基于机器视觉定位的光纤端帽自动对准熔接装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于机器视觉定位的光纤端帽自动对准熔接装置，包括：上夹具单元设置有上夹具运动平台和光纤夹具，所述光纤夹具朝下设置在所述上夹具运动平台上；下夹具单元设置有下夹具运动平台和端帽夹具，所述端帽夹具通过所述下夹具运动平台设置在所述光纤夹具的下方；位置监测单元设置有第一位置监测装置和第二位置监测装置；视觉定位单元设置在所述端帽夹具的下方；火焰喷射单元设置在所述光纤夹具和端帽夹具旁。本发明专利技术还提供了一种基于机器视觉定位的光纤端帽自动对准熔接方法。本发明专利技术结构完整运行流畅，能够实现光纤与玻璃端帽的自动对准与火焰熔接，本发明专利技术通过机器视觉定位有效的提高了光纤端帽的对准精度，提升了光纤端帽的熔接效率。

【技术实现步骤摘要】
基于机器视觉定位的光纤端帽自动对准熔接装置及方法
本专利技术涉及光通信
，特别涉及一种基于机器视觉定位的光纤端帽自动对准熔接装置及方法。
技术介绍
高功率激光光纤传输存在有光纤芯径很细，高功率激光通过透镜聚焦进入光纤，光纤端面的功率密度极高，光纤很容易损坏，所以要求光纤端面无任何损伤及污染，要求极为苛刻；光纤端面面积很小，不容易进行镀膜处理，激光进入无镀膜光纤端面存在较大的损耗，会产生更多损坏光纤的热量；裸光纤两端头在安装、拆卸过程中强度低，夹持很不方便等问题。光纤端帽是针对高功率光纤激光器和光纤放大器输出端面处理设计的高功率器件，通过对输出光束的扩束降低输出端的光功率密度。光纤端帽的制作通常是采用在光纤的端面熔接一个尺寸比光纤更大的玻璃端帽，同时在玻璃端帽的输出面进行增透膜处理，实现大功率光纤激光的安全输出，而在光纤端帽制作过程中最核心的工序便是将光纤与玻璃端帽熔接在一起。目前的光纤端帽熔接技术存在两个重要的技术难题。其一为光纤与玻璃端帽的对准，当光纤与玻璃端帽熔接过程中发生横向错位或者角度偏移时，导致传输效率降低，大功率激光器便达不到使用要求；其二为光纤与玻璃端帽的熔接效率，光纤与玻璃端帽对准效率低，从而无法提升熔接效率，无法满足生产需求。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于机器视觉定位的光纤端帽自动对准熔接装置及方法，其目的是为了提升光纤与玻璃端帽的对准精度和熔接效率。为了达到上述目的，本专利技术的实施例提供了一种基于机器视觉定位的光纤端帽自动对准熔接装置，包括：火焰喷射单元、下夹具单元、上夹具单元、位置监测单元、视觉定位单元和安装平台；所述上夹具单元设置有上夹具运动平台和光纤夹具，所述光纤夹具朝下设置在所述上夹具运动平台上，所述光纤夹具用于夹持光纤；所述下夹具单元设置有下夹具运动平台和端帽夹具，所述端帽夹具用于夹持玻璃端帽，所述端帽夹具通过所述下夹具运动平台设置在所述光纤夹具的下方；所述位置监测单元设置有第一位置监测装置和第二位置监测装置，所述第一位置监测装置的监测端和第二位置监测装置的监测端均朝向所述光纤夹具和端帽夹具设置，所述第一位置监测装置与第二位置监测装置之间呈90°夹角设置，所述位置监测单元用于实时监测所述玻璃端帽与光纤间的位置关系；所述视觉定位单元设置有检测相机，所述检测相机设置在所述端帽夹具下方，所述检测相机用于检测所述玻璃端帽与光纤的对准程度；所述火焰喷射单元设置在所述光纤夹具和端帽夹具旁，所述火焰喷射单元用于熔接所述玻璃端帽和光纤。其中，所述上夹具单元设置有一上夹具安装座，所述上夹具安装座固定设置在所述安装平台的一层，所述上夹具运动平台设置有第一上夹具手动平台、第二上夹具手动平台、上夹具旋转平台和上夹具电动平台，所述第一上夹具手动平台固定设置在所述上夹具安装座上，所述第二上夹具手动平台设置在所述第一上夹具手动平台的平台板上，所述上夹具旋转平台通过一上夹具平台支架沿竖直方向设置在所述第二上夹具手动平台的平台板上，所述上夹具电动平台设置在所述上夹具旋转平台的平台板上，所述光纤夹具设置在所述上夹具电动平台的平台板上。其中，所述光纤夹具包括第一光纤支架、第二光纤支架、光纤夹持板和光纤盖板；所述第一光纤支架设置在所述上夹具电动平台的平台板上，所述第二光纤支架竖直设置在所述第一光纤支架的底面前端，所述光纤夹持板设置在所述第二光纤支架上，所述光纤夹持板上设置有光纤槽，所述光纤盖板铰接在所述光纤夹持板上。其中，所述下夹具运动平台设置有第一下夹具电动平台、第二下夹具电动平台和下夹具手动平台，所述第一下夹具电动平台设置在所述安装平台的二层，所述第二下夹具电动平台设置在所述第一下夹具电动平台的平台板上，所述下夹具手动平台通过一下夹具平台支架沿竖直方向设置在所述第二下夹具电动平台的平台板上，所述端帽夹具平行于水平面设置在所述下夹具手动平台的平台板上。其中，所述端帽夹具设置有端帽夹具安装板、夹具第一固定座、夹具第二固定座和夹具滑块；所述端帽夹具安装板平行于水平面设置在所述下夹具手动平台的平台板上，所述夹具第一固定座和夹具第二固定座分别设置在所述端帽夹具安装板上两端，所述夹具第一固定座和夹具第二固定座之间设置有导向杆，所述夹具滑块沿所述导向杆滑动的设置在所述夹具第一固定座和夹具第二固定座之间，所述夹具滑块与所述夹具第一固定座上均开设有夹持槽，所述夹具第二固定座上穿设有调节螺栓，所述调节螺栓的螺杆固定设置在所述夹具滑块上。