CN107406216A

CN107406216A - 用于控制光纤用检验测试机的卷轴的旋转的方法、相应系统、计算机程序产品和非暂时性计算机可读载体介质

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Publication number: CN107406216A
Application number: CN201580076038.XA
Authority: CN
Inventors: N·蒙田; P·雪莉; P·玛丽; S·米勒维尔
Original assignee: Draka Comteq BV
Current assignee: Draka Comteq BV
Priority date: 2015-02-13
Filing date: 2015-02-13
Publication date: 2017-11-28
Anticipated expiration: 2035-02-13
Also published as: US20180022569A1; DK3256411T3; BR112017016527B1; PL3256411T3; EP3256411A1; WO2016128784A1; CN107406216B; US10526162B2; EP3256411B1; BR112017016527A2

Abstract

本发明涉及一种用于控制卷轴(30)的旋转的方法，其中，在检验测试机中光纤(100)卷绕在卷轴上，在检验测试机中光纤以给定的线速度从输入牵引装置(10)引导至输出牵引装置(20)，然后引导至卷轴(30)，输入和输出牵引装置被配置为使光纤经受预定的拉伸应力，该方法包括：当检测到输入牵引装置的输出点(A)和输出牵引装置的输入点(B)之间的损坏时、对卷轴的旋转速度进行控制以使卷轴完全停止的步骤；在输出牵引装置的输出点(C)和卷轴的输入点(D)之间、使光纤在光纤累积区(90)中通过的步骤，其中光纤累积区(90)用于累积预定的光纤长度，从而防止由于损坏而导致的光纤损坏端越过卷轴的输入点(D)。

Description

用于控制光纤用检验测试机的卷轴的旋转的方法、相应系统、计算机程序产品和非暂时性计算机可读载体介质

技术领域

本发明涉及检验测试机领域。检验测试是用于消除没有承受住检验测试拉伸的缺陷的方法。

特别地，本发明涉及用于对光纤在检验测试机中经受了强度检验测试之后所卷绕的卷轴的旋转进行控制的技术。

背景技术

光纤在电信行业中的使用正成为数据通信的行业标准。与电线线缆相比，其容许更长距离且更高带宽的传输。通常，通过制造初级预制件(或芯棒)、包覆该初级预制件、并且为形成光纤而将其拉伸，来获得光纤。然后，为了便于处理和运输，将光纤高速卷绕到卷轴上(还称为运输卷轴(shipping spool)或卷轴)。

然而，在将光纤卷绕到运输卷轴上之前，使光纤经受测试阶段，其测试光纤以评估光纤是否适合电缆布线。对光纤进行的一个最重要的测试是检验测试(还已知为强度或拉伸测试)。检验测试的目的是为了确保所制造出的光纤能够承受住在光纤被成缆时或者线缆被安装时可能发生的拉伸应力。

因而，在将光纤卷绕到卷轴上之前，使光纤通过检验测试机，其向光纤施加预定水平的拉伸应力。如果光纤在机械强度方面太脆弱，则会在该应力下损坏。

在该机器中，首先，将光纤高速(通常为1500m/min～3000m/min)引导至输入牵引装置，并且进一步引导至输出牵引装置，然后引导至运输卷轴上。输入牵引装置和输出牵引装置使光纤经受预定值的拉伸应力，作为其结果，如果光纤强度不足，则光纤损坏。该机器还包括多个带轮，其将光纤引导至卷轴，并且在光纤卷绕到卷轴上时促使对光纤进行适当拉伸。

在检验测试期间，光纤由于两个牵引装置对光纤所施加的拉伸应力而容易损坏。在发生这种光纤损坏的情况下，损坏后的光纤端趋于击打(flail)，并且由于卷轴的高转速而高速抽打。不受控的损坏端可能影响已经卷绕到卷轴上的光纤，并且可能对卷绕的光纤的许多层(随着光纤被卷绕到卷轴上，光纤以连续层的方式设置到卷轴上)产生不可逆的损害。通常，将该现象称为“抽打(whipping)”。检验测试期间的光纤损坏是不可预测的，并且在这种损坏之后，机器必须立即停止，以防止对卷绕的光纤的抽打损害。然而，由于损坏是不可预测的并且(基本上因为卷轴的惯性)卷轴无法瞬间停止，因此存在卷轴将继续旋转并且损坏端可能对已经卷绕到卷轴上的光纤抽打的时间段，从而导致对光纤的损害。

为了防止光纤抽打，提出了如下几个已知的解决方案。

专利申请WO02/35210公开了在光纤损坏的情况下确保继续进行牵引和检验测试处理的光纤用检验测试机。为此，在第一牵引装置和第二牵引装置之间发生损坏的情况下，利用第一通道来引导光纤端，该第一通道将光纤引导至第二牵引装置。在到达第二牵引装置之后，将光纤端引导至脱离了正常光纤轨道的第二通道，并且沿着该第二通道将光纤引导至废弃处理系统。然后，将光纤从第二通道引导至正常轨道，并且沿着该正常轨道将光纤引导至卷轴。然而，这种类型的实现实施起来较复杂。另外，无法在不损害已经卷绕到卷轴上的光纤的情况下，在检测到损坏之后、将所有光纤累积在卷轴上。

