專利名稱：一種大直徑光纖預(yù)制棒偏心率測(cè)試設(shè)備及其測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖預(yù)制棒的偏心率測(cè)試設(shè)備及其測(cè)試方法，特別適合用于大直徑預(yù)制棒成品品質(zhì)檢測(cè)。
背景技術(shù)：
影像測(cè)量法用于測(cè)量大直徑預(yù)制棒偏心率，檢測(cè)并保證預(yù)制棒出庫(kù)的品質(zhì)?，F(xiàn)有檢測(cè)預(yù)制棒幾何尺寸及光學(xué)參數(shù)的方法主要是通過(guò)折射率測(cè)試法，借助折射率一定的標(biāo)準(zhǔn)棒，通過(guò)計(jì)算得出入射角λ與折射角β ,折射定律原理n2/nl=sinX/sinP，來(lái)算出中間介質(zhì)油的折射率。激光器發(fā)射一光束，借助旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)及反射鏡，來(lái)形成平行光，再通過(guò)折射定律及中間介質(zhì)油，從而計(jì)算出預(yù)制棒某一截面上折射率的分布圖，再通過(guò)卡盤升降，測(cè)量出不同截面上折射率的分布圖，進(jìn)而便于分析預(yù)制棒的品質(zhì)。不過(guò)此方法有自身的缺陷，隨 著預(yù)制棒直徑尺寸不斷做大，重量也隨之加大，對(duì)現(xiàn)有測(cè)量設(shè)備卡盤夾持承載，儲(chǔ)油槽的尺寸容量，以及激光器的要求要隨之提高，對(duì)現(xiàn)有測(cè)量設(shè)備來(lái)說(shuō)還未能實(shí)現(xiàn)大直徑預(yù)制棒幾何尺寸及光學(xué)參數(shù)的測(cè)量，因而對(duì)評(píng)估及保證預(yù)制棒出庫(kù)的質(zhì)量方面，還不能得到有效的控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對(duì)上述不足之處提供一種大直徑光纖預(yù)制棒偏心率測(cè)試設(shè)備及其測(cè)試方法，通過(guò)偏振技術(shù)來(lái)觀看預(yù)制棒內(nèi)部分層，以及高清CCD攝像系統(tǒng)將預(yù)制棒分層影像送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的技術(shù)從而來(lái)解決大直徑預(yù)制棒中心偏移程度的測(cè)量難題，且測(cè)量時(shí)間大為縮短，提高測(cè)試效率。一種大直徑光纖預(yù)制棒偏心率測(cè)試設(shè)備及其測(cè)試方法是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種大直徑光纖預(yù)制棒偏心率測(cè)試設(shè)備包括工作臺(tái)面、光源攝像單元和圖像處理單元構(gòu)成，光源攝像單元包括光源、起偏鏡、檢偏鏡、高清CCD鏡頭、預(yù)制棒托架、滑軌和鏡頭支撐架，滑軌安裝在工作臺(tái)面上，在滑軌的一端安裝有鏡頭支撐架，高清CCD鏡頭安裝在鏡頭支撐架上；起偏鏡安裝在高清CCD鏡頭下方；檢偏鏡安裝在高清CCD鏡頭以及待檢測(cè)預(yù)制棒的下方；在滑軌外側(cè)的工作臺(tái)面上安裝有預(yù)制棒托架；預(yù)制棒托架高于滑軌的高度；圖像處理單元安裝在工作臺(tái)面另一端，光源攝像單元和圖像處理單元之間通過(guò)通訊線纜進(jìn)行連接，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。在所述的預(yù)制棒托架上側(cè)用特氟龍墊塊包裹，特氟龍材質(zhì)的墊塊表面不易粘污垢，可以長(zhǎng)時(shí)間保持接觸預(yù)制棒表面的潔凈。所述的光源米用白色LED發(fā)光源。所述的起偏鏡使入射光變成偏振光。所述檢偏鏡安裝在滑軌上方，檢偏鏡能夠檢驗(yàn)?zāi)骋皇馐欠駷榫€偏振光。一種采用大直徑光纖預(yù)制棒偏心率的測(cè)試設(shè)備的測(cè)試方法包括如下步驟1)將待檢測(cè)預(yù)制棒放置在預(yù)制棒托架上，將光源打開(kāi)，光源發(fā)射出均勻性光源，該均勻性光源透過(guò)起偏鏡后成為偏振光，偏振光照射至待檢測(cè)預(yù)制棒上的待測(cè)區(qū)域；
