CN109031539A - 一种光纤自动跳接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤自动跳接装置，实现N条接入光纤与N条输出光纤的自动光纤跳接，包括光纤配纤对称矩阵盘(100)、两套光纤收纤盘组(400)、两套三轴机械臂与控制单元；两套三轴机械臂分别设于所述的光纤配纤对称矩阵盘(100)的接入面与输出面；所述的控制单元根据操作指令信息，控制三轴机械臂动作；将操作指令中指令的接入光纤与输出光纤由初始位置的光纤对接接头(101)中拨出，移动到并插入目标位置的光纤对接接头(101)，实现光纤跳接。能实现远程控制、智能插拔光纤、自动记录插拔操作、自动整理收纳光纤，自动记录结果并上传数据，可靠性高，降低了维护成本，且维护时效性好。

Description

一种光纤自动跳接装置

技术领域

本发明涉及通信设备子技术领域，尤其涉及一种光纤连接的光纤自动跳接装置。

背景技术

随着通信技术的发展，光纤通信已经成为通信物理通道的主流，在光纤传输线路中，一根光缆通常包括多条光纤，在光纤配线架(ODF)或光缆交接箱(光交箱)实现与另一根光缆或终端用户的多条光纤对应连接，ODF或光交箱中的光纤物理通道在应用中会根据连接的需要重新配线，就是重新插拔并对接，也经常会存在维护的操作。

传统的ODF或光交箱插拔对接、跳纤(将光纤插头插到目标位置的插座中)的工作完全由人工完成，即人工根据工单需求，根据位置描述去到ODF或光交箱现场，然后找寻需要维护的光纤，然后人工跳纤。具体的如图1所示，现有ODF或光交箱技术方案中需要人工先找到ODF或光交箱的位置，然后人工通过光纤上的纸质标签或电子标签识别光纤号，然后人工观察ODF或光交箱中光纤的缠绕情况，如果需要跳接的光纤缠绕严重需要人工在不影响其余既有业务的前提下捋顺光纤，然后人工跳接光纤，人工记录光纤跳接的结果，然后人工把记录数据录入到数据库，如果跳接时光纤缠绕严重且无法辨识哪些光纤有业务哪些光纤无业务，则维护非常困难，造成既有光纤资源的巨大浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种光纤自动跳接装置，能实现远程控制、智能插拔光纤、自动记录插拔操作、自动整理收纳光纤，自动记录结果并上传数据，可靠性高，降低了维护成本，且维护时效性好。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种光纤自动跳接装置，设于自动光纤交换机，实现N条接入光纤与N条输出光纤的自动光纤跳接，包括光纤配纤对称矩阵盘100、两套光纤收纤盘组400、两套三轴机械臂与控制单元；

所述的光纤配纤对称矩阵盘100包括N×N个呈方形阵列分布的光纤对接接头101，正面为接入面，背面为输出面；

所述的光纤收纤盘组包括N个层叠的光纤收纤装置400，每个光纤收纤装置400缠绕安装一根光纤；

接入面的光纤收纤盘组设于光纤配纤对称矩阵盘100的左侧或右侧，所述的N条接入光纤由接入面的光纤收纤装置400引出，N条接入光纤的光纤插头500按次序从上至下依次分别插入光纤对接接头101矩阵的接入面对应行的光纤对接接头101；其插入位置为该接入光纤的初始位置；

输出面的光纤收纤盘组设于光纤配纤对称矩阵盘100的上方或下方，所述的N条输出光纤由输出面的光纤收纤装置400引出，N条输出光纤的光纤插头500按次序从右至左依次分别插入光纤对接接头101矩阵的输出面对应列的光纤对接接头101；其插入位置为该输出光纤的初始位置；

两套三轴机械臂分别设于所述的光纤配纤对称矩阵盘100的接入面与输出面；

所述的控制单元根据操作指令信息，控制三轴机械臂动作；将操作指令中指令的接入光纤与输出光纤由初始位置的光纤对接接头101中拨出，移动到并插入目标位置的光纤对接接头101，实现光纤跳接。

所述的光纤收纤装置400包括：盒体401、转盘402与卷簧403；转盘402铰接于盒体401中心，卷簧设于盒体401与转盘402间；转盘402的外圆柱面同向并排平行布置上绕线环槽404与下绕线环槽405，下绕线环槽405的槽底直径是上绕线环槽404直径的2～8倍；上绕线环槽404与下绕线环槽405间设连通的连接通道406；连接通道406内切下绕线环槽 405的槽底柱面，外切上绕线环槽404的槽底柱面；光纤穿过连接通道406，一端在上绕线环槽404的正向缠绕后延伸至外接光缆；另一端在下绕线环槽405的反向缠绕后连接光纤插头500。

所述的三轴机械臂包括接入面的三轴机械臂与输出面的三轴机械臂；

所述的接入面的三轴机械臂包括接入面X轴平移机构SX1、接入面Y轴平移机构SY1、接入面Z轴平移机构SZ1与接入面夹持机构；接入面X轴平移机构SX1的导轨与光纤配纤对称矩阵盘100连接固定，接入面X轴平移机构SX1的移动部件上下移动，接入面Y轴平移机构SY1的导轨固定于接入面X轴平移机构SX1的移动部件上，接入面Y轴平移机构 SY1的移动部件左右移动，接入面Z轴平移机构SZ1的导轨固定于接入面Y轴平移机构SY1 的移动部件上；接入面Z轴平移机构SZ1的移动部件前后移动；接入面夹持机构固定于接入面Z轴平移机构SZ1的移动部件上并前后移动；

