CN202025066U

CN202025066U - 一种用于光电倍增管检测的光源自动定位系统

Info

Publication number: CN202025066U
Application number: CN 201120112043
Authority: CN
Inventors: 张延波; 解兆延; 葛兆斌; 周广旭; 宋森森; 王忠民
Original assignee: Institute of Automation Shandong Academy of Sciences
Current assignee: Institute of Automation Shandong Academy of Sciences
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2021-04-15

Abstract

本实用新型涉及一种自动化程度较高、定位精确、能够同时进行批量检测的用于光电倍增管检测的光源自动定位系统。该系统克服了人工检测所造成的各种误差，有效提高了检测光电倍增管过程中光源定位的精度和效率。它包括底座，在底座上设有测试平台，所述测试平台的光纤夹具与X轴运动机构和Y轴运动机构连接；同时测试平台上还设有待测光电倍增管固定装置，待测光电倍增管固定装置与Z轴运动机构连接，光纤夹具与待测光电倍增管固定装置相配合；X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构通过三轴运动控制卡与控制计算机连接。

Description

一种用于光电倍增管检测的光源自动定位系统

技术领域

本实用新型涉及一种光源定位系统，更具体地说是一种用于光电倍增管检测的光源自动定位系统。

背景技术

光电倍增管是一种具有极高灵敏度和超快时间响应的光探测器件，其种类繁多，性能也大不相同。目前，国内对光电倍增管性能的测试主要是采用人工操作，将外部检测光源照射到倍增管的某一区域点，然后进行电流、电压、光强等倍增管参数的测试，并以此来判断产品的合格与否，这种方式光源点定位不精确，尤其在检测倍增管边缘区域时候，主观因素影响更大。检测结果误差大，可靠性低。当进行大批量光电倍增管性能检测时，效率很低，劳动强度大。

实用新型内容

本实用新型目的在于针对现有技术的不足，设计了一种自动化程度较高、定位精确、能够同时进行批量检测的用于光电倍增管检测的光源自动定位系统。该系统克服了人工检测所造成的各种误差，有效提高了检测光电倍增管过程中光源定位的精度和效率。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：

一种用于光电倍增管检测的光源自动定位系统，它包括底座，在底座上设有测试平台，所述测试平台的光纤夹具与X轴运动机构和Y轴运动机构连接；同时测试平台上还设有待测光电倍增管固定装置，待测光电倍增管固定装置与Z轴运动机构连接，光纤夹具与待测光电倍增管固定装置相配合；X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构通过三轴运动控制卡与控制计算机连接。

所述X轴运动机构包括安装在底座上的支架A，伺服电机A安装在支架A上，它通过联轴器A与直线运动单元A连接；Y轴运动机构安装在直线运动单元A上，Y轴运动机构包括与直线运动单元A连接的工作板，在工作板上设有支架B，伺服电机B安装在支架B上，并与支架B内的联轴器B连接，联轴器B与直线运动单元B连接，直线运动单元B与光纤夹具连接；所述Z轴传动机构包括与固定架连接的伺服电机C，伺服电机C与联轴器C连接，联轴器C与一个丝杠连接，该丝杠通过一对同步装置与另一侧丝杠连接，丝杠螺母与丝杠相配合，丝杠螺母安装在待测光电倍增管固定装置上。

所述待测光电倍增管固定装置安装在管架上，管架与两丝杠螺母连接，丝杠螺母分别与丝杠啮合；丝杠上端分别通过轴承A与压块和连接板连接，压板下部通过固定块与管架连接；丝杠下端分别通过轴承B与定位块和固定架连接。

所述同步装置由同步带和同步带轮组成，两个同步带轮分别安装在两个丝杠下端。

所述管架下部安装有导向滑块，导向滑块可沿着导向轴上下滑动，导向轴通过导向轴座A安装在底座上，固定架通过导向轴座B与导向轴相连。

所述光纤夹具包括光纤支架，其上设有光纤座，光纤由光纤座固定，并由遮光罩遮蔽，光纤支架与直线运动单元B连接；光纤支架两端还与牛眼轮相连，可在牛眼轮上面滚动，牛眼轮安装在牛眼轮座上，牛眼轮座固定在底座上。

