专利名称：一种光纤预制棒自动测量系统及其测量方法
技术领域：
本发明一种光纤预制棒自动测量系统及其测量方法涉及的是光纤预制棒生产技
术改造，更准确的说，本发明涉及一种自动测量光纤预制棒的系统及其测试方法。
背景技术：
在当前光纤预制棒的生产中，需要对预制棒芯棒进行测量，以获得准确的折射率 剖面分布，用于工序反馈和外包层设计。测量这样的预制棒芯棒属于预制棒测量的一部分， 目前主要通过手动的方法进行测量。 操作人员将待测的光纤预制棒芯棒插入测试腔内，确定待测点位置。挤压匹配油 瓶，将匹配油压入测试室内，保持匹配油充满测试室。开启测试仪器，读出该测试点的值。 然后让匹配油流回油瓶，进行下一个点的测试。按照这种方法，在测试中需要大量的手工劳 动，尤其在需要测试较多点时，会使劳动强度增大，并增加光纤预制棒的制造成本。此外，当 测试点增多时，由于人为因素导致的测试不稳定性也会增加。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足之处提供一种光纤预制棒自动测量系统及其测量 方法。本发明将实现光纤预制棒测量的自动化，以减少测试所需的时间，提供更快的光纤预 制棒生产工序反馈，减小人为出错机率和提供重复性更好的工序。 本发明一种光纤预制棒自动测试系统及其测试方法是通过以下技术方案实现 的 —种光纤预制棒自动测试系统由自动推棒装置、匹配油自动充放装置和预制棒测 试仪组成。自动推棒装置、匹配油自动充放装置和预制棒测试仪通过可编程控制器PLC连 入计算机PC控制系统，PC控制系统根据设定的程序，控制各装置运行，实现光纤预制棒自 动测试。预制棒测试仪可以采用市售P104光纤预制棒测试仪。 自动推棒装置包括测试台、支撑架、伺服电机和推臂。测试台上装有导轨，导轨上 装有支撑架和测试仪，支撑架可以沿导轨滑动。测试台上部通过支架装有推臂轨道，伺服电 机装在推臂轨道内。伺服电机连接推臂，推臂与推杆铰连，推杆装有推杆头，推杆头顶住预 制棒一端前进。 支撑架具有滚轴，滚轴装在中心轴上，中心轴固定于支撑架纵轴上，滚轴表面采用 弹性系数较大的橡胶或树脂材料。测试时，预制棒放于滚轴上，滚轴随棒移动而滚动。支撑 架纵轴上装有高度调节旋钮，可以调节滚轴高度。中心轴上装有前后位置调节旋钮，可以调 节滚轴前后位置。 光纤预制棒自动测试系统的自动推棒装置，包含一推臂。推臂在测试过程中推动 预制棒以一定的速度前进。推臂与伺服电机相连，伺服电机安装在推臂轨道内，推臂在轨道 的范围内移动。轨道的长度由待测预制棒长度决定，如果预制棒的长度为1500mm，轨道应当 设在1300mm左右。推臂与推杆铰连，推杆装有推杆头，非测试状态下，折起推杆，方便预制
4棒装卸。推杆头顶住预制棒端头向前推进，推杆头采用弹性系数较大的橡胶或树脂材料。
自动充排匹配油装置包括测试腔、升降螺杆、标尺、电机和匹配油瓶，测试腔设置
在预制棒测试仪内，自动充排匹配油装置通过控制匹配油瓶中匹配油液面与测试腔中匹配 油的高度差，在重力作用下实现匹配油的充入与排出。 所述电机固定在测试台上，连接升降螺杆，带动升降螺杆上升和下降。匹配油瓶固
定在升降螺杆上，匹配油瓶随着升降螺杆的升降而升降。升降螺杆上有一指针，指针指向标 尺，测试过程中通过指针在标尺上的读数设置升降位置。 所述匹配油瓶口向下，瓶口接一输油管道，输油管道另一端与测试室连接。当匹配 油瓶中液面低于测试腔中液面时，匹配油流向匹配油瓶，反之则流向测试腔。输油管道不 宜过长，能宽松连接油瓶与测试腔即可，管道材料应当选用油溶性小，抗老化性强的透明管 道。测试腔上有一液位显示计，显示计一端与大气连通，另一端与测试腔上端连通。显示计 上有感应器，在充油时判断测量腔是否充满匹配油，并排出气泡。 本发明将自动送棒装置，匹配油自动充排装置和测试仪联动。自动推棒装置和匹 配油自动充排系统分别由PLC控制，这两路PLC在中央控制系统与测试仪数据采集系统会 合并相互读取。这样就可以按照工艺要求设定程序，进行测试。
