用于拉伸光纤预制棒的处理过程和设备 【技术领域】
本发明一般涉及光纤的制作，具体说，是涉及形成供光纤使用的玻璃预制棒。特别是，本发明涉及用于拉伸光纤预制棒的处理过程和设备。
背景技术
已知有多种制作用于拉制光纤的玻璃预制棒的处理过程。这些处理过程包括改进型化学汽相淀积(MCVD)处理过程、外汽相淀积(OVD)处理过程、和汽相轴向淀积(VAD)处理过程。
许多已知的制作预制棒的处理过程，都包括一个阶段，称为拉伸，其中，按照与特定制作处理过程有关的不同技术，形成玻璃质预制棒条，经过直径收缩，获得规定的最后直径的预制棒。为此，在加热炉内或通过喷灯装置，加热玻璃质预制棒条直到软化温度。然后，拉伸预制棒条，以便收缩其软化区域的直径，该区域称为“颈部”。玻璃质预制棒条可能有中心孔，该中心孔在拉伸阶段会坍缩。
已知有多种拉伸预制棒的方案。按照某些方案，预制棒两端都移动，而预制棒的加热区域保持不动。在这种情形中，预制棒一般沿竖直轴(“竖直拉伸处理过程”)被拉伸，且预制棒的上端附着在馈送器上；馈送器悬吊着预制棒并把预制棒向加热炉馈送。在下端，即加热炉的下游，预制棒附着在拔出器上，该拔出器提供拉伸预制棒必要的拉力。
在加热炉内，预制棒被加热至软化温度。拔出器施加的平移速度大于馈送器的馈送速率，从而预制棒的软化区域被拉伸。软化区域地预制棒外径因而收缩，且中心孔，如果有的话，会坍缩。视情况而定，馈送器和拔出器也可以使预制棒绕它的轴旋转。
按照其他的方案，预制棒一端保持不动而另一端移动，同时加热区域沿一个方向运动，该方向与预制棒的移动相同或相反。在该方案中，预制棒一般沿水平轴(“水平拉伸处理过程”)拉伸。预制棒被水平可移动的加热器，例如安装在小车上的喷灯加热。预制棒两端附着在水平车床的心轴上：一个心轴保持不动，而另一个作水平运动。可动心轴和加热器的平移速度，确定预制棒的最后直径。在该情形中，也可以使预制棒绕它的轴旋转。
不管拉伸预制棒采用的特定方案如何，预制棒拉伸阶段的主要目的是，获得规定的棒条直径，以便交付后续的处理，直到光纤的拉制。因此，在拉伸阶段，监控预制棒直径是极为重要的。
对拉伸阶段预制棒直径的监控，已经提出了各种技术。一般说来，所有这些都要求沿预制棒的轴，特别是沿颈部，通过例如基于激光器的设备，在有限数量的离散点(一点、两点、或三点)上，测量预制棒直径；测量的一个直径或多个直径，通常与预定直径值比较，据此控制馈送器的馈送速率，和/或拔出器的速度，或者可移动的心轴速度，将视采用的拉伸预制棒的方案而定。例如，假定测量的直径大于目标直径，则增加可移动的心轴速度，反之亦然。
沿预制棒轴的一个规定点测量预制棒直径的技术，例如在下面的专利中说明：JP 57092534、JP 62108743、JP 61014149、US 5,755,849、和US 5,942,019。专利JP 5147971、US 6,178,778、和JP 8091861，是沿预制棒轴的两个或三个离散点，测量预制棒直径的现有技术对比文件的例子。
特别是，与用加热炉拉伸预制棒有关的US 5,942,019，强调测量锥形部分(即颈部)外直径的位置设置的重要性。概括地说，该对比文件称，发现外直径测量位置放在靠近锥形部分上端的情形，即靠近加热器的情形中，哪怕当控制卡盘的移动速度，保持锥形部分上端的外直径恒定，该外直径仍然在锥形部分变化，从而使被拉伸体的外直径变得不均匀和起伏，相反，在外直径测量位置放在靠近锥形部分下端的情形，因为玻璃预制棒在该位置已经几乎冷却，且它的粘滞性对拉伸已经变得非常大，即使检测到外直径的起伏，也难于改正。还是根据US 5,942,019，随拉伸前玻璃预制棒外直径变化的优化的外直径测量位置、拉伸体的外直径、加热器温度、加热炉芯管的内直径、等等，都得靠试验确定。
