一种校准装置、其校准方法以及具有其的光纤预制棒设备与流程

1.本发明涉及一种校准装置、其校准方法以及具有其的光纤预制棒设备，尤其涉及一种高精度、低误差的校准装置、其校准方法以及具有其的光纤预制棒设备。


背景技术：

2.对于光纤预制棒制造设备中，轴向气相沉积法(vad法)制备光纤的设备，光纤芯棒拉伸设备，光纤预制棒烧结设备，光纤预制棒脱气退火设备等都需要进行垂直方向上的进料或者提升操作。由于光纤预制棒设备垂直进料的方向会受到重力的影响，若垂直进料或者提升方向与重力方向上存在过大的偏差，极易导致产品发生质量问题，且该问题的查找和确认都较为困难。
3.最为常见的垂直丝杆校准办法为垂线法，通过于平台上放下底部连有重锤的垂线，并在设备上选取基准面后测量垂线上下两个点的位置，以确认设备的是否与垂线平行，以此确认设备的垂直度。或者通过与设备不关联的一个基准点，通过选取丝杆运动中平台的上下两个位置，挂设垂线后测量垂线至基准点距离以判断设备的垂直度。
4.但是，1)以上两种方法都需要放置垂线，第一种方法测量时需要于上下两个位置进行测量，若设备较高，测量难度较大，第二种方法需要进行两次放线，对于精度要求较高的光纤预制棒设备来说引入了较大的操作误差，不适合作为校准方法；
5.2)以上两种方法都需要人员到基准点进行位置测量，会引入较大的测量误差，对于光纤预制棒设备来说并不理想。
6.所以有必要提出一种高精度、低误差，方便精确调整的校准装置。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于改善垂直度校准误差较大的问题。
8.为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种校准装置，用于光纤预制棒设备的垂直校准。
9.所述校准装置包括：丝杆，具有第一位置和第二位置；校准平台，滑动地设置于所述丝杆上，所述校准平台的下台面垂直于所述丝杆；激光发射器，所述激光发射器设置于所述校准平台下方，所述激光发射器发射垂直于水平面的激光；确认板，设置于所述下台面并朝向所述激光发射器，所述激光发射器的光斑照射至所述确认板；以及摄像头，设置于所述下台面上以拍摄所述确认板的光斑图像；其中，所述摄像头分别拍摄所述校准平台位于所述第一位置和所述第二位置两个位置处的所述光斑图像，根据两张所述光斑图像的光斑偏移，判断所述丝杆倾斜方向并调整所述丝杆垂直于水平面。
10.优选的，所述激光发射器具有水平气泡及支脚，所述支脚依据水平气泡进行水平调整，所述激光发射器发射的激光垂直于所述水平气泡指示的水平面。
11.优选的，所述水平气泡的感应精度高于垂直丝杆的调试垂直度要求。
12.优选的，所述丝杆、所述校准平台集成于光纤预制棒的设备内。
13.进一步的，当所述校准平台位于所述第一位置处，调整所述激光发射器的位置及所述激光发射器的水平度，直至所述激光发射器发出的激光光斑照射在确认板的中央，且同时激光发射器的水平度在精度要求内，所述摄像头拍摄所述校准平台位于所述第一位置处的所述光斑图像。
14.进一步的，当所述校准平台位于所述第二位置处，所述摄像头拍摄所述校准平台位于所述第二位置处的所述光斑图像，比对所述第二位置处的所述光斑图像与所述第一位置处的所述光斑图像，从而判断所述丝杆倾斜方向并调整所述丝杆。
15.进一步的，再次移动所述校准平台至所述第一位置处，拍摄所述所述第一位置处的光斑图像，比对所述第二位置处的所述光斑图像与所述第一位置处的所述光斑图像，确认光斑的偏移情况，若所述光斑的偏移量在预设范围内，则停止校准所述丝杆；若所述光斑的偏移量在预设范围外，则继续校准所述丝杆。
16.优选的，所述确认板上绘有十字式垂直坐标，所述十字式垂直坐标具有偏移量刻度。
17.优选的，所述第一位置处的所述光斑图像的光斑位于所述十字式垂直坐标中心。
18.优选的，所述第一位置与所述第二位置的高度差大于等于1米。
19.优选的，所述校准装置还包括显示装置，所述显示装置可通讯地连接所述摄像头，所述摄像头实时传递光斑图像至所述显示装置。
