专利名称：一种大直径预制棒偏心率的测量设备及其测量方法
技术领域：
本发明一种大直径预制棒偏心率的测量设备及其测量方法属于光纤预制棒制造领域，涉及利用镜面反射测量预制棒偏心率的设备及其方法。
背景技术：
目前一般预制棒企业生产的光纤预制棒为两层不同折射率的玻璃体，芯层玻璃体相对外包层偏心率直接影响到产品质量，在预制棒生产过程中需要精确测量偏心率，来判断产品是否合格，这是预制棒的关键指标。前期测量仪器检测预制棒偏心率主要是通过折射率测试法，借助折射率一定的标准棒，进行标定，测算出中间介质油的折射率。再对预制棒某一截面上折射率的分布信号收集，进行计算，算出预制棒偏心率，进而便于分析预制棒的品质。不过此方法有自身的缺 陷，随着预制棒直径尺寸不断做粗，重量也随之加大，对现有测量设备卡盘夹持承载，储油槽的尺寸容量，以及激光器的方面均不能满足要求，现市面上测量设备还未能实现大直径(直径> IOmm)预制棒偏心率测量。前期测量仪器具备的缺陷包括1)对于不同规格的棒需要配套不同的工装，对产品的变更适应性很差，无法满足同时具备多规格尺寸的测量；2)前期测量仪器采取折射率原理，需要光通过整个棒，对激光器的要求很高，无法满足棒径变粗后的测量精度要求。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足之处，提供一种大直径预制棒偏心率的测量设备及其测量方法，是一种利用镜面反射原理，准确测量出多层玻璃体偏心率的设备及其方法，测量精度达到O. 01mm，完全满足大尺寸(直径> 100m)预制棒偏心率的精度测量要求。一种大直径预制棒偏心率的测量设备及其测量方法是采取以下技术方案实现的一种大直径预制棒偏心率的测量设备包括测量台、移动滑台、测量台背板、检测数据显示屏、数据输出显示屏、激光发射接收仪支架、调节旋钮、激光发射接收仪、后线性导轨、左固定滚轮托架、左支撑滚轮、前线性导轨、刻度尺、旋转电机、移动托架、托棒旋转滚轮、右固定滚轮托架、右支撑滚轮、左右移动电机和左右移动丝杠；在测量台后端上部安装有测量台背板，在测量台背板上设有检测数据显示屏和数据输出显示屏；移动滑台安装在测量台的前线性导轨上，在移动滑台左端的测量台上安装有左固定滚轮托架，在左固定滚轮托架上安装有左支撑滚轮，在移动滑台右端的测量台上安装有右固定滚轮托架，在右固定滚轮托架上安装有右支撑滚轮；在移动滑台上安装有移动托架，在移动托架上安装有旋转电机和托棒旋转滚轮，旋转电机通过输出轴上安装的联轴器与托棒旋转滚轮相联，由旋转电机带动托棒旋转滚轮转动；在移动滑台后部安装有后线性导轨，在后线性导轨上安装有激光发射接收仪支架，激光发射接收仪安装在激光发射接收仪支架前端，调节旋钮安装在激光发射接收仪上，用来调节激光发射光与预制棒中心角度；在测量台上安装有左右移动电机，左右移动电机输出轴通过联轴器与左右移动丝杆相连，左右移动丝杆安装在前线性导轨和后线性导轨中，使得激光发射接收仪和移动托架可以共同移动。在测量台面前部装有刻度尺，用来辅助判定测量点的位置。所述激光接收仪支架为升降型支架，能根据需要调节高度。工作原理本发明一种大直径预制棒偏心率的测量设备通过左固定滚轮托架、支撑滚轮、右固定滚轮托架和右支撑滚轮将预制棒固定在测量台面上，通过移动托架和托棒旋转滚轮带动预制棒旋转，激光发射接收仪和移动托架跟随移动滑台一起移动。通过调整调节旋钮和激光发射接收 仪支架的高低，控制激光发射接收仪照在棒体表面角度和距离。通过激光发射接收仪将发射的光进行收集，经过放大器放大传送，经过数据采集卡，对数据进行分析处理，计算出芯层与外包层的距离LI以及LI对称方向芯层与外包层的距离L2，将LI或L2进行折算至标准数据，通过折算率计算公式计算出偏心率。一种大直径预制棒偏心率的测量设备的测量方法包括如下步骤
