本發(fā)明大體涉及用于在制造透明筒狀制品期間測(cè)量所述透明筒狀制品的設(shè)備及方法。此類制品包括例如具有至少兩層玻璃質(zhì)材料并且由其制成光纖的光纖預(yù)制棒。

背景技術(shù)：

光纖是在兩個(gè)位置之間以最小的散射和衰減來(lái)傳輸光的波導(dǎo)。有時(shí)也稱為光導(dǎo)纖維的光纖是眾所周知的，并且例如用于照明、通信、信息傳輸以及傳感器。光纖通常是柔性的并且非常薄，即在小于人類頭發(fā)厚度的量級(jí)上。它們具有透明芯以及一個(gè)或更多個(gè)透明包層。芯層和包層由玻璃質(zhì)材料制成，諸如（由例如二氧化硅、氟化物、磷酸鹽等制成的）高質(zhì)量玻璃或者甚至是一些塑料。此外，芯材料的折射率大于周圍的一個(gè)或多個(gè)包層中的材料的折射率。這些條件使得通過(guò)該光纖的光信號(hào)能夠進(jìn)行全內(nèi)反射，從而產(chǎn)生有效的波導(dǎo)。

光纖通常通過(guò)使用纖維拉絲塔從加熱的預(yù)制棒中拉絲纖維來(lái)制造。此類塔通常豎直地取向，并且具有引導(dǎo)件以保持并引導(dǎo)預(yù)制棒，該預(yù)制棒端部首先進(jìn)入塔的頂部，其還包括用于以可控的方式加熱預(yù)制棒的高溫爐以及用于將可控張力施加至預(yù)制棒前端的設(shè)備，由此形成熔融材料的纖維。隨著纖維從預(yù)制棒中被拉絲，其通常被冷卻和固化以提供細(xì)的、連續(xù)的光纖。

預(yù)制棒通常是具有圓形截面剖面的筒狀或管狀的整體形狀，但是其仍可具有其它截面剖面（例如，卵形、橢圓形、角形等）。類似于從預(yù)制棒中拉絲的纖維，預(yù)制棒具有透明玻璃質(zhì)材料的軸向的芯，其經(jīng)選擇和制定來(lái)根據(jù)其預(yù)期的最終用途提供所需的特定的光透射性質(zhì)，例如折射率、衰減等。預(yù)制棒芯被至少一個(gè)包層完全圍繞和包圍，該包層也是由透明玻璃質(zhì)材料制成但是其折射率低于芯的折射率。

存在幾種用于制造光學(xué)預(yù)制棒的技術(shù)，其中大部分涉及一種或多種類型的化學(xué)氣相沉積（cvd），化學(xué)氣相沉積包括內(nèi)部氣相沉積、外部氣相沉積和氣相軸向沉積。所有這些技術(shù)通常涉及將一個(gè)或更多個(gè)層的煙灰材料沉積到基底上，接著高溫加熱以使沉積的煙灰材料玻璃化成固態(tài)玻璃。基底可以是能夠承受隨后的高溫加熱的材料棒，或者其可以是預(yù)先沉積的煙灰材料層，或者是預(yù)先形成并玻璃化的玻璃棒或玻璃層，或者甚至是這些的一些組合。在一些情況下，使層狀的煙灰材料玻璃化的加熱步驟可以在加熱玻璃化的預(yù)制棒和拉絲纖維之前或同時(shí)進(jìn)行，使得預(yù)制棒的形成和纖維的形成是循序的且是連續(xù)的。

cvd技術(shù)可以與用于制造光學(xué)預(yù)制棒的稱為管中棒（rod-in-tube，rit）和筒中棒（rod-in-cylinder，ric）的最近研發(fā)的工藝相結(jié)合。rit和ric方法均從芯玻璃棒和玻璃夾套（管或筒狀二者之一）開始。芯玻璃棒具有芯和主包層，兩者都是透明的，并且芯的折射率大于主包層的折射率。玻璃夾套提供第二層的玻璃包層材料，有時(shí)也稱為“外包層”。玻璃夾套可以是較大的外直徑筒狀，或者筒狀可以被拉絲成更小的外直徑管，其兩者均具有尺寸設(shè)計(jì)來(lái)接收芯玻璃棒的軸向開口。芯玻璃棒和玻璃夾套分別制造，且然后通過(guò)將芯棒插入管或筒狀中來(lái)進(jìn)行組裝，接著在相似于纖維拉絲塔的豎直取向的夾套裝置中進(jìn)行加熱和固化，以形成固態(tài)玻璃質(zhì)預(yù)制棒。然后將預(yù)制棒供應(yīng)到纖維拉絲塔，預(yù)制棒在其中被加熱并且從被加熱的預(yù)制棒的前緣拉絲出光纖。

顯然，在cvd方法期間對(duì)沉積的煙灰材料的量的小心控制，以及在玻璃化之前和期間對(duì)芯棒及管或筒狀?yuàn)A套的尺寸（內(nèi)直徑、外直徑和長(zhǎng)度等）的控制以及最終的光纖及其層的直徑和厚度的仔細(xì)控制，對(duì)于最終生產(chǎn)具有所期望的性質(zhì)和質(zhì)量的光纖而言均是至關(guān)重要的。因此，存在各種已知的用于在整個(gè)制造工藝的不同階段期間測(cè)量預(yù)制棒的部件、預(yù)制棒本身和光纖的各種性質(zhì)的方法及設(shè)備。

例如，無(wú)論是由cvd、rit、ric還是其它方法制成的光學(xué)預(yù)制棒，通常在玻璃化之后但在開始從其中進(jìn)行光纖的拉絲之前測(cè)量其直徑。一種此類方法涉及將激光或其它輻射束引導(dǎo)到預(yù)制棒，其中激光或束與預(yù)制棒的縱向軸線成直角，并且在也取向成與預(yù)制棒的縱向軸線成直角的平面中從預(yù)制棒的一側(cè)到另一側(cè)線性地進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。記錄并分析由這種方法生成的圖像以至少產(chǎn)生并報(bào)告預(yù)制棒的外直徑，有時(shí)還產(chǎn)生并報(bào)告芯和包層的直徑及其它信息。通常，圖像由諸如電荷耦合器件（“ccd”）圖像傳感器的圖像傳感器所捕獲，并且記錄為數(shù)字圖像以供處理器進(jìn)行操縱和解譯。激光掃描方法稱為陰影技術(shù)，該方法中圖像傳感器位于預(yù)制棒的與激光源相對(duì)的一側(cè)，并且接收當(dāng)激光照射穿過(guò)預(yù)制棒時(shí)所產(chǎn)生的陰影圖像。