2)旋轉(zhuǎn)起偏鏡的偏光面與檢偏鏡處于直角位置，并通過(guò)高清CCD鏡頭拍攝圖像；
3)步驟2)中拍攝到的圖像經(jīng)過(guò)通訊線纜傳輸?shù)綀D像處理單元后，在圖像處理單元上觀測(cè)到待檢測(cè)預(yù)制棒的芯層與外包層的邊界，通過(guò)計(jì)算得出待檢測(cè)預(yù)制棒的0°方向的偏心率；
4)將待檢測(cè)預(yù)制棒按照順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°方向后，按照上述步驟I)至步驟3)，再次得到此區(qū)域的90°方向的偏心率數(shù)據(jù)；
5)通過(guò)待測(cè)預(yù)制棒0°方向的偏心率數(shù)據(jù)和90°方向的偏心率數(shù)據(jù)，計(jì)算得出待測(cè)預(yù)制棒偏心率。
步驟5)中所述預(yù)制棒偏心率的計(jì)算公式為
加0方向偏心率)2 + (90°方向偏心率)2。一種大直徑光纖預(yù)制棒偏心率測(cè)試設(shè)備設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，可以測(cè)量出外徑足夠大預(yù)制棒，而且可以在極短時(shí)間內(nèi)操作及計(jì)算出偏心率，測(cè)試效率高，有效解決了測(cè)量大直徑預(yù)制棒偏心率的難題，具有較好的應(yīng)用前景。


以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明圖I是本發(fā)明的大直徑預(yù)制棒偏心率測(cè)試設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是使用本發(fā)明大直徑預(yù)制棒偏心率測(cè)試設(shè)備測(cè)得的預(yù)制棒某段的截面示意圖。圖中I、光源，2、起偏鏡，3、待檢測(cè)預(yù)制棒，4、檢偏鏡，5、高清CXD鏡頭，6、通訊線纜，7、圖像處理單元，8、預(yù)制棒托架，9、工作臺(tái)面，10、滑軌，11、鏡頭支撐架，12、芯層，13、夕卜包層。
具體實(shí)施例方式參照附圖f 2，一種大直徑光纖預(yù)制棒偏心率測(cè)試設(shè)備包括工作臺(tái)面9、光源攝像單元和圖像處理單元構(gòu)成，光源攝像單元包括光源I、起偏鏡2、檢偏鏡4、高清CCD鏡頭5、預(yù)制棒托架8、滑軌10和鏡頭支撐架11，滑軌10安裝在工作臺(tái)面9上，在滑軌10的一端安裝有鏡頭支撐架11，高清CCD鏡頭5安裝在鏡頭支撐架11上；起偏鏡2安裝在高清CCD鏡頭5下方；檢偏鏡4安裝在高清CCD鏡頭5以及待檢測(cè)預(yù)制棒3的下方；在滑軌10外側(cè)的工作臺(tái)面9上安裝有預(yù)制棒托架8 ;預(yù)制棒托架8高于滑軌10的高度；圖像處理單元安裝在工作臺(tái)面9另一端，光源攝像單元和圖像處理單元7之間通過(guò)通訊線纜6進(jìn)行連接，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。在所述的預(yù)制棒托架8上側(cè)用特氟龍墊塊包裹，特氟龍材質(zhì)的墊塊表面不易粘污垢，可以長(zhǎng)時(shí)間保持接觸預(yù)制棒表面的潔凈。所述的光源I米用白色LED發(fā)光源。所述的起偏鏡2使入射光變成偏振光。
所述檢偏鏡4安裝在滑軌10上方，檢偏鏡4能夠檢驗(yàn)?zāi)骋皇馐欠駷榫€偏振光。一種采用大直徑光纖預(yù)制棒偏心率的測(cè)試設(shè)備的測(cè)試方法包括如下步驟
