一种光纤绕线机排线一致性的视觉辅助控制方法及装置

暂无

一种光纤绕线机排线一致性的视觉辅助控制方法及装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及光纤绕线技术领域，特别是一种光纤绕线机排线一致性的视觉辅助控制方法及装置。\n背景技术\n[0002] 光纤陀螺主要用于测量敏感载体的空间运动姿态，对导航系统的性能发挥起着非常关键的作用。光纤陀螺仪中的光纤环是用于测量输入角速度引起的双向传播光波之间相位差的重要部件，是光纤陀螺的核心组成部分之一。光纤环的缠绕方式，光纤排布的是否均匀，应力是否分布均匀决定了光纤环的精度。\n[0003] 目前，国内外对光纤环的绕制方法主要围绕伺服控制系统进行精确的位置控制以及速度控制进行，光纤在轴上的绕制的精度如何，全凭借伺服系统的控制精度保证。\n[0004] 随着机器视觉技术的发展，机器视觉逐渐代替精密量具进行精确测量。目前，应用到光纤绕线机上面的机器视觉技术主要起到离线或者在线故障诊断的作用，而对于光线绕线精度的现场纠正却鲜有涉及。目前光纤绕线过程中，由于光纤线径变化导致伺服控制系统的误差累积，而无法调整光纤绕线机主轴的进给量，造成光纤之间的挤压，严重时甚至会出现叠丝现象，从而导致绕线失败。本发明提出的利用机器视觉辅助伺服控制系统提高光纤排线一致性的方法和装置就是要实现光纤排线过程中的闭环控制，保证光纤排布的均匀，根据光纤线径的变化进行动态的补偿拨线轮的进给量，填补了该领域的空白。\n发明内容\n[0005] 为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种光纤绕线机排线一致性的视觉辅助控制装置及方法，实现了光纤排线过程中的闭环控制，不仅保证了光纤排布的均匀，还可以根据光纤线径的变化进行动态的补偿拨线轮的进给量。\n[0006] 本发明的目的之一是解决传统光纤绕线机无法自动调节拨线进给量的缺陷，加入实时视觉反馈，调整光纤绕线机的拨线轮进给量，从而使光纤环绕制具有更好的一致性。\n[0007] 本发明的另一目的是改变传统视觉监控方案，提出一种利用机器视觉提高光纤环绕制一致性的方法。\n[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：\n[0009] 本发明首先提供一种光纤绕线机排线一致性的视觉辅助控制装置，包括机座、机架及支撑横梁，还包括设置在机座上的可左右移动的齿轮箱体，齿轮箱体上设有绕线主轴，绕线主轴可随齿轮箱体的移动而左右移动，且其通过齿轮箱体内的第一伺服电机带动减速器而产生旋转运动进行收线；所述支撑横梁上设有可左右移动及上下移动的支架，支架上固定设置有相对静止的拨线轮和摄像机，所述摄像机的镜头位置处于拨线轮的正前方。\n[0010] 优选的，所述齿轮箱体通过其内部的第一伺服电机沿设置在机座上的滑轨左右移动。\n[0011] 优选的，还包括一阶梯轴测量块，所述阶梯轴测量块上设置有五个圆周阶梯，每个圆周阶梯的厚度相同，且自左向右圆周阶梯的高度不断增大，且相邻圆周阶梯的高度差相同。\n[0012] 优选的，所述支架通过设置在支撑横梁上的第二伺服电机实现左右移动，通过第三伺服电机实现上下移动。