CN104016191A - 一种自动光纤退扭装置及退扭方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动光纤退扭装置，包括光纤收线组件，张力传感装置，引导顶盖，屏蔽管，悬浮托盘组件与底座；所述悬浮托盘组件同心于圆形底座安装，所述屏蔽管同心于圆形底座竖直安装在圆形底座，所述引导顶盖同心于圆形底座并安装于所述屏蔽管的上端，所述张力传感装置导轮内面的竖直切面与引导顶盖中心竖直切面共面。本发明还涉及光纤退扭方法，悬浮模块根据张力传感装置读取的张力值调整悬浮托盘所受到的浮力，使得张力传感装置读取的张力大小达到设定值，进而完成整段光纤的退扭与收线过程。本发明能够检测光纤的扭转程度并自动的将扭转的光纤退掉扭转并绕制在收线盘上，克服了光纤扭转难以检测以及光纤退扭需要人工干预效率低下的问题。

Description

一种自动光纤退扭装置及退扭方法

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，特别涉及一种自动光纤退扭装置及退扭方法。

背景技术

光纤陀螺以光的Sagnac效应为理论基础,通过测量相位和谐振频率的变化量可测定环路旋转的速度。光纤陀螺广泛应用于航空航天、海洋船舶的导航与姿态调整系统，也广泛应用于列车姿态控制、深井钻探等领域，具备非常广阔的市场前景。光纤陀螺中作为重要的部件就是采用保偏光纤绕制的光纤陀螺环，通常采用四极绕制方法或者八级绕制方法进行绕制，光纤环的互易对称性是光纤陀螺性能的关键，而长期以来光纤陀螺绕制过程中光纤扭曲使得光纤中光纤每匝光纤排列无法紧密，光纤绕制时的张力无法进一步的下降，这就使得光纤环的互易性降低，光纤陀螺精度下降，如何解决在被绕制光纤扭转的问题成为了提高光纤陀螺精度的关键。

为了方便理解本发明，将本发明涉及的专业术语集中定义如下：

收线盘:用于将光纤按照同一旋转方向绕制于其上的光纤承绕盘。

放线盘：用于将绕制在其上的光纤按照同一方向放出的光纤承绕盘。

光纤扭转:是指光纤由于各种原因残余在光纤涂层中的扭力导致光纤放出后自行偏转的情况。

退扭：扭转的光纤采用各种方法将残余的扭力消除使得放出的光纤不再自行扭转。

美国专利US4597255A采用垂直结构对光纤进行扭转的消退，装置有两个相互垂直安装的放线与收线结构，中间有四个导轮控制光纤的扭转放线,但是该装置无法自动测定光纤的扭转情况，必须采用人工对扭转量进行不断的进行修正，退扭效率非常低;美国专利US6396965B1采用了永磁悬浮的结构对光纤进行扭转，但是该方法不适用于长度较长的光纤，同时其需要对光纤进行熔接，操作非常繁琐，效率低下，另外其也无法自动测定光纤的扭转程度;中国专利201010193578公开与200610083849也都公开了一种光纤扭转恢复的方法与装置,该方法与美国专利USUS4597255A类似,都采用了无法自动检测光纤扭转的放线与收线结构,需要人工对中间段的光纤扭转情况进行判断然后再旋转部件消除光纤的扭转,这样就无法实现光纤自动连续退扭，生产效率极低，无法自动检测光纤的扭曲程度，退扭效果无法保证。

综上所述，在常规的光纤退扭过程中都无法自动检测光纤扭曲程度并精确的退扭，一方面无法实现连续稳定的生产，工作效率低下，另一方面也存在退扭精度不足，无法弯曲退除光纤残余扭力的问题。