1)將待檢測(cè)預(yù)制棒3放置在預(yù)制棒托架8上，將光源I打開(kāi)，光源I發(fā)射出均勻性光源，該均勻性光源透過(guò)起偏鏡2后成為偏振光，偏振光照射至待檢測(cè)預(yù)制棒3上的待測(cè)區(qū)域；
2)旋轉(zhuǎn)起偏鏡2的偏光面與檢偏鏡4處于直角位置，并通過(guò)高清CCD鏡頭5拍攝圖像；
3)步驟2)中拍攝到的圖像經(jīng)過(guò)通訊線纜6傳輸?shù)綀D像處理單元7后，在圖像處理單元7上觀測(cè)到待檢測(cè)預(yù)制棒3的芯層12與外包層13的邊界，通過(guò)計(jì)算得出待檢測(cè)預(yù)制棒3的0°方向的偏心率；
4)將待檢測(cè)預(yù)制棒3按照順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°方向后，按照上述步驟I)至步驟3)，再次得到此區(qū)域的90°方向的偏心率數(shù)據(jù)；
5)通過(guò)待測(cè)預(yù)制棒3的0°方向的偏心率數(shù)據(jù)和90°方向的偏心率數(shù)據(jù)。步驟5)中所述預(yù)制棒偏心率的計(jì)算公式為
^/(0。方向偏心率)2+(90°方向偏心率)2。使用本發(fā)明設(shè)備及其測(cè)試方法能夠清晰看出待檢測(cè)預(yù)制棒3內(nèi)部的分層，主要是應(yīng)用了起偏鏡2和檢偏鏡4的工作原理，即固定起偏鏡2，沿圓周方向旋轉(zhuǎn)檢偏鏡4，在起偏鏡2和檢偏鏡4處于直角位置時(shí)，可以得到最好的觀察視角。所述預(yù)制棒3分層，主要是由于待測(cè)預(yù)制棒3玻璃制品，玻璃自身特性決定了它的不良導(dǎo)熱性。待測(cè)預(yù)制棒3在由高溫不斷降溫的過(guò)程中，由于其溫度分布的不均性，在芯層12內(nèi)部殘留應(yīng)力，從而基于殘留應(yīng)力可以識(shí)別出芯層12的位置。在芯層12與外包層13，外包層13與外邊界的臨界處，高清CXD鏡頭5看到會(huì)有部分迷糊的云層像，可以取芯層12高清部分80%的高度，取外包層13的50%的高度，從而來(lái)算出芯層12與外包層13之間的距離。將待測(cè)預(yù)制棒3按照順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°方向后，按照上述方法，可以再次得到一個(gè)芯層12與外包層13偏移程度的數(shù)據(jù)。通過(guò)0°方向的方向和90°方向的偏心率數(shù)據(jù)，可以計(jì)算得出待測(cè)預(yù)制棒3的偏心率。再將上述高清CCD鏡頭5沿著滑軌10左右移動(dòng)，可以方便計(jì)算出待檢測(cè)預(yù)制棒3的5處偏心率數(shù)據(jù)，從而可以得出待檢測(cè)預(yù)制棒3偏心率的分布。有效解決了測(cè)量大直徑預(yù)制棒偏心率的難題，且此測(cè)試方法效率高，也可測(cè)試極短間距內(nèi)的偏心率。此測(cè)試設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用低。
權(quán)利要求
1.一種大直徑光纖預(yù)制棒偏心率測(cè)試設(shè)備，其特征在于包括工作臺(tái)面、光源攝像單元和圖像處理單元構(gòu)成，光源攝像單元包括光源、起偏鏡、檢偏鏡、高清CCD鏡頭、預(yù)制棒托架、滑軌和鏡頭支撐架，滑軌安裝在工作臺(tái)面上，在滑軌的一端安裝有鏡頭支撐架，高清CCD鏡頭安裝在鏡頭支撐架上；起偏鏡安裝在高清CCD鏡頭下方；檢偏鏡安裝在高清CCD鏡頭以及待檢測(cè)預(yù)制棒的下方；在滑軌外側(cè)的工作臺(tái)面上安裝有預(yù)制棒托架；預(yù)制棒托架高于滑軌的高度；圖像處理單元安裝在工作臺(tái)面另一端，光源攝像單元和圖像處理單元之間通過(guò)通訊線纜進(jìn)行連接，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種大直徑光纖預(yù)制棒偏心率測(cè)試設(shè)備，其特征在于在所述的預(yù)制棒托架上側(cè)用特氟龍墊塊包裹。