按照本申请人的意见，依靠试验确定直径测量点的优化位置，从工业应用的观点看，是不能令人满意的。
本申请人还注意到，现有技术提供的方法，是在一个、两个、或三个预先固定的点上，特别是在与待拉伸预制棒颈部实际几何形状无关的点上测量直径，并且，本申请人注意到，因为颈部长度及形状对若干处理过程参数的相关性，诸如预制棒开始及最后直径、处理过程的操作速度、温度分布、如果旋转的话有预制棒的旋转速度、如果有中心孔则有有预制棒中心孔的直径、和内部压力，使颈部几何形状对每个处理过程都不同，甚至在单个拉伸处理过程中也变化。本申请人发现，由于这些原因，在预先固定的点上测量颈部直径，而这些点与颈部几何形状不相关，所以不能精确控制预制棒的最后直径。
【发明内容】
根据这些考虑，本申请人已经设计一种新的光纤预制棒拉伸处理过程，它包括：在预制棒的拉伸步骤中，测量待拉伸预制棒的至少一个几何参数，并根据测量的几何参数，控制预制棒直径测量点的位置。
具体说，至少一个几何参数的测量，包括检测预制棒软化区域至少一部分的轮廓，例如拍摄该软化区域至少一部分的数字图像。
按照本发明的第一方面，是提供权利要求1陈述的一种光纤预制棒拉伸的处理过程。
简单地说，该处理过程包括，加热预制棒，使它的一个区域软化；通过牵引预制棒使之拉伸；在拉伸步骤中，沿预制棒至少一个测量点上，确定预制棒的直径；和根据确定的直径，控制拉伸步骤。
该处理过程还包括，在拉伸步骤中，测量预制棒至少一个几何参数；和在拉伸步骤中，根据测量的几何参数，控制所述直径测量点的位置。
在本发明的一个实施例中，预制棒至少一个几何参数的测量，包括确定软化区域至少一部分的轮廓。
具体说，预制棒至少一个几何参数的测量，包括按照所述确定的轮廓，检测软化起始点到软化结束点之间至少一个点，和控制所述测量点的位置包括，在离软化起始点到软化结束点之间一个点的预定距离上，选择直径的测量点。
预制棒至少一个几何参数的测量，还包括按照所述确定的轮廓，检测软化区域的长度，和所述预定距离，是所述长度的预定百分比。
在本发明的一个实施例中，轮廓的确定，是通过沿预制棒轮廓，检测预定数量的点，并对所述点进行内插实现的。
最好是，轮廓的确定包括，拍摄软化区域至少一部分的数字图像。
在本发明的一个实施例中，拉伸步骤的控制包括，把确定的直径与目标直径比较。
该处理过程可以包括，以第一速度把预制棒馈送至加热炉，和通过以第二速度把预制棒从加热炉拉出，使预制棒经受牵引；拉伸步骤的控制包括，控制第一速度和第二速度中至少一种速度。
另外，该处理过程可以包括，把预制棒暴露在可沿预制棒轴以第一速度移动的加热器上，和通过以第二速度拉动预制棒的至少一端施加牵引；拉伸步骤的控制包括，控制第一速度和第二速度中至少一种速度。
按照本发明的第二方面，是提供权利要求10陈述的一种光纤预制棒拉伸的处理过程。
概括地说，按照本发明的第二方面，包括加热预制棒，使它的一个区域软化；通过牵引预制棒使之拉伸；确定预制棒的至少一个几何参数；和根据检测的几何参数，控制拉伸步骤。
确定至少一个几何参数包括，检测软化区域至少一部分的轮廓。
具体说，检测轮廓包括，沿预制棒的轮廓检测预定数量的点，并对所述点进行内插。