\n[0013] 本发明还提供一种光纤绕线机排线一致性的视觉辅助控制方法，包括按顺序进行的如下步骤：\n[0014] 步骤[1]选择合适的摄像机：设光纤直径为D，图像中有N匝光纤，每匝对应的像素长度是Di，为了达到测量精度的需求，每匝光纤对应的像素数应该至少10个像素，因此摄像机拍摄图像的大小在横轴上至少大于10*N，且留出20％的余量，方便摄像机调整；\n[0015] 步骤[2]标定模块的制作：制作阶梯轴式测量块，保证安装时测量块和将要测量的光纤环同轴，该阶梯轴具有五个阶梯，每个阶梯都具有相同的厚度，且相邻的两个阶梯高度差相同(已知阶梯半径随着轴位置变化具有单调性，两个台阶之间的距离没有严格的要求，只需要方便摄像机进行拍摄即可，这样可以减少加工难度)，取每个阶梯的左右两侧作为角点，以便进行角点检测，可以通过两个角点之间实际物理尺寸和图像中所占的像素长度，来求取横向的当量因子矩阵，根据相邻阶梯的相同侧角点的半径的实际物理尺寸差和图像所占像素的高度差求出对应纵向的当量因子矩阵；\n[0016] 步骤[3]标定摄像机：移动摄像机以建立在空间分布上不同点处像素值对应的几何距离之间的当量因子，并将当量因子值制作成当量因子矩阵，从而完成摄像机标定；\n[0017] 步骤[4]提取光纤环特征：\n[0018] a.特征确定：选取光纤环边缘进行特征提取，选取光纤环轮廓波纹的波峰和波谷作为特征点，方便求出一匝光纤环对应的像素数；\n[0019] b.对采集到的图像进行非线性中值滤波处理，以有效的去除掉图像噪声，具体做法是选取需要进行滤波处理的像素点为中心取长度为奇数L(比如5pixels)的像素窗口，对该L个像素灰度值进行排序，取中值作为该点的像素值；\n[0020] c.利用二值化方法进行图像分割，将背景和光纤进行分区别开来；\n[0021] d.对图像进行从上到下的寻找发生像素值跳变点，进行区域滤波，确定光纤环的边缘。\n[0022] e.通过求解光纤环边缘曲线一阶导数等于零，二阶导数小于零提取光纤环图像中的波峰特征点；另求解边缘曲线一阶导数等于零，二阶导数大于零的点作为光纤图像中的波谷特征点。\n[0023] 步骤[5]光纤环排线一致性分析：基于光纤环图像的边缘波峰波谷特征点，通过将特征点之间横向和纵向像素之差与步骤[3]中求解出的摄像机标定结果即摄像机模型，解算出实际的光纤直径，并通过光纤直径数据得出光纤环排布一致性优劣结论，具体方法如下：\n[0024] a.设通过摄像机实时采集到的光纤环图像中包括N个光纤环，其中，设第i个波峰的坐标是(Pui,Pvi)；第i个波谷(波峰较波谷滞后90度相位即紧接着序号为i的波峰后面是第i个波谷)的坐标是(Vui,Vvi)；根据摄像机标定的结果，设第i个波峰和第i个波谷之间的横向像素坐标差是dui＝Vui-Pui；根据现在摄像机位于世界坐标系下的位置，查询步骤[3]中摄像机标定的结果，若摄像机所在的位置不在表中，那么通过线性插值的方法求出该位置处的横向当量因子si，从而确定第i匝光纤的半径就是ri＝si·dui。\n[0025] b.根据上述步骤求解出第1匝到第N匝光纤环的半径r1,r2,...,rN来估计rN+1，具体方法如下:创建一个大小为M的先进先出半径数据存储队列，当半径数据队列未装满时候，采取利用当前绕制的光纤环的前一匝光纤环半径rN估计rN+1，设为gN+1；当半径数据队列装满时候，求rN与r1,r2,...,rN-1求偏差绝对值的最小值，这里假设rN与ri之间相差最小，此时rN+1的估计值gN+1为ri+1，该方法可以很好地利用光纤自身制造误差的随机特性。后期随着大量历史数据的反复更新与积累，估算偏差将趋于非常小。\n[0026] c.利用上述步骤b中求得光纤的半径数据，当数据队列未满时，求出已经求得的半径值里面的最大值和最小值；反之将N匝线圈半径数据平均分成三组，对各组线径求平均值得到A1,A2,A3，求出A1,A2,A3最大值和最小值来，取上述过程中求得的最大值和最小值作为rN+1的估计值gN+1最大值和最小值门限；当估计的rN+1大于最大门限值时候，取最大门限值对rN+1的估计值gN+1重新赋值，此时排线将有变密的趋势；当估计的rN+1小于最小门限值时候，取最大门限值对rN+1的估计gN+1重新赋值，此时排线将有变疏的趋势；否则将gN+1保持不变。