所述的输出面的三轴机械臂包括输出面X轴平移机构SX2、输出面Y轴平移机构SY2、输出面Z轴平移机构SZ2与输出面夹持机构；输出面X轴平移机构SX2的导轨与光纤配纤对称矩阵盘100连接固定，输出面X轴平移机构SX2的移动部件上下移动，输出面Y轴平移机构SY2的导轨固定于输出面X轴平移机构SX2的移动部件上，输出面Y轴平移机构 SY2的移动部件左右移动，输出面Z轴平移机构SZ2的导轨固定于输出面Y轴平移机构SY2 的移动部件上，输出面Z轴平移机构SZ2的移动部件前后移动；输出面夹持机构固定于输出面Z轴平移机构SZ2的移动部件上并前后移动。

所述的接入面X轴平移机构SX1的导轨右端设置X轴原点定位传感器A_X_DOWN，左端设置X轴安全限位传感器A_X_UP；

所述的接入面Y轴平移机构SY1的导轨的上端设置Y轴原点定位传感器 A_Y_DOWN，下端设置Y轴安全限位传感器A_Y_UP；

所述的接入面Z轴平移机构SZ1的导轨的前端设置Z轴原点定位传感器A_Z_DOWN，后端设置Z轴安全限位传感器A_Z_UP；

所述的输出面X轴平移机构SX2的导轨右端设置X轴原点定位传感器B_X_DOWN，左端设置X轴安全限位传感器B_X_UP；

所述的输出面Y轴平移机构SY2的导轨的上端设置Y轴原点定位传感器 B_Y_DOWN，下端设置Y轴安全限位传感器B_Y_UP；

所述的输出面Z轴平移机构SZ2的导轨的后端设置Z轴原点定位传感器B_Z_DOWN，前端设置Z轴安全限位传感器B_Z_UP。

所述的接入面夹持机构与输出面夹持机构包括U型夹头601与连接板602，连接板602 向下延伸末端连接U型夹头601的底部横连接处；

U型夹头601的底部内侧设有吸附光纤的光纤插头500的永磁体603，光纤的光纤插头500上固定有磁吸附材料制成的夹持件501，夹持件两侧面设有开槽502，开槽502上下设有凸棱，U型夹头601的两个直臂插入两侧面的开槽502中，永磁体603吸附夹持件501， U型夹头601向上移动拨出光纤的光纤插头500，向下移动插入光纤的光纤插头500。

所述的控制单元包括：

网络模块，接收远程控制器发来的操作指令信息；

中央处理模块，根据操作指令信息通过机械臂控制器控制三轴机械臂的各部件工作，将操作指令中指令的接入光纤与输出光纤的在目标位置的光纤对接接头101处对接；并通过网络模块将对接后的接入光纤与输出光纤的状态信息上传至远程控制器。

所述的控制单元还包括：

定位模块，获取当前位置的定位信息，通过中央处理模块由网络模块上传至远程控制器。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的一种光纤自动跳接装置，能实现远程控制、智能插拔光纤、自动记录插拔操作、自动整理收纳光纤，自动记录结果并上传数据，可靠性高，降低了维护成本，且维护时效性好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为现有技术光纤自动跳接装置的操作流程图；

图2为本发明实施例提供的光纤自动跳接装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的光纤自动跳接装置的光纤收纤装立体结构示意图；

图4为本发明实施例提供的光纤自动跳接装置的光纤收纤装侧视结构示意图；

图5为本发明实施例提供的光纤自动跳接装置的光纤配纤对称矩阵盘接入面结构示意图；

图6为本发明实施例提供的光纤自动跳接装置的光纤配纤对称矩阵盘输出面结构示意图；

图7为本发明实施例提供的光纤自动跳接装置的执行机构的结构示意立体图；

图8为本发明实施例提供的光纤自动跳接装置的执行机构的结构示意仰视图；

图9为本发明实施例提供的光纤自动跳接装置的夹持机构的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的光纤自动跳接装置的控制单元原理框图；

图11为本发明实施例提供的自动光纤交换机的控制单元的电路原理框图；

图12为本发明实施例提供的光纤自动跳接装置的中央处理模块控制三轴机械臂的控制系统结构图；

图13为本发明实施例提供的光纤自动跳接装置的控制单元的网络模块电路原理图；

图14为本发明实施例提供的光纤自动跳接装置的控制单元的中央处理模块电路原理图；

图15为本发明实施例提供的光纤自动跳接装置控制单元的的定位模块电路原理图。

具体实施方式

下面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，都属于本发明的保护范围。

另需要说明的是本文中所提到的描述方位的“上”、“下”、“左”、“右”、“前、“后”除特殊说明均不特指该方位，只是为了描述方便，所述产品的放置方向不同其描述也不尽相同。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下可理解的方位，都属于本发明的保护范围。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。

如图2所示，一种光纤自动跳接装置，设于自动光纤交换机中，实现N条接入光纤与N条输出光纤的自动光纤跳接，也就是N条接入光纤与N条输出光纤的一一对应的对接与跳接；这里N为大于1的自然数，通常N为8、16、24、32、48、64，等等。考虑到设备的尺寸与实际的需求，一般采用N＝24。

本例中，所述的光纤自动跳接装置，其结构上包括光纤配纤对称矩阵盘100、两套光纤收纤盘组400、两套三轴机械臂与控制单元。

所述的光纤配纤对称矩阵盘100包括N×N个呈方形阵列分布的光纤对接接头101光纤配纤对称矩阵盘100的正面为接入面；正面也就是前面，光纤配纤对称矩阵盘100的背面为输出面，背面也就是后面。本例中，设定光纤配纤对称矩阵盘100竖直放置，则两面分别为前、后方向，如水平放置，则分别为上与下，只是方位的改变，均是本专利的保护范围。本例图中以24×24为例。光纤对接接头101也就是直通的光纤适配器，如SC-SC 光纤适配器。

