一种光纤陀螺光路加工误差测试修正系统及方法，所述的系统由光路加工过程质量数据测试子系统、光纤陀螺性能综合测试子系统、光路加工质量数据采集子系统、光路加工质量数据误差分析与修正子系统，以及结果输出与展示子系统构成。本发明专利技术直接利用光纤陀螺光路加工过程中采集到的光路加工多元关键质量数据及对应的光纤陀螺性能评估质量数据，采用支持向量机（Support Vector Machine，SVM）与蒙特卡罗方法（Monte Carlo Method，MCM）迭代计算的方式快速实现预测、评估及修正新加工光纤陀螺产品光路加工多元关键质量数据，有效提高了光纤陀螺产品光路加工的质量与可靠性。
【技术实现步骤摘要】
一种光纤陀螺光路加工误差测试修正系统及方法
本专利技术涉及一种光纤陀螺光路加工误差测试修正的系统及方法，其系统搭建方式及计算结果可直接实现复杂光电子产品关键器件加工工艺的误差预测、分析与修正。
技术介绍
光纤陀螺作为一类精密的光电子产品，其生产加工过程涉及材料选型、结构设计、光路加工、电路设与烧制、产品装配等诸多环节与步骤，生产流程复杂，工艺精度要求高。而在光纤陀螺产品的生产过程中，一方面，虽然惯性器件生产企业制定了严格的产品生产流程，并按照产品质量跟踪卡的要求进行光纤陀螺的加工与生产，然而生产出来的光纤陀螺产品最终的性能往往千差万别，不合格产品的数量居高不下，相关的生产部门却很难从复杂的加工流程中分析出影响产品质量高低的关键因素；另一方面，在生产中所产生的大量质量数据由于数据类型的多样性、数据分布的差异性，以及各类测试数据的海量性，惯性器件生产企业也很难直接利用上述测试数据去分析、判定影响光纤陀螺产品加工质量高低的关键因素。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：针对光纤陀螺核心光路器件加工质量难于控制的不足，提供一种光纤陀螺光路加工误差测试修正的系统及方法，直接利用光纤陀螺光路加工过程中采集到的光路加工多元关键历史质量数据集及其对应的光纤陀螺性能评估历史质量数据集，快速实现预测、评估及修正新加工光纤陀螺光路加工多元关键质量数据的目的，有效提高了光纤陀螺产品光路加工的质量与可靠性。本专利技术的技术解决方案是：如图2所示，一种光纤陀螺光路加工误差测试修正系统，其特征在于：所述的系统包括光路加工过程质量数据测试子系统（1）、光纤陀螺性能综合测试子系统（2）、光路加工质量数据采集子系统（3）、光路加工质量数据误差分析与修正子系统（4），以及结果输出与展示子系统（5），其中：光路加工过程质量数据测试子系统（1）由单模光纤熔接机、保偏光纤熔接机、光功率计、温度测试设备组成；所述设备中，单模光纤熔接机测试Y波导单端尾纤与耦合器尾纤连接的光纤切割角（°）、光源尾纤与耦合器尾纤连接的光纤切割角（°），以及探测器尾纤与耦合器尾纤连接的光纤切割角（°）；保偏光纤熔接机测试光纤环尾纤与Y波导尾纤连接的光纤切割角（°）、熔接损耗（dB）、消光比（dB）以及对轴角度（°）；光功率计测试耦合器空头光功率（μW）；温度测试设备测量-80℃到+80℃范围内的光纤陀螺测试实验的工作温度；上述测试结果形成光纤陀螺光路加工多元关键质量数据；光纤陀螺性能综合测试子系统（2）由光纤陀螺输出测试设备及输出电压测试设备组成；光纤陀螺输出测试设备测量光纤陀螺的零偏指标（°/h）、零偏稳定性指标（°/h）、启动时间指标（s）；输出电压测试设备测量光纤陀螺工作时探测器输出电压（V）、注入电压（V）、制冷电压（V）；上述测试结果形成光纤陀螺性能评估质量数据；光路加工质量数据采集子系统（3）通过串口通信模式和网络接口通信模式，采集单模光纤熔接机、保偏光纤熔接机、光功率计、温度测试设备、陀螺输出测试设备、输出电压测试设备中产生的各类数据，并将数据保存在系统内部的数据库中，不断积累形成光纤陀螺光路加工多元关键历史质