\n[0027] 步骤[6]当绕完第N+1匝后，绕下一匝的时候，此时原第N+1匝线圈的半径迭代为第N匝线圈的半径，通过现在实际测量得到第N匝线圈的半径可以确定步骤[5]中对原第N+1匝线圈半径的估计是否正确，从而对目前将要绕制的线圈半径的估计进行动态补偿；补偿方法是将现在N+1匝线圈的半径加上第N匝线圈的实际尺寸值减去原第N+1匝线圈的估计值，经过动态补偿后，得到更加精确的rN+1估计值gN+1。\n[0028] 步骤[7]通过步骤[6]求解得到第N+1匝线圈的直径求解出拨线轮需要运动距离，实现机器视觉辅助排线，调整拨线轮进给量，具体方法如下：\n[0029] 设伺服电机转动一圈需要M个脉冲，对应的拨线轮移动距离是l，由步骤[5]中计算得到需要移动的距离是2·gN+1，运动控制器在绕第N+1匝的时候就需发出 个脉冲。\n[0030] 优选的，步骤[3]中标定摄像机的具体方法如下：\n[0031] 1)摄像机的安装：将光纤环骨架安装在绕线主轴上，调节摄像机安装位置，尽量保证摄像机光心轴和绕线主轴之间相互垂直；控制第二伺服电机使摄像机随支架向右移动到可以看见光纤环骨架右侧安装位置为宜，读取第二伺服电机绝对值编码器位置值作为右侧起始位置；控制第三伺服电机使摄像机随支架向上移动，直到光纤环骨架的上沿在图像中部上方为宜，读取第三伺服电机绝度值编码器位置，作为摄像机纵向的起点位置；\n[0032] 2)标定模块的安装：将安装在绕线主轴上面的光纤环骨架去掉，用阶梯轴测量块代替安装，保证测量块的安装位置在光纤环骨架安装的位置上，这样进行标定得到的当量因子就和骨架位置得到的当量因子一致，可以直接进行使用；\n[0033] 3)控制第二伺服电机使支架向左运动一定的长度，记录下此时第二伺服电机所处的绝对位置，通过角点检测算法计算测量块上阶梯对应角点的像素位置，并通过角点处左侧图像边缘坐标是否发生突变减小而确定是否是阶梯的左侧角点，通过确定角点的右侧边缘坐标是否发生了突变减小从而确定是否是阶梯的右侧角点；通过一个阶梯左右侧阶梯角点之间的像素值横坐标之差和实际的物理尺寸之间对应的关系求解出横轴的当量因子系数；通过相邻阶梯的同侧(比如左侧或者右侧)的角点的像素值纵向之差和实际物理尺寸之间的关系求解出纵轴的当量因子系数，至此即可求解出摄像机在该绝对位置下摄像机模型，重复上述步骤，直到摄像机能够观察到绕线骨架的左侧位置结束，从而得到摄像机在该特定高度上横向各个位置对应的摄像机模型，对于位于该高度的而不在标定点的位置对应的摄像机模型可以通过线性插值的方法进行确定；\n[0034] 4)当测量块在图像中走完一行时，控制第二伺服电机使摄像机回到横向的起始位置，然后控制第三伺服电机使摄像机向上运行一定的步长，重复步骤3)，检测摄像机处于该纵向高度时不同横向位置的摄像机模型；\n[0035] 5)反复进行步骤3)和步骤4)，直到摄像机的图像可以拍摄到光纤环骨架的上边缘位置，摄像机标定完成。\n[0036] 优选的，步骤[4]的步骤c中在确定二值化阈值之前，统计采集的图像的灰度直方图，求解最大似然概率进行自动图像阈值分割，经过此次图像阈值确定后，后续图像处理就无需再次求解该阈值，直接使用即可，节约了由于动态求解阈值带来的资源浪费且保证了环境适应性。