直徑測(cè)量的陰影測(cè)量存在限制，其中一些陰影是由設(shè)備的特征所引起的。例如，預(yù)制棒在其中發(fā)生加熱和玻璃化的爐設(shè)備通常具有開口，該開口的尺寸和形狀通常設(shè)為長(zhǎng)的、窄的矩形或縫以容納通過(guò)開口到預(yù)制棒的往復(fù)掃描激光。通過(guò)rit方法生產(chǎn)的預(yù)制棒可以被制造成具有高達(dá)約110毫米（mm）的外直徑（od），并且可以使用在爐設(shè)備附近所適當(dāng)安裝并操作的遠(yuǎn)心激光掃描儀和圖像傳感器來(lái)精確測(cè)量該直徑。當(dāng)然，由于激光掃描技術(shù)的本質(zhì)，矩形窗口或縫必須比待測(cè)量的最寬的預(yù)制棒略寬，并且在一段時(shí)間內(nèi)這是可能的。然而，客戶對(duì)較大直徑的預(yù)制棒的需求引起了用于制造直徑在約135到150（mm）之間以及甚至更大的預(yù)制棒的ric方法的發(fā)展，并且設(shè)備的幾何形狀和功能以及激光掃描器技術(shù)的限制，要求開發(fā)一種測(cè)量更大直徑的預(yù)制棒的新方法及用于實(shí)施這種方法的裝備。

本發(fā)明提供一種用于在制造光學(xué)預(yù)制棒或其它光學(xué)透明的筒狀制品期間，測(cè)量它們的直徑的新設(shè)備及方法。該新型設(shè)備包括使用具有鏡頭和圖像接收器及記錄器的數(shù)碼相機(jī)來(lái)代替先前采用的激光掃描設(shè)備，同時(shí)該方法采用開發(fā)來(lái)分析由圖像傳感器所接收的圖像的算法，以便消除圖像中的噪聲和冗余度來(lái)確定預(yù)制棒直徑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種用于在高溫爐中制造透明筒狀制品期間測(cè)量透明筒狀制品的設(shè)備，例如測(cè)量其直徑。高溫爐具有側(cè)向開口，筒狀制品通過(guò)該開口是可見(jiàn)的。該設(shè)備包括：(a)數(shù)碼相機(jī)，其具有固定至其的鏡頭以及傳感和數(shù)字記錄裝置；以及(b)通過(guò)算法編程的數(shù)字處理器。

鏡頭通過(guò)爐壁的開口接收筒狀制品的光學(xué)圖像，并將光學(xué)圖像引導(dǎo)到相機(jī)的傳感和數(shù)字記錄裝置，該傳感和數(shù)字記錄裝置將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像并記錄數(shù)字圖像。在示例性實(shí)施例中，鏡頭是廣角鏡頭（例如，對(duì)于全幀35mm圖像傳感器，焦距小于35mm的鏡頭）。在其它實(shí)施例中，鏡頭可以是普通或長(zhǎng)焦距焦鏡頭。傳感和數(shù)字記錄裝置可以是電荷耦合器件（“ccd”）圖像傳感器?？商娲兀瑐鞲泻蛿?shù)字記錄裝置可以是互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（cmos）圖像傳感器。數(shù)字處理器和算法訪問(wèn)并解譯來(lái)自圖像傳感器的數(shù)字圖像，并確定和報(bào)告筒狀制品的測(cè)量，例如其直徑。

在一些實(shí)施例中，透明筒狀制品可以是包括兩層或更多層玻璃質(zhì)材料的光纖預(yù)制棒。此外，預(yù)制棒可以包括具有折射率的芯層和具有折射率并在內(nèi)層周圍的包層。芯層的折射率大于包層的折射率。

在一些實(shí)施例中，相機(jī)可以被包圍在流體密封的、流體冷卻的殼體中，該殼體具有與爐壁的開口對(duì)準(zhǔn)的入口用于使筒狀制品的光學(xué)圖像通過(guò)。

設(shè)備還可以包括反射器，例如鏡子，用于將通過(guò)爐壁的開口和流體冷卻的殼體的入口所接收的光學(xué)圖像引導(dǎo)到相機(jī)的鏡頭。

在本發(fā)明的設(shè)備的一些實(shí)施例中，爐是夾套式流體冷卻石墨爐，其具有加熱內(nèi)部，該加熱內(nèi)部具有筒狀制品在加熱時(shí)經(jīng)過(guò)其中的上部和下部環(huán)形石墨觸頭，其中上部和下部觸頭各自具有環(huán)形壁并且靠近加熱內(nèi)部的相對(duì)的端部，筒狀制品通過(guò)側(cè)向開口是可見(jiàn)的，該側(cè)向開口的至少一部分穿過(guò)上部環(huán)形石墨觸頭的環(huán)形壁，并且其中上部和下部觸頭接收并傳導(dǎo)通過(guò)其的電流以加熱具有筒狀制品在其中的石墨爐的內(nèi)部。

本發(fā)明的實(shí)施例還可包括用于在高溫爐中制造透明筒狀制品期間中測(cè)量所述透明筒狀制品的直徑的方法，所述高溫爐具有側(cè)向開口，所述筒狀制品通過(guò)所述側(cè)向開口是可見(jiàn)的。更具體地，該方法可以包括：(a)使用具有鏡頭固定至其的相機(jī)接收筒狀制品的所發(fā)射通過(guò)側(cè)向開口的光學(xué)圖像；(b)將光學(xué)圖像引導(dǎo)到傳感和數(shù)字記錄裝置；(c)將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像，并且使用傳感和數(shù)字記錄裝置記錄數(shù)字圖像；以及(d)使用通過(guò)算法編程的處理器來(lái)解譯數(shù)字圖像并確定筒狀制品的直徑。傳感和數(shù)字記錄裝置可以容納在相機(jī)中，或者其可以是與相機(jī)分離的裝置。透明筒狀制品可以是光學(xué)預(yù)制棒。

在一些實(shí)施例中，處理器的算法可以具有以下步驟：(1)裁剪數(shù)字圖像以產(chǎn)生較小的經(jīng)裁剪的數(shù)字圖像；(2)從經(jīng)裁剪的數(shù)字圖像產(chǎn)生經(jīng)梯度濾波的圖像；(3)執(zhí)行多個(gè)梯度線掃描并將它們加到一起以形成灰度級(jí)梯度譜；(4)識(shí)別表示筒狀制品的真實(shí)的左側(cè)邊緣和右側(cè)邊緣的峰值；(5)通過(guò)獲取筒狀制品的真實(shí)的左側(cè)邊緣和右側(cè)邊緣的值之間的差的絕對(duì)值來(lái)計(jì)算筒狀制品的外直徑；以及(6)報(bào)告筒狀制品的外直徑。

