光纤自动插入系统和方法与流程

本发明涉及一种光纤自动插入系统和方法，尤其涉及一种将多芯光缆的至少一排光纤插入多孔插芯的至少一排插孔中的自动插入系统和方法。

背景技术：
在现有技术中，存在将单芯光缆的单根光纤插入单孔插芯的单个插孔中的光纤自动插入系统。但是，迄今为止，还没有出现将多芯光缆的至少一排光纤同时插入多孔插芯的至少一排插孔中的自动插入系统。与将单芯光缆的单根光纤插入单孔插芯的单个插孔中相比，将多芯光缆的至少一排光纤插入多孔插芯的至少一排插孔中的难度更大，因为多孔插芯的结构比单孔插芯复杂很多，在插入的过程中会遇到更多难题。目前，只能通过人工手动的方法将多芯光缆的至少一排光纤插入多孔插芯的至少一排插孔中，这导致生产效率非常低，而且光纤插入的质量难以控制，很不稳定。

技术实现要素：
本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。本发明的一个目的在于提供一种光纤自动插入系统和方法，其能够快速地将多芯光缆的至少一排光纤同时插入多孔插芯的至少一排插孔中，并且光纤插入的质量高且稳定。根据本发明的一个方面，提供一种光纤自动插入系统，用于将多芯光缆的至少一排光纤插入多孔插芯的至少一排插孔中，所述光纤自动插入系统包括：视觉系统，用于识别所述至少一排光纤的端面轮廓的中心位置和所述多孔插芯的端面轮廓的中心位置；光缆保持器，用于保持所述多芯光缆；插芯保持器，用于保持所述多孔插芯；和移动机构，被构造成能够沿相互垂直的第一方向、第二方向和第三方向移动，其中，所述光缆保持器安装在所述移动机构上，所述移动机构在视觉系统的引导下移动所述光缆保持器，使得所述至少一排光纤的端面轮廓的中心位置与所述多孔插芯的端面轮廓的中心位置对准，以便将所述至少一排光纤插入到所述多孔插芯中。根据本发明的一个实例性的实施例，所述第三方向为竖直方向，所述第一方向和所述第二方向限定与所述第三方向垂直的水平面。根据本发明的另一个实例性的实施例，所述光缆保持器被构造成将所述多芯光缆定位成使其顶表面和底表面与由所述第一方向和所述第二方向限定的平面平行；并且所述插芯保持器被构造成将所述多孔插芯定位成使其顶表面和底表面与由所述第一方向和所述第二方向限定的平面平行。根据本发明的另一个实例性的实施例，所述插芯保持器和所述视觉系统固定不动。根据本发明的另一个实例性的实施例，所述插芯保持器包括安装在工作台上的一个固定块，在所述固定块上形成有形状与所述多孔插芯相匹配的插芯定位槽，所述多孔插芯装配在所述插芯定位槽中。根据本发明的另一个实例性的实施例，所述光缆保持器包括一个固定座和一个可动压板，在所述固定座中形成有一个光缆定位槽，所述多芯光缆装配在所述光缆定位槽中，并且所述可动压板挤压在所述多芯光缆上，从而将所述多芯光缆保持在适当位置。根据本发明的另一个实例性的实施例，所述视觉系统包括：第一成像设备，所述第一成像设备被定位成其光轴与所述第三方向平行，用于沿所述第三方向拍摄所述至少一排光纤和所述多孔插芯的第一图像；第二成像设备，所述第二成像设备被定位成其光轴与所述第一方向平行，用于沿所述第一方向拍摄所述至少一排光纤和所述多孔插芯的第二图像；和图像识别设备，用于识别所述至少一排光纤和所述多孔插芯在第一图像中的中心线，以及用于识别所述至少一排光纤和所述多孔插芯在第二图像中的中心线。根据本发明的另一个实例性的实施例，所述移动机构沿所述第一方向移动所述光缆保持器，使得所述至少一排光纤和所述多孔插芯在第一图像中的中心线相互对准；所述移动机构沿所述第三方向移动所述光缆保持器，使得所述至少一排光纤和所述多孔插芯在第二图像中的中心线相互对准；并且所述移动机构沿所述第二方向移动所述光缆保持器，使得所述至少一排光纤插入所述多孔插芯的至少一排插孔中。