CN114573225A - 用于提高vad光纤预制棒芯包同心度的调控装置及方法 - Google Patents

用于提高vad光纤预制棒芯包同心度的调控装置及方法 Download PDF

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CN114573225A CN202210261739.2A CN202210261739A CN114573225A CN 114573225 A CN114573225 A CN 114573225A CN 202210261739 A CN202210261739 A CN 202210261739A CN 114573225 A CN114573225 A CN 114573225A
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梁后杰
孔明
田锦成
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Wuhan Fenghuo Ruituo Technology Co ltd
Fiberhome Telecommunication Technologies Co Ltd
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Wuhan Fenghuo Ruituo Technology Co ltd
Fiberhome Telecommunication Technologies Co Ltd
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Abstract

本申请涉及一种用于提高VAD光纤预制棒芯包同心度的调控装置及方法，涉及光纤制备技术领域，调控装置包括定位车和控制机构，定位车上设有检测单元和推杆，定位车用于运行至沉积室处，以使推杆朝向沉积引杆和靶棒；检测单元用于检测沉积引杆的第一位置和靶棒的第二位置；推杆用于推动靶棒上位于软化区域以下的目标节段移动；其中，软化区域由喷灯加热靶棒而形成；控制机构与检测单元、喷灯和推杆均相连，控制机构用于根据第一位置和第二位置，判断第二位置是否满足预设生产条件，当不满足时，获取靶棒移动的目标位移，并控制喷灯加热靶棒，以及控制推杆推动目标节段移动目标位移。

Description

用于提高VAD光纤预制棒芯包同心度的调控装置及方法
技术领域
本申请涉及光纤制备技术领域，特别涉及一种用于提高VAD光纤预制棒芯包同心度的调控装置及方法。
背景技术
光纤作为传输光信号的媒介，光纤通信具有通信容量大、传输距离远、信号串扰小、保密性能好、抗电磁干扰和传输质量佳等诸多优点，在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤损耗是光纤性能的重要指标之一，光纤损耗的高低直接影响着通信传输的距离或中继站距离间隔的远近以及SDH、WDM等通信设备的性能，系统成本也主要集中在控制损耗上，因此，光纤损耗对于光纤能否适应未来通信技术的发展有着重大的现实意义。但是光纤的纤芯/包层同心度(芯包同心度)差是导致光纤熔接损耗的主要原因之一。
目前通常采用轴向气相沉积法VAD和外部化学气相沉积法OVD制备光纤预制棒，轴向气相沉积法VAD和外部化学气相沉积法OVD具备沉积速率快、成本低等优势，被广泛应用于“两步法”光纤预制棒的制造领域。
其中，VAD工艺技术主要用于光纤预制棒的芯棒生产，对于大尺寸芯棒制造，其沉积时间持续30h以上，沉积过程中粉棒的晃动，均将导致光纤预制棒的芯包同心度质量恶化。
而且，VAD沉积生产完成后重新开机，靶棒安装位置的精度直接关系到沉积过程中粉棒的晃动程度，从而影响光纤预制棒芯包同心度质量，最终决定光纤的芯包同心度。
发明内容
本申请实施例提供一种用于提高VAD光纤预制棒芯包同心度的调控装置及方法，以解决相关技术中靶棒安装位置的精度无法保证，从而影响光纤预制棒芯包同心度质量的问题。
第一方面，提供了一种用于提高VAD光纤预制棒芯包同心度的调控装置，其包括：
