CN112880595A - 一种用于光纤预制棒芯包同心度自动检测的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于光纤预制棒芯包同心度自动检测的装置及方法，主要涉及光线检测领域。包括检测台，所述检测台上滑动连接有移动台，所述移动台上设有多个检测支架，其特征在于：所述检测台上设有驱动移动台移动的动力装置，所述检测支架的顶部对称的转动连接有滚轮，所述预制棒转动连接在滚轮上，所述检测支架的上方设有光源，所述检测支架的下方设有光投影接收器。本发明的有益效果在于：它能够提高对预制棒芯包同心度的检测效率和准确性，适用于当前两步法生产预制棒的检测使用。

Description

一种用于光纤预制棒芯包同心度自动检测的装置及方法

技术领域

本发明涉及光纤检测领域，具体是一种用于光纤预制棒芯包同心度自动检测的装置及方法。

背景技术

光纤预制棒是用于拉制光纤的母材，光纤预制棒的质量在很大程度上影响着光纤的质量。光纤的芯包同心度是指光纤纤芯的圆点与裸光纤圆点之间的距离。国标对G652光纤通常要求同心度偏差在0.6um以内，对G657光纤要求同心度偏差在0.54um以内。在光跳线的使用过程中，通常要求芯包同心度偏差在0.3um以内以降低光纤的插损。在光纤预制棒的制造过程中，为了降低生产成本，通常使用“两步法”来制造光纤预制棒，即先使用VAD、OVD、MCVD、PCVD等技术生产芯包，再使用OVD或RIC工艺来制造成品预制棒。“两步法”生产工艺降低了生产成本，提高了生产效率，但同时也带来了芯包同心度的问题。生产过程中使用的芯棒为使用延伸工艺得到，经过延伸后芯棒存在一定的弯曲及圆跳。

在使用OVD工艺生产成品棒之前，需将芯棒两端焊接玻璃把手，然后放在OVD车床中进行沉积，而焊接过程中会出现玻璃把手与芯棒不同心的问题，造成在OVD沉积过程中芯棒与火焰喷灯之间的高度差时刻在变化。当芯棒与喷灯之间的距离变小时，沉积到靶棒的疏松体较多，当芯棒与喷灯之间的距离变大时，沉积到靶棒的疏松体较少。由于疏松体在OVD沉积过程中为轴向的逐层沉积，随着时间的推移，沉积到靶棒上的疏松体会存在定向的偏移，最终导致光纤的芯包同心度超标。

现有的主要检查设备为美国Photon Kinetics公司的PK2600，根据光纤预制棒芯层与包层折射率的不同，将一束激光打到光纤预制棒上，另一端使用激光接收器测试激光经过光纤预制棒后的激光偏转方向及角度，从而模拟出激光在光纤预制棒中的路径，根据路径变化计算出光纤预制棒的芯包同心度，鉴于设备的尺寸和检测结果计算的不便，难以适应现有预制棒的生产检测使用。当前，国内的同心度检测还停留在对光纤的同心度检测上，对于预制棒的同心度检测并没有过多的关注，随着市场上RIC棒的占比下降，合成棒及大尺寸预制棒占比的提高，光纤预制棒同心度的问题越来越受到行业的关注。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于光纤预制棒芯包同心度自动检测的装置及方法，它能够提高对预制棒芯包同心度的检测效率和准确性，适用于当前两步法生产预制棒的检测使用。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种用于光纤预制棒芯包同心度自动检测的装置，包括检测台，所述检测台上滑动连接有移动台，所述移动台上设有多个检测支架，所述检测台上设有驱动移动台移动的动力装置，所述检测支架的顶部对称的转动连接有滚轮，所述预制棒转动连接在滚轮上，所述检测支架的上方设有光源，所述检测支架的下方设有光投影接收器。

进一步的，所述动力装置包括第一电机、丝杆、滑块，所述第一电机固定在检测台上，所述丝杆固定在第一电机的输出轴上，所述滑块固定在移动台的底部，所述滑块与检测台滑动连接，所述丝杆贯穿滑块并与其螺纹连接。

