CN107389107A - 一种光纤纠偏器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种光纤纠偏器,包括平行光发射器及平行光接收探测器,平行光发射器包括激光发射器、角度调制装置、平行光控制透镜组件及光斑限制光阑,平行光接收探测器包括光纤像素点集成板、传输光纤、光电转换器及信号采集处理装置,角度调制装置将激光光束调制成预设角度发散光,平行光控制透镜组件将发散光调制成平行光,光斑限制光阑将平行光调制成与光纤像素点集成板大小相同的平行光斑并射在光纤像素点集成板上,光纤像素点集成板采集平行光斑得到光信号,光信号经过传输光纤传输至光电转换器,光电转换器将光信号转换成电信号并将其传输至信号采集处理装置,达到了节约光能量,提高检测精度、准确计算出零件微小偏移量或缺陷大小的效果。

Description

一种光纤纠偏器
技术领域
本发明属于光器件技术领域,尤其涉及一种光纤纠偏器。
背景技术
现有技术中,光学纠偏器在工作中,光学纠偏器的单色激光光源向平行光控制透镜发出激光光束,但在发射激光光束时,因激光光束发散角不受限制,会使激光光束形成的光场面积大于平行光控制透镜的面积,从而造成光能量浪费,此外,当检测待测零件时,因光学纠偏器的精度受限于光电转换器上的光电转换单元的大小及间距,检测精度有限,无法准确地计算出零件的微小移动、偏移量或者缺陷大小等。
因此,现有技术中存在着光学纠偏器在工作中,会造成光能量浪费,及当检测待测零件时,因光学纠偏器的精度受限于光电转换器上的光电转换单元的大小及间距,检测精度有限,无法准确地计算出零件的微小移动、偏移量或者缺陷大小等的技术问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种光纤纠偏器,旨在解决现有技术中存在的光学纠偏器在工作中,会造成光能量浪费,及当检测待测零件时,因光学纠偏器的精度受限于光电转换器上的光电转换单元的大小及间距,检测精度有限,无法准确地计算出零件的微小移动、偏移量或者缺陷大小等的技术问题。
为实现上述目的,本发明提供一种光纤纠偏器,所述光纤纠偏器包括:平行光发射器及平行光接收探测器;
所述平行光发射器包括:激光发射器、角度调制装置、平行光控制透镜组件及光斑限制光阑;
所述平行光接收探测器包括:光纤像素点集成板、传输光纤、光电转换器及信号采集处理装置;
所述激光发射器向所述角度调制装置发射激光光束,所述角度调制装置将所述激光光束调制成预设角度的发散光并射在所述平行光控制透镜组件上,所述平行光控制透镜组件将所述发散光调制成平行光,所述平行光射在所述光斑限制光阑上,所述光斑限制光阑将所述平行光调制成与所述光纤像素点集成板大小相同的平行光斑,所述平行光斑垂直射在所述光纤像素点集成板上,所述光纤像素点集成板采集所述平行光斑得到光信号,所述光信号经过所述传输光纤传输至所述光电转换器,所述光电转换器将所述光信号转换成电信号,并将所述电信号传输至所述信号采集处理装置。
进一步地,所述角度调制装置为光纤或者波导。
进一步地,所述光纤像素点集成板上包括若干光纤像素点。
进一步地,所述光电转换器由若干光电转换单元组成。
进一步地,所述光电转换单元为光敏电阻或电荷耦合元件。
进一步地,所述平行光控制透镜组件为一个平行光控制透镜或由多个平行光控制透镜组成的平行光控制透镜组。
进一步地,所述光纤纠偏器还包括:光源恒定控制器,所述光源恒定控制器与所述激光发射器相连接,以便于动态调节所述激光发射器的光强度输出。
进一步地,所述光纤纠偏器还包括:光源散热器,所述光源散热器与所述激光发射器相连接,用于控制所述激光发射器散热。
本发明提出的一种光纤纠偏器,光纤纠偏器包括:平行光发射器及平行光接收探测器,平行光发射器包括:激光发射器、角度调制装置、平行光控制透镜组件、光斑限制光阑及电源线,平行光接收探测器包括:光纤像素点集成板、传输光纤、光电转换器、信号采集处理装置及电源及数据传输线,激光发射器用于向角度调制装置发射激光光束,角度调制装置用于将激光光束调制成预设角度的发散光并射在平行光控制透镜组件上,平行光控制透镜组件用于将发散光调制成平行光,平行光射在光斑限制光阑上,光斑限制光阑用于将平行光调制成与光纤像素点集成板大小相同的平行光斑,平行光斑垂直射在光纤像素点集成板上,光纤像素点集成板用于采集平行光斑得到光信号,光信号经过传输光纤传输至光电转换器,光电转换器用于将光信号转换成电信号,并将电信号传输至信号采集处理装置。