基于pc的光纖端帽熔接控制裝置制造方法
【專利摘要】一種基于PC的光纖端帽熔接控制裝置，包括：一計算機；一激光單元，其與計算機的第一USB通訊接口連接；一伺服運動單元，其與計算機的并口連接；一步進運動單元，其與計算機的并口連接；一第一CCD相機，其與計算機的第二USB通訊接口連接；一第二CCD相機，其與計算機的第三USB通訊接口連接。本發(fā)明具有與機械結(jié)構(gòu)的良好配合，運行可靠、穩(wěn)定，價格低廉，實現(xiàn)了光纖端帽的完美熔接。
【專利說明】基于PC的光纖端帽熔接控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種光纖端帽熔接控制裝置，本發(fā)明主要用于制作大功率傳能光纖，大功率傳能光纖制作中的核心技術(shù)是光纖端帽的熔接。本發(fā)明主要涉及光纖與大尺寸石英端帽熔接裝置的控制系統(tǒng)搭建。
【背景技術(shù)】
[0002]高功率激光光纖傳輸存在以下待解決問題:1、光纖芯徑很細，高功率激光通過透鏡聚焦進入光纖，光纖端面的功率密度極高，光纖很容易損壞，所以要求光纖端面無任何損傷及污染，要求極為苛刻；2、光纖端面面積很小，不容易進行鍍膜處理，激光進入無鍍膜光纖端面存在較大的損耗，會產(chǎn)生更多損壞光纖的熱量；3、裸光纖兩端頭在安裝、拆卸過程中強度低，加持很不方便。
[0003]通過在光纖兩端熔接大尺寸階梯型光纖端帽，并在端帽兩端進行鍍膜處理可完全解決光纖端面功率密度高、損耗大及不方便加持的問題。
[0004]高功率傳能光纖是光纖耦合輸出固體激光器及光纖激光器的必備器件，因此大尺寸階梯型光纖端帽熔接裝置的開發(fā)有很大實際意義。
[0005]目前國內(nèi)外光纖熔接系統(tǒng)主要應(yīng)用于光纖與光纖熔接，或者光纖與直徑2mm以下的石英端帽熔接，并不能用于光纖與大尺寸石英端帽熔接，同時普通熔接機的工作原理也不適合將光纖與大直徑石英端帽的熔接。
[0006]本發(fā)明為了解決光纖與大尺寸端帽的熔接搭建了大尺寸階梯型光纖端帽熔接裝置，為獲得精準的熔接效果，該裝置采用自動化控制程序進行控制。本發(fā)明根據(jù)光纖與大尺寸石英端帽熔接機理，其熔接過程可分為預(yù)熱過程、熔接過程與冷卻過程三個階段，熔接過程的三個階段依次順序執(zhí)行且各階段激光功率不等。而目前激光加工設(shè)備采用的控制系統(tǒng)在加工過程中激光功率均保持恒定值，即無法實現(xiàn)時時在線調(diào)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于，提供一種基于PC的光纖端帽熔接控制裝置，其具有與機械結(jié)構(gòu)的良好配合，運行可靠、穩(wěn)定，價格低廉，實現(xiàn)了光纖端帽的完美熔接。
[0008]本發(fā)明提供一種基于PC的光纖端帽熔接控制裝置，包括:
[0009]一計算機；
[0010]一激光單元，其與計算機的第一 USB通訊接口連接；
[0011]一伺服運動單元，其與計算機的并口連接；
[0012]—步進運動單元，其與計算機的并口連接；
[0013]一第一 (XD相機，其與計算機的第二 USB通訊接口連接；
[0014]一第二 (XD相機，其與計算機的第三USB通訊接口連接。
[0015]本發(fā)明提供的控制系統(tǒng)實現(xiàn)了與機械結(jié)構(gòu)的良好配合，運行可靠、穩(wěn)定，價格低廉，使用本發(fā)明提供的控制系統(tǒng)實現(xiàn)了光纖端帽的完美熔接。【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]為進一步說明本發(fā)明的具體技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合實施例及附圖詳細說明如后，其中:
[0017]圖1為本發(fā)明電路原理示意圖。
【具體實施方式】
[0018]請參閱圖1所示，本發(fā)明一種基于PC的光纖端帽熔接控制裝置，包括:
[0019]一計算機1，該計算機1內(nèi)嵌安裝打標控制軟件與運動控制軟件，該打標控制軟件通過計算機1的第一 USB通訊接口與激光單元2連接控制激光單元2，包括激光器類型的選擇、激光加工工藝參數(shù)設(shè)置、外部觸發(fā)啟動信號設(shè)置等內(nèi)容；運動控制軟件以個人計算機CPU為控制運算中樞，以計算機LPT接口作為I/O命令交換端口，通過該LPT接口與伺服運動單元3以及步進運動4連接。該運動控制軟件可接受G代碼編程控制以及繪圖交換文件格式轉(zhuǎn)換功能控制，該運動控制軟件驅(qū)動頻率為25KHz至ΙΟΟΚΗζ之間階躍可調(diào)。該計算機LPT接口具備12路信號輸出、5路信號輸入處理能力，通過該LPT接口輸出TTL信號以及PWM信號對后置設(shè)備進行運動控制，同時在加工過程中還需要通過該LPT接口向激光單元2發(fā)送啟動打標指令；該LPT接口的信號輸入端口通過接受位移傳感器信號對運動過程中的機械結(jié)構(gòu)進行位置限定。