专利申请WO99/55612公开了用于降低或消除光纤抽打现象的光纤检验测试机。该机器包括围绕卷轴的抽打防护装置以及位于输出牵引装置和卷轴之间的光纤进入抽打减少装置。该进入抽打减少装置包括带轮和引导通道，该引导通道被配置成使得借助通道的弯曲施加至光纤的离心力以及卷轴所产生的光纤的向前运动来保持损坏端抵靠引导通道，由此产生使得保持松散端抵靠抽打防护装置的轨迹。通过在光纤进入期间保持光纤的损坏端抵靠引导通道，可以降低或消除抽打损害。然而，实际上，卷轴的旋转速度还是相对较高，因此损坏端还是会在卷轴的数圈转动中发生击打，由此增加了损坏端最终冲击已经卷绕在卷轴上的光纤的风险。换句话说，该方案没有确保完全消除抽打现象。另外，添加光纤抽打减少装置增加了机器的复杂度。顺便提及，清洗机器以及保持防护装置对齐是复杂的。

专利申请WO01/46055提出光纤损坏端切割设备，该光纤损坏端切割设备被配置成将损坏端与卷绕部分分离，以降低光纤抽打损害。对有效的切割元件进行定位，以从正卷绕到旋转卷轴上的光纤切割掉损坏端的一部分，否则该部分可能会引起对已经卷绕在卷轴上的光纤的抽打。然而，该技术方案的缺点在于：其需要在检验测试机中添加有效光纤切割系统，其实施起来相对复杂。最终，该方案无法提供在没有抽打的情况下基本上恢复全部光纤的可能性。

发明内容

本发明的目标

在至少一个实施例中，特别地，本发明旨在克服现有技术的这些不同的缺陷中的至少一些缺陷。

更具体地，本发明的至少一个实施例的目标是提供如下技术：在强度检验测试期间发生光纤损坏的情况下，防止由于光纤损坏端对已经卷绕在卷轴上的光纤引起抽打损害。

本发明的至少一个实施例的目的还在于提供如下技术：在检验测试机中发生了光纤损坏之后，确保几乎全部光纤累积在卷轴上，而没有光纤残留在检验测试机的带轮上或者带轮之间。

本发明的至少一个实施例的另一目标是提供实施简单且成本低的这种类型的技术。

本发明的概要

本发明的特定实施例提供一种用于控制卷轴的旋转的方法，其中，在检验测试机中光纤卷绕在所述卷轴上，在所述检验测试机中所述光纤以给定的线速度从输入牵引装置引导至输出牵引装置，然后引导至所述卷轴，所述输入牵引装置和所述输出牵引装置被配置为使所述光纤经受预定的拉伸应力，所述卷轴具有基于所述给定的线速度被伺服控制的旋转速度，所述方法包括以下步骤：当在所述输入牵引装置的输出点和所述输出牵引装置的输入点之间检测到损坏时，对所述卷轴的旋转速度进行控制以使所述卷轴完全停止，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：在所述输出牵引装置的输出点和所述卷轴的输入点之间，使所述光纤在光纤累积区中通过，其中所述光纤累积区用于累积预定的光纤长度，从而防止由于损坏而导致的光纤损坏端越过所述卷轴的所述输入点。

因而，当在强度检验测试期间检测到光纤损坏时，根据本发明的方法消除了由于损坏端对已经卷绕在卷轴上的光纤引起抽打损害的任何风险。为此，该方法使光纤在用作“缓冲区”的光纤累积区中通过，以在光纤卷绕到卷轴上之前吸收累积长度的光纤，从而使得损坏端不会到达卷轴。

根据特定实施方式，该方法还包括以下步骤：当通过第一传感器检测到损坏时，触发所述卷轴的完全停止，以及所述预定的光纤长度大于或等于：所述光纤损坏端从所述第一传感器检测到损坏的时刻起、直到所述卷轴完全停止为止所行进的距离减去所述光纤损坏端在所述输出牵引装置的所述输入点和所述输出点之间所行进的预设距离。

因而，在特定实施方式中，一旦检测到损坏，则使卷轴旋转完全停止，该累积长度使得：在损坏之后累积光纤，使得即使在发生损坏的情况下，损坏端也绝不会到达卷轴(在最坏的情况下，到达输出牵引装置的输入点)。光纤累积区将光纤累积如下光纤长度：该光纤长度至少等于损坏端从检测到损坏的时刻起、直到卷轴完全停止为止所行进的距离。输出牵引装置和输入点和输出点之间的距离也用来累积光纤长度。

根据特定特征，所述距离是基于以下长度来计算的：在检测到损坏的时刻和触发所述卷轴的停止的时刻之间所经过的反应时间段期间所累积的光纤的第一长度，在触发停止的时刻和所述卷轴停止的时刻之间所经过的制动时间段期间所累积的光纤的第二长度。

