一种基于ZYNQ的光纤自动绕线装置及其控制方法与流程

一种基于zynq的光纤自动绕线装置及其控制方法
技术领域
1.本发明属于光纤绕线技术领域，具体涉及一种基于zynq的光纤自动绕线装置及其控制方法。


背景技术：

2.光纤环的出现最早可以追溯到20世纪70年代，它是一种利用光纤构成的环形通道来传输信息的装置，随着光纤技术的不断发展，现如今光纤环已经成为一种重要的光学器件，广泛应用与通信、传感和测量等领域，是诸多重要的光纤传感应用系统中的光学敏感核心器件和重要延时器件。
3.光纤环的制作需要采用专业的光纤绕环设备，通过特殊的绕制方法，将特种光纤材料按照体积、光学和振动等要求缠绕在光纤盘上。光纤绕环设备。合格的光纤环要求高强度、低损耗、长度精确且抗干扰能力强，同时保证光纤骨架上的光纤排列整齐，层与层、匝与匝之间紧密有序，没有间隙、交叉等错误，这对光纤绕制设备的张力控制、收线轮速度、放线轮速度和排线精度都有严格的要求。
4.一方面，绕环过程中的张力控制是影响光纤环品质的关键因素，张力过大会导致光纤紧绷变形乃至断裂，张力过小则会导致绕制松散，因此，需要保持光纤张力值在合理范围内波动。另一方面，长时间的绕线过程中绕制缺陷不可避免，光纤绕环系统应该及时检测出缺陷并自动纠正，这对实现自动化绕制和绕环效率的提升有重要意义。
5.本发明的目的是提供一种基于zynq的光纤自动绕线装置及其控制方法，具有自动化绕环、精准排线和实时缺陷检测功能，且满足低成本、低功耗、稳定性高的特点，能提升光纤绕环自动化程度。


技术实现要素：

6.发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种基于zynq的光纤自动绕线装置及其控制方法，结构设计合理，采用上述结构的光纤自动绕线装置，具有自动化绕环、精准排线和实时缺陷检测功能，并且满足低成本、低功耗、稳定性高的特点，能提升光纤绕环自动化程度，应用前景广泛。
7.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：技术方案：一种基于zynq的光纤自动绕线装置，包括：收线模块；排线模块；放线模块；驱动系统，所述驱动系统包括收线步进电机、排线步进电机、放线步进电机，所述收线模块、排线模块、放线模块分别与收线步进电机、排线步进电机、放线步进电机连接并且由收线步进电机、排线步进电机、放线步进电机驱动；检测系统，所述检测系统包括张力传感器、编码器、cmos图像传感器；所述张力传
感器用于采集光纤绕环的张力值；所述编码器用于测量光纤绕环的绕制长度；所述cmos图像传感器用于采集光纤绕环图像；控制系统，所述控制系统包括zynq主板，所述收线步进电机、排线步进电机、放线步进电机、张力传感器、编码器、cmos图像传感器分别与zynq主板接口连接。
8.本发明所述的基于zynq的光纤自动绕线装置，设计合理，采用上述结构的光纤自动绕线装置，可以实现光纤的自动绕环与张力控制，并且在绕环过程中实时采集光纤绕环图像，检测出绕制缺陷时及时反馈纠正，由此可以实现光纤的全自动绕线，智能化程度高，控制精准。
9.进一步的，上述的基于zynq的光纤自动绕线装置，所述zynq主板包括pl、ps两部分，所述pl包括fpga，所述ps包括arm，所述fpga和arm通过片内axi总线相连接；所述控制系统还包括伺服驱动器、a/d与d/a转换器、信号变送器、光电编码器、电压转换器，所述收线步进电机、排线步进电机、放线步进电机分别通过对应的伺服驱动器与zynq主板接口连接，所述张力传感器通过a/d与d/a转换器、信号变送器与zynq主板接口连接，所述编码器通过光电编码器、电压转换器与zynq主板接口连接。
