本發(fā)明涉及光纖預制棒領域，具體涉及光纖預制棒的測量方法及裝置。

背景技術(shù)：

軸類、圓柱形量規(guī)、玻璃棒體等圓柱形棒體在使用中，通常情況下彎曲值是其關(guān)鍵的技術(shù)指標，尤其是應用在高速旋轉(zhuǎn)運動的場合，例如傳動軸存在彎曲，在高速旋轉(zhuǎn)過程中，彎曲部位產(chǎn)生的離心力會導致兩端裝夾的軸承磨損更快。因此，在生產(chǎn)這類產(chǎn)品過程中，彎曲值檢測技術(shù)尤為關(guān)鍵。

在光纖預制棒生產(chǎn)制造過程中，對生產(chǎn)材料，如ovd沉積工藝中的沉積靶材、mcvd或pcvd沉積用的套管等，檢測彎曲度的技術(shù)非常關(guān)鍵。如果這些沉積靶材或套管彎曲度偏大會導致光纖預制棒芯子與包層的同心度偏差大，預制棒報廢。甚至會在沉積過程中，因彎曲甩動的離心力過大，導致靶材或套管出現(xiàn)斷裂。

現(xiàn)在對光纖預制棒彎曲度的主流檢測手法是：將棒體裝夾在車床上或支架上，旋轉(zhuǎn)棒體，通過肉眼尋找棒體甩動較大的點位，再用千分表對著這個點位測量其甩動的幅度值；或是用千分表測量棒體上多個點位的甩動幅度值，取其中最大幅度值為棒體的彎曲值。這種檢測方法存在以下缺陷：

一、使用千分表測量出的數(shù)據(jù)是一個數(shù)值，并不能描述出棒體的彎曲方向；

二、該測量方法是接觸式測量，不適用于測量高溫的棒體或?qū)Ρ砻嬗刑厥庖蟮陌趔w。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述問題，克服至少一個不足，提出了光纖預制棒的測量方法及裝置。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種光纖預制棒的測量方法，包括以下步驟：

1)將待檢測的光纖預制棒固定在夾具上，將三個激光測距筆繞夾具軸線的方向均勻設置，三個激光測距筆分別為第一激光測距筆、第二激光測距筆和第三激光測距筆，各激光測距筆的發(fā)射點均指向夾具的軸線，各發(fā)射點距夾具軸線的距離均為l；

2)建立直角坐標系：指定夾具軸線上的其中一點為原點，第一激光測距筆發(fā)射的光線方向為x軸方向，夾具的軸線方向為z軸方向，同時垂直與x軸和z軸的方向為y軸方向；

3)沿夾具軸線方向同步移動三個激光測距筆，且記錄三個激光測距筆在z軸的坐標zp，控制激光測距筆向夾具軸線方向發(fā)射光線，并采集發(fā)射點與對應光纖預制棒測量點之間的距離信息，其中第一激光測距筆測得的值為l1，第二激光測距筆測得的值為l2，第三激光測距筆測得的值為l3；

測得的三個測量點的坐標分別為(xa，ya，zp)，(xb，yb，zp)，(xc，yc，zp)，其中xa＝l-l1，ya＝0，xb＝(l-l2)cos120°，yb＝(l-l2)sin120°，xc＝(l-l3)cos240°，yc＝(l-l3)sin240°；

4)三個激光測距筆對應的光纖預制棒圓心p的坐標為(xp，yp，zp)，根據(jù)三點確定一個外接圓的幾何關(guān)系，求得xp和yp：

5)計算得到圓心p點在zp處的彎曲值bow和光纖預制棒半徑r：

6)計算得到圓心p點在zp處的彎曲方向θ，當(xp，yp)在第一或第四象限時，當(xp，yp)在第二或第三象限時，

本方法通過用三束垂直于z軸的激光(且激光方向均對準z軸)，測量光纖預制棒表面同一圓周上三個點在平面直角坐標系中的坐標位置，再以三點確定一個圓的幾何關(guān)系計算出該圓的圓心坐標和半徑，圓心到z軸的距離就是光纖預制棒對應測量位置處的彎曲值，z軸的對應點到圓心的方向就是棒體在該測量圓周點位的彎曲方向。

本方法通過激光測距筆能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸式的測量；通過本方法能夠快速方便的得到光纖預制棒在zp處所對應的彎曲值bow、光纖預制棒半徑r以及彎曲方向θ，從而后期可以根據(jù)測量的數(shù)據(jù)對加工設備或工藝進行分析，通過優(yōu)化流程等來保證預制棒的生產(chǎn)質(zhì)量。

可選的，還包括建模步驟：通過數(shù)據(jù)組(xp，yp，zp)和對應的半徑r對光纖預制棒進行建模。

現(xiàn)有的方法無法描述光纖預制棒的彎曲形狀是彩虹形彎曲還是波浪線形彎曲還是螺旋形彎曲等。而本方法能夠根據(jù)測得的數(shù)據(jù)進行快速的建模，從而能夠描述出光纖預制棒的實際彎曲形狀，比如采用solidworks等三維繪圖軟件進行建模，從而能夠形象地顯示出光纖預制棒的彎曲形狀。