定位车，其上设有检测单元和推杆，所述定位车用于运行至沉积室处，以使所述推杆朝向沉积引杆和靶棒；所述检测单元用于检测所述沉积引杆的第一位置和所述靶棒的第二位置；所述推杆用于推动所述靶棒上位于软化区域以下的目标节段移动；其中，所述软化区域由喷灯加热所述靶棒而形成；
控制机构，其与所述检测单元、喷灯和推杆均相连，所述控制机构用于根据所述第一位置和所述第二位置，判断所述第二位置是否满足预设生产条件，当不满足时，获取所述靶棒移动的目标位移，并控制喷灯加热所述靶棒，以及控制所述推杆推动所述目标节段移动所述目标位移。
一些实施例中，所述预设生产条件为：所述靶棒相对于所述沉积引杆的垂直度H达到第一预设值，以及所述靶棒相对于所述沉积引杆的圆跳动CR达到第二预设值。
一些实施例中，H的计算公式如下：
Figure BDA0003550383920000021
其中，X0,Y0分别为所述沉积引杆的X坐标和Y坐标；X00，Y00分别为所述靶棒的X坐标和Y坐标，L为所述沉积引杆的测量点至所述靶棒的测量点的竖直距离。
一些实施例中，CR的计算公式如下：
Figure BDA0003550383920000022
其中，X0,Y0分别为所述沉积引杆的X坐标和Y坐标；X00，Y00分别为所述靶棒的X坐标和Y坐标。
一些实施例中，所述目标位移包括X方向位移和Y方向位移，所述X方向位移为X00-X0，所述Y方向位移为Y00-Y0；其中，X0,Y0分别为所述沉积引杆的X坐标和Y坐标；X00，Y00分别为所述靶棒的X坐标和Y坐标。
一些实施例中，所述推杆包括：
伸缩杆体，其一端连接于所述定位车上；
夹持端，其设于所述伸缩杆体的另一端，且所述夹持端的内表面呈圆弧状，并与所述靶棒的直径相适配。
一些实施例中，所述检测单元包括：
激光安装架，其设于所述定位车上；
两对激光采集器，其沿所述激光安装架的圆周方向均匀分布，且所有的激光采集器之间形成用于检测所述第一位置和所述第二位置的检测区域。
一些实施例中，该调控装置还包括温度监控机构，其用于监控所述靶棒的温度，所述控制机构还与所述温度监控机构连接，并用于根据所述温度监控机构监控的温度与预设软化温度的关系，控制所述喷灯的加热。
第二方面，提供了一种用于提高VAD光纤预制棒芯包同心度的调控方法，其包括以下步骤：
提供上述所述的用于提高VAD光纤预制棒芯包同心度的调控装置；
将所述定位车运行至沉积室处，以使所述推杆朝向沉积引杆和靶棒；
检测所述沉积引杆的第一位置和所述靶棒的第二位置；
根据所述第一位置和所述第二位置，判断所述第二位置是否满足预设生产条件；
当不满足时，获取所述靶棒移动的目标位移，并控制喷灯加热所述靶棒，以及控制所述推杆推动所述目标节段移动所述目标位移。
一些实施例中，所述预设生产条件为：所述靶棒相对于所述沉积引杆的垂直度H达到第一预设值，以及所述靶棒相对于所述沉积引杆的圆跳动CR达到第二预设值。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
本申请实施例通过调控装置获取沉积引杆的第一位置和靶棒的第二位置，并根据第一位置和第二位置，判断靶棒的第二位置是否满足预设生产条件，当不满足时，则根据第一位置和第二位置，获取靶棒移动的目标位移，再控制喷灯加热靶棒，以使靶棒靠近沉积引杆的节段形成软化区域，最后控制推杆推动靶棒上位于软化区域以下的目标节段移动目标位移，由于靶棒为玻璃棒，因此加热软化后，目标节段能被推动，软化区域以上的节段不动，使目标节段的底端即保证靶棒的第二位置满足预设生产条件，降低粉棒在沉积过程的晃动程度，提高VAD光纤预制棒的芯包同心度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的用于提高VAD光纤预制棒芯包同心度的调控装置的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的推杆推动靶棒的示意图。
图中：1、沉积室；2、沉积引杆；3、靶棒；30、软化区域；31、目标节段；4、定位车；40、检测单元；400、激光安装架；401、激光采集器；41、喷灯；42、推杆；420、伸缩杆体；421、夹持端；5、温度监控机构。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例1：