[0020]一激光單元2，其與計算機1的第一 USB通訊接口連接，所述激光單元2包括激光打標卡21，該激光打標卡21通過RJ-45接口與激光器22連接。該打標卡21具備二維掃描振鏡控制接口進行掃描振鏡控制、4路電機控制輸出信號進行運動控制，具備40針I(yè)/O接口進行打標的外啟動等信號交換控制。通過內(nèi)嵌于計算機1的打標控制軟件編程，選擇合適激光器類型以及激光加工工藝參數(shù)，設(shè)置外部啟動信號控制端口，在加工任務(wù)啟動后，由內(nèi)嵌于計算機1的運動控制軟件編程，設(shè)置用于啟動打標任務(wù)的信號，經(jīng)計算機1的LPT接口傳送至激光打標卡21，啟動加工任務(wù)序列，打標卡21將打標信號經(jīng)RJ-45接口傳送給激光器22,控制激光器輸出激光,完成加工任務(wù)。
[0021]一伺服運動單元3，其與計算機1的LPT接口連接，所述伺服運動單元3包括一伺服控制器31,其輸出端與一伺服電機32連接；伺服電機32轉(zhuǎn)軸上固定一高反鏡，在加工進行中，內(nèi)嵌與計算機1的運動控制軟件通過LPT接口輸出信號到伺服運動單元3，通過伺服控制器31控制伺服電機32高速旋轉(zhuǎn)，使照射到高反鏡的光經(jīng)反射后形成環(huán)形光斑。
[0022]—步進運動單元4,其與計算機1的LPT接口連接，所述步進運動單元4包括一步進控制器41，其輸出端串接有一步進電機42及高精度位移臺43 ;在加工進行中，內(nèi)嵌與計算機1的運動控制軟件通過LPT接口輸出信號到步進運動單元4，通過步進控制器41控制步進電機42旋轉(zhuǎn)，進而控制高精度位移臺43移動，從而帶動固定于高精度位移臺43上的光纖上下運動，完成加工過程。
[0023]一第一 (XD相機5，其與計算機1的第二 USB通訊接口連接；
[0024]一第二 (XD相機6，其與計算機1的第三USB通訊接口連接。
[0025]其中所述第一 (XD相機5和第二 (XD相機6為垂直放置，并由內(nèi)嵌于計算機1的圖像采集軟件觀察采集圖像信息。第一 CCD相機5置于光纖徑向方位，用于檢測光纖與石英端帽的相對接近情況，第二 CCD相機6置于光纖軸向方位，用于檢測光纖與石英端帽的同心情況。
[0026]本發(fā)明的工作過程:
[0027]首先是利用垂直放置的第一 (XD相機5和第二 (XD相機6檢測光纖與石英端帽的相對位置，包括相對距離與同心情況。在相對位置調(diào)整完成之后，通過內(nèi)嵌與計算機1的打標軟件啟動打標任務(wù)，打標卡21會不斷檢測計算機1的LPT接口是否有信號指令輸入，該信號由數(shù)控軟件加載的加工程序控制控制輸出，若該接口沒有信號指令輸入，則打標任務(wù)無法啟動。一旦該端口檢測到信號指令輸入，打標任務(wù)隨即啟動，按照打標程序順序執(zhí)行打標任務(wù)。隨即通過內(nèi)嵌于計算機1的運動控制軟件啟動數(shù)控加工程序，在程序開始行先設(shè)置臨時原點。內(nèi)嵌于計算機1的運動控制軟件通過LPT接口向伺服運動單元3發(fā)出運動控制指令，伺服控制器31控制伺服電機32高速旋轉(zhuǎn)，隨即內(nèi)嵌于計算機1的運動控制軟件通過LPT接口向步進運動單元4發(fā)出運動控制指令,步進控制器41控制步進電機42旋轉(zhuǎn)，進而控制高精度位移臺43移動，從而帶動固定于高精度位移臺43上的光纖上移一端距離。隨后固定光纖的高精度位移臺43將向下運動，同時內(nèi)嵌于計算機1的打標控制軟件通過打標卡21控制激光器22開光，對石英端帽進行激光預(yù)熱。當固定光纖的高精度位移臺43移動到原點位置時，內(nèi)嵌于計算機1的打標控制軟件通過打標卡21控制激光器22增大激光功率，對光纖與石英端帽熔接，在熔接過程中高精度位移臺43帶動光纖運動較小距離。隨后打標控制軟件通過打標卡21控制激光器22緩慢降低功率，對熔接點進行應(yīng)力消除，完成熔接過程。
[0028]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于PC的光纖端帽熔接控制裝置，包括:一計算機；一激光單元，其與計算機的第一 USB通訊接口連接；一伺服運動單元，其與計算機的并口連接；一步進運動單元，其與計算機的并口連接；一第一 (XD相機，其與計算機的第二 USB通訊接口連接；一第二 (XD相機，其與計算機的第三USB通訊接口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PC的光纖端帽熔接控制裝置，其中所述激光單元包括激光打標卡，該激光打標卡通過RJ — 45接口與激光器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PC的光纖端帽熔接控制裝置，其中所述伺服運動單元包括一伺服控制器，其輸出端與一伺服電機連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PC的光纖端帽熔接控制裝置，其中所述步進運動單元包括一步進控制器，其輸出端連接有一步進電機，步進電機固定于高精度位移臺上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PC的光纖端帽熔接控制裝置，其中所述第一CCD相機和第二 (XD相機相互垂直并與光纖保持垂直。
【文檔編號】G02B6/255GK103645542SQ201310675068
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】牛奔, 林學春, 張志研, 南景洋, 侯瑋 申請人:中國科學院半導體研究所