\n[0037] 优选的，步骤[4]的步骤d的具体操作为：\n[0038] 1)从图像的中间列(比如图像2048列，那么就选择1024列)开始，从上往下寻找二值化图像像素跳变点(图像边缘会出现像素值跳变)，找到后标记下来，检测该标记点下方一定像素范围内(如3个pixels)的像素值是否相同，相同则接受该点是边缘点，否则剔除该标记点，继续向下寻找；\n[0039] 2)寻找该图像中间列相邻左侧第一列和相邻右侧第一列(例如中间列是1024列，那么相邻左侧第一列是1023列，相邻右侧第一列是1025列)的图像二值化像素跳变点，方法如下：利用1)中寻找到的跳变点的纵坐标作为初始值，在相邻左侧第一列和相邻右侧第一列边缘的纵坐标位置向上和向下搜索二值化图像像素值跳变点，找到后进行区域滤波，找到边缘点后记录下来，如果1)中没有找到中间列跳变点则按照1)中寻找边缘点的方法进行寻找边缘点；\n[0040] 3)按照2)中的方法在利用图像中间相邻左侧第一列和相邻右侧第一列的二值化图像跳变点的纵坐标，作为寻找图像中间列相邻左侧第二列和相邻右侧第二列的二值化图像边缘的起始点，寻找跳变点，并进行区域滤波，当找到边缘点时，记录下来；依次类推，求解整个图像各列对应的二值化图像像素值跳变点，从而就求得了整个图像的光纤环边缘。\n[0041] 本发明的积极效果：本发明实现了光纤排线过程中的闭环控制，不仅保证光纤排布的均匀，还可以根据光纤线径的变化进行动态的补偿拨线轮的进给量，解决了传统光纤绕线机无法自动调节拨线进给量缺陷，加入实时视觉反馈，调整光纤绕线机的拨线轮进给量，从而使光纤环绕制具有更好的一致性。\n附图说明\n[0042] 图1是本发明视觉辅助控制装置的结构示意图；\n[0043] 图2是本发明所述阶梯轴测量块的结构示意图；\n[0044] 图3为摄像机拍摄到的光纤环图像示意图。\n具体实施方式\n[0045] 下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。\n[0046] 参照图1和图2，本发明优选实施例提供一种光纤绕线机排线一致性的视觉辅助控制装置，包括机座9、机架及支撑横梁1，还包括设置在机座9上的可左右移动的齿轮箱体7，齿轮箱体7上设有绕线主轴6，绕线主轴6可随齿轮箱体7的移动而左右移动，且其通过齿轮箱体7内的第一伺服电机带动减速器而产生旋转运动进行收线；所述支撑横梁1上设有可左右移动及上下移动的支架4，支架4上固定设置有相对静止的拨线轮5和摄像机8，所述摄像机8的镜头位置处于拨线轮5的正前方。\n[0047] 所述齿轮箱体7通过其内部的第一伺服电机沿设置在机座上的滑轨左右移动。所述支架4通过设置在支撑横梁上的第二伺服电机2实现左右移动，通过第三伺服电机3实现上下移动。\n[0048] 如图2所示，本发明还包括一阶梯轴测量块，所述阶梯轴测量块上设置有五个圆周阶梯，每个圆周阶梯的厚度相同，且自左向右圆周阶梯的高度不断增大，相邻圆周阶梯的高度差相同。\n[0049] 如图1所示，随着绕线进行，第二伺服电机2旋转，带动支架4左右运动，从而拨线轮\n5也左右移动。每当绕线机绕一匝光纤环，拨线轮移动一定的进给量，使拨线轮侧面顶住光纤环末端，从而达到光纤排布一致，疏密得当。本文提出的基于图像辅助的光纤排布一致性方法就是解决拨线轮进给量的控制问题。同时，当光线环绕到绕线轴骨架的端面的时候，第三伺服电机3旋转，带动同步带轮使支架4上下运动，从而使拨线轮5上下移动。光纤环骨架安装在绕线主轴6上面，绕线主轴6会随着箱体7的移动而左右移动，并且其通过齿轮箱体7内的伺服电机带动减速器而产生旋转运动进行收线。摄像机8在绕线的过程中采集光纤排布情况。\n[0050] 本实施例还提供一种光纤绕线机排线一致性的视觉辅助控制方法，包括如下步骤：\n[0051] 步骤一：为了将图像的几何参数提取出来，对摄像机进行参数标定是必要和重要的一步。