CN111579214A - 一种自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置，包括蘸液管、水平设置的导轨‑滑块、补液机构、运动机构、以及托盘***；所述运动机构与滑块固定连接，所述滑块与蘸液管固定连接，所述运动机构带动滑块，从而带动蘸液管沿导轨往复运动；所述补液机构，用于存储匹配液，其与所述蘸液管连通；所述托盘***，与蘸液管相对设置，用于定位装夹有待测光纤的托盘，使得光纤与所述蘸液管对准。本发明为光纤光学性能测试生产线上的一种自动将匹配液蘸到待耦合光纤端面上的机构，用以代替人工操作，具备替代人工、速度快、稳定可靠等优点。
Description
技术领域
本发明属于智能制造领域，更具体地，涉及一种适用于光纤测试生产线的自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置。
背景技术
随着光纤制造技术的发展，光纤制备速度也在不断的提高。光纤光学性能检测工序是光纤制造过程中的一个重要环节，其要求是检测光纤的各项光学指标，如光纤存在质量缺陷，则光纤光学缺陷会在检测中被发现，并对这些缺陷提出后续处理建议，如复绕、分切等操作建议。光纤几何参数、衰耗、PMD参数的检测速度则成为制约光纤产量的一个瓶颈。特别是随着一些自动化的光纤制备设备的研发、制造与实际应用的开展，光纤产量大增。目前的光纤光学特性检测工序，均是由人工操作；即由检测工进行所有相关的测试操作。
不同于传统V型槽式耦合，空间耦合的优势在于1.清洁的耦合环境2.减少匹配液消耗3.减轻操作工维护强度。而空间耦合方式无法象传统V型槽一样在槽内注入耦合所必需的匹配液，所以目前需要人工将匹配液蘸到待测光纤端面上，然后进行待测光纤与尾纤的匹配耦合。而人工操作方式存在速度慢、蘸液量不均匀等问题；
光纤匹配液的蘸取，匹配液需在待测光纤端面上形成一弧状液面，当待测光纤端面接触尾纤端面时，匹配液将填充满两端面的空隙，使测试用光线可以在两根光纤内传播，以此来对光纤的光纤性能进行测试。光纤匹配液蘸液是一项工作量大、重复性高的工作。同时由于匹配液的需要被蘸到耦合光纤的端面而尽量不接触侧面，因此对于蘸液操作的经验要求相对较高。以上原因导致目前光纤匹配液的蘸取操作，完全由人工完成并且需要工人熟练操作，操作强度大、人力成本高。如何自动化的光纤匹配液蘸取，就成为一个亟待解决的现实问题。如能实现检测的部分流程的自动化，将可以提高测试效率，同时减轻操作工操作强度、节约人力成本。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种适用于光纤测试生产线的自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置，其目的在于，通过自动化的机械进行蘸液操作，由此解决现有技术对手工蘸液操作要求高、蘸液操作强度大、消耗人力成本的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置，包括蘸液管、水平设置的导轨-滑块、补液机构、运动机构、以及托盘***；
所述运动机构与滑块固定连接，所述滑块与蘸液管固定连接，所述运动机构带动滑块，从而带动蘸液管沿导轨往复运动；
所述补液机构，用于存储匹配液，其与所述蘸液管连通；
所述托盘***，与蘸液管相对设置，用于定位装夹有待测光纤的托盘，使得光纤与所述蘸液管对准；
工作时，所述蘸液管由运动机构带动沿导轨往复运动，使得所述蘸液管与待测光纤靠近，蘸液管内的光纤匹配液与光纤端面接触，从而完成光纤匹配液蘸取。
优选地，所述自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置，其所述蘸液管直径在3～20mm，优选8～10mm。
优选地，所述自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置，其所述蘸液管前端为软头，所述软头为多通孔的匹配液亲和材质，用于吸附匹配液，匹配液由补液机构注入蘸液管内浸润软头，待测光纤通过与蘸液管前端的软头接触，均匀蘸取匹配液。
优选地，所述自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置，其还包括视觉***，所述视觉***设置在蘸液管和托盘***之间，用于获取光纤端面与蘸液管相对位置图像。