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種大直徑光纖預(yù)制棒偏心率測(cè)試設(shè)備，其特征在于所述的光源采用白色LED發(fā)光源。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種大直徑光纖預(yù)制棒偏心率測(cè)試設(shè)備，其特征在于所述檢偏鏡安裝在滑軌上方。
5.權(quán)利要求I所述的一種采用大直徑光纖預(yù)制棒偏心率的測(cè)試設(shè)備的測(cè)試方法，其特征在于，包括如下步驟 1)將待檢測(cè)預(yù)制棒放置在預(yù)制棒托架上，將光源打開(kāi)，光源發(fā)射出均勻性光源，該均勻性光源透過(guò)起偏鏡后成為偏振光，偏振光照射至待檢測(cè)預(yù)制棒上的待測(cè)區(qū)域； 2)旋轉(zhuǎn)起偏鏡的偏光面與檢偏鏡處于直角位置，并通過(guò)高清CCD鏡頭拍攝圖像； 3)步驟2)中拍攝到的圖像經(jīng)過(guò)通訊線纜傳輸?shù)綀D像處理單元后，在圖像處理單元上觀測(cè)到待檢測(cè)預(yù)制棒的芯層與外包層的邊界，通過(guò)計(jì)算得出待檢測(cè)預(yù)制棒的0°方向的偏心率； 4)將待檢測(cè)預(yù)制棒按照順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°方向后，按照上述步驟I)至步驟3)，再次得到此區(qū)域的90°方向的偏心率數(shù)據(jù)； 5)通過(guò)待測(cè)預(yù)制棒0°方向的偏心率數(shù)據(jù)和90°方向的偏心率數(shù)據(jù)，計(jì)算得出待測(cè)預(yù)制棒偏心率。 6根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種采用大直徑光纖預(yù)制棒偏心率的測(cè)試設(shè)備的測(cè)試方法其特征在于，步驟5)中所述預(yù)制棒偏心率的計(jì)算公式為^(O0方向偏心率f +(90°方向偏心率)2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光纖預(yù)制棒的偏心率測(cè)試設(shè)備及其測(cè)試方法，特別適合用于大直徑預(yù)制棒成品品質(zhì)檢測(cè)。包括工作臺(tái)面、光源攝像單元和圖像處理單元構(gòu)成，光源攝像單元包括光源、起偏鏡、檢偏鏡、高清CCD鏡頭、預(yù)制棒托架、滑軌和鏡頭支撐架。測(cè)試方法包括放置待檢測(cè)預(yù)制棒后打開(kāi)光源，透過(guò)起偏鏡成為偏振光照射至待測(cè)區(qū)域；旋轉(zhuǎn)起偏鏡的偏光面與檢偏鏡處于直角位置，高清CCD鏡頭拍攝圖像；傳輸?shù)綀D像處理單元計(jì)算得出0°方的偏心率；將待檢測(cè)預(yù)制棒順時(shí)針轉(zhuǎn)90°后，按照上述步驟，得到此區(qū)的90°方向的偏心率；計(jì)算得出待測(cè)預(yù)制棒偏心率?？蓽y(cè)出外徑足夠大預(yù)制棒，在極短時(shí)間內(nèi)操作計(jì)算出偏心率，解決了測(cè)量大直徑預(yù)制棒偏心率的難題。
文檔編號(hào)G01B11/27GK102889862SQ201210378620
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月9日
發(fā)明者徐希凱, 莊衛(wèi)星, 趙海倫, 盧德勇, 張賢根 申請(qǐng)人:中天科技精密材料有限公司