TW302433B - - Google Patents

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302433 Α7 Β7 立、發明説明（ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 發明領域： 本發明樣關於監測光學波導或其他透明光纖位置之方 法與裝置。更特別地，本發明係關於量測至一個物體距離 或至一個物體部份表面距離之方法。 發明背景： 美國第5185636, 5283628, 5309221，3982816,4067651， 4280827號專利，Applied Optics., Vo. 19，p. 203卜2033 (1980)文獻，以及歐洲608538號專利說明在由預製件抽拉 出光纖過程中監測一條光學波導纖維各種特性之技術，包 含缺陷之監測，以及非圓形之光纖。 這些已知的技術由圖1-3示意性地列舉出。 本發明解決之問題： 本發明提供更進一步監測先前所說明種類之系統，即 監測及控制抽拉過程之光纖位置。該位置之資料為需要的 ’以保持光纖位於中央以及控制光纖中之張力，其藉由沿著 光纖長度量測駐波之即時頻率。 移動性光纖位置之監測包括將光纖投影至感測器及/ 或感測光纖之邊線。由於抽拉塔上可供光纖監測之空間為 欠到限制的，使用已知型式之各別位置監測及直徑塗膜缺 陷監測並非所需要的。 而且，目前使用位置之監測無法偵測出非常小之振盪， 以及當光纖上駐波變為相當小時無法得知光纖張力之資料 。除此’將光纖投影至感測器之即時監測對光纖前後移動 為相當敏感的，其料致光纖賴感《之Μ位置。特別 本纸張尺度適用中國國家標準 (CNS ) A4AMS· ( 210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

83. 3.10,000 B7 五、發明説明（2 ), •疋’當光纖由聚焦位置往前或往後移動時感測器監測側邊 至側邊移動之能力將降低。此由於失去聚紐精確性降低 並更進一步限制測定光纖張力過程中即時監測之效用。 發明大要： 本發明目標在於提供改良方法與裝置以監測（量測）至 物體之距離，例如光學波導纖維。除此，本發明另外一個目 標在於提诔一個位置監測器，其能夠以最少額外之硬體設 備與先前所提及直徑-缺陷-塗膜監測器結合。 為了達成這些及其他目標，本發明依據這些提供一種 系統以測定出至一個表面之距離其包含： 感測構件（29,31，131)以投射光線(68,69)於一組多個 三度空間分佈之位置(ULO處； 照明構件(23,123)以導引一束光線(25,125)至表面（ Π，113)上使得至少一部份光線由表面（17,113)被散射即 擴散性地(散射之光線)反射至凑測構件； 界於表面（Π，1丨3)及感測構蚌(29, 31，131)間之空間 性調變構件(50,150)用來空間性地調變散射之光線，該散 射光線之空間頻率為ω丨； 構件(201，202, 203, 204,205, 206)以決定出於感測構 件(29, 31，131)處空間性調變散射光線之空間頻率❻。，空 間調變構件(50,150)與表面間之距離為(^之函數。 用來決定在感測構件處空間調變散射光線之空間頻率 ωι>構件能夠採用各種形式。例如，該構件能夠依據波峰， 波谷，及/或零交點而作條紋計數，條紋計數直接由感測構

五、發明説明（？） 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 件所產生之空間數據或數值地加以平整或濾選。作為條 紋计數，空間頻率〇)D為所計算條紋數目除以感測構件之 指標尺寸，即感測構件之長度。在本發明優先使用之實施 例中，空間頻率ω。係在空間頻率範圍中藉由感測構件所 產生之空間數據作轉換，最好作富立葉轉換而決定出。亦 能夠使用其他空間頻率範圍逼近法，假如情況需要，例如 使用小波逼近之方式。