因而，所述预定光纤长度是考虑到从检测到损坏的时刻起到卷轴停止的时间段而选择的；其包括实施该方法的智能反应以及卷轴的制动(由于旋转中的卷轴的惯性，因此卷轴在被命令停止之后需要一些时间来完全停止)。事实上，在检测到损坏的时刻和触发停止的时刻之间，累积区必须吸收所有光纤，并且在触发停止的时刻和卷轴完全停止的时刻之间，累积区也必须吸收所有光纤。

更特别地，所述第一长度是预定的最大线速度和预定的反应时间段的函数，所述第二长度是在假定卷绕在所述卷轴的光纤的最大直径的情况下、所述预定的最大线速度和预定的最小制动时间段的函数。

根据替代性的实施方式，所述方法还包括以下步骤：当第一传感器检测到损坏时，通过触发第一减速度来改变所述卷轴的旋转速度；以及当第二传感器检测到所述光纤损坏端的通过时，通过触发比所述第一减速度大的第二减速度来改变所述卷轴的旋转速度、直到所述卷轴完全停止为止；其中，所述预定的光纤长度大于或等于所述光纤损坏端从所述第二传感器检测到所述光纤损坏端的通过的时刻起、直到所述卷轴完全停止为止所行进的距离。

该替代性的实施方式使得能够在光纤损坏的情况下，在确保损坏光纤端不会越过卷轴的输入点的同时，自动获取到最多的光纤。换句话说，不仅可以消除抽打损害的任何风险，而且还在损坏端不会残留在检验测试机的牵引装置上或者牵引装置之间的情况下基本上将所有光纤累积在卷轴上。由于在牵引装置之间不再需要操作者介入，因此简化了发生光纤损坏的情况下对机器的维护和清洗。事实上，在卷轴旋转完全停止时，可以在卷轴的输入点的紧邻上游的光纤累积区中获取到损坏光纤。

根据特定特征，所述距离是基于以下长度来计算的：在检测到所述光纤损坏端的通过的时刻和触发所述卷轴的第二减速度的时刻之间所经过的反应时间段期间所累积的光纤的第一长度，在触发所述第二减速度的时刻和所述卷轴停止的时刻之间所经过的制动时间段期间所累积的光纤的第二长度。

更特别地，所述第一长度是当前线速度和预定的反应时间段的函数，所述第二长度是所述当前线速度和制动时间段的函数。

根据特定特征，所述第一减速度是基于在检测到损坏的时刻所确定的当前线速度、预定的反应时间段以及假定的光纤累积长度来计算的，其中所述光纤累积长度与损坏端在所述输入牵引装置的输出点和所述卷轴的输入点之间所行进的距离相对应。

作为另一实施例，本发明涉及计算机程序产品，包括：在计算机或处理器上执行时用于实现上述方法(不同实施例中的任意实施例)的程序代码指令

在另一实施例中，本发明涉及非暂时性计算机可读载体介质，其用于存储程序，其中，该程序在计算机或处理器上执行时使计算机或处理器执行上述方法(不同实施例中的任意实施例)。

在另一实施例中，本发明涉及一种用于控制卷轴的旋转的系统，其中，在检验测试机中光纤卷绕在所述卷轴上，在所述检验测试机中所述光纤以给定的线速度从输入牵引装置引导至输出牵引装置，然后引导至所述卷轴，所述输入牵引装置和所述输出牵引装置被配置为使所述光纤经受预定的拉伸应力，所述卷轴具有基于所述给定的线速度被伺服控制的旋转速度，所述系统包括：检测部件，用于检测所述输入牵引装置的输出点和所述输出牵引装置的输入点之间的损坏，其特征在于，所述系统包括：光纤累积区，其在所述输出牵引装置的输出点和所述卷轴的输入点之间，所述光纤在光纤累积区中通过，其中所述光纤累积区用于累积预定的光纤长度，从而防止由于损坏而导致的光纤损坏端越过所述卷轴的所述输入点；控制装置，用于根据所述预定的光纤长度来控制所述卷轴的旋转速度，以在所述检测部件被触发时使所述卷轴完全停止。

优选地，在各种实施例中的任意实施例中，该系统包括用于实现如上所述的控制处理所进行的步骤的部件。

附图说明

根据以指示性且非详尽的示例的方式给出的以下说明和附图，本发明的实施例的其它特征和优点将变得明显，其中：

-图1提供了根据本发明的特定实施例的系统的功能原理的概要图示；

-图2是根据本发明的方法的第一实施例的流程图；

-图3图示根据本发明的第一实施例的卷轴的旋转速度的控制的示例；

-图4是根据本发明的方法的第二实施例的流程图；

-图5图示根据本发明的第二实施例的卷轴的旋转速度的控制的示例；

-图6示出根据本发明的特定实施例的控制装置的简化结构的示例；

-图7示出用于实施根据本发明的第二实施例的控制装置的详细结构的示例。

具体实施方式

在本发明的全部附图中，通过相同的附图标记来指代相同的元件和步骤。

本发明的一般原理基于在检验测试期间检测到发生光纤损坏的情况下对卷轴的旋转进行精确控制以防止任何抽打损害。

图1描述了根据本发明的特定实施例的光纤用检验测试机的功能原理。

检验测试机包括还已知为牵引绞盘(capstan)的输入牵引装置10和输出牵引装置20。输入绞盘10和输出绞盘20被配置使光纤100经受预定量的拉伸应力，结果，如果光纤的机械强度不足，则其发生损坏。

