CN110272199B - 一种光纤预制棒棒头准确测量、熔化的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光纤预制棒棒头准确测量、融化的方法，包括：步骤S1：测量锥形棒头的端部位置距离测量位置的第一距离X1及光纤预制棒的第一高度位置H1；步骤S2：控制光纤预制棒由上至下移动，测量锥形棒头与测量平面对应高度的第二距离X2以及第二高度位置H2；步骤S3：根据所测数据得到熔化质量M，判断融化质量M是否等于所需融化质量M1；若是，则记录融化平面；若否，则返回步骤S2。本发明提供的光纤预制棒棒头准确测量、融化的方法可以精确测量出所需融化质量的棒头所对应的融化平面，使融化平面的获得过程更加准确，避免了反复融化、反复测量的过程，节省了测量时间，提高了工作效率。本发明还公开了一种光纤预制棒棒头准确测量、融化的装置。

Description

一种光纤预制棒棒头准确测量、熔化的方法及装置
技术领域
本发明涉及光纤制造技术领域，更具体地说，涉及一种光纤预制棒棒头准确测量、熔化的方法。此外，本发明还涉及一种应用上述光纤预制棒棒头准确测量、熔化的方法的装置。
背景技术
现有技术中，光纤预制棒由芯棒和包层组成，光纤在拉丝升速的过程中，因各项参数不稳定，因此预制棒在加工的过程中会使棒头部分不含芯层，以用于光纤升速。
但是能够保证升速过程的顺利，厂家实际生产的棒头质量会大于加速所需的棒头质量，如果将棒头部分全都用来升速，则浪费大量的时间以及其它配合原料，因此需要事先将棒头熔化至需要升速的质量；现有技术中一般通过人为观察判断需要熔化的位置，熔化一次之后将剩余的预制棒进行称重测量，判断是否熔化至所需质量，如果没有，继续熔化，如此反复，直至棒头的剩余质量为所需质量；但是人为判断存在误差，且反复的熔化、判断过程耗费时间较长。
综上所述，如何准确且耗时较短的控制光纤预制棒棒头熔化至所需质量，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种光纤预制棒棒头准确测量、熔化的方法，可以自动化的测量光纤预制棒棒头需要熔化的位置，使预制棒棒头快速、准确的熔化至所需质量。
本发明的另一目的是提供一种应用上述光纤预制棒棒头准确测量、熔化的方法的装置。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种光纤预制棒棒头准确测量、熔化的方法，包括：
步骤S1：测量锥形棒头的端部位置距离测量位置之间的第一距离X1及光纤预制棒的第一高度位置H1，所述第一高度位置H1为测量所述第一距离X1时所述光纤预制棒的高度位置；所述第一距离X1为所述锥形棒头的端部位置距离所述测量位置的最近距离；
步骤S2：控制所述光纤预制棒由上至下移动，测量所述光纤预制棒的锥形棒头与测量平面对应高度、距离所述测量位置的第二距离X2以及第二高度位置H2，所述第二高度位置H2为测量所述第二距离X2时所述光纤预制棒的高度位置；所述测量平面为垂直于所述光纤预制棒下降方向的平面；所述第二距离X2为所述锥形棒头与所述测量平面对应的高度、距离所述测量位置最近的距离；
步骤S3：根据所述第一距离X1、所述第二距离X2、所述第一高度位置H1以及所述第二高度位置H2得到熔化质量M，判断所述熔化质量M是否等于所需熔化质量M1；
若是，则控制所述光纤预制棒停止下降，并记录测量所述第二距离X2时，所述锥形棒头与所述测量平面对应的高度位置所在平面为熔化平面，且所述熔化平面与所述测量平面平行，并对所述光纤预制棒位于所述熔化平面以下的部分进行熔化；
若否，则返回步骤S2。
优选的，所述根据所述第一距离X1、所述第二距离X2、所述第一高度位置H1以及所述第二高度位置H2得到熔化质量M，包括：
所述熔化质量
Figure SMS_1
；其中ρ为所述锥形棒头的密度。
优选的，所述记录测量所述第二距离X2时，所述锥形棒头与所述测量平面对应的高度位置所在平面为熔化平面，包括：
在所述熔化平面所对应的所述锥形棒头的外周设置用于标记的凹槽。
一种光纤预制棒棒头准确测量、熔化的装置，包括：