—种光纤预制棒自动测量系统的测量方法如下 测试开始，将光纤预制棒一端装入测试腔中，推至起始点位置；放下推杆l，使推 杆头顶住光纤预制棒；设定测试点数量和距离，运行测试系统程序；匹配油瓶以速度V2由B 点上升至A点后变速为VI，由A点上升至C点后停止；匹配油自动流入测试腔，测试腔充满 以后，匹配油流进液位计，液位计上感应器感应到匹配油后，匹配油瓶以速度^下降至点D ; 到达D点后，系统进入测试仪运行状态，测量并读取测试结果；读取结果后，匹配油瓶以V3 速度下降至B点停止；伺服电机接下来以速度V4推动预制棒，至设定距离后停止，进行下一 个点测试，直至测试结束。 本发明涉及的一种光纤预制棒自动测试方法还包括光纤预制棒的位置调节、
自动送棒的速度设定和匹配油罐升降速度的设定。 光纤预制棒位置调节是通过调节支撑架实现，支撑架安装在测试仪两侧，根据光 纤预制棒的长度确定其位置，若光纤预制棒长度为1500mm，两侧支撑架距离测试腔的距离 一般为700mm，装棒过程中，通过调节高度调节旋钮，保证两端的滚轴和测试腔中的预制棒 进出口的底面在同一高度，保证测试中光纤预制棒水平。通过前后位置调节旋钮调节滚轴 的前后位置，保证两侧滚轴的最外侧与测试腔中的预制棒进出口外侧在同一直线上，保证 光纤预制棒前后方向与测试腔平行。 自动送棒的速度通过控制推臂前进速度来控制预制棒的移动和停止，前进速度V4 可控制在0-20mm/s，速度误差控制在±0. 2mm/s ;前进速度V4优选控制在10mm/s-15mm/s， 速度误差控制在±0. 12mm/s。实例中，速度为13mm/s，速度误差为±0. lmm/s，移动误差为 ±0. 02mm。 在测试时，为保证测得的结果准确，必须保证匹配油完全充满测试腔，并且没有气 泡存在，这需要准确控制匹配油充入的速度。若充入速度过大，会导致测试室中出现气泡， 且难以排除，使测试结果不准确。若速度过小，又会影响测试速度，降低测试效率。所以，需 要准确设定匹配油瓶15升降速度。
在设定匹配油瓶升降速度过程中，有三个高度位置需要设定。点A，匹配油开始流 向测试腔的高度位置；点B，匹配油完全从测试腔中排出的高度位置；点C，匹配油能够刚好 从液位计溢出的高度位置；点D，匹配油能够完全充满测试腔的高度位置。在匹配油瓶上升 过程中，A — C阶段，速度VI —般采用0. 5mm/s-与1. 5mm/s之间，速度误差为±0. lmm/s ; 最好设置在O. 8mm/s-l. 2mm/s之间，误差为±0. 05mm/s。在实际操作中，以速度O. 9mm/s，误 差为±0. 03mm/s进行测量，测量五次观察，测试腔中均不含气泡。B — A上升过程速度V2， C — B下降过程速度V3，速度V2与速度V3采用1. 5mm/s。点B、点C同时也是上下限位。
—种光纤预制棒自动测量系统设计合理，结构紧凑，采用本发明自动测量系统来 测量光纤预制棒，可以实现光纤预制棒测量的自动化，以减少测试所需的时间，提供更快的 光纤预制棒生产工序反馈，减小人为出错机率和提供重复性更好的工序。
以下将结合附图对本发明作进一步说明
图1是一种光纤预制棒自动测试系统的示意图。
图2是一种光纤预制棒自动测试系统的支撑架示意图。
具体实施例方式
参照附图1 2，一种光纤预制棒自动测试系统由自动推棒装置、匹配油自动充放 装置和预制棒测试仪组成。自动推棒装置、匹配油自动充放装置和预制棒测试仪通过可编 程控制器PLC连入计算机PC控制系统，PC控制系统根据设定的程序，控制各装置运行，实 现光纤预制棒自动测试。预制棒测试仪可以采用市售P104光纤预制棒测试仪。
