CN114199144A - 一种光纤生产用设备检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤生产用设备检测系统，属于光纤生产技术领域，包括拉丝模块、环境监测模块、涂覆模块、激光测径模块和分析提示模块；拉丝模块用于将预制棒装载拉丝机顶端的加热炉中，并靠自身重力在拉丝机内下垂来加工成裸光纤；环境监测模块包含环境划分单元和监测采集单元，环境划分单元用于对加热炉中的加热区域进行划分，得到划分区域集；监测采集单元用于采集获取划分区域集中的实时温度和实时洁净度；涂覆模块用于对裸光纤进行涂覆和数据采集，得到涂覆监测集；本发明解决了现有方案中光纤生产时的检测效果不佳的技术问题。

Description

一种光纤生产用设备检测系统

技术领域

本发明涉及光纤生产技术领域，尤其涉及一种光纤生产用设备检测系统。

背景技术

光纤的生产分为制棒和拉丝两道工序，其中，制棒是将原材料制成与光纤具有相同折射率分布、直径为1～3cm的预制棒的过程；拉丝是由拉丝机将预制棒加高温融熔并拉成外径为125μm的光纤的过程。

现有的光纤生产用设备检测系统在工作时，没有对拉丝过程中裸光纤的环境数据以及涂覆数据进行实时检测分析，没有及时对异常情况和异常原因进行提示，导致光纤生产时的检测效果不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光纤生产用设备检测系统，其主要目的在于解决现有方案中光纤生产时的检测效果不佳的技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种光纤生产用设备检测系统，包括拉丝模块、环境监测模块、涂覆模块、激光测径模块和分析提示模块；

拉丝模块用于将预制棒装载拉丝机顶端的加热炉中，并靠自身重力在拉丝机内下垂来加工成裸光纤；

环境监测模块包含环境划分单元和监测采集单元，环境划分单元用于对加热炉中的加热区域进行划分，得到划分区域集；监测采集单元用于采集获取划分区域集中的实时温度和实时洁净度；

涂覆模块用于对裸光纤进行涂覆和数据采集，得到涂覆监测集；

激光测径模块用于对裸光纤进行测径，得到第一测径数据，并对涂覆后的裸光纤进行二次测径，得到第二测径数据；

分析提示模块对实时温度、实时洁净度和涂覆监测集进行分析匹配，得到第一监测集；对第一测径数据和第二测径数据进行分析匹配，得到第二监测集；并根据第一监测集和第二监测机集对光纤的拉丝进行提示。

进一步地，对加热炉中的加热区域进行划分的具体步骤包括：

获取加热炉中加热区域的加热高度和加热半径，在竖直方向根据加热高度对加热区域进行均等划分，得到包含若干个划分区域的第一划分集；在水平方向根据加热半径对第一划分集进行均等划分，得到包含若干个划分子区域的第二划分集；

从上往下依次对第一划分集中的若干个划分区域进行标号，得到第一标记集；并从左向右顺时针方向对第二划分集中的若干个划分子区域进行标号，得到划分区域集。

进一步地，对裸光纤进行涂覆和数据采集的具体步骤包括：

对裸光纤进行涂覆时，获取裸光纤经过划分区域集中若干个划分子区域的实时温度和实时洁净度，将实时温度设定为SSWi，i＝1,2,3，...，n；将实时洁净度设定为SSJi；其中，实时洁净度的获取包括：

获取划分区域的体积并设定为第一体积；获取划分子区域的体积并设定为第二体积；获取划分子区域中颗粒物并设定为分颗粒数；根据若干个划分子区域中的颗粒物，获取若干个划分子区域对应划分区域的总颗粒物并设定为总颗粒数；计算划分区域中总颗粒物数与第一体积之间的比值，得到实时洁净度；

对裸光纤进行涂覆时，获取裸光纤的下移速度和涂覆时长并分别标记为GYSi和GTSi；将标记的各项数据按顺序排列组合，得到涂覆监测集。

进一步地，对实时温度、实时洁净度和涂覆监测集进行分析匹配的具体步骤包括：

获取涂覆监测集中的实时温度SSWi、实时洁净度SSJi以及裸光纤的下移速度GYSi，对标记的各项数据进行归一化处理并取值，通过公式

计算获取裸光纤的实监值，其中，a1、a2和a3表示为不同的比例系数；

将实监值与预设的实监阈值进行对比，若实监值等于实监阈值，则判定裸光纤在加热炉中拉丝时的各项数据正常，并生成第一匹配信号；若实监值不等于实监阈值，则判定裸光纤在加热炉中移动时存在异常数据，并生成第二匹配信号；第一匹配信号和第二匹配信号构成第一监测集。

