CN117537754A - 一种自动跟随光纤检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动跟随光纤检测系统，其包括排线支架、光纤导轮座、光纤导轮、光纤传感器支架、传感器调整支架、传感器、伺服电机、传动机构；光纤导轮通过光纤导轮座安设在排线支架上；光纤传感器支架与传感器调整支架的一端连接，传感器调整支架的另一端安设在光纤导轮座上的导轮轴上；传感器安设在光纤传感器支架上；伺服电机安设在排线支架上，控制器控制伺服电机工作，从而控制传动机构运动，进而控制传感器调整支架调整角度，从而使右侧光纤检测传感器或左侧光纤传感器与光纤保持动态的恒定相对位置。本发明还提供一种自动跟随光纤检测方法。本发明能实现光纤位置的准确检测。

Description

一种自动跟随光纤检测系统及检测方法

技术领域

本发明属于光纤生产领域，具体涉及一种自动跟随光纤检测系统及检测方法。

背景技术

在光纤生产中，很多时候需要对光纤的位置进行检测，比如光纤在排线时。由于光纤直径尺寸相对较小，同时光纤是无色透明的，因此检测光纤的传感器对检测环境和检测手段要求较为苛刻，在实际生产中通常达不到较好的检测效果，容易造成传感器误触发以及不触发。

光纤的排线通常采用线动式排线装置。现有的线动式排线装置进行放线时，采用手动调整传感器位置后进行检测光纤位置，随着光纤缠绕越来越长，堆积在盘具上的光纤越来越多，满盘和接近空盘时，光纤的角度位置变化很大，光纤传感器检测范围可能不能覆盖其变化的位置，即超出传感器的有效检测距离，无法对光纤的位置进行检测。

发明内容

本发明主要目的一种自动跟随光纤检测系统及检测方法，该系统和方法能够保证光纤角度位置变化时，传感器与光纤始终保持相对静止，实现光纤位置检测。

本发明所采用的技术方案是：

一种自动跟随光纤检测系统，其包括排线支架、光纤导轮座、光纤导轮、光纤传感器支架、传感器调整支架、右侧光纤检测传感器、左侧光纤传感器、伺服电机、传动机构；

所述光纤导轮座有多个，安设在排线支架上；所述光纤导轮安设在光纤导轮座上；

所述光纤传感器支架与传感器调整支架的一端连接，传感器调整支架的另一端安设在排线支架上最下端的光纤导轮座上的导轮轴上，传感器调整支架能绕导轮轴转动；光纤依次穿过光纤导轮、光纤传感器支架后，绕在光纤盘上；

所述右侧光纤检测传感器、左侧光纤传感器安设在光纤传感器支架上；

所述伺服电机安设在排线支架上，与控制器连接；伺服电机的输出端与传动机构连接，传动机构与传感器调整支架连接；控制器控制伺服电机工作，从而控制传动机构运动，进而控制传感器调整支架调整角度，从而使右侧光纤检测传感器或左侧光纤传感器与光纤保持动态的恒定相对位置。

按上述方案，所述传动机构包括大同步轮、小同步轮、同步带；

所述大同步轮安设在传感器调整支架上；所述小同步轮安设在排线支架上；伺服电机控制小同步轮的转动；

所述同步带套在大同步轮、小同步轮上；

伺服电机带动小同步轮转动，小同步轮带动同步带、大同步轮转动，进而带动传感器调整支架绕导轮轴转动一定角度，从而使光纤传感器支架转动一定角度，使右侧光纤检测传感器或左侧光纤传感器与光纤保持动态的恒定相对位置。

按上述方案，所述传感器调整支架包括连接杆，所述连接杆的上端安设在排线支架上最下端的光纤导轮座上的导轮轴上，连接杆能绕导轮轴转动。

按上述方案，光纤传感器支架包括U型架；

U型架的其中一个竖杆与传感器调整支架连接，U型架的另一个竖杆上安设有传感器支座，右侧光纤检测传感器、左侧光纤传感器安设在传感器支座上；光纤从右侧光纤检测传感器、左侧光纤传感器之间穿过。

