CN104555622A - 一种适用于不同直径光纤线圈制作的光纤缠绕机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于不同直径光纤线圈制作的光纤缠绕机，属于土木工程安全监测领域。应用变频器可调节电机转速的特点，实现不同直径光纤线圈的制作。应用测长轮实现对已缠绕光纤的长度测量，同时应用光纤张紧轮使光纤时刻保持张紧状态。本发明针对小直径、大直径的光纤线圈制作。对于小直径光纤线圈的制作，采用将试件固定在传动轴上的方式进行光光纤缠绕。对于大直径光纤线圈的制作，采用将试件放置在两根并排放置的轴上的方式进行光纤缠绕。也应用光纤测长轮实现已缠绕光纤长度的测量，同时应用光纤张紧轮使光纤时刻处于张紧的状态。实现对光纤线圈的快速、高质量的制作。

Description

一种适用于不同直径光纤线圈制作的光纤缠绕机

技术领域

本发明属于土木工程安全监测领域，涉及到不同直径光纤线圈制作的光纤缠绕的机器。

背景技术

光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。光纤具有很多优异的性能，例如：抗电磁干扰和原子辐射的性能，径细、质软、重量轻的机械性能；绝缘、无感应的电气性能；耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能够在人达不到的地方(如高温区)，或者对人有害的地区(如核辐射区)，起到人的耳目的作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。

在土木工程领域,光纤智能健康监测方法是对建筑物或构筑物的健康状况进行检测的一种新方法。无论是结构的健康监测还是智能结构控制,对结构当前状态的实时测量都是必不可少的关键一环,光纤传感器具有抗电磁干扰、高灵敏度、可挠曲铺设等优点，故成为构成传感系统的最佳选择。光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏正态等)发生变化，称为被调制的信号光，再经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数。

然而，由于光纤的特殊材质，目前光纤线圈的制作多采用人工缠绕的方法。显然，人工缠绕的方法有如下缺点:1)耗时较长，效率低；2)缠绕过程中光纤极易断，导致前功尽弃；3)不能保证光纤预张拉力均匀；4)不能保证相邻线圈紧密接触；5)人工缠绕可重复性差，使监测结果不稳定；6)不能批量操作。

针对上述问题，为了实现不同直径光纤线圈的高质量、高效率的制作，本发明提出一种光纤缠绕机，实现对不同直径光纤线圈的制作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适用于不同直径光纤线圈制作的光纤缠绕机。应用与电机相连的变频器实现机器的开关及转速的控制。应用一个一端用传动皮带与电机连接，中间断开用于固定试件，另一端置于导轨上可调整中间间距以适应试件长度的轴上，实现小直径光纤线圈的制作。应用两根平行放置的轴，其中一根轴固定，用皮带与电机相连，另一根轴两端均设轴承，能自由转动，并可调整两轴之间的距离以适应不同直径的试件，实现大直径光纤线圈的制作。应用一个周长为10cm的测长轮，当光纤穿过时，带动测长轮转动，实现对已缠绕光纤长度的测量。应用一个下端有弹簧支承的张紧轮，利用弹簧弹性，使光纤时刻处于张紧状态。同时利用机器自身的阻力使光纤预张拉力均匀，从而实现不同直径光纤线圈的快速、高质量制作。

本发明的技术方案是：

一种适用于不同直径光纤线圈制作的光纤缠绕机，包括动力输入模块、小直径光纤线圈制作模块、大直径光纤线圈制作模块、光纤测长模块和光纤张紧模块。

动力输入模块包括电机和与其相连的变频器。电机上带有两个皮带轮，一个传动轮的直径10-12cm，用于小直径光纤线圈制作；另一个传动轮的直径为8-10cm，用于大直径光纤线圈制作。

小直径光纤线圈制作模块包括小直径光纤线圈缠绕传动系统、光纤测长轮、光纤张紧轮和光纤卷固定装置。小直径光纤线圈缠绕传动系统包括通过皮带与电机传动轮相连的小直径光纤线圈制作主动轮、随主动轮转动的小直径光纤线圈缠绕轴主动端、小直径光纤线圈制作从动端及小直径光纤线圈制作从动端导轨。

