用于检查缠绕的光纤的系统和方法技术方案

公开了一种用于检查缠绕光纤以检测和表征缺陷的系统和方法。该方法包括利用来自光源的光照亮所述缠绕光纤并基于被缠绕光纤重定向至数字相机的测量光捕捉数字图像。所述方法还包括利用计算机处理所述数字图像以检测和表征所述缺陷。使用此处公开的系统和方法能够检测的缺陷类型包括气泡、磨损、穿孔、刮伤、表面污染、缠绕误差、周期尺寸误差、非周期尺寸误差以及压痕。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求根据35U.S.C§119于2013年9月12日提交的美国临时申请号No.61/876,861的权益，其内容作为依据并在此全部引入作为参考。
本公开涉及光纤检测并特别涉及检测缠绕的光纤。
技术介绍
光纤的制造主要涉及使预制体受热并在拉力下拉伸预制体以制造光纤。多个其他的操作，例如涂覆，通常作为制造过程的一部分执行。最终的光纤通常缠绕到能容纳从数百米直到数千米光纤的储存绕线筒上。光纤在制造过程中被检查。通常在先于光纤被自身层层缠绕到用于储存的绕线筒上之前作为一个独立的部分对光纤执行这类检查。当前，储存绕线筒上的光纤的检查是手动完成的，并且因此是一种繁重的和劳动密集型的操作。在手动检查中，操作者必须利用视觉针对多种不同的缺陷检查缠绕光纤，其中某些缺陷比其他的容易认出。例如，光纤涂层的磨损和微小缺陷(如气泡和穿孔)由于光纤的亮反射性表面和较小直径而容易被漏掉。而且，储存绕线筒上的一层光纤能够代表超过一千圈，这使得检测过程变得艰巨。
技术实现思路
本公开的第一方面是一种检查在绕线筒上缠绕的光纤的方法。该方法包括：用来自至少第一照明方向的照明光来照亮所述缠绕的光纤；从至少一个检测方向捕获从缠绕的光纤重定向作为测量光的照明光的至少一个数字图像；以及处理所述至少一个数字图像以检测和表征缠绕的光纤的至少一个缺陷。本公开的另一方面是一种检查缠绕的光纤的方法。该方法包括：照亮所述缠绕的光纤以产生测量光；旋转所述缠绕的光纤；在旋转过程中基于测量光捕获缠绕的光纤的多个数字图像；以及处理多个数字图像以表征所述缠绕的光纤的至少一个缺陷。本公开的另一方面是一种检查在绕线筒上缠绕的光纤的系统。该系统包括：第一光源，布置成采用来自第一照明方向的光照亮所述缠绕的光纤；数字相机，布置成用于从一检测方向捕获从缠绕的光纤反射和散射中的至少一种的光的至少一个数字图像；以及计算机，适于处理所述至少一个数字图像以表征所述缠绕的光纤的至少一个缺陷。另外的特征和优点在下文的详细说明部分阐明，并根据说明书部分地对本领域技术人员来说容易明显或通过实施说明书以及权利要求书和附图中描述的实施例而认识到。可以理解的是前文的总体说明和下文的详细说明仅仅是示例性的并意图提供用于理解权利要求性质和特性的综述或框架。附图说明附图被包括在此用于提供进一步的理解并引入和构成说明书的一部分。附图描绘了一个或更多实施例，并与详细说明一起用来解释不同实施例的原理和操作。由此，基于如下的详细说明和结合附图，本专利技术会更全面的被理解，其中：附图1A是包含缠绕的光纤的示例性绕线筒的高视角；附图1B是空的绕线筒的高视角；附图2是示例性光纤的局部剖视图；附图3A是根据第一实施例配置为执行缠绕的光纤测量以检测其中缺陷的示例性测量系统的高视角；附图3B是附图3A的测量系统的原理性自上而下视图，示出了照明和检测方向以及测量角度；附图4A由测量系统的数字相机捕捉的数字图像处理后的示例性表示，其中缺陷的位置基于散射测量光计算；附图4B是绕线筒的背面视图，示出了在特写镜头插图中数字图像是怎样包含关于沿检测方向由数字相机拍摄到的缠绕的光纤边缘的强度变化信息的；附图5A和6A是使用附图3A的测量系统捕获的缠绕的光纤的两个不同绕线筒的数字图像，而5B和6B是附图5A和6A的数字图像中平均强度IA(y)相对y位置的图，相应地，其中该图示出了具有深度超过阈值(附图5B)和深度低于阈值(附图6B)的多个谷；附图7A类似于附图3A并示出了根据第二实施例配置为执行缠绕的光纤测量以检测其中缺陷的测量系统的示例性配置；附图7B到7D是附图7A的测量系统的原理性自上而下视图，示出对于附图7A中测量系统的三种变型后示例性配置的照明和检测方向；附图8A和8B是使用附图7A的测量系统获得的缠绕的光纤前侧的两个示例性数字图像，其中照明产生了一条可以用于处理以提取缺陷信息的饱和反射线；附图8C是带有参考线的附图8A的反射线顶部和底部边缘的边缘测量的原理性表示；附图8D是附图8B的数字图像顶部和底部区域的2D傅里叶变换，并示出了光纤涂层直径中周期性缺陷的特征；附图9A类似于附图3A和7A并示出了根据第三实施例配置为执行缠绕光纤测量以检测其中缺陷的示例性测量系统；附图9B是附图9A的测量系统的原理性自上而下视图，示出了照明和检测