所述直线运动单元A与支架A间设有传感器A，直线运动单元A上设有与传感器A相配合的触头A。

所述直线运动单元B与支架B间设有传感器B，直线运动单元B上设有触头B。

所述管架上设有触头C，与触头C相配合的传感器C安装在固定架上。

所述伺服电机A、伺服电机B和伺服电机C分别设有编码器，通过相应的驱动器与三轴运动控制卡连接，三轴运动控制卡与控制计算机连接。

所述三轴运动控制卡固定在计算机的PCI总线插槽内，该控制卡还包括一个硬件接口板卡，用于信号转接，实现电机的点位运动控制。

本实用新型的用于光电倍增管检测的光源自动定位系统，包括测试台、伺服系统以及与计算机控制系统相连接的三轴运动控制卡。

测试台包括X轴传动机构、Y轴传动机构、Z轴传动机构、光纤夹具以及待测光电倍增管固定装置。

其中X轴传动机构和Y轴传动机构包括各自的联轴器和直线运动单元，构成水平面上的二维运动平台，实现了光纤的位置移动；Z轴传动机构包括相应的联轴器、同步带、两个同步带轮和两套丝杠螺母组合，驱动待测光电倍增管固定装置进行上升、下降运动，实现灵活调整光电倍增管距离光纤的高度的功能；光纤夹具包括光纤支架、光纤座以及遮光罩；检测光电倍增管所用的光源由定制的光纤引入，光纤座将光纤牢牢固定，避免了运动过程中光纤出现晃动现象；遮光罩避免了外部干扰光源，有效地保证了检测光电倍增光所需的外部检测光源的稳定可靠性；光电倍增管固定装置有一套管架组件组成，可同时固定多个光电倍增管，该组件有大小不同的模具，用于固定放置不同类型、不同尺寸的光电倍增管，该装置由Z轴传动机构驱动进行上下运动。

伺服系统包括伺服电机A、伺服电机B、伺服电机C以及相应的驱动器，用于驱动测试台上的传动机构，实现光纤的轨迹运动以及待测光电倍增管的升降运动，达到精确定位的目的。

与现有技术相比，本实用新型一种用于光电倍增管检测的光源自动定位系统主要有以下有益效果：

(1)一次可同时检测多只光电倍增管，提高了检测的效率。

(2)检测光源由光纤引入，光纤自动定位，提高了检测过程的自动化程度。

(3)光源定位精度可达0.1毫米，提高了检测结果的精度和可靠性。

(4)兼容性好，能检测不同类型、不同尺寸的光电倍增管。

(5)系统结构具有模块性、开放性、可扩展性，界面友好，操作简单。

附图说明

图1测试台结构主视图。

图2测试台结构左视图。

图3为光源自动定位系统定位方法流程图。

其中，1底座，2导向轴座A，3导向轴，4牛眼轮座，5牛眼轮，6导向轴座B，7管架，8导向滑块，9定位块，10轴承B，11同步带，12同步带轮，13丝杠螺母，14丝杠，15固定块，16压板，17连接板，18轴承A，19压块，20光电倍增管，21光纤，22遮光罩，23触头C，24传感器C，25联轴器C，26固定架，27伺服电机C，28直线运动单元A，29触头A，30传感器A，31支架A，32联轴器A，33伺服电机A，34支脚，35光纤座，36光纤支架，37伺服电机B，38支架B，39联轴器B，40传感器B，41触头B，42直线运动单元B。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1、图2中，它包括底座1，在底座1上设有测试平台，所述测试平台的光纤夹具与X轴运动机构和Y轴运动机构连接；同时测试平台上还设有待测光电倍增管固定装置，待测光电倍增管固定装置与Z轴运动机构连接，光纤夹具与待测光电倍增管固定装置相配合；X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构与控制计算机连接。

所述X轴运动机构包括安装在底座1上的伺服电机A33，伺服电机A33安装在支架A31上，它通过联轴器A32与直线运动单元A28连接，带动直线运动单元A28运行，完成光纤21左右运动；直线运动单元A28与Y轴运动机构连接，Y轴运动机构包括与直线运动单元A28连接的工作板，在工作板上设有支架B38，伺服电机B37安装在支架B38上，并与支架B38内的联轴器B39连接，联轴器B39与直线运动单元B42连接，直线运动单元B32与光纤夹具连接；伺服电机B37通过联轴器B39与直线运动单元B32相连，带动直线运动单元B32运行，完成光纤21前后运动。

