一种TO光器件LD发光条定位方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种TO光器件LD发光条定位方法及系统，其包括：在TO器件图像上，利用已识别出的TO器件底盘，找到热沉亮斑，确定热沉亮斑在TO器件图像上的范围，通过热沉亮斑的范围，在TO器件图像二值化后的灰度图像中截取热沉部分的图像；对热沉的局部图像进行局部图像的二值化，突出相对较暗的LD发光条；基于局部二值化图像提取热沉的边缘像素，找到包含像素最多的直线段即为热沉矩形的下边缘，进而确定热沉在图像上的旋转角度；将局部图像按旋转角度进行旋转后，根据局部图像的像素确定热沉上端线段，进而得到发光条的位置信息。本发明专利技术的通过采集TO器件图像并进行相关的图像处理和计算，实现TO器件LD发光条中心位置的高精度测量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
一种TO光器件LD发光条定位方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种高端光电转换元器件生产
，特别是关于一种TO(Transistor Outline)光器件LD发光条定位方法及系统。

技术介绍

[0002]TO光器件是一种光电转换器件，将电信号转换成光信号发出，是目前光通信、光电测试领域的关键元器件。TO光器件的结构主要由底座和管帽两个部件焊接而成。底座由底盘、垫片、热沉、LD发光条等构成，底盘直径为6.0mm。LD尺寸约为0.2mm
×
0.1mm，通过共晶焊技术焊接在热沉上。管帽上加工有一个微型透镜。
[0003]在理想焊接情况下，TO光器件的管帽中心与底座中心重合，然后焊接，才能实现两者紧密结合、没有空隙，从而保证内部气体环境不变，提高器件良品率。目前的焊接设备通过机械结构夹持底座、利用机械臂移动管帽，依靠机械稳定和电机移动精度保证两者对位准确。然而，实际生产过程受温度、应力和机械磨损的影响，长时间定位重复性难以满足精度要求，需要定期对夹持和运动机构进行校准。为了提高TO器件的生产效率和质量，迫切需要一种发光条在线定位方法，能够通过数字化手段获得底座中心的高精度位置坐标，从而指导管帽抓手动态调节下落位置，实现底座和管帽的高精度测量和对位。然而，目前尚未有相关技术和装备应用于TO光器件的加工生产过程。
[0004]在实际生产过程中，由于机械对位及焊接误差的存在，LD光条会偏离底盘的中心旋转轴。此时，发光条也偏离透镜的焦点位置，对光电转换效率产生影响。为了使TO器件的耦合效率达到95％，LD芯片的横向偏差应在
±
9μm范围内，目前，TO器件的生产过程只能依靠机械和运动结构保证焊接精度，没有相应的定位测量方法。