方向以及测量角度；附图10为使用附图9A的测量系统照亮的缠绕的光纤的数字图像；附图11A类似于附图3A，7A和9A并示出了根据第四实施例用于执行缠绕光纤中缺陷测量的测量系统的示例性配置；附图11B是附图11A的测量系统的原理性自上而下视图，示出了照明和检测方向以及测量角度；附图12A是使用附图11A的测量系统捕捉的数字图像的一部分，并示出了具有来自光源的直接反射(底部)的测量光以及在其中分析漫反射测量光的狭窄区域；附图12B是为了易于说明而作为负像(如黑白颠倒)展示的缠绕光纤表面的整个周长的数字示意图像，其中磨损缺陷显示为较长的垂直线；附图13A类似于附图3A，7A，9A和11A并示出了根据第五实施例用于执行缠绕光纤中缺陷测量的测量系统的示例性配置；附图13B是附图13A的测量系统的原理性自上而下视图，示出了照明和检测方向以及测量角度；附图14A示出了展示从缠绕光纤表面反射的测量光中所发生变化的所捕捉的部分数字图像；附图14B示出了附图14A的数字图像相对于水平参考线的平均变化dY(z)，该水平参考线示出了缠绕光纤表面中的压痕缺陷的位置；附图14C示意性地描绘了绕线筒旋转过程中捕获的14个数字图像帧的合并结果dY(z)；附图14D示出了通过对附图14C的数据沿Y轴积分计算出的隆起和凹陷缺陷的3D扫描表面(等值线图)；附图14E示出了具有被识别的压痕缺陷的示例性绕线筒；附图15是根据采用两个数字相机的第六实施例用于执行缠绕光纤中缺陷测量的测量系统的示例性配置的高视角；附图16是附图15的测量系统中的一个数字相机拍摄的绕线筒的示例性数字图像；以及附图17示出了在绕线筒一个360°旋转期间使用附图15的测量系统由其中一个数字相机捕获的数字图像的合集。具体实施方式现在详细参考本专利技术不同的实施例，它们的例子在附图中描绘。只要可能，相同或相似的附图标记和标志被使用在贯穿所有附图中，用以指代相同或相似...

【技术保护点】
一种检查在绕线筒上缠绕的光纤的方法，包括：利用来自至少第一照明方向的照明光来照亮所述缠绕的光纤；从至少一个检测方向捕获从缠绕的光纤重定向作为测量光的照明光的至少一个数字图像；以及处理所述至少一个数字图像以检测和表征缠绕的光纤的至少一个缺陷。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.12 US 61/876,8611.一种检查在绕线筒上缠绕的光纤的方法，包括：
利用来自至少第一照明方向的照明光来照亮所述缠绕的光纤；
从至少一个检测方向捕获从缠绕的光纤重定向作为测量光的照明光的至少
一个数字图像；以及
处理所述至少一个数字图像以检测和表征缠绕的光纤的至少一个缺陷。
2.如权利要求1所述的方法，其中至少第一照明方向和至少一个检测方向
相对于所述绕线筒处于大约180°的方位。
3.如权利要求1所述的方法，其中至少一个第一照明方向和至少一个检测
方向相对于所述绕线筒处于大约90°的方位。
4.如权利要求1所述的方法，其中至少一个第一照明方向和至少一个检测
方向相对于所述绕线筒处于大约45°的方位。
5.如权利要求1所述的方法，其中至少一个第一照明方向和至少一个检测
方向相对于所述绕线筒处于大约10°或更小的方位。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包括第二照明方向，其中第一照明方
向相对于检测方向在+30°和+60°之间，以及第二照明方向相对于检测方向在
-30°和-60°之间。
7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，进一步包括围绕中央绕线筒轴旋
转所述绕线筒并在旋转期间捕捉旋转的缠绕光纤的多个数字图像。
8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中至少一个缺陷是从包括下列
的缺陷组中选择的：气泡、磨损、穿孔、刮伤、表面污染、缠绕误差、周期尺
寸误差、非周期尺寸误差以及压痕。
9.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中至少一个数字图像包括多个
视频帧，以及进一步包括在捕捉所述多个视频帧的同时旋转所述绕线筒。
10.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中处理所述至少一个数字图像
包括执行如下的至少一种：平均，相关，自相关，卷积，去卷积，傅里...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·R·梅约夫，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US