10.所述zynq主板包括pl+ps两部分，pl由fpga架构实现，ps主要包括arm处理器和一些外设组成。
11.优选的，fpga设计了电机驱动模块、编码器控制模块和张力传感器采集模块、图像采集模块、图像预处理模块（中值滤波、自适应阈值分割、sobel边沿检测）、lcd图像显示模块等，完成了光纤自动绕线装置需要器件的驱动与控制。
12.优选的， arm运行同步绕环算法、张力控制算法、缺陷检测算法，根据上述算法通过片内axi总线改变fpga侧的各模块。
13.所述zynq主板对上述功能进行verilog设计从而驱动各模块的实现。
14.进一步的，ps侧的arm运行电机同步绕环、张力控制、缺陷检测算法，根据算法通过axi总线改变fpga侧的各模块。
15.进一步的，上述的基于zynq的光纤自动绕线装置，lcd屏显示器，所述cmos图像传感器采集的光纤绕环图像通过lcd屏显示器进行显示；所述lcd屏显示器与zynq主板接口连接。
16.进一步的，上述的基于zynq的光纤自动绕线装置，还包括：引导轮，所述放线模块和收线模块之间设置有若干个引导轮，所述引导轮之间还设置有张力传感器、编码器；舞蹈轮，所述放线模块和收线模块之间还设置有舞蹈轮；打光灯，所述打光灯设置在收线模块上方，所述cmos图像传感器设置在收线模块外一侧，所述打光灯配合cmos图像传感器通过打光获取收线模块上的光纤绕环图像。放线模块和收线模块之间设置有若干个引导轮，光纤在运动过程中，可以通过引导轮确定光纤运行路径，并且通过张力传感器滑轮和编码器滑轮；放线模块和收线模块之间还设置有舞蹈轮，舞蹈轮可以根据光纤的张力变化自动调整其位置，以保持恒定的光纤拉力，当光纤被拉力拉紧时，舞蹈轮会向后移动，减小张力；反之，当光纤张力减小时，舞蹈轮会向前移动，增加张力，这种动态调整可以避免光纤的断裂或过度拉伸，从而确保高质量的光纤绕线。
17.当收线模块的光纤绕制一圈时，zynq主板驱动排线步进电机，控制排线模块的滚珠丝杆平台移动一个光纤直径，从而保证光纤绕环排线的准确性。
18.本发明还涉及到所述基于zynq的光纤自动绕线装置的控制方法， 所述控制方法，包括如下步骤：s1：由所述zynq主板的arm通过片内axi总线控制fpga的电机驱动模块，驱动收线步进电机、排线步进电机、放线步进电机，进而驱动放线模块放出光纤、收线模块缠绕光纤，当收线模块的光纤绕制一圈时，驱动排线模块移动一个光纤直径，完成光纤绕环功能；s2：在步骤s1进行绕环时，所述zynq主板的arm读取张力传感器采集到的张力值，从而控制驱动系统的转速进行张力控制；s3：在步骤s1进行绕环时，由所述cmos图像传感器采集光纤绕环图像，并且通过lcd屏显示器进行显示；对s4：采集到的光纤绕环图像由zynq主板的fpga进行加速处理，加速处理包括中值滤波、自适应阈值分割、sobel边沿检测，得到光纤轮廓图像数据并且存放在内存ddr中；s5：所述zynq主板的arm读取内存ddr中的光纤轮廓图像数据，然后采用根据基于峰点检测算法获取光纤轮廓顶点；s6：根据所述光纤轮廓顶点计算匝间距离，从而判断是否出现绕制缺陷，如果出现绕制缺陷，反馈给fpga的电机驱动模块，驱动收线步进电机、放线步进电机对收线模块、放线模块进行纠正。
19.进一步的，上述的基于zynq的光纤自动绕线装置的控制方法，所述步骤s1，具体包括如下内容：由所述zynq主板的arm，通过同步策略算法，控制放线步进电机驱动放线模块通过转动放出光纤，控制收线步进电机驱动收线模块通过转动缠绕光纤，在光纤完成收线一周后，控制排线步进电机驱动排线模块实现水平移动一个光纤直径d的距离，使得下一圈绕制光纤紧贴上一圈光纤。