该机器还包括五个带轮的组(被称为40₁、40₂、40₃、40₄和40₅)，其向上将光纤100引入两个牵引绞盘10和20之间，施加期望的筛选测试(screen-test)拉伸，并且促使对光纤进行适当的拉伸。这里给出的带轮的数量仅是为了讲解说明的目的。当然，在不偏离本发明的范围的情况下，可以使用更少数量或者更多数量的带轮。

为了便于存储、运输和部署，光纤100在输入和输出绞盘之间经受了检验测试之后高速卷绕到卷轴30上。卷轴30的特征在于其卷绕直径、卷绕宽度及其旋转速度(或者卷绕速度)。

在机器的稳态操作下，以恒定线速度(例如，包括在1500与3000m/min之间的值)来进行光纤卷绕。但是，光纤100卷绕的直径随着卷绕光纤长度的增加而增大，需要调节卷轴30的旋转速度。通常，卷轴旋转速度必须根据已经卷绕在卷轴30上的光纤长度而降低。另外，在线速度的升高和降低(机器的启动或停止)时，也必须调节旋转速度。通常，通过PID(比例-积分-微分)调节系统、基于线速度对卷轴30的旋转速度进行伺服控制。为此，光纤100通过包括以下两个带轮的跳动器(dancer)80：一个带轮具有固定轴，以及一个带轮具有可平移安装的轴。在旋转速度太低的情况下，跳动器80向下移动(带轮之间的拉伸减小)，并且在旋转速度太高的情况下，跳动器80向上移动(带轮之间的拉伸增大)。因而，旋转速度根据跳动器位置而被调节：在跳动器80向下移动时加速，以及在跳动器80向上移动时减速。

可以将旋转速度V_r定义如下：

其中，V_l是线速度(m/min)，p是卷轴的周长。周长是随着时间的经过而变化的卷轴半径的函数(半径随着被卷绕到卷轴上的光纤量的增加而增大)。

该机器还包括在输出绞盘20的输出点(以下称为点C)和卷轴30的输入点(以下称为点D)之间的光纤累积区90，经由该光纤累积区90来传送光纤100。该累积区90用于累积预定长度L_CD(以下称为累积长度)的光纤，从而防止由于损坏所引起的光纤损坏端越过卷轴30的输入点D。

将点D视为限制点，越过该限制点将存在光纤抽打的高风险。

第一实施例

现在，参考图2来呈现根据本发明的第一实施例的方法。在本实施例中，该方法的一部分例如是通过诸如可编程逻辑控制器等的控制装置来实现的。以下针对图6来详细说明该装置的原理。图1中的白色方形标记50表示根据本发明的控制装置。控制装置50被配置为控制卷轴30的旋转速度，以使其完全停止，从而防止抽打损害。

针对本实施例，检验测试机配备有放置在输入绞盘10的(点A表示的)输出点处的光学传感器60(例如，光电单元)。光学传感器60用于检测输入绞盘和输出绞盘之间的损坏。光学传感器60可以放置在输入绞盘的输出点(点A)和输出绞盘的输入点(点C)之间的光纤行进路径上的任何位置。

在稳态操作下，在检验测试机中光纤100以给定的线速度从输入绞盘10引导至输出绞盘20，然后通过累积区90，然后卷绕到卷轴30上。

当通过光学传感器60检测到损坏时(步骤200)，之后向控制装置50发送检测命令以警告已经检测到损坏，并且将停止卷轴30的旋转。

当接收到检测命令时，控制装置50触发卷轴30的完全停止。为此，控制装置50向卷轴30发送停止命令，以使卷轴30完全停止(步骤210)。完全停止意味着卷轴30的旋转速度等于0。

图3的图形示出根据第一实施例的在检测到损坏之后由控制装置50控制卷轴30的旋转速度V_r的方式。为了简化以下描述，考虑如下情况：在机器处于稳态操作、线速度恒定的情况下发生光纤损坏，卷轴正以给定的旋转速度V_r1运行。光学传感器60在时刻t_D检测到损坏，并且在时刻t_T以减速斜率S来触发卷轴30的停止。卷轴30在时刻t_S停止。

