【為台灣加油打氣專欄】光纖自動接合設備

李家同/博幼社會福利基金會董事長;吳政龍

0
85

這次要介紹的是一種設備,這種設備是用來接合兩條光纖的,以往接合光纖是用人工的方式進行,即使讓老手進行,也需要數分鐘才能完成工作。

攝影:北美智權/唐銘偉

圖1是2條光纖A和B。

圖1. A、B光纖;資料來源:《為台灣加油打氣專欄》

光源在A端,如果A和B沒有對準,如圖1,則B光纖所接受到的光是非常微弱的。我們所介紹的設備可以使A和B在短時間內對準。

首先在A側照光,B側旁有個光功率接收器(光感測器),用來感測從A照過來的光強度,如圖2。

圖2. 光源及光功率接收器與A、B光纖位置示意圖;資料來源:《為台灣加油打氣專欄》

A是固定端,光源會穿過光纖A和光纖B,打在光功率接收器(光感測器)上,我們可以利用該公司所發展的設備,使B光纖前後左、右、上、下移動,讓光線能夠不被阻擋的情況下成功打在光功率接收器(光感測器)上,如圖3。當光功率接收器(光感測器)能夠感測到光源90%以上的光時,就代表光纖A和B有準確對位,接著再用紫外線接著劑(UV膠)把AB黏住,完成接合。

圖3. A光纖位置不動、B光纖移動後之示意圖;資料來源:《為台灣加油打氣專欄》

該設備外接一部控制電腦,可以在上面寫軟體。我們在前面說過,這個設備可以使得B光纖前、後、左、右、上、下移動。移動一定要遵循一個軌跡,軌跡有兩種:(1)正弦和(2)螺旋,如圖4所示。

圖4. 光纖移動要遵循的2種軌跡類型;資料來源:《為台灣加油打氣專欄》

B光纖之所以遵循這個軌跡移動,乃是因為這個設備內的軟體控制這個移動。

移動可以被稱為掃描,掃描的過程分兩個階段,前面一個階段是粗掃。圖3的光感測器如果發現所接受的光源強度足夠,粗掃就完成,然後進行細掃,細掃的範圍就大為縮小。粗掃有點像我們找到新竹市,細掃是要找到清華大學。

上述的掃描方法是固定的掃描方法,這個設備還有一種掃描方法是變動的,變動掃描的原理利用了非常複雜的數學,只有對優化很熟悉的工程師才可以了解變動掃描,因此我們不在此詳述這種方法。但是我們要力求設備在20秒內完成對位的手續,掃描的技術乃是關鍵點。希望大家知道,掃描和數學有密切的關係。

除了那間公司設備上的堆疊式六軸平台外,另外一種常用的高精度對位平台是並聯式的六軸平台,稱為“史都華平台”。

史都華平台是六軸平台,六軸平台旋轉支點的精準度是其中一項最重要的問題,也跟堆疊式平台一樣,跟組裝技術息息相關,因為旋轉支點是三個旋轉軸共同交會的點,因此三個旋轉軸必須要交會在一點上,如此平台在進行旋轉時旋轉支點才不會跑掉,造成對位的位置偏移。

在硬體平台方面,除了機構設計,也牽涉到組裝、測量等問題,必須要達到小的背隙、高耐受度等特性,否則再好的軟體也難以克服這項機台精度所造成的誤差。

這個設備能依客戶的實際需求客製化,比方說,旋轉座標可由客戶設定,客戶也可以改變掃描的方法。這種彈性使得這個設備可以受到客戶的喜愛。

要完成這個設備,工程師需要懂得光學、數學、機械等等,在發展過程中,工程師必須注意很多細節,因為魔鬼常常躲在細節裡。這種設備是精密設備,精密設備的發展需要很長的時間,我們應該感到慶幸,國家有很多有學問的工程師肯花很長的時間克服種種困難。我們應該向他們鼓掌,也希望他們精益求精,更上一層樓。

※ 本文獲《為台灣加油打氣專欄》授權轉載

【本文僅反映專家作者意見,不代表本報立場。】

作者: 李家同
現任: 清華大學、靜宜大學、暨南大學、台北商業大學榮譽教授
博幼社會福利基金會董事長
相關連結: 為台灣加油打氣專欄
李家同臉書
博幼社會福利基金會臉書
博幼社會福利基金會捐款劃撥帳號:22482053
(300)新竹市光復路清華大學資訊工程系


發表留言

請輸入您的評論!
請在此輸入您的姓名