20.进一步的，上述的基于zynq的光纤自动绕线装置的控制方法，所述步骤s2，具体包括如下内容：所述zynq主板的arm读取张力传感器采集到的张力值，通过张力控制算法，控制收线步进电机、放线步进电机的转速，张力控制算法需要张力设定值与张力实际值作为输入，通过运算得出调整量，根据调整量改变收线步进电机、放线步进电机的转速，从而控制绕线张力。
21.进一步的，上述的基于zynq的光纤自动绕线装置的控制方法，所述步骤s6，绕制缺陷的判断包括顶点检测和缺陷识别两部分，用于对光纤绕环图像进行实时动态监测。
22.进一步的，上述的基于zynq的光纤自动绕线装置的控制方法，所述顶点检测，具体包括如下步骤：（1）根据光纤环坐标图的纵坐标y的值，获取其一阶差分值y_diff，并将差分值为0的索引位置存放入zeros_array数组中；（2）对zeros_array再进行差分，获取零点位置的差分数据放入zeros_diff中；（3）将再次差分后zeros_diff中不为1的索引值记录至zeros_diff_not_one中，这些索引元素所在的位置为非水平波段位置；（4）对y_diff进行修正，即填补y_diff中数值为0的元素，根据水平波段的位置，判断其是否处于信号的起始位置、结束位置或中间位置，并分别向前、前后、向前后填充；
（5）峰值点的判断依据为：dy[i]》0；dy[i+1]《0；y[i]》thresohd，此时i为峰值点位置，thresohd为纵坐标幅值阈值。
[0023]
进一步的，上述的基于zynq的光纤自动绕线装置的控制方法，所述缺陷识别，具体包括如下内容：绕制缺陷包括超前绕制导致跳匝缺陷、滞后绕制导致叠匝缺陷这两类；其中，对于超前绕制导致跳匝缺陷，判别方式是利用光纤轮廓顶点横坐标x，当相邻横坐标x的差值小于阈值t1，则出现跳匝缺陷；对于滞后绕制导致叠匝缺陷，判别方式是利用光纤轮廓顶点纵坐标y，当相邻纵坐标y的差值大于换层条件阈值t2，则出现叠匝缺陷。
[0024]
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：（1）本发明所述的基于zynq的光纤自动绕线装置，结构设计合理，收线模块、放线模块、排线模块分别由收线步进电机、排线步进电机、放线步进电机驱动, 收线模块、放线模块之间设置有张力传感器、编码器以及收线模块一侧设置有cmos图像传感器，zynq主板对上述功能进行verilog设计从而驱动各模块的实现，采用上述结构的光纤自动绕线装置，可以实现光纤的自动绕环与张力控制，并且在绕环过程中实时采集光纤绕环图像，检测出绕制缺陷时及时反馈纠正；（2）本发明所述的基于zynq的光纤自动绕线装置的控制方法，控制方法是由zynq主板的arm通过片内axi总线控制fpga侧的电机驱动模块，控制收线、放线、排线完成自动化绕环，同时arm采集张力传感器的张力值，通过张力控制算法改变收线步进电机、放线步进电机的转速，从而控制绕线张力，保证绕线时光纤的张力保持平稳；在光纤绕环进行的过程中，cmos图像传感器不断采集光纤绕制图像，并经过图像预处理存储在内存ddr中，arm读取内存ddr中的光纤轮廓图像数据进行绕制缺陷判断，出现绕制缺陷后控制驱动收线步进电机、放线步进电机采取退绕、减速措施纠正，控制精度高。
附图说明
[0025]
图1为本发明所述一种基于zynq的光纤自动绕线装置的整体构架图；图2为本发明所述一种基于zynq的光纤自动绕线装置的绕线过程示意图；图3为本发明所述一种基于zynq的光纤自动绕线装置的zynq主板构架图；图4为本发明所述一种基于zynq的光纤自动绕线装置的arm读取内存ddr中的光纤轮廓图像数据示意图；图5为本发明所述一种基于zynq的光纤自动绕线装置的光纤轮廓顶点检测效果图；图6为本发明所述一种基于zynq的光纤自动绕线装置的运行流程图；图7为本发明所述一种基于zynq的光纤自动绕线装置的收线轮光纤排布图；图中：收线模块1、排线模块2、放线模块3、驱动系统4、收线步进电机41、排线步进电机42、放线步进电机43、检测系统5、张力传感器51、编码器52、cmos图像传感器53、控制系统6、zynq主板61、fpga611、arm612、片内axi总线613、内存ddr614、伺服驱动器62、a/d与d/a转换器63、信号变送器64、光电编码器65、电压转换器66、lcd屏显示器7、引导轮8、舞蹈轮9、打光灯10、光纤a。
