用于確定光纖預制件的幾何性質的方法和裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了用于評估光纖預制件的幾何性質的方法和裝置，所述方法包括：提供光纖預制件，所述光纖預制件具有縱軸、外徑和圓周；提供二維圖案，所述二維圖案具有與所述預制件的所述縱軸平行的長度和大于所述預制件的所述外徑的寬度；提供圖像捕獲設備，所述圖像捕獲設備設置成使得所述預制件在所述圖案與所述圖像捕獲設備之間對齊；使所述預制件圍繞它的縱軸旋轉，并且獲取在沿著所述預制件的所述圓周的至少兩個不同點處通過所述預制件觀察到的所述圖案的第一多個圖像；以及從所述第一多個圖像中確定所述預制件的至少一個幾何性質。

Method and apparatus for determining geometrical properties of optical fiber preforms

The invention discloses a method and apparatus for evaluation of geometric properties of optical fiber preform, the method comprises: providing optical fiber preform, the optical fiber preform having a longitudinal axis, and the outer circumference; provide a two-dimensional pattern, the two-dimensional pattern with the preform the longitudinal axis parallel to the length and is greater than the the outer diameter of the preform width; provide the image capture device, the image capture device is arranged so that the preform in the pattern and the image capture device between alignment; the preform around its longitudinal axis, and a plurality of images and obtain the first through the observation of preform to the pattern in at least two different points along the circumference of the preform of; and determining at least one of the geometric properties of preform from the first plurality of images.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及用于以穩健、便宜且高速的方式確定光纖和光纖預制件的幾何性質的方法和裝置，使得可在生產環境下以高準確性和精密度來實施分析。
技術介紹
光纖通常包括核心部分和一個或多個包層，并且準許光線沿著核心部分傳播。因此，如果兩個光纖連接到彼此，那么這兩個光纖的核心應準確對齊。如果兩個光纖的外部形狀彼此一致，但核心中的任一個或兩個具有偏心率，那么連接損耗會因這些核心的位置之間的差異而增加。因此，作為將被拉成光纖的起始材料的預制件應包括具有最小偏心率的核心部分。在光纖的生產及其管理中，檢查作為起始材料的光纖預制件是非常重要的，因此，從上述觀點來看，選擇包括具有低偏心率的核心部分的光纖預制件是非常重要的。除了偏心率之外，額外的幾何性質也很重要，包括核心和包層的外徑以及任何橢圓度。盡管可在視覺上檢查此類性質并且在光纖預制件的給定截面處進行測量，但這樣的方法繁瑣且緩慢，需要沿著光纖預制件的長度截取多個截面，而且根本不適于光纖預制件的商業生產。此外，由于此類方法將需要沿著預制件的長度截取多個截面，因此，它們將有效地破壞預制件。或者，光纖預制件可浸在折射率匹配油中并用激光束進行掃描以確定它的折射率和幾何性質，但對于光纖預制件的低成本商業生產而言，浸油之后清潔預制件的必要性和成本是不期望的。本專利技術提供用于在空氣中以非破壞性方式測量光纖預制件的幾何形狀的低成本方法，另外允許通過消除從不滿足幾何規格的預制件的部分中得到光纖的成本來額外降低成本。因此，用于在商業生產中確定光纖預制件的幾何性質的方法必須能夠在不損壞或改變預制件的情況下快速提供此類確定。當前，不存在這樣低成本、穩健且準確的檢查和測量方法。用來確定光纖預制件的幾何性質的先前方法需要偏振光，或者復雜、成本高并且難以處理諸如浸在與預制件的包層材料具有相同指數或折射的材料（例如，折射率匹配油）中等操作。這些替代方法具有與局部光環境的敏感度相關的誤差，并且需要處理與低成本生產檢查和測量過程不相容的操作。