技术实现思路

[0005]针对TO器件生产过程中没有高精度和自动化的测量手段，从而导致的LD发光条位置信息不可测的问题，本专利技术的目的是提供一种TO光器件LD发光条定位方法及系统，通过采集TO器件图像并进行相关的图像处理和计算，实现TO器件LD发光条中心位置的高精度测量。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种TO光器件LD发光条定位方法，其包括：在TO器件图像上，利用已经识别出的TO器件的底盘，在该底盘上找到热沉亮斑，确定热沉亮斑在TO器件图像上的范围，通过热沉亮斑的范围，在TO器件图像二值化后的灰度图像中截取热沉部分的图像；对热沉的局部图像进行局部图像的二值化，突出相对较暗的LD发光条；基于局部二值化图像提取热沉的边缘像素，找到包含像素最多的直线段即为热沉矩形的下边缘，进而确定热沉在图像上的旋转角度；将局部图像按旋转角度进行旋转后，根据局部图像的像素确定热沉上端线段，进而得到发光条的位置信息。
[0007]进一步，所述确定热沉在图像上的旋转角度，包括：
[0008]对局部二值化图像，采用Canny算子提取热沉的边缘像素；
[0009]采用霍夫变换，探测直线边缘，并找到包含像素最多的直线段即为热沉矩形的下边缘，同时获得热沉下边缘的角度；
[0010]使用下边缘所有像素点拟合一条直线，并求解该直线的参数A和B，通过Ax+By+1＝0描述直线模型，x和y分别是边缘点的像素坐标；
[0011]判断热沉下边缘的朝向，根据热沉下边缘的角度theta和朝向确定热沉在图像上的旋转角度。
[0012]进一步，所述热沉下边缘的朝向判断方法为：
[0013]令numCol和numRow分别为热沉局部图像像素的列数和行数，将x＝numCol/2带入直线模型中，求解对应的y值；
[0014]如果y<＝numRow/2，那么底边朝下，反之底边朝上。
[0015]进一步，所述确定热沉在图像上的旋转角度，包括：
[0016]如果热沉下边缘的角度theta<＝0且底边朝上，或者热沉下边缘的角度theta>＝0且底边朝下，则旋转角度imgRoAngle＝90+theta；
[0017]如果热沉下边缘的角度theta>0且底边朝上，或者热沉下边缘的角度theta<0且底边朝下，则旋转角度imgRoAngle＝
‑
90+theta。
[0018]进一步，所述根据局部图像的像素确定热沉上端线段，包括：
[0019]将局部图像按旋转角度进行旋转后，将热沉姿态调整为水平状态；
[0020]遍历局部图像的每一行像素，获取行中每个像素的灰度数据，临时存放于一维数组；
[0021]对此一维数组中的原始灰度数据进行均值滤波，对滤波后的行像素灰度值进行二值化操作，得到行灰度数据二值化结果中的亮线端即为热沉上端线段。
[0022]进一步，所述根据局部图像的像素确定热沉上端线段，进而得到发光条的位置信息，包括：
[0023]令行灰度数据上亮线段的个数为numSeg，若亮线段个数numSeg<4，则此行不存在发光条，进行下一行亮线段搜索；
[0024]亮线段个数大于等于4时，求解两两线段之间的距离，根据求得的距离计算交比cr；
[0025]求解交比cr与TO器件设计值之间差值CR的绝对值absCR，确定可能的发光条中心位置在局部图像中的行位置rowLitImgClipRo和列位置colLitImgClipRo；
[0026]继续进行下一行会像素灰度数据的处理和光条搜索；完成行像素遍历后，cr，rowLitImgClipRo，colLitImgClipRo存放的便是与TO器件设计最为吻合的发光条交比和位置信息。
[0027]进一步，所述求解交比cr与TO器件设计值之间差值CR的绝对值absCR，包括：
[0028]如果abscr<minCR且abscr<0.1，则minCR＝abscr；
[0029]此时第j个线段的中心就是可能的发光条中心位置，记录其在局部图像中的行位置rowLitImgClipRo和列位置colLitImgClipRo。
[0030]进一步，对所述底盘中心进行定位的方法，采用圆拟合方法进行定位识别。
[0031]进一步，对所述底盘中心进行定位的方法，包括：
[0032]读取TO器件图像，并进行二值化操作，得到二值图像；
[0033]建立预设边长像素的正方形形态学模板，对二值图像施加图形学开运算，然后施加图形学闭运算，消除离散的亮斑颗粒，并填充亮斑上的暗孔；
[0034]在二值图像中，进行连通区域分析，识别并区分各个独立的亮斑。
[0035]遍历所有的连通亮斑，通过亮斑的面积判断出亮斑是否是矩形热沉；
[0036]找到热沉亮斑后，求解热沉亮斑的几何中心坐标向量；
[0037]提取二值图像所有的边缘像素，从所有边缘点中识别出底盘轮廓上的边缘点，进行外轮廓拟合、优化及底盘中心定位。
[0038]一种TO光器件LD本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TO光器件LD发光条定位方法，其特征在于，包括：在TO器件图像上，利用已经识别出的TO器件的底盘，在该底盘上找到热沉亮斑，确定热沉亮斑在TO器件图像上的范围，通过热沉亮斑的范围，在TO器件图像二值化后的灰度图像中截取热沉部分的图像；对热沉的局部图像进行局部图像的二值化，突出相对较暗的LD发光条；基于局部二值化图像提取热沉的边缘像素，找到包含像素最多的直线段即为热沉矩形的下边缘，进而确定热沉在图像上的旋转角度；将局部图像按旋转角度进行旋转后，根据局部图像的像素确定热沉上端线段，进而得到发光条的位置信息。2.如权利要求1所述TO光器件LD发光条定位方法，其特征在于，所述确定热沉在图像上的旋转角度，包括：对局部二值化图像，采用Canny算子提取热沉的边缘像素；采用霍夫变换，探测直线边缘，并找到包含像素最多的直线段即为热沉矩形的下边缘，同时获得热沉下边缘的角度；使用下边缘所有像素点拟合一条直线，并求解该直线的参数A和B，通过Ax+By+1＝0描述直线模型，x和y分别是边缘点的像素坐标；判断热沉下边缘的朝向，根据热沉下边缘的角度theta和朝向确定热沉在图像上的旋转角度。3.如权利要求2所述TO光器件LD发光条定位方法，其特征在于，所述热沉下边缘的朝向判断方法为：令numCol和numRow分别为热沉局部图像像素的列数和行数，将x＝numCol/2带入直线模型中，求解对应的y值；如果y<＝numRow/2，那么底边朝下，反之底边朝上。4.如权利要求2所述TO光器件LD发光条定位方法，其特征在于，所述确定热沉在图像上的旋转角度，包括：如果热沉下边缘的角度theta<＝0且底边朝上，或者热沉下边缘的角度theta>＝0且底边朝下，则旋转角度imgRoAngle＝90+theta；如果热沉下边缘的角度theta>0且底边朝上，或者热沉下边缘的角度theta<0且底边朝下，则旋转角度imgRoAngle＝
‑
90+theta。5.如权利要求1所述TO光器件LD发光条定位方法，其特征在于，所述根据局部图像的像素确定热沉上端线段，包括：将局部图像按旋转角度进行旋转后，将热沉姿态调整为水平状态；遍历局部图像的每一行像素，获取行中每个像素的灰度数据，临时存放于一维数组；对此一维数组中的原始灰度数据进行均值滤波，对滤波后的行像素灰度值进行二值化操作，得到行灰度数据二值化结果中的亮线端即为热沉上端线段。6.如权利要求1所述TO光器件LD发光条定位方法，其特征在于，所述根据局部图像的像素确定热沉上端线段，进而得到发光条...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷玉海，孙鹏，
申请(专利权)人：北京科信机电技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：