自动推棒装置包括测试台1、支撑架4、伺服电机21和推臂9。领B式台1上装有导 轨2，导轨2上装有支撑架4和测试仪3，支撑架4可以沿导轨2滑动。测试台1上部通过 支架装有推臂轨道10，伺服电机21装在推臂轨道10内。伺服电机21连接推臂9，推臂9 与推杆12铰连，推杆12装有推杆头ll，推杆头11顶住预制棒13 —端前进。
参照附图2， 一种光纤预制棒自动测试系统的支撑架4的侧视图。支撑架4具有滚 轴5，滚轴5装在中心轴22上，中心轴22固定于支撑架纵轴6上，滚轴5表面采用弹性系数 较大的橡胶或树脂材料。测试时，预制棒13放于滚轴5上，滚轴5随棒移动而滚动。支撑 架纵轴6上装有高度调节旋钮7，可以调节滚轴5高度。中心轴22上装有前后位置调节旋 钮8，可以调节滚轴5前后位置。 参照附图1，光纤预制棒自动测试系统的自动推棒装置，包含一推臂9。推臂9在 测试过程中推动预制棒13以一定的速度前进。推臂9与伺服电机相连，伺服电机安装在推 臂轨道10内，推臂9在轨道10的范围内移动。轨道10的长度由待测预制棒13长度决定， 如果预制棒13的长度为1500mm，轨道IO应当设在1300mm左右。推臂9与推杆12铰连，推 杆12装有推杆头ll，非测试状态下，折起推杆12，方便预制棒13装卸。推杆头11顶住预 制棒端头向前推进，推杆头11采用弹性系数较大的橡胶或树脂材料。 自动充排匹配油装置包括测试腔20、升降螺杆14、标尺18、电机23和匹配油瓶 15。测试腔20设置在预制棒测试仪内，自动充排匹配油装置通过控制匹配油瓶15中匹配 油液面与测试腔20中匹配油的高度差，在重力作用下实现匹配油的充入与排出。
图l示出了本自动充排匹配油装置示意图。电机23固定在测试台上，连接升降螺 杆14，带动升降螺杆14上升和下降。匹配油瓶15固定在升降螺杆14上，匹配油瓶15随着 升降螺杆14的升降而升降。升降螺杆14上有一指针19，指针19指向标尺18，测试过程中 通过指针19在标尺上的读数设置升降位置。 匹配油瓶15 口向下，瓶口接一输油管道16，输油管道16另一端与测试腔20连接。 当匹配油瓶15中液面低于测试腔20中液面时，匹配油流向匹配油瓶15，反之则流向测试 腔20。输油管道16不宜过长，能宽松连接油瓶与测试腔20即可，管道材料应当选用油溶性 小，抗老化性强的透明管道。测试腔20上有一液位显示计17，显示计17 —端与大气连通， 另一端它与测试腔20上端连通。显示计上有感应器，在充油时判断测量腔20是否充满匹 配油，并排出气泡。 如图l所示，将自动送棒装置，匹配油自动充排装置和测试仪联动。自动推棒装置
和匹配油自动充排系统分别由PLC控制，这两路PLC在中央控制系统与测试仪数据采集系
统会合并相互读取。这样就可以按照工艺要求设定程序，进行测试。 本发明涉及的一种光纤预制棒自动测量系统的测量方法描述如下 测试开始，将光纤预制棒13 —端装入测试腔20中，推至起始点位置。放下推杆
12，使推杆头11顶住光纤预制棒13。设定测试点数量和距离，运行测试系统程序。匹配油
瓶以速度V2由B点上升至A点后变速为VI，由A点上升至C点后停止。匹配油自动流入
测试腔，测试腔充满以后，匹配油流进液位计17，液位计17上感应器感应到匹配油后，匹配
油瓶15以速度VI下降至点D。到达D点后，系统进入测试仪运行状态，测量并读取测试结
果。读取结果后，匹配油瓶15以V3速度下降至B点停止。伺服电机接下来以速度V4推动
