一种光纤余长在线检测方法及系统

技术领域

本发明属于光缆生产技术领域，尤其涉及一种光纤余长在线检测方法及系统。

背景技术

光纤余长的产生使得光缆具有优越的机械、物理性能。在光缆的运输或者施工敷设时，当环境温度变化或存在外力作用时，光缆存有一定伸缩冗余量，而光纤余长的产生使得光缆受到伸缩变化时光纤本身可以不受外力或使外力的作用减小到可以承受的程度。光纤余长的大小是衡量光缆生产工艺的重要指标，而套塑工艺中最主要的控制参数是光纤在套管中的余长。精确地测取光纤余长结果就成为关键所在，光纤余长的检测测量通常有：手工截取测量、在线测量等手段。

在线测量是利用一种非接触式光纤在线余长测量系统，在光纤套塑生产时，同步在线测量得到光纤余长。其基本的测量原理是利用激光多谱勒测速原理：当某物体以一定速度通过激光光束时，光束会发生散射现象产生散射光，而散射光会产生多普勒频移，且频移的大小正比于物体通过激光束的速度。从检测得到的多普勒频率数据计算光纤(或束管)的前进速度，再进一步换算成单位时间内通过的长度ΔLf和ΔLT，即可得到光纤余长。一台安装在光纤放线架与挤塑机之间，测量光纤或带纤的长度Lf，另一台安放在主牵引后测量松套管的长度，将两测量数据处理后得到在线光纤余长。实际上，在经过主牵引之后的套管，其由于温度下降还会进一步继续收缩，而与最后成品的余长值存有较大的差距。

目前现有技术中，对于光纤余长的检测包括多种技术，而实际上光纤套塑生产过程中是动态变化的过程，而且最终余长是由多种因素共同决定的，从生产过程中的某个阶段获取速度后求取余长是一种脱离手工测量的方法，但是并不能全面反映光纤余长在二次套塑生产线中的各个阶段的情况，以及精细化分析余长调节中的关键调节参数：温度、速度差和牵引张力的大小与光纤余长之间的关系。

随着图像化视觉技术的发展，目前并未出现图像视觉化技术在整体生产状态下对余长进行检测的应用，以及并未实现精细化图像分析与参数分析，建立余长检测结果与余长控制因素之间的关系，从而以实现光纤余长的检测，以辅助提高光纤余长的测量精度。

发明内容

因此，针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的至少一点，本发明提供了一种光纤余长在线检测方法及系统，采用了视觉测量系统加控制器的处理方法，使得能够对光纤套塑生产中的光纤余长执行自动化检测，并能够采集包含余长影响因素的更多图像信息执行特征分析。

本发明公开了一种光纤余长在线检测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

获取光纤放线端的第一图像集，从所述第一图像集中获取第一图像信息及对应的第一时钟；所述第一图像集对应光纤入挤塑机区域的视场；

获取套管收线端的第二图像集，从所述第二图像集中获取第二图像信息及第三图像信息；所述第二图像集对应着色光纤收线区域的视场；

所述第二图像信息为响应所述第一时钟所获得的信息，所述第三图像信息为响应所述第一时钟加第一时延后所获得的信息；

获取所述光纤放线端的速度，依据所述第一时延计算光纤长度，依据所述第二图像信息及所述第三图像信息获取套管长度；由所述光纤长度及所述套管长度计算获取光纤余长。

进一步地，所述第二图像信息及所述第三图像信息为着色光纤绕制后具有绕匝状态的图像信息。

进一步地，所述方法还包括：采集多个第一时延下的第二图像信息及第三图像信息，建立图像特征样本，分析获取因套塑管在时间下进一步稳定收缩的光纤余长修正值。

进一步地，所述方法还包括：从所述第一图像集中获取光纤入挤塑机的状态信息，依据所述状态信息生成设置于挤塑机前端的导引轮的控制信息。

进一步地，所述控制信息为所述导引轮的抖动信息，控制因光纤放线速度造成的光纤抖动。

本发明还公开了一种光纤余长在线检测系统，其特征在于，该系统包括：

第一视觉采集系统，设置于光纤放线端，获取光纤入挤塑机区域的第一图像集；从所述第一图像集中获取第一图像信息及对应的第一时钟，发送予控制器；

第二视觉采集系统，设置于套管收线端，获取着色光纤收线区域的第二图像集；获取套管收线端的第二图像集，依据第一控制指令从所述第二图像集中获取第二图像信息；依据第二控制指令从所述第二图像集中获取第三图像信息；将所述第二图像信息及所述第三图像信息发送于所述控制器；