可選的，步驟1)中三個激光測距筆均安裝在分度盤上，所述分度盤外套在光纖預制棒上。

本申請還公開了一種光纖預制棒的測量裝置，包括：

車床，車床上具有夾具，所述夾具用于夾持待檢測的光纖預制棒；

絲桿，轉(zhuǎn)動安裝在車床上，所述絲桿的軸線與所述夾具的軸線平行；

軌道，設置在車床上，沿絲桿的長度方向設置；

分度盤支架，具有與所述絲桿螺紋配合的螺紋孔，分度盤支架與所述軌道滑動配合，絲桿轉(zhuǎn)動時，帶動分度盤支架沿軌道的長度方向移動；

步進電機，用于驅(qū)動所述絲桿轉(zhuǎn)動；

分度盤，安裝在分度盤支架上，且分度盤的軸線與夾具軸線重合，分度盤用于外套在光纖預制棒上；

三個激光測距筆，設置在分度盤上，且繞分度盤軸線均勻設置，各激光測距筆發(fā)射點距分度盤軸線的距離相同，激光測距筆用于向分度盤的中心發(fā)射光線并采集發(fā)射點與對應光纖預制棒測量點之間的距離信息。

通過三個激光測距筆能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸式測量；通過絲桿和軌道的配合，能夠?qū)崿F(xiàn)控制分度盤沿夾具軸線方向精確移動。本申請的設備能夠?qū)崿F(xiàn)上述光纖預制棒的測量方法。

可選的，還包括控制器，所述步進電機和激光測距筆均信號連接所述控制器，所述控制器用于控制步進電機轉(zhuǎn)動，記錄分度盤支架的位置，以及接收分度盤支架在對應位置時，三個激光測距筆采集到的距離信息。

可選的，所述控制器為計算機。

使用計算機和步進電機控制測量裝置延光纖預制棒軸線方向上進行掃描，可以得到光纖預制棒軸向上不同點位的軸向坐標、彎曲值和半徑，通過三維繪圖軟件即可將光纖預制棒的外形重建，形象地顯示出光纖預制棒的彎曲形狀。

可選的，所述分度盤上具有環(huán)形槽，環(huán)形槽上安裝有連接塊，所述連接塊與環(huán)形槽滑動定位配合，所述激光測距筆可拆卸安裝在連接塊上。

滑動定位配合，指的是連接塊能夠調(diào)節(jié)位置，且調(diào)節(jié)到位后能夠固定住。通過設置環(huán)形槽和連接塊能夠調(diào)節(jié)激光測距筆的位置，從而使激光測距筆之間的夾角為120°，激光測距筆可拆卸安裝在連接塊，這樣能夠方便激光測距筆的安裝和拆卸，且也方便校準激光測距筆與分度盤圓心的距離。

本發(fā)明的有益效果是：本方法通過激光測距筆能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸式的測量；通過本方法能夠快速方便的得到光纖預制棒在zp處所對應的彎曲值bow、光纖預制棒半徑r以及彎曲方向θ，從而后期可以根據(jù)測量的數(shù)據(jù)對加工設備或工藝進行分析，通過優(yōu)化流程等來保證預制棒的生產(chǎn)質(zhì)量。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明光纖預制棒的測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是光纖預制棒彎曲測量原理示意圖。

圖中各附圖標記為：

1、車床；2、步進電機；3、夾具；4、光纖預制棒；5、分度盤；6、環(huán)形槽；7、連接塊；8、激光測距筆；9、分度盤支架；10、絲桿；11、第一激光測距筆；12、第二激光測距筆；13、第三激光測距筆。

具體實施方式：

下面結(jié)合各附圖，對本發(fā)明做詳細描述。

如圖2所示，一種光纖預制棒的測量方法，包括以下步驟：

1)將待檢測的光纖預制棒4固定在夾具上，將三個激光測距筆繞夾具軸線的方向均勻設置(相鄰兩個激光測距筆之間的夾角為120°)，三個激光測距筆分別為第一激光測距筆11、第二激光測距筆12和第三激光測距筆13，各激光測距筆的發(fā)射點均指向夾具的軸線，各發(fā)射點距夾具軸線的距離均為l；

2)建立直角坐標系：指定夾具軸線上的其中一點為原點，第一激光測距筆發(fā)射的光線方向為x軸方向，夾具的軸線方向為z軸方向，同時垂直與x軸和z軸的方向為y軸方向；

3)沿夾具軸線方向同步移動三個激光測距筆，且記錄三個激光測距筆在z軸的坐標zp，控制激光測距筆向夾具軸線方向發(fā)射光線，并采集發(fā)射點與對應光纖預制棒測量點之間的距離信息(如圖2所示，對應的測量點為a、b、c)，其中第一激光測距筆測得a處的值為l1，第二激光測距筆測得b處的值為l2，第三激光測距筆測得c處的值為l3；

測得的三個測量點的坐標分別為(xa，ya，zp)，(xb，yb，zp)，(xc，yc，zp)，其中xa＝l-l1，ya＝0，xb＝(l-l2)cos120°，yb＝(l-l2)sin120°，xc＝(l-l3)cos240°，yc＝(l-l3)sin240°；