本实施例采用了一种简单易于操作的标定方法，通过分区域测量量块在图像中的对应的像素值，折算出每一个像素对应的几何长度进行标定。详细步骤如下：\n[0052] 1.选择合适的摄像机。设光纤直径为D(这里设为0.17mm)。在图像中有N匝光纤，每匝对应的像素长度是Di，为了达到测量精度的需求，每匝光纤对应的像素数应该至少10个像素，1个像素对应的几何距离要小于0.017mm。因此摄像机拍摄图像的大小在横轴上至少大于10*N，且留出20％的余量，方便摄像机调整。为了方便观察直径较小的光纤，考虑成本，可适当的选取具有放大作用的镜头进行采集。\n[0053] 2.标定模块的制作。为了保证测量块便于安装，测量块要和将来要测量的光纤环同轴，所设计的阶梯轴保证角点处轴向间距精度在10微米的精度。如图2，该轴具有五个阶梯，每个阶梯都具有相同的厚度L，且相邻的两个阶梯相差半径相差都是H(已知阶梯半径随着轴位置变化具有单调性，两个台阶之间的距离没有严格的要求，只需要方便摄像机进行拍摄即可，这样可以减少加工难度)，取每个阶梯的左右两侧作为角点，进行角点检测。通过两个角点之间实际物理尺寸L和图像中所占的像素长度，来求取横向的当量因子矩阵，根据相邻阶梯的相同侧角点的半径的实际物理尺寸差H和图像所占像素的高度差求出对应纵向的当量因子矩阵。该方法不关心阶梯轴的轴肩部分加工难度，避免选择机床难以保证精度的轴肩作为特征点，降低成本。\n[0054] 3.由于摄像机畸变以及安装位置误差等原因，需要对摄像机进行标定。传统摄像机标定方法有张正友标定法，两步法等，但是由于本系统需要检测圆轴上尺寸，棋盘格不便于安装。本发明采取利用机械结构中摄像机和拨线轮的相对静止，具备上下左右运动特点，移动摄像机便可以建立空间分布上不同点处像素值对应的几何距离之间的当量因子，将当量因子值制作成当量因子矩阵，从而完成摄像机标定。该方法简单易于操作且不需要严格要求摄像机在运动过程中光心和光纤环骨架垂直，具体方法如下：\n[0055] 1)摄像机的安装。将光纤环绕制骨架安装在绕线主轴上，调节摄像机安装位置，尽量保证摄像机光心轴和绕线主轴之间相互垂直。旋转第二伺服电机使摄像机向右移动到可以看见光纤环骨架右侧安装位置为宜，读取伺服电机绝对值编码器位置值作为右侧起始位置；旋转第三伺服电机使摄像机向上移动，直到光纤环骨架的上沿在图像中部上方为宜，读取伺服电机绝度值编码器位置，作为摄像机纵向的起点位置。这种选择起始位置的方法考虑了实际绕制光纤环的时候，起始位置是右侧，保证标定完成后，就可以使用标定的结果，防止无效标定产生；同理，纵向起始位置的确定做了相同的考虑。\n[0056] 2)标定模块的安装。安装标定模块时，将安装在绕线主轴6上面的骨架去掉，代替安装的是阶梯轴测量块，保证测量块的安装位置在骨架安装的位置上，这样进行标定得到的当量因子就和骨架位置得到的当量因子一致，可以直接进行使用。\n[0057] 3)控制第二伺服电机向左运动一定的长度，记录下此时伺服电机所处的绝对位置。通过角点检测算法计算阶梯对应角点的像素位置，并通过角点处左侧图像边缘坐标是否发生突变减小而确定是否是台阶的左侧角点，通过确定角点的右侧边缘坐标是是否发生了突变减小从而确定是否是阶梯的右侧角点。通过计算一个阶梯左右侧台阶角点之间的像素值横坐标之差和实际的物理尺寸之间对应的关系求解出横轴的当量因子系数(比如\n12pixels/0.1mm)；通过求解相邻阶梯的同侧(比如左侧或者右侧)的角点的像素值纵向之差和实际物理尺寸之间的关系求解出纵轴的当量因子系数(比如12pixels/0.1mm)。通过该步骤就可求解出摄像机在该绝对位置下摄像机模型。