控制器，控制所述第一视觉采集系统及所述第二视觉采集系统，与着色光纤生产设备控制系统交互；所述控制器，依据所述第一时钟生成所述第一控制指令，依据所述第一时钟及第一时延生成所述第二控制指令，发送予所述第二视觉采集系统；从所述着色光纤生产设备控制系统获取所述光纤放线端的速度，依据所述第一时延计算光纤长度，依据所述第二图像信息及所述第三图像信息获取套管长度；由所述光纤长度及所述套管长度计算获取光纤余长。

进一步地，所述第二图像信息及所述第三图像信息为着色光纤绕制后具有绕匝状态的图像信息。

进一步地，所述控制器，生成第三控制指令发送予所述第二视觉采集系统，采集多个第一时延下的第二图像信息及第三图像信息，建立图像特征样本，分析获取因套塑管在时间下进一步稳定收缩的光纤余长修正值。

进一步地，所述第一视觉采集系统，从所述第一图像集中获取光纤入挤塑机的状态信息，依据所述状态信息生成设置于挤塑机前端的导引轮的控制信息，发送予所述控制器。

进一步地，所述控制信息为所述导引轮的抖动信息，控制因光纤放线速度造成的光纤抖动。

总体而言，通过本发明构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明提出了一种利用视觉采集系统来对着色光纤生产中的图像信息进行采集，并且利用图像信息来分析计算光纤余长信息，能够智能化实现生产过程中的信息的采集，能够通过视觉系统的控制器利用图像及对应的时钟生成图像采集的指令，能够采集多个图像数据提取充分的图像信息展开光纤余长分析。

(2)本发明通过图像的分析获取套管绕制后的信息，套管在套塑工艺整体的生产过程中，经过了多个阶段的热水冷水等交替，实际上在绕制后会进一步因为温度的冷却发生进一步收缩而影响光纤余长的最终结果，本发明进一步提取绕制后的套管图像进行进一步分析，分析其中的匝数状态和绕制厚度信息，进一步计算获取套管长度信息，使得能够反映更加接近生产结果的光纤余长信息。

(3)本发明中通过在二次着色光纤生产设备中设置视觉采集系统，进一步能够对并入挤塑机中的光纤状态执行图像采集，监测因放线端速度过快造成的光纤抖动，使得视觉采集系统能够提前监控状态，能够使得导引轮发生抖动保持并入挤塑机光纤的一致性，从而帮助保持余长的稳定性。

(4)本发明中进一步利用采集的图像信息建立特征信息库，采集关联水温等对光纤套塑管的影响，建立与光纤余长影响因素相关的特征库，帮助在工艺中执行余长的调节分析。

附图说明

图1是按照本发明实现的一种光纤余长在线检测方法的流程示意图；

图2是按照本发明实现的一种光纤余长在线检测系统的组成结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1中所示，按照本发明的其中一个实施例，公开了一种光纤余长在线检测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

获取光纤放线端的第一图像集，从第一图像集中获取第一图像信息及对应的第一时钟；第一图像集对应光纤入挤塑机区域的视场；

上述第一图像信息具体为光纤进入挤塑机的状态信息，对放线端的图像进行采集，采用视觉的图像能够帮助保存二次套塑生产过程中的多维信息，首先，采集的图像中包括了光纤的状态信息，也即是进入挤塑机之前的，尤其是在并带或是绞合入挤塑机时，光纤是否存在较大的抖动或者是弯曲，多根光纤之间的状态信息是否正常，以对采集的信息对导引轮产生并带修正信号，以保证生产中的多根光纤的余长的一致性。作为本发明的其中一种实施方式，并带修正信号为导引轮的抖动信息，帮助导引抖动的光纤恢复正常，控制因光纤放线速度造成的光纤抖动引起的余长不均匀性。

其中，每个图像信息在获取的时候，还保存有相应的时钟信息，对时钟信息的保存和记录，有助于选择相应的时段来进行周期性的图像比对分析，获取多个光纤余长的计算信息，帮助分析生产阶段整体的余长均匀性的波动信息。