与现有技术相比,利用角度调制装置制成的光纤纠偏器,可以对激光发射器发射的激光光束进行调制,使得激光光束的发散角可控,且使得激光光束形成的光场面积小于或等于平行光控制透镜的面积,从而节约光能量,此外,利用基于光纤像素点集成板制成的光纤纠偏器,当检测待测零件时,零件会遮挡平行光斑,导致光纤像素点集成板上的部分光纤像素点无法接收到平行光斑,光纤纠偏器的检测精度决定于光纤像素点的大小和间距,目前光纤端面直径(即光纤像素点的大小)可以做到纳米级别,因此光纤像素点集成板上的两个光纤像素点之间的距离小,可以更加准确地确定没有接收到平行光斑的光纤像素点的位置和数量,提高检测精度,通过分析没有接收到平行光斑的光纤像素点的位置和数量,从而可以更加准确地计算出零件的微小移动、偏移量或者缺陷大小等。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的一种光纤纠偏器的结构示意图;
图2是本发明第一实施例提供的卷带或卷轴纠偏示意图;
图3是本发明第一实施例提供的零件大小及外观尺寸检测示意图;
图4是本发明第一实施例提供的孔洞大小检测示意图;
图5是本发明第一实施例提供的转盘圆整度检测示意图;
图6是本发明第一实施例提供的卷尺或零件探伤检测示意图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而非全部实施例。基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
为了说明本发明的技术方案,下面通过具体实施例来进行说明。
为了更好的理解本发明,请参阅图1所示的一种光纤纠偏器的结构示意图,光纤纠偏器包括:平行光发射器10及平行光接收探测器20;
平行光发射器10包括:激光发射器101、角度调制装置102、平行光控制透镜103及光斑限制光阑104;
平行光接收探测器20包括:光纤像素点集成板201、传输光纤202、光电转换器203及信号采集处理装置204;
激光发射器101向角度调制装置102发射激光光束,角度调制装置102将激光光束调制成预设角度的发散光并射在平行光控制透镜103上,平行光控制透镜103将发散光调制成平行光,平行光射在光斑限制光阑104上,光斑限制光阑104将平行光调制成与光纤像素点集成板201大小相同的平行光斑,平行光斑垂直射在光纤像素点集成板201上,光纤像素点集成板201采集平行光斑得到光信号,光信号经过传输光纤202传输至光电转换器203,光电转换器203将光信号转换成电信号,并将电信号传输至信号采集处理装置204。
进一步地,角度调制装置102为光纤或者波导。
在本发明实施例中,该光纤或者波导都可以将激光光束调制成预设角度的发散光。
其中,该光纤或者波导是根据需求预先制备的,例如,预设角度为30度,对于波长为600nm的激光光束,根据波长和预设角度预先制备出所需要的光纤或者波导,在预设角度不变,激光光束的波长为650nm时,需要重新制备一个光纤或者波导,重新制备的光纤或者波导与之前制备的光纤或者波导的各层之间的折射率分布是不同的。
进一步地,光纤像素点集成板201上包括若干光纤像素点2011。
进一步地,光电转换器203由若干光电转换单元2031组成。
其中,光电转换单元2031为光敏电阻或电荷耦合元件。
在本发明实施例中,请参阅图1,光纤像素点集成板201上的每一个圆点表示一个光纤像素点2011。
其中,若干光电转换单元2031的分布情况与若干光纤像素点2011的分布情况相对应。
其中,每一个光纤像素点2011都对应着一个传输光纤202,一个光纤像素点2011通过与自身相对应的传输光纤202与一个光电转换单元2031相连接,光纤像素点2011、传输光纤202与光电转换单元2031成一一对应的关系。
在本发明实施例中,采用传输光纤202连接光纤像素点2011与光电转换单元2031,因传输光纤202本身具有柔性,可以弯折,对光电转换器203的大小和光电转换单元2031之间的间距没有要求,即使在光纤像素点2011的位置与光电转换单元2031的位置偏差很大的时候,传输光纤202也可以将光纤像素点2011与光电转换单元2031进行连接,从而降低了制备光电转换器203的技术难度与成本。
进一步地,平行光控制透镜组件103为一个平行光控制透镜或由多个平行光控制透镜组成的平行光控制透镜组。
在本发明实施例中,在不改变激光光束的波长的情况下,通过一个平行光控制透镜将发散光调制成平行光,在改变激光光束的波长的情况下,通过调控平行光控制透镜组中的各个透镜的相对位置来改变焦距,从而将改变了波长的发散光调制成平行光。
进一步地,请参阅图1,光纤纠偏器还包括:光源恒定控制器106,光源恒定控制器106与激光发射器101相连接,以便于动态调节激光发射器101的光强度输出。