最好是，检测轮廓包括，拍摄软化区域至少一部分的数字图像。
在本发明的一个实施例中，至少一个几何参数的确定包括，确定软化区域中一个测量点上的预制棒直径，和拉伸步骤的控制包括，把确定的直径与目标直径比较。
具体说，预制棒直径的确定包括，根据所述检测的轮廓，控制测量点的位置。
该处理过程还可以包括，根据所述检测的轮廓，控制目标直径。
在本发明的一个实施例中，按照所述检测的轮廓，确定预制棒直径。
具体说，至少一个几何参数的确定包括，按照所述检测的轮廓，确定软化起始点到软化结束点之间至少一个点，和测量点位置的控制包括，在离软化起始点到软化结束点之间一个点的预定距离上，选择一个测量点。
在本发明的一个实施例中，预制棒至少一个几何参数的确定还包括，按照所述确定的轮廓，检测软化区域的长度，和所述预定距离，是所述长度的预定百分比。
按照本发明的第三方面，是提供权利要求19陈述的一种制作光纤的处理过程。
简要地说，按照本发明第三方面的处理过程，包括生产玻璃预制棒和把该玻璃预制棒拉制成光纤。
玻璃预制棒的生产，包括如下步骤：加热中间预制棒，使它的一个区域软化；通过牵引该中间预制棒，使之拉伸；在拉伸步骤中，沿该中间预制棒至少一个测量点上，检测该预制棒的直径；和根据检测的直径，控制该拉伸步骤。
该处理过程还包括，在拉伸步骤中，测量预制棒至少一个几何参数；和在拉伸步骤中，根据测量的几何参数，改变所述测量点。
按照本发明的第四方面，是提供权利要求20陈述的一种拉伸光纤预制棒的设备。
简要地说，该设备包括，监控装置，用于获得准备拉伸的预制棒几何参数的信息；和控制装置，利用预制棒的几何参数信息，控制拉伸处理过程的参数。
该监控装置包括图像拍摄装置，用于获得预制棒软化区域至少一部分的轮廓；和处理装置，用于分析该轮廓，以便提取预制棒几何参数的信息。
【附图说明】
本发明的这些和其他特征和优点，通过下面本发明一个实施例的详细说明，将变得显而易见，该实施例仅作为非限制性例子，结合附图举出，附图有：
图1按照本发明的一个实施例，画出预制棒拉伸设备的示意图；
图2按照本发明的一个实施例，画出预制棒拉伸控制的简化流程图；
图3示意画出预制棒软化区域(预制棒“颈部”)的轮廓，是从预制棒拉伸控制程序的图像处理程序得到的；
图4是预制棒拉伸控制程序中，预制棒颈部轮廓分析程序的简化流程图；
图5A、5B、和5C是三种不同程序的实施例的简化流程图，用于沿预制棒颈部确定直径的测量点；
图6是本申请人使用黑白数字照相机，在进行颈部轮廓拍摄的实验试验中拍摄的预制棒颈部图像；
图7是经过第一图像处理步骤，根据预定阈值，使任一像素灰度转换为黑或白之后，得到的颈部图像；
图8是经过第二图像处理步骤，通过图像滤波消除干扰之后，得到的颈部图像；
图9画出从图8的图像处理提取的颈部轮廓；
图10画出通过对图9的颈部轮廓进行内插，获得的颈部轮廓；
图11画出根据不同操作参数的拉伸处理过程，对两根预制棒进行拉伸的颈部轮廓；和
图12画出根据常规技术，和根据本发明两个实施例的两种技术，测量的两根预制棒颈部直径中的差别。
【具体实施方式】
现在参考附图，图1按照本发明一个实施例，画出光纤预制棒拉伸设备的非常简化的示意图。
该拉伸设备，始终以101标记，包括水平车床105，它有沿水平方向分开的不动的心轴107a和可动的心轴107b。把玻璃预制棒109的第一端和第二端109a和109b，分别附着在不动的和可动的心轴107a和107b上。为此，第一和第二预制棒端109a和109b可以设置常规扳手(图中未画出)。预制棒109据此在不动的和可动的心轴107a和107b之间伸长，伸长时，预制棒的纵轴109c基本上在水平的平面内。