· 本發明一些優先使用之實施例中，整個系統包括透鏡 系統(26, 27,127)於表面（17,113)與空間調變構件(5〇, 150) 之間，其具有正值放大率。藉由放置感測構件(29,31.，131) 於透鏡系統之後焦面中，空間調變構件（5〇, 15〇)與表面（17 ，113)間之距離為{jD之線性函數關係。 在本發明其他優先使用實施例中，所量測之距離為至 光學波導纖維之距離以及量測被使吊為控制系統之部份， 以控制光纖由預製件抽拉出。控制系統最好亦控制光纖直 徑以及密封塗膜厚度，以及監測缺陷之光纖。 附圖簡單說明: 圖1為一示意圖列舉出Watkin形式之量測光纖直徑系 統之主要元件，其使用遠場干涉圖案。 圖2為一示意圖列舉出本發明能夠使用之光纖監測及 控制系統組件。 , 圖3顯示出中央含有5微米洞孔之125微米無心蕊光纖 所計算出遠場干涉圖案之頻譜。 囷4為實施本發明裝置之示意圖。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

表紙張纽適用中關家縣（CNS) A4^ (21Gx297公廣） 83.3.10,000 Α7 Β7 經濟部中央標準局貝工消费合作社印^ 五、•發明説明（今）- 圖5為示意圖列舉出將感測器31放置於透鏡系統27後 端焦面中之效果。 圖6為示意圖列舉出幾何相關性以使用於決定在Ronchi 刻度50處及感測器以處训間之關係。 ， 圖7及8為無缺陷之光學波導纖維空間頻譜之樣式圖， 其位置及直徑使用圖4之裝置來監測。在兩個圖式中光纖 位置為相同的；在圖7中ω*約為4週/ώη以及圖8中約為12. 3 週/mm。 圖9為方塊圖，顯示出使用本發明操作產生空間頻譜之 優先採用過程。 圖10顯示出本發明優先使用實施例之線性關係。 圖11顯示出本發明優先使用實施例之精確性。 圖12顯示出本發明使用來測定至擴散性反射表面113 之距離D。 實施例說明： 圖4顯不出依據本發明建造出光纖位置監測系統之元 件β在圖4中光纖13被顯示於標示為a及β兩個位置處。由 光，發出之光線通過空間調變構件5〇，透鏡系統27，並由感 測器31感測出^感測器μ能夠是先前所提及美國第530922 1號專利說明之型式。 空間調變構件5〇具有空間頻率“乂及$間性地調變光 線’該光線以处間鮮通過。㈣觀構件能夠是遮罩或 類似之讀’其在傳送，她，或其他光學雛具有週期性之 變化。 = 7"^ . — {1Τ------< 1*_ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

83. 3.10,000 302433 A7 B7 五、發明説明（f) ^—»1 .^n _ 經濟部中央樣準局負工消費合作社印製 空間調變構件50優先使用形式為Ronchi刻度。下列說 明係關於該刻度，人們了解假如需要情況下能夠使用其他 空間調變構件》 如人們所知，Ronchi刻度包含交替之不透明及透明細 縫，其能夠藉由放置鉻條紋於玻璃板上而構成。所有不透 明細縫具有相同寬度及所有透明細縫具有相同寬度，但是 不透明及透明細縫寬度並不必為相同的《因此，除了·空間 頻率ω«(—除以透明細縫間之距離)，Ronchi刻度特性亦由 其負載週期表示出，即不透明細縫寬度對不透明細縫寬度 與透明細縫寬度總和之比值。 使用於本發明中之Ronchi刻度優先使用負載週期約為 0.15,即Ronchi刻度15%之面積為不透明的。該負載週期為 優先採用，因為其將在感測器31提供相當高之照明度，即其 防止在感測器處發生光線數量不足之問題。假如需要情況 下其他負載週期當然能夠被使0於本發明之操作中。 Ronchi刻度能夠藉由簡單地裝置刻度於每一透鏡系統 26及27之光纖側而立即地被加入圖2所顯示形式之直徑缺 陷塗膜監測器。Ronchi刻度可以合理價格由市場上取得。 透鏡系統27為系統附加性之組件，其將距離監測系統 之輸出為線性化，如底下所說明。先前所提及美國第53〇92 21號專利所說明形式之透鏡系統能夠使用於本發明操作中。 透鏡系統27具有正值放大率，最好位於R〇nchi刻度與感 測器之間，以及與感測器相距為透鏡系統之焦距"f"。即感 測器在透鏡系統之焦面中，特別是在後端焦面中。透鏡系統 ^張认適用中關家樣準（CNSTI^~( 2lQX297公度） % 83. 3.10,000