按上述方案，所述排线支架置于滑轨上，能沿滑轨运动。

按上述方案，所述传感器调整支架调整角度

其中，R3为排线支架上最下端的光纤导轮座上的导轮的直径，R2为光纤盘上光纤的半径，L为排线支架上最下端的光纤导轮座上的导轮的中心E与光纤盘中心F的之间的距离；θ为光纤线段与直线段L之间的角度，也为光纤与导轮和光纤盘的切线与L之间的夹角。

本发明还提供一种自动跟随光纤检测方法，该方法采用上述自动跟随光纤检测系统。

优选的，所述方法包括如下步骤：

1)将成品光纤输入生产管理系统获得光纤段长信息，并将该段长信息传递给控制器；通过控制器计算出对应的光纤段长与对应盘具类型下缠绕在该类盘具上的光纤卷径；

2)通过控制器根据光纤卷径、传感器调整支架调整角度θ控制传动机构带动传感器调整支架运动，进而带动光纤传感器支架运动，从而使右侧光纤检测传感器或左侧光纤传感器与光纤保持动态的恒定相对位置，满足传感器检测范围。

原理为：由于光纤的光纤导轮与绕过的光纤始终相切，当光纤与光纤导轮相切的路径发生变化时，通过调整光纤传感器支架的位置可以找到与光纤固定的相对位置，这样光纤位置变化时，该光纤传感器支架上的点可以保证与光纤相对静止。这样就可以由控制器计算旋转角度，由伺服驱动机构将支架旋转对应角度后就能够始终保证传感器与光纤之间的相对位置。

本发明的有益效果在于：

通过设置光纤传感器支架、传感器调整支架、传动机构，使光纤传感器支架随传动机构随动，从而保证在光纤角度位置变化时，传感器与光纤始终保持相对静止，实现光纤位置检测，从而依靠该检测信号实现排线换向，避免光纤既不散线，跳出导轮；同时又不拉扯光纤，导致光纤划伤和折断。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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是自动跟随光纤检测系统的立体结构示意图；

图2是光纤导轮、光纤传感器支架、传感器调整支架、右侧光纤检测传感器、左侧光纤传感器的连接示意图；

图3是自动跟随光纤检测系统的侧视结构示意图；

图4是自动跟随光纤检测系统的另一个视角的结构示意图；

图5是自动跟随光纤检测系统运动到光纤盘中间的示意图；

图6是自动跟随光纤检测系统运动到光纤盘两侧的示意图；

图7是传感器的检测示意图；

图8是光纤传感器支架的角度调整过程示意图；

图9是光纤传感器支架的角度调整示意图；

图10是自动跟随光纤检测系统测试示意图；

图11是自动跟随光纤检测方法流程图；

图中：1、光纤导轮，2、光纤，3、排线支架，4、伺服电机，5、光纤传感器支架，6、光纤盘，7、光纤导轮座，8、传感器调整支架，9、大同步轮，10、小同步轮，11、同步带，12、右侧光纤检测传感器，13、左侧光纤传感器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

参见图1-图4，一种自动跟随光纤检测系统，其包括排线支架3、光纤导轮座7、光纤导轮1、光纤传感器支架5、传感器调整支架8、右侧光纤检测传感器12、左侧光纤传感器13、伺服电机4、传动机构。光纤导轮座7有3个，从上往下依次安设在排线支架3上。每个光纤导轮座7对应一个光纤导轮1，且光纤导轮1安设在光纤导轮座7上。光纤传感器支架5与传感器调整支架8的一端连接，传感器调整支架8的另一端安设在最下端的光纤导轮座7上的导轮轴上，传感器调整支架8能绕导轮轴转动。右侧光纤检测传感器12、左侧光纤传感器13安设在光纤传感器支架5上。光纤2依次穿过光纤导轮1、光纤传感器支架8后，绕在光纤盘6上，且光纤2从右侧光纤检测传感器12、左侧光纤传感器13之间穿过。伺服电机4安设在排线支架3上，与控制器连接；伺服电机4的输出端与传动机构连接，传动机构与传感器调整支架8连接；控制器控制伺服电机4工作，从而控制传动机构运动，进而控制传感器调整支架8调整角度，从而使右侧光纤检测传感器12或左侧光纤传感器13与光纤2保持动态的恒定相对位置。