有可移动小车111，可在水平平面沿预制棒轴109c方向运动。小车111承载着喷灯113和可视图像拍摄系统115，喷灯113向着预制棒，把某一区域加热至软化温度；可视图像拍摄系统115包括例如高清晰度数字照相机117，适合拍摄预制棒109至少一部分软化区域109d(颈部)的图像，该软化区域在预制棒已经拉伸段109e与未拉伸段109f的中间，已经拉伸段109e的直径已经收缩至需要的最后直径，未拉伸段109f的直径等于预制棒初始直径。特别是，该图像拍摄系统适合拍摄颈部109d至少最后部分的图像，该最后部分接近已经拉伸的预制棒段109e。图像拍摄系统115可以包括光源125，适合照明要拍摄图像的预制棒区域109d。如有可能，在图像拍摄系统115的相反侧，沿预制棒设置适当的背景单元127，以保证颈部图像相对于图像背景有足够的反差。另外，光源与图像拍摄系统115相对放置。
最好是，数字照相机117带有一个滤波器或多个滤波器，以便改进拍摄图像的质量；特别是，可以使用红外滤波器或偏振滤波器，这些滤波器可以根据光源波长选择。
图像拍摄系统115连接至处理及控制单元119，例如装入适当图像处理软件的个人计算机。处理及控制单元119处理图像拍摄系统115拍摄的可视图像，分析处理的图像，和控制驱动小车113及可动心轴107b的两个驱动单元121、123(例如电机)中的一个或两者，以便设定相对的平移速度，控制被拉伸的预制棒直径。
应当指出，拉伸预制棒采用的设备类型，不应作为对本发明的限制。代替上述举例说明的设备，例如，可以采用包括预制棒馈送器、加热炉、和预制棒拔出器的竖直拉伸设备。在这种情形中，照相机可以与加热炉结合，使它能拍摄颈部或预定部分的图像。
图2画出的简化流程图，表明预制棒拉伸控制程序201的主要步骤。
在第一步骤中(方框203)，图像拍摄系统115拍摄颈部109d的图像(或至少它的一部分，最好接近预制棒段109e)。
拍摄的图像馈送至处理及控制单元119(方框205)。该处理及控制单元119借助图像处理软件，处理拍摄的图像；具体说，图像处理能使图像的有意义部分(预制棒颈部)与没有意义的图像部分，如背景或干扰分离，并提取预制棒颈部，或至少其上一部分的连续的轮廓(方框207)。
然后，用处理及控制单元119，对图像处理程序获得的颈部轮廓进行分析，从获得的轮廓中提取几何参数(方框209)，并利用颈部轮廓的分析结果，控制小车111(从而喷灯113)的速度，和/或可动心轴107b的速度(方框211)，因而实施控制环。例如，借助颈部轮廓的分析，能够提取用于控制拉伸阶段的有意义的参数。
程序继续前进，直到整个预制棒已经拉伸(方框213)。
关于该图像处理(方框207)，已经发现，数字照相机拍摄的图像由图像元素(像素)矩阵表示，像素是拍摄的图像被细分的基本单元，矩阵中的像素数与数字照相机的精度(分辨率)有关：例如分辨率为1,000×1,000个像素的照相机给出的图像，由1,000,000个像素的矩阵表示(1,000个沿水平方向，1,000个沿竖直方向)，每一像素与相应的景物面积对应。
