CN109100830B - 一种光纤熔接机自动识别装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光纤熔接机自动识别装置及方法，该装置包括安装在底座上的调芯架组件和动力组件，以及安装在中心安装支架两侧的两组光纤识别组件，中心安装支架与底座固定连接；调芯架组件是与底座连接成一体的一对中心对称的弹性支撑片和调芯架；动力组件是由电机和齿轮机构驱动的丝杠机构，用于推动调芯架。该方法是对各种不同的光纤进行识别学习，用图像处理程序识别不同光纤的特征值并存储，使用匹配特征值的方式识别光纤。本发明结构紧凑、调节速度快，实现了自动调焦和识别光纤，彻底避免了不同类光纤的误熔接。

Description

一种光纤熔接机自动识别装置及方法

技术领域

本发明涉及一种通过熔融连接光导纤维的设备，具体涉及一种光纤熔接机自动识别装置及方法。

背景技术

光纤熔接质量的好坏一般通过熔接损耗和熔接点强度来判断。其中，熔接损耗的大小更为关键。提高和改进光纤对芯水平是降低熔接损耗、提高熔接质量的主要途径。光纤熔接时，光纤纤芯对准与否非常重要，而对芯装置的对芯精度直接影响到对芯水平。

对芯装置的设计理念是在有限的空间形成有效的精密驱动，以将两个调芯架上的光纤端面对齐到同一轴线上，如CN201373927Y公开的光纤熔接机三维自动对准调芯装置所采用十字对芯的方式，采用凸轮与滑块在十字交叉方向上分别驱动两个调芯架发生位移，然而，该装置的运动精度受到凸轮形状和导槽加工能力的制约，已很难跟上日益提高的对芯精度时要求。

目前在熔接机上的摄像头多为定焦镜头，而在实际操作中，不同种类的光纤单凭肉眼很难分辨，容易出现误将不同种类光纤熔接连接的情况，对光纤熔接机提出了光纤识别的要求。

发明人基于从事光纤熔接机设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种自动识别光纤种类的熔接机，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种光纤熔接机自动识别装置及方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的光纤熔接机自动识别装置，是由中心安装支架及底座相互连接的调芯架组件、动力组件和光纤识别组件，其中：

所述调芯架组件是与底座连接成一体的弹性支撑片和调芯架，所述调芯架包括左调芯架和右调芯架，所述弹性支撑片包括左弹性支撑片和右弹性支撑片，所述左弹性支撑片和右弹性支撑片呈中心对称，所述左弹性支撑片所在平面与右弹性支撑片形成90°夹角；所述弹性支撑片嵌入调芯架的部分作为支点；

所述中心安装支架与底座固定连接，所述中心安装支架的两侧具有相互对称的两斜面；所述光纤识别组件是分别安装在两斜面上的两组，用于识别对应左调芯架和右调芯架的光纤，每组光纤识别组件均包括摄像头和自动调焦镜头，所述自动调焦镜头包括自动调焦电机、调节镜头和固定镜头；

所述动力组件具有连接板，在连接板上安装电机、齿轮机构和丝杠机构，所述连接板安装在底座上，所述丝杠机构用于推动支点，所述齿轮机构由依次啮合的电机输出齿轮、中间齿轮和丝杠驱动齿轮组成，所述中间齿轮的端面上具有瓦状突起，所述连接板上安装用于识别瓦状突起的槽型光电传感器。

具体地，所述自动调焦电机用于驱动调节镜头在摄像头和固定镜头之间移动，进而实现焦距的调整。所述斜面的倾角是45°。

另外，在所述电机输出轴与连接板之间安装电机轴承。丝杠机构具有丝杠和螺母，螺母固定在电机架上，丝杠由齿轮驱动做轴向运动。

另外，电机选用步进电机，简化控制，输入脉冲决定输出转动角度，经齿轮机构减速转化为丝杠的伸缩量。

另外，所述调芯架上具有支点槽，所述支点槽内固定安装垫片；当支点受到丝杠机构的推力时，所述调芯架沿所夹持光纤的切线方向位移。丝杠用于顶升垫片的端部采用弧形表面，弹性支撑片通常采用铜合金。

另外，所述弹性支撑片具有矩形外轮廓，在底座上成对平行布置，矩形的短边上具有预埋结构。结合平行布置的弹片结构，约束了整个机构的移动方向不会扭转，也即弹片在法向力作用下仅沿切向转动。

另外，支点包括左支点和右支点，所述左调芯架顶部安装的V型槽内放置第一光纤，当丝杠机构推动左支点时，所述左调芯架沿第一光纤的切线方向做第一位移；所述右调芯架顶部安装的V型槽内放置第二光纤，当丝杠机构推动右支点时，所述右调芯架在第二光纤的切线方向做第二位移。两位移正交，直到第一光纤与第二光纤对齐。