更具體地，(1)裁剪數(shù)字圖像以去除周圍的暗區(qū)，并且所得到的較小的經(jīng)裁剪的數(shù)字圖像僅包括通過(guò)爐的側(cè)向開口可見(jiàn)的明視場(chǎng)。接下來(lái)，(2)使用標(biāo)準(zhǔn)差濾光器從經(jīng)裁剪的數(shù)字圖像產(chǎn)生經(jīng)梯度濾波的圖像。

算法的第三步驟(3)需要執(zhí)行多個(gè)梯度線掃描并將它們加到一起以形成具有多個(gè)左側(cè)峰值、多個(gè)右側(cè)峰值和多個(gè)較小的背景峰值的灰度級(jí)梯度譜。多個(gè)梯度線在靠近經(jīng)梯度濾波的圖像的豎直中心的掃描區(qū)域內(nèi)被掃描，并且水平地延伸跨越經(jīng)梯度濾波的圖像的整個(gè)寬度。

對(duì)于算法的第四步驟(4)，識(shí)別灰度級(jí)梯度譜中的多個(gè)左側(cè)峰值和右側(cè)峰值中的哪些表示預(yù)制棒的真實(shí)的左側(cè)邊緣和右側(cè)邊緣按以下步驟完成。在灰度級(jí)梯度譜上，選擇包括多個(gè)左側(cè)峰值的左側(cè)峰值窗口區(qū)域，并且選擇包括多個(gè)右側(cè)峰值的右側(cè)峰值窗口區(qū)域，留出在每個(gè)窗口區(qū)域外的較小的背景峰值用以進(jìn)行單獨(dú)分析。然后，建立用于峰值檢測(cè)的基線，其從進(jìn)一步分析消除較小的背景峰值，這是通過(guò)：(i)對(duì)較小的背景峰值的一部分進(jìn)行動(dòng)態(tài)采樣，并且基于所述動(dòng)態(tài)采樣計(jì)算噪聲本底水平；(ii)將預(yù)先確定閾值量加上噪聲本底水平以導(dǎo)出所述基線；以及(iii)此后，忽略低于所建立的基線的任何峰值。此后，識(shí)別目標(biāo)左側(cè)峰值和目標(biāo)右側(cè)峰值，以分別提供預(yù)制棒的真實(shí)的左側(cè)邊緣和右側(cè)邊緣的位置的數(shù)值，這是通過(guò)：(i)分析在左側(cè)峰值窗口區(qū)域中高于所述基線的多個(gè)左側(cè)峰值中的每一個(gè)，選擇在左側(cè)峰值窗口區(qū)域中位于最左側(cè)的目標(biāo)左側(cè)峰值，并將其位置記錄為等于預(yù)制棒的真實(shí)的左側(cè)邊緣的數(shù)值；(ii)分析在右側(cè)峰值窗口區(qū)域中高于所述基線的多個(gè)右側(cè)峰值中的每一個(gè)，選擇在右側(cè)峰值窗口區(qū)域中位于最右側(cè)的目標(biāo)右側(cè)峰值，并將其位置記錄為等于預(yù)制棒的真實(shí)的右側(cè)邊緣的數(shù)值。

最后，(5)通過(guò)獲得在筒狀制品的在第四步驟(4)所確定的真實(shí)的左側(cè)邊緣和右側(cè)邊緣的值之間的差的絕對(duì)值來(lái)計(jì)算筒狀制品的外直徑，以及(6)報(bào)告筒狀制品的外直徑。

附圖說(shuō)明

當(dāng)結(jié)合附圖閱讀下文的具體實(shí)施方式時(shí)將最好地理解本發(fā)明。要強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)通常的實(shí)踐，附圖的各個(gè)特征不是成比例的。相反，為了清楚起見(jiàn)，各個(gè)特征的尺寸被任意地?cái)U(kuò)大或縮小。包括在附圖中的是下列圖：

圖1是示出了芯和包層的示例性光學(xué)預(yù)制棒的示意性透視圖；

圖2是高溫爐、經(jīng)過(guò)其中的預(yù)制棒和用于測(cè)量預(yù)制棒直徑的設(shè)備的實(shí)施例的示意性的、局部截面的正視的前部平面圖；

圖3示出了爐、預(yù)制棒和用于測(cè)量預(yù)制棒直徑的設(shè)備的示意性的俯視平面圖；

圖4a、圖4b和圖4c示出對(duì)爐的加熱區(qū)域中的溫度圖案建模的結(jié)果，其中下部觸頭具有不同寬度的開口；

圖5示出了用于處理由相機(jī)接收的光學(xué)圖像的算法的前三個(gè)步驟的圖形數(shù)據(jù)結(jié)果；

圖6示出掃描窗口的近似位置，在掃描窗口內(nèi)線被選擇用于在算法的第三步驟中的灰度級(jí)掃描；

圖7示出了在算法的第四步驟期間的灰度級(jí)梯度譜及其分析的細(xì)節(jié)；

圖8示出了與用于檢測(cè)和測(cè)量光學(xué)預(yù)制棒的芯中的接頭的算法相關(guān)的樣本圖形數(shù)據(jù)；

圖9示出了用于檢測(cè)和測(cè)量光學(xué)預(yù)制棒的芯中的接頭的簡(jiǎn)單和高級(jí)算法的比較圖形數(shù)據(jù)；以及

圖10示出了用于檢測(cè)和測(cè)量光學(xué)預(yù)制棒的芯中的接頭的灰度級(jí)梯度譜及其分析的細(xì)節(jié)。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的實(shí)施例可以包括用于在制造諸如光纖預(yù)制棒的透明筒狀制品期間測(cè)量其的設(shè)備及方法。例如但不限于，透明筒狀制品包括光纖預(yù)制棒，使用稱為拉絲的工藝從光纖預(yù)制棒制造光纖。這種光學(xué)預(yù)制棒具有至少兩層玻璃質(zhì)材料，芯和包層，其中芯具有比包層更高的折射率。在一些實(shí)施例中，預(yù)制棒可以具有一個(gè)或更多個(gè)額外的包層，例如“外包層”，其也由透明玻璃質(zhì)材料制成。圖1提供了示例性光學(xué)預(yù)制棒10的示意性透視圖，其示出了它可能具有的層，包括芯15、第一包層20和外包層25，諸如有時(shí)使用cvd、rit和ric技術(shù)進(jìn)行制造。