优选地，所述自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置，其所述视觉***为正交摄像机，包括第一与第二摄像头，用于获取正交方上的光纤端面与蘸液管相对位置图像，从而获得光纤与蘸液管的空中姿态，保证光纤和蘸液管准直。
优选地，所述自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置，其所述托盘***，采用销钉、销孔配合定位；优选所述托盘***具有姿态调节机构，用于根据所述正交摄像机获取的光纤与蘸液管的空中姿态进行***姿态调节，从而调节所述光纤姿态。
优选地，所述自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置，其所述运动机构为：气缸、液压杆、由电机带动的丝杆、或凸轮-连杆机构。
优选地，所述自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置，其包括多余液体回收部件，设置于蘸液管下方，用于回收滴落的光纤匹配液。
优选地，所述自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置，其所述导轨-滑块上设置有限位开关，所述限位开关用于约束滑块带动蘸液管的往复运动区间。
优选地，所述自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置，其包括控制单元，所述控制单元用于根据光纤蘸液合格的判断结果，控制运动机构进行往复运动：当所述光蘸液合格的判断结果为合格时，停止往复运动；否则，控制运动机构往复运动进行二次蘸液；优选地，所述光纤蘸液合格的判断结果根据所述视觉***获取的光纤端面的剖视图进行计算判断获取。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明为光纤光学性能测试生产线上的一种自动将匹配液蘸到待耦合光纤端面上的机构，用以代替人工操作，具备替代人工、速度快、稳定可靠等优点。
附图说明
图1是本发明提供的自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置结构示意图；
图2是本发明实施例1提供的自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置工作示意图；
图3是本发明实施例1提供的自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置蘸液管结构示意图；
图4是本发明实施例1提供的自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置蘸液管软头局部放大图；
图5是本发明实施例1提供的自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置摄像头采集的光纤图像示意图；
图6是本发明实施例2提供的自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置结构示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：11为视觉***摄像头的安装架，12为视觉***摄像头，31为支架，41为导轨-滑块，42为运动机构，51为蘸液管安装座，52为蘸液管，57为软头，61为补液机构，71为多余液体回收部件，101为托盘***。
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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供的自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置，如图1所示，包括蘸液管、水平设置的导轨-滑块、补液机构、运动机构、视觉***、多余液体回收部件、托盘***、限位开关、以及控制单元；
所述运动机构与滑块固定连接，所述滑块与蘸液管固定连接，所述运动机构带动滑块，从而带动蘸液管沿导轨往复运动；所述补液机构，其与所述蘸液管连通；所述托盘***，与蘸液管相对设置；所述视觉***，设置在蘸液管和托盘***之间
所述蘸液管直径在3～20mm，优选8～10mm管径，壁厚均匀，材质可为金属、非金属、复合材料，其截面可为圆形、方形、异形等；所述蘸液管前端为软头，其截面形状与蘸液管横截面的形状相匹配，所述软头为多通孔的匹配液亲和材质，用于吸附匹配液，匹配液由补液机构注入蘸液管内浸润软头，待测光纤通过与蘸液管前端的软头接触，均匀蘸取匹配液，材质优选细孔硅胶，平均孔距1～2nm、比表面955m2/g(每克硅胶所具有的表面积，包括内部微孔表面积和外表面积之和)、孔容0.5ml/g(每克硅胶内部孔隙的总体积)。