与每一像素关联的信息和景物的对应面积的颜色有关；在黑白照相机中，颜色由灰度级中的灰度表示，其两个极端分别与黑和白对应。与每一像素关联的颜色或灰度信息，以数字代码编码。例如，每一灰度以12比特数字代码表示的数字照相机，能区别4096种不同灰度，而对每一像素，有与之关联的12比特二进制编码整数值，标识该像素的灰度，包括20(如对应于黑)到212(如对应于白)。
处理像素对应于处理像素矩阵及关联的表示相应灰度的二进制代码。
任何市面上可购得的图像处理软件，在原理上都可以利用；另外，也可以使用定制的图像处理软件。与采用的图像处理软件无关，在图像处理步骤中进行的基本操作，说明如下。
试图从拍摄的图像提取颈部轮廓之前，图像最好经过滤波，以抑制噪声及干扰。任何已知的图像滤波算法都可以采用。
经过对拍摄的图像进行滤波之后，是识别预制棒颈部的轮廓线。该步骤给出像素矩阵所有像素中那些属于颈部轮廓线的像素。获得该结果的一种算法，是建立预定的阈值灰度，然后，灰度低于(或者高于)该预定阈值的矩阵中的像素，被识别并判明属于颈部轮廓线。另一种识别属于颈部轮廓线的像素的算法，是把相邻像素的灰度彼此比较，并判明灰度与前面像素灰度差别至少一预定值的所有像素，属于颈部轮廓线。其他由市面上可购得的计算机软件实施的图像识别算法，也可以使用。
视情况而定，一旦属于颈部的像素已经识别，可以进行图像内插，增加图像的精度。为此，可以利用已知的图像内插算法。因此能够把图像精度增加至超过单个像素的精度。
图3示意画出从拍摄的图像，经过处理后获得的连续颈部轮廓；实际上，从拍摄图像获得的颈部轮廓，通常是不连续的(因为从像素获得)，但图像拍摄系统与图像处理软件的精度，能够使轮廓在所有效应上可视作基本连续的。矩形301表示图像面积，而矩形301内的曲线303是识别的颈部轮廓。只要度量单位中的景物面积(L1和L2)已知，从像素到度量单位的转换比较容易确定。另外，或此外，可以在景物面积中引进度量参考。在又一个实施例中，可以在图像拍摄系统的上游和/或下游提供常规的直径测量装置；该装置或这些装置测量的直径值，能够用作像素到度量单位转换的一组点(在度量单位中，由该直径测量装置测量的颈部直径，与在像素中从拍摄图像获得的颈部直径比较，建立像素到度量单位的转换系数)。
显而易见，能够从获得的颈部连续曲线，哪怕是从它的一部分导出的信息，例如从接近已经拉伸的预制棒段的颈部的部分导出的信息，要比沿颈部一个或多个离散点简单测量预制棒直径导出的信息，大大丰富得多。
具体说，获得的颈部连续曲线，能够克服上述的问题，影响常规的拉伸控制技术，是要测量预制棒直径的点或多个点的天然选择。
例如，获得的颈部轮廓的分析，能实时确定颈部的起始点(图3中的x1)和颈部结束点(图3中的x2)、颈部长度(|x2-x1|)，沿颈部任何点的预制棒直径(图3中的D)。颈部轮廓的分析，甚至能导出解析的描述颈部轮廓的数学公式。
从实际的观点看，图像拍摄系统的选择，应考虑两个重要参数，就是拍摄的图像的分辨率和扫描频率。
如上所述，图像分辨率是图像拍摄系统精度的指标。
但是，拍摄的图像中细致的程度，不仅与图像拍摄系统的分辨率有关，也与景物的面积有关。举例说，如果使用上述1,000×1,000像素的数字照相机，要获得面积为100×100mm景物的图像，每一像素代表景物0.1×0.1mm的面积。
图像内插处理过程能增加拍摄的图像的精度，能检测像素尺度以下的细节。
扫描频率是每秒拍摄图像次数的指标。为了在预制棒拉伸阶段持续监控颈部形状，要求有足够高的扫描频率。但是，在扫描频率与拍摄的图像精度之间，存在折衷；图像精度越高，图像拍摄装置的分辨率越高，像素数越高，则有更多的比特需要传送，所以扫描频率越低。