可以看到，从检测到损坏的时刻(t_D)起的卷轴停止不是瞬间的。需要考虑如下的时间段：

-检测到损坏的时刻t_D和触发卷轴30的停止的时刻t_T之间所经过的反应时间段T_R，

-触发卷轴30的停止的时刻t_T和卷轴30完全停止的时刻t_S之间所经过的制动时间段T_B。

累积长度(L_CD)被定义为大于或等于：损坏端从传感器60检测到损坏的时刻t_D起、直到卷轴30完全停止t_S为止所行进的距离减去损坏端在输出绞盘20的输入点B和输出点C之间所行进的距离。因而，累积长度L_CD考虑针对从检测到损坏的时刻t_D起到停止卷轴的时间段，该时间段包括系统反应时间段和卷轴的制动时间段，并且假定即使在发生损坏的情况下，由于损坏所导致的光纤损坏端也不会越过卷轴的输入点D(在最坏的情况下，到达输出绞盘20的输入点B)。事实上，在时刻t_D和时刻t_S之间，为了防止抽打损害，累积区90必须能够吸收全部光纤。

累积长度L_CD被定义为如下：

L_CD＝L_M+L_S–L_BC

其中：

-L_M是反应时间段T_R期间所累积的光纤长度，

-L_S是制动时间段T_B期间所累积的光纤长度，

-L_BC是点B和点C之间所累积的光纤长度，其等于π.R_c，其中，R_c

是输出绞盘半径。

系统反应时间段T_R是通过传感器60检测到损坏、将检测命令发送至用于处理检测命令并且向卷轴30发送停止命令的控制装置50所经过的时间段来定义的。

制动时间段T_B是通过控制装置50能够制动所经过的时间段来定义的。由于旋转中的卷轴的惯性，因此卷轴在被命令停止之后需要一些时间来完全停止。

光纤长度L_M被定义为如下：

L_M＝T_R*V_lmax/60

其中：

-T_R是反应时间段(例如，0.030s)，

-V_lmax是最大线速度(例如，1800m/min)，其中

光纤长度L_S被定义为如下：

其中：

-L_i是每个采样时间所吸收的光纤长度，

-V_im是采样时间i-1和采样时间i之间的平均线速度，其中，V_im＝[V_(i-1)+V_i]/2，V_i＝V_c2+S*t_i，t_i＝i*t_sample，t_sample是计算所用的采样时间(例如，6ms)，以及其中，S是为了使卷轴完全停止而向卷轴施加的减速斜率。

在特定实施例中，装置50作用于卷轴30以使得制动时间段T_B最小(例如，200ms)。因而，当接收到检测命令时(步骤210)，控制装置50施加被定义为如下的减速斜率：

S＝-V_lmax/T_Bmin

其中：

V_lmax是最大线速度(例如，1800m/min)，其中，

T_Bmin是最小制动时间段。

例如，对于1800m/min的最大线速度V_lmax，反应时间段T_R为0.030s(这与PLC周期时间的两倍相对应)并且最小制动时间T_Bmin为200ms，绞盘半径为0.16m，并且假定卷轴是满的(周长p＝p_max)，累积长度L_CD必须大于或等于4m。在本示例中，卷轴的旋转速度以-150m/s的减速斜率S从当前旋转速度Vr₁线性减少至0。

第二实施例

现在，参考图4来呈现根据本发明的第二实施例的方法。在本实施例中，该方法的一部分例如是通过诸如可编辑逻辑控制器(PLC)等的控制装置50来实现的。控制装置50被配置为控制卷轴30的旋转速度以使其完全停止，从而防止抽打损害。

本实施例的目标是在不将损坏端残留在绞盘10和20上或者之间的情况下，将最多的光纤累积在卷轴上、同时消除抽打损害的任何风险。

与第一实施例相比，检验测试机还配备有放置在输出绞盘20的输出点(被称为点C)处的第二光学传感器70(例如，光电单元)。光学传感器70用于在检验测试期间检测由于光纤100的损坏而导致的光纤损坏端的通过。

在稳态操作下，光纤100在检验测试机中以给定的线速度从输入绞盘10引导至输出绞盘20，然后通过累积区90，然后卷绕到卷轴30上。

当第一传感器60检测到损坏时，其之后将损坏检测命令发送至控制装置50(步骤400)以通知已经检测到损坏，并且将停止卷轴30的旋转。

当接收到损坏检测命令时，控制装置50向卷轴30发送第一停止命令以使卷轴30停止(步骤410)。这里，控制装置50将通过施加第一减速度(S₁)来改变卷轴30的旋转速度。

然后，当第二传感器70检测到损坏端的通过时，其向控制装置50发送通过检测命令(步骤420)。

当接收到通过检测命令时，则控制装置50向卷轴30发送第二停止命令以使卷轴30停止(步骤430)。这里，控制装置50将通过施加第二减速度(S₂)来改变卷轴30的旋转速度、直到卷轴30的旋转完全停止为止，其中，第二减速度大于第一减速度。

图5的图形示出根据第二实施例的在检测到损坏之后由控制装置50控制卷轴30的旋转速度V_r的方式。为了简化以下描述，考虑如下情况：在机器处于稳态操作、线速度恒定的情况下发生光纤损坏，卷轴30正以给定的旋转速度V_r1运行。第一传感器60在时刻t_D1检测到损坏，并且在时刻t_T1利用第一减速斜率S₁触发卷轴30的停止。第二传感器70在时刻t_D2检测该通过，并且在时刻t_T2利用第二减速斜率S₂来施加第二减速度，直到卷轴30的旋转完全停止为止，其中，第二减速度大于第一减速度。在时刻t_S卷轴30停止(0旋转速度)。