动力装置，用于带动光纤预制棒由上至下移动，并测量所述光纤预制棒的第一高度位置H1以及所述光纤预制棒的第二高度位置H2；
测量装置，用于测量所述锥形棒头的端部位置距离测量位置之间的第一距离X1以及所述锥形棒头与所述测量平面对应高度、距离所述测量位置的第二距离X2；
控制装置，用于根据所述第一距离X1、第二距离X2、第一高度位置H1以及第二高度位置H2得到熔化质量M，并将所述熔化质量M与所需熔化质量M1比较，判断所述第二距离X2所在平面是否为熔化平面；并根据判断结果控制所述动力装置动作；
所述动力装置和所述测量装置均与所述控制装置连接
优选的，所述测量装置包括：
距离测量传感器，用于测量所述锥形棒头距离所述测量位置的第一距离X1以及第二距离X2；
所述距离测量传感器与所述控制装置连接。
优选的，所述距离测量传感器为固定设置的激光传感器。
优选的，述动力装置包括伺服电机，所述伺服电机通过传动机构与用于安装所述光纤预制棒的工装连接，所述工装设置有用于固定所述光纤预制棒的夹爪；
所述伺服电机、所述夹爪均与所述控制装置连接。
优选的，所述传动机构包括与所述伺服电机的输出轴连接的丝杠以及与所述丝杠螺纹连接的螺母，所述螺母与所述工装连接。
优选的，所述伺服电机的输出轴设置有用于测量所述伺服电机转动角度及转动方向的编码器，所述编码器与所述控制装置连接。
本发明提供的光纤预制棒棒头准确测量、熔化的方法，包括：
步骤S1：测量锥形棒头的端部位置距离测量位置之间的第一距离X1及光纤预制棒的第一高度位置H1，第一高度位置H1为测量第一距离X1时光纤预制棒的高度位置；第一距离X1为锥形棒头的端部位置距离测量位置的最近距离；
步骤S2：控制光纤预制棒由上至下移动，测量光纤预制棒的锥形棒头与测量平面对应高度距离测量位置的第二距离X2以及第二高度位置H2，第二高度位置H2为测量第二距离X2时光纤预制棒的高度位置；测量平面为垂直于光纤预制棒下降方向的平面；第二距离X2为锥形棒头与测量平面对应的高度距离测量位置最近的距离；
步骤S3：根据第一距离X1、第二距离X2、第一高度位置H1以及第二高度位置H2得到熔化质量M，判断熔化质量M是否等于所需熔化质量M1；
若是，则控制光纤预制棒停止下降，并记录测量第二距离X2时，锥形棒头与测量平面对应的高度位置所在平面为熔化平面，且熔化平面与测量平面平行，并对光纤预制棒位于熔化平面以下的部分进行熔化；
若否，则返回步骤S2。
相比于现有技术，本发明提供的光纤预制棒棒头准确测量、熔化的方法可以精确测量出所需熔化质量的棒头所对应的熔化平面，使熔化平面的获得过程更加准确，避免了反复熔化、反复测量的过程，节省了测量时间，提高了工作效率。
另外，本发明提供的光纤预制棒棒头准确测量、熔化的方法还可以测量光纤预制棒的高度位置，可以将光纤预制棒精确的置于所需熔化位置，使锥形棒头的熔化质量更加精确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的光纤预制棒棒头准确测量、熔化的装置的具体实施例一的结构示意图；
图2为本发明所提供的光纤预制棒棒头准确测量、熔化的方法具体实施例一的流程示意图。
图1-2中：
1为炉体、2为测量装置、3为光纤预制棒、4为动力装置、X1为第一距离、X2为第二距离、H1为第一高度位置、H2为第二高度位置。
具体实施方式
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，而不是全部的实施例。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。
本发明的核心是提供一种光纤预制棒棒头准确测量、熔化的方法，可以精确测量出光纤预制棒棒头的熔化平面，并将熔化平面置于炉体1的加热中心，使锥形棒头的熔化质量更加精确。本发明的另一核心是提供一种应用上述光纤预制棒棒头准确测量、熔化的方法的装置。
请参考图1-图2，图1为本发明所提供的光纤预制棒棒头准确测量、熔化的装置的具体实施例一的结构示意图；图2为本发明所提供的光纤预制棒棒头准确测量、熔化的方法具体实施例一的流程示意图。