所述的光纤收纤盘组包括N个层叠的光纤收纤装置400，每个光纤收纤装置400缠绕安装一根光纤；具体的结构如图3与图4所示，所述的光纤收纤装置400，类似于卷尺的结构，所述的光纤收纤装置400包括：盒体401、转盘402与卷簧403；转盘402铰接于盒体 401中心，卷簧设于盒体401与转盘402间；转盘402的外圆柱面同向并排平行布置上绕线环槽404与下绕线环槽405，下绕线环槽405的槽底直径是上绕线环槽404的槽底直径的 2～8倍；上绕线环槽404与下绕线环槽405间设连通的连接通道406；连接通道406内切下绕线环槽405的槽底柱面，外切上绕线环槽404的槽底柱面；光纤穿过连接通道406，一端在上绕线环槽404的正向缠绕后延伸至外接光缆，这一端一般称为尾纤；另一端在下绕线环槽405的反向缠绕后连接光纤插头500。

牵拉出光纤插头500，转盘402转动，下绕线环槽405出纤，转盘402转动，带动上收纳盘403转动，由于缠绕方向相反，尾纤同时收纤，防止多余的尾纤互相缠绕，再不需要人工处理捋顺光纤，下绕线环槽405的槽底直径是上绕线环槽404的槽底直径的2～8倍，也就是上绕线环槽404的槽底直径小一些，可以多缠绕一些光纤，同时可以根据空间尺寸调整相差的倍数，做到可以将多余的光纤收纳；实际中可以根据现声情况调整设计，或者在上绕线环槽404的槽底多缠绕几圈，相当于增加其直径。

如图2所示，接入面的光纤收纤盘组设于光纤配纤对称矩阵盘100的左侧或右侧，本例在左侧，所述的N条接入光纤由接入面的光纤收纤装置400引出，N条接入光纤的光纤插头500按次序从上至下依次分别插入光纤对接接头101矩阵的接入面对应行的光纤对接接头101；其插入位置为该接入光纤的初始位置；输出面的光纤收纤盘组设于光纤配纤对称矩阵盘100的上方或下方，本例在上方，所述的N条输出光纤由输出面的光纤收纤装置 400引出，N条输出光纤的光纤插头500按次序从右至左依次分别插入光纤对接接头101矩阵的输出面对应列的光纤对接接头101；其插入位置为该输出光纤的初始位置。

如图5与图6所示，两套三轴机械臂分别设于所述的光纤配纤对称矩阵盘100的接入面与输出面；分别为接入面的三轴机械臂与输出面的三轴机械臂。

如图7与图8所示，参考图5与图6，所述的接入面的三轴机械臂包括接入面X轴平移机构SX1、接入面Y轴平移机构SY1、接入面Z轴平移机构SZ1与接入面夹持机构；接入面 X轴平移机构SX1的导轨与光纤配纤对称矩阵盘100连接固定，接入面X轴平移机构SX1的移动部件上下移动，具体可通过支架200实现固定连接，接入面Y轴平移机构SY1的导轨固定于接入面X轴平移机构SX1的移动部件上，接入面Y轴平移机构SY1的移动部件左右移动，接入面Z轴平移机构SZ1的导轨固定于接入面Y轴平移机构SY1的移动部件上；接入面Z轴平移机构SZ1的移动部件前后移动，接入面夹持机构固定于接入面Z轴平移机构 SZ1的移动部件上并前后移动；

所述的输出面的三轴机械臂包括输出面X轴平移机构SX2、输出面Y轴平移机构SY2、输出面Z轴平移机构SZ2与输出面夹持机构；输出面X轴平移机构SX2的导轨与光纤配纤对称矩阵盘100连接固定并上下移动，输出面Y轴平移机构SY2的导轨固定于输出面X 轴平移机构SX2的移动部件上并左右移动，输出面Z轴平移机构SZ2的导轨固定于输出面 Y轴平移机构SY2的移动部件上；输出面夹持机构固定于输出面Z轴平移机构SZ2的移动部件上并前后移动。

如图5与图6所示，所述的接入面X轴平移机构SX1的导轨右端设置X轴原点定位传感器A_X_DOWN，左端设置X轴安全限位传感器A_X_UP；所述的接入面Y轴平移机构SY1 的导轨的上端设置Y轴原点定位传感器A_Y_DOWN，下端设置Y轴安全限位传感器 A_Y_UP；所述的接入面Z轴平移机构SZ1的导轨的前端设置Z轴原点定位传感器 A_Z_DOWN，后端设置Z轴安全限位传感器A_Z_UP；所述的输出面X轴平移机构SX2的导轨右端设置X轴原点定位传感器B_X_DOWN，左端设置X轴安全限位传感器B_X_UP；所述的输出面Y轴平移机构SY2的导轨的上端设置Y轴原点定位传感器B_Y_DOWN，下端设置Y轴安全限位传感器B_Y_UP；所述的输出面Z轴平移机构SZ2的导轨的后端设置Z轴原点定位传感器B_Z_DOWN，前端设置Z轴安全限位传感器B_Z_UP。

所述的接入面夹持机构与输出面夹持机构的结构相同，统称夹持机构，如图9所示，包括U型夹头601与连接板602，连接板602固定于接入面Z轴平移机构SZ1的移动部件或输出面Z轴平移机构SZ2的移动部件上，具体通过螺栓固定。连接板602向下延伸末端连接U型夹头601的底部横连接处；U型夹头601的底部内侧设有吸附光纤的光纤插头500的永磁体603，光纤的光纤插头500上固定有磁吸附材料制成的夹持件501，夹持件两侧面设有开槽502，开槽502上下设有凸棱，U型夹头601的两个直臂插入两侧面的开槽502 中，永磁体603吸附夹持件501，U型夹头601向上移动拨出光纤的光纤插头500，向下移动插入光纤的光纤插头500。永磁体永采用常规公知的相应材料，如，永磁材料包括：烧结系列永磁材料如铝镍钴、铁氧体、钕铁硼、钐钴等，以及粘结铁氧体、钕铁硼、钐钴、钐铁氮等。磁吸附材料是可以被磁铁吸附的材料，包括铁、钴、镍或至少包括铁、钴、镍三者之一的合金。如采用单质的铁、钴或镍，或，使用铁合金，钴合金、镍合金、铁钴合金、铁镍合金、钴镍合金或铁钴合镍合金。