技術實現思路
本專利技術總體涉及纖維光學，更具體地說，涉及用于測量光纖預制件以及拉制的光纖的一個或多個幾何性質的方法和裝置。本專利技術的各種實施方案可提供對各種幾何特性的快速、準確、精密、穩健且可重復的測量，而無需匹配油或偏振光或者造成對局部光水平敏感的其它特征。可根據本專利技術的各種實施方案的方法和裝置確定的幾何性質包括預制件核心和包層的直徑、橢圓度、包層與核心或“D/d”的比及偏心率以及預制件總彎曲。本專利技術的一個實施方案包括一種方法，所述方法包括：(a)提供光纖預制件，所述光纖預制件具有縱軸、外徑和圓周；(b)提供二維圖案，所述二維圖案具有與預制件的縱軸平行的長度和大于預制件的外徑的寬度；(c)提供圖像捕獲設備，所述圖像捕獲設備設置成使得預制件在圖案與圖像捕獲設備之間對齊；(d)使預制件圍繞它的縱軸旋轉，并且獲取在沿著預制件的圓周的至少兩個不同點處通過預制件觀察到的圖案的第一多個圖像；以及(e)從第一多個圖像中確定預制件的至少一個幾何性質。本專利技術的另一實施方案包括一種方法，所述方法包括：(a)提供光纖預制件，所述光纖預制件具有縱軸、外徑和圓周，并且包括具有不同折射率的至少兩個圓柱形玻璃層；(b)提供二維圖案，所述二維圖案具有與預制件的縱軸平行的長度和大于預制件的外徑的寬度，其中二維圖案包括周期性地布置并且以相對于預制件的縱軸非垂直的角度安置的交替的暗線條和亮線條或條紋（就二維圖案而論，術語“線條”和“條紋”在本文中以同義使用），其中將二維圖案照亮，其中交替的暗線條和亮線條或條紋各自具有厚度；(c)提供數碼相機（其可具有內部鏡頭或外部鏡頭），所述數碼相機設置成使得預制件在圖案與數碼相機之間對齊；(d)使預制件圍繞它的縱軸旋轉，并且獲取在沿著預制件的圓周的至少十個不同點處通過預制件觀察到的圖案的第一多個圖像；(e)在預制件縱軸的方向上移動預制件，而且使預制件圍繞它的縱軸旋轉，并且沿著預制件的長度在與第一多個圖像不同的位置獲取在沿著預制件的圓周的至少十個不同點處通過預制件觀察到的圖案的第二多個圖像；以及(f)從第一多個圖像和第二多個圖像中確定預制件的至少兩個圓柱形層中的每個的直徑、橢圓度和偏心率，其中由數碼相機捕獲的第一多個圖像和第二多個圖像中的圖案的每個條紋的厚度是至少一個以上像素，其中確定包括評估二維圖案在第一多個圖像和第二多個圖像中的擾動，以確定沿著預制件的縱軸的兩個不同位置處的至少兩個圓柱形層之間的邊緣的相對空間位置；并且其中評估二維圖案在第一多個圖像和第二多個圖像的每個中的擾動以確定邊緣的相對空間位置包括圖像像素的分析，所述分析包括圖像腐蝕噪聲降低、標準偏差濾波、圖像投影平均以及放大率補償。本專利技術的另一實施方案包括一種用于確定光纖預制件的幾何性質的裝置，所述預制件具有縱軸和外徑，所述裝置包括：圖像捕獲設備；二維圖案，其具有與預制件的縱軸平行的長度和大于預制件的外徑的寬度；支撐件，其被配置為將預制件安置成在圖像捕獲設備與二維圖案之間對齊，使得當從圖像捕獲設備觀察時，二維圖案在預制件的縱軸的方向上縱長延伸并且在每個方向上都超出預制件的外徑；以及驅動器，其被配置為使預制件圍繞它的縱軸在支撐件中旋轉。其它方面、特征和優點從下列公開，包括詳細描述、優選實施方案和所附技術方案中將顯而易見。附圖說明在結合附圖閱讀之后，將更好地理解上述概要以及本專利技術的優選實施方案的下列詳細描述。出于說明本專利技術的目的，附圖中示出當前優選的實施方案。然而，應理解，本專利技術不限于所示的具體布置和工具。在附圖中：圖1是根據本專利技術的一個實施方案的裝置的示意圖；圖2a是根據本專利技術的各種實施方案的適于使用的二維圖案的圖形表示；圖2b是根據本專利技術的各種實施方案的適于使用的另一二維圖案的圖形表示；圖2c是根據本專利技術的各種實施方案的適于使用的另一二維圖案的圖形表示；圖3是根據本專利技術的實施方案的光纖預制件相對于二維圖案的示意圖；圖4a是根據本專利技術的實施方案的適于使用的二維圖案的圖形表示；圖4b是通過光纖預制件觀察到的圖4a的圖案的表示；以及圖5是根據本專利技術的實施方案的二維圖案的放大表示，示出根據本專利技術的實施方案的用于分析的像素化(pixilation)。具體實施方式除非語言和/或上下文另有明確指出，否則本文中使用的單數術語“一個”和“所述”是同義詞并且可與“一個或多個”和“至少一個”互換使用。因此，例如，本文中和所附技術方案中對“一個預制件”或“所述預制件”的引用可指的是單個預制件或者不止一個預制件。此外，除非另有明確說明，否則所有數值應被理解為由字詞“約”修飾。