第一减速度(S₁)

通过假定在输入绞盘10的输出点A处发生光纤损坏的情况来施加第一减速度。不管光纤损坏的实际位置在点A和B之间的何处，第一传感器60均能够检测到两个绞盘10和20之间发生的损坏，而无需精确的位置，这使得损坏的精确位置存在疑问。因而，在第一传感器60检测到损坏时，考虑如下情况来定义为了使卷轴停止而向卷轴30施加的第一减速斜率S₁：累积到卷轴30的光纤长度(L_AD)等于损坏端从输入绞盘10的输出点A到卷轴30的输入点D所行进的距离。

从检测到损坏的时刻起的光纤长度L_AD定义如下：

L_AD＝L_M1+L_S1

其中：

-L_M1是反应时间段T_R1期间所累积的光纤长度，

-L_S1是制动时间段T_B1期间所累积的光纤长度。

由于在反应时间段T_R1和制动时间段T_B1期间可能将所有光纤累积在卷轴30上而没有发生任何抽打损害，因此需要考虑这两个时间段。应当注意，反应时间段是在检测到损坏的时刻t_D1和触发卷轴30的停止的时刻t_T1之间所经过的时间段，以及制动时间段是触发卷轴的停止的时刻t_T1和卷轴完全停止的时刻t_S1之间所经过的时间段。

光纤长度L_M1定义为如下：

L_M1=T_R1*V_l1/60

其中：

-T_R1是反应时间段，

-V_l1是检测到损坏的时刻的当前线速度，其中，光纤长度L_S1定义为如下：

其中：

-L_i1是每个采样时间所吸收的光纤长度，

-V_im1是采样时间i-1和采样时间i之间的平均线速度，其中，V_im1＝[V_(i-1)1+V_i1]/2，其中，V_i1＝V_l1+S₁*t_i，t_i＝i*t_sample，t_sample是计算所用的采样时间(例如，6ms)，以及其中，S₁是向卷轴施加的第一减速斜率。

针对可变的制动时间段T_B1来计算L_S长度值，以判断哪一制动时间段使得能够吸收在L_AD(要吸收的最大长度)和L_AD-0.4m(要吸收的最小长度)之间所包括的期望距离。实际上，在没有发生抽打的情况下，期望距离应当尽可能地接近L_AD。这里，最大长度被视为等于L_AD，并且最小长度略小于L_AD(例如为L_AD-0.4m)。仅是以示意方式来给出该最小长度。本领域技术人员将能够根据所使用的机器及机器的参数来调整该值。

控制装置50考虑要累积的光纤长度L_AD、检测到损坏的时刻的当前线速度V_l1和反应时间段T_B1来作用于卷轴旋转。因而，当接收到检测命令时，控制装置50施加定义为如下的第一减速斜率S₁。

S₁＝-V_l1/T_B1

其中：

V_l1是检测到损坏的时刻的当前线速度，

T_B1是被计算为如下值的制动时间段：

L_AD-0.4m<L_S1+L_M1<L_AD。

例如，如果检验测试机以1650m/min运行，光纤长度L_AD是9.7m，以及反应时间段T_R1是40ms，则对于第一减速命令，卷轴30应在596ms(L_AD-0.4m)和624ms(L_AD)之间停止。

第二减速度(S₂)

通过考虑损坏端从通过第二传感器70在点C所检测到的通过的检测时刻(t_D2)起、直到卷轴30完全停止(t_S2)为止还要行进的距离是在累积区90中所配置的累积长度L_CD的情况来施加第二减速度S₂。由于两个绞盘之间的损坏位置是未知的，因此第二传感器70检测到损坏端的通过使得控制装置50能够进一步使卷轴旋转减速，以确保通过光纤累积区90的损坏端不会越过点D。

根据第二实施例的累积长度L_CD被定义为大于或等于损坏端从第二传感器70检测到损坏的通过的检测时刻起、直到卷轴30完全停止为止所行进的距离。

累积长度L_CD定义如下：

L_CD＝L_M2+L_S2

其中：

-L_M2是在检测到通过的时刻t_D2和触发第二减速度的时刻t_T2之间所经过的反应时间段T_R2期间所累积的光纤长度，

-L_S2是触发第二减速度t_T2的时刻和卷轴完全停止的时刻t_s2之间所经过的制动时间段T_B2期间所累积的光纤长度。

光纤长度L_M2定义如下：

L_M2＝T_R2*V_l2/60

其中：

-T_R2是反应时间段，

-V_l2是检测到损坏端的通过的时刻的当前线速度，其中，光纤长度L_S2定义如下：

其中：

-L_i2是每个采样时间所吸收的光纤长度，

-V_im2是采样时间i-1和采样时间i之间的平均线速度，其中，V_im2＝[V_(i-1)2+V_i2]/2，V_i2＝V_l2+S₂*t_i，t_i＝i*t_sample，t_sample是计算所用的采样时间(例如，6ms)，其中，S₂是为了使卷轴30完全停止而向其施加的第二减速斜率。