20.本发明还提供一种如前述校准装置的校准方法，所述校准方法包括：步骤s1：于所述校准平台的所述下台面上安装所述确认板和所述摄像头，所述摄像头能够拍摄到所述确认板正面；步骤s2：移动所述校准平台至所述第一位置；步骤s3：于所述校准平台下方对准所述确认板位置放置所述激光发射器；步骤s4：调整所述激光发射器的位置及所述激光发射器的水平度，直至所述激光发射器发出的激光光斑照射在所述确认板的中央，且同时所述激光发射器的水平度在精度要求内，所述摄像头拍摄所述第一位置处的光斑图像；步骤s5：自所述第一位置移动所述校准平台至所述第二位置，所述摄像头拍摄所述第二位置处的光斑图像；步骤s6：比对所述两次光斑图像，根据所述光斑的偏移，判断所述丝杆的倾斜方向，对所述丝杆进行相应调整。
21.进一步的，于步骤s6之后，还包括步骤s7：重复步骤s2至s5，若此次所述两次光斑图像中光斑的偏移距离处于预设范围内，则所述丝杆的垂直校准完成；若此次两次光斑图像中光斑的偏移距离处于预设范围外，则继续重复步骤s2至步骤s7，直至所述第一位置处的光斑与所述第二位置处的光斑偏移距离处于预设范围内。
22.本发明还提供一种光纤预制棒设备，包括上述任一项所述的校准装置。
23.与现有技术相比，本发明的校准装置可在垂直丝杆调整过程中，满足精度要求较高的前提下，降低操作的复杂程度。且无需进行垂线的放置，避免了放置垂线过程中引入误差的可能性。同时避免了校准人上下多次进行测量和确认的操作，简化了整个校准的操作难度和人为测量带来的误差。
附图说明
24.图1是本发明的校准装置的示意图；
25.图2是图1中校准装置中确认板的示意图；
26.图3是图1中校准装置中激光发射器的示意图；
27.图4是图1中校准装置待校准状态下的示意图。
具体实施方式
28.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施方式及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。
29.下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
30.为方便说明，本文使用表示空间相对位置的术语来进行描述，例如“上”、“下”、“后”、“前”等，用来描述附图中所示的一个单元或者特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的装置翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“上方”的单元将位于其他单元或特征“下方”或“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括下方和上方这两种空间方位。
31.图1是本发明的校准装置的示意图，图2是图1中校准装置中确认板的示意图，图3是图1中校准装置中激光发射器的示意图，图4是图1中校准装置待校准状态下的示意图，请一并参照图1至图4。
32.本发明提供一种用于光纤预制棒设备垂直丝杆10的校准装置1，校准装置1包括丝杆10、校准平台2、激光发射器3、确认板4、摄像头5。
33.校准平台2滑动地设置于丝杆10上，校准平台2的下台面垂直于丝杆10。所述激光发射器3设置于所述校准平台2的下方，激光发射器3发射垂直于水平面的激光，即激光发射器3发射的激光，例如为重力的反方向，确认板4设置于校准平台2的面朝激光发射器3的下台面上，激光发射器3的光斑照射至确认板4，摄像头5设置于下台面上以拍摄确认板4的光斑图像，设置于下台面上，可直接设置也可通过确认板4间接设置。
34.其中，摄像头5分别拍摄校准平台2于两个位置下的光斑图像，比对两张光斑图像得出两者光斑的偏移距离，判断丝杆倾斜方向来调整丝杆垂直于水平面，更进一步可进而计算得出丝杆10的倾斜度，精确调整丝杆使丝杆使其垂直于水平面。
35.下面具体描述调整方法，如图4所示，若光斑发生了偏移，则以光斑的偏移方向的反向调整丝杆10，使得激光于确认板4上的光斑位置向中央移动，并最终停在确认板4的中央位置，于本实施例中，还可进行调整角度的计算，计算方式例如如图4所示，校准平台2在丝杆10上滑动，两个位置之间的距离h可测定或设定，又可以从光斑图像上得知两个位置的光斑中心的偏移距离d，从而利用三角函数可得知丝杆10的倾斜度，当然，于其他实施例中，也可不计算此倾斜度，代替地，利用多次调整丝杆的方式来达到调试需求。