本具体实施例提供的光纤预制棒棒头准确测量、熔化的方法，包括：
步骤S1：测量锥形棒头的端部位置距离测量位置之间的第一距离X1及光纤预制棒3的第一高度位置H1，第一高度位置H1为测量第一距离X1时光纤预制棒3的高度位置；第一距离X1为锥形棒头的端部位置距离测量位置的最近距离。
步骤S2：控制光纤预制棒3由上至下移动，测量光纤预制棒3的锥形棒头与测量平面对应高度距离测量位置的第二距离X2以及第二高度位置H2，第二高度位置H2为测量第二距离X2时光纤预制棒3的高度位置；测量平面为垂直于光纤预制棒3下降方向的平面；第二距离X2为锥形棒头与测量平面对应的高度距离测量位置最近的距离。
步骤S3：根据第一距离X1、第二距离X2、第一高度位置H1以及第二高度位置H2得到熔化质量M，判断熔化质量M是否等于所需熔化质量M1；若是，则控制光纤预制棒3停止下降，并记录测量第二距离X2时，锥形棒头与测量平面对应的高度位置所在平面为熔化平面，且熔化平面与测量平面平行，并对光纤预制棒3位于熔化平面以下的部分进行熔化；若否，则返回步骤S2。
在步骤S2中，需要进行说明的测量平面为测量装置2所测位置的平面，且在光纤预制棒3下降之前，测量平面位于光纤预制棒3下端的下部，在光纤预制棒3下降的过程中，光纤预制棒3的下端最先接触测量平面，即最先测得光纤预制棒3距离测量位置的第一距离X1，测得第一距离X1之后，可以使光纤预制棒3连续以一定速度下降，也可以使光纤预制棒3间歇性下降，具体根据实际情况确定，在此不做赘述。
光纤预制棒3在下降的过程中，光纤预制棒3长度方向除端部之外的位置经过测量平面，当光纤预制棒3为持续性下降时，测得第一距离X1之后，控制光纤预制棒3持续下降，实时测量光纤预制棒3距离测量位置的第二距离X2以及第二高度位置H2；在步骤S3中，根据第一距离X1、第二距离X2、第一高度位置H1以及第二高度位置H2得到熔化质量M，当M与所需熔化质量M1相等时，则控制光纤预制棒3停止下降，并记录测量第二距离X2时，锥形棒头与测量平面对应的高度位置所在的平面为熔化平面，且熔化平面垂直于光纤预制棒3的下降方向；当熔化质量M与所需熔化质量M1不相等时，控制光纤预制棒3继续下降，并对下一高度位置的第二距离X2进行测量，计算熔化质量M，直至熔化质量M与所需熔化质量相同，确定熔化平面。
当然，光纤预制棒3的下降过程也可以是间歇性的，每次下降的距离需要根据实际情况确定，以得到与所需熔化质量最接近的熔化质量。
优选的，为了使锥形棒头的熔化质量更加精确，避免计算的熔化质量M与实际加热过程中熔化的熔化质量之间具有偏差，可以多次试验得到偏差系数，根据偏差系数确定计算过程中的熔化质量M与实际熔化过程中的熔化质量之间的关系。
相比于现有技术，本发明提供的光纤预制棒棒头准确测量、熔化的方法可以精确测量出所需熔化质量的棒头所对应的熔化平面，使熔化平面的获得过程更加准确，避免了反复熔化、反复测量的过程，节省了测量时间，提高了工作效率。
另外，本发明提供的光纤预制棒棒头准确测量、熔化的方法还可以测量光纤预制棒的高度位置，可以将光纤预制棒3精确的置于所需熔化位置，使锥形棒头的熔化质量更加精确。
需要进行说明的是，如图1所示，在测量的过程中，测量位置与锥形棒头的最近距离为测量位置距离锥形棒头外侧面的最近距离；测量位置为测量装置2所在的位置，测量平面为垂直于光纤预制棒3下降方向且经过测量位置的平面。
在上述实施例的基础上，根据第一距离X1、第二距离X2、第一高度位置H1以及第二高度位置H2得到熔化质量M，包括：
熔化质量
Figure SMS_2
；其中ρ为锥形棒头的密度。
当然，在实际使用的过程中，锥形棒头的形状可以是圆锥也可以是圆台，具体根据实际情况确定。
优选的，记录测量第二距离X2时，锥形棒头与测量平面对应的高度位置所在平面为熔化平面，包括：
在熔化平面所对应的锥形棒头的外周设置用于标记的凹槽。
当然，也可以是符合要求的其它标记，或者按照炉体1与光纤预制棒3之间的位置关系控制光纤预制棒3的下降高度。