(請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁I

,1T 五 '發明説明（6)- 經濟部中央標準局另工消费合作社印製 之焦面具有重要之特性，在物體空間中之平行光線與焦面 相交於離系統光軸一般徑向之距離處。 -該特性對稱地被顯示於圖5中，其中51為系統之光軸以 及"L"為距離光轴之徑向距離。對線性感測器&而言，"l" 為單純距離感測器中央之距離，假設感測器位於光軸上之 中央。如該圖所顯示，所有平行光線6〇, q，及62被透鏡系 統27折射使得其與感測器31交會於距離"l"處。 光線61發自於透鏡系統之前端焦點63處。因此，經過 透鏡系統折射後，該光線平行經過光轴如圖5中64處所顯示 。使用該光線，在感測器處之距離，，L"相對應於所有以0角 度與光轴相交之光線能夠立即地決定出。特別是如顯示於 圖5中之"L"由下列公式決定： L = f*tan0 (1) 如先前所說明，"f"為透鏡系統之焦距。 公式1及圖5能夠;^皮解釋為顯示出正值透鏡系統之後端 焦面中某一長度之感測器將可看到由光纖發出光線之相同 角度寬度，和光纖與感測器之距離無關。該感測器效果被示 意性地顯示於圖4中，其長度相當於與透鏡系統光軸呈π度 角度之寬度。如該圖所示，感測器31看到±8度範圍内之光 線，與光纖13是否位於A處或位於B處無關。 本發明距離量測系統之操作在圖&中示意性地顯示出， 其中50為Ronchi刻度具有不透明細縫55以及透明細縫56， 其指向與圖之平面相互垂直。透明細縫56彼此相距距離，，d "，其等於l/ωιι。Ronchi寬度與感測器31相距"S”距離。 Μ氏張尺度適用中國國家標芈（CNS ) A4規格（210X297公釐 ί請先聞讀背面之注意事¾再填寫本耳> '訂_ -篇-Μ A7 B7 考慮位於Ronchi刻度距離”D"之光纖。由該光纖發出 之光線68及69將分別地投射至感測器31高度L1及L2處，其 由下列公式所定義出： tan Θ. = Li / (D+S) tan θ 2 = Lz / (D+S) ° θ 1及Θ 2之正切值亦必需滿足下列關係：

tan θ1 = d / D tan Θ2 =2d / D 得到下列關係： Li / (D+S) = d/D ⑵ 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 L2 / (D+S) = 2d/D。 這些關係依次地得到下列通過第n條透明細縫光線之 公式：Ln / (D+S) = nd/D。 照射於感測器31區域上第n+1條與η條間之距離為： Ln+l ~Ln = d(D+S) / D 其以c»)d及ω丨表示則變為： l/ti)D = (D + S)/(〇)**D)。 對D解出，得到：D = - (i)D) (3) 因而顯示出D為ω&之函數關係以及能夠藉由決定出由光纖 發出光線之ω d而加以監測,,其已藉由f^nchi刻度5〇空間性 地調變後達到感測器31。 明顯地，該D之量測至少至與光纖橫向一階位置無關。 在其他方面，此能夠藉由想像圖6中刻度5〇往上移動距離

83. 3. 10,000 f〇 ----------Ί-12------訂------政-Γ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 ： B7五、發明説明（γ). 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 ”d”而看出。明顯地，光線68及69將仍然分別投射至感測器 31於L·及處，以及上述分析將不被改變。當然，假如光纖 移動離開中心軸相當距離，在感測器31上被照射之區域數 目降低時系統操作性能將開始降低。