I)将预制棒放置在左固定滚轮托架和右固定滚轮托架的左支撑滚轮和右支撑滚轮上，保证预制棒能自由旋转，将移动托架移至第一测量点位置并固定，将移动托架上的托棒旋转滚轮提升至与预制棒表面完全接触，通过旋转电机旋转带动预制棒旋转；调整激光发射接收仪支架高度，使激光发射接收仪和预制棒表面距离为50 IOOmm ;调整调节旋钮，从而调整激光发射接收仪发射的激光与棒体表面夹角，得到最大光强，并通过检测数据显示屏，观测最强双驼波形；接通旋转电机，带动托棒旋转滚轮转动和预制棒转动，通过激光发射接受仪实时对棒体表面进行测试，并记录数据，收集该圆周各点偏心率数据，并将所测到的圆周方向各点双驼峰数据表通过放大器进行输出；通过Intouch脚本程序利用离散法对上述数据进行筛�。侠碛行萃ü嘁氤绦�(即Intouch脚本程序)通过偏心率计算公式计算出该点位置的偏心率。所述的合理有效数据指的是，通过离散法分析数据，将散点数据进行删除，在其它数据中取最大值为该点偏心率。2)进行第二点测量
通过PLC或单片机控制程序控制降低托棒旋转滚轮，确保托棒旋转滚轮与预制棒表面不接触，控制旋转电机启动，带动联轴器旋转，通过左右移动丝杠将移动托架移至设定的第二点测量位置，利用台面刻度尺进行距离确认。将移动托架上的托棒旋转滚轮提升至与预制棒表面完全接触；接通旋转电机，带动托棒旋转滚轮和预制棒转动，通过激光发射接收仪实时对棒体表面进行测试，并记录数据，利用棒体旋转，收集该测量位置圆周上各点偏心率数据，并将所测到的圆周方向各点双驼峰数据表通过放大器进行输出；由intouch程序利用离散法对该数据整理筛�。侠碛行萃ü鰅ntouch程序计算，通过偏心率计算公式计算出该点位置的偏心率。偏心率为单点的数值，所谓第二点测量为针对第一点以外其它点的测量，一根棒上可以测多个点，多个点有不同的偏心率。对于不同半径的预制棒，在测量安装时，其测量方法与所述步骤相同，仅需调整激光发射接收仪支架高度，使激光发射接收仪距离预制棒表面50 100mm。调整调节旋钮，通过检测数据显示屏，可以清楚看到最强双驼波形。对于不同长度的预制棒，在测量安装时，调整左固定滚轮托架和右固定滚轮托架的位置，然后固定，从而实现不同长度预制棒的测量，其测量方法与所述步骤相同。
本发明利用激光镜面反射原理，可以对两层或者多层预制棒进行测量。测量原理利用激光发射出激光光源，倾斜一定角度照到透明预制棒表面上，通过支架上调节装置来保证倾斜角度和测量距离。利用激光在预制棒中不同折射率表面进行反射，采用激光接收器对镜面反射光的信号进行收集，根据镜面反射信号强弱变化情况来判断玻璃芯层外边缘和外包层外边缘等多个位置。通过光信号计算出两位置的测量距离，考虑光在不同介质中存在折射出现位置偏差问题，需要将测量数据进行折算，利用折算公式计算出玻璃芯层外边缘和外包层外边缘的实际准确位置。匀速旋转预制棒，在预制棒表面的各点数据进行测量，并进行筛�。偻ü浇静阆喽杂谕獠愕闹行钠胫导扑愠�。它有四个好处一是能对不同直径的棒进行测量，对产品的规格变更适应性很强；二是测量不同规格的预制棒不需要单独的测量工装，直接调节仪表与棒之间距离就可以实现；三是设备结构简单，投入成本很低。四是利用镜面反射原理，不要光通过整个预制棒，对激光发射及接收器要求比较低。
以下将结合附图对本发明进一步说明