4)三個激光測距筆對應的光纖預制棒圓心p的坐標為(xp，yp，zp)，根據(jù)三點確定一個外接圓的幾何關(guān)系，求得xp和yp：

5)計算得到圓心p點在zp處的彎曲值bow和光纖預制棒半徑r：

6)計算得到圓心p點在zp處的彎曲方向θ，當(xp，yp)在第一或第四象限時，當(xp，yp)在第二或第三象限時，

本方法通過用三束垂直于z軸的激光(且激光方向均對準z軸)，測量光纖預制棒表面同一圓周上三個點在平面直角坐標系中的坐標位置，再以三點確定一個圓的幾何關(guān)系計算出該圓的圓心坐標和半徑，圓心到z軸的距離就是光纖預制棒對應測量位置處的彎曲值，z軸的對應點到圓心的方向就是棒體在該測量圓周點位的彎曲方向。

本方法通過激光測距筆能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸式的測量；通過本方法能夠快速方便的得到光纖預制棒在zp處所對應的彎曲值bow、光纖預制棒半徑r以及彎曲方向θ，從而后期可以根據(jù)測量的數(shù)據(jù)對加工設備或工藝進行分析，通過優(yōu)化流程等來保證預制棒的生產(chǎn)質(zhì)量。

于本實施例中，在測試上面的數(shù)據(jù)后，可以進行建模步驟：通過數(shù)據(jù)組(xp，yp，zp)和對應的半徑r對光纖預制棒進行建模。

現(xiàn)有的方法無法描述光纖預制棒的彎曲形狀是彩虹形彎曲還是波浪線形彎曲還是螺旋形彎曲等。而本方法能夠根據(jù)測得的數(shù)據(jù)進行快速的建模，從而能夠描述出光纖預制棒的實際彎曲形狀，比如采用solidworks等三維繪圖軟件進行建模，從而能夠形象地顯示出光纖預制棒的彎曲形狀。

如圖2所示，于本實施例中，步驟1)中三個激光測距筆均安裝在分度盤5上，分度盤5外套在光纖預制棒4上。

如圖1所示，為了實現(xiàn)上文的測量方法，本實施例還公開了一種光纖預制棒的測量裝置，包括：

車床1，車床1上具有夾具3，夾具3用于夾持待檢測的光纖預制棒4；

絲桿10，轉(zhuǎn)動安裝在車床1上，絲桿10的軸線與夾具3的軸線平行；

軌道，設置在車床1上，沿絲桿10的長度方向設置；

分度盤支架9，具有與絲桿10螺紋配合的螺紋孔，分度盤支架9與軌道滑動配合，絲桿10轉(zhuǎn)動時，帶動分度盤支架9沿軌道的長度方向移動；

步進電機2，用于驅(qū)動絲桿10轉(zhuǎn)動；

分度盤5，安裝在分度盤支架9上，且分度盤5的軸線與夾具軸線重合，分度盤5用于外套在光纖預制棒4上；

三個激光測距筆8，設置在分度盤5上，且繞分度盤軸線均勻設置，各激光測距筆發(fā)射點距分度盤軸線的距離相同，激光測距筆8用于向分度盤5的中心發(fā)射光線并采集發(fā)射點與對應光纖預制棒4測量點之間的距離信息。

通過三個激光測距筆8能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸式測量；通過絲桿10和軌道的配合，能夠?qū)崿F(xiàn)控制分度盤5沿夾具軸線方向精確移動。本申請的設備能夠?qū)崿F(xiàn)上述光纖預制棒4彎曲測量方法。

于本實施例中，還包括控制器(圖中未畫出)，步進電機2和激光測距筆8均信號連接控制器，控制器用于控制步進電機轉(zhuǎn)動，記錄分度盤支架的位置，以及接收分度盤支架在對應位置時，三個激光測距筆采集到的距離信息。于本實施例中，控制器為計算機。使用計算機和步進電機2控制測量裝置延光纖預制棒4軸線方向上進行掃描，可以得到光纖預制棒4軸向上不同點位的軸向坐標、彎曲值和半徑，通過三維繪圖軟件即可將光纖預制棒4的外形重建，形象地顯示出光纖預制棒4的彎曲形狀。

如圖1所示，于本實施例中，分度盤5上具有環(huán)形槽6，環(huán)形槽6上安裝有連接塊7，連接塊7與環(huán)形槽6滑動定位配合，激光測距筆8可拆卸安裝在連接塊7上。滑動定位配合，指的是連接塊7能夠調(diào)節(jié)位置，且調(diào)節(jié)到位后能夠固定住。通過設置環(huán)形槽6和連接塊7能夠調(diào)節(jié)激光測距筆8的位置，從而使激光測距筆8之間的夾角為120°，激光測距筆8可拆卸安裝在連接塊7，這樣能夠方便激光測距筆8的安裝和拆卸，且也方便校準激光測距筆8與分度盤5圓心的距離。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此即限制本發(fā)明的專利保護范圍，凡是運用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領域，均同理包括在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。