一种OVD制造光纤预制棒的智能控制系统及方法与流程

本发明涉及光纤制造领域，具体涉及一种ovd制造光纤预制棒的智能控制系统及方法。

背景技术：

随着光通信行业的快速发展，光纤市场的竞争加剧，对于光纤预制棒生产厂家而言，进行智能化生产升级，提高光纤预制棒品质，降本增效，提高市场竞争力已是大势所趋。

通信光纤制造领域，主流技术工艺为vad(axialvapordeposition，轴向气相沉积)结合ovd(outsidevapordeposition，外部气相沉积)的“两步法”合成工艺。首先采用vad法沉积制备芯棒，再利用ovd法沉积外包层，疏松体玻璃化后制成光纤预制棒。ovd法采用专门设计的喷灯将含硅原料燃烧产生二氧化硅粉尘，喷射在芯棒表面形成光纤预制棒疏松体。喷灯一般通有载气、含硅原料、燃料、助燃气体、辅助气体，通过改变这些气体的流量和比例可以对火焰状态和沉积效果进行调整。

现有ovd法制备光纤预制棒的智能化程度不高，需要时刻关注沉积状态的变化，人为调整生产参数，生产效率低，稳定性差。疏松体的外径均匀性和密度是最为重要的指标参数，显著影响光纤的性能，目前的生产工艺无法实时控制这些指标参数，一旦火焰状态和沉积状态发生变化，这些参数就会出现较大波动，造成产品报废。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种能精确控制疏松体的外径尺寸、重量和密度的ovd制造光纤预制棒的智能控制系统。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种ovd制造光纤预制棒的智能控制系统，包括：

支撑装置，其用于夹持待加工的芯棒，所述支撑装置上设有称重传感器，所述称重传感器用于实时测量芯棒上疏松体的重量；

至少一个喷灯，其设置在所述支撑装置上；

测径装置，其用于实时测量所述疏松体的外径；以及

控制装置，其用于接收所述称重传感器发送的重量数据和测径装置发送的外径数据，并根据所述重量数据和外径数据调整所述喷灯的流量，使所述疏松体的外径和密度位于预设范围内。

在上述技术方案的基础上，所述智能控制系统还包括至少一个热成像仪，所述热成像仪用于实时监测对应喷灯的温度，并在监测的喷灯的温度达到阈值时触发报警。

在上述技术方案的基础上，所述智能控制系统包括六个间隔设置的所述喷灯和三个间隔设置的所述热成像仪，每个热成像仪用于监测两个喷灯的温度。

在上述技术方案的基础上，所述测径装置包括：

摄像头，其用于实时获取所述疏松体的外形尺寸图；

分析模块，其根据所述外形尺寸图确定所述疏松体的外径数据，并将所述外径数据发送至所述控制装置。

在上述技术方案的基础上，所述控制装置用于判断所述外径数据是否在预设范围内，对导致疏松体外径不在预设范围内的喷灯的流量进行调整。

在上述技术方案的基础上，所述疏松体的外径的预设范围为平均外径±2mm内。

本发明的另一个目的在于提供一种能精确控制疏松体的外径尺寸、重量和密度的ovd制造光纤预制棒的方法。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种ovd制造光纤预制棒的方法，该方法包括以下步骤：

