Bishop标架螺旋多芯光纤三维位形重构方法研究

LIU Jinfang,ZHOU Kangpeng, ZHAO Hao, ZHANG Xingshuo, SUN Guangkai

Optical Technique（2023）

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摘要

针对多芯光纤三维位型重构问题,提出了一种基于螺旋多芯光纤和Bishop标架的三维位形重构方法.分析了基于螺旋多芯光纤和Bishop标架的三维位形重构算法原理,实验采用了螺旋多芯光纤布拉格光栅(Fiber Bragg ga-ting,FBG)阵列传感,通过光谱漂移计算各个纤芯的应变值,并根据节点截面应变关系模型实现了纤芯曲率和扭转角解算,最后,结合Bishop迭代计算得到光纤整体位形,实现了形状重构.进行了4种形状的重构实验,最大三维重构绝对误差为3.11mm.实验结果表明,基于Bishop-HMCF的形状重构方法能够实现三维位形重构,在柔性机构末端定位和导航上具有重要的研究意义与应用价值.

关键词

bishop frame,helical multi-core fiber(HMCF),fiber bragg grating(FBG),3D reconstruction

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