● 摘要
光纤陀螺因具有动态范围大、启动快、精度高、成本低等优势，被广泛应用于导航、制导与控制领域。光纤环作为光纤陀螺的核心敏感元件，它的优劣直接影响了光纤陀螺的精度。为了抑制环境变化和应力不均匀分布引起的光纤环非互易性误差，光纤环需要在小张力情况下对称绕制。国内现有光纤环绕制技术还存在一些亟待解决的问题，包括排纤不够整齐、应力分布不够均匀等，这些问题影响了光纤环的一致性。为了实现光纤环绕制过程中的质量在线检测，本文提出了基于视觉伺服控制的光纤环绕制，并对此开展了相关研究，主要研究内容为：1．通过分析温度和应力的不均匀分布对光纤环质量的影响，以及光纤环对称绕制过程中易出现的缺陷及影响因素，确定了论文研究的关键技术。2．根据光纤环绕制过程中质量在线检测的要求，提出了视觉伺服控制系统总体设计方案；搭建了视觉伺服控制系统的硬件系统，选择合适的光源及照射方式、CCD、图像采集卡等装置；利用高斯滤波、形态学滤波、Canny边缘检测等图像处理算法，完成了环骨架质量检测算法和光纤环绕制过程中光纤排纤规则在线检测算法的设计；3.为了保证光纤环绕制过程中光纤张力的一致性，检测光纤环内部应力，对绕环过程中的张力控制方法进行了研究，提出了动态闭环张力控制方法,并对动态闭环张力控制系统进行了建模仿真分析。4．通过实验，实现光纤环环骨架圆角检测、主轴与旋转轴间的最大偏移量检测、主轴表面的质量检测，以及光纤环绕制过程中光纤排纤规则的在线检测等功能，验证算法的正确性。