應(yīng)當(dāng)理解到，盡管在下文中在測(cè)量這種光學(xué)預(yù)制棒的直徑的背景下詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明的應(yīng)用不限于測(cè)量光學(xué)預(yù)制棒的直徑。相反，如相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的，透明筒狀制品不必是光學(xué)預(yù)制棒，而還可以是具有外直徑的透明芯棒，或具有外直徑和內(nèi)直徑的透明筒狀，或者恰好是筒狀或管狀并且透明的但不涉及光纖領(lǐng)域的另外的制品。預(yù)見(jiàn)并預(yù)期到，所有此類修改和應(yīng)用均包括在下文描述并要求保護(hù)的本發(fā)明中。另外，基于本文提供的具體實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)相信，相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)并能夠?qū)Ρ疚墓_的實(shí)施例做出改變和修改而不脫離本發(fā)明的精神。

如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“玻璃質(zhì)的”具有描述與玻璃相似的材料（即，具有玻璃的特性或外觀）的通常意義，例如透明度、脆度、硬度和光澤度等。

如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“透明的”具有描述這樣的材料的通常意義：該材料傳輸光而沒(méi)有明顯的散射使得位于材料的與觀察者相對(duì)的另一側(cè)上的物體被清楚看到。這不需要光的完全或精確的傳輸，但是意味著允許光以很少的或沒(méi)有中斷或失真的方式通過(guò)這種材料，以便能夠看到并識(shí)別在另一側(cè)上的物體。

在一個(gè)具體實(shí)施例中，本發(fā)明包括用于在高溫爐中在制造透明筒狀制品期間測(cè)量其直徑的裝置。結(jié)合本文所描述的本發(fā)明的設(shè)備及方法的實(shí)踐，爐的類型沒(méi)有特定的限制。應(yīng)當(dāng)注意，盡管結(jié)合本發(fā)明的各種實(shí)施例描述的爐是夾套式流體冷卻爐，但是當(dāng)用于制造、修改或加工需要測(cè)量的透明筒狀制品時(shí)，其它類型的爐也是適合的。

圖2提供了具有光學(xué)預(yù)制棒10穿過(guò)其中的典型高溫爐30的示意性正視圖。圖2中所示的爐30是具有外夾套35的夾套式流體冷卻爐30，其中示出該外夾套35的截面以顯示具有加熱內(nèi)部45以及上部和下部環(huán)形石墨觸頭50、60的主加熱區(qū)域40，筒狀制品（例如光學(xué)預(yù)制棒10）在被加熱的同時(shí)通過(guò)該主加熱區(qū)域40。如圖2中所示，上部和下部觸頭50、60各自具有環(huán)形壁55、65，并且靠近加熱內(nèi)部45的相對(duì)端。此外，爐30具有保護(hù)管125，被加熱的預(yù)制棒10在此處開始冷卻并固化。

仍然參照?qǐng)D2，爐30具有側(cè)向開口70，爐30內(nèi)的預(yù)制棒10通過(guò)該側(cè)向開口70對(duì)于在外部環(huán)境中的觀察者而言是可見(jiàn)的。因此，側(cè)向開口70與爐30的加熱內(nèi)部45連??通，預(yù)制棒10在加熱期間經(jīng)過(guò)該加熱內(nèi)部45。此外，側(cè)向開口70處于豎直高度處，期望在此處測(cè)量預(yù)制棒10的直徑，例如在所示的實(shí)施例中，在此處預(yù)制棒10的加熱基本上完成，并且恰好在此前或者此時(shí)預(yù)制棒開始冷卻。更具體地，側(cè)向開口70穿過(guò)下部環(huán)形觸頭60的環(huán)形壁65中的開口67，穿過(guò)夾套35的壁，并穿過(guò)防護(hù)橋72，使得側(cè)向開口70也與外部環(huán)境連通。

由于本示例性實(shí)施例的爐30在高溫下工作并且自身是夾套式的且是流體冷卻的，因此使用流體密封的、流體冷卻的殼體75來(lái)容納并保護(hù)數(shù)碼相機(jī)100及其鏡頭105。在示例性實(shí)施例中，鏡頭105是廣角鏡頭（例如，對(duì)于全幀35mm圖像傳感器，焦距小于35mm的鏡頭）。在其它實(shí)施例中，鏡頭105可以是普通或長(zhǎng)焦距鏡頭。殼體75具有入口80并且該殼體固定到爐30的外部，以便入口80與側(cè)向開口70對(duì)齊，使得預(yù)制棒10從殼體75內(nèi)是可見(jiàn)的。

圖3示出了用于測(cè)量預(yù)制棒直徑的設(shè)備的示意性俯視平面圖，該設(shè)備包括相機(jī)100、鏡頭105和容納并保護(hù)相機(jī)100及鏡頭105的殼體75。圖3中還示出，爐30的下部觸頭60和防護(hù)橋72與相機(jī)100和鏡頭105的相對(duì)定位，這使得在鏡頭105與在爐30內(nèi)并穿過(guò)下部觸頭60的預(yù)制棒10之間能夠獲得清晰的視場(chǎng)（fov，以一對(duì)虛線示出）。鏡子110是不可見(jiàn)的，因?yàn)樵谠摳┮暺矫鎴D中，鏡子110位于相機(jī)100和鏡頭105下方。

應(yīng)當(dāng)注意，上部和下部觸頭50、60接收并傳導(dǎo)電流，由此用于加熱爐30的內(nèi)部45及爐30中的預(yù)制棒10。觸頭50、60傳導(dǎo)電流并且其是爐30的加熱機(jī)構(gòu)的一部分的事實(shí)，意味著對(duì)下部觸頭60的壁中的開口的尺寸（即，高度和寬度）存在結(jié)構(gòu)上和功能上的限制。

為了獲得更廣的視場(chǎng)（例如，參見(jiàn)圖3中的fov）以進(jìn)行更可靠的測(cè)量及更大的預(yù)制棒od的測(cè)量，使用數(shù)值模型來(lái)研究通過(guò)下部觸頭60的開口的加寬，以預(yù)測(cè)更寬的開口對(duì)爐30的加熱區(qū)域40中的加熱均勻性的影響。數(shù)值模型及其結(jié)果在下文的示例中提供并在圖4a、4b和4c中示出。可以用于確定開口的寬度的示例性數(shù)值模型是有限元方法（fem），但是也可以考慮其它數(shù)值模型?；跀?shù)值建模確定出，對(duì)于本文公開的特定實(shí)施例，開口能夠安全地加寬到約150mm。在其它實(shí)施例中，開口的最大寬度可以小于或大于約150mm。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將基于本公開理解到如何通過(guò)數(shù)值建模來(lái)確定開口的最大寬度。

