[发明专利]保偏光纤自动定轴系统

摘要

本发明公开了一种保偏光纤自动定轴系统，该系统包括图像处理和角度控制模块、控制器、执行机构和角度检测装置。执行机构包括光纤转轴精密调节台和驱动电路，角度检测装置包括成像透镜和高精度CCD相机，保偏光纤被固定在光纤转轴精密调节台上。角度检测装置实时获取保偏光纤的截面图像，图像经图像处理和角度控制模块处理得到偏差角，偏差角和预设角比较，经控制器获得通获取脉冲信号、方向信号和使能信号输入驱动电路，驱动电路根据信号控制光纤转轴精密调节台的步进电机的各项输入。本发明实时检测保偏光纤偏振轴方位角，调节转速和方向，具有亚像素级的定位精度，可实现对保偏光纤偏振轴稳定、快速、准确地定位。

主权项

一种保偏光纤自动定轴系统，其特征在于，包括：图像处理和角度控制模块、控制器、执行机构和角度检测装置；执行机构包括驱动电路和光纤转轴精密调节台；角度检测装置包括成像透镜和高精度CCD相机；保偏光纤被固定在光纤转轴精密调节台上，且保偏光纤与成像透镜同轴；调整保偏光纤与成像透镜之间的距离使CCD相机上得到清晰的像；保偏光纤的端面图像经成像透镜放大，被CCD相机实时采集，CCD相机将实时采集到的图像发送至图像处理和角度控制模块；图像处理和角度控制模块，对接收到的图像处理，检测到保偏光纤的两个应力区的圆心，具体过程是：接收到图像im后，先将图像im转化为灰度图像，对灰度图像进行小波降噪和中值滤波得到图像iw，再对图像iw进行全局阈值处理，处理得到的阈值作为二值化阈值，将图像iw二值化得到图像bw，利用Robert算子提取二值化图像bw的边缘图像ib，在边缘图像ib中截取保偏光纤端面所在区域ibp，对CCD相机再采集回来的图像截取保偏光纤端面对应的固定区域处理，对区域图像ibp做亚像素边缘提取，得到图像ibm，通过hough变换检测图像ibm中圆的圆心及半径，通过设置阈值，检测到保偏光纤的两个应力区的圆心；通过两个圆心的坐标计算出偏振轴的角度α，通过边缘图像ib得到光纤衬块的上边缘，对上边缘点的一次函数拟合得到基准线的方程，基准线的斜率对应的角度为β，由α‑β得到偏差角；控制器接收图像处理和角度控制模块发送来的偏差角，将偏差角与预设角比较得到偏差量，偏差量根据比例积分微分控制算法得到光纤转轴精密调节台的转动方向和转速；控制器向驱动电路发送使能信号En、方向信号Dir和脉冲信号Pul；使能信号En用于控制驱动电路是否为光纤转轴精密调节台的步进电机通电；方向信号Dir根据计算得到的转动方向得到；脉冲信号Pul的频率通过转速计算得到；驱动电路依据输入的信号控制光纤转轴精密调节台的步进电机各相输入电流，驱动光纤转轴精密调节台转动。