一种光纤线包精密缠绕数字化模型的跨层退绕方法与流程

1.本发明涉及一种光纤线包精密缠绕数字化模型的跨层退绕方法，应用于光纤线包精确数字化模型创建和线包仿真等领域。


背景技术：

2.光纤线包是直径极小的光纤，它缠绕在圆柱或带锥度的圆柱底筒上。光纤线包绕线时，每绕新的一层必须从前一层退绕到当前层。但是，从绕线半径较小的层退绕到缠绕半径较大的层，并且还要恰好落在前一层形成的线槽线槽中，便会出现一段任意的、无规律的跨层退绕段，然后才在新的一层继续缠绕。这种现象称之为“跨层退绕”，它对光纤质量的稳定性会产生很大的影响。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种光纤线包精密缠绕数字化模型的跨层退绕方法，以便能分析解决线包跨层退绕现像存在问题和缠绕缺陷，从而提高数字化光纤线包在跨层退绕创建创建过程的速度和精确度。
4.本发明的目的是这样实现的，一种光纤线包精密缠绕数字化模型的跨层退绕方法，其特征是：至少包括如下流程：
5.1)通过如下步骤创建光纤线包精密缠绕数字化模型；
6.2)获取退绕段两端点的坐标数据，大端记为p1,小端记为p0；
7.3)将外径较小的一端沿底筒径向向外偏移s0,记为p00；
8.4)将外径较大的一端沿底筒径向向外偏移s1，使其脱离线槽到前一层光纤形成的包络面，记为p11；
9.5)按照同层跨匝的方法将p00-p11连接，创建退绕初始曲线-1；
10.6)将曲线-1两端向中间偏移记为曲线-2，端点记为p000,p111；
11.7)将p000与p0连接，记为曲线-3，p1与p111连接，记为曲线
ꢀ‑
4作为退绕曲线两端的过渡区；
12.8)在曲线-2、曲线-3、线-4上均匀的取点作为退绕曲线的拟合点；
13.9)通过各拟合点创建分段段间拟合曲线作为退绕段的最终曲线。所述的创建光纤线包精密缠绕数字化模型至少包括如下步骤：
14.1)根据退绕段两端点的坐标数据p0:(ρ0,θ0,z0)，p1:(ρ1，θ1，z1)，以及光纤直径d，求得偏移以后的端点p00:(ρ
00
,θ0,z0)和p11:(ρ
11
，θ1，z1)；
15.2)根据p00和p11求得退绕初始曲线方程：
[0016][0017]
3)确定p000,p111两点的位置，依据p000,p111两点根据实际线包缠绕样图来确定相对两端点的偏移角度；
[0018]
4)根据曲线方程(式1)以及偏移角度，求得点p000和p111的坐标值:p000:(ρ
000
,θ
000
,z
000
)，p111:(ρ
111
,θ
111
,z
111
)；
[0019]
5)退绕曲线过度段的求取：将点p0,p000和点p1,p111用曲线连接，保证在p000与p111处曲线连续且光滑；
[0020]
6)曲线-2、曲线-3、线-4创建完成后，在曲线-2、曲线-3、线
ꢀ‑
4上均匀取点，通过曲线拟合(式2)的方式创建最终的跨层退绕曲线：
[0021]
x＝t
[0022]
y＝p1*x^4 p2*x^3 p3*x^2 p4*x p5
ꢀꢀ
(式2)
[0023]
z＝q1*x^4 q2*x^3 q3*x^2 q4*x q5。
[0024][0025]
所述的跨层退绕曲线获取退绕曲线的两端点，如图9-1和图9-2 所示，当下一层向上一层退绕时，退绕曲线由下一层最后一匝的终点p0向上一层第一匝的起点p1缠绕(如图9)。
[0026]
所述的跨层退绕曲线获取退绕曲线的两端点，当前层绕满后继续向上一层退绕，每一层需要获取起始点和终止点的坐标，奇数层的终点向下一偶数层的起点退绕，偶数层的终点向下一奇数层的起点退绕。
[0027]
本发明的优点是：本发明通过应用于圆柱底筒和带稍度圆柱底筒的光纤线包数字化精密缠绕中线包层与层之间跨层退绕曲线，解决了光纤精确缠绕在“跨层退绕”步骤的关键问题，提高数字化光纤线包在跨层退绕创建过程的速度和精确度。
附图说明
[0028]
下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明：
[0029]
图1是光纤线包跨层退绕段示意图；
[0030]
图2是跨层退绕段光纤曲线示意图；
[0031]