将待加工的芯棒夹持在支撑装置上；

点燃喷灯，使二氧化硅沉积在芯棒的表面以形成疏松体；

利用称重传感器实时测量所述疏松体的重量，并将重量数据发送至控制装置；

利用测径装置实时测量所述疏松体的外径，并将外径数据发送至控制装置；

控制装置根据所述重量数据和外径数据调整所述喷灯的流量，使所述疏松体的外径和密度位于预设范围内。

在上述技术方案的基础上，利用多个热成像仪实时监测对应喷灯的温度，并在喷灯的温度达到阈值时触发报警。

在上述技术方案的基础上，利用测径装置实时测量所述疏松体的外径，并将外径数据发送至控制装置，具体包括：

利用测径装置中的摄像头实时获取所述疏松体的外形尺寸图；

测径装置中的分析模块根据所述外形尺寸图确定所述疏松体的外径数据，并将所述外径数据发送至所述控制装置。

在上述技术方案的基础上，控制装置判断所述外径数据是否在预设范围内，对导致疏松体外径不在预设范围内的喷灯的流量进行调整。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明中的ovd制造光纤预制棒的智能控制系统，其包括称重传感器、测径装置和控制装置。在设置了称重传感器后，可以实时地对芯棒上疏松体的重量进行监控，在设置了测径装置后，可以很好的观察和获取疏松体的外径尺寸，并将外径数据反馈至控制装置。控制装置在收到所述称重传感器发送的重量数据和测径装置发送的外径数据后，便可以对应的去调整喷灯的流量，从而能够精确控制疏松体的外形尺寸、重量和密度。本发明中的智能控制系统能够促进ovd法制备光纤预制棒实现智能化生产，节省人力资源，减少人为操作失误，提高生产效率和产品质量。

附图说明

图1为本发明实施例中智能控制系统的正视图；

图2为本发明实施例中智能控制系统俯视图。

图中：1-疏松体，2-支撑装置，3-称重传感器，4-喷灯，5-热成像仪，6-摄像头。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1所示，本发明实施例提供一种ovd制造光纤预制棒的智能控制系统，其包括支撑装置2、称重传感器3、至少一个喷灯4、测径装置和控制装置。

其中，支撑装置2，其用于夹持待加工的芯棒。所述支撑装置2上设有称重传感器3，所述称重传感器3用于实时测量芯棒上疏松体1的重量。

本实施例中的支撑装置2包括两个间隔设置的支架，在制造光纤预制棒，只需要将芯棒固定在两个支架之间即可。称重传感器3一共有两个，分别设置在每个支架上，由于光纤预制棒在制作的过程中，喷灯4的火焰形成二氧化硅粉尘，沉积在芯棒表面形成疏松体1，疏松体1的沉积重量会在喷灯4的作用下逐渐增加，在设置了称重传感器3后，便可以自动地对沉积重量进行实时监控。

至少一个喷灯4，其设置在所述支撑装置2上。本实施例中的喷灯4的数量可以根据实际情况合理选择，比如可以根据疏松体1的长度和两个喷灯4之间的间隔距离来确定喷灯4的数量。

测径装置，其用于实时测量所述疏松体1的外径。优选地，本实施例中的所述测径装置包括摄像头6和分析模块。

其中，摄像头6用于实时获取所述疏松体1的外形尺寸图。为了取得更好的效果，摄像头6可以采用高清摄像头。

分析模块根据所述外形尺寸图确定所述疏松体1的外径数据，并将所述外径数据发送至所述控制装置。

控制装置，其用于接收所述称重传感器3发送的重量数据和测径装置发送的外径数据，并根据所述重量数据和外径数据调整所述喷灯4的流量，使所述疏松体1的外径和密度位于预设范围内。

具体的，所述控制装置用于判断所述外径数据是否在预设范围内，对导致所述疏松体1外径不在预设范围内的喷灯4的流量进行调整。在制造光纤预制棒的过程中，疏松体1沿其长度方向上可能会出现外径不一致的情形，即表现为外径过粗或者外径过细的情况，为此需要对疏松体1的整体外径尺寸进行监控，在制造光纤预制棒时可能会用到多个喷灯4，通常来说，导致外径过粗或者外径过细，是因为喷灯4的流量控制不当而造成的，故需要对造成外径过粗或者外径过细的喷灯4的流量进行调控，直到外径数据在预设范围内为止。