最後，當光纖移動完 全離開系統觀察範圍時，系統將停止發揮功能。 在公式(3)中，D與ojd相關性並非線性關係。系統加入 於Ronchi刻度與感測器之間，使感測器位於系統後端焦面 中，將提供下列線性關係。 由先前所提及關係(2)，第η條透明細縫之θη為： tan Θ» = nd/D ° 由先前公式（1)得到，Θ-亦滿足下列關係： tauGn = L/f。 因此，Ln能夠被寫為： L = nfd/D 使得Ln+l - .Ln為 Ln+1 - Ln = fd/D 其中以及〇)ll表.示得到下列D: D = f 木(4) 當透鏡系統放置於感測器前距離"f"處，以及Ronchi刻 度被放置於透鏡系統之前，光纖離Ronchi刻度之距離變為 ,〇)d之線性函數。注意Ronchi刻度能夠‘放置於透鏡系統之 後以及系統仍然發揮功能，但是D與ω«>間之不再是一般之 線性關係。因此，放置Ronchi刻度於透鏡系統之前為優先 採用的。亦應注意由於公式（1)對近轴光線能精確地描述， 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 83. 3.10,000 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T Λ 1.. 立、發明説明（ 經濟部中央標準局員工消費合作社印袈 公式(4)對該光線亦能非常精確地描述。 圖7顯示出圖4中所顯示形式系統之空間頻譜，其 纖為125微米直徑光纖，R0nchi刻度具有训值為4.邮麵 以及Ronchi刻度至光纖距離，，D”約等於透鏡系統打之隹距 由該圖能夠看出，頻譜包含外徑(〇 D )部份，其=間 頻率U)〇D約為3.1週/度；以及位置部份，其空間頻率約為 4. 3 週/ 度。 、一 圖7中頻譜亦包含兩個標示為70及71之其他部份。這 些部份為位置部份及〇. D.部份間之外差之結果，以及出現 於相當於位置及O.D.部份之空間頻率之和及差值之空間 頻率處，例如在圖7中於約為7. 4週/度(4. 3+3.1)以及1. 2 週/度(4.3-3.1)處。 ’ 這些外差部份之存在使得經由錯誤辨識外差部份為〇. D.部份或缺陷部份而提高直徑誤測及錯誤洞孔感測之可能 性。依據本發明之優先使用實埤例，人們發現對於光纖預‘ 期之位置及直徑情況，這些問題能夠藉由選擇ω•而加以防 止使仔(iiod實質上小於（i)〇)D及（ii)(jd-cjod。 例如，當預期之Ronchi刻度至光纖距離，該距離大約等 於透鏡系統27之焦距以及光纖預期直徑小於2〇〇微米情況 時，優先使用空間頻率為12. 3週/nun之Ronchi刻度。如圖8 所顯示，該刻度之外差以及特別是較低頻率之外差遠高於 0. D.部份。 在選擇僉較高ω»數值，應該注意位置部份會消失於某 些光纖位置處。雖然並不期望受限於任何特殊操作理論， 良紙張尺度適用中國國家梂準（cNS ) Μ规格（2丨0Χ297公釐 83· 3.10,000 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 订 〇u M33

五、發明説明（丨c>) 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 人們相k這些消失起源於繞射效果，其由於R〇nchi刻度之 透明及不透明細縫寬度降低而使空間頻率增加所致。人們 相信使用低負載週期將使該問題變為更加嚴重。 先前所說明優先使用ω·數值為12. 3週/mm已被發現具 有一個位置，其並不干擾抽拉過程光纖位置之監測。當然 異於12. 3週/麵之ω*數值能夠使用·於本發明操作中。使用 作為任何特定距離監測系統之特定ωϊ數值能夠立即為熟 知此技術者由目前之說明而決定出。 圖7及8之空間頻譜能夠使用離散數列富立葉轉換計算 出如先前所提及美國第5309221號專利所揭示，該解法在需 要向精確度時優先加以使用。另外一項產生較低精確度但 是需要較少計算時間之解法被顯示於圊9中。