定位、识别高倍率摄像机视野中的光纤。
上述步骤(3)中，所述定位高倍率摄像机视野中的光纤的过程：载台相对于低倍率摄像机沿x方向的偏移为l2，得到低倍率摄像机所成图像平移l2后的图像中心o1与高倍率摄像机所成图像中心p的偏移l3，这个偏移l3为l1与l2间的差，根据l1与l2的大小，低倍率摄像机所成图像平移l2后的图像中心o1的位置可能位于高倍率摄像机所成图像中心p的左边或右边。
上述步骤(3)中，所述识别高倍率摄像机视野中的光纤的过程：根据两图像中心o1与p的间距l3与高倍率摄像机的视野或图像尺寸的大小关系，可以确定低倍率摄像机所成图像平移l2后的图像中心o1是否位于高倍率摄像机所成的图像上；当两图像的中心o1与p的间距l3小于高倍率摄像机的一半视野或图像尺寸时，低倍率摄像机所成图像平移l2后的图像中心o1在高倍率摄像机所成的图像上，此时获取其在高倍率摄像机所成的图像的位置o2，并用记号标记p与o2两处位置；在高倍率摄像机所成图像上，位于o2点的左边第一根的光纤对应低倍率摄像机所成图像中心o的左边第一根光纤；当低倍率摄像机所成图像平移l2后的图像中心o1不在高倍率摄像机所成的图像上时，需要根据o1、p两中心的间距l3与高倍率摄像机一半的视野或图像尺寸的差值l4，来判断视野中光纤为哪一根光纤，在低倍率摄像机所成图像中寻找距离图像中心o的物理长度大于l4的第一根光纤，即为高倍率摄像机视野内左侧或右侧的第一根光纤，左侧还是右侧是根据两中心p、o1的相对位置来确定。
本发明通过高低两个倍率的摄像机对带纤进行拍照，提取所获得的带纤的全局与局部信息，依据这些信息，本发明定位、识别了带纤。与现有的方法相比，本发明所述的方法，不需要提取带纤的特征信息，对于同一规格的光纤具有较好的实用性，同时操作简便，仅需使用两个相机依次对带线进行拍照，再通过图像处理技术识别定位光纤。
附图说明
图1是带纤定位装置的结构示意图；
图2是不同光源下摄象机成像示意图；
图3是摄象机成像合成图的示意图；
图4是载台位置偏移示意图；
图5是小像心距下带纤定位示意图；
图6是大像心距下带纤定位示意图。
图中：1-低倍率摄象机；2-高倍率摄象机；3-载台；4-摄象机运动轴；5-光源；6-控制模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1所示，本发明由低倍率摄像机1、高倍率摄像机2、载台3、摄像机运动轴4、光源5组成。
本发明是通过高低两种倍率的摄像机对带纤进行拍照，得到带纤的全局与局部信息，结合图像处理技术实现带纤的定位与识别。本发明所述的带纤定位、识别方法按照以下步骤进行：
第一步：确定低倍率摄像机1与高倍率摄像机2所成图像的像素与物理长度的关系，即一个像素对应多少毫米。
依据相机的型号，可以获得相机的诸多参数。例如，可以查询到本发明所述的低倍率摄像机1的像素大小x1*y1、低倍率摄像机1的尺寸d1*d2、低倍率摄像机1的光学放大倍数α、低倍率摄像机1的焦距r1，高倍率摄像机2的像素大小x2*y2、高倍率摄像机2的尺寸d3*d4、高倍率摄像机2的光学放大倍数β、高倍率摄像机2的焦距r2。将带纤放置到载台3上并固定好，调整载台3与低倍率摄像1的相对位置，使载台3位于低倍率摄像机1的下方且成像清晰，获得此时低倍率摄像机1与载台3的高度差，此高度差即为低倍率摄像机1的工作距离h1；接下来，调整载台3与高倍率摄像机2的相对位置，使载台3位于高倍率摄像机2的下方，调整高倍率摄像机2，使带纤成像清晰，获得此时高倍率摄像机2与载台3的高度差，此高度差也即为高倍率摄像机2的工作距离。结合公式一与公式二即可获得单位像素下的物理长度。
这里需注意的是，摄像机尺寸与像素都有x、y两个方向的值，如果要知道x方向的单位像素下的物理长度就都用x方向的值，y方向也是一样的。如此可得到本专利所述的低倍率摄像机1与高倍率摄像机2分别在x、y方向的单位像素的长度x1、y1，x2、y2。
第二步：调整载台3与低倍率摄像机1的相对位置，使载台3位于低倍率摄像机1的下方且带纤进入其视野内，确保低倍率摄像机1成像清晰；然后使用不同色光的光源5作为低倍率摄像机1的光源，使用低倍率摄像机1依次对带纤进行拍照。