量数据集，及其对应的光纤陀螺性能评估历史质量数据集，上述数据积累过程中需要保证光纤陀螺光路加工多元关键历史质量数据集所对应的各光纤陀螺性能评估历史质量数据中“合格品”与“不合格品”的数据约各占一半，所述“合格品”是指高于用户提出的光纤陀螺精度要求的光纤陀螺产品，“不合格品”是指低于用户提出的光纤陀螺精度要求的光纤陀螺产品；光路加工质量数据误差分析与修正子系统（4），根据光路加工质量数据采集子系统（3）内部数据库中的光纤陀螺光路加工多元关键历史质量数据集及其对应的光纤陀螺性能评估历史质量数据集，首先采用缺失数据分析方法中的多重插补技术对原始采集到的光纤陀螺光路加工多元关键历史质量数据集与光纤陀螺性能评估历史质量数据集的样本量进行扩充，扩充的数据量不超过原始数据量的10%；其次利用上述数据实现对支持向量机（SupportVectorMachine,SVM）分类器的训练，以形成具有分类预测精度大于90%以上的SVM分类器工具；再次对光路加工质量数据采集子系统（3）中输入的新加工的光纤陀螺光路加工多元关键质量数据采用上述训练好的SVM分类器对光纤陀螺最终性能进行预测，形成如前文所述的对光纤陀螺产品的“合格品”与“不合格品”的二分类；对于SVM分类器预测加工质量为“不合格品”的光纤陀螺产品，光路加工质量数据误差分析与修正子系统（4）将训练好的SVM分类器与蒙特卡罗方法（MonteCarloMethod,MCM）组成闭环迭代计算的方式，根据以往合格产品的光纤陀螺光路加工多元关键历史质量数据集分布规律，采用MCM随机生成新的光纤陀螺光路加工多元关键质量数据，再将该新生成的多元参数通过训练好的SVM分类器重新进行预测计算，通过重复上述迭代过程直至SVM分类器的预测结果为“合格品”时终止计算，最终实现对新加工光纤陀螺产品采集的光纤陀螺光路加工多元关键质量数据误差修正量的评估与计算；结果输出与展示子系统（5）在数据显示终端的计算机中将光纤陀螺光路加工过程原始质量数据、分析计算过程，以及所计算出的误差修正后结果，采用可视化图表的形式进行显示与展示。如图3所示，一种光纤陀螺光路加工误差测试修正方法，其特征在于实现步骤如下：（1）执行离线工作模式在执行离线工作模式时，首先，光路加工质量数据采集子系统（3）获取光路加工过程质量数据测试子系统（1）中的光纤陀螺光路加工多元关键质量数据，包括单模光纤切割角、保偏光纤切割角、空头光功率、测试温度值；同时，也获取光纤陀螺性能综合测试子系统（2）中提供的光纤陀螺性能评估质量数据，包括光纤陀螺零偏指标、零偏稳定性指标、启动时间指标，光纤陀螺工作时探测器输出电压、注入电压、制冷电压；其次，光路加工质量数据采集子系统（3）将获取到的光纤陀螺光路加工多元关键质量数据及对应的光纤陀螺性能评估质量数据不断积累，形成光纤陀螺光路加工多元关键历史质量数据集及其对应的光纤陀螺性能评估历史质量数据集，上述数据积累过程中需要保证光纤陀螺光路加工多元关键历史质量数据集所对应的各光纤陀螺性能评估历史质量数据集中“合格品”与“不合格品”的数据约各占一半，所述“合格品”是指高于用户提出的光纤陀螺精度要求的光纤陀螺产品，“不合格品”是指低于用户提出的光纤陀螺精度要求的光纤陀螺产品；当数据集积累到大于200个数据时，即“合格品”与“不合格品”样本各约100个左右时，光路加工质量数据误差分析与修正子系统（4）先采用缺失数据分析方法中的多重插补技术对原始采集到的多元质量数据的样本量进行扩充，扩充量不超过原始数据的10%，再采用模式识别理论中的SVM分类器技术，利用所积累的光纤陀螺光路加工多元关键历史质量数据集及其对应的光纤陀螺性能评估历史质量数据集对分类器进行训练，以形成具有分类预测精度大于90%以上的SVM分类器工具；（2）执行在线工作模式在执行在线工作模式时，首先，光路加工质量数据采集子系统（3）对新加工的光纤陀螺产品采集光路加工过程质量数