重复该步骤，直到摄像机能够观察到绕线骨架的左侧位置结束，从而使得到摄像机在该特定高度上横向各个位置对应的摄像机模型，对于位于该高度的而不在上述标定点的位置对应的摄像机模型可以通过线性插值的方法进行确定。\n[0058] 4)当测量块在图像中走完一行时，控制第二伺服电机使摄像机回到横向的起始位置，然后控制第三伺服电机使摄像机向上运行一定的步长。重复本步骤3)中检测摄像机处于该纵向高度时不同横向位置的摄像机模型。反复进行本步骤3)和4)，直到摄像机的图像可以拍摄到光纤绕线骨架的上边缘位置，摄像机标定就完成。该方法简单易行，且兼顾由摄像机运动时线性度误差等特点带来的误差、不需要摄像机的光心和绕线主轴相互垂直。\n[0059] 步骤二：本步骤完成提取光纤环特征，光纤环特征的提取关系到后续光纤环尺寸的测量，是本发明的关键一步。步骤如下：\n[0060] 1.特征确定：考察到摄像机拍摄到的光纤环图像的特点如图3所示，绕在骨架上的光纤环和背景之间对比鲜明，我们选取光纤环边缘进行特征提取，选取光纤环轮廓波纹的波峰和波谷作为特征点，方便求出一匝光纤环对应的像素数。随后续步骤的进行，证明该特征点可以方便有效提取出光纤环直径。\n[0061] 2.对采集到的图像进行非线性中值滤波处理，该方法可以有效的去除掉图像噪声，并且由于实际绕线的过程中，每分钟大约绕制60匝左右，中值滤波算法所消耗的计算时间较少，满足时间要求。具体做法是选取需要进行滤波处理的像素点为中心取长度为奇数L(比如5pixels)的像素窗口，对该L个像素灰度值进行排序，取中值作为该点的像素值。\n[0062] 3.本方法采取二值化方法进行图像分割，将背景和光纤进行分区别开来。在确定二值化阈值之前，统计采集的图像的灰度直方图，观察图3可以看出像素值应该成两级分化的状态，求解最大似然概率进行自动图像阈值分割。经过此次图像阈值确定后，后续图像处理就无需再次求解该阈值，直接使用即可，节约了由于动态求解阈值带来的资源浪费且保证了环境适应性。\n[0063] 4.对图像进行从上到下的寻找发生像素值跳变点，进行区域滤波，确定光纤环的边缘。具体做法如下：\n[0064] 1)从图像的中间列(比如图像2048列，那么就选择1024列)开始，从上往下寻找二值化图像像素跳变点(图像边缘会出现像素值跳变)，找到后标记下来。由于图像具有噪声，因此对标记下来的点进行区域滤波，从而判断该点标记是否有效。具体方法是：检测该标记点下方一定像素范围内(如3个pixels)的像素值是否相同，相同则接受该点是边缘点，否则剔除该标记点，继续向下寻找。\n[0065] 2)寻找该图像中间列相邻左侧第一列和相邻右侧第一列(例如中间列是1024列，那么相邻左侧第一列是1023列，相邻右侧第一列是1025列)的图像二值化像素跳变点，方法如下：利用1)中寻找到的跳变点的纵坐标作为初始值，在相邻左侧第一列和相邻右侧第一列边缘的纵坐标位置向上和向下搜索二值化图像像素值跳变点，找到后进行区域滤波。找到边缘点后记录下来。如果1)中没有找到中间列跳变点则按照1)中寻找边缘点的方法进行寻找边缘点。\n[0066] 3)按照2)中的方法在利用图像中间相邻左侧第一列和相邻右侧第一列的二值化图像跳变点的纵坐标，作为寻找图像中间列相邻左侧第二列和相邻右侧第二列的二值化图像边缘的起始点，寻找跳变点，并进行区域滤波。当找到边缘点时，记录下来。依次类推，求解完整个图像各列对应的二值化图像像素值跳变点，从而就求得了整个图像的边缘。\n[0067] 5.进一步，考虑到光纤环边缘轮廓具有连续性以及图3中光纤环的特点，通过求解光纤环边缘曲线一阶导数等于零，二阶导数小于零提取光纤环图像中的波峰特征点；另求解边缘曲线一阶导数等于零，二阶导数大于零的点作为光纤图像中的波谷特征点。