本申请要求根据35U.S.C§119于2013年9月12日提交的美国临时申请号No.61/876,861的权益，其内容作为依据并在此全部引入作为参考。技术领域本公开涉及光纤检测并特别涉及检测缠绕的光纤。
背景技术：
光纤的制造主要涉及使预制体受热并在拉力下拉伸预制体以制造光纤。多个其他的操作，例如涂覆，通常作为制造过程的一部分执行。最终的光纤通常缠绕到能容纳从数百米直到数千米光纤的储存绕线筒上。光纤在制造过程中被检查。通常在先于光纤被自身层层缠绕到用于储存的绕线筒上之前作为一个独立的部分对光纤执行这类检查。当前，储存绕线筒上的光纤的检查是手动完成的，并且因此是一种繁重的和劳动密集型的操作。在手动检查中，操作者必须利用视觉针对多种不同的缺陷检查缠绕光纤，其中某些缺陷比其他的容易认出。例如，光纤涂层的磨损和微小缺陷(如气泡和穿孔)由于光纤的亮反射性表面和较小直径而容易被漏掉。而且，储存绕线筒上的一层光纤能够代表超过一千圈，这使得检测过程变得艰巨。
技术实现要素：
本公开的第一方面是一种检查在绕线筒上缠绕的光纤的方法。该方法包括：用来自至少第一照明方向的照明光来照亮所述缠绕的光纤；从至少一个检测方向捕获从缠绕的光纤重定向作为测量光的照明光的至少一个数字图像；以及处理所述至少一个数字图像以检测和表征缠绕的光纤的至少一个缺陷。本公开的另一方面是一种检查缠绕的光纤的方法。该方法包括：照亮所述缠绕的光纤以产生测量光；旋转所述缠绕的光纤；在旋转过程中基于测量光捕获缠绕的光纤的多个数字图像；以及处理多个数字图像以表征所述缠绕的光纤的至少一个缺陷。本公开的另一方面是一种检查在绕线筒上缠绕的光纤的系统。该系统包括：第一光源，布置成采用来自第一照明方向的光照亮所述缠绕的光纤；数字相机，布置成用于从一检测方向捕获从缠绕的光纤反射和散射中的至少一种的光的至少一个数字图像；以及计算机，适于处理所述至少一个数字图像以表征所述缠绕的光纤的至少一个缺陷。另外的特征和优点在下文的详细说明部分阐明，并根据说明书部分地对本领域技术人员来说容易明显或通过实施说明书以及权利要求书和附图中描述的实施例而认识到。可以理解的是前文的总体说明和下文的详细说明仅仅是示例性的并意图提供用于理解权利要求性质和特性的综述或框架。附图说明附图被包括在此用于提供进一步的理解并引入和构成说明书的一部分。附图描绘了一个或更多实施例，并与详细说明一起用来解释不同实施例的原理和操作。由此，基于如下的详细说明和结合附图，本发明会更全面的被理解，其中：附图1A是包含缠绕的光纤的示例性绕线筒的高视角；附图1B是空的绕线筒的高视角；附图2是示例性光纤的局部剖视图；附图3A是根据第一实施例配置为执行缠绕的光纤测量以检测其中缺陷的示例性测量系统的高视角；附图3B是附图3A的测量系统的原理性自上而下视图，示出了照明和检测方向以及测量角度；附图4A由测量系统的数字相机捕捉的数字图像处理后的示例性表示，其中缺陷的位置基于散射测量光计算；附图4B是绕线筒的背面视图，示出了在特写镜头插图中数字图像是怎样包含关于沿检测方向由数字相机拍摄到的缠绕的光纤边缘的强度变化信息的；附图5A和6A是使用附图3A的测量系统捕获的缠绕的光纤的两个不同绕线筒的数字图像，而5B和6B是附图5A和6A的数字图像中平均强度IA(y)相对y位置的图，相应地，其中该图示出了具有深度超过阈值(附图5B)和深度低于阈值(附图6B)的多个谷；附图7A类似于附图3A并示出了根据第二实施例配置为执行缠绕的光纤测量以检测其中缺陷的测量系统的示例性配置；附图7B到7D是附图7A的测量系统的原理性自上而下视图，示出对于附图7A中测量系统的三种变型后示例性配置的照明和检测方向；附图8A和8B是使用附图7A的测量系统获得的缠绕的光纤前侧的两个示例性数字图像，其中照明产生了一条可以用于处理以提取缺陷信息的饱和反射线；附图8C是带有参考线的附图8A的反射线顶部和底部边缘的边缘测量的原理性表示；附图8D是附图8B的数