图I是本发明一种大直径预制棒偏心率的测量设备的结构示意图。图2是本发明一种大直径预制棒偏心率的测量设备的测量原理图。图3是本发明一种大直径预制棒偏心率的测量设备的测量数据波形示意图。图中1、检测数据显示屏，2、激光发射接收仪支架，3、调节旋钮，4、激光发射接收仪，5、后线性导轨，6、预制棒，7、左固定滚轮托架，8、左支撑滚轮，9、前线性导轨，10、刻度尺，11、旋转电机，12、移动托架，13、托棒旋转滚轮，14、右支撑滚轮，15、右固定滚轮托架，16、联轴器，17、左右移动电机，18、左右移动丝杠，19、数据输出显示屏，20、测量台，21、移动滑台，22、测量台背板，23、芯层，24、外包层。φ I是预制棒芯层23直径，Φ 2是预制棒外包层24直径，LI是芯层23与外包层24的距离，L2是LI对称方向芯层23与外包层24的距离。
具体实施例方式参照附图I 3，一种大直径预制棒偏心率的测量设备包括测量台20、移动滑台
21、测量台背板22、检测数据显示屏I、数据输出显示屏19、激光发射接收仪支架2、调节旋钮3、激光发射接收仪4、后线性导轨5、左固定滚轮托架7、左支撑滚轮8、前线性导轨9、刻度尺10、旋转电机11、移动托架12、托棒旋转滚轮13、右固定滚轮托架15、右支撑滚轮14、左右移动电机17和左右移动丝杠；在测量台20后端上部安装有测量台背板22，在测量台背板22上设有检测数据显示屏I和数据输出显示屏19 ;移动滑台21安装在测量台20的前线性导轨9上，在移动滑台21左端的测量台上安装有左固定滚轮托架7，在左固定滚轮托架7上安装有左支撑滚轮8，在移动滑台21右端的测量台上安装有右固定滚轮托架15，在右固定滚轮托架15上安装有右支撑滚轮14 ;在移动滑台21上安装有移动托架12，在移动托架12上安装有旋转电机11和托棒旋转滚轮13，旋转电机11通过输出轴上安装的联轴器与托棒旋转滚轮13相联，由旋转电机11带动托棒旋转滚轮13转动；在移动滑台21后部安装有后线性导轨5，在后线性导轨5上安装有激光发射接收仪支架2，激光发射接收仪4安装在激光发射接收仪支架2前端，调节旋钮3安装在激光发射接收仪4上，用来调节激光发射光与预制棒中心角度；在测量台20上安装有左右移动电机17，左右移动电机17输出轴通过联轴器16与左右移动丝杆18相连，左右移动丝杆18安装在前线性导轨9和后线性导轨5中，使得激光发射接收仪4和移动托架12可以共同移动。在测量台面前部装有刻度尺10，用来辅助判定测量点的位置。所述激光接收仪支架2为升降型支架，能根据需要调节高度。工作原理本发明一 种大直径预制棒偏心率的测量设备通过左固定滚轮托架7、支撑滚轮8、右固定滚轮托架15和右支撑滚轮14将预制棒6固定在测量台面上，通过移动托架12和托棒旋转滚轮13带动预制棒6旋转，激光发射接收仪4和移动托架12跟随移动滑台21 —起移动。通过调整调节旋钮3和激光发射接收仪支架2的高低，控制激光发射接收仪4照在棒体表面角度和距离。通过激光发射接收仪4将发射的光进行收集，经过放大器放大传送，经过数据采集卡，对数据进行分析处理，计算出芯层23与外包层24的距离LI以及LI对称方向芯层23与外包层24的距离L2，将LI或L2进行折算至标准数据，通过折算率计算公式计算出偏心率。一种大直径预制棒偏心率的测量设备的测量方法包括如下步骤