在本发明实施例中,光源恒定控制器106内设有光源发光强度反馈系统,可以动态调节激光发射器101的光强度输出,使光强度输出稳定。
进一步地,请参阅图1,光纤纠偏器还包括:光源散热器107,光源散热器107与激光发射器101相连接,用于控制激光发射器101散热。
在本发明实施例中,光源散热器107能为激光发射器101散热,使其工作温度稳定。
本发明提出的一种光纤纠偏器,与现有技术相比,利用角度调制装置102制成的光纤纠偏器,可以对激光发射器101发射的激光光束进行调制,使得激光光束的发散角可控,且使得激光光束形成的光场面积小于或等于平行光控制透镜的面积,从而节约光能量,此外,针对光纤像素点集成板201制成的光纤纠偏器,当检测待测零件30时,零件会遮挡平行光斑,导致光纤像素点集成板201上的部分光纤像素点无法接收到平行光斑,光纤纠偏器的检测精度决定于光纤像素点的大小和间距,目前光纤端面直径(即光纤像素点的大小)可以做到纳米级别,因此光纤像素点集成板201上的两个光纤像素点之间的距离小,可以更加准确地确定没有接收到平行光斑的光纤像素点的位置和数量,提高检测精度,通过分析没有接收到平行光斑的光纤像素点的位置和数量,从而可以更加准确地计算出零件的微小移动、偏移量或者缺陷大小等。
其中,本发明可以应用于卷带或卷轴产品生产过程的质量监测,请参阅图2所示的卷带或卷轴纠偏示意图,在卷带或卷轴产品生产过程中,将需要卷的带状材料边缘遮挡一部分的平行光束,在卷带运动的过程中,如果卷带发生偏移,那么其边缘挡光情况将发生变化,将精确检测出偏移量信号,并反馈给卷带或卷轴机,使其进行调整并纠偏。需要注意的是,在检测透明卷带时,平行光束被透明卷带遮挡与未被遮挡部分的光通量是不同的,但因本发明通过角度调制装置102使得平行光束的光场分布更加均匀,提高检测精度,所以同样可以检测透明卷带。如图3所示,本发明制备的光纤纠偏器100还可以应用于零件30大小及外观尺寸检测。如图4所示,本发明制备的光纤纠偏器100还可以应用于孔洞40大小检测。如图5所示,本发明制备的光纤纠偏器100还可以应用于转盘50圆整度检测。如图6所示,本发明制备的光纤纠偏器100还可以应用于卷带60或零件30探伤检测。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,可以通过其它的方式实现。
在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见其它实施例的相关描述。
以上为对本发明所提供的一种光纤纠偏器的描述,对于本领域的技术人员,依据本发明实施例的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种光纤纠偏器,其特征在于,所述光纤纠偏器包括:平行光发射器及平行光接收探测器;
所述平行光发射器包括:激光发射器、角度调制装置、平行光控制透镜组件及光斑限制光阑;
所述平行光接收探测器包括:光纤像素点集成板、传输光纤、光电转换器及信号采集处理装置;
所述激光发射器向所述角度调制装置发射激光光束,所述角度调制装置将所述激光光束调制成预设角度的发散光并射在所述平行光控制透镜组件上,所述平行光控制透镜组件将所述发散光调制成平行光,所述平行光射在所述光斑限制光阑上,所述光斑限制光阑将所述平行光调制成与所述光纤像素点集成板大小相同的平行光斑,所述平行光斑垂直射在所述光纤像素点集成板上,所述光纤像素点集成板采集所述平行光斑得到光信号,所述光信号经过所述传输光纤传输至所述光电转换器,所述光电转换器将所述光信号转换成电信号,并将所述电信号传输至所述信号采集处理装置。
2.根据权利要求1所述的光纤纠偏器,其特征在于,所述角度调制装置为光纤或者波导。
3.根据权利要求1所述的光纤纠偏器,其特征在于,所述光纤像素点集成板上包括若干光纤像素点。
4.根据权利要求1所述的光纤纠偏器,其特征在于,所述光电转换器由若干光电转换单元组成。
5.根据权利要求4所述的光纤纠偏器,其特征在于,所述光电转换单元为光敏电阻或电荷耦合元件。
6.根据权利要求1所述的光纤纠偏器,其特征在于,所述平行光控制透镜组件为一个平行光控制透镜或由多个平行光控制透镜组成的平行光控制透镜组。
7.根据权利要求1所述的光纤纠偏器,其特征在于,所述光纤纠偏器还包括:光源恒定控制器,所述光源恒定控制器与所述激光发射器相连接,以便于动态调节所述激光发射器的光强度输出。
8.根据权利要求1所述的光纤纠偏器,其特征在于,所述光纤纠偏器还包括:光源散热器,所述光源散热器与所述激光发射器相连接,用于控制所述激光发射器散热。
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