所述视觉***，用于获取光纤端面与蘸液管相对位置图像。所述视觉***可以为单摄像头，优选为正交摄像机，包括第一与第二摄像头，用于获取正交方上的光纤端面与蘸液管相对位置图像，从而获得光纤与蘸液管的空中姿态，保证光纤和蘸液管准直。第一摄像头可设置在水平方向上，第二摄像头可设置在垂直方向上。
所述托盘***，用于定位装夹有待测光纤的托盘，使得光纤与所述蘸液管对准。所述托盘***，可采用销钉、销孔配合定位，如定位销；当销钉***销孔，且将托盘顶起1mm时，托盘定位精度可达±0.01mm；优选地，所述托盘***具有姿态调节机构，根据所述正交摄像机获取的光纤与蘸液管的空中姿态进行托盘***姿态调节，从而调节所述光纤姿态。
所述运动机构为：气缸、液压杆、由电机带动的丝杆、或凸轮-连杆机构等。
所述补液机构，用于存储匹配液，包括匹配液罐以及管路，其管路与蘸液管尾部相连通，将匹配液补充到蘸液管里；
所述导轨-滑块上设置有限位开关，所述限位开关用于约束滑块带动蘸液管的往复运动区间。
所述多余液体回收部件，设置于蘸液管下方，用于回收滴落的光纤匹配液。
工作时，所述蘸液管由运动机构带动沿导轨往复运动，使得所述蘸液管与待测光纤靠近，蘸液管内的光纤匹配液与光纤端面接触，从而完成光纤匹配液蘸取。优选地，所述运动机构由控制单元控制，进行自动的往复运动；更优选的，所述控制单元根据视觉***获取的光纤端面与蘸液管相对位置图像控制所述运动机构进行往复运动；所述控制单元根据所述视觉***获取的光纤与蘸液管的空中姿态控制托盘***调整光纤的空中姿态，从而保证光纤和蘸液管准直；所述控制单元根据所述视觉***获取的光纤端面的剖视图进行判断的蘸液合格的判断结果控制运动机构往复运动进行二次蘸液。
不同于传统V型槽式耦合，空间耦合无法象传统V型槽一样在槽内注入耦合所必需的匹配液，所以目前需要人工将匹配液蘸到待测光纤端面上，尤其需要注意的是，匹配液的需要被蘸到耦合光纤的端面而尽量不接触侧面，因此只能采取侧向接触模式，即使得光纤轴向处于水平面内蘸取匹配液，并且在端面形成一定程度的弧面。因此光纤和蘸液管需要对准以尽量减少光纤侧面与匹配液的接触。然而由于匹配液本身的流动性有差异，蘸液管不宜设计得过大导致匹配液无法吸附在蘸液管头部。本发明为了解决光纤与蘸液管的对准问题，一方面采用托盘***，固定装夹有待测光纤的托盘，保证光纤与蘸液管基本对准，另一方面适当扩大蘸液管的直径从而提高容差。优选方案蘸液管前端的软头设计，在蘸液管的直径较大或者匹配液粘度较小，较易流动时，通过软头分布匹配液，从而使得蘸液更均匀，适用于更多类型的匹配液。更优选方案，结合视觉***，实现闭环调整光纤的空中姿态，进一步的保证对准的准直性。以上几点共同起到了匹配液被蘸取在光纤端面、尽可能避免光纤侧面与匹配液接触的效果，从而保证空间耦合的效果。
以下为实施例：
实施例1
如图1所示，一种光纤自动化测试装置，包括支架31、安装座32、导轨-滑块41、气缸42、蘸液管安装座51、蘸液管52、软头57、补液机构61、多余液体回收部件71、视觉***摄像头12及其安装架11、定位销101等。
如图2所示，光纤光学测试线的输送***将装夹有待测光纤的托盘21输送到自动蘸取匹配液机构侧面，并由定位销101、锁定机构将托盘锁紧在指定的工作位置。
定位销101向上顶起，与托盘上21的锥形销孔配合，将托盘21顶起，并保证其定位精度±0.02mm。
蘸液管52如图3所示，其软头57细孔硅胶，如图4所示，平均孔距1～2nm、比表面955m2/g(每克硅胶所具有的表面积，包括内部微孔表面积和外表面积之和)、孔容0.5ml/g(每克硅胶内部孔隙的总体积)。
由视觉***12自动捕捉待测光纤85的影像，如图5所示，确定其端面所处的实际位置，并将数据发送至处理器，计算软头57端面与待测光纤85端面的距离，并依据该距离，驱动气缸42运动、推动蘸液管安装座51向前运动，用软头57将匹配液蘸到待测光纤85端面上。
蘸液后，气缸42的活塞轴运动，将蘸液管安装座51收回到等待工作位置。
由视觉***12检测蘸液效果是否合格，即在待测光纤85端面上形成一个弧面、无多余匹配液附着在光纤85的圆柱面上。当视觉***12检测到待测光纤85端面的匹配液所形成的弧面过小或无弧面时，***自动控制气缸42往复运动，进行二次蘸液并由视觉***12检测效果。如果一次蘸液效果良好，则不进行第二次蘸液。
