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COL封面故事：利用图像分析手段提高光纤陀螺光路工艺加工可靠性
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Chinese Optics Letters编辑部
光纤陀螺作为一类新型的全固态惯性导航仪表，因其体积小、精度高、启动快等优点，近年来在航空航天领域得到广泛应用。光纤陀螺是一种通过测量Sagnac相位差获得角速度的测量仪器，其中光纤环则是实现光纤陀螺角速度测量的基本载体。
近期，中国航天电子技术研究院北京航天控制仪器研究所时代光电公司王巍研究员课题组提出一种采用图像分析技术改善光纤陀螺光路加工工艺的新技术，通过该技术的应用有效提高了光纤陀螺光路加工的可靠性。该研究成果将发表在Chinese Optics Letters 2013年第10期上。
一般而言，光纤环的加工包括光纤环绕制及光纤环与外部Y波导熔接两个关键工艺步骤。为提高上述工艺的可靠性，该研究一方面采用工业相机监控光纤环绕制过程，通过分析光纤的排列及光纤环绕制边缘在时间轴上的变化，有效实现对光纤环绕制异常的自动报警；另一方面，采用引入光照先验的图割模型进行光纤熔接图像缺陷的检测与分析，通过将透射光先验简化为二维混合高斯分布的方式，改进了图割模型能量函数的设计方法，提高了熔接缺陷的分割精度。经主观评估判断，该算法对不同类型光纤的正确分割率较经典图割模型分割算法均提高了20%以上。
该研究首次将图像分析技术应用于光纤陀螺光路工艺的加工过程中，有针对性的设计了光纤环绕制异常检测、光纤熔接缺陷精确分割的新的计算方法和理论模型，并通过实际应用证明了相关方法的正确性与有效性。该成果为未来采用微观光学分析技术及可视化显示技术辅助复杂航天精密仪器的加工与制造提供了有效的手段。
在后续工作中，该课题组将进一步采用机器学习与模式识别技术，建立光纤陀螺加工过程中产生的高维质量数据与陀螺多物理场条件下输出误差的关联模型，并开展光纤陀螺数字化样机的研制工作。
图示说明：一种光纤陀螺光纤环绕制异常检测及光纤熔接缺陷分割物理模型的光学元器件图。
论文链接：Detection of automatic abnormity in the winding and splicing of fiber-optic coil
https://blog.sciencenet.cn/blog-3176-743754.html
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