参见图1和图2所示，本申请实施例1提供了一种用于提高VAD光纤预制棒芯包同心度的调控装置，其包括定位车4和控制机构，定位车4为智能定位车，可根据生产调度，自动运行至沉积室1处定位，定位偏差±5mm；沉积引杆2设于沉积室1内，沉积引杆2下悬挂有靶棒3；定位车4上设有检测单元40和推杆42，检测单元40用于检测沉积引杆2的第一位置和靶棒3的第二位置；推杆42用于推动靶棒3上位于软化区域30以下的目标节段31移动；其中软化区域30由喷灯41加热靶棒3而形成；控制机构与检测单元40、喷灯41和推杆42均相连，控制机构用于根据第一位置和第二位置，判断第二位置是否满足预设生产条件，当不满足时，获取靶棒3移动的目标位移，并控制喷灯41加热靶棒3，以及控制推杆42推动目标节段31移动目标位移。
本申请实施例1的用于提高VAD光纤预制棒芯包同心度的调控装置的工作原理如下：
通过定位车4自动运载检测单元40和推杆42在沉积室1处定位，以使推杆42朝向靶棒3，再通过检测单元40分别检测沉积引杆2的第一位置和靶棒3的第二位置，一般以沉积引杆2的底端和靶棒3的底端作为检测点进行检测；并将检测的数据传输至控制机构，控制机构接收数据后，判断靶棒3的第二位置是否满足预设生产条件，即靶棒3相当于沉积引杆2的同轴度是否满足条件，若满足预设生产条件，由控制模块控制VAD沉积正常开机，进行靶棒3的沉积；若不满足预设生产条件，则根据第一位置和第二位置，获取靶棒3移动的目标位移，再控制喷灯41加热靶棒3，以使靶棒3靠近沉积引杆2的节段形成软化区域30，最后控制推杆42推动靶棒3上位于软化区域30以下的目标节段31移动目标位移，由于靶棒3为玻璃棒，因此加热软化后，目标节段31能被推动，软化区域30以上的节段不动，使目标节段31的底端即保证靶棒3的第二位置满足预设生产条件，降低粉棒在沉积过程的晃动程度，提高VAD光纤预制棒的芯包同心度。
进一步的，预设生产条件为：靶棒3相对于沉积引杆2的垂直度H达到第一预设值，以及靶棒3相对于沉积引杆2的圆跳动CR达到第二预设值。
本申请实施例1提供的调控装置，保证靶棒3的位置、垂直度、圆跳动的精度，降低沉积过程粉棒晃动程度，提高VAD光纤预制棒芯包同心度质量。
更进一步的，H的计算公式如下：
Figure BDA0003550383920000061
其中，X0,Y0分别为沉积引杆2的X坐标和Y坐标；X00，Y00分别为靶棒3的X坐标和Y坐标，L为沉积引杆2的测量点至靶棒3的测量点的竖直距离。沉积引杆2的第一位置为(X0,Y0)，靶棒3的第二位置为(X00，Y00)。
更进一步的，CR的计算公式如下：
Figure BDA0003550383920000062
其中，X0,Y0分别为沉积引杆2的X坐标和Y坐标；X00，Y00分别为靶棒3的X坐标和Y坐标。
优选的，目标位移包括X方向位移和Y方向位移，X方向位移为X00-X0，Y方向位移为Y00-Y0；其中，X0,Y0分别为沉积引杆2的X坐标和Y坐标；X00，Y00分别为靶棒3的X坐标和Y坐标。
若靶棒3相对于沉积引杆2的垂直度H未达到第一预设值，且靶棒3相对于沉积引杆2的圆跳动CR未达到第二预设值，说明靶棒3的第二位置不满足预设生产条件，则根据第一位置和第二位置，获取靶棒3移动的目标位移，即X方向位移为X00-X0，Y方向位移为Y00-Y0；再控制喷灯41加热靶棒3，以使靶棒3靠近沉积引杆2的节段形成软化区域30，最后控制推杆42推动靶棒3上位于软化区域30以下的目标节段31沿X方向移动X00-X0，沿Y方向移动Y00-Y0，保证靶棒3的第二位置满足预设生产条件，降低粉棒在沉积过程的晃动程度，提高VAD光纤预制棒的芯包同心度。
可选的，推杆42包括伸缩杆体420和夹持端421，伸缩杆体420一端连接于定位车4上；夹持端421设于伸缩杆体420的另一端，且夹持端421的内表面呈圆弧状，并与靶棒3的直径相适配。
推动靶棒3时，通过伸缩杆体420的伸缩靠近靶棒3，直至夹持端421夹持靶棒3，并推动靶棒3移动。由于夹持端421的内表面呈圆弧状，并与靶棒3的直径相适配，因此夹持端421与靶棒3为面接触，在推动靶棒时，保证目标节段31整体平移，从而使目标节段31满足预设生产条件，降低粉棒在沉积过程的晃动程度，提高VAD光纤预制棒的芯包同心度。
