一种光纤涂覆同心度在线检测装置及方法与流程

本技术涉及光纤检测，尤其是涉及一种光纤涂覆同心度在线检测装置及方法。

背景技术：

1、光纤涂覆同心度是指光纤包层中心与涂覆层中心的偏移程度，是影响光纤机械强度、抗弯曲性能和接续损耗的关键参数。在光纤拉丝生产过程中，光纤由预制棒拉制形成后，依次经过涂覆模具进行树脂涂覆、再进入uv固化炉进行固化，涂覆模具的模芯中心孔与光纤之间的间隙均匀性直接决定涂覆同心度。若涂覆同心度超差，将导致光纤强度下降、抗弯曲性能劣化，严重影响产品质量。因此，在光纤拉丝生产中对涂覆同心度进行在线监测至关重要。

2、在光纤涂覆同心度检测领域，激光投影观测法是一种常见的现有技术方案。该方法通常作为一个独立于生产线的离线或抽检方案使用，其结构包括单侧激光器、白色投影屏幕和固定支架。使用时，操作人员将一段光纤样品从生产线上截取下来，置于激光器与投影屏幕之间，激光束垂直照射光纤后在屏幕上形成投影光斑，通过肉眼观察光斑的轮廓和形状，判断同心度是否合格。

3、然而，该方案存在一定的缺陷：首先，该方法必须停机取样后在独立装置上进行检测，无法实时反馈生产状态，导致在发现问题时已有大量废品产出，废品率居高不下；其次，该方案采用单侧垂直照射，仅能获取一个维度的投影信息，无法全面反映光纤在二维平面内的偏心方向和程度，存在检测盲区；此外，该方案为了获取不同方向的偏心信息，往往需要对光纤样品进行旋转或反复调整放置角度，操作繁琐且难以准确定量，无法适配高速拉丝生产的实时检测需求。

技术实现思路

1、为了解决现有激光投影观测法必须停机离线取样检测、检测维度单一、需要反复调整光纤角度才能获取不同方向偏心信息、无法适配高速拉丝生产实时检测需求的问题，本技术提供一种光纤涂覆同心度在线检测装置及方法。

2、本技术提供的一种光纤涂覆同心度在线检测装置及方法采用如下的技术方案：

3、一种光纤涂覆同心度在线检测装置，其安装位置位于涂覆单元的出纤侧与固化单元的入纤侧之间，所述涂覆单元包括涂覆模具；

4、所述光纤涂覆同心度在线检测装置包括固定机构和设于所述固定机构上的检测模块；

5、所述检测模块包括基座、设于所述基座上的定位通道、激光模块和投影面板，所述定位通道用于供光纤穿过；

6、所述激光模块包括对称布置的两组激光组件，两组所述激光组件的出光方向均朝向所述定位通道内的光纤出射，且各所述激光组件的出射光束相对于所述光纤的径向方向倾斜设置；

7、所述激光模块的出射光束穿过所述定位通道内的所述光纤后投射至所述投影面板，在所述投影面板上形成投影图案。

8、通过采用上述技术方案，激光模块的两组激光组件从对称方向以倾斜角度照射光纤，使光束在穿过光纤时能够携带光纤截面的结构信息投射至投影面板形成投影图案；由于光纤在拉丝过程中始终存在固有的自然摆动，操作人员通过观察投影图案在光纤摆动过程中的形态变化即可判断涂覆同心度是否合格，无需外加任何旋转、夹紧或扫描驱动机构，也无需依赖高成本的成像与分析硬件，仅通过简单的光学投影即可实现涂覆同心度的实时在线检测；同时，将装置设置在涂覆单元出纤侧与固化单元入纤侧之间，使检测在涂覆层处于未固化湿态时进行，利用湿态涂覆层对红光的高透光特性获得清晰投影，并在涂层定型前即可发现偏心缺陷，实现涂覆参数的前置闭环调节，从而降低废品率。

9、在一个具体的可实施方案中，各所述激光组件的出射光束与所述光纤在入射点处的径向方向之间的夹角为25-35°，且两组所述激光组件的出射光束之间的夹角为50-70°。

10、通过采用上述技术方案，两束激光分别从不同方向穿透光纤的不同壁厚区域，当光纤存在偏心时投影条纹畸变特征被显著放大，提高了检测灵敏度和准确性；斜入射光路相较于垂直入射可在投影面板上形成包含二维截面信息的条状条纹而非单一光斑，为同心度判读提供了更丰富的形态依据。

11、在一个具体的可实施方案中，所述激光组件包括激光器，所述激光器的输出波长为645-655nm，输出功率为3-6mw，出射光斑直径为0.3-0.7mm。

12、通过采用上述技术方案，选用645-655nm红光激光器，与未固化湿态涂覆层83-86%高透光率相匹配，确保光束有效穿透涂覆层形成边界清晰、对比度高的明暗条纹；3-6mw输出功率保证条纹亮度满足观测需求且不会热灼伤涂覆层；0.3-0.7mm出射光斑兼顾了条纹边缘锐利度与光能集中度的平衡。