进一步地，对第一测径数据和第二测径数据进行分析匹配的具体步骤包括：

获取第一测径数据中裸光纤的未涂覆直径并标记为GWZ；获取第二测径数据中涂覆光纤的涂覆直径并标记为GTZ；通过公式TJ＝b1×(GT-ZGW)Z+b2×GTS计算获取裸光纤的涂监值，其中，b1和b2表示为不同的比例系数；

将涂监值与预设的涂监范围进行匹配，若涂监值属于涂监范围，则判断裸光纤的涂覆正常并生成第一涂监信号；若涂监值不属于涂监范围，则判定裸光纤的涂覆异常并生成第二涂监信号；第一涂监信号和第二涂监信号构成第二监测集。

进一步地，根据第一监测集和第二监测机集对光纤的拉丝进行提示的具体步骤包括：

若第一监测集中包含第二匹配信号，则生成裸光纤在加热炉中移动时存在异常的提示；若第二监测集中包含第二涂监信号，判断第二涂监信号对应的涂监值与涂监范围最大值和最小值之间的关系，若涂监值大于涂监范围的最大值，则生成涂覆过多的提示；若涂监值小于涂监范围的最小值，则生成涂覆过少的提示。

本发明的有益效果：

1、本发明中，裸光纤涂覆前通过对加热炉进行划分以及检测分析，对加热炉的均等划分可以实现加热炉的模块化检测，可以有效提高裸光纤检测的全面性和准确性，通过对裸光纤涂覆前的各项数据进行处理和计算得到实监值，基于实监值可以对裸光纤在加热炉内的整体情况进行分析，可以有效提高光纤生产过程中拉丝的检测效果；

2、本发明中，通过对裸光纤涂覆后的各项数据进行联立得到实监值，基于实监值可以分析裸光纤的涂覆是否符合标准，并且可以对涂覆异常的原因进行预警提示，及时发现异常并进行处理，从而可以有效提高裸光纤的涂覆效果，通过对裸光纤涂覆的前后分别进行检测，可以有效提高光纤拉丝时检测的整体效果。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种光纤生产用设备检测系统的模块图。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明为一种光纤生产用设备检测系统，包括拉丝模块、环境监测模块、涂覆模块、激光测径模块和分析提示模块；

本实施例中，通过对裸光纤拉丝过程以及涂覆过程中的各项数据进行监测分析，可以对拉丝过程以及涂覆过程中的异常及时进行预警提示，达到提高光纤生产时检测效果的目的；

拉丝模块用于将预制棒装载拉丝机顶端的加热炉中，并靠自身重力在拉丝机内下垂来加工成裸光纤；其中，把预制棒装在拉丝机顶端的加热炉中时，加热炉内的炉温升至约2200℃时，棒体尖端的粘度变低，靠预制棒自重逐渐下垂变细成为裸光纤，裸光纤通过激光线径测量仪时进行测径，然后进入涂覆固化系统；整个拉丝车间需超净恒温，尤其是光纤涂覆以前，要避免任何尘埃的附着以免影响光纤的强度，本实施例中，通过对加热炉中的各个区域进行均等划分，可以及时检测到异常的数据，比如温度不是恒温状态，以及环境不是超净状态，超净状态通过划分区域中颗粒物的分布情况来获取；

环境监测模块包含环境划分单元和监测采集单元，环境划分单元用于对加热炉中的加热区域进行划分，得到划分区域集；具体的步骤包括：

获取加热炉中加热区域的加热高度和加热半径，在竖直方向根据加热高度对加热区域进行均等划分，得到包含若干个划分区域的第一划分集；在水平方向根据加热半径对第一划分集进行均等划分，得到包含若干个划分子区域的第二划分集；

从上往下依次对第一划分集中的若干个划分区域进行标号，得到第一标记集；并从左向右顺时针方向对第二划分集中的若干个划分子区域进行标号，得到划分区域集；其中，标号用于快速获取异常的环境位置；