预制棒，至设定距离后停止，进行下一个点测试，直至测试结束。 本发明涉及的一种光纤预制棒自动测试方法包括光纤预制棒的位置调节、自动送 棒的速度设定和匹配油罐升降速度的设定。 光纤预制棒位置调节是通过调节支撑架4实现。支撑架4安装在测试仪两侧，根 据光纤预制棒的长度确定其位置。若光纤预制棒长度为1500mm，两侧支撑架4距离测试腔 的距离一般为700mm。装棒过程中，通过调节高度调节旋钮7，保证两端的滚轴5和测试腔 20中的预制棒进出口的底面在同一高度，保证测试中光纤预制棒水平。通过前后位置调节 旋钮8调节滚轴5的前后位置，保证两侧滚轴5的最外侧与测试腔20中的预制棒进出口外 侧在同一直线上，保证光纤预制棒前后方向与测试腔20平行。 自动送棒的速度通过控制推臂9前进速度来控制预制棒的移动和停止，前进速度 V4可控制在0-20mm/s，速度误差控制在±0. 2mm/s ;前进速度V4优选控制在10mm/s-15mm/ s，速度误差控制在±0. 12mm/s。实例中，速度为13mm/s，速度误差为±0. lmm/s，移动误差 为±0. 02mm。 在测试时，为保证测得的结果准确，必须保证匹配油完全充满测试腔20，并且没有 气泡存在，这需要准确控制匹配油充入的速度。若充入速度过大，会导致测试室中出现气 泡，且难以排除，使测试结果不准确。若速度过小，又会影响测试速度，降低测试效率。所以， 需要准确设定匹配油瓶15升降速度。 在设定匹配油瓶15升降速度过程中，有三个高度位置需要设定。点A，匹配油开始 流向测试腔的高度位置；点B，匹配油完全从测试腔20中排出的高度位置；点C，匹配油能够刚好从液位计17溢出的高度位置；点D，匹配油能够完全充满测试腔20的高度位置。在 匹配油瓶15上升过程中，A — C阶段，速度—般采用0. 5mm/s-l. 5mm/s之间，速度误差为 ±0. lmm/s ;最好设置在0. 8mm/s-l. 2mm/s之间，误差为±0. 05mm/s。在实际操作中，以速 度0. 9mm/s，误差为±0. 03mm/s进行测量，测量五次观察，测试腔20中均不含气泡。B — A 上升过程速度V2， C — B下降过程速度V3，速度V2与速度V3采用1. 5mm/s。点B、点C同 时也是上下限位。 按照本发明方法和基于该方法制作的装置及其测试方法，可以在预制棒的测量中
将现在需要人工操作的部分转为自动，大大减少了人力成本，提高了测试的效率。 基于本专利申请理念，可以在该基础上进行修改和变化，实现新的自动测试装置。
这样，本发明要求涵盖了所有在此原理上创造的装置及其测试方法。
8
权利要求
一种光纤预制棒自动测试系统，其特征在于由自动推棒装置、匹配油自动充放装置和预制棒测试仪组成；自动推棒装置包括测试台、支撑架、伺服电机和推臂，测试台上装有导轨，导轨上装有支撑架和测试仪，支撑架沿导轨滑动，测试台上部通过支架装有推臂轨道，伺服电机装在推臂轨道内，伺服电机连接推臂，推臂与推杆铰连，推杆装有推杆头，推杆头顶住预制棒一端前进；支撑架具有滚轴，滚轴装在中心轴上，中心轴固定于支撑架纵轴上；自动充排匹配油装置包括测试腔、升降螺杆、标尺、电机和匹配油瓶，测试腔设置在预制棒测试仪内，自动充排匹配油装置通过控制匹配油瓶中匹配油液面与测试腔中匹配油的高度差，在重力作用下实现匹配油的充入与排出；所述电机固定在测试台上，连接升降螺杆，带动升降螺杆上升和下降；匹配油瓶固定在升降螺杆上，匹配油瓶随着升降螺杆的升降而升降；升降螺杆上有一指针，指针指向标尺，测试过程中通过指针在标尺上的读数设置升降位置；所述匹配油瓶口向下，瓶口接一输油管道，输油管道另一端与测试腔连接，当匹配油瓶中液面低于测试腔中液面时，匹配油流向匹配油瓶，反之则流向测试腔。
2. 根据权利要求1所述的光纤预制棒自动测试系统，其特征在于所述自动推棒装置、 匹配油自动充放装置和预制棒测试仪通过可编程控制器PLC连入计算机PC控制系统，PC控 制系统根据设定的程序，控制各装置运行，实现光纤预制棒自动测试。
3. 根据权利要求1所述的光纤预制棒自动测试系统，其特征在于所述预制棒测试仪采 用P104光纤预制棒测试仪。
4. 根据权利要求1所述的光纤预制棒自动测试系统，其特征在于所述滚轴表面采用弹 性系数较大的橡胶或树脂材料。
5. 根据权利要求1所述的光纤预制棒自动测试系统，其特征在于所述支撑架纵轴上装 有高度调节旋钮调节滚轴高度，中心轴上装有前后位置调节旋钮，调节滚轴前后位置。
