光纤对接中光纤姿态检测与补偿方法研究

发布时间：2020-05-10 10:12

【摘要】：光电子信息技术是现代通信生存和发展的基础,也使得构建大规模高速通信网络成为可能。光纤的对准熔接是影响光纤通信的重要因素,高精度低损耗的光纤对准熔接对建立优良的光纤通信网络具有重要意义。目前,商业化的光纤对准熔接机普遍采用两个光学显微镜头,两光纤的相对位姿通过精密的夹具保持一致,但这种方式对光纤装夹平台的精度要求较高。此外,随着工业镜头制作工艺的不断提升,具有高分辨率、低畸变以及恒定放大倍率的远心镜头应运而生,其在精密测量领域有良好的表现。本课题将远心镜头应用在光纤对接,并摆脱精密夹具的限制,采用视觉伺服的方式实现光纤在空间5个自由度的精密对接。论文主要包括以下几个方面:首先,光纤的特征提取是求取光纤相对姿态的基础。特征点精度越高,得到的光纤位置关系就越准确。另一方面,光纤姿态的动态检测需要快速的图像处理算法,为了兼顾光纤特征提取所需的高精度和高速度,本课题针对光纤图像的特点提出了一种基于拟合法的快速亚像素光纤图像处理算法。接着,特征点的匹配是光纤三维重构的重点。考虑到光纤的特征简单,没有多余的纹理信息,本课题提出一种基于几何约束的光纤特征点提取算法,并针对远心视觉系统特点,提出一种快速估计基本矩阵的方法,进而实现了光纤在三维场景下的重构。然后,研究了光纤对接的策略。先对整个运动平台进行解耦,依据现有的设备,提出了一种两步对接策略,并对系统中由于图像处理时间等造成的“迟滞”现象做了补偿,一定程度上实现了光纤对准的视觉伺服控制。最后,集成了系统。对光纤对接的过程做了大量重复试验,并对影响光纤对接的因素做了实验分析,实验表明,本系统能够快速准确实现光纤的对接,并具有较强的鲁棒性。
【图文】：

图 1-2 便携式光纤熔接机熔接机的原理如图 1-3 所示，一般会利用两LED 单色光源互成一定角度放置，光经过反和包层的折射率不一样，这样处理能得到一相见的图像是十分有利于随后的图像处理。的制作工艺不断地提升，除了显微镜头，也镜头的图像畸变非常小，且没有透视投影误我们更加精准的求取两光纤在空间中的位姿光纤显微镜头相机

图 2-1 单模光纤结构示意图.1.2 单模光纤的制备在光纤对接的时候，实际参与对准的是单模光纤的包层和玻璃纤芯，，因此接之前，需要进行单模光纤的制备，包括剥离涂覆层和保护外壳以及光纤端切割。如图 2-2 所示，剥离光纤的涂覆层需要专门的工具米勒钳，使用时注意不裸纤夹断，剥离完成后还要利用棉球蘸取适量酒精清洁光纤包层，去除其上覆层残屑。由于光纤端面质量对光纤的对准熔接有很大影响，因此必须用专光纤切割刀切割剥离后的光纤，得到完整无损的光滑端面。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP391.41;TN253

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本文编号：2657145