I)将预制棒6放置在左固定滚轮托架7和右固定滚轮托架15的左支撑滚轮8和右支撑滚轮14上，保证预制棒6能自由旋转，将移动托架12移至第一测量点位置并固定，将移动托架上12的托棒旋转滚轮13提升至与预制棒6表面完全接触，通过旋转电机11旋转带动预制棒6旋转；调整激光发射接收仪支架2高度，使激光发射接收仪4和预制棒6表面距离为50 IOOmm ;调整调节旋钮3，从而调整激光发射接收仪4发射的激光与棒体表面夹角，得到最大光强，并通过检测数据显示屏1，观测最强双驼波形；接通旋转电机11，带动托棒旋转滚轮13转动和预制棒6转动，通过激光发射接受仪4实时对棒体表面进行测试，并记录数据，收集该圆周各点偏心率数据，并将所测到的圆周方向各点双驼峰数据表通过放大器进行输出；通过Intouch脚本程序利用离散法对上述数据进行筛�。侠碛行萃ü嘁氤绦�(即Intouch脚本程序)通过偏心率计算公式计算出该点位置的偏心率。所述的合理有效数据指的是，通过离散法分析数据，将散点数据进行删除，在其它数据中取最大值为该点偏心率。2)进行第二点测量
通过PLC或单片机控制程序控制降低托棒旋转滚轮13，确保托棒旋转滚轮13与预制棒6表面不接触，控制旋转电机11启动，带动联轴器旋转，通过左右移动丝杠18将移动托架12移至设定的第二点测量位置，利用台面刻度尺10进行距离确认。将移动托架12上的托棒旋转滚轮13提升至与预制棒6表面完全接触；接通旋转电机11，带动托棒旋转滚轮13和预制棒6转动，通过激光发射接收仪4实时对棒体表面进行测试，并记录数据，利用棒体旋转，收集该测量位置圆周上各点偏心率数据，并将所测到的圆周方向各点双驼峰数据表通过放大器进行输出；由intouch程序利用离散法对该数据整理筛�。侠碛行萃ü鰅ntouch程序计算,通过偏心率计算公式计算出该点位置的偏心率。对于不同半径的预制棒，在测量安装时，其测量方法与所述步骤相同，仅需调整激光发射接收仪支架2高度，使激光发射接收仪4距离预制棒6表面50 100mm。调整调节旋钮3，通过检测数据显示屏1，可以清楚看到最强双驼波形。
对于不同长度的预制棒6，在测量安装时，调整左固定滚轮托架7和右固定滚轮托
架14的位置，然后固定，从而实现不同长度预制棒的测量，其测量方法与所述步骤相同。
权利要求
1.一种大直径预制棒偏心率的测量设备，其特征在于包括测量台、移动滑台、测量台背板、检测数据显示屏、数据输出显示屏、激光发射接收仪支架、调节旋钮、激光发射接收仪、后线性导轨、左固定滚轮托架、左支撑滚轮、前线性导轨、刻度尺、旋转电机、移动托架、托棒旋转滚轮、右固定滚轮托架、右支撑滚轮、左右移动电机和左右移动丝杠；在测量台后端上部安装有测量台背板，在测量台背板上设有检测数据显示屏和数据输出显示屏；移动滑台安装在测量台的前线性导轨上，在移动滑台左端的测量台上安装有左固定滚轮托架，在左固定滚轮托架上安装有左支撑滚轮，在移动滑台右端的测量台上安装有右固定滚轮托架，在右固定滚轮托架上安装有右支撑滚轮；在移动滑台上安装有移动托架，在移动托架上安装有旋转电机和托棒旋转滚轮，旋转电机通过输出轴上安装的联轴器与托棒旋转滚轮相联，由旋转电机带动托棒旋转滚轮转动；在移动滑台后部安装有后线性导轨，在后线性导轨上安装有激光发射接收仪支架，激光发射接收仪安装在激光发射接收仪支架前端，调节旋钮安装在激光发射接收仪上，用来调节激光发射光与预制棒中心角度；在测量台上安装有左右移动电机，左右移动电机输出轴通过联轴器与左右移动丝杆相连，左右移动丝杆安装在前线性导轨和后线性导轨中，使得激光发射接收仪和移动托架可以共同移动；在测量台面前部装有刻度尺，用来辅助判定测量点的位置。
2.根据权利要求I所述的一种大直径预制棒偏心率的测量设备，其特征在于所述激光接收仪支架为升降型支架。