发明内容

本发明提出一种自动光纤退扭装置，能够在光纤自身扭力的作用下自动退除扭力，收线放线盘的放线速度按照光纤中剩余扭力的大小自动调整，能够检测光纤的扭转程度并连续自动的将扭转的光纤退掉扭转并绕制在收线盘上，克服了光纤扭转难以检测以及光纤退扭需要人工干预效率低下的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种自动光纤退扭装置，包括光纤收线组件，张力传感装置，引导顶盖，屏蔽管，悬浮托盘组件与底座；

所述悬浮托盘组件同心于圆形底座安装，所述屏蔽管同心于圆形底座竖直安装在圆形底座，所述引导顶盖同心于圆形底座并安装于所述屏蔽管的上端，所述张力传感装置导轮内面的竖直切面与引导顶盖中心竖直切面共面。

进一步，所述光纤收线组件的底板上安装传动轴和平行的两直线导轨，所述两直线导轨上安装固定支架，所述固定支架上设置安装槽，所述安装槽安装于导轨滑块上。

所述传动轴穿过所述固定支架，同心于轴孔以及收线盘中心孔安装于所述固定支架上。

进一步，所述光纤收线组件传动轴中心线垂直于张力传感装置导轮内面的竖直切面。

所述引导顶盖中心开有圆孔，圆孔倒有圆角，引导顶盖下平面开有环形槽，其内直径、外直径与屏蔽管的内直径、外直径配合公差为0.01mm-2mm。

所述悬浮托盘组件包括圆形底板、放线盘、圆轴、刹车块，所述圆形底板上固定设置对称的两根支撑柱，所述两根支撑柱中间设置导向柱。所述圆轴穿过放线盘中心孔同心安装在两根支撑柱上，所述刹车块安装于两根支撑柱上并同时与轴保持面接触。

进一步，所述圆形底板上的导向柱中心孔圆心处于圆形底板中心线上,中心孔倒有圆角，圆形底板底部加工有悬浮模块槽。

所述底座的圆形底板上开有环形槽,所述屏蔽管安装于所述环形槽中，所述圆形底板上设有悬浮模块。

本发明还涉及一种自动光纤退扭方法，包括如下步骤：

（1）绕有光纤的光纤放线盘安装于悬浮托盘上,光纤由导向中心孔穿出,穿过引导顶盖的中心孔以及张力传感装置导轮后固定在收线盘上，收线盘被传动轴安装在光纤收线组件上，收丝组件电极利用传动带带动传动杆以及收线盘转动,光纤被绕制在收线盘上；

（2）设于底座上的悬浮模块根据张力传感装置读取的张力值调整悬浮托盘所受到的浮力，使得张力传感装置读取的张力大小达到设定值；

（3）当悬浮托盘悬浮后，悬浮托盘将在光纤自身扭力的作用下以底座的中心线为轴进行旋转，悬浮托盘上安装的刹车块根据位移传感器提供的悬浮托盘沿旋转方向偏转角度速度调整其施加在圆轴上的力,从而调整放线盘放线的速度,当悬浮托盘偏转角速度大于设定值时，刹车块增大向所述圆轴的压力从而减慢放线盘放线的速度。在悬浮盘减慢放线速度时,光纤收线组件根据张力传感装置的读数减慢收线盘的旋转速度使得张力传感装置的读数处于设定值范围内。

（4）当光纤扭力退除后,悬浮托盘偏转角速度开始低于设定值,此时悬浮托盘上安装的刹车块减小施加到圆轴上的力使得放线盘放线速度加快,张力传感装置感应到张力下降,光纤收线组件根据张力传感装置读数提升收线速度，进入下一个退扭循环,直到达到稳定循环状态，最后完成整段光纤的退扭与收线过程。

在上述方案中，所述悬浮托盘上安装或者加工的悬浮模块槽能够与底座上的悬浮模块配合,将悬浮托盘组件同心悬浮于底座上，悬浮托盘悬浮后可按照底座的竖直中心轴线为轴线在光纤自身扭力的作用下无摩擦自由转动。