使用时，夹持机构的U型夹头601移动到光纤插头500侧面，然后平移U型夹头601，U型夹头601的两个直臂插入两侧面的开槽502中，永磁体603吸附夹持件501；夹持机构向上移动拨出光纤的光纤插头500；移动到另一个目标位置，这一过程中，由于永磁体 603吸附作用光纤插头500不会掉落，到达目标位置，夹持机构向下移动插入光纤的光纤插头500，再次反向平移U型夹头601，两个直臂脱离开槽502，这时永磁体603不再吸附夹持件501，永磁体603的吸附力要保证移动过程中光纤插头500不会掉落的同时，在直臂脱离开槽502过程中，吸附力不要过大而损坏光纤插头500。

所述的控制单元根据操作指令信息，控制三轴机械臂动作；将操作指令中指令的接入光纤与输出光纤由初始位置的光纤对接接头101中拨出，移动到并插入目标位置的光纤对接接头101，实现光纤跳接。

如图10所示，所述的控制单元包括：网络模块、中央处理模块与定位模块；网络模块，接收远程控制器发来的操作指令信息，可以是有线或无线的网络连接；如图13所示，网络模块的电路原理图，网络通信选用网络模块来实现，网络模块能实现以太网/4G 网络转串口。中央处理模块就能用很少的串口资源实现网络通信。

图11为本发明实施例提供的自动光纤交换机的控制单元的电路原理框图；为方便表示，“A面”表示“接入面”，“B面”表示“输出面”。

为了方便操作指令信息的确认，参考图5与图6所示，光纤对接接头101的位置信息用坐标表示，水平X轴方向的间距为X1；垂直Y轴方向的间距为Y1；以24×24的矩阵为例，如图中的(1，1)、(1，24)、(24，1)……与(24，24)等均表示一个光纤对接接头的位置信息。

上述的控制操作指令信息细分具体的包括以下信息：

待对接的接入光纤，至少一条，操作指令信息中可以直接指明，如第i条、第j条、第k条…，等等，其中，i、j、k均为大于等于1且小于等于N的自然数，如第2条、第5条、第 14条等等。

待对接的接入光纤的插头的初始位置，就是待对接的接入光纤的插头当前已经插入的光纤对接接头101位置，也就是N×N个光纤对接接头101的矩阵分布位置(n，m)之一，n＝1～N，m＝1～N。如第2条待对接的接入光纤已经插入了第(2，m)号光纤对接接头101；例如，操作指令信息中可以直接指明待对接的接入光纤的插头已经插入了第 (2，7)号光纤对接接头101。

待对接的输出光纤，至少一条，操作指令信息中可以直接指明，如第i条、第j条、第k条…，等等，其中，i、j、k均为大于等于1且小于等于N的自然数，如第2条、第5条、第 14条等等。

待对接的输出光纤的插头的初始位置，就是待对接的输出光纤的插头当前已经插入的光纤对接接头101位置，也就是N×N个光纤对接接头101的矩阵分布位置(n，m)之一，n＝1～N，m＝1～N。如第2条待对接的输出光纤已经插入了第(n，2)号光纤对接接头101；例如，操作指令信息中可以直接指明待对接的输出光纤的插头已经插入了第 (9，2)号光纤对接接头101。

接入光纤与输出光纤的插头的对接的目标位置；也就是N×N个光纤对接接头的矩阵分布位置(n，m)之一，n＝1～N，m＝1～N。例如，操作指令信息中可以直接指明对接的目标位置是第(9，13)号光纤对接接头101。

中央处理模块，根据操作指令信息通过机械臂控制器控制三轴机械臂的各部件工作，将操作指令中指令的接入光纤与输出光纤的在目标位置的光纤对接接头101处对接；并通过网络模块将对接后的接入光纤与输出光纤的状态信息上传至远程控制器。

如图14所示的本发明的中央处理模块电路原理图，也就是CPU处理部分原理图，CPU处理电路选用STM32F103V8T6为核心处理器，处理器的PD0-PD11共12个IO口用于远程光纤跳接智能控制方法及装置的限位和定；PC0-PC8及PE7-PE15共18个IO用于驱动器控制；PB10-PB15共6个IO用于步进电机编码器脉冲的接收；PA9-PA10两个IO工作在UART1模式用于和网络模块通信；PA2-PA3两个IO工作在UART2模式用于CPU和定位电路的通信。

定位模块，获取当前位置的定位信息，通过中央处理模块由网络模块上传至远程控制器。如图15所示的，定位模块的电路原理图，定位电路选用ATGM336H-5N-3X作为定位芯片，同时实现北斗及GPS定位，定位芯片外接有源天线。本发明通过定位电路实现实时定位。

上述中央处理模块控制三轴机械臂的控制系统结构图，如图12所示，中央处理模块通过控制接入面X轴平移机构驱动器、接入面Y轴平移机构驱动器与接入面Z轴平移机构驱动器，以及，输出面X轴平移机构驱动器、输出面Y轴平移机构驱动器与输出面Z轴平移机构驱动器；这六个平移机构驱动器分别通过各自的步进电机驱动接入输出面三轴机械臂与输出面三轴机械臂。