由于带纤是由外皮颜色不同的多根光纤排列而成，在受到本发明所述的光源5的照射下，与光源5的色光颜色一致的光纤，经低倍率摄像机1拍摄后，其所成的光纤图像区域将是整个图像区域最明亮的部分。本发明所述的低倍率摄像机1选择黑白处理模式，与光源5色彩一致的光纤将在图像上呈现一块白色区域，其它颜色的光纤将在图像上呈现白到黑之间不同的灰度区域。改变光源5的色光，本发明所述的低倍率摄像机1将得到多张明暗区域不同的带纤图像(如图2所示)。综合这几幅图像，可以获得一幅明暗相间的带纤图像(如图3所示)，也即是说把每根光纤的成像区域全变为明亮区域，其它区域都是暗，以这样一幅图像作为低倍率摄像机1的最终图像。
图像的综合过程是这样的：因光源5的色光的改变，本发明得到了多幅明亮区域不同的带纤图像，将每一幅图像中的最明亮的区域提取出来，组合而成的图像即是最终的图像。为了综合出明暗相间的带纤图像，本发明采用了二维离散傅里叶变换的方法。对于每一幅图像，本发明建立像素点与其灰度值的数学表达式，即为f(x,y)其中x、y分别为图像上像素点的横纵坐标。利用公式三，可以得到每幅图像在频域中的情况。所谓频域，就本发明来说，指的是图像上灰度值变化的急剧程度，变化最剧烈的部分(高频部分)就代表图像上明暗差异最大的区域，基于此，将每一幅图像的高频部分组合起来，成为一种新的频域中的图像，利用公式四即可将频域中的图像还原为常见的图像，所得到的图像具有明暗相间的特性。
其中m、n为低倍率摄像机1所成图像的尺寸，u、v为图像上像素点的灰度在x、y方向的频率。
第三步：调整高倍率摄像机2与载台3的相对位置，使载台3位于高倍率摄像机2的下方，带纤的局部能够占据高倍率摄像机2的全局视野且成像清晰，获得载台3相对于低倍率摄像机1沿x方向的偏移l2(如图4所示)。
如图4所示，本发明所述的高倍率摄像机2与低倍率摄像机1相比视野小，视野中能看到的光纤根数少，但是其能够将光纤的局部信息放大，利用计算机技术可以得到高倍率摄像机2视野内每根光纤的中心坐标pn以及所成图像的中心坐标p。对于第二步所综合出的明暗相间的带纤图像，因其明暗界限突出，可较为容易的得到带纤中每根光纤的中心坐标pm以及所成图像的中心坐标o。接下来需要确认高倍率摄像机2视野中的光纤是低倍率摄像机1所综合出的黑白相间的带纤图像中的哪一根或哪几根光纤。
定位、识别高倍率摄像机2视野中的光纤的过程是这样子的：载台3相对于低倍率摄像机1沿x方向的偏移为l2，可以认为是低倍率摄像机1所成图像沿x方向平移了l2，这样就能得到低倍率摄像机1所成图像平移l2后的图像中心o1与高倍率摄像机2所成图像中心p的偏移l3，这个偏移l3为l1与l2间的差，根据l1与l2的大小，低倍率摄像机1所成图像平移l2后的图像中心o1的位置可能位于高倍率摄像机2所成图像中心p的左边或右边；除了关注两图像中心点的偏移情况，更重要的是需要考虑低倍率摄相机1所成图像偏移l2这样的距离后，其图像中心o1是否位于高倍率摄像机2所成的图像上；根据两图像中心o1与p的间距l3与高倍率摄像机2的视野或图像尺寸的大小关系，可以确定低倍率摄像机1所成图像平移l2后的图像中心o1是否位于高倍率摄像机2所成的图像上；如图5所示，当两图像的中心o1与p的间距l3小于高倍率摄像机2的一半视野或图像尺寸时，低倍率摄像机1所成图像平移l2后的图像中心o1在高倍率摄像机2所成的图像上，此时获取其在高倍率摄像机2所成的图像的位置o2，并用记号标记p与o2两处位置；在高倍率摄像机2所成图像上，位于o2点的左边第一根的光纤对应低倍率摄像机1所成图像中心o的左边第一根光纤；如图6所示，当低倍率摄像机1所成图像平移l2后的图像中心o1不在高倍率摄像机2所成的图像上时，需要根据o1、p两中心的间距l3与高倍率摄像机2一半的视野或图像尺寸的差值l4，来判断视野中光纤为哪一根光纤，在低倍率摄像机1所成图像中寻找距离图像中心o的物理长度大于l4的第一根光纤，即为高倍率摄像机2视野内左侧或右侧的第一根光纤，左侧还是右侧是根据两中心p、o1的相对位置来确定。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。