根据本发明的另一个实例性的实施例，所述多孔插芯具有一个光缆插入腔，在所述光缆插入腔的底面上形成有一个凸起的台阶，在所述台阶的顶面上形成有多个引导槽，用于引导所述至少一排光纤插入到所述至少一排插孔中，在所述光缆插入腔的顶壁上形成有一个开口，用于使所述台阶暴露出；并且所述第一成像设备设置在所述光缆保持器和所述插芯保持器的上方，以便能够同时拍摄到所述至少一排光纤的端面与所述台阶的端面之间的相对位置关系。根据本发明的一个方面，提供一种光纤自动插入方法，用于将多芯光缆的至少一排光纤插入多孔插芯的至少一排插孔中，所述方法包括以下步骤：S110：提供一种如权利要求一中任一项所述的光纤自动插入系统；S120：将多芯光缆和多孔插芯分别保持到所述光缆保持器和所述插芯保持器上；S130：利用所述视觉系统识别所述多芯光缆的至少一排光纤的端面轮廓的中心位置和所述多孔插芯的端面轮廓的中心位置；S140：在视觉系统的引导下、通过所述移动机构移动所述光缆保持器，使得所述至少一排光纤的端面轮廓的中心位置与所述多孔插芯的端面轮廓的中心位置对准；和S150：通过所述移动机构移动所述光缆保持器，使得所述至少一排光纤插入到所述多孔插芯的至少一排插孔中。根据本发明的一个实例性的实施例，所述步骤S130包括：利用第一成像设备沿所述第三方向拍摄所述至少一排光纤和所述多孔插芯的第一图像；利用第二成像设备沿所述第一方向拍摄所述至少一排光纤和所述多孔插芯的第二图像；和利用图像识别设备识别所述至少一排光纤和所述多孔插芯在第一图像中的中心线，以及用于识别所述至少一排光纤和所述多孔插芯在第二图像中的中心线。根据本发明的另一个实例性的实施例，所述步骤S140包括：在视觉系统的引导下、通过所述移动机构沿所述第一方向移动所述光缆保持器，使得所述至少一排光纤和所述多孔插芯在第一图像中的中心线相互对准；和在视觉系统的引导下、通过所述移动机构沿所述第三方向移动所述光缆保持器，使得所述至少一排光纤和所述多孔插芯在第二图像中的中心线相互对准。根据本发明的另一个实例性的实施例，所述步骤S150包括：S151：在视觉系统的引导下、通过所述移动机构沿所述第二方向以第一速度移动所述光缆保持器，直至所述至少一排光纤的端面到达所述多孔插芯的内部台阶的端面附近；S152：在视觉系统的引导下、通过所述移动机构沿所述第三方向竖直向上移动所述光缆保持器预定距离，使得所述至少一排光纤的端面轮廓的下边缘高于所述台阶的端面的上边缘；和S153：在视觉系统的引导下、所述移动机构沿所述第二方向以第二速度移动所述光缆保持器，直至所述多芯光缆的外保护层的端面到达所述台阶的端面处。根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第一速度大于所述第二速度。根据本发明的另一个实例性的实施例，所述预定距离大于所述光纤的直径的最大允许公差值的一半。在本发明的上述各个实施例中，移动机构在视觉系统的引导下移动多芯光缆，使多芯光缆的至少一排光纤的端面轮廓的中心位置与多孔插芯的端面轮廓的中心位置对准，从而能够将至少一排光纤快速地插入到多孔插芯中，提高了光纤插入效率，而且能够保证光纤插入质量。通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。附图说明图1显示一种典型的带状多芯光缆的示意图；图2a显示一种典型的多孔插芯的从后侧观看时的立体示意图；图2b显示一种典型的多孔插芯的从前侧观看时的立体示意图；图3显示根据本发明的一个实例性的实施例的光纤自动插入系统的示意图；图4显示图3所示的光纤自动插入系统的局部放大示意图；图5a显示第一成像设备拍摄到的多芯光缆和多孔插芯的第一图像；和图5b显示第二成像设备拍摄到的多芯光缆和多孔插芯的第二图像。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。