各模块、驱动器与步进电机均由设备AC/DC电源实现供电。

工作原理

基于以上结构，具体的光纤跳接过程包括：

以接入面的一根接入光纤的光纤跳接为例，中央处理模块根据网络模块接收远程控制器发来的操作指令信息，确定对哪一根待对接的接入光纤进行光纤跳接，如第2条；并确定待对接的接入光纤的光纤插头500的初始位置，如第(2，7)号光纤对接接头101；再确定需要插入目标位置，如如第(2，21)号光纤对接接头101。

有了以上信息，中央处理模块控制接入面的三轴机械臂将待对接的接入光纤的光纤插头500从初始位置拨出，移动到目标位置，插入目标位置的光纤对接接头101中，具体包括：

步骤101，将输入面的夹持机构300移动到输入面的原点位置(0，0)，同时夹持机构300应该处于抬起的位置，输入面的原点位置设于光纤配纤对称矩阵盘100的右上方的光纤对接接头的矩阵分布位置(1，1)的右上方前面；距离矩阵分布位置(1，1)的X轴方向距离为A_X0；Y轴方向距离A_Y0；夹持机构300应该处于抬起的位置到落下位置的距离为A_Z0。使输入面的夹持机构300复位回到原点位置有优点有：

1)三轴机械臂除了受三轴机械臂的驱动器控制移动外，还可能通过其它外力产生了移动，为了防止人为移动或者运输过程中的受外力产生的位移，在控制夹持机构插拔光纤前，夹持机构定位回原点，以免夹持机构移动定位不准确造成光纤插头损坏；

2)三轴机械臂由步进电机驱动，步进电机每移动一步都存在设计公差，为了防止三轴机械臂连续移位造成累计误差，影响夹持机构定位不准确，从而损坏光纤插头，夹持机构在插拔光纤前定位回原。

这一步骤不是必须的步骤，在设备状态好或精度高的情况下，不是必须每一次光纤跳接都进行复位回到原点位置，可以几个步骤或一个批次进行一次。

使输入面的夹持机构300复位回到原点位置的方法，基于前述的原点定位传感器；接入面X轴平移机构SX1的移动部件往X轴原点定位传感器A_X_DOWN方向运动，直到触发 X轴原点定位传感器A_X_DOWN，此时夹持机构300的X轴位置处于X轴原点定位点。接着，接入面Y轴平移机构SY1的移动部件Y轴往Y轴原点定位传感器A_Y_DOWN方向运动，直到触发Y轴原点定位传感器A_Y_DOWN，此时夹持机构300的Y轴位置处于Y轴原点定位点。最后，接入面Z轴平移机构SZ1的移动部件往Z轴原点定位传感器A_Z_DOWN 方向运动，直到触发Z轴原点定位传感器A_Z_DOWN，此时夹持机构300的Z轴位置处于 Z轴原点定位点。此时，夹持机构300处于输入面的原点位置(0，0)，同时夹持机构 300应该处于抬起的位置。

步骤102，驱动接入面Y轴平移机构SY1的移动部件向Y轴安全限位传感器A_Y_UP方向动作，将夹持机构300从夹持机构300的起点位置移动至待对接的接入光纤所在的矩阵行；如第n条待对接的接入光纤，则移动的距离为A_Y0+(n-1)×Y1，n＝1～N；如待对接的接入光纤是第2条，则移动至光纤配纤对称矩阵盘100的第2行，移动距离为 A_Y0+Y1。此距离换算成驱动Y轴平移机构SY1的步进电机的步数，进行驱动控制。

如有步骤101，则夹持机构300的起点位置是夹持机构300移动到夹持机构300的原点位置(0，0)，同时夹持机构300应该处于抬起的位置。

如没有步骤101，则夹持机构300的起点位置可以是上一次光纤跳接后的待对接的接入光纤的插接位置。

步骤103，驱动接入面X轴平移机构SX1的移动部件向X轴安全限位传感器A_X_UP动作，将夹持机构300移动至待对接的接入光纤的光纤插头500的初始位置的前方，对于本例的夹持机构300，U型夹头601可以处于光纤插头500侧面偏向X轴原点定位传感器 A_X_DOWN一侧的前方。也可以是其它的侧面，其后续步骤稍不同，不再分别描述。

待对接的接入光纤的光纤插头500的初始位置是待对接的接入光纤的光纤插头500当前已经插入的位置，如待对接的接入光纤的光纤插头500的初始位置是光纤对接接头的矩阵分布位置(n，m1)；n＝1～N，m1＝1～N，则移动的距离为A_X0+(m1-1)×X1；例如，操作指令信息中可以直接指明待对接的接入光纤的光纤插头500已经插入于第 (2，7)号光纤对接接头，则移动的距离是A_X0+6X1。此距离换算成驱动接入面X轴平移机构SX1的步进电机的步数，进行驱动控制。

步骤104，驱动接入面Z轴平移机构SZ1的移动部件向Z轴安全限位传感器A_Z_UP动作，将夹持机构300向后移动，由抬起位置移动至落下位置，移动的距离为A_Z0，此距离换算成驱动接入面Z轴平移机构SZ1的步进电机的步数，进行驱动控制。

步骤105，夹持操作，步骤14完成后，U型夹头601位于光纤插头500的正侧面，可以进行夹持操作。驱动接入面X轴平移机构SX1的移动部件向X轴安全限位传感器A_X_UP 动作，平移U型夹头601，U型夹头601的两个直臂插入两侧面的开槽502中，永磁体603 吸附夹持件501；这一平移距离与结构尺寸相关，是一个固定的尺寸。这一尺寸换算成驱动接入面X轴平移机构SX1的步进电机的步数，进行驱动控制。