實施過程將 以具有2048圖素之感測器來說明，人們了解處理過程能夠 由熟知此技術者立即改變具有不相同數目圖素之感測器。 在處理過程中第一步驟在梦2048圖素原始數據選取出 中央1024圖素以減少計算時間同時仍然提供充份之解析度 。其次，如顯示於圖9步驟201中，1〇24個中央圖素之每一個 數據乘以下列形式之複數調變值： exp(-i%*x*2*;r/2048) 其1Η為-1開根號，η為圖素之數目，以及X為所需要選擇調 整值使得偏移之位置波峰空間頻率靠么零但是大於零。例 如，假如最小ω»期望大於12. 〇週/度·，對16度感測器優先使 用之X值為192,其將12週/度偏移至〇。通常優先使用之X值 能夠最好被4整除。 本紙张尺度通用中國國家梂準（CNS ) Α4洗格（210X297公釐） 1' 83. 3.10,000 (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -战 ----- A7 B7 經濟部中央梂準局貝工消f合作社印製 八接低錢輯財倾為使用26 皮器被使用 03中所產生之重複m皮器 具有位於DC部域輪之崎_變步獅丨所偏移。優 慮波器係數在幻中列出。利用這些係數，濾波器 平均哀減值為-30dB ^ 如方塊20:3步驟所示，下一步驟為將聰圖素以16屺 加以縮減。實施該步驟將減少複數快速富立葉轉換(FFT) 之計算時間’同時健鱗紐之崎度。腦圖素在該 步驟中被減少至64擬圖素。 擬圖素在步驟204中再被設定頻窗以減少訊號漏損以 及傳播，以及·因而允許被決定出之位置波峰空間頻率具有 相當之解析度。 擬圖素最好利用下列形式之Blackman-Harr i s頻窗設 定頻窗： 0.35875 - 0.48829^cos(2*^r%/63) + 0.14128*cos(4木 π 木n/63) - 0. 〇1168*cos*(6*tt%/63) 其中η為由1至63擬圖素之數目。 如方塊圖205所顯示的，下一個步驟為進行64點複數 富立葉轉換將擬圖素數值轉換為空間頻率數值。複數富 立葉轉換能夠使用Cooley，Lewis,及Welch法如說明於" The Fast Fourier Transform and its Applications", IBM Research Paper RC 1743，February 9，1967文獻中 。亦可參考Rabiner及Gold，Theory and Application of (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 Μ 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS > A4規格（210X297公釐） 83. 3. 10,000 五、發明説明（丨义）· A7 B7 經濟部中央橾準局負工消費合作社印製

Digital Signal Processing, Prentice Hall, New York, 1975, page 367; and Cooley et-al., IEEE Transactions in Education, March 1969，pages 27-34。假如需要情 況亦可使用其他方法。為了節省時間，由複數富立葉轉換 所產生之頻率係數為開根號之形式β 使用複數富立葉轉換，因為其由64擬圊素產生64個頻 率係數。同時，外差波峰將查疊於〇至63而不會反射離開〇 頻率。該重疊能夠由下列看出。 由於存在直徑部份,125微米光纖位置部份具有兩個外 差值，其位於位置部份之每一側相隔3.1週/度處。假如位 置部份在進行步驟202至204後由13.7週/度偏移至1.7週/ 度，因而外差值落於-1. 4週/度及4.8週/度處。 對作複數富立葉轉換，較低外差值落於6. 6週/度。假 如使用富立葉轉換，較低外差值將被反應至1.4週/度以及 將干擾1. 7週/度處之位置波峰。 如方塊206所示，處理過程中最後一個步驟為決定 值。