本文選題：光纖繞線機(jī) + 圖像監(jiān)控�。� 參考：《北方工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：在慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中,陀螺儀作為一種新型的敏感元件,為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)提供姿態(tài),角速度等重要信息。目前,其被廣泛應(yīng)用于航空航天、航海和國(guó)防科工等重要鄰域,具有重要的戰(zhàn)略意義。針對(duì)光纖陀螺儀中重要敏感元件光纖陀螺,在繞制過(guò)程中出現(xiàn)的精度差,控制系統(tǒng)落后、繞線效率低、一致性差等問(wèn)題,本文提出用機(jī)器視覺(jué)輔助檢測(cè)改善加工工藝的方法。本文主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:(1)分析了傳統(tǒng)光纖繞線機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及其相互運(yùn)動(dòng)關(guān)系。為代替人工撥線,設(shè)計(jì)了撥線機(jī)構(gòu)。對(duì)比了多種光纖繞線工藝的優(yōu)劣,并對(duì)傳統(tǒng)光纖繞線機(jī)采用的四極對(duì)稱繞線工藝進(jìn)行了詳細(xì)的分析,制定了基于圖像監(jiān)控的繞線工藝流程。(2)完成了光纖繞線機(jī)視覺(jué)監(jiān)控系統(tǒng)中攝像機(jī)、鏡頭和光源的選型。分析了多種圖像采集系統(tǒng)安裝方式的特點(diǎn),確定明場(chǎng)漫射背光照明是最適合本系統(tǒng)的安裝方案。(3)設(shè)計(jì)了獲取光纖撥線輪感興趣區(qū)域的算法,解決了由于攝像機(jī)拍攝到圖像數(shù)據(jù)量較大而且含有大量不需要信息的缺點(diǎn)。比較了多種光纖輪廓圖像增強(qiáng)、圖像分割以及邊緣檢測(cè)算法,最終確定了以中值濾波,動(dòng)態(tài)迭代閾值進(jìn)行圖像分割,然后進(jìn)行canny邊緣檢測(cè)的基本圖像處理過(guò)程。(4)設(shè)計(jì)了從光纖輪廓感興趣區(qū)域獲得光纖波峰位置的算法。其中,針對(duì)光纖輪廓波峰位置檢測(cè)的不確定性、間斷以及錯(cuò)誤波峰位置問(wèn)題,利用插值和濾波的方法,從而提高尋找波峰位置穩(wěn)定性。最后根據(jù)波峰出現(xiàn)的位置規(guī)律,得到了當(dāng)繞線時(shí)出現(xiàn)間隙故障以及重疊故障時(shí)的圖像處理及監(jiān)控算法。(5)通過(guò)分析(4)中獲取的波峰位置信息,設(shè)計(jì)了預(yù)測(cè)光纖波峰出現(xiàn)位置的線性擬合預(yù)測(cè)算法,實(shí)驗(yàn)表明該預(yù)測(cè)算法預(yù)測(cè)效果良好。實(shí)現(xiàn)了通過(guò)光纖的預(yù)測(cè)位置得到撥線輪運(yùn)動(dòng)增量,最終完成光纖繞線機(jī)的自動(dòng)撥線控制。(6)設(shè)計(jì)了基于ARM和FPGA的多軸運(yùn)動(dòng)控制器,替代原有的PLC控制方案,提高了控制系統(tǒng)的靈活性。實(shí)驗(yàn)表明,該多軸同步控制器具有良好的同步控制效果。
[Abstract]:In inertial navigation system, gyroscope, as a new sensitive element, provides important information for inertial navigation system, such as attitude, angular velocity and so on. At present, it is widely used in aerospace, navigation, defense science and technology and other important neighborhood, has important strategic significance. In order to solve the problems such as poor precision, backward control system, low winding efficiency and poor consistency of fiber optic gyroscope (fog), which is an important sensitive element in fiber optic gyroscope, this paper puts forward a method of improving machining technology by machine vision aided detection. The main contents of this paper are as follows: (1) the mechanical structure of the traditional fiber winding machine and its relationship with each other are analyzed. In order to replace the manual wire dialing mechanism is designed. The advantages and disadvantages of various fiber winding techniques are compared, and the four-pole symmetrical winding technology used in the traditional fiber winding machine is analyzed in detail. The visual monitoring system of optical fiber winding machine is composed of camera, lens and light source. In this paper, the characteristics of various installation methods of image acquisition system are analyzed, and it is determined that the bright field diffuse backlighting is the most suitable installation scheme for this system. The algorithm for obtaining the region of interest of the optical fiber dial wheel is designed. The problem is solved because of the large amount of image data captured by the camera and the large amount of information that is not needed. Several image enhancement, image segmentation and edge detection algorithms are compared. Finally, median filter and dynamic iterative threshold are used to segment the image. Then the basic image processing process of canny edge detection. 4) an algorithm for obtaining the peak position of optical fiber wave from the region of interest of fiber contour is designed. In order to solve the problem of the uncertainty, discontinuity and error peak position of fiber profile wave peak detection, interpolation and filtering methods are used to improve the stability of finding the peak position. Finally, according to the position rule of wave crest, the image processing and monitoring algorithm of gap fault and overlapping fault are obtained by analyzing the position information of wave peak. A linear fitting algorithm is designed to predict the position of the peak of optical fiber wave. The experimental results show that the prediction algorithm is effective. Finally, the automatic dialing control of fiber winding machine is finished. A multi-axis motion controller based on ARM and FPGA is designed to replace the original PLC control scheme. The flexibility of the control system is improved. Experiments show that the multi-axis synchronization controller has good synchronization control effect.
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN96;TN253;TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1907133