其中，所述第一监测装置和第二监测装置均设置有监测手动平台、相机安装架和监测相机，所述监测手动平台设置在所述安装平台的二层，所述监测相机通过所述相机安装架设置在所述监测手动平台上，所述下夹具手动平台上还设置有两个反射镜，两个所述反光镜分别朝向第一监测装置的相机镜筒和第二监测装置的相机镜筒设置。其中，所述视觉定位单元设置有直线运动平台、第一相机安装座、第二相机安装座、相机手动平台和检测光源，所述直线运动平台设置在所述安装平台的一层，所述第一相机安装座通过一连接板设置在所述直线运动平台的平台板上，所述相机手动平台设置在所述第一相机安装座的顶部，所述检测相机通过所述第二相机安装座向上设置在所述相机手动平台的平台板上，所述检测光源通过一光源安装板设置在所述检测相机的镜筒上方。其中，所述火焰喷射单元设置有熔接安装架、第一熔接运动平台、第二熔接运动平台和两个火焰喷射枪；所述熔接安装架设置在所述安装平台的二层，所述第一熔接运动平台沿竖直方向设置在所述熔接安装架上，所述第二熔接运动平台设置在所述第一熔接运动平台的平台板上，两个所述火焰喷射枪镜像设置在一喷射枪安装架上，所述喷射枪安装架设置在所述第二熔接运动平台上，两个所述火焰喷射枪的喷射口分别朝向所述光纤夹具与端帽夹具的两侧。本专利技术的实施例还提供了一种基于机器视觉定位的光纤端帽自动对准熔接方法，应用于上述基于机器视觉定位的光纤端帽自动对准熔接装置，包括：步骤一，装置上料，将光纤和玻璃端帽分别安装到光纤夹具和端帽夹具上；步骤二，光纤与玻璃端帽对准，上夹具运动平台和下夹具运动平台分别驱动光纤夹具和端帽夹具移动，光纤和玻璃端帽相互靠近对准；位置监测单元实时监测光纤和玻璃端帽的相对位置反馈控制上夹具运动平台和下夹具运动平台的运动；步骤三，对准精度检测，检测相机通过直线运动平台运动至端帽夹具正下方，启动检测光源，检测相机透过玻璃端帽拍摄光纤与玻璃端帽顶面的对接位置，若对接位置位于预设有效范围内，则判定光纤与端帽完成对准；步骤四，光纤与玻璃端帽熔接，火焰喷射枪对光纤与玻璃端帽的对接处喷射火焰，光纤与玻璃端帽熔接在一起。本专利技术的上述方案有如下的有益效果：本专利技术所述的基于机器视觉定位的光纤端帽自动对准熔接装置，通过光纤夹具和端帽夹具分别人工上料并夹持用于对接的光纤和玻璃端帽；下夹具运动平台能够驱动端帽夹具朝光纤夹具移动，上夹具运动平台能够驱动光纤夹具移动，光纤夹具和端帽夹具在相互移动对准过程中第一位置监测装置和第二位置监测装置会实时监测玻璃端帽与光纤间的位置关系，当玻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机器视觉定位的光纤端帽自动对准熔接装置，其特征在于，包括：火焰喷射单元、下夹具单元、上夹具单元、位置监测单元、视觉定位单元和安装平台；所述上夹具单元设置有上夹具运动平台和光纤夹具，所述光纤夹具朝下设置在所述上夹具运动平台上，所述光纤夹具用于夹持光纤；所述下夹具单元设置有下夹具运动平台和端帽夹具，所述端帽夹具用于夹持玻璃端帽，所述端帽夹具通过所述下夹具运动平台设置在所述光纤夹具的下方；所述位置监测单元设置有第一位置监测装置和第二位置监测装置，所述第一位置监测装置的监测端和第二位置监测装置的监测端均朝向所述光纤夹具和端帽夹具设置，所述第一位置监测装置与第二位置监测装置之间呈90°夹角设置，所述位置监测单元用于实时监测所述玻璃端帽与光纤间的位置关系；所述视觉定位单元设置有检测相机，所述检测相机设置在所述端帽夹具下方，所述检测相机用于检测所述玻璃端帽与光纤的对准程度；所述火焰喷射单元设置在所述光纤夹具和端帽夹具旁，所述火焰喷射单元用于熔接所述玻璃端帽和光纤。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉定位的光纤端帽自动对准熔接装置，其特征在于，包括：火焰喷射单元、下夹具单元、上夹具单元、位置监测单元、视觉定位单元和安装平台；所述上夹具单元设置有上夹具运动平台和光纤夹具，所述光纤夹具朝下设置在所述上夹具运动平台上，所述光纤夹具用于夹持光纤；所述下夹具单元设置有下夹具运动平台和端帽夹具，所述端帽夹具用于夹持玻璃端帽，所述端帽夹具通过所述下夹具运动平台设置在所述光纤夹具的下方；所述位置监测单元设置有第一位置监测装置和第二位置监测装置，所述第一位置监测装置的监测端和第二位置监测装置的监测端均朝向所述光纤夹具和端帽夹具设置，所述第一位置监测装置与第二位置监测装置之间呈90°夹角设置，所述位置监测单元用于实时监测所述玻璃端帽与光纤间的位置关系；所述视觉定位单元设置有检测相机，所述检测相机设置在所述端帽夹具下方，所述检测相机用于检测所述玻璃端帽与光纤的对准程度；所述火焰喷射单元设置在所述光纤夹具和端帽夹具旁，所述火焰喷射单元用于熔接所述玻璃端帽和光纤。