根据本发明的一个总体技术构思，提供一种光纤自动插入系统，用于将多芯光缆的至少一排光纤插入多孔插芯的至少一排插孔中，所述光纤自动插入系统包括：视觉系统，用于识别所述至少一排光纤的端面轮廓的中心位置和所述多孔插芯的端面轮廓的中心位置；光缆保持器，用于保持所述多芯光缆；插芯保持器，用于保持所述多孔插芯；和移动机构，被构造成能够沿相互垂直的第一方向、第二方向和第三方向移动，其中，所述光缆保持器安装在所述移动机构上，所述移动机构在视觉系统的引导下移动所述光缆保持器，使得所述至少一排光纤的端面轮廓的中心位置与所述多孔插芯的端面轮廓的中心位置对准，以便将所述至少一排光纤插入到所述多孔插芯中。图1显示一种典型的带状多芯光缆100的示意图。如图1所示，该多芯光缆100包括多根光纤110和包覆在多根光纤110上的外保护层120。在图示的实施例中，多根光纤110排成一排。在将多芯光缆100插入多孔插芯200(参见图2)之前，需要剥除一段外保护层120，使一排光纤110暴露出预定长度。请注意，本发明不局限于图示的实施例，多芯光缆100的多根光纤110也可以排成两排或更多排。对应地，多孔插芯也可以包括两排或更多排插孔。图2a显示一种典型的多孔插芯200的从后侧观看时的立体示意图；图2b显示一种典型的多孔插芯200的从前侧观看时的立体示意图。如图2a和图2b所示，在图示的实施例中，多孔插芯200的后部形成有具有一个光缆插入腔201。在该光缆插入腔201的底面上形成有一个凸起的台阶202，在该台阶202的顶面上形成有一排引导槽204，用于引导多芯光缆100的一排光纤110插入到多孔插芯200的一排插孔210中，在光缆插入腔201的顶壁上形成有一个开口205，用于使台阶202暴露出。图3显示根据本发明的一个实例性的实施例的光纤自动插入系统的示意图；图4显示图3所示的光纤自动插入系统的局部放大示意图。在本发明的一个实例性的实施例中，如图3和图4所示，该光纤自动插入系统适于将图1所示的多芯光缆100的一排光纤110插入图2所示的多孔插芯200的一排插孔210中。请继续参见图3和图4，该光纤自动插入系统主要包括：视觉系统30、40，用于识别至少一排光纤110的端面轮廓的中心位置和多孔插芯200的端面轮廓的中心位置；光缆保持器10，用于保持多芯光缆100；插芯保持器20，用于保持多孔插芯200；和移动机构1，被构造成能够沿相互垂直的第一方向X、第二方向Y和第三方向Z移动。如图3和图4所示，光缆保持器10安装在移动机构1上，移动机构1在视觉系统30、40的引导下移动光缆保持器10，使得一排光纤110的端面轮廓的中心位置与多孔插芯200的端面轮廓的中心位置对准(稍后将详细说明对准过程)。这样，在一排光纤110的端面轮廓的中心位置与多孔插芯200的端面轮廓的中心位置对准之后，移动机构1就可以将一排光纤110插入到多孔插芯200的一排插孔210中。在图示的实施例中，如图3和图4所示，第一方向X为左右方向，第二方向Y为前后方向，第三方向Z为竖直方向，第一方向X和第二方向Y限定与第三方向Z垂直的水平面。为了便于将多芯光缆100的一排光纤110插入到多孔插芯200的一排插孔210中，在本发明的一个实例性的实施例中，光缆保持器10被构造成将多芯光缆100定位成使多芯光缆100的顶表面和底表面与由第一方向X和第二方向Y限定的水平面平行，即，使多芯光缆100的一排光纤110与由第一方向X和第二方向Y限定的水平面平行。同时，插芯保持器20被构造成将多孔插芯200定位成使多孔插芯200的顶表面和底表面与由第一方向X和第二方向Y限定的水平面平行，即，使多孔插芯200的一排插孔210与由第一方向X和第二方向Y限定的水平面平行。在本发明的一个实例性的实施例中，如图3和图4所示，插芯保持器20安装在静止的工作台2上固定不动。插芯保持器20包括安装在工作台2上的一个固定块21，在该固定块21上形成有形状与多孔插芯200相匹配的插芯定位槽22，多孔插芯200以嵌入的方式装配在插芯定位槽22中。