如果不是采用本例的夹持机构300，则此步骤应该有相应的改动。

步骤106，驱动接入面Z轴平移机构SZ1的移动部件向原点定位传感器A_Z_DOWN移动，将夹持机构300向前移动，由落下位置移动至抬起位置，拨出待对接的接入光纤的插头；移动的距离为A_Z0，此距离换算成驱动接入面Z轴平移机构SZ1的步进电机的步数，进行驱动控制。

步骤107，驱动接入面X轴平移机构SX1的移动部件动作，将夹持机构300移动至目标位置的光纤对接接头的前方；如目标位置为是光纤对接接头的矩阵分布位置(n， m2)；n＝1～N，m2＝1～N，则比较m1与m2的大小，如m1大于m2，则驱动接入面X轴平移机构SX1的移动部件向X轴原点定位传感器A_X_DOWN移动，移动距离(m1-m2) ×X1；如m1小于m2，则驱动接入面X轴平移机构SX1的移动部件向X轴安全限位传感器 A_X_UP移动，移动距离(m2-m1)×X1；如目标位置是(2，21)号光纤对接接头，则驱动接入面X轴平移机构SX1的移动部件向X轴安全限位传感器A_X_UP移动距离14 X1。此距离换算成驱动接入面X轴平移机构SX1的步进电机的步数，进行驱动控制。

步骤108，驱动接入面Z轴平移机构SZ1的移动部件向Z轴安全限位传感器A_Z_UP动作，将夹持机构300向后移动，由抬起位置移动至落下位置，将待对接的接入光纤的插头插入目标位置的光纤对接接头。移动的距离为A_Z0，此距离换算成驱动接入面Z轴平移机构SZ1的步进电机的步数，进行驱动控制。

步骤109，脱开操作，夹持机构300脱开待对接的接入光纤的插头，驱动接入面X轴平移机构SX1的移动部件向X轴原点定位传感器A_X_DOWN移动，反向平移U型夹头 601，两个直臂脱离开槽502，这时永磁体603不再吸附夹持件501。这一平移距离与结构尺寸相关，是一个固定的尺寸。这一尺寸换算成驱动接入面X轴平移机构SX1的步进电机的步数，进行驱动控制。

如果不是采用本例的夹持机构300，则此步骤应该有相应的改动。

步骤110，驱动接入面Z轴平移机构SZ1的移动部件向原点定位传感器A_Z_DOWN移动，将夹持机构300向前移动，由落下位置移动至抬起位置，拨出待对接的接入光纤的插头；移动的距离为A_Z0，此距离换算成驱动接入面Z轴平移机构SZ1的步进电机的步数，进行驱动控制。

完成了一条待对接的接入光纤的插接。

如不止一条待对接的接入光纤需要对接，则重复步骤101-110完成所有的接入光纤的插头的插接。

以输出面的一根输出光纤的光纤跳接为例，中央处理模块根据网络模块接收远程控制器发来的操作指令信息，确定对哪一根待对接的输出光纤进行光纤跳接，如第21条；并确定待对接的输出光纤的光纤插头500的初始位置，如第(18，21)号光纤对接接头 101；再确定需要插入目标位置，如第(2，21)号光纤对接接头101。

有了以上信息，中央处理模块控制输出面的三轴机械臂将待对接的输出光纤的光纤插头500从初始位置拨出，移动到目标位置，插入目标位置的光纤对接接头101中，具体包括：

步骤201，将输入面的夹持机构300移动到输入面的原点位置(0，0)，同时夹持机构300应该处于抬起的位置，输入面的原点位置设于光纤配纤对称矩阵盘100的右上方的光纤对接接头的矩阵分布位置(1，1)的右上方后面；距离矩阵分布位置(1，1)的X轴方向距离为B_X0；Y轴方向距离B_Y0；夹持机构300应该处于抬起的位置到落下位置的距离为B_Z0。

使输入面的夹持机构300复位回到原点位置的方法，基于前述的原点定位传感器；输出面X轴平移机构SX2的移动部件往X轴原点定位传感器B_X_DOWN方向运动，直到触发 X轴原点定位传感器B_X_DOWN，此时夹持机构300的X轴位置处于X轴原点定位点。接着，输出面Y轴平移机构SY2的移动部件Y轴往Y轴原点定位传感器B_Y_DOWN方向运动，直到触发Y轴原点定位传感器B_Y_DOWN，此时夹持机构300的Y轴位置处于Y轴原点定位点。最后，输出面Z轴平移机构SZ2的移动部件往Z轴原点定位传感器B_Z_DOWN 方向运动，直到触发Z轴原点定位传感器B_Z_DOWN，此时夹持机构300的Z轴位置处于 Z轴原点定位点。此时，夹持机构300处于输入面的原点位置(0，0)，同时夹持机构 300应该处于抬起的位置。

步骤202，驱动输出面Y轴平移机构SY2的移动部件向Y轴安全限位传感器B_Y_UP方向动作，将夹持机构300从夹持机构300的起点位置移动至待对接的输出光纤所在的矩阵行；如第m条待对接的输出光纤，则移动的距离为B_Y0+(m-1)×Y1，m＝1～N；如待对接的输出光纤是第21条，则移动至光纤配纤对称矩阵盘100的第21列，移动距离为 B_Y0+20Y1。此距离换算成驱动Y轴平移机构SY2的步进电机的步数，进行驱动控制。

如有步骤201，则夹持机构300的起点位置是夹持机构300移动到夹持机构300的原点位置(0，0)，同时夹持机构300应该处于抬起的位置。

如没有步骤101，则夹持机构300的起点位置可以是上一次光纤跳接后的待对接的输出光纤的插接位置。

步骤203，驱动输出面X轴平移机构SX2的移动部件向X轴安全限位传感器B_X_UP动作，将夹持机构300移动至待对接的输出光纤的光纤插头500的初始位置的前方，对于本例的夹持机构300，U型夹头601可以处于光纤插头500侧面偏向X轴原点定位传感器 B_X_DOWN一侧的前方。也可以是其它的侧面，其后续步骤稍不同，不再分别描述。