可选的，检测单元40包括激光安装架400和两对激光采集器401，激光安装架400设于定位车4上；两对激光采集器401沿激光安装架400的圆周方向均匀分布，且所有的激光采集器401之间形成用于检测第一位置和第二位置的检测区域。
本申请实施例1的两对激光采集器401中相对的两个激光采集器401的连线分别形成X轴和Y轴，通过X轴上的两个激光采集器401获取沉积引杆2和靶棒3的X坐标，通过Y轴上的两个激光采集器401获取沉积引杆2和靶棒3的Y坐标。
X轴上的两个激光采集器401检测沉积引杆2的X方向两侧位置坐标值X1和X2，及Y方向两侧位置坐标值Y1和Y2，得到沉积引杆2的第一位置的坐标为(X0，Y0)，其中，X0＝(X2-X1)/2和Y0＝(Y2-Y1)/2。
X轴上的两个激光采集器401检测靶棒3的X方向两侧位置坐标值X11和X22，及Y方向两侧位置坐标值Y11和Y22，得到靶棒3的第二位置的坐标为(X00，Y00)，其中，X00＝(X22-X11)/2和Y00＝(Y22-Y11)/2。
在检测沉积引杆2的第一位置和靶棒3的第二位置时，具体步骤如下：
通过升降机构驱动沉积引杆2下降，当沉积引杆2底面位于检测区域水平面以下50mm时停止，激光采集器401检测沉积引杆2的X方向两侧位置坐标值X1和X2，及Y方向两侧位置坐标值Y1和Y2，由数据采集模块进行位置数据采集，并提交靶棒校准处理系统；
通过升降机构再驱动沉积引杆2上升，当靶棒3底部位于检测区域水平面以下50mm时停止，激光采集器401检测靶棒3的X方向两侧位置坐标值X11和X22，及Y方向两侧位置坐标值Y11和Y22，VAD沉积系统记录沉积引杆垂直上升距离L，由数据采集模块进行位置数据采集，并提交靶棒校准处理系统。
进一步的，该调控装置还包括温度监控机构5，其用于监控靶棒3的温度，控制机构还与温度监控机构5连接，并用于根据温度监控机构5监控的温度与预设软化温度的关系，控制喷灯41的加热。
本申请实施例1提供的温度监控机构5为热成像仪，热成像仪检测温度范围1000-1600℃，检测温度精度±2℃，在线监测靶棒3的温度，并实时调节喷灯41的气体流量，控制靶棒温度在1500-1550℃，防止靶棒3校准过程中，因温度过低无法形变进行校正或温度过高导致靶棒3拉长。
实施例2：
本申请实施例2提供了一种用于提高VAD光纤预制棒芯包同心度的调控方法，其包括以下步骤：
S1：提供一种用于提高VAD光纤预制棒芯包同心度的调控装置；
S2：将所述定位车4运行至沉积室1处，以使推杆42朝向沉积引杆2和靶棒3；
S3：检测沉积引杆2的第一位置和靶棒3的第二位置；
S4：根据第一位置和第二位置，判断第二位置是否满足预设生产条件；
S5：当不满足时，获取靶棒3移动的目标位移，并控制喷灯41加热靶棒3，以及控制推杆42推动目标节段31移动目标位移。
具体的：通过定位车4自动运载检测单元40和推杆42在沉积室1处定位，以使推杆42朝向靶棒3，再通过检测单元40分别检测沉积引杆2的第一位置和靶棒3的第二位置，一般以沉积引杆2的底端和靶棒3的底端作为检测点进行检测；并将检测的数据传输至控制机构，控制机构接收数据后，判断靶棒3的第二位置是否满足预设生产条件，即靶棒3相当于沉积引杆2的同轴度是否满足条件，若满足预设生产条件，由控制模块控制VAD沉积正常开机，进行靶棒3的沉积；若不满足预设生产条件，则根据第一位置和第二位置，获取靶棒3移动的目标位移，再控制喷灯41加热靶棒3，以使靶棒3靠近沉积引杆2的节段形成软化区域30，最后控制推杆42推动靶棒3上位于软化区域30以下的目标节段31移动目标位移，由于靶棒3为玻璃棒，因此加热软化后，目标节段31能被推动，软化区域30以上的节段不动，使目标节段31的底端即保证靶棒3的第二位置满足预设生产条件，降低粉棒在沉积过程的晃动程度，提高VAD光纤预制棒的芯包同心度。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“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，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于提高VAD光纤预制棒芯包同心度的调控装置，其特征在于，其包括：