市面上可购得的数字照相机以像素数表征分辨率，像素数的等级有512×512、1000×1000、1300×1000、2000×2000、和4000×4000，扫描频率也随之降低(从100-200帧每秒-fps-到0.5fps)。再次假定要拍摄面积为100×100mm景物的图像，图像的精度随分辨率的增加而增加，但代价是扫描频率的降低。
可以认为，采用市售数字照相机，满意的折衷是：分辨率为1300×1000像素、扫描频率约15fps；这样的数字照相机能以至少等于0.076mm的精度，获得面积为100×100mm景物的图像，并认为适合用于精细控制拉伸处理过程中拍摄预制棒颈部轮廓的图像。
如果不影响扫描频率，又需要更高的精度，可以利用定制的图像拍摄系统。
应当指出，虽然黑白数字照相机在图像清晰度和扫描频率方面是有利的，但也可以使用模拟照相机，特别是彩色照相机。可以设想其他类型的可视图像拍摄系统，例如沿颈部纵向以适当速度运动的基于激光的设备。
已经发现，使用适当的内插算法，从比照相机提供的点数低得多的有限数量的点出发，也能重建连续的轮廓。
连续的颈部轮廓本身固有的高信息量，能实施各种有效控制预制棒拉伸阶段的技术。
现在将参照图4的简化流程图，说明按照本发明的控制技术的一个示范性实施例，该图示意画出图2中方框209的颈部轮廓分析程序。
首先，分析该颈部轮廓，以获得颈部的起始点x1，和/或颈部结束点x2(方框401)。颈部起始点x1，例如能够通过沿颈部轮廓，确定预制棒直径首次落在预制棒初始直径以下某一预定阈值的点而确定。在已经从颈部轮廓内插，导出描述颈部轮廓的解析公式的情形，则颈部起始点x1能够通过监控一阶导数确定。颈部结束点x2能够按类似方式确定。
根据确定的颈部起始点和颈部结束点x1和x2，可以确定要计算的颈部直径D(x3)沿颈部的点x3(方框403)。
图5A、5B、和5C是三种可能程序的简化流程图，用于确定要计算的颈部直径的最佳点x3，以便能对预制棒直径进行精确控制。
按照第一程序，如图5A所示，要计算的颈部直径的点x3，相对于颈部结束点x2是固定的，一旦确定了颈部结束点x2，从点x2减去预定常数K1，可获得点x3(方框501a)。
按照第二程序，如图5B所示，点x3相对于颈部起始点x1是固定的；一旦确定了颈部起始点x1，把点x2加上预定常数K2，可获得点x3(方框501b)。
按照第三程序，如图5C所示，首先把x2减去x1，计算颈部的长度(方框501c)，然后，通过计算，令离颈部起始点的距离，等于颈部长度|x2-x1|预定的百分比K3，确定点x3(方框503c)。或者，点x3能够作为离颈部结束点x2等于颈部长度预定百分比的距离而确定。
显而易见，因为点x1和x2在拉伸的处理过程中变化，所以点x3也同样变化。
应当指出，用于确定计算预制棒直径的参考点的选择，依赖于控制算法的类型。例如，如果宁可在接近颈部最后一段中监控预制棒的直径，那么，最好是在离颈部结束点(由颈部轮廓的检查确定)预定距离上计算预制棒直径。同样可能的是，在两个或多个点上监控预制棒直径，一个接近颈部结束点，而一个接近颈部起始点；在这种情形下，预制棒直径可以在离颈部结束点预定距离上计算，和在离颈部起始点预定距离上计算，颈部结束点和颈部起始点两点，都通过颈部轮廓的检查确定。
在确定了计算颈部直径的点x3之后，沿颈部的该点上的直径D(x3)，可从颈部轮廓计算(方框405)。