具体实施方式
[0026]
下面将结合具体实施例和附图1-7，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。实施例1如图1、2、3所示，本发明所述的基于zynq的光纤自动绕线装置， 包括收线模块1、排线模块2、放线模块3、驱动系统4、检测系统5控制系统6、lcd屏显示器7、引导轮8、舞蹈轮9。
[0027]
进一步的，所述驱动系统4包括收线步进电机41、排线步进电机42、放线步进电机43，由收线步进电机41、排线步进电机42、放线步进电机43驱动收线模块1、排线模块2、放线模块3；所述检测系统5包括张力传感器51、编码器52、cmos图像传感器53，所述张力传感器51用于采集光纤a绕环的张力值；所述编码器52用于测量光纤a绕环的绕制长度；所述cmos图像传感器53用于采集光纤a绕环图像，所述cmos图像传感器53设置在收线模块1外一侧，所述打光灯10设置在收线模块1上方，所述打光灯10配合cmos图像传感器53通过打光获取收线模块1上的光纤绕环图像；所述控制系统6包括zynq主板61、伺服驱动器62、a/d与d/a转换器63、信号变送器64、光电编码器65、电压转换器66，所述收线步进电机41、排线步进电机42、放线步进电机43分别通过对应的伺服驱动器62与zynq主板61接口连接，所述张力传感器51通过a/d与d/a转换器63、信号变送器64与zynq主板61接口连接，所述编码器52通过光电编码器65、电压转换器66与zynq主板61接口连接。
[0028]
进一步的，所述zynq主板61包括pl、ps两部分，所述pl包括fpga611，fpga611设计了电机驱动模块、编码器控制模块和张力传感器采集模块、图像采集模块、图像预处理模块（中值滤波、自适应阈值分割、sobel边沿检测）、lcd图像显示模块等，完成了光纤自动绕线装置需要器件的驱动与控制；所述ps包括arm612，所述fpga611和arm612通过片内axi总线613相连接，arm612运行同步绕环算法、张力控制算法、缺陷检测算法，根据上述算法通过片内axi总线613改变fpga611侧的各模块。
[0029]
其中，在放线模块1和收线模块3之间设置有若干个引导轮8，光纤a在运动过程中，可以通过引导轮8确定光纤a运行路径，并且通过张力传感器滑轮和编码器滑轮；放线模块1和收线模块3之间还设置有舞蹈轮9，舞蹈轮9可以根据光纤a的张力变化自动调整其位置，以保持恒定的光纤拉力，当光纤a被拉力拉紧时，舞蹈轮9会向后移动，减小张力；反之，当光纤张力减小时，舞蹈轮9会向前移动，增加张力，这种动态调整可以避免光纤a的断裂或过度拉伸，从而确保高质量的光纤绕线。
[0030]
实施例2本发明所述的基于zynq的光纤自动绕线装置的控制方法，包括如下步骤：第一步：如图1、2、3所示，基于实施例1以上的结构基础，完成基于zynq的光纤自动绕线装置的搭建；zynq主板61对收线步进电机41、排线步进电机42、放线步进电机43、张力传感器51、编码器52、cmos图像传感器53、lcd屏显示器7的功能进行verilog设计从而驱动各模块的实现第二步：如图2、3所示，绕环过程中，由zynq主板61的arm612通过片内axi总线613