据测试子系统（1）所提供的新的光纤陀螺光路加工多元关键质量数据，包括单模光纤熔接机测试的Y波导单端尾纤与耦合器尾纤连接的光纤切割角本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光纤陀螺光路加工误差测试修正系统，其特征在于：所述的系统包括光路加工过程质量数据测试子系统（1）、光纤陀螺性能综合测试子系统（2）、光路加工质量数据采集子系统（3）、光路加工质量数据误差分析与修正子系统（4），以及结果输出与展示子系统（5），其中：光路加工过程质量数据测试子系统（1）由单模光纤熔接机、保偏光纤熔接机、光功率计、温度测试设备组成；所述设备中，单模光纤熔接机测试Y波导单端尾纤与耦合器尾纤连接的光纤切割角、光源尾纤与耦合器尾纤连接的光纤切割角，以及探测器尾纤与耦合器尾纤连接的光纤切割角；保偏光纤熔接机测试光纤环尾纤与Y波导尾纤连接的光纤切割角、熔接损耗、消光比以及对轴角度；光功率计测试耦合器空头光功率；温度测试设备测量‑80℃到+80℃范围内的光纤陀螺测试实验的工作温度；上述测试结果形成光纤陀螺光路加工多元关键质量数据；光纤陀螺性能综合测试子系统（2）由光纤陀螺输出测试设备及输出电压测试设备组成；光纤陀螺输出测试设备测量光纤陀螺的零偏指标、零偏稳定性指标、启动时间指标；输出电压测试设备测量光纤陀螺工作时探测器输出电压、注入电压、制冷电压；上述测试结果形成光纤陀螺性能评估质量数据；光路加工质量数据采集子系统（3）通过串口通信模式和网络接口通信模式，采集单模光纤熔接机、保偏光纤熔接机、光功率计、温度测试设备、陀螺输出测试设备、输出电压测试设备中产生的各类数据，并将数据保存在系统内部的数据库中，不断积累形成光纤陀螺光路加工多元关键历史质量数据集，及其对应的光纤陀螺性能评估历史质量数据集，上述数据积累过程中需要保证光纤陀螺光路加工多元关键历史质量数据集所对应的各光纤陀螺性能评估历史质量数据集中“合格品”与“不合格品”的数据约各占一半， 所述“合格品”是指高于用户提出的光纤陀螺精度要求的光纤陀螺产品，“不合格品”是指低于用户提出的光纤陀螺精度要求的光纤陀螺产品；光路加工质量数据误差分析与修正子系统（4），根据光路加工质量数据采集子系统（3）内部数据库中保存的光纤陀螺光路加工多元关键历史质量数据集及其对应的光纤陀螺性能评估历史质量数据集，首先采用缺失数据分析方法中的多重插补技术对原始采集到的光纤陀螺光路加工多元关键历史质量数据集与光纤陀螺性能评估历史质量数据集的样本量进行扩充，扩充的数据量不超过原始数据量的10%；其次利用上述数据集实现对支持向量机（Support Vector Machine,SVM）分类器的训练，以形成具有分类预测精度大于90%以上的SVM分类器工具；再次对光路加工质量数据采集子系统（3）中输入的新加工的光纤陀螺光路加工多元关键质量数据采用上述训练好的SVM分类器对光纤陀螺的最终性能进行预测，形成如前文所述的对光纤陀螺产品“合格品”与“不合格品”的二分类；对于SVM分类器预测加工质量为“不合格品”的光纤陀螺产品，光路加工质量数据误差分析与修正子系统（4）将训练好的SVM分类器与蒙特卡罗方法（Monte Carlo Method,MCM）组成闭环迭代的计算方式，根据以往合格产品的光纤陀螺光路加工多元关键历史质量数据集分布规律，采用MCM随机生成新的光纤陀螺光路加工多元关键质量数据，再将该新生成的多元数据通过训练好的SVM分类器重新进行预测计算，通过重复上述迭代过程直至SVM分类器的预测结果为“合格品”时终止计算，最终实现对新加工光纤陀螺产品采集的光纤陀螺光路加工多元关键质量数据误差修正量的评估与计算；结果输出与展示子系统（5）在数据显示终端的计算机中将光纤陀螺光路加工过程原始质量数据、分析计算过程，以及所计算出的误差修正结果，采用可视化图表的形式进行显示与展示。...