所述Z轴运动机构包括与固定架26连接的伺服电机C27，伺服电机C27与联轴器C25连接，联轴器C25与一个丝杠14连接，该丝杠14通过一对同步装置与另一侧丝杠14连接，丝杠螺母13与丝杠14相配合，丝杠螺母13安装在待测光电倍增管固定装置上。待测光电倍增管固定装置安装在管架7上；管架7与两丝杠螺母13连接，丝杠螺母13分别与丝杠14啮合，两套丝杠14由同步带11和2个同步带轮12连接起来。伺服电机C27通过联轴器C25驱动丝杠14旋转，丝杠14通过同步带轮12同步带动另一侧的丝杠14旋转，同时驱动两套丝杠螺母13，实现待测光电倍增管20的上下运动，任意调整光电倍增管20与测试光源的距离。

X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构在计算机控制下完成联动运行，实现了运动部件(光纤、待测光电倍增管)精确定位，为检测光电倍增管20的性能提供了可靠、稳定的检测条件。

所述待测光电倍增管固定装置安装在管架7上；管架7与两丝杠螺母13连接，丝杠螺母13分别与丝杠14啮合，丝杠14上端分别通过轴承A18与压块19和连接板17连接，压板16下部通过固定块15与管架7连接；丝杠14下端分别通过轴承B10与定位块9和固定架26连接。

所述同步装置由同步带11和同步带轮12组成，两个同步带轮12分别安装在两个丝杠14下端。

所述管架7下部安装有导向滑块8，导向滑块8可沿着导向轴3上下滑动，导向轴3通过导向轴座A2安装在底座1上，固定架26通过导向轴座B6与导向轴3相连。管架7可包括大小不同的模具，用于固定放置不同类型和尺寸的光电倍增管20。该装置随着Z轴传动机构上下运动，可随意调整光电倍增管20距离测试光源的距离。该套装置可放置16个光电倍增管20，人工放置好待测的光电倍增管20，即可同时进行16个光电倍增管的检测工作。

所述光纤夹具包括光纤支架36，其上设有光纤座35，光纤21由光纤座35固定，并由遮光罩22遮蔽；光纤支架36与直线运动单元B42连接。光纤支架36两端还与牛眼轮5相连，可在牛眼轮5上面滚动，牛眼轮5安装在牛眼轮座4上，牛眼轮座4固定在底座1上。检测光电倍增管20所用的光源由定制的光纤21引入，光纤座35将光纤21牢牢固定，避免了运动过程中，光纤21出现晃动现象；遮光罩22避免了外部其他光源的干扰，有效地保证了检测光电倍增管20所需光源的稳定性。

所述直线运动单元A28与支架A31间设有传感器A30，直线运动单元A28上设有与传感器A30相配合的触头A29。

所述直线运动单元B42与支架B38间设有传感器B40，直线运动单元B42上设有触头B41。

所述管架7上设有触头C23，与触头C23相配合的传感器C24安装在固定架26上。

底座1的下部设有多个支脚34。

计算机通过三轴运动控制卡与驱动器连接，驱动器和伺服电机相连，电机驱动运动部件(光纤、待测光电倍增管)，实现运动部件的轨迹运动，编码器安装在电机尾部，通过三轴运动控制卡和计算机进行通信，实时反馈电机当前运行位置，构成一个闭环控制系统。

整个系统控制过程如下：计算机发出控制指令通过PCI总线传递给运动控制卡，运动控制卡根据控制指令发出相应的控制信号(脉冲、方向信号)给电机驱动器，经过驱动器放大后驱动相应伺服电机运行，伺服电机运行驱动相应的传动机构运动，实现轨迹定位功能。运动过程中计算机实时接收位置编码器反馈的位置脉冲，自动存储当前的位置坐标，通过实时比较发送目的坐标和当前实际坐标，保证了光纤和待测光电倍增管的精确定位。