再次參照?qǐng)D2和3，用于在制造透明筒狀制品期間測(cè)量其直徑的設(shè)備包括：(a)數(shù)碼相機(jī)100，其具有固定至其的鏡頭105和傳感和數(shù)字記錄裝置，例如電荷耦合器件（“ccd”）圖像傳感器（內(nèi)部相機(jī)，未示出）；以及(b)通過(guò)算法編程的數(shù)字處理器（本身未示出）。在其它實(shí)施例中，傳感和數(shù)字記錄裝置可以是互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（cmos）圖像傳感器。更具體地，相機(jī)100和鏡頭105被定位成使得鏡頭105能夠通過(guò)側(cè)向開口70接收預(yù)制棒10制品的光學(xué)圖像。鏡頭105將光學(xué)圖像引導(dǎo)到圖像傳感器，該圖像傳感器將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像并記錄預(yù)制棒10的數(shù)字圖像。

該設(shè)備還可以包括反射器，例如定位在爐30的側(cè)向開口70和相機(jī)100的鏡頭105中間的鏡子110。反射器引導(dǎo)光學(xué)圖像（參見(jiàn)圖2中的箭頭115），該光學(xué)圖像通過(guò)爐30的側(cè)向開口70和殼體75的入口80被接收到相機(jī)100的鏡頭105。如圖2中示意性所示，鏡頭105和鏡子110可以固定到殼體75內(nèi)的安裝桿120。

除了數(shù)碼相機(jī)100之外，該設(shè)備還包括通過(guò)算法編程的數(shù)字處理器，該數(shù)字處理器訪問(wèn)并解譯來(lái)自圖像傳感器的數(shù)字圖像，并確定和報(bào)告筒狀制品的直徑。適合的處理器和算法包括那些現(xiàn)在和將來(lái)可知的能夠分析數(shù)字圖像的處理器和算法。以下結(jié)合本發(fā)明的方法進(jìn)一步詳細(xì)描述示例性處理器和算法。

可以期望，在預(yù)制棒10冷卻和設(shè)置之后對(duì)預(yù)制棒10進(jìn)行第二次測(cè)量，例如在爐30中預(yù)制棒10從保護(hù)管125顯露出的位置處，例如在圖2中的位置b處。盡管在圖2中未示出具體特征，當(dāng)在位置b處進(jìn)行對(duì)預(yù)制棒的第二次測(cè)量時(shí)，爐30將在位置b處具有另一個(gè)側(cè)向開口，以使得從外部環(huán)境能夠看到離開保護(hù)管125的冷卻的預(yù)制棒，以及用于在位置b處測(cè)量冷卻預(yù)制棒10的第二設(shè)備，其包括具有其自身的傳感和數(shù)字記錄裝置及鏡頭的另一個(gè)相機(jī)以及另一個(gè)流體冷卻殼體。所有這些特征可以與上文結(jié)合主測(cè)量位置（即，位置a）所描述的相同，其中預(yù)制棒10正經(jīng)過(guò)爐30的下部觸頭60。

在另一個(gè)具體實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種用于在高溫爐中制造透明筒狀制品期間測(cè)量其直徑的方法，其中高溫爐具有側(cè)向開口，且筒狀制品通過(guò)該側(cè)向開口是可見(jiàn)的。該方法包括以下基本步驟：(a)使用具有鏡頭固定至其的相機(jī)來(lái)接收筒狀制品的光學(xué)圖像，該光學(xué)圖像經(jīng)發(fā)射通過(guò)側(cè)向開口；(b)將該光學(xué)圖像引導(dǎo)到傳感和數(shù)字記錄裝置；(c)將該光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像，并使用傳感和數(shù)字記錄裝置記錄該數(shù)字圖像；以及(d)使用通過(guò)算法編程的處理器來(lái)解譯數(shù)字圖像并且確定筒狀制品的直徑。

簡(jiǎn)要回顧地參照?qǐng)D2和圖3中所示的設(shè)備，筒狀制品（例如，預(yù)制棒10）的經(jīng)發(fā)射通過(guò)爐30的側(cè)向開口70的光學(xué)圖像115被相機(jī)100和鏡頭105接收。在相機(jī)100內(nèi)，在恰當(dāng)?shù)匕惭b并且調(diào)整鏡頭105的情況下，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將容易理解到的，光學(xué)圖像115被引導(dǎo)到也在相機(jī)（未示出）內(nèi)的傳感和數(shù)字記錄裝置，然后其將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為被記錄的數(shù)字圖像。通過(guò)算法編程的處理器（未示出）可以是相機(jī)100的一部分或者可以是獨(dú)立的微處理器或計(jì)算機(jī)的一部分等，該處理器解譯數(shù)字圖像以確定筒狀制品（預(yù)制棒10）的直徑以及其它性質(zhì)，包括但不限于筒狀制品（預(yù)制棒10）的中心的位置以及預(yù)制棒10的芯棒15（參見(jiàn)圖1）中的任何接頭的存在和位置。

解譯數(shù)字圖像和確定筒狀物品直徑的最后步驟(d)需要使用通過(guò)算法編程的處理器。處理器可以是例如但不限于計(jì)算機(jī)、與過(guò)程控制裝備和系統(tǒng)集成的計(jì)算機(jī)組件、獨(dú)立的微處理器或者現(xiàn)在或?qū)?lái)對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可知的能夠執(zhí)行該算法的任何其它可編程處理器，現(xiàn)在將對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述。

通常，算法包括以下步驟：(1)裁剪數(shù)字圖像以產(chǎn)生較小的經(jīng)裁剪的數(shù)字圖像；(2)由經(jīng)裁剪的數(shù)字圖像產(chǎn)生經(jīng)梯度濾波的圖像；(3)執(zhí)行多次梯度線掃描并將它們相加在一起以形成灰度級(jí)梯度譜；(4)識(shí)別灰度級(jí)梯度譜中的多個(gè)峰值中的哪些峰值表示預(yù)制棒的真實(shí)的左側(cè)邊緣和右側(cè)邊緣；(5)使用預(yù)制棒的真實(shí)的左側(cè)邊緣和右側(cè)邊緣的值來(lái)計(jì)算預(yù)制棒的外直徑；以及(6)報(bào)告預(yù)制棒的外直徑?，F(xiàn)在將更詳細(xì)地描述這些步驟中的每一個(gè)。由算法的步驟(1)至(4)得到的樣本圖像和譜在圖5中提供。