进一步的，所述移动台上设有第二电机，所述第二电机的输出轴与其中一侧的滚轮之间设有皮带。

进一步的，所述光源发射的光为平行光。

一种用于光纤预制棒芯包同心度自动检测的方法，包括以下步骤：

1)、打开光源，使光源发出的光照射到预制棒上的某一点，光经过预制棒的芯层和包层后在光接收器上形成不同颜色的光投影，测量芯层的投影长度BC和芯层两侧包层的投影长度AB、CD；

2)、转动滚轮，带动预制棒转动，测量出DC-AB绝对值的最大值；

3)、利用公式计算出此点上预制棒的芯包同心度，芯包同心度＝|DC-AB|/(BC/(OD/B/A))，其中OD为预制棒的实际外径，B/A为预制棒的包芯比；

4)、利用动力装置驱动移动台滑动，带动检测支架上的预制棒移动，使光源发出的光照射在预制棒的另一点上，重复步骤1)至3)，计算出另一点上预制棒的芯包同心度，计算多个点上预制棒的平均芯包同心度，与预制棒拉丝后实际检测的芯包同心度进行比较，评价本方法测量结果的准确度。

进一步的，光照射在预制棒上的点至少包括预制棒两端和中心的位置。

对比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明的装置结构简单，利用光源发出的光经过预制棒的芯层和包层的折射后在光投影接收器上产生不同颜色的投影，通过检测芯层和包层投影的长度，结合预制棒的实际外径和包芯比数据，计算出芯层和实际尺寸以及芯包同心度的数据，操作便捷，不需要经过复杂的路径计算转换就能迅速的检测出预制棒的芯包同心度数据，能够很好的适用于两步法生产的光纤预制棒的检测使用，成本较低，检测使用更加方便；且利用滚轮带动预制棒绕轴向转动，能够检测出预制棒上此点投影的最大误差，并集合多点检测得出多个芯包同心度的数据，取平均值后作为整个预制棒的芯包同心度数据，对数据的检测和处理更加准确，使其与实际的芯包同心度数据之间的差异更小，大大提高了检测数据的准确性，便于对预制棒的品质进行快速准确的把控，提高光纤生产的质量和效率。

附图说明

附图1是本发明的检测装置的前视图。

附图2是本发明的检测装置的左视图。

附图3是本发明的光线经过预制棒时产生折射的示意图。

附图4是本发明的光投影接收器上投影图像的示意图。

附图中所示标号：

1、检测台；2、移动台；3、检测支架；4、滚轮；5、预制棒；6、光源；7、光投影接收器；8、第一电机；9、丝杆；10、滑块；11、第二电机；12、皮带。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

本发明所述是一种用于光纤预制棒芯包同心度自动检测的装置及方法，主体结构包括检测台1，检测台1用于为检测提供支撑，所述检测台1上滑动连接有移动台2，在检测台1上设置导轨，移动台2滑动连接在导轨上，所述移动台2上设有多个检测支架3，所述检测支架3沿竖向设置，所述检测台1上设有驱动移动台2移动的动力装置，利用动力装置驱动移动台2的滑动，实现对移动台2位置的自动控制，所述检测支架3的顶部对称的转动连接有滚轮4，所述预制棒5转动连接在滚轮4上，具体的预制棒5放置在两侧的滚轮4之间，使预制棒5的表面与两侧滚轮4的表面相接触，通过转动其中一侧的滚轮4，能够带动预制棒5绕着其轴心转动，从而能够便于进行预制棒5上不同位置的数据检测，所述检测支架3的上方设有光源6，光源可以采用LED光源，比较容易获得，在使用时一般在密闭黑暗的环境中进行检测，保证光源只有唯一一个，提高投影的准确性，所述检测支架3的下方设有光投影接收器7。光投影接收器7用于接收投影的光线并将其呈现出来，在光纤经过预制棒芯层和包层的折射后能够在光投影接收器7上呈现出不同颜色的投影，能够更方便的测出不同折射位置的投影数据，测量起来更加直接和方便。