對於非密封性塗膜光纖，先前所說明漏失區域外之位 置波峰為最大之波峰。因此，位置波峰之位置首先藉由找 出最大頻率空間之波峰而決定出。而後對最大波峰大小及 最大波峰每一邊之波峰大小作二次曲線標定。位置波峰之 位置為空間頻率，該拋物線曲線在該處·具有最大值。 對密封性塗臈光纖以及偏極光照射時，一個外差值能 夠大於特定光纖之位置波峰。位置波峰尋找係藉由限制搜 尋最大值波峰區域以去除外差值，例如先前所說明數值，最 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -^-9 τ 本紙张^度適用中國國家標準（CNS ) A4*t格（2丨0X297公釐） 83. 3.10,000 五、發明説明（ 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 大波峰之尋找將限制為低於2.3週/度之最大波峰。. 圖10及11顯不丨制圖9之處理過絲決定光學波導 纖維位置問題之結果顯示於該圖之數據係使關4之裝 置而得到。膽廳祕贿具有12謂誠及15%之 .載週期之ωι«數值。在使用延伸週期之系統並未觀察到偏 移。 圖10中垂直軸表示使用圖9處理過程在感測器31決定 出ω»數值以及水平轴表示使用測試裝置測量光纖之實際 位置’其允許一段光纖被放置於數微米之内。在圖u中垂 直軸顯示出實際位置與(〇 !)位置間之差異以及水平轴同樣 表示實際位置。（注意系統使用類似圖1〇之曲線以正常方 式來標定。） UJD近似線性關係可清楚地由圖1〇及Η顯示出。當纖 維移動更加靠近感測器，即朝向圖10之右側，ωΒ數值線性 地減小。如圖11所顯示，在±15〇miis(±3. 8mm)範圍内點 誤差為小於50微米》系統解析度之量測使用三數據點以決 定局部斜率，以及局部斜率使用來作為解析度之評估。解 析度發現在± 150mi Is範圍内有一些變化，但是並沒有點被 測定為大於10微米。這些誤差及解析度足以監測及控制抽 拉過程中光纖之位置以及由監測位置決定及控制光纖中之 張力。假如需要情況下，如先前所所說明，藉由使用先前所 提及美國第5309221號專利之分析方法以達到更大之精確 度。 先前監測光纖位置之處理過程最好與先前所提及歐洲 負 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ,ιτ Μ ! 私紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4说格（21〇Χ：297公釐） 83. 3. 10,000 A7 B7 五、發明説明（Ιψ) 第5185636號專利，美國第5185636,5309221號專利之光纖 直徑量測，缺陷感測，以及密封塗膜監測結合。處理過程亦 最好與美國第5283628號專利揭示出非圓形光纖直徑量測 之技術結合。如圖2所顯示，在這些技術中優先使用兩個感 测器，然而使用本發明方法與裝置時每一個感測器產生光 纖位置之兩個量測值。使用該兩個量測值，由雷射光束25 所定義平面1ί7光纖精破位置能夠立即地決定出，其藉由使 用放置於整體控制系統中之透鏡系統26, 27前面之已知 Ronchi刻度位置及/或標定而決定出。 經濟部中央標準局員工消費合作社印策 本發明方法及裝置更普通之應用被顯示於圖12中。該 圖顯示出一個系統以決定出Ronchi刻度至散射例如擴散性 反射平面Π3上點141之距離"D"。系統包含一個透鏡系統1 27及感測器131，其位於透鏡系統後端焦面上。如先前所說 明，假如需要情況下，透鏡系統為選擇性附加上以及能夠加 以省略。同時，表面113上之點141被顯示於透鏡系統前端 焦面中以易於導引出143至146之光線。在表面上要被測定 距離之點當然並不需要在該位置。光源123產生之光束125 通過感測器131中之孔徑147,透鏡系統127,以及Ronchi刻 度150之透明細縫148。假如需要情沆下，光源能夠高於或 低於感測器131，在該情況下感測器並不需要包含一個孔徑 。