使用时，使用两组弹性支撑片将底座和左、右调芯架连接成一体的调芯架组件，两组弹性支撑片嵌入调芯架的一端分别设为左、右支点，采用动力装置分别推动左、右支点，令左、右调芯架相对运动实现调芯。左右弹性支撑片在调芯架上呈中心对称分布，左右弹性支撑片所在平面形成90°夹角；弹性支撑片嵌入调芯架的部分作为支点；动力组件具有连接板，在连接板上安装电机、齿轮机构和丝杠机构，丝杠机构用于推动支点，齿轮机构由依次啮合的电机输出齿轮、中间齿轮和丝杠驱动齿轮组成，在中间齿轮的端面上具有瓦状突起，连接板上还具用于识别瓦状突起的槽型光电传感器。两侧调芯架通过各自的动力组件推动位移，同时瓦状突起与槽型光电传感器对位移量有效地限位，同时调整对准，起到双对芯的作用，双对芯效率更高、更加准确。

首先机器对各种不同的光纤进行识别学习，通过图像处理程序识别不同光纤的特征值并记录，进而通过软件与记录值查找匹配，实现对各种不同光纤自动识别的功能。

有益效果：本发明采用在底座上安装调芯架组件和动力组件，在中心安装支架的两侧安装两组光纤识别组件，再将中心安装支架与底座固定连接的结构；调芯架组件是与底座连接成一体的一对中心对称的弹性支撑片和调芯架；动力组件是由电机和齿轮机构驱动的丝杠机构，用于推动调芯架。先对各种不同的光纤进行识别学习，用图像处理程序识别不同光纤的特征值并存储，使用匹配特征值的方式识别光纤的方法。结构紧凑、调节速度快，实现了自动调焦和识别光纤，彻底避免了不同类光纤的误熔接。实现了光纤熔接装置整体的小型和轻型化，双对芯的调心机构结构紧凑、调节速度快、提高了对芯的精度及稳定性，使光纤熔接质量得到了更进一步的提升。

除以上所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外。为使本发明目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点做更为清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是自动对焦的调节原理图；

图3是图1中调芯架组件和动力组件的结构示意图；

图4是图1中调芯架组件的局部结构示意图；

图5图1中动力组件的局部结构示意图；

图6是图5的装配分解/爆炸图；

图中：左调芯架1a，右调芯架1b，左弹性支撑片2a，右弹性支撑片2b，调芯架底座3，垫片4，左电机5a，右电机5b，左连接架6a，右连接架6b，齿轮机构7，丝杠机构8，限位开关9，中间齿轮10，电机轴承11，中心安装支架12，自动调焦电机13，摄像头14，自动调焦镜头组件15，调节镜头16，固定镜头17。

具体实施方式

实施例：

本实施例的光纤熔接机自动识别装置如图1所示，由安装在中心安装支架12上的自动调焦电机13、摄像头组件14和自动调焦镜头组件15实现自动调焦。在中心安装支架12两侧具有用于安装自动调焦镜头组件15的45°斜面，两侧的斜面相互对称，中心安装支架12与调芯架底座3固定连接。

自动对焦的调节原理如图2所示，自动调焦电机13带动调节镜头16直线运动，与固定镜头17形成的镜头组件的焦距变化，在光纤位置、类型发生变化时自动适应，保证摄像头组件14的成像精度。该成像精度满足了光纤识别学习训练的需要，配合图像处理程序，可以识别不同光纤的特征值。

集成在调芯架底座3上的光纤熔接机高效自动对芯装置如图3所示，包括调芯架组件和动力组件。调芯架组件是由左右调芯架1a与1b，经左右各2片弹性支撑片2a和2b固连在调芯架底座3上形成。动力组件通过连接板使用螺钉安装在调芯架组件上，其布局也是中心对称的一对，包括左电机5a和左连接架6a，以及右电机5b和右连接架6b，两者皆具备齿轮机构7和丝杠机构8，丝杠机构8用于顶升调芯架，调芯架与调芯架底座之间通过弹性支撑片连接，初始状态下弹性支撑片斜向45°安装，电机输出转动经齿轮机构7减速后，转换为丝杠机构8中丝杠的推力，顶升/推动弹性支撑片在一定范围内运动。

一体式调芯架组件如图4所示，具有调芯架底座3，以及经中心对称的弹性支撑片与其固定连接的一对调芯架，弹性支撑片包括左弹性支撑片2a和右弹性支撑片2b，初始状态下均与调芯架底座3呈45°夹角，左调芯架1a固连在左弹性支撑片2a顶部，右调芯架1b固连在右弹性支撑片2b顶部。初始状态下，左弹性支撑片2a与右弹性支撑片2b之间的夹角是90°。左弹性支撑片2a和右弹性支撑片2b采用尺寸参数相同的金属弹片，具备一定的宽度，两端具有用于埋入塑料件的槽和/或孔结构，两弹性支撑片平行一定间距成对使用。调芯架和底座与弹性支撑片采用模内镶嵌工艺一体注塑成型。该一体调芯架组件在调芯架与弹性支撑片结合处具有支点，该支点靠近弹性支撑片顶端，调芯架在此处具有长槽，并在槽内粘贴固定耐磨的垫片4，动力组件用于顶升该垫片4，进而带动两调芯架发生相对位移，带动光纤运动，最后交汇到一点。