在算法的第一步驟中，裁剪數(shù)字圖像以去除周圍的暗區(qū)并產(chǎn)生較小的經(jīng)裁剪的數(shù)字圖像（參見(jiàn)圖5中的“原始圖像”(1)）。較小的經(jīng)裁剪的圖像(1)僅包括通過(guò)爐的側(cè)向開口可見(jiàn)的明視場(chǎng)。

在算法的第二步驟中，通過(guò)對(duì)經(jīng)裁剪的數(shù)字圖像(1)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)差濾波器來(lái)產(chǎn)生經(jīng)梯度濾波的圖像(2)（參見(jiàn)圖5中的“經(jīng)梯度濾波的圖像”(2)）。標(biāo)準(zhǔn)差濾波器通過(guò)生成經(jīng)梯度濾波的圖像(2)來(lái)操作，其中經(jīng)梯度濾波的圖像(2)的每個(gè)像素等于經(jīng)裁剪的數(shù)字圖像(1)的相應(yīng)像素的周圍區(qū)域內(nèi)的像素的標(biāo)準(zhǔn)差。因?yàn)榻?jīng)裁剪的數(shù)字圖像(1)的像素的標(biāo)準(zhǔn)差在周圍區(qū)域從亮到暗的情況下將是最高的，或反之亦然，所以使用經(jīng)梯度濾波的圖像(2)來(lái)檢測(cè)經(jīng)裁剪的數(shù)字圖像(1)中的邊緣。

在算法的第三步驟中，經(jīng)梯度濾波的圖像(2)的多個(gè)線掃描被收集并且加在一起以形成灰度級(jí)梯度譜（參見(jiàn)圖5中的“灰度級(jí)梯度譜”(3)）。盡管在一些實(shí)施例中，可以僅收集一個(gè)線掃描，但是當(dāng)包括多個(gè)線掃描的總和時(shí)，灰度級(jí)梯度譜(3)可以具有改善的信噪比。在示例性實(shí)施例中，灰度級(jí)梯度譜(3)包括總計(jì)約40至50個(gè)線掃描。在其它實(shí)施例中，灰度級(jí)梯度譜(3)可以包括多于50個(gè)或少于40個(gè)線掃描。更具體地，多個(gè)梯度線在靠近經(jīng)梯度濾波的圖像(2)的豎直中心的掃描區(qū)域內(nèi)進(jìn)行掃描，并且水平地延伸穿過(guò)經(jīng)梯度濾波的圖像的整個(gè)寬度的至少一部分，即足以包含被測(cè)量的預(yù)制棒的整個(gè)寬度（參見(jiàn)圖6的原始圖像內(nèi)的白線140以查看掃描區(qū)域的近似位置）。通過(guò)選擇經(jīng)梯度濾波的圖像(2)的掃描區(qū)域內(nèi)的水平掃描線的位置（參見(jiàn)例如圖5中的“一個(gè)梯度線掃描”（pre-3））并記錄圖像沿設(shè)定的水平掃描線位置的灰度級(jí)來(lái)執(zhí)行每個(gè)線掃描。在收集并對(duì)經(jīng)梯度濾波的圖像(2)的線掃描求和之后，灰度級(jí)梯度譜圖像(3)具有多個(gè)左側(cè)峰值145、多個(gè)右側(cè)峰值150和多個(gè)較小的背景峰值155a、155b、155c（再次參見(jiàn)圖5中的譜(3)）。在一些實(shí)施例中，灰度級(jí)梯度譜圖像(3)可以具有唯一一個(gè)左側(cè)峰值，唯一一個(gè)右側(cè)峰值和/或一個(gè)或沒(méi)有較小的背景峰值。左側(cè)峰值和右側(cè)峰值145、150分別在其中包含的預(yù)制棒的真實(shí)的左側(cè)邊緣和右側(cè)邊緣。較小的背景峰值155a、155b、155c表示由復(fù)雜的光背景以及背景石墨元件的表面條件所導(dǎo)致的噪聲。“較小的”是指這些背景峰值155a、155b、155c通常短于或小于感興趣的左側(cè)峰值和右側(cè)峰值，并且當(dāng)測(cè)量預(yù)制棒直徑時(shí)不需要考慮這些背景峰值。

在算法的第四步驟中，從灰度級(jí)梯度譜(3)中的多個(gè)左側(cè)峰值和右側(cè)峰值145、150中識(shí)別預(yù)制棒的真實(shí)的左側(cè)邊緣和右側(cè)邊緣。現(xiàn)在參照?qǐng)D7，通過(guò)在包含多個(gè)左側(cè)峰值145的灰度級(jí)梯度譜上選擇左側(cè)峰值窗口區(qū)域160來(lái)執(zhí)行灰度級(jí)梯度譜分析(4)。相似地，也在包含多個(gè)右側(cè)峰值150的灰度級(jí)梯度譜上選擇右側(cè)峰值窗口區(qū)域165。這些選擇使得每個(gè)窗口區(qū)域外的較小的背景峰值155a、155b、155c不被選擇，并且是下文所述的單獨(dú)分析的對(duì)象。應(yīng)當(dāng)注意，左側(cè)峰值窗口區(qū)域160應(yīng)該以多個(gè)左側(cè)峰值145中最高的一個(gè)為中心，并且同樣地，右側(cè)峰值窗口區(qū)域165應(yīng)當(dāng)以多個(gè)右側(cè)峰值150中最高的一個(gè)為中心。

從灰度級(jí)梯度譜識(shí)別預(yù)制棒的真實(shí)的左側(cè)邊緣和右側(cè)邊緣(4)（圖7的步驟(4)）還包括建立用于峰值檢測(cè)的基線，以從進(jìn)一步分析中消除較小的背景峰值。這是通過(guò)首先動(dòng)態(tài)地對(duì)較小的背景峰值155c的一部分進(jìn)行采樣并基于動(dòng)態(tài)采樣的結(jié)果來(lái)計(jì)算噪聲本底水平來(lái)實(shí)現(xiàn)的。然后通過(guò)將預(yù)先確定的閾值量加上噪聲本底水平來(lái)推導(dǎo)出基線。此后，為了處理和分析的目的，忽略低于基線的任何峰值。通過(guò)從灰度級(jí)梯度譜(4)的所選擇的窗口的最大峰值高度中減去噪聲本底水平，然后將得到的高度除以預(yù)先確定的因子來(lái)確定閾值量，其中該因子足夠大以消除識(shí)別出的噪聲峰值，例如圖7的峰值e，但不消除可能的真實(shí)邊緣峰值，例如圖7的峰值d。在示例性實(shí)施例中，因子可以大約是3。在可替代的實(shí)施例中，預(yù)先確定的閾值量地確定可以是通過(guò)例如計(jì)算動(dòng)態(tài)采樣的較小的背景峰值的一部分的平均高度的0.5倍。