装置50考虑累积长度L_CD、在检测到损坏端的通过的时刻的当前线速度V_l2以及反应时间段T_B2来作用于卷轴旋转。因而，当接收到检测命令时，控制装置50施加定义如下的第二减速斜率S₂：

S₂＝-V_l2/T_B2

其中，V_l2是在检测到损坏端的通过的时刻的当前线速度(例如，1200m/min)，其中，

T_B2是被计算为如下值的制动时间段：

L_CD-0.4m<L_S2+L_M2<L_CD

例如，如果在第二传感器70检测到损坏端的通过的时刻、检验测试机以1200m/min运行，累积长度L_CD是2.7m，并且反应时间段T_R2是4ms，则对于第二减速命令，卷轴30应在222ms(L_AD-0.4m)和260ms(L_AD)之间停止。

因而，由于第二实施例，因此在光纤100的检验测试期间发生损坏的情况下，检验测试机以不会对卷绕的光纤产生光纤抽打、并且残留在损坏端和卷轴30之间的大部分光纤长度被卷绕在卷轴30上的方式自动停止。因此，与第一实施例相比，被卷绕在卷轴上的光纤的长度是优化的。由于在两个牵引装置之间不再需要操作者介入，因此这同样简化了机器维护和清洗。

图6示出用于实施根据本发明的控制方法(例如，以上针对图2或4分别论述的第一实施例或第二实施例)的控制装置(或者设备、或者模块、或者系统)的简化结构。

装置300包括非易失性存储器310(例如，只读存储器(ROM)或硬盘)、易失性存储器330(例如，随机存取存储器或RAM)和处理器320。非易失性存储器310是非暂时性计算机可读载体介质。其存储由处理器320执行以使得能够实现上述方法(用于控制卷绕光纤的卷轴的旋转的方法)的可执行程序代码指令。

当进行初始化时，将上述程序代码指令从非易失性存储器310传输至易失性存储器330，以使得由处理器320来执行。易失性存储器330同样包括用于存储该执行所需的变量和参数的寄存器。装置300接收检测命令340(其可以是来自第一传感器的损坏检测命令(例如，图2的步骤200或图4的步骤400)、或者来自第二传感器的通过检测命令(图4的步骤420))作为输入。装置300根据输入时所接收到的检测命令340来向用于控制卷轴的引擎的部件生成减速命令350作为输出(图2的步骤210、图4的步骤410和430)。

上述管理方法的全部步骤同样可以通过以下方式来等价地实现：

通过由诸如PC型设备、DSP(数字信号处理器)或微控制器等的可再编程计算机所执行的一组程序代码指令来实现。该程序代码指令可以存储在可拆卸(例如，软盘、CD-ROM或DVD-ROM)或不可拆卸的非暂时性计算机可读载体介质中；或者

通过诸如FPGA(现场可编程门阵列)、ASIC(专用集成电路)或者任意专用硬件组件等的专用机或组件来实现。

应当注意，本发明不限于采用计算机程序指令的形式的纯基于软件的实现，而且还可以采用硬件形式或者将硬件部分和软件部分组合的任意形式来实现。

图7示出用于实施本发明的第二实施例的控制装置的结构的示例。在该实施例中，控制装置包括两个不同的可编程逻辑控制器(PLC)：第一PLC 710，其与第一传感器60协作，具体专用于损坏检测，以及第二PLC 720(或者任意其它专用电子控制装置)，其与第二传感器70协作，具体专用于损坏端通过检测和卷轴30的速度控制。与第一PLC 710的反应时间(0.020s)相比，第二PLC 720(在附图上称为HSM PLC(高速微PLC，High Speed Micro PLC))具有短得多的反应时间(0.002s)。这使得点C处的损坏端的通过检测进行更快速的反应。控制装置还包括速度控制器730，其被配置为根据作为输入而接收到的命令信号来控制卷轴30的旋转速度。

第二PLC 720包括具有两个位置的通信部件725：位置“1”，其中，第一PLC 710经由第二PLC 720直接连接至速度控制器730，以及位置“2”，其中，第二PLC 720经由第二PLC720直接连接至速度控制器730。当传感器60检测到损坏时触发位置“1”，以及当传感器70检测到损坏端的通过时触发位置“2”。

当传感器60检测到损坏时，向PLC 710发送损坏检测命令(步骤400)，以通知已经检测到损坏。当接收到损坏检测命令时，PLC 710经由PLC 710向速度控制器730发送包括要向卷轴30施加的第一减速斜率S₁的第一停止命令(步骤410)，其中，通信部件处于位置“1”。

当第二传感器70检测到损坏端的通过时，第二传感器70向PLC 720发送通过检测命令(步骤420)。当接收到通过检测命令时，PLC 720向速度控制器730发送包括要向卷轴30施加的第二减速斜率S₂的第二停止命令，以尽可能快地使卷轴30停止(步骤430)，其中通信部件处于位置“2”。换句话说，通过PLC 710或HSM PLC 720来驱动速度控制器730。