36.如此，可在垂直丝杆调整过程中，满足精度要求较高的前提下，降低操作的复杂程度。且无需进行垂线的放置，避免了放置垂线过程中引入误差的可能性。同时避免了校准人上下多次进行测量和确认的操作，简化了整个校准的操作难度和人为测量带来的误差。
37.为保证激光发射器3发出激光垂直于水平面，于本实施例中，激光发射器3具有水平气泡31、支脚32及激光发射孔33，水平气泡31的感应精度高于垂直丝杆10的调试垂直度要求，支脚32依据水平气泡31进行水平调整，激光发射器3发射的激光垂直于水平气泡31指示的水平面，即激光发射器3发射的激光始终为重力的反方向，相当于起到了垂线的作用。
38.于本实施例中，丝杆10、校准平台2可集成于光纤预制棒的设备内，即利用光纤预制棒的设备固有的元件进行校准，例如，利用拉丝设备中的丝杆及丝杆平台作为本校准装置的丝杆10及校准平台2。
39.具体地，两个位置例如包括第一位置p1、第二位置p2(高位或者低位)，所述第一位置p1与所述第二位置p2的高度差大于等于1米。于第一位置p1，如图4所示，调整激光发射器3的位置，以使激光发射器3的激光光斑投射在确认板4的中央。摄像头5再拍摄第二位置p2时确认板4上的光斑图像，比对所述第一位置p1和所述第二位置p2两个位置处的所述光斑图像，根据两处光斑的偏移情况对丝杆10进行相应的调整。
40.而在确认丝杆10的倾斜度后，调整丝杆10，再次移动校准平台2至第一位置p1，并拍摄确认板4上的光斑图像，比对所述第一位置p1和所述第二位置p2两个位置处的所述光斑图像，确认光斑的偏移情况，若光斑的偏移量在调试要求内，则停止校准；若光斑的偏移量不在调试要求内，则继续校准。
41.为更直观地显示光斑中心的偏移量d及丝杆10的倾斜度，如图2所示，确认板4上绘有字式垂直坐标，更进一步，十字式垂直坐标不仅标记偏移量d，还附带所述偏移量代表的丝杆倾斜度。例如，调试要求下的设定值为十字式垂直坐标最内侧的刻度框，即若不同位置下，激光发射器3发射的激光始终处于最内侧的刻度框，则判定丝杆10已经完成校准。
42.校准装置还包括显示装置(未示出)，显示装置可通讯地连接摄像头5，摄像头5实时传递光斑图像至显示装置，这样，人员在校准时可实时观看显示装置上显示的光斑图像，根据实时光斑图像中光斑与刻度线位置关系判断丝杆倾斜方向，更好更直观地调整丝杆使其垂直于水平面。
43.下面具体描述光纤预制棒设备垂直的校准方法，包括
44.步骤s1：于所述校准平台的所述下台面上安装所述确认板和所述摄像头，所述摄像头能够拍摄到所述确认板正面；
45.步骤s2：移动所述校准平台至所述第一位置；
46.步骤s3：于所述校准平台下方对准所述确认板位置放置所述激光发射器；
47.步骤s4：调整所述激光发射器的位置及所述激光发射器的水平度，直至所述激光发射器发出的激光光斑照射在所述确认板的中央，且同时所述激光发射器的水平度在精度要求内，所述摄像头拍摄所述第一位置处的光斑图像；
48.步骤s5：自所述第一位置移动所述校准平台至所述第二位置，所述摄像头拍摄所述第二位置处的光斑图像；
49.步骤s6：比对所述两次光斑图像，根据所述光斑的偏移，判断所述丝杆的倾斜方向，对所述丝杆进行相应调整。
50.于步骤s6之后，还包括步骤s7：重复步骤s2至s5，若此次两次光斑图像中光斑的偏移距离处于预设范围内，则丝杆的校准完成；若此次两次光斑图像中光斑的偏移距离处于预设范围外，则继续重复步骤s2至步骤s7，直至光斑的偏移距离处于预设范围内。
51.本发明还提供一种光纤预制棒设备，包括上述任一项所述的校准装置。
52.综上所述，本发明的校准装置可在垂直丝杆调整过程中，满足精度要求较高的前提下，降低操作的复杂程度。且无需进行垂线的放置，避免了放置垂线过程中引入误差的可能性。同时避免了校准人上下多次进行测量和确认的操作，简化了整个校准的操作难度和人为测量带来的误差。
53.应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
54.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。