為簡單且清楚地說明，附圖中的元件不必按比例繪制，并且不同圖中的相同參考標號表示相同元件。在用于下列描述時，某些術語僅僅是為了方便起見而非限制，包括諸如可指示所參考的附圖中的方向的“右”、“左”、“下部”和“上部”等字詞，以及諸如可指的是分別朝向和遠離所述對象及其指定部分的幾何中心的“向內地”和“向外地”等字詞。所述術語包括上文明確提及的字詞、它們的派生詞以及相似的外來詞匯。本專利技術的各種實施方案包括用于確定光纖預制件的一個或多個幾何性質的裝置。盡管本文所述的本專利技術的各種實施方案涉及用于確定光纖預制件的一個或多個幾何性質的裝置和方法，但該裝置和方法可用于通過合并本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種方法，其包括：提供光纖預制件，所述光纖預制件具有縱軸、外徑和圓周；提供二維圖案，所述二維圖案具有與所述預制件的所述縱軸平行的長度和大于所述預制件的所述外徑的寬度；提供圖像捕獲設備，所述圖像捕獲設備設置成使得所述預制件在所述圖案與所述圖像捕獲設備之間對齊；使所述預制件圍繞它的縱軸旋轉，并且獲取在沿著所述預制件的所述圓周的至少兩個不同點處通過所述預制件觀察到的所述圖案的第一多個圖像；以及從所述第一多個圖像中確定所述預制件的至少一個幾何性質。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種方法，其包括：提供光纖預制件，所述光纖預制件具有縱軸、外徑和圓周；提供二維圖案，所述二維圖案具有與所述預制件的所述縱軸平行的長度和大于所述預制件的所述外徑的寬度；提供圖像捕獲設備，所述圖像捕獲設備設置成使得所述預制件在所述圖案與所述圖像捕獲設備之間對齊；使所述預制件圍繞它的縱軸旋轉，并且獲取在沿著所述預制件的所述圓周的至少兩個不同點處通過所述預制件觀察到的所述圖案的第一多個圖像；以及從所述第一多個圖像中確定所述預制件的至少一個幾何性質。2.根據權利要求1所述的方法，其中將所述二維圖案照亮。3.根據權利要求1所述的方法，其中所述二維圖案沿縱長方向成周期性。4.根據權利要求1所述的方法，其中所述二維圖案包括對比亮度的交替線條。5.根據權利要求1所述的方法，其中所述二維圖案包括周期性地布置并且以相對于所述預制件的所述縱軸非垂直的角度安置的交替的暗線條和亮線條。6.根據權利要求5所述的方法，其中所述非垂直的角度是約40°到約50°。7.根據權利要求6所述的方法，其中將所述二維圖案照亮。8.根據權利要求1所述的方法，其中所述圖像捕獲設備包括數碼相機。9.根據權利要求8所述的方法，其中所述二維圖案包括周期性地布置并且以相對于所述預制件的所述縱軸非垂直的角度安置的交替的暗線條和亮線條，其中將所述二維圖案照亮，其中所述交替的暗線條和亮線條各自具有厚度，并且其中在所述數碼相機的檢測平面處所述成像線條的所述厚度至少等于所述數碼相機的兩個像素的寬度。10.根據權利要求1所述的方法，其中所述第一多個圖像包括在沿著所述預制件的所述圓周的至少五個不同點處通過所述預制件觀察到的所述圖案的圖像。11.根據權利要求1所述的方法，其中所述第一多個圖像包括在沿著所述預制件的所述圓周的至少十個不同點處通過所述預制件觀察到的所述圖案的圖像。12.根據權利要求1所述的方法，其還包括：在所述預制件的縱軸的方向上移動所述預制件；使所述預制件圍繞它的縱軸旋轉，并且沿著所述預制件的長度在與所述第一多個圖像不同的位置獲取在沿著所述預制件的所述圓周的至少兩個不同點處通過所述預制件觀察到的所述圖案的第二多個圖像；以及從所述第二多個圖像或者所述第一多個圖像和所述第二多個圖像的組合中確定所述預制件的至少一個幾何性質。13.根據權利要求1所述的方法，其中所述光纖預制件包括具有不同折射率的至少兩個圓柱形玻璃層，并且其中確定所述預制件的至少一個幾何性質包括識別從所述至少兩個圓柱形層中的每個的直徑、橢圓度和偏心率中選出的至少一個值。14.根據權利要求13所述的方法，其中識別所述至少一個值包括評估所述二維圖案在所述多個圖像中的擾動，以確定所述至少兩個圓柱形層之間的邊緣的相對空間位置。15.根據權利要求14所述的方法，其中所述圖像捕獲設備是數碼相機，并且其中評估所述二維圖案在所述多個圖像中的所述擾動以確定所述邊緣的所述相對空間位置包括標準偏差濾波和圖像投影平均。16.根據權利要求15所述的方法，其中評估所述二維圖案在所述多個圖像中的所述擾動以確定所述邊緣的所述相對空間位置還包括選自由以下組成的組中的至少一個像素操縱：圖像腐蝕噪聲降低和放大率補償。17.根據權利要求15所述的方法，其中所述二維圖案包括周期性地布置并且以相對于所述預制件的所述縱軸非垂直的角度安置的交替的暗線條和亮線條，其中將所述二維圖案照亮，其中所述交替的暗線條和亮線條各自...

【專利技術屬性】
技術研發人員：I拉斯尼克，
申請(專利權)人：赫羅伊斯·坦尼沃有限公司，
類型：發明
國別省市：美國;US