光纤环绕制中张力控制与高精度排线的研究

针对光纤环各类绕制方式对温度变化抑制能力的研究,得到四级对称绕制设备的具体要求。目前的光纤环绕制设备与其进行比较后,发现主要有以下缺陷:绕制过程中张力控制波动大、排线精度比较低和绕制设备的自动化程度不完全。对光纤环绕制设备的进行改进:首先,建立供纤轮与绕纤轮之间速度差的数学模型;并经过仿真得到换光纤层绕制时必须改变供线轮的转速以保证张力的基本范围;而且使用舞蹈轮微控设备实现张力波动小范围控制。其次,采用光纤绕制检测设备实时检测光纤排线性能;并确定合适的滞后角度以实现高精度排线。最后,采用一从两主的电机控制方法实现光纤绕制设备的自动绕制。经过实验验证:该张力控制方法可以实现不同层光纤张力的高精度控制,而采用该排线方式也可以完全实现高精度排线的自动化。

数字视觉精密测量光纤环绕制状态参数

针对光纤环绕制状态参数对光纤陀螺性能产生的重要影响,提出采用数字视觉结合边缘检测、特征提取等相关算法,检测光纤环绕制图像中的边缘来计算其平均直径和绕制长度,根据光纤环绕制层数和匝数变化在图像边缘中的表现,通过对其特征提取计算绕制光纤的层数和匝数,进而计算绕制长度.经仿真验证,对光纤环绕制状态参数计算的理论误差最大为一个像素点,在实际应用中可通过改变视觉系统参数和选用更高精度的算法来改善计算误差的大小.

光纤环绕制监测图像清晰度评价方法

针对光纤环绕制过程中,光纤绕制层数增加和视觉系统景深量限制导致的光纤环绕制图像成像不清晰的问题,根据绕制图像的纹理特征,建立了适于光纤环绕制图像清晰成像的视觉系统,并根据图像清晰与否在空域中表现出的边缘特征差异,采用空域中图像清晰度评价方法对多幅光纤环绕制图像进行分析,以函数的单峰性、无偏性并且无局部极点作为最优评价函数确定光纤环图像最清晰的成像位置.通过仿真验证了Brenner评价方法可以有效地确定光纤环绕制图像清晰成像的位置.

光纤环绕制中滞后角控制的研究

为提升光纤环绕制设备的排线性能,避免不合理绕制滞后角引起的各类绕制缺陷和绕制错误,在对绕制滞后角的几何位置与受力分析进行研究的基础上,建立了滞后角、光纤间隙和光纤上线终点三者之间的数学模型;并通过对绕制初始时刻滞后角引起错误绕制现象进行分析,提出了在绕制初始时刻对该滞后角进行合理补偿的方法。实验结果表明:合适的滞后角可以有效避免绕制缺陷的产生,使用该换层绕制初始时刻滞后角补偿方法可以消除绕制错误的现象,实现光纤环绕制设备的精密排线和自动化缠绕。

基于键合图的光纤环绕制小张力控制结构的建模和仿真

光纤环是光纤陀螺中的核心部件。光纤环绕制的技术水平直接影响着光纤陀螺的精度,绕制过程中缠绕张力控制更是整个光纤环绕制中尤为关键的部分。介绍了键合图方法基本原理,并将其应用于光纤环绕制的张力控制分析中,通过分析全过程的键合图模型,导出了系统的状态方程,并依据一定的结构参数应用Matlab对其进行了仿真,同时对系统做了输出测试,验证了该模型的有效性,为实际工程应用和引入先进控制算法提供必要的理论基础。

基于低秩表示的光纤环绕制缺陷检测

针对目前光纤绕制缺陷检测方法准确率低,实用性差等问题,提出一种基于低秩表示技术的光纤环绕制缺陷检测方法。首先,利用光纤环图像纹理的重复性和缺陷的局部性特征,将无缺陷的光纤环图像建模为低秩结构,将缺陷建模为稀疏结构。然后,基于低秩表示理论对绕制缺陷检测问题进行模型构建,并利用增广拉格朗日乘子法求解其目标函数,以近似恢复原始图像的行空间并分离出缺陷区域。通过实验对算法进行验证,结果表明,提出的光纤绕制缺陷检测方法是可行的,能够有效检测出缺陷,且与其他算法相比,本算法取得缺陷检测精度最高。

高精度光纤张力控制系统的设计与改进

针对现有一套光纤张力控制系统进行改进设计,使其张力控制误差从±0.0147 N左右减少到±0.0049 N之内,以满足高品质光纤环生产工艺要求。首先分析原系统存在的缺陷(即张力测量不准、系统抗干扰性差、控制策略不完善),然后改进张力测量机构,从而提高张力测量准确度,再通过大减速比的减速器提高系统的抗干扰能力,使控制系统具有良好的鲁棒性,最后重新设计电控系统,以基于ARM的STM32单片机为系统处理器,采用数字PID控制算法,同时设计单路板,以完善控制策略。

采用分布式偏振串扰检测保偏光纤环质量的研究

提出将偏振串扰分析仪用于光纤陀螺(FOG)保偏光纤(PMF)环绕制在线检测、原料PMF质量检测、成品PMF环总体检测和热应力检测。通过对原料光纤检测,可以有效减少原料光纤固有缺陷对光纤环的影响。通过PMF环绕制在线检测,可以有效检测出光纤环在绕制中的缺陷、监控绕制张力、定位绕制光纤位置和改进绕制工艺等。通过光纤环热应力检测,可以了解骨架、光纤固化胶由于热应力作用对光纤环性能的影响。研究表明,分布式偏振串扰测量是大幅提高PMF环质量的一个有效手段。