【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光通信，具体涉及一种基于机器视觉的平面波导自动耦合对准方法和一种基于机器视觉的平面波导自动耦合对准系统。
技术介绍
1、随着光学通信和光信息处理技术的快速发展，平面波导芯片与光纤阵列之间的耦合对准成为了一个重要的研究领域。平面波导芯片是一种具有高效率、低损耗和高集成度等优点的光学元件，而光纤阵列则具有高密度、低损耗和高速度等优点。实现平面波导芯片与光纤阵列之间的精确对准，对于提高光学通信和光信息处理系统的性能具有重要意义。
2、传统的平面波导芯片与光纤阵列对准方法主要依赖于手动操作或使用简单的机械对准装置，存在对准精度低、效率慢等问题。近年来，机器视觉技术在许多领域得到了广泛应用，为平面波导芯片与光纤阵列的对准提供了新的解决方案。机器视觉技术可以实现对物体的自动识别、定位和跟踪，具有高精度、高效率和可重复性等优点。
3、然而，目前已有的平面波导芯片与光纤阵列自动耦合对准方法及系统仍存在以下问题：
4、对准精度低：由于图像处理和机械运动的误差，导致对准精度不能满足高精度光学系统的要求。
5、对准速度慢：由于对准过程中需要进行多次迭代和调整，导致对准速度较慢，不能满足高效生产的要求。
6、系统稳定性不足：由于机械运动部件的磨损和温度变化等因素，导致系统稳定性不足，影响对准精度和生产效率。
7、针对以上问题，予以进一步改进。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供基于机器视觉的平面波导自动耦合对
2、为达到以上目的，本专利技术提供一种基于机器视觉的平面波导自动耦合对准方法，包括以下步骤：
3、步骤s1：将平面光波导芯片与光纤阵列fa(fiber array)的表面用棉签清洁干净，然后将光纤阵列fa和平面光波导芯片放置于高精度六维调节架上，使平面光波导芯片的8°端面与光纤阵列fa的通光面正向相对；
4、步骤s2：通过龙门架和高精度六维调节架配合，通过机器视觉模块(机器视觉模块)获取待对准平面波导芯片与光纤阵列fa的图像信息，所述图像信息包括平面波导芯片和光纤阵列fa的位置、大小和形状；
5、步骤s3：根据获取的图像信息，确定待对准平面波导芯片和光纤阵列fa的关键特征；
6、步骤s4：根据关键特征之间的相对位置关系，计算平面波导芯片和光纤阵列fa之间的角度和距离；
7、步骤s5：根据步骤s4计算的角度和距离，生成第一对准信号，并且通过第一对准信号使得待对准平面波导芯片端面和光纤阵列fa的进出光端面平行；
8、步骤s6：获取平面波导芯片和光纤阵列fa平行后的图像信息，确定平面波导芯片和光纤阵列fa的光通道的关键特征，并且根据关键特征之间的相对位置关系，计算平面波导芯片和光纤阵列fa的光通道中心线之间的距离；
9、步骤s7：根据步骤s6计算的距离，生成第二对准信号，并且通过第二对准信号控制高精度六维调节架，使得平面波导芯片和光纤阵列fa的光通道中心线对齐，以光功率联动高精度六维调节架，实现闭环反馈的精调对准。
10、作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，在步骤s1中，光纤阵列fa包括输入光纤阵列和输出光纤阵列，把输入光纤阵列、平面光波导芯片和输出光纤阵列分别夹装六维高精度调整架上，用精密夹具模块固定。
11、作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，在步骤s3和步骤s6中，通过图像处理算法，确定平面波导芯片和光纤阵列fa的关键特征点，包括边缘、角点和纹理等。
12、作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，在步骤s4中，通过几何变换或仿射变换方法，计算关键特征点之间的相对位置关系。
13、作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，在步骤s5中，先使用第一对准信号控制高精度六维调节架的x轴、y轴和z轴(通过运动控制系统控制调节架)，让待对准平面波导芯片和光纤阵列fa端面接触，再使用第一对准信号控制高精度六维调节架的th x轴、thy轴和th z轴，让待对准平面波导芯片端面和光纤阵列fa的进出光端面平行。
14、作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，在步骤s7中，通过光功率检测模块找光功率最大值，计算需要调整的距离，并且联动六维高精度调整架精调对准，形成闭环反馈。
15、本专利技术还提供一种基于机器视觉的平面波导自动耦合对准系统，应用于所述的一种基于机器视觉的平面波导自动耦合对准方法，包括高精度六维调节架、精密夹具模块、机器视觉模块和光功率检测模块，其中：
16、把输入光线阵列、平面光波导芯片和输出光线阵列分别夹装高精度六维调节架上，并且用精密夹具模块固定，设置采用机器视觉模块实现定位对准，然后采用光功率检测模块实现精密对准。
17、作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，精密夹具模块包括fa夹具和平面光波导载物台；