【技术特征摘要】
1.一种光纤陀螺光路加工误差测试修正系统，其特征在于：所述的系统包括光路加工过程质量数据测试子系统(1)、光纤陀螺性能综合测试子系统(2)、光路加工质量数据采集子系统(3)、光路加工质量数据误差分析与修正子系统(4)，以及结果输出与展示子系统(5)，其中：光路加工过程质量数据测试子系统(1)由单模光纤熔接机、保偏光纤熔接机、光功率计、温度测试设备组成；单模光纤熔接机测试Y波导单端尾纤与耦合器尾纤连接的光纤切割角、光源尾纤与耦合器尾纤连接的光纤切割角，以及探测器尾纤与耦合器尾纤连接的光纤切割角；保偏光纤熔接机测试光纤环尾纤与Y波导尾纤连接的光纤切割角、熔接损耗、消光比以及对轴角度；光功率计测试耦合器空头光功率；温度测试设备测量-80℃到+80℃范围内的光纤陀螺测试实验的工作温度；上述测试结果形成光纤陀螺光路加工多元关键质量数据；光纤陀螺性能综合测试子系统(2)由光纤陀螺输出测试设备及输出电压测试设备组成；光纤陀螺输出测试设备测量光纤陀螺的零偏指标、零偏稳定性指标、启动时间指标；输出电压测试设备测量光纤陀螺工作时探测器输出电压、注入电压、制冷电压；上述测试结果形成光纤陀螺性能评估质量数据；光路加工质量数据采集子系统(3)通过串口通信模式和网络接口通信模式，采集单模光纤熔接机、保偏光纤熔接机、光功率计、温度测试设备、陀螺输出测试设备、输出电压测试设备中产生的各类数据，并将数据保存在系统内部的数据库中，不断积累形成光纤陀螺光路加工多元关键历史质量数据集，及其对应的光纤陀螺性能评估历史质量数据集，上述数据积累过程中需要保证光纤陀螺光路加工多元关键历史质量数据集所对应的各光纤陀螺性能评估历史质量数据集中“合格品”与“不合格品”的数据各占一半，所述“合格品”是指高于用户提出的光纤陀螺精度要求的光纤陀螺产品，“不合格品”是指低于用户提出的光纤陀螺精度要求的光纤陀螺产品；光路加工质量数据误差分析与修正子系统(4)，根据光路加工质量数据采集子系统(3)内部数据库中保存的光纤陀螺光路加工多元关键历史质量数据集及其对应的光纤陀螺性能评估历史质量数据集，首先采用缺失数据分析方法中的多重插补技术对原始采集到的光纤陀螺光路加工多元关键历史质量数据集与光纤陀螺性能评估历史质量数据集的样本量进行扩充，扩充的数据量不超过原始数据量的10％；其次利用上述数据集实现对支持向量机(SupportVectorMachine,SVM)分类器的训练，以形成具有分类预测精度大于90％以上的SVM分类器工具；再次对光路加工质量数据采集子系统(3)中输入的新加工的光纤陀螺光路加工多元关键质量数据采用上述训练好的SVM分类器对光纤陀螺的最终性能进行预测，形成如前文所述的对光纤陀螺产品“合格品”与“不合格品”的二分类；对于SVM分类器预测加工质量为“不合格品”的光纤陀螺产品，光路加工质量数据误差分析与修正子系统(4)将训练好的SVM分类器与蒙特卡罗方法(MonteCarloMethod,MCM)组成闭环迭代的计算方式，根据以往合格产品的光纤陀螺光路加工多元关键历史质量数据集分布规律，采用MCM随机生成新的光纤陀螺光路加工多元关键质量数据，再将该新生成的多元数据通过训练好的SVM分类器重新进行预测计算，通过重复上述迭代过程直至SVM分类器的预测结果为“合格品”时终止计算，最终实现对新加工光纤陀螺产品采集的光纤陀螺光路加工多元关键质量数据误差修正量...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘皓挺，王巍，高峰，马玉洲，阚宝玺，杨广洁，张璇，
申请(专利权)人：北京航天时代光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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