在從通過(guò)算法的進(jìn)一步考慮中消除了較小的背景峰值（噪聲和離散數(shù)據(jù)）之后，分別獲得預(yù)制棒的真實(shí)的左側(cè)邊緣和右側(cè)邊緣的位置的數(shù)值。首先，分別識(shí)別目標(biāo)左側(cè)峰值和目標(biāo)右側(cè)峰值?，F(xiàn)在參照?qǐng)D7，分析右側(cè)峰值窗口區(qū)域165中的多個(gè)右側(cè)峰值150（所有這些峰值均高于基線），并且將位于右側(cè)峰值窗口區(qū)域165中的最右側(cè)的峰值（峰值d）選擇為目標(biāo)右側(cè)峰值。目標(biāo)右側(cè)峰值的位置被記錄為等于預(yù)制棒的真實(shí)右側(cè)邊緣的數(shù)值。盡管本身未示出，但是相同的分析和選擇過(guò)程被應(yīng)用于左側(cè)峰值窗口區(qū)域160中的多個(gè)左側(cè)峰值145（所有這些也均高于基線），并且目標(biāo)左側(cè)峰值被記錄為等于預(yù)制棒的真實(shí)左側(cè)邊緣的數(shù)值。仍然參照?qǐng)D7，通過(guò)前述分析過(guò)程，能夠在窗口區(qū)域160,165中排除較小的背景峰值155a、155b、155c。對(duì)于圖7中所示的灰度級(jí)梯度譜分析(4)，通過(guò)基線排除峰值a和e，而峰值b、c和d作為候選峰值留出。然后，由于峰值d在右側(cè)峰值窗口區(qū)域165中的最右側(cè)位置處的位置，將其識(shí)別為目標(biāo)右側(cè)峰值。

最后，通過(guò)求出預(yù)制棒的真實(shí)的左側(cè)邊緣和右側(cè)邊緣的值之間的差值，然后取該差值的絕對(duì)值來(lái)計(jì)算預(yù)制棒的外直徑（od）。然后可以報(bào)告預(yù)制棒的od，或者作為進(jìn)一步分析和決策的對(duì)象。

可能并且可期望的是，在通過(guò)傳感和數(shù)字記錄裝置獲取光學(xué)圖像并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像之后，在繼續(xù)算法的剩余步驟之前，執(zhí)行檢查以確保爐處于運(yùn)行中。例如，可選地，經(jīng)裁剪的數(shù)字圖像中的平均灰度級(jí)可以由處理器計(jì)算，并且如果它低于預(yù)先確定的閾值，則停止運(yùn)行算法?；谑褂弥械幕叶燃?jí)來(lái)選擇預(yù)先確定的閾值，并且該預(yù)先確定的閾值應(yīng)該是足夠低的值，使得普通技術(shù)人員認(rèn)為，當(dāng)經(jīng)裁剪的數(shù)字圖像中的平均灰度級(jí)等于或小于閾值時(shí)，則假定爐不處于運(yùn)行中是合理的。更具體地，可以通過(guò)在確認(rèn)爐不處于運(yùn)行中時(shí)從相機(jī)收集爐的圖像并且確定該圖像的所有像素的平均灰度級(jí)，來(lái)確定預(yù)先確定的閾值。在圖像是8位灰度級(jí)圖像（即，256種灰度）的示例性實(shí)施例中，不處于運(yùn)行中時(shí)的爐的平均灰度級(jí)可以是8或更低。預(yù)先確定的閾值將基于爐的設(shè)計(jì)和特定的應(yīng)用隨不同的實(shí)施例而變化。

在一些實(shí)施例中，當(dāng)預(yù)制棒od生長(zhǎng)并達(dá)到一定尺寸時(shí)，??在預(yù)制棒的中心區(qū)域中應(yīng)用掩模（未示出）以避免界面缺陷/氣泡混淆峰值鎖定。在預(yù)制棒經(jīng)過(guò)啟動(dòng)滴落（start-updripping）階段時(shí)，在該階段之后，預(yù)制棒od不再快速改變尺寸，則可以激活掩模。因此，分別對(duì)于左側(cè)邊緣和右側(cè)邊緣的最后20個(gè)位置進(jìn)行跟蹤。對(duì)于邊緣的每一側(cè)均計(jì)算（最大-最?。┪恢谩Ｈ绻麅蓚€(gè)玻璃邊緣的位置的（最大-最?。┚∮谝欢ㄩ撝?，則意味著玻璃od已經(jīng)達(dá)到足夠的穩(wěn)定性。因此，掩模指示符從0更新到1。從下一個(gè)循環(huán)開始，一旦程序看到指示符=1，則其將打開該掩模并且僅掃描掩模外部區(qū)域的圖像水平梯度。然而，在拉絲的結(jié)束階段，預(yù)制棒od再次變小。因此，在此點(diǎn)處，應(yīng)當(dāng)禁用掩模?？梢酝ㄟ^(guò)看到掩模指示符=1并且預(yù)制棒od小于一定閾值來(lái)確定禁用點(diǎn)。

當(dāng)已識(shí)別兩個(gè)玻璃邊緣用于od計(jì)算時(shí)，則可以立即推導(dǎo)出的另外的有用的信息是預(yù)制棒中心位置。其計(jì)算公式僅為：

預(yù)制棒中心位置=左側(cè)邊緣的位置+od/2。

該信息對(duì)于一般（szug）操作者用以改進(jìn)預(yù)制棒弓形能夠是非常有幫助的。一旦他們看到中心位置振蕩的振幅超過(guò)一定閾值，則他們將開始使用“弓形-條”以抑制中心位置振蕩，并因此校正預(yù)制棒的可能的弓形形成。