\n[0068] 步骤三：光纤环排线一致性分析。本步骤基于光纤环图像的边缘波峰波谷特征点，通过将特征点之间像素横向和纵向像素之差与步骤二中求解出的摄像机标定结果即摄像机模型，解算出实际的光纤直径，并通过光纤直径数据得出光纤环排布一致性优劣结论，具体方法如下：\n[0069] 1.设通过摄像机实时采集到的光纤环图像中包括N个光纤环，其中，设第i个波峰的坐标是(Pui,Pvi)；第i个波谷(波峰较波谷滞后90度相位即紧接着序号为i的波峰后面是第i个波谷)的坐标是(Vui,Vvi)；根据摄像机标定的结果，设第i个波峰和第i个波谷之间的横向像素坐标差是dui＝Vui-Pui；根据现在摄像机位于世界坐标系下的位置，查询步骤一中摄像机标定的结果，若摄像机所在的位置不在表中，那么通过线性插值的方法求出该位置处的横向当量因子si，从而第i匝光纤的半径就是ri＝si·dui。\n[0070] 2.根据上步骤求解出第1匝到第N匝(这里不防摄像机采集N的最大值为120)光纤环的半径r1,r2,...,rN来估计rN+1。具体方法如下:创建一个大小为M(这里不妨设M为150)的先进先出半径数据存储队列。当半径数据队列未装满时候，采取利用当前绕制的光纤环的前一匝光纤环半径rN估计rN+1，设为gN+1；当半径数据队列装满时候，求rN与r1,r2,...,rN-1求偏差绝对值的最小值，这里假设rN与ri之间相差最小，这里就设rN+1的估计值gN+1为ri+1，该方法可以很好地利用光纤自身制造误差的随机特性，但如果后期随着大量历史数据的反复更新与积累，估算偏差将趋于非常小。\n[0071] 3.利用上述步骤中2求得光纤的半径数据，当数据队列未满时，求出已经求得的半径值里面的最大值和最小值；反之将N匝线圈半径数据平均分成三组，对各组线径求平均值得到A1,A2,A3，求出A1,A2,A3最大值和最小值来。令上述过程中求得的最大值和最小值作为rN+1的估计值gN+1最大值和最小值门限。当估计的rN+1大于最大门限值时候，取最大门限值对rN+1的估计值gN+1重新赋值，此时排线将有变密的趋势；当估计的rN+1小于最小门限值时候，取最大门限值对rN+1的估计gN+1重新赋值，此时排线将有变疏的趋势；否则将gN+1保持不变。\n[0072] 步骤四：当绕完第N+1匝的时候，绕下一匝的时候，此时原第N+1匝线圈的半径迭代为第N匝线圈的半径。通过现在实际测量得到第N匝线圈的半径可以确定步骤三中对原第N+\n1匝线圈半径的估计是否正确，从而对目前将要绕制的线圈半径的估计进行动态补偿。补偿方法是将现在N+1匝线圈的半径加上第N匝线圈的实际尺寸值减去原第N+1匝线圈的估计值。经过动态补偿后，得到更加精确的rN+1估计值gN+1。\n[0073] 步骤五：本步骤通过步骤四求解得到第N+1匝线圈的直径求解出拨线轮需要运动距离，实现机器视觉辅助排线，调整拨线轮进给量，具体方法如下：\n[0074] 设伺服电机转动一圈需要M个脉冲，对应的拨线轮移动距离是l。现在由步骤三中计算得到需要走动的距离是2·gN+1。运动控制器在绕第N+1匝的时候就需发出个脉冲。\n[0075] 本发明实现了光纤排线过程中的闭环控制，不仅保证光纤排布的均匀，还可以根据光纤线径的变化进行动态的补偿拨线轮的进给量，解决了传统光纤绕线机无法自动调节拨线进给量缺陷，加入实时视觉反馈，调整光纤绕线机的拨线轮进给量，从而使光纤环绕制具有更好的一致性。\n[0076] 以上所述的仅为本发明的优选实施例，所应理解的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本发明的保护范围之内。