在本发明的一个实例性的实施例中，如图3和图4所示，光缆保持器10包括一个固定座11和一个可动压板12。该固定座11可以安装在移动机构1的末端上。在该固定座11中形成有一个光缆定位槽11a，多芯光缆100装配在光缆定位槽11a中，并且可动压板12挤压在多芯光缆100上，从而将多芯光缆100保持在适当位置。可动压板12能够相对于固定座11移动，以便压紧或松开多芯光缆100。请注意，光缆保持器10本发明不局限于图示的实施例，光缆保持器也可以是任何其它合适的夹具。图5a显示第一成像设备30拍摄到的多芯光缆100和多孔插芯200的第一图像；和图5b显示第二成像设备40拍摄到的多芯光缆100和多孔插芯200的第二图像。在本发明的一个实例性的实施例中，如图3、图4、图5a和图5b所示，视觉系统主要包括第一成像设备30、第二成像设备40和图像识别设备。如图3和图5a所示，在图示的实施例中，第一成像设备30被定位成其光轴与第三方向Z平行，用于沿第三方向Z拍摄一排光纤110和多孔插芯200的第一图像(如图5a所示)。第一成像设备30例如可以为摄像机，该第一成像设备30固定在静止的支撑架3上，不随移动机构1移动。如图3和图5b所示，第二成像设备40被定位成其光轴与第一方向X平行，用于沿第一方向X拍摄一排光纤110和多孔插芯200的第二图像(如图5b所示)。第二成像设备40例如可以为摄像机，该第二成像设备40固定在静止的支撑架4上，不随移动机构1移动。如图5a和图5b所示，图像识别设备用于识别一排光纤110和多孔插芯200在第一图像中的中心线L101、L201，以及用于识别一排光纤110和多孔插芯200在第二图像中的中心线L102、L202。如图5a所示，在第一图像中，可以获得一排光纤110的端面轮廓的中心线L101和多孔插芯200的端面轮廓的中心线L201。在图示的实施例中，可以看出一排光纤110的端面轮廓的中心线L101和多孔插芯200的端面轮廓的中心线L201相互不对准，这时，移动机构1可以沿第一方向X移动光缆保持器10，使得一排光纤110和多孔插芯200在第一图像中的中心线L101、L201相互对准。如图5b所示，在第二图像中，可以获得一排光纤110的端面轮廓的中心线L102和多孔插芯200的端面轮廓的中心线L202。在图示的实施例中，可以看出一排光纤110的端面轮廓的中心线L102和多孔插芯200的端面轮廓的中心线L202相互不对准，这时，移动机构1可以沿第三方向Z移动光缆保持器10，使得一排光纤110和多孔插芯200在第二图像中的中心线L102、L202相互对准。在一排光纤110和多孔插芯200在第一图像中的中心线L101、L201相互对准，并且一排光纤110和多孔插芯200在第二图像中的中心线L102、L202相互对准之后，就使得一排光纤110的端面轮廓的中心位置与多孔插芯200的端面轮廓的中心位置对准，这样，接下来，移动机构1就可以沿第二方向Y移动光缆保持器10，使得一排光纤110插入多孔插芯200的至少一排插孔210中。下面将参照图1至图5来详细说明利用图示的光纤自动插入系统将将多芯光缆100的一排光纤110插入多孔插芯200的一排插孔210中的过程，该过程主要包括以下步骤：S110：提供一种如前所述的光纤自动插入系统；S120：将多芯光缆100和多孔插芯200分别保持到光缆保持器10和插芯保持器20上；S130：利用视觉系统30、40识别多芯光缆100的一排光纤110的端面轮廓的中心位置和多孔插芯200的端面轮廓的中心位置；S140：在视觉系统30、40的引导下、通过移动机构1移动光缆保持器10，使得一排光纤110的端面轮廓的中心位置与多孔插芯200的端面轮廓的中心位置对准；和S150：通过移动机构1移动光缆保持器10，使得一排光纤110插入到多孔插芯200的一排插孔210中。