蘸液完成后，将待测光纤85与尾纤进行耦合匹配，检测其光学性能。
实施例2
本实施例将介绍采用正交摄像头、托盘辅助定位的闭环控制方式来进行蘸液的机构。
如图6所示，光纤光学测试线的输送***将装夹有待测光纤的托盘21输送到自动蘸取匹配液机构侧面，并由定位销101、锁定机构将托盘锁紧在指定的位置上。
用正交摄像头12寻找待测光纤端面85的准确空间位置，并将该位置上传至处理器，即控制单元。
处理器发出指令，由电机驱动X-Y双向滑台，对托盘21的位置进行调整。
上述托盘21、销钉101均直接或间接与X-Y滑台连接固定。
上述调整后的软头57端面与待测光纤85端面的距离满足工艺要求后，X-Y双向滑台停止动作并锁定位置。PLC驱动气缸42运动、推动蘸液管安装座51向前运动，用软头57将匹配液蘸到待测光纤85端面上。
蘸液后，气缸42的活塞轴运动，将蘸液管安装座51收回到等待工作位置。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置，其特征在于，包括蘸液管、水平设置的导轨-滑块、补液机构、运动机构、以及托盘***；
所述运动机构与滑块固定连接，所述滑块与蘸液管固定连接，所述运动机构带动滑块，从而带动蘸液管沿导轨往复运动；
所述补液机构，用于存储匹配液，其与所述蘸液管连通；
所述托盘***，与蘸液管相对设置，用于定位装夹有待测光纤的托盘，使得光纤与所述蘸液管对准；
工作时，所述蘸液管由运动机构带动沿导轨往复运动，使得所述蘸液管与待测光纤靠近，蘸液管内的光纤匹配液与光纤端面接触，从而完成光纤匹配液蘸取。
2.如权利要求1所述的自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置，其特征在于，所述蘸液管直径在3～20mm，优选8～10mm。
3.如权利要求1所述的自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置，其特征在于，所述蘸液管前端为软头，所述软头为多通孔的匹配液亲和材质，用于吸附匹配液，匹配液由补液机构注入蘸液管内浸润软头，待测光纤通过与蘸液管前端的软头接触，均匀蘸取匹配液。
4.如权利要求1所述的自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置，其特征在于，还包括视觉***，所述视觉***设置在蘸液管和托盘***之间，用于获取光纤端面与蘸液管相对位置图像。
5.如权利要求4所述的自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置，其特征在于，所述视觉***为正交摄像机，包括第一与第二摄像头，用于获取正交方上的光纤端面与蘸液管相对位置图像，从而获得光纤与蘸液管的空中姿态，保证光纤和蘸液管准直。
6.如权利要求5所述的自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置，其特征在于，所述托盘***，采用销钉、销孔配合定位；优选所述托盘***具有姿态调节机构，用于根据所述正交摄像机获取的光纤与蘸液管的空中姿态进行***姿态调节，从而调节所述光纤姿态。
7.如权利要求1所述的自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置，其特征在于，所述运动机构为：气缸、液压杆、由电机带动的丝杆、或凸轮-连杆机构。
8.如权利要求1所述的自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置，其特征在于，包括多余液体回收部件，设置于蘸液管下方，用于回收滴落的光纤匹配液。
9.如权利要求1所述的自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置，其特征在于，所述导轨-滑块上设置有限位开关，所述限位开关用于约束滑块带动蘸液管的往复运动区间。
10.如权利要求1所述的自动化空间耦合光纤匹配液蘸液装置，其特征在于，包括控制单元，所述控制单元用于根据光纤蘸液合格的判断结果，控制运动机构进行往复运动：当所述光蘸液合格的判断结果为合格时，停止往复运动；否则，控制运动机构往复运动进行二次蘸液；优选地，所述光纤蘸液合格的判断结果根据所述视觉***获取的光纤端面的剖视图进行计算判断获取。
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