本实施例中，传动机构包括大同步轮9、小同步轮10、同步带11；大同步轮9安设在传感器调整支架8上，小同步轮10安设在排线支架3上，伺服电机4控制小同步轮10转动；同步带11套在大同步轮9、小同步轮10上。伺服电机4带动小同步轮10转动，小同步轮10带动同步带11、大同步轮9转动，进而带动传感器调整支架8绕导轮轴转动一定角度，从而使光纤传感器支架5转动一定角度，确保右侧光纤检测传感器12或左侧光纤传感器13与光纤2保持动态的恒定相对位置。当然，传动机构也可采用其他结构，只有能带动传感器调整支架8转动就行。

本实施例中，为了使结构简单、稳定可靠，传感器调整支架8包括连接杆，连接杆的上端安设在排线支架3上最下端的光纤导轮座7上的导轮轴上，连接杆能绕导轮轴转动。光纤传感器支架5包括U型架；U型架的其中一个竖杆与连接杆下端连接，U型架的另一个竖杆上安设有传感器支座，右侧光纤检测传感器12、左侧光纤传感器13安设在传感器支座上。排线支架3置于滑轨上，控制器控制排线支架3沿滑轨运动。

优选的，传感器调整支架8调整角度

其中，R3为排线支架上最下端的光纤导轮座上的导轮的直径，R2为光纤盘上光纤的半径，L为排线支架上最下端的光纤导轮座上的导轮的中心E与光纤盘中心F的之间的距离；θ为光纤线段与直线段L之间的角度，也为光纤与导轮和光纤盘的切线与L之间的夹角。

自动跟随光纤检测系统的设计过程为：

如图5和图6所示，图5为光纤排线时的运动情况，排线装置(排线支架3)运动的速度V1与光纤水平运动的速度V2相同，当光纤水平移动到光纤盘6的法兰边上时，光纤2水平移动方向需要换向；此时，排线装置也需要对应的换向，这样就保证缠绕在光纤盘6上的光纤呈标准的螺旋线排布(相邻光纤层之间的光纤螺旋线旋向相反)。为了保证光纤2既不散线，跳出光纤导轮1，同时又不能拉扯光纤2，导致光纤划伤和折断，排线装置(排线支架3)必须以有规律的速度以A、B为极限位置往复移动，并且往复移动的速度V必须与光纤的线速度和光纤排线节距相关联。但是，在光纤盘放线阶段，光纤盘6上每一层的排线情况不可避免的存在差异，如果固定好排线支架3的起点位置和极限位置的间距后，对应到某一盘光纤的某一层螺旋光纤线时，可能又不适用，这样放线时就会导致一些放线排线的问题，比如：排线装置换向不及时，换向过早等)，引发断纤或者散纤，影响生产运行。所以放线排线端需要引入光纤位置检测传感器来检测光纤的相对位置。由系统根据触发信号和换向逻辑进行换向。图5和图6已经展示出光纤触发传感器的极限状态，通过检测传感器的信号来改变排线机构运动方向。由于光纤无色透明，尺寸结构比较小，因此检测条件较为苛刻。通常光纤检测传感器的检测距离在10到15mm之间，距离小于10mm或者大于15mm都不会被传感器检测到。随着光纤盘放线过程中光纤桶的直径会逐渐减小，光纤与传感器之间的距离会逐渐变化，这可能会超出传感器的有效检测距离，如图7所示。

如图7所示，生产放线时光纤盘光纤卷径是R1，检测传感器与光纤之间的距离为L1，随着不断的放线，盘具上光纤的卷径逐渐减小为R2，此时光纤与检测传感器之间的距离为L2，由图7可以看出L2的距离比L1明显大很多，超出了传感器的有效检测距离，排线装置不能按照图6所示的状态正常完成排线，结构具有局限性。特别是随着光纤生产速度的提升，缠绕在盘具上的光纤通常会较多，这样光纤盘从满盘放线到只剩盘具时光纤的相对位置变化会很大，固定的传感器位置无法保证传感器与光纤的有效检测距离。在这种背景下设计了一种调整传感器位置的结构，将传感器调整支架的角度与光纤盘上缠绕光纤的段长关联起来，实现在光纤盘放线时，传感器位置能够适时调整，保证传感器与光纤恒定的相对位置，使光纤一直处于可被检测到的范围。见图8和图9。