在本发明的一个实例性的实施例中，前述步骤S130主要包括以下步骤：S131：利用第一成像设备30沿第三方向Z拍摄至少一排光纤110和多孔插芯200的第一图像；S132：利用第二成像设备40沿第一方向X拍摄至少一排光纤110和多孔插芯200的第二图像；和S133：利用图像识别设备识别至少一排光纤110和多孔插芯200在第一图像中的中心线L101、L201，以及用于识别至少一排光纤110和多孔插芯200在第二图像中的中心线L102、L202。在本发明的一个实例性的实施例中，前述步骤S140主要包括以下步骤：S141：在视觉系统30、40的引导下、通过移动机构1沿第一方向X移动光缆保持器10，使得至少一排光纤110和多孔插芯200在第一图像中的中心线L101、L201相互对准；和S142：在视觉系统30、40的引导下、通过移动机构1沿第三方向Z移动光缆保持器10，使得至少一排光纤110和多孔插芯200在第二图像中的中心线L102、L202相互对准。在本发明的一个实例性的实施例中，前述步骤S150主要包括以下步骤：S151：在视觉系统30、40的引导下、通过移动机构1沿第二方向Y以第一速度移动光缆保持器10，直至一排光纤110的端面到达多孔插芯200的内部台阶202的端面203附近；S152：在视觉系统30、40的引导下、通过移动机构1沿第三方向Z竖直向上移动光缆保持器10预定距离，使得一排光纤110的端面轮廓的下边缘高于台阶202的端面203的上边缘；和S153：在视觉系统30、40的引导下、移动机构1沿第二方向Y以第二速度移动光缆保持器10，直至多芯光缆100的外保护层120的端面到达台阶202的端面203处。在图示的实施例中，如图3和图4所示，第一成像设备30设置在光缆保持器10和插芯保持器20的上方，多孔插芯200的内部台阶202通过形成在光缆插入腔201的顶壁上的开口205暴露出，因此，能够通过第一成像设备30同时拍摄到一排光纤110的端面与台阶202的端面203之间的相对位置关系以及多芯光缆100的外保护层120的端面与台阶202的端面203之间的相对位置关系。由于光纤110存在制造误差，如果光纤110的直径过大，就可能出现一排光纤110的端面轮廓的下边缘接触台阶202的端面203的上边缘的情况，这会折断光纤。为了避免出现该问题，因此，在前述步骤S152中，在一排光纤110的端面到达多孔插芯200的内部台阶202的端面203附近之后，移动机构1需要沿第三方向Z竖直向上移动光缆保持器10预定距离，以防止一排光纤110的端面轮廓的下边缘接触台阶202的端面203的上边缘。该预定距离可以根据光纤110的最大允许制造公差来确定，例如，该预定距离可以大于光纤110的直径的最大允许公差值的一半，但是，请注意，该预定距离也不能过大，过大会导致一排光纤110的端面轮廓的上边缘接触一排插孔210的端面轮廓的下边缘。即，该预定距离应当小于插孔210在其允许的制造误差范围内的最小直径值与光纤110在其允许的制造误差范围内的最大直径值之差的一半。在本发明的一个实例性的实施例中，为了保证插入效率，移动机构1在步骤S151中的第一速度大于移动机构1在步骤S153中的第二速度。这是因为，在步骤S153中，光纤110开始进入插孔210中，此时，不能以高速移动光纤110，以防光纤110受到的阻力过大，这会导致光纤受损或折断，而在步骤S151中，光纤110在多孔插芯200的光缆插入腔201中，不会受到任何阻碍，因此，可以以高速移动光纤110，以提高插入效率。虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明的实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。应注意，在本文中，措词“包括”不排除其它元件或步骤，措词“一”或“一个”不排除多个。另外，权利要求的任何元件标号不应理解为限制本发明的范围。