图3是跨层退绕流程图；
[0032]
图4是跨层退绕处理流程示意图；
[0033]
图4-1获取跨层退绕端点，
[0034]
图4-2端点偏移，
[0035]
图4-3创建退绕初始曲线，
[0036]
图4-4退绕初始曲线向中间偏移、
[0037]
图4-5均匀取点拟合曲线，
[0038]
图4-6三段退绕曲线合并；
[0039]
图5跨层退绕初始曲线创建示意图；
[0040]
图6点p0,p000,p1,p111的相对位置；
[0041]
图7退绕过度段曲线创建示意；
[0042]
图8拟合曲线样图；
[0043]
图9跨层退绕曲线示意；
[0044]
图10自动跨匝过程简图。
具体实施方式
[0045]
如图1和图2所示，当本层光纤缠绕结束，需要根据工艺要求完成“跨层退绕”，在本层光纤的上表面开始新一层光纤的绕制。“跨层退绕”即是光纤从底层到上层的回叠过程，该过程不仅有固定的退绕匝数要求(1.5匝、2.5匝)，还要求光纤按照固定的轨迹落入相邻两匝光纤的沟槽内。
[0046]
如图3所示，本发明采取的技术方案为：包括如下流程：
[0047]
1)通过如下步骤创建光纤线包精密缠绕数字化模型；
[0048]
2)如图4-1所示，获取跨层退绕端点，如获取跨层退绕端点获取退绕段两端点的坐标数据，大端记为p1,小端记为p0；
[0049]
3)如图4-2所示，端点偏移，将外径较小的一端沿底筒径向向外偏移s0,记为p00；
[0050]
4)将外径较大的一端沿底筒径向向外偏移s1，使其脱离线槽到前一层光纤形成的包络面，记为p11；
[0051]
5)按照同层跨匝的方法将p00-p11连接，创建退绕初始曲线-1；如图5和图4-3所示，
[0052]
6)将曲线-1两端向中间偏移记为曲线-2，端点记为p000,p111，如图4-4所示；
[0053]
7)将p000与p0连接，记为曲线-3，p1与p111连接，记为曲线
ꢀ‑
4作为退绕曲线两端的过渡区；
[0054]
8)在曲线-2、曲线-3、线-4上均匀的取点作为退绕曲线的拟合点，如图4-5所示
[0055]
9)通过各拟合点创建分段段间拟合曲线作为退绕段的最终曲线，如图4-6所示，三段退绕曲线合并。
[0056]
所述的创建光纤线包精密缠绕数字化模型至少包括如下步骤：
[0057]
1)根据退绕段两端点的坐标数据p0:(ρ0,θ0,z0)，p1:(ρ1，θ1，z1)，以及光纤直径d，求得偏移以后的端点p00:(ρ
00
,θ0,z0)和p11:(ρ
11
，θ1，z1)；
[0058]
2)根据p00和p11求得退绕初始曲线方程：
[0059][0060]
3)如图6所示，确定p000,p111两点的位置，依据p000,p111 两点根据实际线包缠绕样图来确定相对两端点的偏移角度；
[0061]
4)根据曲线方程(式1)以及偏移角度，求得点p000和p111的坐标值:p000:(ρ
000
,
θ
000
,z
000
)，p111:(ρ
111
,θ
111
,z
111
)；
[0062]
5)如图7所示，退绕曲线过度段的求取：将点p0,p000和点p1,p111用曲线连接，保证在p000与p111处曲线连续且光滑；
[0063]
6)如图8所示，曲线-2、曲线-3、线-4创建完成后，在曲线-2、曲线-3、线-4上均匀取点，通过曲线拟合(式2)的方式创建最终的跨层退绕曲线：
[0064]
x＝t
[0065]
y＝p1*x^4 p2*x^3 p3*x^2 p4*x p5
ꢀꢀꢀꢀ
(式2)
[0066]
z＝q1*x^4 q2*x^3 q3*x^2 q4*x q5。
[0067][0068]
所述的跨层退绕曲线获取退绕曲线的两端点，如图9-1和图9-2 所示，当下一层向上一层退绕时，退绕曲线由下一层最后一匝的终点p0向上一层第一匝的起点p1缠绕(如图9)。
[0069]
所述的跨层退绕曲线获取退绕曲线的两端点，当前层绕满后继续向上一层退绕，每一层需要获取起始点和终止点的坐标，奇数层的终点向下一偶数层的起点退绕，偶数层的终点向下一奇数层的起点退绕。在自动创建常规圆弧曲线(详见一种光纤线包数字化模型的精确创建方法-1)时将每层起点和终点存入，用于自动创建各层之间的退绕曲线。