控制fpga611的电机驱动模块，驱动收线步进电机41、排线步进电机42、放线步进电机43，进而驱动放线模块3放出光纤a、收线模块1缠绕光纤a，光纤a在运动过程中通过引导轮8确定光纤a运行路径，并通过张力传感器滑轮和编码器滑轮，当收线模块1的光纤a绕制一圈时，驱动排线模块2移动一个光纤直径，从而保证光纤a绕环排线的准确性，完成光纤a绕环功能。
[0031]
第三步：arm612读取由张力传感器51采集到的实际光纤张力值，将张力实际值和设定值作为张力控制算法的输入，由张力控制算法运算得出调整量，根据调整量改变收线步进电机41、放线步进电机43转速，通过控制收线和绕线之间的速度差值，进而改变光纤a绕环张力，达到保持绕环张力稳定的目的。
[0032]
第四步：光纤a绕环的同时由zynq主板61的fpga611驱动cmos图像传感器53采集光纤绕环图像，并在lcd屏显示器7上显示，并对采集到的光纤绕环图像进行预处理，预处理环节包括中值滤波、自适应阈值分割和sobel边沿检测，中值滤波可以去除图像噪点；自适应阈值分割通过寻找灰度直方图中的一个分割阈值，使得前景和背景之间的类间方差最大，从而使得光纤a和背景分离；sobel边沿检测可以得到绕制光纤a的边沿轮廓特征。之后将光纤轮廓图像存入zynq主板61的内存ddr614中，为后续arm612进行绕制缺陷的判断做准备。
[0033]
第五步arm612读取内存ddr614中的光纤轮廓图像，读取过程如图4所示，通过峰点检测算法得出光纤顶点坐标，步骤如下：（1）根据光纤环坐标图的纵坐标y的值，获取其一阶差分值y_diff，并将差分值为0的索引位置存放入zeros_array数组中；（2）对zeros_array再进行差分，获取零点位置的差分数据放入zeros_diff中；将再次差分后zeros_diff中不为1的索引值记录至zeros_diff_not_one中，这些索引元素所在的位置为非水平波段位置；（3）对y_diff进行修正，即填补y_diff中数值为0的元素，据水平波段的位置，判断其是否处于信号的起始位置、结束位置或中间位置，并分别向前、前后、向前后填充；（4）峰值点的判断依据为：dy[i]》0；dy[i+1]《0；y[i]》thresohd，此时i为峰值点位置，thresohd为纵坐标幅值阈值，如图5所示为峰点检测效果，可以定位到光纤轮廓顶点。
[0034]
第六步，根据光纤轮廓顶点计算光纤匝间距离，光纤a绕环过程中缺陷包括超前绕制导致跳匝缺陷、滞后绕制导致叠匝缺陷这两类。对于超前绕制导致跳匝缺陷，判别方式是利用光纤轮廓顶点横坐标x，当相邻横坐标x的差值小于阈值t1，则出现跳匝缺陷；对于滞后绕制导致叠匝缺陷，判别方式是利用光纤轮廓顶点纵坐标y，当相邻纵坐标y的差值大于换层条件阈值t2，则出现叠匝缺陷。当检测出绕制缺陷时，arm控制绕线电机反转并退绕，完成纠正功能。
[0035]
第七步，基于zynq的光纤自动绕线装置的运行整体流程如图6所示，重复以上步骤，当出现张力过大或绕制缺陷无法纠正时，停止绕环，否则系统继续运行，完成光纤自动绕环功能，如图7所示为收线模块1绕环实际效果，可以看出光纤a紧密排布。
[0036]