除了上述光纤预制棒棒头准确测量、熔化的方法，本发明还提供一种应用上述实施例公开的光纤预制棒棒头准确测量、熔化的方法的装置，该光纤预制棒棒头准确测量、熔化的装置包括：
动力装置4，用于带动光纤预制棒3由上至下移动，并测量光纤预制棒3的第一高度位置H1以及光纤预制棒3的第二高度位置H2；
测量装置2，用于测量锥形棒头的端部位置距离测量位置之间的第一距离X1以及锥形棒头与测量平面对应高度距离测量位置的第二距离X2；
控制装置，用于根据第一距离X1、第二距离X2、第一高度位置H1以及第二高度位置H2得到熔化质量M，并将熔化质量M与所需熔化质量M1比较，判断第二距离X2所在平面是否为熔化平面；并根据判断结果控制动力装置4动作；
且测量装置2和动力装置4均与控制装置连接。
在使用的过程中，当熔化质量M为所需熔化质量M1时，则控制装置控制动力装置4停止运动，当熔化质量M小于所需熔化质量M1时，则控制装置控制动力装置4继续向下运动。
当然，不可避免的当设备运行出现错误或其它情况时，会存在检测到熔化质量M大于所需熔化质量M1的情况，此时，可以控制光纤预制棒3向上移动。
优选的，控制装置中设置有计算模块，用于根据第一距离X1、第二距离X2、第一高度位置H1以及第二高度位置H2得到熔化质量M。
在上述实施例的基础上，测量装置2包括：
距离测量传感器，用于测量锥形棒头距离测量位置的第一距离X1以及第二距离X2；
距离测量传感器与控制装置连接。
优选的，距离测量传感器为固定设置的激光传感器，当然也可以是其它传感器，具体根据实际情况确定。
在上述实施例的基础上，可以使动力装置4包括伺服电机，伺服电机通过传动机构与用于安装光纤预制棒3的工装连接，工装设置有用于固定光纤预制棒3的夹爪；伺服电机、夹爪均与控制装置连接。
在使用的过程中，可以通过控制装置控制伺服电机的动作以及夹爪的张开和夹紧。
优选的，夹爪的内侧设置有用于与光纤预制棒3的外形尺寸相配合的凹槽。
在上述实施例的基础上，可以使传动机构包括与伺服电机的输出轴连接的丝杠以及与丝杠螺纹连接的螺母，螺母与工装连接。
在使用的过程中，电机的转动带动丝杠转动，丝杠转动带动丝杠螺母沿丝杠的长度方向移动，以控制工装带动光纤预制棒3由上至下移动；当然，若考虑伺服电机的安装方向，可以在传动机构与伺服电机输出轴之间设置蜗轮、蜗杆机构，具体根据实际情况确定，在此不做赘述。
优选的，可以在伺服电机的输出轴设置用于测量伺服电机转动角度及转动方向的编码器，编码器与控制装置连接。
控制装置可以根据编码器检测到的转动角度及转动方向信息计算光纤预制棒3的下降距离，具体的可以测量伺服电机转动一圈光纤预制棒3上升或下降的距离，得到转动单位角度光纤预制棒3的上升或下降距离，进一步得到编码器所测的转动角度所对应的光纤预制棒3上升或下降的距离；通过编码器测得伺服电机的转动方向，判断光纤预制棒3是上升还是下降，以得到光纤预制棒3的移动距离和移动方向，根据移动距离与移动方向得到光纤预制棒3的高度位置。以得到光纤预制棒3的高度位置。
需要进行说明的是，本申请文件中提到的第一距离X1和第二距离X2、第一高度位置H1和第二高度位置H2中的第一和第二只是为了区分位置的不同，并没有先后顺序之分。
在另一具体实施例中，如图1所示，激光传感器固定设置，光纤预制棒3由伺服电机带动由上至下移动，锥形棒头部分经过激光传感器时，激光传感器实时测量锥形棒头距离激光传感器所在的测量位置的距离，此距离为锥形棒头位于测量平面内的部分、距离测量位置的最小距离，包括第一距离X1和第二距离X2，由于锥形棒头为圆锥形或圆台形，因此测量第二距离X2时，锥形棒头中位于测量平面以下部分的质量为：
Figure SMS_3
，其中，/>
Figure SMS_4
为测量第二距离X2时对应锥形棒头高度位置的半径与测量第一距离X1时对应锥形棒头高度位置的半径的差值。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本发明所提供的所有实施例的任意组合方式均在此发明的保护范围内，在此不做赘述。
以上对本发明所提供的光纤预制棒棒头准确测量、熔化的方法及装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种光纤预制棒棒头准确测量、熔化的方法，其特征在于，包括：
