CN107807421B - 一种光纤熔接放电电极高度自动调整装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤熔接放电电极高度自动调整装置及方法，属于光纤熔接机领域，本发明装置包括可调整电极高度的左、右对称单元，其特征在于：还包括距离传感器、A/D转换器、CPU处理器、步进电机和凸轮；距离传感器、A/D转换器、CPU处理器通过线路依次连接，CPU处理器与步进电机通过线路连接，步进电机与凸轮传动连接，凸轮与可调整电极高度的左、右对称单元接触连接，电极固定在可调整电极高度的左、右对称单元上；本发明控制精度高达1.6μm，调节速度快，可通过步进电机一次性完成调整，不需要太复杂的计算。

Description

一种光纤熔接放电电极高度自动调整装置及方法

技术领域

本发明属于光纤熔接机领域，具体涉及一种光纤熔接放电电极高度自动调整装置及方法。

背景技术

随着数字化、网络化和智能化时代的到来，信息传输领域正在经历爆炸性的增长。面对各种各样的信息需求，以及来自特殊领域的传输需要，特种光纤作为信息传递的主要媒介应运而生，支撑信息多样化市场发展。

特种光纤是区别于国际通信标准光纤，是具有特殊性能和用途的特殊光纤，其材料掺杂、结构设计、工艺、传输波长、光学性能、机械和环境性能都具有特殊性。常见的特种光纤包括大芯径光纤、色散补偿光纤、掺铒光纤、双包层光纤、细径光纤等，广泛应用于通信、传感、激光、电力、医疗和军事等各个领域。

目前，业界主流熔接机由四个部分组成：图像采集与显示部分、控制部分、光纤对准部分和高压放电部分。进行光纤熔接时，当左、右光纤完成对准后，光纤应比两电极轴线高0.1mm,这个位置是进行放电熔接的最佳位置。

放电电弧位置的精准直接影响光纤的接续质量，光纤熔接时需要根据包层直径精确调整电极位置，否则会影响光纤的接续质量。

目前，普通光纤熔接电极安装后无法调整，通过改变放电输出功率适应不同包层直径光纤熔接，适用光纤包层范围通常只能达到80μm～150μm。当光纤包层直径超出该范围后，熔接效果无法保障甚至无法熔接。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种光纤熔接放电电极高度自动调整装置及方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种光纤熔接放电电极高度自动调整装置，包括可调整电极高度的左、右对称单元，还包括距离传感器、A/D转换器、CPU处理器、步进电机和凸轮；距离传感器、A/D转换器、CPU处理器通过线路依次连接，CPU处理器与步进电机通过线路连接，步进电机与凸轮传动连接，凸轮与可调整电极高度的左、右对称单元接触连接，电极固定在可调整电极高度的左、右对称单元上；

距离传感器，被配置为用于测量距离传感器参考面与距离传感器上表面之间的距离，并将其以模拟电压的形式输出至A/D转换器；

A/D转换器，被配置为用于将距离传感器输出信号转换成数字信号，并发送给CPU处理器；

CPU处理器，被配置为用于CPU处理器根据数字信号控制步进电机实现电极位置的调节；

步进电机，被配置为用于带动凸轮转动；

凸轮，被配置为用于带动可调整电极高度的左、右对称单元上的电极上下移动；

距离传感器输出距离信号至A/D转换器，经过A/D变换成数字信号发送给CPU处理器，根据数字信号控制步进电机实现电极位置的调节，步进电机带动凸轮转动，凸轮转动角度变化带动电极上下移动。

此外，本发明还提到一种光纤熔接放电电极高度自动调整方法，该方法采用如上所述的光纤熔接放电电极高度自动调整装置，具体包括如下步骤：

步骤1：根据D_T＝D_F-D₀-0.1，计算出不同直径光纤对应的特征值D_T；其中，D_T为距离传感器参考面与距离传感器的上表面之间的距离；D_F为光纤轴线相对距离传感器上表面的距离；D₀为电极中线连线和参考面之间的距离，为固定值；

步骤2：根据特征值控制步进电机进行电极高度的调节；

步骤3：根据光纤直径和特征值一一对应的关系做成按键选项存储在CPU处理器的外围电路的存储器中；

步骤4：使用时通过按键选择的方式进行不同直径光纤对应不同电极高度的调节。

本发明所带来的有益技术效果：

本发明首先计算出某种光纤轴线相对距离传感器上表面的距离，确定电极中心连线和距离传感器上表面的距离，然后计算出距离传感器参考面与距离传感器上表面的距离和光纤轴线与距离传感器上表面之间的函数关系，然后控制步进电极使电极到达相应的位置，这样就实现了电极高度的调节；可将不同直径的光纤对应的电极轴线相对距离传感器上表面的距离进行存储，计算出步进电机的运行方向和距离；控制精度高达1.6μm，调节速度快，可通过步进电机一次性完成调整，不需要太复杂的计算。