在上述方案中，所述悬浮模块根据张力传感装置提供的张力值调整提供的浮力大小，当张力传感装置探测到的张力超过设定值上限时，悬浮模块增加提供的浮力，当张力传感装置探测到的张力超过设定值下限时，悬浮模块减小提供的浮力。

在上述方案中，所述悬浮托盘上安装的两个刹车块根据位移传感器提供的悬浮托盘偏转角度速度调整其施加在圆轴上的力,从而调整放线盘放线的速度,当所述悬浮托盘偏转角速度大于设定值时,所述两个刹车块增大向所述圆轴的压力从而降低放线速度,从而调整放线盘放线的速度,当悬浮盘偏转角速度小于设定值时,所述两个刹车块减小向圆轴的压力提高放线速度。

在上述方案中，所述光纤收线组件的收线速度根据所述张力传感装置提供的张力值进行调整，当张力值超过设定值上限时，所述光纤收线组件降低收线速度。

在上述方案中，光纤由放线盘引出后穿过悬浮托盘组件上的中心孔，引导顶盖中心孔以及张力传感装置后固定在收线盘上，由收线组件带动收线盘转动将退扭的光纤绕制在收线盘上。

本发明的有益效果是，能够在光纤自身扭力的作用下自动退除扭力，收线放线盘的放线速度按照光纤中剩余扭力的大小自动调整，能够检测光纤的扭转程度并连续自动的将扭转的光纤退掉扭转并绕制在收线盘上，克服了光纤扭转难以检测以及光纤退扭需要人工干预效率低下的问题。

其优点具体体现如下：

（1）本发明提出了一种自动光纤退扭装置与方法，利用光纤自身的扭转力带动被浮动托盘承载的光纤放线盘旋转从而将光纤放线盘与收线盘之间的光纤扭转退除，扭转退除精确，无过退的问题。

（2）发明中引入悬浮托盘用来抵消托盘以及放线盘重力，控制整个光纤上的张力，有效保护了光纤不被过大的张力所损坏，同时利用悬浮托盘低阻力的特性精确的感应光纤扭力并偏转退扭，效率较高。

（3）本发明由于将悬浮托盘的角速度与光纤收线放线速度进行自动匹配，能够判断光纤实时退扭的情况，从而自动调整工艺速度，达到自动连续退扭的目的，大幅减轻操作人员工作强度，提高设备的工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为图1中光纤收线组件的爆炸式结构示意图。

图3为引导顶盖以及相应的张力传感装置装配图。

图4为悬浮托盘组件爆炸视图。

图5为底座的结构示意图。

图6为本发明下部局部放大示意图。

图7为本发明上部局部放大示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1，一种自动光纤退扭装置，包括光纤收线组件1，张力传感装置2，引导顶盖3，屏蔽管4，悬浮托盘组件5与圆形底座6。

悬浮托盘组件5同心于圆形底座6安装，屏蔽管4同心于圆形底座6竖直安装在圆形底座6上，引导顶盖3同心于圆形底座6并安装于所述屏蔽管4的上端，张力传感装置2导轮内面的竖直切面与引导顶盖3中心竖直切面共面。

图2中收丝组件传动轴103中心线垂直于图3中张力传感装置201上安装的导轮202内面竖直切面。

如图2所示,图1中的收线组件1的底板101上安装有两直线导轨105、106，直线导轨互相平行并左端面与上平面共面,导轨上安装有固定支架102，支架安装槽1023、1024可安装于导轨滑块1051、1052上，传动轴103穿过支架102同心于轴孔1021以及收线盘中心孔安装于支架102上，电机组件104转轴同心安装于支架下孔1022,传动轴103与电机组件104由传动带（链）107连接。

如图3所示,在图1中引导顶盖301中心开有圆孔302，圆孔倒有圆角，引导顶盖301下平面开有环形槽，其内直径、外直径与屏蔽管4的内直径、外直径配合公差为0.01mm～2mm。