已经在预定点x3上计算颈部直径D(x3)之后，把计算的直径与预定的、存储在处理及控制单元119中的目标直径比较，并确定计算直径与目标直径的偏差(方框407)。用该偏差控制可动心轴107b及装载着喷灯113的小车111的速度(图2中方框211)。例如，如果计算的直径大于目标直径，则增加可动心轴的速度，反之亦然。
概括地说，经过处理图像拍摄装置115拍摄的图像后，在获得的连续的颈部轮廓基础上，在至少一个点(在图3中标记为x3)上确定(从颈部轮廓的分析)预制棒直径，上述那个点沿颈部的位置，相对于预制棒加热区域是不固定的，特别是相对加热单元(加热炉或喷灯)是不固定的，正如在已知的技术中那样，而是随颈部的几何形状变化的，但它是从颈部轮廓的分析导出的。例如，该颈部直径是在沿颈部轮廓的一点上计算的，该点相对于颈部起始点或颈部结束点是固定的，是由分析颈部轮廓确定的。
在已知技术中，在其上测量预制棒直径的一个点或多个点，相对于预制棒加热区域是固定的，与这些已知技术相比，在一个点或多个点上监控颈部轮廓，点的位置不是事先固定的，而是依赖于实际的颈部几何形状，这样能减少因变化的处理过程参数而产生颈部形状和长度变化所固有的问题。
在另外的一个实施例中，预制棒直径是从获得的轮廓上一个或多个预先指定的点计算的，这些点的位置不随颈部几何形状变化。利用拍摄的颈部图像，从分析导出的颈部几何形状信息，再根据该颈部几何形状，改变一个或多个目标值。
试验结果
本申请人已经进行了一些试验，现在报告如下。
颈部轮廓的拍摄
图6表明，使用的黑白数字照相机，有256个灰度(值范围从0到255)、1360×1024像素的分辨率、和9.5fps的扫描频率，放在离预制棒约60cm处，拍摄的预制棒颈部的图像。把该图像馈送到处理及控制单元119进行图像处理。该颈部是从竖直拉伸处理过程装置获得的；具体说，该图像是停止拉伸处理过程，并把预制棒从例如炉上滑下而拍摄的。图上可见的围绕预制棒的矩形，是通常伴随加热炉下部的贮存管。
图7表明经第一图像处理阶段之后的拍摄的图像。具体说，为了识别颈部占据的图像面积，灰度低于预定阈值，具体说是210的像素，已经转换为黑色像素(灰度值等于0)，而灰度高于预定阈值的像素，已经转换为白像素(灰度值等于256)。显然，从该第一处理阶段得到的图像，颈部图像能够颇为清晰地识别，尽管还有些干扰，但面积比要研究的面积小了许多。借助滤波处理过程，通过抑制所有在预定尺寸以下的白色面积，可把这些干扰从图像中消除。从该滤波处理过程得到的图像示于图8。
然后，沿像素矩阵每一行(即沿预制棒轴的横向)，取图8中图像的截线，并把那些出现从黑过渡到白及从白过渡到黑的像素，识别为位于颈部轮廓线的像素。如此，确定了示于图9的颈部轮廓，在该图中，坐标轴的标尺是毫米，且颈部轮廓比图8的图像已转过了90°。
图10画出经过内插处理过程后的颈部轮廓；具体说，内插是用6阶多项式函数进行的，该多项式插入具有均方根误差等于0.9998的数据。
使用市售的时钟频率约700MHz的微处理器，从图像拍摄到内插的各个步骤，持续时间约50ms，相应于最大扫描频率约20fps。在计算时间方面的代价，显然与图像分辨率有关，也与图像处理算法有关。在要求更高的图像分辨率或更复杂的图像处理算法的情形，可以用更强大的微处理器。
拉伸阶段的控制
本申请人也进行了实验试验，证明基于拍摄的颈部轮廓的分析，能够获得预制棒拉伸阶段更精确的控制。