6. 根据权利要求1所述的光纤预制棒自动测试系统，其特征在于所述推杆头采用弹性 系数较大的橡胶或树脂材料。
7. 根据权利要求1所述的光纤预制棒自动测试系统，其特征在于所述测试腔上有一液 位显示计，显示计一端与大气连通，另一端它与测试腔上端连通；显示计上有感应器，在充 油时判断测量腔是否充满匹配油，并排出气泡。
8. 权利要求1所述的一种光纤预制棒自动测量系统的测量方法，其特征在于 测试开始，将光纤预制棒一端装入测试腔中，推至起始点位置；放下推杆，使推杆头顶住光纤预制棒；设定测试点数量和距离，运行测试系统程序；匹配油瓶以速度V2由B点上 升至A点后变速为VI，由A点上升至C点后停止；匹配油自动流入测试腔，测试腔充满以后， 匹配油流进液位计，液位计上感应器感应到匹配油后，匹配油瓶以速度VI下降至点D ;到达 D点后，系统进入测试仪运行状态，测量并读取测试结果；读取结果后，匹配油瓶以V3速度 下降至B点停止；伺服电机接下来以速度V4推动预制棒，至设定距离后停止，进行下一个点 测试，直至测试结束。
9. 根据权利要求8所述的一种光纤预制棒自动测量系统的测量方法，其特征在于所述 光纤预制棒自动测试方法还包括光纤预制棒的位置调节、自动送棒的速度设定和匹配油罐升降速度的设定；光纤预制棒位置调节是通过调节支撑架实现，支撑架安装在测试仪两侧，根据光纤预 制棒的长度确定其位置，若光纤预制棒长度为1500mm，两侧支撑架距离测试腔的距离一般 为700mm，装棒过程中，通过调节高度调节旋钮，保证两端的滚轴和测试腔中的预制棒进出 口的底面在同一高度，保证测试中光纤预制棒水平。通过前后位置调节旋钮调节滚轴的前 后位置，保证两侧滚轴的最外侧与测试腔中的预制棒进出口外侧在同一直线上，保证光纤 预制棒前后方向与测试腔平行；自动送棒的速度通过控制推臂前进速度来控制预制棒的移动和停止，前进速度V4控 制在0-20mm/s，速度误差控制在±0. 2mm/s ;前进速度V4优选控制在10mm/s-15mm/s，速度 误差控制在±0. 12mm/s ;在设定匹配油瓶升降速度过程中，有三个高度位置需要设定点A，匹配油开始流向测 试腔的高度位置；点B，匹配油完全从测试腔中排出的高度位置；点C，匹配油能够刚好从 液位计溢出的高度位置；点D，匹配油能够完全充满测试腔的高度位置；在匹配油瓶上升 过程中，A —C阶段，速度V1采用0. 5mm/s-1.5mm/s之间，速度误差为±0. lmm/s ;最好设 置在0. 8mm/s-l. 2mm/s之间，误差为±0. 05mm/s，在实际操作中，以速度0. 9mm/s，误差为 ±0. 03mm/s进行测量，测量五次观察，测试腔中均不含气泡；B — A上升过程速度V2， C — B 下降过程速度V3，速度V2与速度V3采用1. 5mm/s，点B、点C同时也是上下限位。
全文摘要
本发明一种光纤预制棒自动测量系统及其测量方法涉及的是光纤预制棒生产技术改造，更准确的说，本发明涉及一种自动测量光纤预制棒的系统及其测试方法。由自动推棒装置、匹配油自动充放装置和预制棒测试仪组成；自动推棒装置包括测试台、支撑架、伺服电机和推臂，测试台上装有导轨，导轨上固定支撑架和测试仪，支撑架沿导轨滑动，测试台上部通过支架装有推臂轨道，伺服电机装在推臂轨道内，伺服电机连接推臂，推臂与推杆铰连，推杆装有推杆头，推杆头顶住预制棒一端前进；支撑架具有滚轴，滚轴装在中心轴上，中心轴固定于支撑架纵轴上，自动充排匹配油装置包括测试腔、升降螺杆、标尺、电机和匹配油瓶，测试腔设置在预制棒测试仪内。
文档编号G01N21/01GK101788471SQ201010107259
公开日2010年7月28日 申请日期2010年2月9日 优先权日2010年2月9日
发明者庄卫星, 朱兆章, 汤明明, 沈一春, 薛济萍, 薛驰, 谢康 申请人:中天科技精密材料有限公司