本实施例中的加热炉可以为柱形，加热半径为加热炉横截面的半径，对加热区域进行均等划分，可以将其均等划分成四个柱形；根据加热半径可以将四个柱形继续均等划分成四个部分，实现加热炉的模块化检测，可以有效提高裸光纤检测的全面性和准确性。

监测采集单元用于采集获取划分区域集中的实时温度和实时洁净度；其中，实时洁净度的获取包括：

获取划分区域的体积并设定为第一体积；获取划分子区域的体积并设定为第二体积；获取划分子区域中颗粒物并设定为分颗粒数；根据若干个划分子区域中的颗粒物，获取若干个划分子区域对应划分区域的总颗粒物并设定为总颗粒数；计算划分区域中总颗粒物数与第一体积之间的比值，得到实时洁净度；颗粒物可以通过颗粒物检测传感器获取；

涂覆模块用于对裸光纤进行涂覆和数据采集，得到涂覆监测集；具体的步骤包括：

对裸光纤进行涂覆时，获取裸光纤经过划分区域集中若干个划分子区域的实时温度和实时洁净度，将实时温度设定为SSWi，i＝1,2,3，...，n；将实时洁净度设定为SSJi；

对裸光纤进行涂覆时，获取裸光纤的下移速度和涂覆时长并分别标记为GYSi和GTSi；将标记的各项数据按顺序排列组合，得到涂覆监测集；

激光测径模块用于对裸光纤进行测径，得到第一测径数据，并对涂覆后的裸光纤进行二次测径，得到第二测径数据；

光纤涂覆是由20mm左右的预制棒拉成125μm的光纤时会热变形，在裸光纤的表面仍会存在微裂纹，长时间的裸露会造成光纤断裂，因此必须迅速对裸光纤进行涂覆，目前采用紫外光固化的双涂层来对裸光纤进行保护，本实施例中，通过对裸光纤涂覆前后分别进行测径，并结合涂覆过程中裸光纤的下移速度和涂覆时长进行联立计算，分析判断裸光纤的涂覆是否正常；其中测径可以通过线径测量仪实现。

分析提示模块对实时温度、实时洁净度和涂覆监测集进行分析匹配，得到第一监测集；具体的步骤包括：

获取涂覆监测集中的实时温度SSWi、实时洁净度SSJi以及裸光纤的下移速度GYSi，对标记的各项数据进行归一化处理并取值，通过公式

计算获取裸光纤的实监值，其中，a1、a2和a3表示为不同的比例系数；

将实监值与预设的实监阈值进行对比，若实监值等于实监阈值，则判定裸光纤在加热炉中拉丝时的各项数据正常，并生成第一匹配信号；若实监值不等于实监阈值，则判定裸光纤在加热炉中移动时存在异常数据，并生成第二匹配信号；第一匹配信号和第二匹配信号构成第一监测集；

本实施例中，通过对裸光纤涂覆前的各项数据进行联立计算得到实监值，对实监值进行分析判断加热炉中裸光纤的拉丝是否正常，比如加热炉内不是恒温超净状态，会影响到光纤的加工效果，下移速度会影响到裸光纤的涂覆效果，可以及时进行预警提示来消除异常。

对第一测径数据和第二测径数据进行分析匹配，得到第二监测集；具体的步骤包括：

获取第一测径数据中裸光纤的未涂覆直径并标记为GWZ；获取第二测径数据中涂覆光纤的涂覆直径并标记为GTZ；通过公式TJ＝b1×(GT-ZGW)Z+b2×GTS计算获取裸光纤的涂监值，其中，b1和b2表示为不同的比例系数；

将涂监值与预设的涂监范围进行匹配，若涂监值属于涂监范围，则判断裸光纤的涂覆正常并生成第一涂监信号；若涂监值不属于涂监范围，则判定裸光纤的涂覆异常并生成第二涂监信号；第一涂监信号和第二涂监信号构成第二监测集；

本实施例中，通过对裸光纤涂覆前后的直径以及涂覆时长进行联立计算，通过对涂监值进行分析可以确定裸光纤的涂覆是否异常，并进行对涂覆条件进行调整，提高裸光纤的涂覆效果。