13、在一个具体的可实施方案中，所述定位通道为圆形贯通孔，所述定位通道的内壁表面设有消光层。

14、通过采用上述技术方案，圆形贯通孔保证光纤在拉丝过程中可自由摆动而不受约束；内壁消光层有效吸收通道内部产生的散射杂光，防止杂散光反射至投影面板干扰条纹成像，保证投影图案具有足够的对比度和清晰度。

15、在一个具体的可实施方案中，所述基座为遮光壳体，所述投影面板设于所述基座的一侧且与所述基座连接，所述投影面板为透明面板。

16、通过采用上述技术方案，遮光壳体阻隔外部环境杂光进入检测区域，避免环境光干扰投影条纹观测；透明面板允许投影光束通过并在面板上形成清晰投影图案，结构简单且观测直观。

17、在一个具体的可实施方案中，所述投影面板上设有刻度标识。

18、通过采用上述技术方案，操作人员可借助面板上的刻度标识对投影条纹的位置、宽度、间距等参数进行直接读取和比对，从而将条纹形态变化的定性观察转化为可量化的测量数据，提高了判读的准确性和一致性，降低了人工经验差异带来的误判风险。

19、在一个具体的可实施方案中，所述检测模块与所述涂覆模具之间的垂直距离为40-60mm。

20、通过采用上述技术方案，检测模块设置于涂覆模具下方40-60mm处，确保光纤在涂覆后尚未开始固化前进入检测区域（湿态涂覆层具有最佳红光透光率），同时避免距离过近时涂覆层尚未流平稳定所导致的投影扰动，在最佳光学检测窗口内完成同心度检测。

21、在一个具体的可实施方案中，所述固定机构包括支架和可伸缩安装架，所述支架的一端用于与所述涂覆模具连接，另一端与所述可伸缩安装架连接，所述可伸缩安装架可向远离所述支架的方向伸出，并与所述检测模块的所述基座连接。

22、通过采用上述技术方案，固定机构将检测模块刚性连接于涂覆模具上，使两者保持固定的相对位置关系；可伸缩安装架可根据不同型号拉丝塔的装配空间进行长度调节，提高了装置的通用性和适用范围。

23、一种光纤涂覆同心度在线检测方法，包括以下步骤：

24、提供如上所述的光纤涂覆同心度在线检测装置，将所述装置安装于光纤拉丝生产线的涂覆单元的出纤侧与固化单元的入纤侧之间；

25、将光纤穿过所述定位通道；

26、开启所述激光模块，两组所述激光组件分别从所述定位通道的两侧照射所述定位通道内的光纤，两组所述激光组件的出射光束在光纤所在位置交汇后投射至所述投影面板，在所述投影面板上形成投影图案；

27、观察所述投影图案在光纤拉丝过程中响应于光纤自然摆动的形态变化；

28、根据所述投影图案的形态变化，判断涂覆同心度是否合格。

29、通过采用上述技术方案，该方法仅需将光纤穿过定位通道并开启激光模块即可实施检测，操作步骤极为简化；利用光纤固有摆动作为动态检测信号来源，无需外加任何辅助驱动或运动控制机构；通过观察投影图案在摆动过程中的形态变化进行同心度判读，即可在不停机、不取样的情况下实现实时在线检测，使生产人员能够即时获知涂覆状态并及时调整工艺参数。

30、在一个具体的可实施方案中，所述根据所述投影图案的形态变化判断涂覆同心度是否合格，包括：

31、若所述投影图案为平直均匀的条状条纹，则判定涂覆同心度合格；若所述投影图案出现条纹局部扭曲、宽度不均或间距突变中的一种或多种畸变特征，则判定涂覆同心度不合格。

32、通过采用上述技术方案，利用投影条纹的平直度、宽度均匀度和间距一致性作为同心度合格的评判指标，同心度良好时条纹平直均匀、整体同步摆动，存在偏心时条纹产生局部扭曲、宽度变化或间距突变等可辨识的畸变特征；该判据直观明确、易于掌握，普通操作人员经简单培训即可准确判读，无需依赖复杂的图像处理算法或专业分析软件。

33、综上所述，本技术的有益技术效果：本技术通过将检测装置设置在涂覆单元出纤侧与固化单元入纤侧之间，利用未固化湿态涂覆层在红光波段的高透光特性获得清晰投影，并借助两组激光组件从对称方向以倾斜角度照射光纤，在投影面板上形成包含光纤截面结构信息的条状投影图案；检测过程中无需外加任何旋转、夹紧或扫描驱动机构，仅依靠光纤拉丝过程中固有的自然摆动使投影图案产生动态变化，操作人员通过观察条纹的平直度、宽度均匀度和摆动一致性即可直观判断涂覆同心度是否合格；同时，检测在涂层定型前完成，发现偏心缺陷后可即时调整涂覆模具参数，实现前置闭环调节，从源头降低废品率；该检测方法仅需将光纤穿过定位通道并开启激光模块即可实施，在不停机、不取样的情况下实现实时在线检测，使生产人员能够即时获知涂覆状态并及时调整工艺参数；整套装置结构简单、成本低廉、调试维护便捷，能够有效检测包括薄涂覆层在内的各种规格光纤，具有良好的工业实用性和推广价值。