附图说明

图1是本发明的原理框图。

图2是不同直径光纤与电极中心连线距离示意图。

图3是相关距离参数示意图。

其中，1-可调整电极高度的左、右对称单元；2-距离传感器；3-凸轮；4-步进电机；5-A/D转换器；6-CPU处理器；7-光纤。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图1所示，一种光纤熔接放电电极高度自动调整装置，包括可调整电极高度的左、右对称单元1，还包括CPU处理器6、距离传感器2和A/D转换器5；距离传感器2测得距离传感器参考面与距离传感器上表面的距离，其以模拟电压的形式输出，经过A/D转换器5转换成数字信号输出至CPU处理器6，CPU处理器6根据数字信号控制步进电机4实现电极位置精确调节。

该调整装置还包括步进电机4和凸轮3，步进电机4的控制端接入CPU处理器6，凸轮3与步进电机4传动连接，凸轮3与调整电极高度的左、右对称单元1接触连接，步进电机4带动凸轮3旋转，凸轮3的向径不断变化，调整电极高度的左、右对称单元1紧贴凸轮3，凸轮3向径变化带动调整电极高度的左、右对称单元1不断变化。电极固定在调整电极高度的左、右对称单元1上，跟随调整电极高度的左、右对称单元1运动。

如图2所示，当放入的光纤直径变化时，电极中心连线与光纤轴线距离改变，为满足光纤轴线距离比电极中心连线距离高0.1mm的要求，放入不同直径光纤的时候需要调节电极的高度。

为实现熔接不同直径光纤时调节电极高度的目的，可以先计算出不同直径光纤对应的特征值，根据特征值控制电机进行电极高度调节；然后根据光纤直径和特征值一一对应的关系做成按键选项存储在CPU处理器外围电路的存储器中，在使用时通过按键选择的方式进行不同直径光纤对应不同电极高度的调节。

选取距离传感器参考面与距离传感器上表面的距离D_T作为特征值，各个距离之间的关系如图3所示。图中D_F为光纤轴线相对距离传感器上表面的距离，D_E为电极中心连线和距离传感器上表面的距离，D₀为电极中线连线和参考面之间的距离。其中D₀为固定值，D_F针对不同种光纤时为固定值，则

D_E＝D_F-0.1

D_T＝D_E-D₀

得到特征值D_T和D_F之间的函数关系为

D_T＝D_F-D₀-0.1

当选择需要熔接的光纤的直径时，就确定了特征值D_T的值，再根据当前距离传感器参考面与距离传感器上表面的距离，判断出驱动电机的方向以及需要驱动的距离。

本发明所述的电极高度自动调整装置及方法的优点是控制精度高达1.6μm，调节速度快，可通过步进电机一次性完成调整，不需要太复杂的计算。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种光纤熔接放电电极高度自动调整装置，包括可调整电极高度的左、右对称单元，其特征在于：还包括距离传感器、A/D转换器、CPU处理器、步进电机和凸轮；距离传感器、A/D转换器、CPU处理器通过线路依次连接，CPU处理器与步进电机通过线路连接，步进电机与凸轮传动连接，凸轮与可调整电极高度的左、右对称单元接触连接，电极固定在可调整电极高度的左、右对称单元上；

距离传感器，被配置为用于测量距离传感器参考面与距离传感器上表面之间的距离，并将其以模拟电压的形式输出至A/D转换器；

A/D转换器，被配置为用于将距离传感器输出信号转换成数字信号，并发送给CPU处理器；

CPU处理器，被配置为用于CPU处理器根据数字信号控制步进电机实现电极位置的调节；

步进电机，被配置为用于带动凸轮转动；

凸轮，被配置为用于带动可调整电极高度的左、右对称单元上的电极上下移动；

距离传感器输出距离信号至A/D转换器，经过A/D变换成数字信号发送给CPU处理器，根据数字信号控制步进电机实现电极位置的调节，步进电机带动凸轮转动，凸轮转动角度变化带动电极上下移动。

2.一种光纤熔接放电电极高度自动调整方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的光纤熔接放电电极高度自动调整装置，具体包括如下步骤：

步骤1：根据D_T＝D_F-D₀-0.1，计算出不同直径光纤对应的特征值D_T；其中，D_T为距离传感器参考面与距离传感器的上表面之间的距离；D_F为光纤轴线相对距离传感器上表面的距离；D₀为电极中线连线和距离传感器参考面之间的距离，为固定值；

步骤2：根据特征值控制步进电机进行电极高度的调节；

步骤3：根据光纤直径和特征值一一对应的关系做成按键选项存储在CPU处理器的外围电路的存储器中；

步骤4：使用时通过按键选择的方式进行不同直径光纤对应不同电极高度的调节。