本发明具体控制方法途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于zynq的光纤自动绕线装置，其特征在于，包括：收线模块（1）；排线模块（2）；放线模块（3）；驱动系统（4），所述驱动系统（4）包括收线步进电机（41）、排线步进电机（42）、放线步进电机（43），所述收线模块（1）、排线模块（2）、放线模块（3）分别与收线步进电机（41）、排线步进电机（42）、放线步进电机（43）连接并且由收线步进电机（41）、排线步进电机（42）、放线步进电机（43）驱动；检测系统（5），所述检测系统（5）包括张力传感器（51）、编码器（52）、cmos图像传感器（53）；所述张力传感器（51）用于采集光纤绕环的张力值；所述编码器（52）用于测量光纤绕环的绕制长度；所述cmos图像传感器（53）用于采集光纤绕环图像；控制系统（6），所述控制系统（6）包括zynq主板（61），所述收线步进电机（41）、排线步进电机（42）、放线步进电机（43）、张力传感器（51）、编码器（52）、cmos图像传感器（53）分别与zynq主板（61）接口连接。2.根据权利要求1所述的基于zynq的光纤自动绕线装置，其特征在于，所述zynq主板（61）包括pl、ps两部分，所述pl包括fpga（611），所述ps包括arm（612），所述fpga（611）和arm（612）通过片内axi总线（613）相连接；所述控制系统（6）还包括伺服驱动器（62）、a/d与d/a转换器（63）、信号变送器（64）、光电编码器（65）、电压转换器（66），所述收线步进电机（41）、排线步进电机（42）、放线步进电机（43）分别通过对应的伺服驱动器（62）与zynq主板（61）接口连接，所述张力传感器（51）通过a/d与d/a转换器（63）、信号变送器（64）与zynq主板（61）接口连接，所述编码器（52）通过光电编码器（65）、电压转换器（66）与zynq主板（61）接口连接。3.根据权利要求1所述的基于zynq的光纤自动绕线装置，其特征在于，还包括 ：lcd屏显示器（7），所述cmos图像传感器（53）采集的光纤绕环图像通过lcd屏显示器（7）进行显示；所述lcd屏显示器（7）与zynq主板（61）接口连接。4.根据权利要求1所述的基于zynq的光纤自动绕线装置，其特征在于，还包括 ：引导轮（8），所述放线模块（3）和收线模块（1）之间设置有若干个引导轮（8），所述引导轮（8）之间还设置有张力传感器（51）、编码器（52）；舞蹈轮（9），所述放线模块（3）和收线模块（1）之间还设置有舞蹈轮（9）；打光灯（10），所述打光灯（10）设置在收线模块（1）上方，所述cmos图像传感器（53）设置在收线模块（1）外一侧，所述打光灯（10）配合cmos图像传感器（53）通过打光获取收线模块（1）上的光纤绕环图像。5.根据权利要求1-4任一项所述基于zynq的光纤自动绕线装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法，包括如下步骤：s1：由所述zynq主板（61）的arm（612）通过片内axi总线（613）控制fpga（611）的电机驱动模块，驱动收线步进电机（41）、排线步进电机（42）、放线步进电机（43），进而驱动放线模块（3）放出光纤、收线模块（1）缠绕光纤，当收线模块（1）的光纤绕制一圈时，驱动排线模块（2）移动一个光纤直径，完成光纤绕环功能；s2：在步骤s1进行绕环时，所述zynq主板（61）的arm（612）读取张力传感器（51）采集到
的张力值，从而控制驱动系统（4）的转速进行张力控制；s3：在步骤s1进行绕环时，由所述cmos图像传感器（53）采集光纤绕环图像，并且通过lcd屏显示器（7）进行显示；对s4：采集到的光纤绕环图像由zynq主板（61）的fpga（611）进行加速处理，加速处理包括中值滤波、自适应阈值分割、sobel边沿检测，得到光纤轮廓图像数据并且存放在内存ddr（614）中；s5：所述zynq主板（61）的arm（612）读取内存ddr（614）中的光纤轮廓图像数据，然后采用根据基于峰点检测算法获取光纤轮廓顶点；s6：根据所述光纤轮廓顶点计算匝间距离，从而判断是否出现绕制缺陷，如果出现绕制缺陷，反馈给fpga（611）的电机驱动模块，驱动收线步进电机（41）、放线步进电机（43）对收线模块（1）、放线模块（3）进行纠正。