3.权利要求I所述的一种大直径预制棒偏心率的测量设备的测量方法，其特征在于，包括如下步骤 1)将预制棒放置在左固定滚轮托架和右固定滚轮托架的左支撑滚轮和右支撑滚轮上，保证预制棒能自由旋转，将移动托架移至第一测量点位置并固定，将移动托架上的托棒旋转滚轮提升至与预制棒表面完全接触，通过旋转电机旋转带动预制棒旋转；调整激光发射接收仪支架高度，使激光发射接收仪和预制棒表面距离为50 IOOmm ;调整调节旋钮，从而调整激光发射接收仪发射的激光与棒体表面夹角，得到最大光强，并通过检测数据显示屏，观测最强双驼波形；接通旋转电机，带动托棒旋转滚轮转动和预制棒转动，通过激光发射接受仪实时对棒体表面进行测试，并记录数据，收集该圆周各点偏心率数据，并将所测到的圆周方向各点双驼峰数据表通过放大器进行输出；通过Intouch脚本程序利用离散法对上述数据进行筛�。侠碛行萃ü嘁氤绦蛲ü穆始扑愎郊扑愠龈玫阄恢玫钠穆�; 2)进行第二点测量 通过PLC或单片机控制程序控制降低托棒旋转滚轮，确保托棒旋转滚轮与预制棒表面不接触，控制旋转电机启动，带动联轴器旋转，通过左右移动丝杠将移动托架移至设定的第二点测量位置，利用台面刻度尺进行距离确认；将移动托架上的托棒旋转滚轮提升至与预制棒表面完全接触；接通旋转电机，带动托棒旋转滚轮和预制棒转动，通过激光发射接收仪实时对棒体表面进行测试，并记录数据，利用棒体旋转，收集该测量位置圆周上各点偏心率数据，并将所测到的圆周方向各点双驼峰数据表通过放大器进行输出；由intouch程序利用离散法对该数据整理筛�。侠碛行萃ü鰅ntouch程序计算，通过偏心率计算公式计算出该点位置的偏心率。
4.根据权利要求3所述的一种大直径预制棒偏心率的测量设备的测量方法，其特征在于所述的步骤I)中所述的合理有效数据指的是，通过离散法分析数据，将散点数据进行删除，在其它数据中取最大值为该点偏心率。
5.根据权利要求3所述的一种大直径预制棒偏心率的测量设备的测量方法，其特征在于对于不同半径的预制棒，在测量安装时，其测量方法与所述步骤相同，调整激光发射接收仪支架高度，使激光发射接收仪距离预制棒表面50 IOOmm，调整调节旋钮，通过检测数据显示屏，看到最强双驼波形。
6.根据权利要求3所述的一种大直径预制棒偏心率的测量设备的测量方法，其特征在于对于不同长度的预制棒，在测量安装时，调整左固定滚轮托架和右固定滚轮托架的位置，然后固定，从而实现不同长度预制棒的测量，其测量方法与所述测量方法的步骤相同。
全文摘要
本发明一种大直径预制棒偏心率的测量设备及其测量方法属于光纤预制棒制造领域，涉及利用镜面反射测量预制棒偏心率的设备及其方法。包括测量台、移动滑台、测量台背板、检测数据显示屏、数据输出显示屏、激光发射接收仪支架、调节旋钮、激光发射接收仪、后线性导轨、左固定滚轮托架、左支撑滚轮、前线性导轨、刻度尺、旋转电机、移动托架、托棒旋转滚轮、右固定滚轮托架、右支撑滚轮、左右移动电机和左右移动丝杠。测量步骤为将预制棒放置在左固定滚轮托架和右固定滚轮托架的左支撑滚轮和右支撑滚轮上，通过激光发射接受仪实时对棒体表面进行测试，并记录数据，收集该圆周各点偏心率数据，通过偏心率计算公式计算出该点位置的偏心率；进行第二点测量。
文档编号G01B11/27GK102878955SQ201210378949
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月9日 优先权日2012年10月9日
发明者张贤根, 赵海伦, 庄卫星, 卢德勇, 徐辉 申请人:中天科技精密材料有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