待对接的输出光纤的光纤插头500的初始位置是待对接的输出光纤的光纤插头500当前已经插入的位置，如待对接的输出光纤的光纤插头500的初始位置是光纤对接接头的矩阵分布位置(n1，m)；n1＝1～N，m＝1～N，则移动的距离为B_X0+(n1-1)×X1；例如，操作指令信息中可以直接指明待对接的输出光纤的光纤插头500已经插入于第 (18，21)号光纤对接接头，则移动的距离是B_X0+17X1。此距离换算成驱动输出面X 轴平移机构SX1的步进电机的步数，进行驱动控制。

步骤204，驱动输出面Z轴平移机构SZ2的移动部件向Z轴安全限位传感器B_Z_UP动作，将夹持机构300向后移动，由抬起位置移动至落下位置，移动的距离为B_Z0，此距离换算成驱动输出面Z轴平移机构SZ2的步进电机的步数，进行驱动控制。

步骤205，夹持操作，步骤14完成后，U型夹头601位于光纤插头500的正侧面，可以进行夹持操作。驱动输出面X轴平移机构SX2的移动部件向X轴安全限位传感器B_X_UP 动作，平移U型夹头601，U型夹头601的两个直臂插入两侧面的开槽502中，永磁体603 吸附夹持件501；这一平移距离与结构尺寸相关，是一个固定的尺寸。这一尺寸换算成驱动输出面X轴平移机构SX2的步进电机的步数，进行驱动控制。

如果不是采用本例的夹持机构300，则此步骤应该有相应的改动。

步骤206，驱动输出面Z轴平移机构SZ2的移动部件向原点定位传感器B_Z_DOWN移动，将夹持机构300向前移动，由落下位置移动至抬起位置，拨出待对接的输出光纤的插头；移动的距离为B_Z0，此距离换算成驱动输出面Z轴平移机构SZ2的步进电机的步数，进行驱动控制。

步骤207，驱动输出面X轴平移机构SX2的移动部件动作，将夹持机构300移动至目标位置的光纤对接接头的前方；如目标位置为是光纤对接接头的矩阵分布位置(n2， m)；n2＝1～N，m＝1～N，则比较n1与n2的大小，如n1大于n2，则驱动输出面X轴平移机构SX2的移动部件向X轴原点定位传感器B_X_DOWN移动，移动距离(n1-n2)× X1；如n1小于n2，则驱动输出面X轴平移机构SX2的移动部件向X轴安全限位传感器 B_X_UP移动，移动距离(n2-n1)×X1；如目标位置是(2，21)号光纤对接接头，则驱动输出面X轴平移机构SX1的移动部件向X轴安全限位传感器B_X_UP移动距离16X1。此距离换算成驱动输出面X轴平移机构SX2的步进电机的步数，进行驱动控制。

步骤208，驱动输出面Z轴平移机构SZ2的移动部件向Z轴安全限位传感器B_Z_UP动作，将夹持机构300向后移动，由抬起位置移动至落下位置，将待对接的输出光纤的插头插入目标位置的光纤对接接头。移动的距离为B_Z0，此距离换算成驱动输出面Z轴平移机构SZ2的步进电机的步数，进行驱动控制。

步骤209，脱开操作，夹持机构300脱开待对接的输出光纤的插头，驱动输出面X轴平移机构SX2的移动部件向X轴原点定位传感器B_X_DOWN移动，反向平移U型夹头 601，两个直臂脱离开槽502，这时永磁体603不再吸附夹持件501。这一平移距离与结构尺寸相关，是一个固定的尺寸。这一尺寸换算成驱动输出面X轴平移机构SX2的步进电机的步数，进行驱动控制。

如果不是采用本例的夹持机构300，则此步骤应该有相应的改动。

步骤210，驱动输出面Z轴平移机构SZ2的移动部件向原点定位传感器B_Z_DOWN移动，将夹持机构300向前移动，由落下位置移动至抬起位置，拨出待对接的输出光纤的插头；移动的距离为B_Z0，此距离换算成驱动输出面Z轴平移机构SZ2的步进电机的步数，进行驱动控制。

可见，本发明的种光纤自动跳接装置，能实现远程控制、智能插拔光纤、自动记录插拔操作、自动整理收纳光纤，自动记录结果并上传数据，可靠性高，降低了维护成本，且维护时效性好。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种光纤自动跳接装置，设于自动光纤交换机，实现N条接入光纤与N条输出光纤的自动光纤跳接，其特征在于，包括光纤配纤对称矩阵盘(100)、两套光纤收纤盘组(400)、两套三轴机械臂与控制单元；

所述的光纤配纤对称矩阵盘(100)包括N×N个呈方形阵列分布的光纤对接接头(101)，正面为接入面，背面为输出面；

所述的光纤收纤盘组包括N个层叠的光纤收纤装置(400)，每个光纤收纤装置(400)缠绕安装一根光纤；

接入面的光纤收纤盘组设于光纤配纤对称矩阵盘(100)的左侧或右侧，所述的N条接入光纤由接入面的光纤收纤装置(400)引出，N条接入光纤的光纤插头(500)按次序从上至下依次分别插入光纤对接接头(101)矩阵的接入面对应行的光纤对接接头(101)；其插入位置为该接入光纤的初始位置；

输出面的光纤收纤盘组设于光纤配纤对称矩阵盘(100)的上方或下方，所述的N条输出光纤由输出面的光纤收纤装置(400)引出，N条输出光纤的光纤插头(500)按次序从右至左依次分别插入光纤对接接头(101)矩阵的输出面对应列的光纤对接接头(101)；其插入位置为该输出光纤的初始位置；