由图8和图9可以看出，在光纤盘6处在不同的卷径时，最下端的光纤导轮1与光纤盘6之间的这段光纤2的角度位置关系会发生变化(如图8所示中的角度1、角度2、角度3)。但只要光纤盘6引出的光纤2绕过最下端的光纤导轮1，该段光纤2就会与最下端的光纤导轮1相切；因此，不管光纤盘6卷径怎么变，该段光纤的路径(切线)始终会绕着图8所示的最下端的光纤导轮1中心旋转，如果能够将传感器调整支架8的旋转中心与最下端的光纤导轮1的旋转中心重合，固定在光纤传感器支架5上传感器，就可以根据几何关系找到唯一的旋转角度。让传感器调整支架8旋转该角度后，传感器与这段光纤路径的保持最优的检测距离，其旋转角度计算如下：在图10中最下端的光纤导轮1的直径为R3,最下端的光纤导轮1中心E与光纤盘6中心F的之间的距离为L,光纤盘6上光纤2的半径为R2，光纤线段与直线段L之间的角度为θ，L的位置只与设备有关系，不会变化，所以以L为参考线，光纤与最下端的光纤导轮1和光纤盘6的切线与L之间的夹角为θ，根据这个θ，控制器以直线段L的位置作为原点参考，就能够找到光纤盘6半径在R2时，检测光纤的最佳位置。

由于被检测的这段光纤路径涉及光纤的卷径、盘具大小以及相互的几何关系，因此对应具体的某盘光纤其光纤的卷径大小是必需的。在光纤生产系统中，一盘给定的正常光纤，生产系统里面都记录着其盘具上缠绕对应的光纤长度，在设备对其进行放线时，生产系统的伺服机构会记录其放出的光纤长度，同时也会将放出的光纤长度适时的反馈到生产系统。所以光纤盘具上缠绕的长度可以通过生产系统查询得到。一般通过读取光纤盘上面的条形码信息，就能查询到该盘光纤在生产系统中记录的段长信息，然后将该段长信息输入到控制器，通过控制器计算出对应的光纤段长与对应盘具类型下缠绕在该类盘具上的光纤卷径，同时结合设置盘具和排线机构的几何位置关系参数生成伺服电机的角度信号，控制器将该角度信号传输给伺服电机4，伺服电机4带动传动机构运动，进而带动传感器调整支架8旋转到对应的角度，具体流程可以见图11。控制器根据条码信息调整好光纤传感器支架5位置后，操作人员将光纤绕在光纤导轮1上，这时，这段光纤就会处在检测传感器有效检测范围内。随着放线的开始，控制器适时地对放出光纤的长度进行记录，从而适时监控光纤盘6上当前的卷径大小，通过监控到的当前卷径的大小，再由控制器给出输出角度信号到伺服电机，然后伺服电机也会适时旋转传感器调整支架8，进而旋转光纤传感器支架5，这样就保证了检测传感器与光纤保持动态的恒定相对位置，满足光纤检测传感器检测范围。在放线运行时，光纤卷径连续变化的情况下，依旧可以正常检测光纤的位置，从而依靠该检测信号实现排线换向。

本发明的传感器旋转支架(光纤传感器支架5、传感器调整支架8)与光纤导轮的旋转中心(导轮轴)同心，由于光纤导轮与绕过的光纤始终相切，当光纤与光纤导轮相切的路径发生变化时，通过调整传感器旋转支架(光纤传感器支架5、传感器调整支架8)的位置可找到与光纤固定的相对位置，这样光纤位置变化时，该传感器旋转支架(光纤传感器支架5、传感器调整支架8)上的点可保证与光纤相对静止。这样就可以由控制器计算旋转角度，驱动传感器旋转支架(光纤传感器支架5、传感器调整支架8)旋转对应角度后，就能够始终保证传感器与光纤之间的相对位置。