优选的，所述动力装置包括第一电机8、丝杆9、滑块10，所述第一电机8通过焊接活着了螺栓固定在检测台1上，所述丝杆9水平焊接固定在第一电机8的输出轴上，所述滑块10固定在移动台2的底部，所述滑块10与检测台1上的导轨滑动连接，所述丝杆9贯穿滑块10并与其螺纹连接，利用第一电机8驱动丝杠9转动，从而驱动滑块10连同移动台2在导轨上滑动，使移动台2的移动控制更加方便和准确，提高检测的精度和效率。

优选的，所述移动台2上设有第二电机11，所述第二电机11的输出轴与其中一侧的滚轮4之间设有皮带12，利用第二电机11在皮带12的带动下实现滚轮4的转动，从而带动预制棒5自动绕轴心旋转，方便了快速寻找径向误差最大的位置，提高检测的便捷和效率。

优选的，所述光源6发射的光为平行光，平行光能够使折射后投影在光投影接收器7上的数据更加规整，更方便进行测量，且测量的误差更小，提高检测的精确度。

一种用于光纤预制棒芯包同心度自动检测的方法，包括以下步骤：

1)、打开光源6，检测场所进具备唯一的光源6，使光源6发出的光照射到预制棒5上的某一点，光经过预制棒5的芯层和包层的折射后在光接收器上形成不同颜色的光投影，测量芯层的投影长度BC和芯层两侧包层的投影长度AB、CD，由于包层中内包层和外包层的材质相同，因此AB、CD为包层的总长度，由于光经过包层和芯层后投影的长度会变大，因此对包层和芯层投影的长度进行测量时就更加方便和准确，测量数据更加精确；

2)、转动滚轮4，带动预制棒5转动，测量出DC-AB绝对值的最大值，由于预制棒5在利用两步法生产时其径向方向每个位置的包覆程度不一定均匀，因此通过预制棒5的转动，能够找出芯包差异最大的位置，检测差异最大位置的同心度数据，此处的同心度如果满足设计要求，那么整个径向位置的数据都能合格，使检测的数据更加准确，保证了预制棒5整体检测数据的一致性；

3)、利用公式计算出此点上预制棒5的芯包同心度，芯包同心度＝|DC-AB|/(BC/(OD/B/A))，其中OD为预制棒5的实际外径，由于预制棒5的尺寸不会很小，因此其外径长度便于测量，误差不会太大，B/A为预制棒5的包芯比，包芯比为实际生产时的包芯比，此数据是设计时的数据，因此对于制定的预制棒5其数据保持一致，因此以上数据在测量和使用时的数据都更加准确，最后保证了同心度数据的精准，降低测量的误差；

4)、利用动力装置驱动移动台2滑动，带动检测支架3上的预制棒5移动，使光源6发出的光照射在预制棒5的另一点上，重复步骤1)至3)，计算出另一点上预制棒5的芯包同心度，计算多个点上预制棒5的平均芯包同心度，与预制棒5拉丝后实际检测的芯包同心度进行比较，评价本方法测量结果的准确度，取多个芯包同心度的平均数能够进一步减少测量数据的误差，将经过测量的数据与实际同心度的竖直进行比较，试验出本装置及测量方法的准确度，保证后续检测数据的准确。

优选的，光照射在预制棒5上的点至少包括预制棒5两端和中心的位置，两端部及中心位置的数据具备更好的代表性，能够在尽量少的测量次数基础上最大程度的测量出预制棒5芯包同心度最具代表性的数据，提高检测的效率和准确度。