提供圖8、9和10以有助于描述使用上文討論的設(shè)備和數(shù)字圖像的用于一般芯接頭檢測(cè)的算法。利用由相機(jī)100生成的數(shù)碼相機(jī)圖像，使用本發(fā)明的方法和設(shè)備可以在線識(shí)別芯棒之間的接頭，或者甚至第一芯棒的前端。這種接頭的識(shí)別包括第一步驟：在生成灰度級(jí)梯度譜（參見(jiàn)圖5(3)和圖8(a)）之后，通過(guò)下列來(lái)確定在灰度級(jí)梯度譜(a)中是否存在位于多個(gè)左側(cè)峰值和右側(cè)峰值中間的多個(gè)中間峰值185：(a)在多個(gè)左側(cè)峰值和右側(cè)峰值145、150（圖5(3)）中間選擇中心窗口區(qū)域190，(b)計(jì)算該中心窗口區(qū)域190的積分面積，以及(c)分析該積分面積以確定是否存在接頭。可以通過(guò)操作者的視覺(jué)檢查來(lái)分析積分面積，操作者主觀地識(shí)別積分面積何時(shí)具有足夠的值以指示接頭。在其它實(shí)施例中，可以自動(dòng)分析積分面積以確定積分面積何時(shí)超過(guò)預(yù)先確定的值，這可以根據(jù)不同的應(yīng)用而變化。當(dāng)積分面積超過(guò)積分閾值時(shí)，存在清楚的接頭信號(hào)j，參見(jiàn)圖8(b)和(c)，然后可以結(jié)合多個(gè)左側(cè)峰值和右側(cè)峰值如上文所述地進(jìn)行分析，以確定芯棒中的接頭的尺寸。

對(duì)第一芯接頭的檢測(cè)對(duì)于預(yù)制棒制造工藝的啟動(dòng)控制而言可以是非常重要的。然而，第一芯接頭通常被在灰度級(jí)梯度譜中產(chǎn)生擾亂的焊接峰值195的焊接特征所干擾（參見(jiàn)圖9）。與芯棒中的后續(xù)接頭相比，代表第一芯接頭的這種焊接峰值195可以是更加伸長(zhǎng)的。因此，還開發(fā)了更好地捕獲第一芯接頭的更復(fù)雜的算法。圖9提供了這種新的“j寬度信號(hào)”(2)與如上所描述的“j信號(hào)”(1)的比較。

例如，一旦確定在預(yù)制棒10中存在接頭，則分析灰度級(jí)梯度譜以確定接頭的尺寸和位置。類似于如上所描述的用于確定預(yù)制棒的真實(shí)的左側(cè)邊緣和右側(cè)邊緣的方法（算法步驟(4)），如圖10所示，在灰度級(jí)梯度譜中，在多個(gè)左側(cè)峰值和右側(cè)峰值145、150中間選擇中心區(qū)域窗口190。中心區(qū)域窗口190包含表示接頭位置的多個(gè)中間峰值200，其包括接頭的左邊緣和右邊緣（本身未示出）。接下來(lái)，建立用于峰值檢測(cè)的基線以從進(jìn)一步分析中消除較小的背景峰值，如上針對(duì)算法步驟(4)所描述地。然后，可以分別獲得接頭的真實(shí)的左側(cè)邊緣和右側(cè)邊緣的位置的數(shù)值。從中心窗口區(qū)域190中的多個(gè)中間峰值200中分別識(shí)別最外側(cè)的左側(cè)峰值和右側(cè)峰值，并且它們的值分別被指定為接頭的真實(shí)的左側(cè)邊緣和右側(cè)邊緣的位置。然后可以如上針對(duì)預(yù)制棒的寬度（直徑），通過(guò)找到接頭的真實(shí)的左邊緣和右邊緣的值之間的差值來(lái)計(jì)算接頭寬度。然后可以報(bào)告接頭寬度，或者作為進(jìn)一步分析和決策的對(duì)象。此外，可以使用以下公式確定接頭的中心的位置：

接頭中心的位置=接頭的左邊緣的位置+（接頭寬度）/2。

另外，可以在報(bào)告與假定的芯接頭有關(guān)的值之前執(zhí)行驗(yàn)證步驟，其中如果接頭中心的位置距離預(yù)制棒中心太遠(yuǎn)（超過(guò)閾值分割），則將假定檢測(cè)到的特征實(shí)際上不是芯接頭，并且將不報(bào)告該特征的邊緣的位置或?qū)挾取?/p>

參考以下示例將更好地理解如上所描述的本發(fā)明及其各個(gè)實(shí)施例，這些實(shí)施例在實(shí)踐中僅是本發(fā)明的具體實(shí)施例，并且決不限制本發(fā)明的設(shè)備或方法的范圍。

示例

確定下部觸頭中可接受的最寬開口

通過(guò)下部觸頭60的壁65的開口最初為130mm。該寬度對(duì)于先前使用的遠(yuǎn)心激光掃描方法是足夠的，但是對(duì)于用于測(cè)量直徑大于約130mm的預(yù)制棒是不夠的。使用數(shù)值模型來(lái)估計(jì)寬度，在該寬度上加寬的開口將在整個(gè)加熱區(qū)域40中導(dǎo)致對(duì)爐的溫度和均勻性的不可接受的影響。圖4a、4b和4c提供了數(shù)值建模的圖形結(jié)果，其顯示在加熱區(qū)域40內(nèi)實(shí)現(xiàn)的加熱方式。更具體地，圖4a示出了130mm的原始開口67的可接受的均勻加熱方式。圖4b還示出了加寬到150mm的開口67仍產(chǎn)生均勻且可接受的加熱方式。然而，當(dāng)將開口67加寬到180mm時(shí)，數(shù)值模型預(yù)測(cè)，加熱區(qū)域40將被不均勻地加熱到不可接受的程度，如圖4c所示。

設(shè)備和算法的性能

所使用的相機(jī)裝備：來(lái)自alliedvisiontechnologies，modellf-503b的“guppy”5兆像素（mp）相機(jī)。

軟件：使用alliedvisiontechnologies標(biāo)準(zhǔn)firepackagev3.1以從相機(jī)捕獲圖像。應(yīng)當(dāng)注意，其它商業(yè)的或者甚至是定制的程序可以用于該功能。

鏡頭：來(lái)自edmundoptics的16mm固定焦距mp鏡頭。所使用的焦距取決于期望的視場(chǎng)（fov）和鏡頭與目標(biāo)預(yù)制棒之間的距離。對(duì)于此應(yīng)用而言16mm是恰當(dāng)?shù)摹?/p>

濾波器：(a)中性密度濾波器，其用于衰減強(qiáng)烈的爐燈。在上部對(duì)比下部的位置使用這種濾波器的不同組合，其包括各種光密度；(b)紅色濾波器，其用于增加玻璃邊緣和石墨背景（即下部觸頭和下部保護(hù)管的內(nèi)表面）之間的灰度級(jí)圖像的對(duì)比度；(c)線性偏振濾波器，其用于從玻璃表面去除會(huì)干擾測(cè)量的不需要的反射。