18、机器视觉模块包括：
19、高分辨率相机，用于获取图像信息；
20、图像处理算法：用于确定待对准部件的关键特征点，包括边缘、角点和纹理；
21、位置转换算法，用于计算关键特征点之间的相对位置关系；
22、光功率检测模块包括光功率计和光源检测光功率。
23、本专利技术的有益效果为：
24、1、能化对准：该专利技术利用机器视觉技术，通过计算机视觉算法实现对平面波导芯片和光纤阵列的自动识别和定位，进而实现自动耦合对准。这种方法避免了传统对准方式中手动操作的不确定性和误差，提高了对准的智能化程度。
25、2、高精度对准：机器视觉技术可以实现对平面波导芯片和光纤阵列的高精度测量和定位，从而能够实现更高精度的自动耦合对准。这种方法有助于提高耦合效率，降低耦合损耗，同时也有利于提高生产效率。
26、3、快速对准：通过机器视觉技术，可以实现对平面波导芯片和光纤阵列的快速识别和定位，从而缩短对准时间，提高生产效率。
27、4、自动化程度高：该专利技术通过机器视觉技术实现自动识别、定位和耦合对准，无需人工干预，降低了劳动强度，提高了生产自动化程度。
28、5、适应性广：机器视觉技术可以适用于不同类型、不同规格的平面波导芯片与光纤阵列的对准，具有较强的适应性。同时，机器视觉技术也可以应对不同的耦合场景和生产环境。
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1.一种基于机器视觉的平面波导自动耦合对准方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的平面波导自动耦合对准方法，其特征在于，在步骤S1中，光纤阵列FA包括输入光纤阵列和输出光纤阵列，把输入光纤阵列、平面光波导芯片和输出光纤阵列分别夹装六维高精度调整架上，用精密夹具模块固定。
3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的平面波导自动耦合对准方法，其特征在于，在步骤S3和步骤S6中，通过图像处理算法，确定平面波导芯片和光纤阵列FA的关键特征点，包括边缘、角点和纹理。
4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的平面波导自动耦合对准方法，其特征在于，在步骤S4中，通过几何变换或仿射变换方法，计算关键特征点之间的相对位置关系。
5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的平面波导自动耦合对准方法，其特征在于，在步骤S5中，先使用第一对准信号控制高精度六维调节架的X轴、Y轴和Z轴，让待对准平面波导芯片和光纤阵列FA端面接触，再使用第一对准信号控制高精度六维调节架的Th X轴、Th Y轴和Th Z轴，让待对准平面波导芯
6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的平面波导自动耦合对准方法，其特征在于，在步骤S7中，通过光功率检测模块找光功率最大值，计算需要调整的距离，并且联动六维高精度调整架精调对准，形成闭环反馈。
7.一种基于机器视觉的平面波导自动耦合对准系统，应用于权利要求1-6任一项所述的一种基于机器视觉的平面波导自动耦合对准方法，其特征在于，包括高精度六维调节架、精密夹具模块、机器视觉模块和光功率检测模块，其中：
8.根据权利要求7所述的一种基于机器视觉的平面波导自动耦合对准系统，其特征在于，精密夹具模块包括FA夹具和平面光波导载物台；
...【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的平面波导自动耦合对准方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的平面波导自动耦合对准方法，其特征在于，在步骤s1中，光纤阵列fa包括输入光纤阵列和输出光纤阵列，把输入光纤阵列、平面光波导芯片和输出光纤阵列分别夹装六维高精度调整架上，用精密夹具模块固定。
3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的平面波导自动耦合对准方法，其特征在于，在步骤s3和步骤s6中，通过图像处理算法，确定平面波导芯片和光纤阵列fa的关键特征点，包括边缘、角点和纹理。
4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的平面波导自动耦合对准方法，其特征在于，在步骤s4中，通过几何变换或仿射变换方法，计算关键特征点之间的相对位置关系。
5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的平面波导自动耦合对准方法，其特征在于，在步骤s5中，先使...
【专利技术属性】
技术研发人员：王曰海，谭思源，戴庭舸，
申请(专利权)人：浙江大学绍兴研究院，
类型：发明
国别省市：
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