具体说，本申请人用图1画出的设备，对两根预制棒进行两种拉伸处理过程。在拉伸阶段，可动心轴107b向右移动，同时，承载着喷灯113的小车111向左移动。可以证明，由于质量流的平衡，预制棒在拉伸之前和之后的开始和最后直径D1和D2，与心轴和喷灯的平移速度V1和V2，由下面的方程式关联：
D12*V1＝D22*(V1+V2)
该两种拉伸处理过程，是在保持初始和最后直径D1和D2固定在20mm和15.3mm情况下进行的，但改变速度V1和V2。具体说，第一处理过程是以V1＝21mm/min，和V2＝15mm/min进行的，而第二处理过程的速度是V1＝32mm/min，和V2＝23mm/min。应当指出，不同处理过程之间的如此大的速度差别，是故意引入的，以放大预制棒拉伸处理过程中参数的影响。
使用的数字照相机，与前面报告图像拍摄试验中使用的相同。确定了两种处理过程的预制棒颈部轮廓。
图11报告在两种拉伸处理过程中，沿预制棒轴在颈部区域的预制棒直径；这些直径值是分析两种情形下颈部轮廓获得的。显而易见，尽管初始和最后直径相同，由于不同的速度V1和V2，直径按照两种不同处理过程的规律变化；具体说，颈部的长度、颈部的起始点和结束点，在两种处理过程中是不同的：换句话说，颈部长度和形状，随处理过程参数变化。
可以在相对于喷灯固定的点上，测量预制棒的直径，在两种处理过程中测量的直径的差别，可以达到1.5mm，但拉伸后的预制棒的最后直径却没有差别。甚至于发生，测量的直径是在颈部尚未开始的点，或在已经终结的点。
因此可以确认，在相对于喷灯固定位置(或更一般地说，相对于预制棒加热区域)的，预先确定的一个或多个离散的点上，测量预制棒的直径，不能提供有效地控制拉伸阶段的充分的信息。
图12中的曲线，表明在两种处理过程中沿预制棒轴预制棒直径之差(D1-D2)。具体说，曲线A是在预制棒加热区域内，在相同纵向位置的点上，通过计算差(D1-D2)获得的；曲线B是在离颈部开端(如前所述，它在两种处理过程中是变化的)相同距离的点上，通过计算直径的差(D1-D2)获得的；曲线C是在离颈部开端的距离等于相同颈部长度百分比，例如颈部长度一半的点上，通过计算直径的差(D1-D2)获得的。
可以容易看出，通过位置相对于加热区域不固定，而是按照对颈部轮廓的检查导出的随颈部几何形状变化的点上，测量预制棒直径，能够降低因处理过程参数的干扰或变化而产生颈部几何形状差别所固有的误差。虽然在曲线A的情形，最大的差(D1-D2)大于1.5mm，但该差在曲线C和B情形中，分别小于0.8mm和0.6mm：能够获得超过2/3的降低。
图11表明，即使初始和最后直径相同，但颈部的几何形状可以显著变化。在这种条件下，检测测量的直径与目标直径的偏差，常规的控制技术将导致最后直径不希望的变化。
图12却表明，如果预制棒的直径不是在相对加热区域固定的点，而是按照拍摄的颈部轮廓的检查导出的颈部几何形状而变化的位置，确定预制棒直径，能够显著降低与目标直径的偏差。这样，极大地降低最后直径不希望的变化。
虽然本发明已经通过一些实施例公开和说明，但本领域熟练人员显然清楚，在不偏离本发明在所附的权利要求书定义的范围下，可以对本发明说明的实施例，以及其他的实施例作某些修改。
具体说，尽管在详细的说明中，已经给出的图像拍摄装置是可视的图像拍摄装置，但其他类型的图像拍摄装置也可以使用，例如工作在红外光谱的图像拍摄装置。
本发明可以用于制作光纤预制棒，包括拉伸阶段的任何处理过程，例如MCVD、OVD、和VAD处理过程。