两套三轴机械臂分别设于所述的光纤配纤对称矩阵盘(100)的接入面与输出面；

所述的控制单元根据操作指令信息，控制三轴机械臂动作；将操作指令中指令的接入光纤与输出光纤由初始位置的光纤对接接头(101)中拨出，移动到并插入目标位置的光纤对接接头(101)，实现光纤跳接。

2.根据权利要求1所述的光纤自动跳接装置，其特征在于，所述的光纤收纤装置(400)包括：盒体(401)、转盘(402)与卷簧(403)；转盘(402)铰接于盒体(401)中心，卷簧设于盒体(401)与转盘(402)间；转盘(402)的外圆柱面同向并排平行布置上绕线环槽(404)与下绕线环槽(405)，下绕线环槽(405)的槽底直径是上绕线环槽(404)直径的2～8倍；上绕线环槽(404)与下绕线环槽(405)间设连通的连接通道(406)；连接通道(406)内切下绕线环槽(405)的槽底柱面，外切上绕线环槽(404)的槽底柱面；光纤穿过连接通道(406)，一端在上绕线环槽(404)的正向缠绕后延伸至外接光缆；另一端在下绕线环槽(405)的反向缠绕后连接光纤插头(500)。

3.根据权利要求1或2所述的光纤自动跳接装置，其特征在于，所述的三轴机械臂包括接入面的三轴机械臂与输出面的三轴机械臂；

所述的接入面的三轴机械臂包括接入面X轴平移机构(SX1)、接入面Y轴平移机构(SY1)、接入面Z轴平移机构(SZ1)与接入面夹持机构；接入面X轴平移机构(SX1)的导轨与光纤配纤对称矩阵盘(100)连接固定，接入面X轴平移机构(SX1)的移动部件上下移动，接入面Y轴平移机构(SY1)的导轨固定于接入面X轴平移机构(SX1)的移动部件上，接入面Y轴平移机构(SY1)的移动部件左右移动，接入面Z轴平移机构(SZ1)的导轨固定于接入面Y轴平移机构(SY1)的移动部件上；接入面Z轴平移机构(SZ1)的移动部件前后移动；接入面夹持机构固定于接入面Z轴平移机构(SZ1)的移动部件上并前后移动；

所述的输出面的三轴机械臂包括输出面X轴平移机构(SX2)、输出面Y轴平移机构(SY2)、输出面Z轴平移机构(SZ2)与输出面夹持机构；输出面X轴平移机构(SX2)的导轨与光纤配纤对称矩阵盘(100)连接固定，输出面X轴平移机构(SX2)的移动部件上下移动，输出面Y轴平移机构(SY2)的导轨固定于输出面X轴平移机构(SX2)的移动部件上，输出面Y轴平移机构(SY2)的移动部件左右移动，输出面Z轴平移机构(SZ2)的导轨固定于输出面Y轴平移机构(SY2)的移动部件上，输出面Z轴平移机构(SZ2)的移动部件前后移动；输出面夹持机构固定于输出面Z轴平移机构(SZ2)的移动部件上并前后移动。

4.根据权利要求3所述的光纤自动跳接装置，其特征在于，所述的接入面X轴平移机构(SX1)的导轨右端设置X轴原点定位传感器(A_X_DOWN)，左端设置X轴安全限位传感器A_X_UP；

所述的接入面Y轴平移机构(SY1)的导轨的上端设置Y轴原点定位传感器(A_Y_DOWN)，下端设置Y轴安全限位传感器(A_Y_UP)；

所述的接入面Z轴平移机构(SZ1)的导轨的前端设置Z轴原点定位传感器(A_Z_DOWN)，后端设置Z轴安全限位传感器(A_Z_UP)；

所述的输出面X轴平移机构(SX2)的导轨右端设置X轴原点定位传感器(B_X_DOWN)，左端设置X轴安全限位传感器(B_X_UP)；

所述的输出面Y轴平移机构(SY2)的导轨的上端设置Y轴原点定位传感器(B_Y_DOWN)，下端设置Y轴安全限位传感器(B_Y_UP)；

所述的输出面Z轴平移机构(SZ2)的导轨的后端设置Z轴原点定位传感器(B_Z_DOWN)，前端设置Z轴安全限位传感器(B_Z_UP)。

5.根据权利要求3所述的光纤自动跳接装置，其特征在于，所述的接入面夹持机构与输出面夹持机构包括U型夹头(601)与连接板(602)，连接板(602)向下延伸末端连接U型夹头(601)的底部横连接处；

U型夹头(601)的底部内侧设有吸附光纤的光纤插头(500)的永磁体(603)，光纤的光纤插头(500)上固定有磁吸附材料制成的夹持件(501)，夹持件两侧面设有开槽(502)，开槽(502)上下设有凸棱，U型夹头(601)的两个直臂插入两侧面的开槽(502)中，永磁体(603)吸附夹持件(501)，U型夹头(601)向上移动拨出光纤的光纤插头(500)，向下移动插入光纤的光纤插头(500)。

6.根据权利要求1或2所述的光纤自动跳接装置，其特征在于，所述的控制单元包括：

网络模块，接收远程控制器发来的操作指令信息；

中央处理模块，根据操作指令信息通过机械臂控制器控制三轴机械臂的各部件工作，将操作指令中指令的接入光纤与输出光纤的在目标位置的光纤对接接头(101)处对接；并通过网络模块将对接后的接入光纤与输出光纤的状态信息上传至远程控制器。

7.根据权利要求6所述的光纤自动跳接装置，其特征在于，所述的控制单元还包括：

定位模块，获取当前位置的定位信息，通过中央处理模块由网络模块上传至远程控制器。