光源並不需要產生相干單色光束，雖然在需要情況下能 夠使用光束例如雷射作為光源。任何形式之光源能夠加以 使用，只要其在表面113上之小光點使得R0nchi刻度150影 像在感測器131處有足夠之對比。 83. 3.10,000 表紙張適用中關家標準（CNS) (加幻^公慶 IΗ A7 B7 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 圖12之系統依據先前所說明之原理操作以及藉由公式 (4)得到距離"D"。系統與先前已存在決定至一個表面距離 之系統相比較具有一些優點並為高度精確性。特別是，系 統具有一些優點而優於過去使用作該量測之雷射三角量測 系統。 這些優點包括：（1)對表面特性例如顏色或紋理以及有 些反射之表面本質上並不靈敏;（2)對週圍光線實質上並不 靈敏，只要藉由Ronchi刻度所產生之調變並不會完全地受 到感測器處之外界光線干擾;（3)實質之穩定性使得位置之 決定並不決定於類比之量測；以及(4)入射光束與所感測光 線間為較小之交角。 雷射三角量測系統能夠被設計為具有（1)至(3)之特丧 ’但是該系統本質上並不具有這些特性以及要產生這些特 性通常將會增加系統之費用及複雜性。特性(4)無法加入 雷射二角量測系統中，因為該系..統中投射至表面與感測器 之光線需要相當大的交角，例如至少15度。實際上當交角 增加時，雷射三角量測系統之靈敏性將會提高。 該相當大交角之需求為雷射三角量測系統嚴重之缺點 ，特別是當監測相當尖銳之凹面例如洞孔時。本發明並不 會有該情況之缺點，因為光束與感測器間之交角能夠小至 土 4度或更小。 如先前所說明本發明之處理過程優先實施於具有適當 程式之數值計算機系統中以進行各種計算及辨識之步驟。 程式能夠以已知的各種程式語言來完成。優先使用之程式 張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4说格（210X297公瘦） (客 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

83. 3. !0,〇〇〇 A7 主、發明説明（/έ )- 语S為C程式語言’其_適合作树學計算。亦能夠使用 其他之程式例如 fortran，basic，pascal，c++等。 計算機系統能夠包括-般科學用計算機以及其週邊設 備，這些計算機及週邊設備由Digital Equipnent c〇rp.， IBM, Hewlett-Packard等所製造。可加以變化，一種新的 系統能夠使麟本發簡狀U物—種多數值訊 號處理晶片之系統。 ...優先地，計算機系統處理單元應該具有下列特性:每秒 五千萬浮點運算之處理速率，—社(ν_)域位元，至少 4百萬位70組之記憶體，以及至少4〇百萬位元組之磁碟記憶 谷量。該系統應包含由光感測器陣列輸入數據之構件以及 輸出位置測定之結果，其為電子形式以作為處理控制使用 以及可目視形式以作為系統操作者、維護人員等觀察使用 之兩種形式。輸出結果亦可以儲存於磁碟機，磁帶等之中 以作為更進一步分析及/或往後顯示之用。 表1 26個分接FIR濾波器之係數 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央.#5<τ/<;ν<二消费合作社印製 HCD : :Η(26) =0.01421 HC2)= =Η(25) .=0.008238 HC3): =H(24) =0.01194 Η(4): =H(23) =0.01714 Η(5)= =H(22) =0.02362 H(6): =H(21) =0.03097' H(7): =H(20) =0.03865 本紙张纽適用f國國家標準（CNS )八4胁（21〇χ297公着） 83. 3.10,000 A7 B7 ^、發明説明（丨？）