优选地，所述疏松体1的外径的预设范围为平均外径±2mm内，当然这里预设范围也可以根据需要进行调整。

下面对本实施例中的智能控制系统的原理做出具体说明：

首先由高清摄像头拍摄沉积中的光纤预制棒疏松体高清图片，分析模块对高清图片进行分析，寻找疏松体1的边缘轮廓，计算出疏松体1的体积，并识别出预设范围外径较粗和较细的位置，当某个位置外径超过平均外径±2mm时，控制装置通过控制异常部位对应喷灯4的载气、含硅原料、燃烧气体、助燃气体等气流流量，调整外径均匀性，直到外径偏差回到平均值的±2mm以内。控制装置可根据称重传感器3测得的疏松体1的重量以及测径装置测得的疏松体1的外径，计算得到疏松体1的密度，当疏松体1密度过低时，通过控制提高喷灯4的燃烧气体和助燃气体流量来提高疏松体密度；当疏松体1密度过高时，通过降低喷灯4的燃烧气体和助燃气体流量来降低疏松体1的密度。从而便可以对疏松体1的外径尺寸、重量以及密度进行精确控制。

此外，所述控制装置还具备自动停机功能，当沉积重量达到指定值时，控制装置启动停机程序，完成沉积操作。

优选地，本实施例中的智能控制系统还包括至少一个热成像仪5，所述热成像仪5用于实时监测对应喷灯4的温度，并在监测的喷灯4的温度达到阈值时触发报警。

进一步地，所述智能控制系统包括六个间隔设置的所述喷灯4和三个间隔设置的所述热成像仪5，每个热成像仪5用于监测两个喷灯4的温度。本实施例中，每个喷灯4监测得到一个最高温度，若单个喷灯最高温度偏离平均最高温度10％以上，则判定为沉积状态异常，触发报警。该判定标准可根据实际情况进行调整。

综上所述，本发明中的ovd制造光纤预制棒的智能控制系统，其包括称重传感器3、测径装置和控制装置。在设置了称重传感器3后，可以实时地对芯棒上疏松体1的重量进行监控，在设置了测径装置后，可以很好的观察和获取疏松体1的外径尺寸，并将外径数据反馈至控制装置。控制装置在收到所述称重传感器3发送的重量数据和测径装置发送的外径数据后，便可以对应的去调整喷灯4的流量，从而能够精确控制疏松体1的外形尺寸、重量和密度。本发明中的智能控制系统能够促进ovd法制备光纤预制棒实现智能化生产，节省人力资源，减少人为操作失误，提高生产效率和产品质量。

本发明实施例还提供一种ovd制造光纤预制棒的方法，该方法包括以下步骤：

将待加工的芯棒夹持在支撑装置2上；

点燃喷灯4，使二氧化硅沉积在芯棒的表面以形成疏松体1；

利用称重传感器3实时测量所述疏松体1的重量，并将重量数据发送至控制装置；

利用测径装置实时测量所述疏松体1的外径，并将外径数据发送至控制装置；

控制装置根据所述重量数据和外径数据调整所述喷灯4的流量，使所述疏松体1的外径和密度位于预设范围内。

进一步地，利用多个热成像仪5实时监测对应喷灯4的温度，并在喷灯4的温度达到阈值时触发报警。

进一步地，利用测径装置实时测量所述疏松体1的外径，并将外径数据发送至控制装置，具体包括：

利用测径装置中的摄像头6实时获取所述疏松体1的外形尺寸图；

测径装置中的分析模块根据所述外形尺寸图确定所述所述疏松体1的外径数据，并将所述外径数据发送至所述控制装置。

进一步地，利用热成像仪5实时监测对应喷灯4的温度，并在监测的喷灯4的温度达到阈值时触发报警。本实施例中，每个喷灯4监测得到一个最高温度，若单个喷灯最高温度偏离平均最高温度10％以上，则判定为沉积状态异常，触发报警。该判定标准可根据实际情况进行调整。

进一步地，所述喷灯4的数量为六个，所述热成像仪5的数量为三个，每个热成像仪5监测两个喷灯4的温度。本实施例中喷灯4优选的数量为六个，值得指出的是喷灯4的数量可以根据实际情况合理选择，比如可以根据疏松体1的长度和两个喷灯4之间的间隔距离来确定喷灯4的数量，然后再确定热成像仪5的数量。

进一步地，控制装置判断所述外径数据是否在预设范围内，对导致疏松体1外径不在预设范围内的喷灯4的流量进行调整。优选地，所述疏松体1的外径的预设范围为平均外径±2mm内。

本发明不局限于上述实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中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。