并根据第一监测集和第二监测机集对光纤的拉丝进行提示；包括：

若第一监测集中包含第二匹配信号，则生成裸光纤在加热炉中移动时存在异常的提示；

若第二监测集中包含第二涂监信号，判断第二涂监信号对应的涂监值与涂监范围最大值和最小值之间的关系；

若涂监值大于涂监范围的最大值，则生成涂覆过多的提示；

若涂监值小于涂监范围的最小值，则生成涂覆过少的提示；

通过对第二监测集中第二涂监信号进一步进行分析，判断裸光纤涂覆异常的具体情况，提高光纤生产检测的准确性。

本发明中的公式均是去除量纲取其数值计算，通过采集大量的数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设比例系数和阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者通过大量数据模拟获取。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种光纤生产用设备检测系统，包括环境监测模块、涂覆模块、激光测径模块和分析提示模块，其特征在于，环境监测模块包含环境划分单元和监测采集单元，环境划分单元用于对加热炉中的加热区域进行划分，得到划分区域集；监测采集单元用于采集获取划分区域集中的实时温度和实时洁净度；

涂覆模块用于对裸光纤进行涂覆和数据采集，得到涂覆监测集；激光测径模块用于对裸光纤进行测径，得到第一测径数据，并对涂覆后的裸光纤进行二次测径，得到第二测径数据；

分析提示模块对实时温度、实时洁净度和涂覆监测集进行分析，得到包含第一匹配信号和第二匹配信号的第一监测集；对第一测径数据和第二测径数据进行分析匹配，得到包含第一涂监信号和第二涂监信号的第二监测集；其中，第二匹配信号表示裸光纤在加热炉中移动时异常；第二涂监信号表示裸光纤的涂覆异常；

根据第一监测集和第二监测机集对光纤的拉丝进行提示，根据第二匹配信号生成裸光纤在加热炉中移动时存在异常的提示；根据第二涂监信号生成涂覆过多以及过少的提示。

2.根据权利要求1所述的一种光纤生产用设备检测系统，其特征在于，还包括拉丝模块，拉丝模块用于将预制棒装载拉丝机顶端的加热炉中，并靠自身重力在拉丝机内下垂来加工成裸光纤。

3.根据权利要求2所述的一种光纤生产用设备检测系统，其特征在于，对加热炉中的加热区域进行划分的具体步骤包括：获取加热炉中加热区域的加热高度和加热半径，根据加热高度对加热区域进行均等划分，得到包含若干个划分区域的第一划分集；根据加热半径对第一划分集进行均等划分，得到包含若干个划分子区域的第二划分集；对第一划分集中的若干个划分区域进行标号，得到第一标记集；对第二划分集中的若干个划分子区域进行标号，得到划分区域集。

4.根据权利要求3所述的一种光纤生产用设备检测系统，其特征在于，实时洁净度的获取包括：获取划分区域的体积并设定为第一体积；获取划分子区域的体积并设定为第二体积；获取划分子区域中颗粒物并设定为分颗粒数；获取若干个划分子区域对应划分区域的总颗粒物并设定为总颗粒数；计算划分区域中总颗粒物数与第一体积之间的比值，得到实时洁净度。

5.根据权利要求4所述的一种光纤生产用设备检测系统，其特征在于，对裸光纤进行涂覆和数据采集的具体步骤包括：对裸光纤进行涂覆时，获取裸光纤经过划分区域集中若干个划分子区域的实时温度和实时洁净度；获取裸光纤的下移速度和涂覆时长；各项数据按顺序排列组合，得到涂覆监测集。

6.根据权利要求5所述的一种光纤生产用设备检测系统，其特征在于，获取涂覆监测集中的实时温度、实时洁净度以及裸光纤的下移速度，对各项数据进行归一化处理并取值联立，得到裸光纤的实监值；将实监值与预设的实监阈值进行对比，若实监值不等于实监阈值，则生成第二匹配信号。

7.根据权利要求6所述的一种光纤生产用设备检测系统，其特征在于，对第一测径数据和第二测径数据进行分析匹配的具体步骤包括：分别获取第一测径数据中裸光纤的未涂覆直径和第二测径数据中涂覆光纤的涂覆直径并进行联立，获取裸光纤的涂监值。

8.根据权利要求7所述的一种光纤生产用设备检测系统，其特征在于，将涂监值与预设的涂监范围进行匹配，若涂监值属于涂监范围，则生成第一涂监信号；若涂监值不属于涂监范围，则生成第二涂监信号。

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