6.根据权利要求5所述基于zynq的光纤自动绕线装置的控制方法，其特征在于，所述步骤s1，具体包括如下内容：由所述zynq主板（61）的arm（612），通过同步策略算法，控制放线步进电机（43）驱动放线模块（3）通过转动放出光纤，控制收线步进电机（41）驱动收线模块（1）通过转动缠绕光纤，在光纤完成收线一周后，控制排线步进电机（42）驱动排线模块（2）实现水平移动一个光纤直径d的距离，使得下一圈绕制光纤紧贴上一圈光纤。7.根据权利要求5所述基于zynq的光纤自动绕线装置的控制方法，其特征在于，所述步骤s2，具体包括如下内容：所述zynq主板（61）的arm（612）读取张力传感器（51）采集到的张力值，通过张力控制算法，控制收线步进电机（41）、放线步进电机（43）的转速，张力控制算法需要张力设定值与张力实际值作为输入，通过运算得出调整量，根据调整量改变收线步进电机（41）、放线步进电机（43）的转速，从而控制绕线张力。8.根据权利要求5所述基于zynq的光纤自动绕线装置的控制方法，其特征在于，所述步骤s6，绕制缺陷的判断包括顶点检测和缺陷识别两部分，用于对光纤绕环图像进行实时动态监测。9.根据权利要求8所述基于zynq的光纤自动绕线装置的控制方法，其特征在于，所述顶点检测，具体包括如下步骤：（1）根据光纤环坐标图的纵坐标y的值，获取其一阶差分值y_diff，并将差分值为0的索引位置存放入zeros_array数组中；（2）对zeros_array再进行差分，获取零点位置的差分数据放入zeros_diff中；（3）将再次差分后zeros_diff中不为1的索引值记录至zeros_diff_not_one中，这些索引元素所在的位置为非水平波段位置；（4）对y_diff进行修正，即填补y_diff中数值为0的元素，根据水平波段的位置，判断其是否处于信号的起始位置、结束位置或中间位置，并分别向前、前后、向前后填充；（5）峰值点的判断依据为：dy[i] > 0；dy[i+1] < 0；y[i] > thresohd，此时i为峰值点位置，thresohd为纵坐标幅值阈值。10.根据权利要求8所述基于zynq的光纤自动绕线装置的控制方法，其特征在于，所述缺陷识别，具体包括如下内容：绕制缺陷包括超前绕制导致跳匝缺陷、滞后绕制导致叠匝缺陷这两类；其中，对于超前绕制导致跳匝缺陷，判别方式是利用光纤轮廓顶点横坐标x，当相邻横坐标x的差值小于阈值t1，则出现跳匝缺陷；对于滞后绕制导致叠匝缺陷，判别方式是
利用光纤轮廓顶点纵坐标y，当相邻纵坐标y的差值大于换层条件阈值t2，则出现叠匝缺陷。

技术总结
一种基于ZYNQ的光纤自动绕线装置及其控制方法，包括：收线模块、排线模块、放线模块、驱动系统、检测系统、控制系统；所述驱动系统包括收线步进电机、排线步进电机、放线步进电机；所述检测系统包括张力传感器、编码器、CMOS图像传感器；所述控制系统包括ZYNQ主板，所述收线步进电机、排线步进电机、放线步进电机、张力传感器、编码器、CMOS图像传感器分别与ZYNQ主板接口连接。本发明所述的基于ZYNQ的光纤自动绕线装置及其控制方法，设计合理，采用上述结构的光纤自动绕线装置，实现了光纤的自动绕环与张力控制，在绕环过程中实时采集光纤绕环图像，智能化程度高，检测出绕制缺陷时及时反馈纠正，可以实现光纤的全自动绕线。可以实现光纤的全自动绕线。可以实现光纤的全自动绕线。


技术研发人员：张鹏业 周开军
受保护的技术使用者：江苏光扬光电科技有限公司
技术研发日：2023.08.10
技术公布日：2023/10/15