字图像顶部和底部区域的2D傅里叶变换，并示出了光纤涂层直径中周期性缺陷的特征；附图9A类似于附图3A和7A并示出了根据第三实施例配置为执行缠绕光纤测量以检测其中缺陷的示例性测量系统；附图9B是附图9A的测量系统的原理性自上而下视图，示出了照明和检测方向以及测量角度；附图10为使用附图9A的测量系统照亮的缠绕的光纤的数字图像；附图11A类似于附图3A，7A和9A并示出了根据第四实施例用于执行缠绕光纤中缺陷测量的测量系统的示例性配置；附图11B是附图11A的测量系统的原理性自上而下视图，示出了照明和检测方向以及测量角度；附图12A是使用附图11A的测量系统捕捉的数字图像的一部分，并示出了具有来自光源的直接反射(底部)的测量光以及在其中分析漫反射测量光的狭窄区域；附图12B是为了易于说明而作为负像(如黑白颠倒)展示的缠绕光纤表面的整个周长的数字示意图像，其中磨损缺陷显示为较长的垂直线；附图13A类似于附图3A，7A，9A和11A并示出了根据第五实施例用于执行缠绕光纤中缺陷测量的测量系统的示例性配置；附图13B是附图13A的测量系统的原理性自上而下视图，示出了照明和检测方向以及测量角度；附图14A示出了展示从缠绕光纤表面反射的测量光中所发生变化的所捕捉的部分数字图像；附图14B示出了附图14A的数字图像相对于水平参考线的平均变化dY(z)，该水平参考线示出了缠绕光纤表面中的压痕缺陷的位置；附图14C示意性地描绘了绕线筒旋转过程中捕获的14个数字图像帧的合并结果dY(z)；附图14D示出了通过对附图14C的数据沿Y轴积分计算出的隆起和凹陷缺陷的3D扫描表面(等值线图)；附图14E示出了具有被识别的压痕缺陷的示例性绕线筒；附图15是根据采用两个数字相机的第六实施例用于执行缠绕光纤中缺陷测量的测量系统的示例性配置的高视角；附图16是附图15的测量系统中的一个数字相机拍摄的绕线筒的示例性数字图像；以及附图17示出了在绕线筒一个360°旋转期间使用附图15的测量系统由其中一个数字相机捕获的数字图像的合集。具体实施方式现在详细参考本发明不同的实施例，它们的例子在附图中描绘。只要可能，相同或相似的附图标记和标志被使用在贯穿所有附图中，用以指代相同或相似的部件。附图不必要按尺寸来，并且本领域的技术人员可以认识到附图已经被简化用来说明本发明公开的关键方面。下文阐明的权利要求被引入并构成详细说明的一部分。任何公开的全部说明书或此处提到的专利文件并并入作为参考。为了参考的目的，笛卡尔坐标系在某些附图中示出，并不是想作为对方向或方位的限制。附图1A是示例性的绕线筒10的高视角，其包括光纤20缠绕并因此储存在绕线筒上。附图1B是空的绕线筒10的高视角。绕线筒10包括凸缘12A和12B并由光纤20可以缠绕在其上的中间圆柱杆14连接。凸缘12A和12B包括相对的内表面16A和16B。储存在绕线筒10上的光纤20的长度范围可以从数十或数百米到数千米。在绕线筒10上可能有几千圈光纤20。缠绕在绕线筒10上的光纤20此处称为“缠绕的光纤”20W，光纤20可以是在其被缠绕到绕线筒10上之后将会从检测中受益的任意种类的光纤。下文提及绕线筒10指代包括缠绕光纤20W的绕线筒，除非另有说明。附图2示例性光纤20的局部剖视图并示出芯22，围绕芯的包层24，以及围绕包层的缓冲涂层(“涂层”)26。涂层26具有界定光纤20外表面的外表面28。缠绕光纤20W可能具有一个或更多缺陷，例如气泡、磨损、穿孔、刮伤、表面污染、裂缝、破裂、缠绕误差、周期尺寸误差、非周期尺寸误差以及压痕。第一实施例附图3A是根据第一实施例配置为执行缠绕光纤20W中缺陷测量的测量系统30的高视角。测量系统30包括发射照明光52的光源50，以及数字相机70。光源50和数字相机70沿轴A1布置，以及绕线筒10沿光源和数字相机之间的轴A1布置从而光源和数字相机基本上面对缠绕光纤20W的相对两侧。在一个例子中，照明方向和检测方向基本上关于绕线筒10的180°分离定位。