步骤S1：测量锥形棒头的端部位置距离测量位置之间的第一距离X1及光纤预制棒（3）的第一高度位置H1，所述第一高度位置H1为测量所述第一距离X1时所述光纤预制棒（3）的高度位置；所述第一距离X1为所述锥形棒头的端部位置距离所述测量位置的最近距离；
步骤S2：控制所述光纤预制棒（3）由上至下移动，测量所述光纤预制棒（3）的锥形棒头与测量平面对应高度、距离所述测量位置的第二距离X2以及第二高度位置H2，所述第二高度位置H2为测量所述第二距离X2时所述光纤预制棒（3）的高度位置；所述测量平面为垂直于所述光纤预制棒（3）下降方向的平面；所述第二距离X2为所述锥形棒头与所述测量平面对应的高度、距离所述测量位置最近的距离；
步骤S3：根据所述第一距离X1、所述第二距离X2、所述第一高度位置H1以及所述第二高度位置H2得到熔化质量M，判断所述熔化质量M是否等于所需熔化质量M1；
若是，则控制所述光纤预制棒（3）停止下降，并记录测量所述第二距离X2时，所述锥形棒头与所述测量平面对应的高度位置所在平面为熔化平面，且所述熔化平面与所述测量平面平行，并对所述光纤预制棒（3）位于所述熔化平面以下的部分进行熔化；
若否，则返回步骤S2。
2.根据权利要求1所述的光纤预制棒棒头准确测量、熔化的方法，其特征在于，所述根据所述第一距离X1、所述第二距离X2、所述第一高度位置H1以及所述第二高度位置H2得到熔化质量M，包括：
所述熔化质量
Figure QLYQS_1
；其中ρ为所述锥形棒头的密度。
3.根据权利要求1所述的光纤预制棒棒头准确测量、熔化的方法，其特征在于，所述记录测量所述第二距离X2时，所述锥形棒头与所述测量平面对应的高度位置所在平面为熔化平面，包括：
在所述熔化平面所对应的所述锥形棒头的外周设置用于标记的凹槽。
4.一种光纤预制棒棒头准确测量、熔化的装置，用于实施权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，包括：
动力装置（4），用于带动光纤预制棒（3）由上至下移动，并测量所述光纤预制棒（3）的第一高度位置H1以及所述光纤预制棒（3）的第二高度位置H2；
测量装置（2），用于测量所述锥形棒头的端部位置距离测量位置之间的第一距离X1以及所述锥形棒头与所述测量平面对应高度、距离所述测量位置的第二距离X2；
控制装置，用于根据所述第一距离X1、所述第二距离X2、所述第一高度位置H1以及所述第二高度位置H2得到熔化质量M，并将所述熔化质量M与所需熔化质量M1比较，判断所述第二距离X2所在平面是否为熔化平面；并根据判断结果控制所述动力装置（4）动作；
所述动力装置（4）和所述测量装置（2）均与所述控制装置连接。
5.根据权利要求4所述的光纤预制棒棒头准确测量、熔化的装置，其特征在于，所述测量装置（2）包括：
距离测量传感器，用于测量所述锥形棒头距离所述测量位置的第一距离X1以及第二距离X2；
所述距离测量传感器与所述控制装置连接。
6.根据权利要求5所述的光纤预制棒棒头准确测量、熔化的装置，其特征在于，
所述距离测量传感器为固定设置的激光传感器。
7.根据权利要求4-6任一项所述的光纤预制棒棒头准确测量、熔化的装置，其特征在于，
所述动力装置（4）包括伺服电机，所述伺服电机通过传动机构与用于安装所述光纤预制棒（3）的工装连接，所述工装设置有用于固定所述光纤预制棒（3）的夹爪；
所述伺服电机、所述夹爪均与所述控制装置连接。
8.根据权利要求7所述的光纤预制棒棒头准确测量、熔化的装置，其特征在于，
所述传动机构包括与所述伺服电机的输出轴连接的丝杠以及与所述丝杠螺纹连接的螺母，所述螺母与所述工装连接。
9.根据权利要求7所述的光纤预制棒棒头准确测量、熔化的装置，其特征在于，
所述伺服电机的输出轴设置有用于测量所述伺服电机转动角度及转动方向的编码器，所述编码器与所述控制装置连接。
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