尽管已经参考一个或多个示例说明了本发明，但是本领域技术人员知道可以在不偏离本发明和/或所附权利要求的范围的情况下对形式和细节进行改变。

Claims

1.一种用于控制卷轴(30)的旋转的方法，其中，在检验测试机中光纤(100)卷绕在所述卷轴上，在所述检验测试机中所述光纤以给定的线速度从输入牵引装置(10)引导至输出牵引装置(20)，然后引导至所述卷轴，所述输入牵引装置和所述输出牵引装置被配置为使所述光纤经受预定的拉伸应力，所述卷轴具有基于所述给定的线速度被伺服控制的旋转速度，所述方法包括以下步骤：

-当在所述输入牵引装置的输出点(A)和所述输出牵引装置的输入点(B)之间检测到损坏时，对所述卷轴的旋转速度进行控制以使所述卷轴完全停止，

其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

-在所述输出牵引装置的输出点(C)和所述卷轴的输入点(D)之间，使所述光纤在光纤累积区(90)中通过，其中所述光纤累积区(90)用于累积预定的光纤长度(L_CD)，从而防止由于损坏而导致的光纤损坏端越过所述卷轴的所述输入点(D)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

还包括以下步骤：当通过第一传感器(60)检测到损坏时，触发所述卷轴的完全停止，以及

所述预定的光纤长度(L_CD)大于或等于：所述光纤损坏端从所述第一传感器检测到损坏的时刻起、直到所述卷轴完全停止为止所行进的距离减去所述光纤损坏端在所述输出牵引装置的所述输入点(B)和所述输出点(C)之间所行进的预设距离。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述距离是基于以下长度来计算的：

-在检测到损坏的时刻和触发所述卷轴的停止的时刻之间所经过的反应时间段期间所累积的光纤的第一长度(L_M)，

-在触发停止的时刻和所述卷轴停止的时刻之间所经过的制动时间段期间所累积的光纤的第二长度(L_S)。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，

-所述第一长度是预定的最大线速度(V_max)和预定的反应时间段(T_c)的函数，

-所述第二长度是在假定卷绕在所述卷轴的光纤的最大直径的情况下、所述预定的最大线速度(V_max)和预定的最小制动时间段(T_min)的函数。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，还包括以下步骤：

-当第一传感器(60)检测到损坏时，通过触发第一减速度来改变所述卷轴的旋转速度；以及

-当第二传感器(70)检测到所述光纤损坏端的通过时，通过触发比所述第一减速度大的第二减速度来改变所述卷轴的旋转速度、直到所述卷轴完全停止为止；

其中，所述预定的光纤长度(L_CD)大于或等于所述光纤损坏端从所述第二传感器(70)检测到所述光纤损坏端的通过的时刻起、直到所述卷轴完全停止为止所行进的距离。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述距离是基于以下长度来计算的：

-在检测到所述光纤损坏端的通过的时刻和触发所述卷轴的第二减速度的时刻之间所经过的反应时间段期间所累积的光纤的第一长度(L_M2)，

-在触发所述第二减速度的时刻和所述卷轴停止的时刻之间所经过的制动时间段期间所累积的光纤的第二长度(L_S2)。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，

-所述第一长度是当前线速度(V_c)和预定的反应时间段(T_c2)的函数，

-所述第二长度是所述当前线速度(V_c)和制动时间段(T_b2)的函数。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其中，所述第一减速度是基于在检测到损坏的时刻所确定的当前线速度、预定的反应时间段以及假定的光纤累积长度(L_AD)来计算的，其中所述光纤累积长度(L_AD)与损坏端在所述输入牵引装置的输出点(A)和所述卷轴的输入点(D)之间所行进的距离相对应。

9.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括在计算机或处理器上执行时用于实现根据权利要求1至8中的至少一项所述的控制方法的程序代码指令。

10.一种非暂时性计算机可读载体介质，其用于存储根据权利要求9所述的计算机程序产品。

11.一种用于控制卷轴(30)的旋转的系统，其中，在检验测试机中光纤(100)卷绕在所述卷轴上，在所述检验测试机中所述光纤以给定的线速度从输入牵引装置(10)引导至输出牵引装置(20)，然后引导至所述卷轴，所述输入牵引装置和所述输出牵引装置被配置为使所述光纤经受预定的拉伸应力，所述卷轴具有基于所述给定的线速度被伺服控制的旋转速度，所述系统包括：

-检测部件，用于检测所述输入牵引装置的输出点(A)和所述输出牵引装置的输入点(B)之间的损坏，

其特征在于，所述系统包括：

-光纤累积区(90)，其在所述输出牵引装置的输出点(C)和所述卷轴的输入点(D)之间，所述光纤在光纤累积区(90)中通过，其中所述光纤累积区(90)用于累积预定的光纤长度(L_CD)，从而防止由于损坏而导致的光纤损坏端越过所述卷轴的所述输入点(D)；

-控制装置，用于根据所述预定的光纤长度(L_CD)来控制所述卷轴的旋转速度，以在所述检测部件被触发时使所述卷轴完全停止。