缠绕光纤20W的前侧21F面对光源50，而背侧21B面对数字相机70。通过缠绕光纤20W到达数字相机70的光52此处称为测量光52M。附图3B是系统30的一部分的自上而下示意图，示出了入射到缠绕光纤20W上的照明光52的照明方向ID和被数字相机70接收的测量光52M方向(即，检测方向DD)。数字相机70配置为捕捉一个或多个数字图像(如静态图像，一系列数字图像，视频图像等)以及产生电子地体现所述一个或多个数字图像的多个相机信号SC。绕线筒10由支撑部件80支撑，例如工作台。支撑部件80可以包括轴杆(参见附图13A，在下文介绍和讨论)。在一个例子中，支撑部件80可以围绕与圆柱绕线筒10的中轴AC对应的旋转轴AR旋转。在另一个例子中，支撑部件是固定的并允许绕线筒10旋转(如围绕前述的轴杆)。在一个例子中，绕线筒10被驱动(如被旋转橡胶轮(未示出)挤压凸缘12A或12b的一个)从而使其围绕它的中轴AC旋转。测量系统30具有电连接到数字相机70的计算机90。计算机90可以是任意类型的计算机，例如个人电脑或工作站。计算机90优选地包括任意多个商业化可用的微处理器，将处理器连接到存储装置的合适的总线结构，存储装置例如硬盘驱动，以及合适的输入和输出装置(如键盘92和显示器94)。计算机90可以通过体现在计算机可读介质(如存储器，处理器等)中的指令被编程从而使计算机处理多个相机信号SC以表征缠绕光纤20W中的一个或多个缺陷。在一个例子中，计算机90包括体现在计算机可读介质中的用于执行至少一个如下进程的指令：边缘检测，平均，相关，自相关，卷积，去卷积，傅里叶变换和滤波器(即，滤波器处理或滤波)。在测量系统30的操作中，光源50发射照亮缠绕光纤20W的前侧21F的光52。光52的一部分耦合到缠绕光纤20W的涂层26中并传播到缠绕光纤的后侧21B，在这里被捕获的光从涂层的外表面28出射(如通过散射)作为被数字相机70检测到的测量光52M。附图3A的特写镜头插图示出了位于缠绕光纤20W后侧21B的部分。涂层26具有例如气泡，穿孔等的缺陷，其引起散射测量光52M，在由数字相机70捕捉的示例性数字图像72中以亮点的形式显示出来。附图4A是数字相机70捕捉的处理后的数字图像72的示例性表示。处理后的数字图像72示出了基于检测到的散射测量光52M计算出的缺陷74。处理后的数字图像72还示出了计算出的缠绕光纤20W的边缘76。在靠近凸缘12A(在附图4A中未示出)的地方示出缠绕缺陷74W。所述缠绕缺陷74W示出了光纤20是如何没有均匀缠绕的并因此在凸缘12A聚成一团的。当光纤20被缠绕到绕线筒10上时这是缠绕问题的指示，并且所述缠绕问题可能已经引起缠绕光纤20W中其他的缺陷。在一个示例性实施例中，数字相机70能够放大缠绕光纤20W的后侧21B以得到更近看到散射光52M。在另一个实施例中，带有显微镜头的不同的相机(未示出)可以被使用以获得后侧21B更特写的镜头。在一个例子中，去卷积处理(如在计算机90上运行的去卷积算法)被用来处理数字图像72(或多个数字图像)以获得缺陷位置。位置分析可以被使用以滤掉源自代表灰尘颗粒或穿孔的随机位置PR的散射光52M，而同时检测来自例如代表涂层气泡缺陷的匹配位置的非随机位置PNR的散射光(也参见附图3A)。此后计算缺陷74的密度和线性分布，以及为了判断通过/失效，将缺陷计数与缺陷计数阈值比较。附图4B示出了由数字相机70看到的以后侧21B方向视角的绕线筒10。从本视图中，缠绕光纤20W具有边缘27A和27B。在一个例子中，边缘27A和27B被测量和与参考REF比较，例如直的边缘或线。测量边缘高度的变化HA(z)和HB(z)并与阈值比较。在不同的例子中，比较两个测得的边缘高度HA(z)和HB(z)。示例性的比较包括计算AH(z)＝HA(z)-HB(z)，最佳拟合多项式计算，|ΔH|＝|HA(z)-HB(z)|，HA*HB(卷积)或HA☆HB(相关)，去卷积F{HA(z)