如图5和图6所示，在中间齿轮10的端面上具有瓦状突起，在连接板上安装用于识别瓦状突起的槽型光电传感器作为限位开关9，该瓦状突起是圆环的一部分。由于对芯需要的运动范围较小，经调试与丝杠机构的有效行程相匹配，当电机旋转量在丝杠机构的有效行程范围内时，瓦状凸起的旋转始终处于槽型光电传感器内。反之，当行程超出时，瓦状凸起旋转超出槽型光电传感器，则控制机构给电机反转脉冲令其返回，避免机构实际运动超出预设范围。在电机输出轴上安装电机轴承11，使电机输出更稳定。

初始时丝杠与弹性支撑片分布在调芯架两侧，共同起到支撑调芯架、调整调芯架位置的作用。初始状态下，丝杠机构斜向45°安装、并与一侧弹性支撑片呈90°，丝杠机构与弹性支撑片共同作用支撑住调芯架。电机通过齿轮机构减速后带动丝杠伸缩运动，随着丝杠运动实现对调芯架位置的调整。两侧调芯架相向运动，同时进行调整对准，更加快速准确的实现对芯。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明为光纤熔接时对光纤的类型的识别提供了一种全新的思路与方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上仅是以示例的方式提供的优选实施方式。本领域技术人员可以在不偏离本发明的情况下想到许多更改、改变和替代。应当理解，在实践本发明的过程中可以采用对本文所描述的本发明实施方式的各种替代方案。所附权利要求旨在限定本发明的范围，并因此覆盖这些权利要求及其等效项的范围内的方法和结构。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (9)

1.一种光纤熔接机自动识别装置，是由中心安装支架及底座相互连接的调芯架组件、动力组件和光纤识别组件，

所述调芯架组件是与底座连接成一体的弹性支撑片和调芯架，所述调芯架包括左调芯架和右调芯架，所述弹性支撑片包括左弹性支撑片和右弹性支撑片，所述左弹性支撑片和右弹性支撑片呈中心对称，所述左弹性支撑片所在平面与右弹性支撑片形成90°夹角；所述弹性支撑片嵌入调芯架的部分作为支点；

所述中心安装支架与底座固定连接，所述中心安装支架的两侧具有相互对称的两斜面；所述光纤识别组件是分别安装在两斜面上的两组，用于识别对应左调芯架和右调芯架的光纤，每组光纤识别组件均包括摄像头和自动调焦镜头，所述自动调焦镜头包括自动调焦电机、调节镜头和固定镜头；其特征在于：

所述自动调焦电机改变调节镜头与固定镜头的焦距，自动适应光纤位置及类型的变化，保证摄像头的成像精度；

所述动力组件具有连接板，在连接板上安装电机、齿轮机构和丝杠机构，所述连接板安装在底座上，所述丝杠机构用于推动支点，所述齿轮机构由依次啮合的电机输出齿轮、中间齿轮和丝杠驱动齿组成，所述中间齿轮的端面上具有瓦状突起，所述连接板上安装用于识别瓦状突起的槽型光电传感器；

当电机旋转量在丝杠机构的有效行程范围内时，瓦状突起的旋转始终处于槽型光电传感器内；当瓦状突起旋转超出槽型光电传感器时，则控制机构给电机反转脉冲令瓦状突起返回槽型光电传感器内。

2.根据权利要求1所述的光纤熔接机自动识别装置，其特征在于：所述自动调焦电机用于驱动调节镜头在摄像头和固定镜头之间移动。

3.根据权利要求2所述的光纤熔接机自动识别装置，其特征在于：所述斜面的倾角是45°。

4.根据权利要求1所述的光纤熔接机自动识别装置，其特征在于：所述电机输出轴与连接板之间安装电机轴承。

5.根据权利要求4所述的光纤熔接机自动识别装置，其特征在于：所述电机是步进电机。

6.根据权利要求5所述的光纤熔接机自动识别装置，其特征在于：所述调芯架上具有支点槽，所述支点槽内固定安装垫片；当支点受到丝杠机构的推力时，所述调芯架沿所夹持光纤的切线方向位移。

7.根据权利要求6所述的光纤熔接机自动识别装置，其特征在于：所述弹性支撑片具有矩形外轮廓，在底座上成对平行布置，矩形的短边上具有预埋结构。

8.根据权利要求7所述的光纤熔接机自动识别装置，其特征在于：所述支点包括左支点和右支点，所述左调芯架顶部安装的V型槽内放置第一光纤，当丝杠机构推动左支点时，所述左调芯架沿第一光纤的切线方向做第一位移；所述右调芯架顶部安装的V型槽内放置第二光纤，当丝杠机构推动右支点时，所述右调芯架在第二光纤的切线方向做第二位移。

9.一种光纤熔接机自动识别方法，其特征在于：采用如权利要求8所述的自动识别装置，将不同种类的光纤装入上述V型槽内，对光纤识别组件做识别学习训练，用图像处理程序识别不同光纤的特征值并存储，使用匹配特征值的方法识别待熔接光纤。