定位车(4)，其上设有检测单元(40)和推杆(42)，所述定位车(4)用于运行至沉积室(1)处，以使所述推杆(42)朝向沉积引杆(2)和靶棒(3)；所述检测单元(40)用于检测所述沉积引杆(2)的第一位置和所述靶棒(3)的第二位置；所述推杆(42)用于推动所述靶棒(3)上位于软化区域(30)以下的目标节段(31)移动；其中，所述软化区域(30)由喷灯(41)加热所述靶棒(3)而形成；
控制机构，其与所述检测单元(40)、喷灯(41)和推杆(42)均相连，所述控制机构用于根据所述第一位置和所述第二位置，判断所述第二位置是否满足预设生产条件，当不满足时，获取所述靶棒(3)移动的目标位移，并控制喷灯(41)加热所述靶棒(3)，以及控制所述推杆(42)推动所述目标节段(31)移动所述目标位移。
2.如权利要求1所述的用于提高VAD光纤预制棒芯包同心度的调控装置，其特征在于，所述预设生产条件为：所述靶棒(3)相对于所述沉积引杆(2)的垂直度H达到第一预设值，以及所述靶棒(3)相对于所述沉积引杆(2)的圆跳动CR达到第二预设值。
3.如权利要求2所述的用于提高VAD光纤预制棒芯包同心度的调控装置，其特征在于，H的计算公式如下：
Figure FDA0003550383910000011
其中，X0,Y0分别为所述沉积引杆(2)的X坐标和Y坐标；X00，Y00分别为所述靶棒(3)的X坐标和Y坐标，L为所述沉积引杆(2)的测量点至所述靶棒(3)的测量点的竖直距离。
4.如权利要求2所述的用于提高VAD光纤预制棒芯包同心度的调控装置，其特征在于，CR的计算公式如下：
Figure FDA0003550383910000012
其中，X0,Y0分别为所述沉积引杆(2)的X坐标和Y坐标；X00，Y00分别为所述靶棒(3)的X坐标和Y坐标。
5.如权利要求1所述的用于提高VAD光纤预制棒芯包同心度的调控装置，其特征在于，所述目标位移包括X方向位移和Y方向位移，所述X方向位移为X00-X0，所述Y方向位移为Y00-Y0；其中，X0,Y0分别为所述沉积引杆(2)的X坐标和Y坐标；X00，Y00分别为所述靶棒(3)的X坐标和Y坐标。
6.如权利要求1所述的用于提高VAD光纤预制棒芯包同心度的调控装置，其特征在于，所述推杆(42)包括：
伸缩杆体(420)，其一端连接于所述定位车(4)上；
夹持端(421)，其设于所述伸缩杆体(420)的另一端，且所述夹持端(421)的内表面呈圆弧状，并与所述靶棒(3)的直径相适配。
7.如权利要求1所述的用于提高VAD光纤预制棒芯包同心度的调控装置，其特征在于，所述检测单元(40)包括：
激光安装架(400)，其设于所述定位车(4)上；
两对激光采集器(401)，其沿所述激光安装架(400)的圆周方向均匀分布，且所有的激光采集器(401)之间形成用于检测所述第一位置和所述第二位置的检测区域。
8.如权利要求1所述的用于提高VAD光纤预制棒芯包同心度的调控装置，其特征在于，该调控装置还包括温度监控机构(5)，其用于监控所述靶棒(3)的温度，所述控制机构还与所述温度监控机构(5)连接，并用于根据所述温度监控机构(5)监控的温度与预设软化温度的关系，控制所述喷灯(41)的加热。
9.一种用于提高VAD光纤预制棒芯包同心度的调控方法，其特征在于，其包括以下步骤：
提供如权利要求1所述的用于提高VAD光纤预制棒芯包同心度的调控装置；
将所述定位车(4)运行至沉积室(1)处，以使所述推杆(42)朝向沉积引杆(2)和靶棒(3)；
检测所述沉积引杆(2)的第一位置和所述靶棒(3)的第二位置；
根据所述第一位置和所述第二位置，判断所述第二位置是否满足预设生产条件；
当不满足时，获取所述靶棒(3)移动的目标位移，并控制喷灯(41)加热所述靶棒(3)，以及控制所述推杆(42)推动所述目标节段(31)移动所述目标位移。
10.如权利要求9所述的用于提高VAD光纤预制棒芯包同心度的调控方法，其特征在于，所述预设生产条件为：所述靶棒(3)相对于所述沉积引杆(2)的垂直度H达到第一预设值，以及所述靶棒(3)相对于所述沉积引杆(2)的圆跳动CR达到第二预设值。
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