小直径光纤线圈缠绕传动系统中主动轮的直径5-6cm，主动端设有用于固定小直径试件的三爪卡盘。小直径光纤线圈制作从动端包括小直径光纤线圈制作从动轴、从动端支座及从动端导轨。从动轴一端通过螺栓调节与主动端的距离并固定在从动端支座上，另一端设有用于固定小直径试件的三爪卡盘，三爪卡盘与轴承连接。从动端导轨长50-60cm，从动端支座可沿从动端导轨移动，到达所需位置后用螺栓固定。光纤测长轮周长为10cm，其两端光纤夹角小于90°，固定于底座上。光纤张紧轮的下端用弹簧支承，其直径为5-6cm，弹簧外有保护套。光纤张紧轮的最高点高于光纤卷，两端光纤夹角小于180°。光纤卷固定装置用于固定光纤卷，光纤卷放置时使光纤从光纤卷的上部取下。

大直径光纤制作模块包括大直径光纤线圈缠绕传动系统、光纤测长轮、光纤张紧轮和光纤卷固定装置。大直径光纤线圈缠绕传动系统包括通过皮带与电机传动轮相连的大直径光纤线圈制作主动轮、大直径光纤线圈制作主动轴、大直径光纤线圈制作从动轴及大直径光纤线圈制作从动轴导轨。大直径光纤线圈制作主动轮的直径为8-10cm。大直径光纤线圈制作主动轴与从动轴平行放置；主动轴一端随主动轮转动，另一端用轴承固定于支座上，大直径光纤线圈制作从动轴两端均用轴承固定在从动端支座上，从动端支座可以沿从动轴导轨移动，到达所需位置后用螺栓固定，从动轴导轨长30-40cm。大直径光纤线圈制作时的光纤测长轮、光纤张紧轮和光纤卷固定装置与小直径光纤线圈制作共用。

为了不在线圈制作时损坏光纤与被缠绕试件，以及保证光纤与各转轮之间有足够的摩擦力，光纤张紧轮、光纤测长轮、三爪卡盘、大直径光纤线圈制作主动轴及从动轴均覆橡胶保护层，光纤测长轮周长10cm为已覆盖橡胶保护层后的尺寸。

使用时，光纤卷上的光纤依次穿过光纤张紧轮、光纤测长轮，然后缠绕到试件上。安全起见，若制作小直径光纤线圈，可将大直径光纤线圈传动轮上的皮带卸下，制作大直径光纤线圈时可将小直径光纤线圈传动轮上的皮带卸下。本发明针对不同直径的光纤线圈进行制作。对于较小直径的光纤线圈制作，本发明利用小直径光纤线圈制作模块，将试件固定在机器上，进行光线缠绕，同时利用光纤张紧轮使光纤张紧，并利用光纤测长轮对已缠绕光纤进行测长。对于较大直径的光纤线圈制作，本发明利用大直径光纤线圈制作模块，将试件置于两根平行放置的轴上，进行与小直径线圈同样的操作，完成缠绕。

附图说明

图1为动力输入模块示意图。

图2为小直径光纤线圈制作模块的主视图。

图3为大直径光纤线圈制作模块的俯视图。

图4为光纤测长模块示意图。

图5为光纤张紧模块示意图。

图中：1电机；2电机电源线；3变频器；4大直径光纤线圈制作主动轮；

5小直径光纤线圈制作主动轮；6小直径光纤线圈制作从动轮；7支座；

8小直径光纤线圈缠绕轴主动端；9小直径光线缠绕从动端；

10小直径光纤线圈制作从动端导轨；11小直径试件固定装置；12轴承；

13大直径光纤线圈制作从动轮；14大直径光纤线圈制作主动轴支座；

15大直径光纤线圈制作主动轴；16大直径光纤线圈制作从动轴；

17大直径光纤线圈制作从动轴导轨；18光纤；19光纤测长轮；

20测长轮支座；21光纤张紧轮；22张紧轮支撑；23弹簧；24保护套；

25光纤卷；26光纤卷支座；27小直径光纤线圈制作主动端支座；

28小直径光纤线圈制作从动端支座；29大直径光纤线圈制作从动轴支座。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

适用于不同直径光纤线圈制作的光纤缠绕机的组成结构包括：动力输入模块(图1)、小直径光纤线圈制作模块(图2)、大光纤线圈制作模块(图3)、光纤测长模块(图4)、光纤张紧模块(图1)。