如图4所示,图1中悬浮托盘组件5的圆形底板501上有两根支撑柱502、503，圆轴504穿过放线盘509中心孔508同心安装在两根支撑柱502、503上，刹车块506、507安装于两根支撑柱502、503上同时与圆轴504保持面接触,圆形底板501上的导向柱505中心孔5051圆心处于圆形底板501中心线上,中心孔5051倒有圆角，圆形底板501底部加工有悬浮模块槽。

如图5所示,圆形底座6的圆形底板601上开有环形槽602,屏蔽管4可安装于环形槽602中，圆形底板601上有悬浮模块603。

如图6所示，悬浮托盘5上安装或者加工的悬浮模块槽能够与底座6上的悬浮模块603配合,将悬浮托盘组件5同心悬浮于圆形底座6上，悬浮托盘5悬浮后可按照圆形底座6的竖直中心轴线为轴线在光纤自身扭力的作用下无摩擦自由转动,转动方向如箭头701所示。

如图6所示，图5中的悬浮模块603根据图1中张力传感装置2提供的张力值调整提供的浮力大小，当张力传感装置2探测到的张力超过设定值上限时，悬浮模块603增加提供的浮力，当张力传感装置2探测到的张力超过设定值下限时，悬浮模块603减小提供的浮力。

如图6所示，图4中的悬浮托盘5上安装的刹车块506、507根据位移传感器9的悬浮托盘沿旋转方向701偏转角度速度调整其施加在图4所示圆轴504上的力,从而调整放线盘放线的速度,当悬浮盘偏转角速度大于设定值时,刹车块506、507增大向圆轴504的压力从而降低放线速度,从而调整放线盘放线的速度,当悬浮盘偏转角速度小于设定值时,刹车块506、507减小向圆轴504的压力提高放线速度。

如图7所示，光纤收线组件1的收线速度根据张力传感装置2提供的张力值进行调整，当张力值超过设定值上限时，光纤收线组件1降低收线速度。

如图7所示，光纤由放线盘509引出后穿过图4所示悬浮托盘组件5上的中心孔5051，引导顶盖3中心孔以及绕过张力传感装置2导轮202后固定在收线盘8上，由光纤收线组件1带动收线盘8转动将退扭的光纤绕制在收线盘8上。

本发明通过上述自动光纤退扭装置实施光纤的退扭方法如下所述：

如附图6所示，绕有光纤的光纤放线盘509安装于悬浮托盘5上,光纤由导向中心孔5051穿出,按照图7所示的顺序穿过引导顶盖3的中心孔以及张力传感装置导轮202后固定在收线盘8上,收线盘8被传动轴103安装在光纤收线组件1上,收丝组件电极104利用传动带107带动传动杆103以及收线盘8转动,光纤被绕制在收线盘8上。

图5中的悬浮模块603根据张力传感装置2读取的张力值调整悬浮托盘5所受到的浮力，使得张力传感装置2读取的张力大小达到设定值。

当悬浮托盘悬浮后，悬浮托盘5将在光纤自身扭力的作用下以底座6的中心线为轴进行旋转，悬浮托盘5上安装的刹车块506、507根据位移传感器9提供的悬浮托盘沿旋转方向701偏转角度速度调整其施加在图4所示轴504上的力,从而调整放线盘509放线的速度,当悬浮托盘偏转角速度大于设定值时，刹车块506、507增大向轴504的压力从而减慢放线盘放线的速度。在悬浮盘减慢放线速度时,光纤收线组件1根据张力传感装置2的读数减慢收线盘8的旋转速度使得张力传感装置2的读数处于设定值范围内。

当光纤扭力退除后,悬浮托盘偏转角速度开始低于设定值,此时悬浮托盘上安装的刹车块506、507减小施加到轴504上的力使得放线盘放线速度加快,张力传感装置2感应到张力下降,光纤收线组件1根据张力传感装置读数提升收线速度，进入下一个退扭循环,直到达到稳定循环状态,最后完成整段光纤的退扭与收丝过程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自动光纤退扭装置，其特征在于，包括光纤收线组件，张力传感装置，引导顶盖，屏蔽管，悬浮托盘组件与底座；