- H(8)= H(19) =0.04614 H(9)= H(18) =0.05259 HC10)= H(17) =0.05874 H(ll)= H(16) =0.06324 HC12)= H(15) =0.06631 HC13)= H(14) =0.06786 註：圖9方塊圖各步驟代號說明 201中央1024個圖素經由外差偏移頻率 202具有DC陷波之低波峰濾波器. 203 16比1之縮減 204進行Blackman-Harris設定上下限 205進行64點複數富立葉轉換 206鑑別出位置波峰 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消費合作社印裝 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS } A4規格（210X297公釐） 83. 3. 10,000

Claims (1)

1. 經 申請專利範国 Λ8 138 C8 D8 1. 一種監測纖維位置之方法，其包含下列步驟： (a) 導引-束統至齡餅—部份_包含散射性光源； (b) 空間性_變餘辆發丨之総該空間調變空 間頻率Oln; 、 (c) 感測出空間性調變光線；以及 ⑷決疋出感測空間調變光線之空間頻率ω。，該空間頻率 為纖維位置之指標，可附加上 (e)由ω«>數值產生纖維位置之控制訊號。 2. 依據申請專利範圍第丨項之方法，其令步驟⑷實施係藉 由： 產生感測空間調變光線之空間頻譜；以及 鑑別出具有空間鮮如空_譜之—她成部份，其為 纖維位置之指標。 3. 依據申請專利範圍第㈣之方法，其中κ〇_刻度被使用 本實施步驟(b)。 4. 依據申請專利範圍第！項之方法其中在步驟⑹及⑹間 之空間調變光線藉由透齡絲轉變使得纖維之位置為叫 之線性函數。 5. 依據“糊第2項之松，其巾雜树明的以及 光束產生干涉圖案，其在步驟(c)中被偵測出。 6. 依據申請專利範圍第5項之方法，射空間頻譜包含外徑 組成部份，其使用來監測纖維之直徑。 7. 依據申請專利範圍第6項之方法，其中外徑組成部份具有 空間頻率〇)OD以及在其中對纖維預期位置及直徑之山選 本紙依尺度適用中國系準（CNS ) Λ4規格（2丨ϋχ297八庚） (請先閱靖背面之注意市頓洱填巧本JT)· 、一*3 级-! A8 B8 C8 D8 申請專利範固 於(ί)ω明⑴”㈤。 &依據申清專利範圍第5項之來 感測出纖維中之缺陷及/或監測纖維上密封产 9.依__膝⑽以t^b ί(Γ實施 於兩個空間上相隔開位置之每一位置處。^⑷貧施 =依據中請專利範細項之方法，其中光束界定出中心 t以及兩健間性相隔開之位置位於射心抽呈一 處。 11. -健m軸置之綠，私含下列倾. (a)導引-束光線於纖維處使得使得一部份纖維包含散射 性光源； (y)二間⑽調變散射光源發出之練，該空賴變具有空 間頻率ω«; ' (c)感測空間性調變光線；以及 ⑷決定出感測空間調變光線之空間頻率⑽，該空間頻率 為纖維位置之指標，以及 (e)由ω。數值產生纖維位置之控制訊號。 經濟部中央榇準局負工消费合作社印^ 12. —種量測至一個表面距離之裝置，其包含 感測構件以感測一組多個空間分佈位置處之光線； 照明構件以導引一束光線於表面上使得至少一部份光線 由表面散射至感測構件上(散射光線）;* 空間調變構件，其位於表面及感測構件之間以作為空間 性地調變散射之光線，散射光線之空間調變具有空間頻率 0)Η; 本紙浪尺度適用中國国、你华（CNS > Λ4規格（210Χ 297公廣） 302433 六、申請專利範圆 一構件以決定出空間調變散射光線之空間頻率ωD於感 測構件處，界於空間調變構件以及表面間之距離為ωΐ)之函 數。 13. 依據申請專利範圍第12項之裝置，其中空間調變樽件為 Ronchi刻度。 14. 依據申請專利範圍第12或13項之裝置，其更進一步包含 一個透鏡系統位於空間調變構件及感測構件之間，該透鏡 系統具有正值放大率以及感測構件位於透鏡系統後端焦面 上，因而界於空間調變構件及表面間·之距離D為仙之線性函 數。 經濟部中央標準局只工消费合作社印製 本纸t S0¾¾ ( CNS )^STl1〇x297^ )