对于小直径光纤线圈，本发明采用小直径光纤制作模块实现对其光纤线圈的缠绕，首先利用小时经光纤线圈转轴从动端调整试件固定处的距离，使之与试件长度相适应，调整好后之后固定从动端，然后将小直径试件固定在光纤缠绕轴上，然后将光纤卷上的光纤依次穿过张紧轮、测长轮，然后将光纤线圈的始端用502胶水固定在试件上，再将光纤测长轮上的读数归零，开动机器，进行光纤缠绕，如需调整机器转速或停止机器，则可控制变频器上的变频旋钮和开关来完成，同时注意尽量使相邻光纤线圈尽量紧密接触，当光纤测长轮上的显示的长度至预定光纤缠绕长度时，关闭机器，将光纤线圈末端用502胶水固定，截断光纤，取下试件，缠绕完成。

对于大直径光纤线圈，本发明采用大直径光纤制作模块对其光纤线圈的缠绕，首先调整大直径光纤缠绕模块中从动轴与主动轴之间的距离，使之与试件直径相适应，调整好后固定从动轴，然后将试件置于两轴之上，进行与小直径光纤线圈制作相同的工艺，完成缠绕。

Claims (1)

1.一种适用于不同直径光纤线圈制作的光纤缠绕机，其特征在于，光纤缠绕机包括动力输入模块、小直径光纤线圈制作模块、大直径光纤线圈制作模块、光纤测长模块和光纤张紧模块；

动力输入模块包括电机和与其相连的变频器；电机设有两个传动轮，用于小直径光纤线圈制作的传动轮的直径为10-12cm和用于大直径光纤线圈制作的传动轮的直径为8-10cm；

小直径光纤线圈制作模块包括小直径光纤线圈缠绕传动系统、光纤测长轮、光纤张紧轮和光纤卷固定装置；小直径光纤线圈缠绕传动系统包括通过皮带与电机传动轮相连的小直径光纤线圈制作主动轮、随主动轮转动的小直径光纤线圈缠绕轴主动端、小直径光纤线圈制作从动端及小直径光纤线圈制作从动端导轨；小直径光纤线圈缠绕传动系统中主动轮的直径5-6cm，主动端设有用于固定小直径试件的三爪卡盘；小直径光纤线圈制作从动端包括小直径光纤线圈制作从动轴、从动端支座及从动端导轨；从动轴固定在从动端支座上，其一端通过螺栓调节与主动端的距离，另一端设有用于固定小直径试件的三爪卡盘，三爪卡盘与轴承连接；从动端导轨长50-60cm，从动端支座沿从动端导轨移动，到达所需位置后用螺栓固定；光纤测长轮周长为10cm，其两端光纤夹角小于90°，固定于底座上；光纤张紧轮的下端用弹簧支承，其直径为5-6cm，弹簧外有保护套；光纤张紧轮的最高点高于光纤卷，两端光纤夹角小于180°；光纤卷固定装置用于固定光纤卷，光纤卷放置时使光纤从光纤卷的上部取下；

大直径光纤制作模块包括大直径光纤线圈缠绕传动系统、光纤测长轮、光纤张紧轮和光纤卷固定装置；大直径光纤线圈缠绕传动系统包括通过皮带与电机传动轮相连的大直径光纤线圈制作主动轮、大直径光纤线圈制作主动轴、大直径光纤线圈制作从动轴及大直径光纤线圈制作从动轴导轨；大直径光纤线圈制作主动轮的直径为8-10cm，大直径光纤线圈制作主动轴与从动轴平行放置；主动轴一端随主动轮转动，另一端用轴承固定于支座上，大直径光纤线圈制作从动轴两端均用轴承固定在从动端支座上，从动端支座沿从动轴导轨移动，到达所需位置后用螺栓固定，从动轴导轨长30-40cm；大直径光纤线圈制作时的光纤测长轮、光纤张紧轮和光纤卷固定装置与小直径光纤线圈制作时的光纤测长轮、光纤张紧轮和光纤卷固定装置共用；光纤张紧轮、光纤测长轮、三爪卡盘、大直径光纤线圈制作主动轴及从动轴均覆橡胶保护层，光纤测长轮周长10cm为已覆盖橡胶保护层后的尺寸。