其中，获取第一时钟，即从图像信息中选择相应的时间，以方便同步获取套管端的信息，通过方便计量在相应时延后的套管信息，以计算光纤余长。

获取套管收线端的第二图像集，从第二图像集中获取第二图像信息及第三图像信息；第二图像集对应着色光纤收线区域的视场；第二图像信息为响应第一时钟所获得的信息，第三图像信息为响应第一时钟加第一时延后所获得的信息。

上述第二图像信息、第三图像信息具体为着色光纤收线区域的状态信息，对收线端的图像进行采集，采用视觉的图像能够帮助保存二次套塑生产过程中的多维信息，首先，采集的图像中包括了套管的状态信息，也即是套管在入匝收线端装置之前，以及绕制之后的状态信息，使得所采集的图像信息能反映着色光纤绕制后的状态信息，例如，在第二图像信息中提取的绕制状态和绕制匝数的信息，到第三图像信息中的提取的绕制状态和绕制匝数的信息，可获取在第一时延的时钟周期下的套管的绕制长度，以记录实际绕制长度，相比于其它采用计算套管速度的方式来计算套管长度，没有考虑套管在多个不同状态下的热胀冷缩的实际信息，使得不能进一步精准获取套管的长度信息。

进一步的，获取光纤放线端的速度，依据第一时延计算光纤长度，依据第二图像信息及第三图像信息获取套管长度；由光纤长度及套管长度计算获取光纤余长。

作为本发明的其中一种优选的实施方式，第二图像信息及第三图像信息为着色光纤绕制后具有绕匝状态的图像信息，以着色光纤绕制后的状态，在其它的实施方式中，套塑管可进行标记，在采集图像的时延信息中对标记进行识别。

作为本发明的其中一种优选的实施方式，采集多个时延下的多个图像信息，建立图像特征样本，分析获取因套塑管在时间下进一步稳定收缩的光纤余长修正值。

可以对套塑管绕制后的匝数状态拍摄多组图像，建立图像特征样本，对图像样本中的图像特征值进行分析，主要针对套塑管在进一步冷却下稳定收缩后的状态，例如，调用一个具体的套管计算长度，获取累积一段计算间隔之后的多个计算长度，相加获取当前的理论值，之后与实际多个计算长度时间之后采集的实际图像信息计算的长度信息进行比对，获取在冷却稳定收缩状态之后的余长修正值。总之，通过对套塑管具体的图像信息分析，获取生产工艺中对光纤余长的多维度信息。

如图2中所示，本发明还公开了一种光纤余长在线检测系统，其特征在于，该系统包括：

至少设置于光纤放线端和套管收线端的视觉采集系统，其中，上述视觉采集系统包括至少一组相机，围绕视场区域布置以采集视场区域的多个图像信息，每套视觉采集系统包括视觉处理器。

其中，第一视觉采集系统，设置于光纤放线端，获取光纤入挤塑机区域的第一图像集；结合余长检测方法，第一视觉采集系统的视觉处理器从第一图像集中获取第一图像信息及对应的第一时钟，发送予控制器；

其中，第二视觉采集系统，设置于套管收线端，获取着色光纤收线区域的第二图像集；获取套管收线端的第二图像集；

结合余长检测方法，依据第一控制指令从第二图像集中获取第二图像信息；依据第二控制指令从第二图像集中获取第三图像信息；将第二图像信息及第三图像信息发送于控制器；

控制器，控制第一视觉采集系统及第二视觉采集系统，与着色光纤生产设备控制系统交互；控制器，依据第一时钟生成第一控制指令，依据第一时钟及第一时延生成第二控制指令，发送予第二视觉采集系统；从着色光纤生产设备控制系统获取光纤放线端的速度，依据第一时延计算光纤长度，依据第二图像信息及第三图像信息获取套管长度；由光纤长度及套管长度计算获取光纤余长。

其中，作为本发明的优选实施方式，相机布置于视场周围的多个点，以多维度采集信息。

其中，上述检测系统的控制程序由单独的控制器实现，并不并入生产设备控制系统中，以减少生产设备控制系统的负担，大量的数据图像信息分析可在单独的控制器中执行。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭示的系统，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务接口，系统或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的公开后，将容易想到本公开的其实施方案。本发明旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

本说明书中所描述的内容仅仅是对本发明所作的举例说明，本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。