实施例2

参见图11，一种自动跟随光纤检测方法，该方法采用实施例1中的自动跟随光纤检测系统，其包括如下步骤：

1)将成品光纤输入生产管理系统获得光纤段长信息，并将该段长信息传递给控制器；通过控制器计算出对应的光纤段长与对应盘具类型下缠绕在该类盘具上的光纤卷径；

2)通过控制器根据光纤卷径、传感器调整支架调整角度θ控制传动机构带动传感器调整支架运动，进而带动光纤传感器支架运动，从而使右侧光纤检测传感器或左侧光纤传感器与光纤保持动态的恒定相对位置，满足传感器检测范围。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种自动跟随光纤检测系统，其特征在于：包括排线支架、光纤导轮座、光纤导轮、光纤传感器支架、传感器调整支架、右侧光纤检测传感器、左侧光纤传感器、伺服电机、传动机构；

所述光纤导轮座有多个，安设在排线支架上；所述光纤导轮安设在光纤导轮座上；

所述光纤传感器支架与传感器调整支架的一端连接，传感器调整支架的另一端安设在排线支架上最下端的光纤导轮座上的导轮轴上，传感器调整支架能绕导轮轴转动；光纤依次穿过光纤导轮、光纤传感器支架后，绕在光纤盘上；

所述右侧光纤检测传感器、左侧光纤传感器安设在光纤传感器支架上；

所述伺服电机安设在排线支架上，与控制器连接；伺服电机的输出端与传动机构连接，传动机构与传感器调整支架连接；控制器控制伺服电机工作，从而控制传动机构运动，进而控制传感器调整支架调整角度，从而使右侧光纤检测传感器或左侧光纤传感器与光纤保持动态的恒定相对位置。

2.根据权利要求1所述的自动跟随光纤检测系统，其特征在于：所述传动机构包括大同步轮、小同步轮、同步带；

所述大同步轮安设在传感器调整支架上；所述小同步轮安设在排线支架上；伺服电机控制小同步轮的转动；

所述同步带套在大同步轮、小同步轮上。

3.根据权利要求1所述的自动跟随光纤检测系统，其特征在于：所述传感器调整支架包括连接杆，所述连接杆的上端安设在排线支架上最下端的光纤导轮座上的导轮轴上，连接杆能绕导轮轴转动。

4.根据权利要求1所述的自动跟随光纤检测系统，其特征在于：光纤传感器支架包括U型架；

U型架的其中一个竖杆与传感器调整支架连接，U型架的另一个竖杆上安设有传感器支座，右侧光纤检测传感器、左侧光纤传感器安设在传感器支座上；光纤从右侧光纤检测传感器、左侧光纤传感器之间穿过。

5.根据权利要求1所述的自动跟随光纤检测系统，其特征在于：所述排线支架置于滑轨上，能沿滑轨运动。

6.根据权利要求1所述的自动跟随光纤检测系统，其特征在于：所述传感器调整支架调整角度

其中，R3为排线支架上最下端的光纤导轮座上的导轮的直径，R2为光纤盘上光纤的半径，L为排线支架上最下端的光纤导轮座上的导轮的中心E与光纤盘中心F的之间的距离；θ为光纤线段与直线段L之间的角度，也为光纤与导轮和光纤盘的切线与L之间的夹角。

7.一种自动跟随光纤检测方法，其特征在于：所述方法采用权利要求1-6中任一所述的自动跟随光纤检测系统。

8.根据权利要求7所述的一种自动跟随光纤检测方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

1)将成品光纤输入生产管理系统获得光纤段长信息，并将该段长信息传递给控制器；通过控制器计算出对应的光纤段长与对应盘具类型下缠绕在该类盘具上的光纤卷径；

2)通过控制器根据光纤卷径、传感器调整支架调整角度θ控制传动机构带动传感器调整支架运动，进而带动光纤传感器支架运动，从而使右侧光纤检测传感器或左侧光纤传感器与光纤保持动态的恒定相对位置，满足传感器检测范围。