所述悬浮托盘组件同心于圆形底座安装，所述屏蔽管同心于圆形底座竖直安装在圆形底座，所述引导顶盖同心于圆形底座并安装于所述屏蔽管的上端，所述张力传感装置导轮内面的竖直切面与引导顶盖中心竖直切面共面。

2.根据权利要求1所述的一种自动光纤退扭装置，其特征在于，所述光纤收线组件的底板上安装传动轴和平行的两直线导轨，所述两直线导轨上安装固定支架，所述固定支架上设置安装槽，所述安装槽安装于导轨滑块上；所述传动轴穿过所述固定支架，同心于轴孔以及收线盘中心孔安装于所述固定支架上。

3.根据权利要求1所述的一种自动光纤退扭装置，其特征在于，所述光纤收线组件传动轴中心线垂直于张力传感装置导轮内面的竖直切面。

4.根据权利要求1所述的一种自动光纤退扭装置，其特征在于，所述引导顶盖中心开有圆孔，圆孔倒有圆角，引导顶盖下平面开有环形槽，其内直径、外直径与屏蔽管的内直径、外直径配合公差为0.01mm-2mm。

5.根据权利要求1所述的一种自动光纤退扭装置，其特征在于，所述悬浮托盘组件包括圆形底板、放线盘、圆轴、刹车块，所述圆形底板上固定设置对称的两根支撑柱，所述两根支撑柱中间设置导向柱；所述圆轴穿过放线盘中心孔同心安装在两根支撑柱上，所述刹车块安装于两根支撑柱上并同时与轴保持面接触。

6.根据权利要求5所述的一种自动光纤退扭装置，其特征在于，所述圆形底板上的导向柱中心孔圆心处于圆形底板中心线上,中心孔倒有圆角，圆形底板底部加工有悬浮模块槽。

7.根据权利要求1所述的一种自动光纤退扭装置，其特征在于，所述底座的圆形底板上开有环形槽,所述屏蔽管安装于所述环形槽中，所述圆形底板上设有悬浮模块。

8.基于权利要求1所述的一种自动光纤退扭方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）绕有光纤的光纤放线盘安装于悬浮托盘上,光纤由导向中心孔穿出,穿过引导顶盖的中心孔以及张力传感装置导轮后固定在收线盘上，收线盘被传动轴安装在光纤收线组件上，收丝组件电极利用传动带带动传动杆以及收线盘转动,光纤被绕制在收线盘上；

（2）设于底座上的悬浮模块根据张力传感装置读取的张力值调整悬浮托盘所受到的浮力，使得张力传感装置读取的张力大小达到设定值；

（3）当悬浮托盘悬浮后，悬浮托盘将在光纤自身扭力的作用下以底座的中心线为轴进行旋转，悬浮托盘上安装的刹车块根据位移传感器提供的悬浮托盘沿旋转方向偏转角度速度调整其施加在圆轴上的力,从而调整放线盘放线的速度,当悬浮托盘偏转角速度大于设定值时，刹车块增大向所述圆轴的压力从而减慢放线盘放线的速度。在悬浮盘减慢放线速度时,光纤收线组件根据张力传感装置的读数减慢收线盘的旋转速度使得张力传感装置的读数处于设定值范围内。

（4）当光纤扭力退除后,悬浮托盘偏转角速度开始低于设定值,此时悬浮托盘上安装的刹车块减小施加到圆轴上的力使得放线盘放线速度加快,张力传感装置感应到张力下降,光纤收线组件根据张力传感装置读数提升收线速度，进入下一个退扭循环,直到达到稳定循环状态，最后完成整段光纤的退扭与收线过程。