2.根据权利要求1所述的基于机器视觉定位的光纤端帽自动对准熔接装置，其特征在于，所述上夹具单元设置有一上夹具安装座，所述上夹具安装座固定设置在所述安装平台的一层，所述上夹具运动平台设置有第一上夹具手动平台、第二上夹具手动平台、上夹具旋转平台和上夹具电动平台，所述第一上夹具手动平台固定设置在所述上夹具安装座上，所述第二上夹具手动平台设置在所述第一上夹具手动平台的平台板上，所述上夹具旋转平台通过一上夹具平台支架沿竖直方向设置在所述第二上夹具手动平台的平台板上，所述上夹具电动平台设置在所述上夹具旋转平台的平台板上，所述光纤夹具设置在所述上夹具电动平台的平台板上。


3.根据权利要求2所述的基于机器视觉定位的光纤端帽自动对准熔接装置，其特征在于，所述光纤夹具包括第一光纤支架、第二光纤支架、光纤夹持板和光纤盖板；所述第一光纤支架设置在所述上夹具电动平台的平台板上，所述第二光纤支架竖直设置在所述第一光纤支架的底面前端，所述光纤夹持板设置在所述第二光纤支架上，所述光纤夹持板上设置有光纤槽，所述光纤盖板铰接在所述光纤夹持板上。


4.根据权利要求1所述的基于机器视觉定位的光纤端帽自动对准熔接装置，其特征在于，所述下夹具运动平台设置有第一下夹具电动平台、第二下夹具电动平台和下夹具手动平台，所述第一下夹具电动平台设置在所述安装平台的二层，所述第二下夹具电动平台设置在所述第一下夹具电动平台的平台板上，所述下夹具手动平台通过一下夹具平台支架沿竖直方向设置在所述第二下夹具电动平台的平台板上，所述端帽夹具平行于水平面设置在所述下夹具手动平台的平台板上。


5.根据权利要求4所述的基于机器视觉定位的光纤端帽自动对准熔接装置，其特征在于，所述端帽夹具设置有端帽夹具安装板、夹具第一固定座、夹具第二固定座和夹具滑块；所述端帽夹具安装板平行于水平面设置在...

【专利技术属性】
技术研发人员：段吉安，卢胜强，唐佳，罗志，周海波，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43