本实用新型的具体操作包括以下步骤：

(1)人工将待测的光电倍增管放入光电倍增管固定装置，一次检测最多可放入16个；

(2)检查光纤夹具是否牢靠，遮光罩是否密封，进行适当调整；

(3)运行计算机控制系统；

(4)进行安全检测，确认每个运动机构原点处感器是否正常；当传感器出现异常时，应及时更换，程序中也加入了软件保护功能，禁止其他操作；

(5)在原点信号正常的情况下，可以进行校准工作；

(6)进行定位参数设置，包括待测倍增管的扫描半径、扫描步距、扫描间隔以及待测光电倍增管与光源的距离，然后进行定点定位或者逐点定位运动；

(7)计算机发出运动指令后，运动控制卡发出电机运行信号，伺服电机驱动相应传动机构开始运行；

(8)实时监控模块实时比较当前位置坐标与目的坐标，直到定位任务结束。

此外，本专利中待测光电倍增管的数量不受实施例中所述的16个限制，可增加也可减少。

Claims

1.一种用于光电倍增管检测的光源自动定位系统，其特征是，它包括底座，在底座上设有测试平台，所述测试平台的光纤夹具与X轴运动机构和Y轴运动机构连接；同时测试平台上还设有待测光电倍增管固定装置，待测光电倍增管固定装置与Z轴运动机构连接，光纤夹具与待测光电倍增管固定装置相配合；X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构通过三轴运动控制卡与控制计算机连接。

2.如权利要求1所述的用于光电倍增管检测的光源自动定位系统，其特征是，所述X轴运动机构包括安装在底座上的支架A，伺服电机A安装在支架A上，它通过联轴器A与直线运动单元A连接；Y轴运动机构安装在直线运动单元A上，Y轴运动机构包括与直线运动单元A连接的工作板，在工作板上设有支架B，伺服电机B安装在支架B上，并与支架B内的联轴器B连接，联轴器B与直线运动单元B连接，直线运动单元B与光纤夹具连接；所述Z轴传动机构包括与固定架连接的伺服电机C，伺服电机C与联轴器C连接，联轴器C与一个丝杠连接，该丝杠通过一对同步装置与另一侧丝杠连接，丝杠螺母与丝杠相配合，丝杠螺母安装在待测光电倍增管固定装置上。

3.如权利要求1或2所述的用于光电倍增管检测的光源自动定位系统，其特征是，所述待测光电倍增管固定装置安装在管架上；管架与两丝杠螺母连接，丝杠螺母分别与丝杠啮合，丝杠上端分别通过轴承A与压块和连接板连接，压板下部通过固定块与管架连接；丝杠下端分别通过轴承B与定位块和固定架连接。

4.如权利要求2所述的用于光电倍增管检测的光源自动定位系统，其特征是，所述同步装置由同步带和同步带轮组成，两个同步带轮分别安装在两个丝杠下端。

5.如权利要求3所述的用于光电倍增管检测的光源自动定位系统，其特征是，所述管架下部安装有导向滑块，导向滑块沿着导向轴上下滑动，导向轴通过导向轴座A安装在底座上，固定架通过导向轴座B与导向轴相连。

6.如权利要求1或2所述的用于光电倍增管检测的光源自动定位系统，其特征是，所述光纤夹具包括光纤支架，其上设有光纤座，光纤由光纤座固定，并由遮光罩遮蔽；光纤支架与直线运动单元B连接。光纤支架两端还与牛眼轮相连，可在牛眼轮上面滚动，牛眼轮安装在牛眼轮座上，牛眼轮座固定在底座上。

7.如权利要求2所述的用于光电倍增管检测的光源自动定位系统，其特征是，所述直线运动单元A与支架A间设有传感器A，直线运动单元A上设有与传感器A相配合的触头A。

8.如权利要求2所述的用于光电倍增管检测的光源自动定位系统，其特征是，所述直线运动单元B与支架B间设有传感器B，直线运动单元B上设有触头B。

9.如权利要求5所述的用于光电倍增管检测的光源自动定位系统，其特征是，所述管架上设有触头C，与触头C相配合的传感器C安装在固定架上。

10.如权利要求1所述的用于光电倍增管检测的光源自动定位系统，其特征是，所述三轴运动控制卡固定在计算机的PCI总线插槽内，该控制卡还包括一个硬件接口板卡，用于信号转接，实现电机的点位运动控制；所述伺服电机A、伺服电机B和伺服电机C分别设有编码器，通过相应的驱动器与三轴运动控制卡连接，三轴运动控制卡与控制计算机连接。