检测原理：两步法制备的光纤预制棒，从其剖面来看，预制棒5分为外包层、内包层及芯层三部分，棒体整体为透明圆柱体玻璃，内包层与外包层为高纯二氧化硅层，芯层为掺杂了少量二氧化锗的高纯二氧化硅层，由于二氧化硅与二氧化锗的折射率不同，当一束平行光自上而下穿过预制棒后会发生偏折；由于内包层与外包层折射率相同，光线在内包层中与外包层中不会发生明显差异。如图3所示，当光线进入预制棒时，由于光线的入射角度不同以及所经过的光棒材质不同，光所经历的路径会有所不同。从预制棒5中发射出的光在光投影接收器7会形成投影，由于芯层与包层折射率的不同，会形成不同颜色的投影，根据投影的尺寸，反推出光纤预制棒的芯包同心度。

实施例：利用光纤预制棒制棒过程中所使用芯棒的包心比B/A＝4.425，芯棒外径OD＝31.85，制得成品棒后对该预制棒进行检测，将预制棒5放置在检测台1的检测支架3顶部的滚轮4上，滚轮4旋转速度为10r/min，第一电机8的步进长度为50cm，利用移动台2驱动预制棒5的移动，对该预制棒5的头、中、尾三个点与光源6对齐后对光投影接收器7上的投影长度进行进行测量，测量后计算得到的芯包同心度分别为0.449、0.49、0.56，具体投影的图像如图4所示，该预制棒经过拉丝后，其光纤的平均芯包同心度为0.512。计算出的芯包同心度与实际拉丝后检测的芯包同心度基本吻合。

Claims (6)

1.一种用于光纤预制棒芯包同心度自动检测的装置，包括检测台(1)，所述检测台(1)上滑动连接有移动台(2)，所述移动台(2)上设有多个检测支架(3)，其特征在于：所述检测台(1)上设有驱动移动台(2)移动的动力装置，所述检测支架(3)的顶部对称的转动连接有滚轮(4)，所述预制棒(5)转动连接在滚轮(4)上，所述检测支架(3)的上方设有光源(6)，所述检测支架(3)的下方设有光投影接收器(7)。

2.根据权利要求1所述一种用于光纤预制棒芯包同心度自动检测的装置，其特征在于：所述动力装置包括第一电机(8)、丝杆(9)、滑块(10)，所述第一电机(8)固定在检测台(1)上，所述丝杆(9)固定在第一电机(8)的输出轴上，所述滑块(10)固定在移动台(2)的底部，所述滑块(10)与检测台(1)滑动连接，所述丝杆(9)贯穿滑块(10)并与其螺纹连接。

3.根据权利要求1所述一种用于光纤预制棒芯包同心度自动检测的装置，其特征在于：所述移动台(2)上设有第二电机(11)，所述第二电机(11)的输出轴与其中一侧的滚轮(4)之间设有皮带(12)。

4.根据权利要求1所述一种用于光纤预制棒芯包同心度自动检测的装置，其特征在于：所述光源(6)发射的光为平行光。

5.利用权利要求1所述的装置进行光纤预制棒芯包同心度自动检测的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)、打开光源(6)，使光源(6)发出的光照射到预制棒(5)上的某一点，光经过预制棒(5)的芯层和包层的折射后在光接收器上形成不同颜色的光投影，测量芯层的投影长度BC和芯层两侧包层的投影长度AB、CD；

2)、转动滚轮(4)，带动预制棒(5)转动，测量出DC-AB绝对值的最大值；

3)、利用公式计算出此点上预制棒(5)的芯包同心度，芯包同心度＝|DC-AB|/(BC/(OD/B/A))，其中OD为预制棒(5)的实际外径，B/A为预制棒(5)的包芯比；

4)、利用动力装置驱动移动台(2)滑动，带动检测支架(3)上的预制棒(5)移动，使光源(6)发出的光照射在预制棒(5)的另一点上，重复步骤1)至3)，计算出另一点上预制棒(5)的芯包同心度，计算多个点上预制棒(5)的平均芯包同心度，与预制棒(5)拉丝后实际检测的芯包同心度进行比较，评价本方法测量结果的准确度。

6.根据权利要求5所述一种用于光纤预制棒芯包同心度自动检测的方法，其特征在于：光照射在预制棒(5)上的点至少包括预制棒(5)两端和中心的位置。

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