一種適用于光纖繞環(huán)機(jī)的光纖自動導(dǎo)向控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光纖的排纖導(dǎo)向裝置，具體涉及一種適用于光纖繞環(huán)機(jī)的使光纖精密纏繞的自動導(dǎo)向控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖陀螺誕生于1976年，是利用光纖傳感技術(shù)測量空間慣性轉(zhuǎn)動速率的一種新型傳感器，目前已發(fā)展成為慣性技術(shù)領(lǐng)域具有劃時(shí)代特征的新型主流儀表，它與通常使用的機(jī)械陀螺和近年來開發(fā)的激光陀螺相比，具有更高的精度，且成本低，體積小，重量輕。光纖陀螺的應(yīng)用前景十分廣闊，它不僅用于飛機(jī)、船舶的導(dǎo)航、導(dǎo)航制導(dǎo)、宇宙飛船的高精度位置控制，而且在民用上還可應(yīng)用于高級轎車的導(dǎo)向，以及機(jī)器人和自動化控制系統(tǒng)等等。
[0003]光纖環(huán)是光纖陀螺的核心敏感元件，對它的基本要求是消光比要大，互易性要好。如何繞制高質(zhì)量的光纖環(huán)，對光纖陀螺的研制十分重要，其纏繞方法有多種，四級對稱繞法效果最佳，是國際通用的一種方法。
[0004]目前，國內(nèi)光纖環(huán)的繞制大都采用人工繞制，沒有專用設(shè)備，無法保證其繞制質(zhì)量，而一些自動光纖繞環(huán)機(jī)上無合適的光纖導(dǎo)向裝置，在排纖時(shí)容易出現(xiàn)空缺或者跳纖現(xiàn)象不能滿足精密排列要求。如申請?zhí)枮?00710179042.6的專利申請公開了一種適用于自動光纖繞環(huán)機(jī)上的光纖導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，申請?zhí)枮?01110167996.1的專利申請公開了一種適用于自動光纖繞環(huán)機(jī)的光纖導(dǎo)向器，申請?zhí)枮?00710178745.7的專利申請公開了一種適用于自動光纖繞環(huán)機(jī)的排纖機(jī)構(gòu)。上述機(jī)構(gòu)存在的普遍問題是采用全機(jī)械結(jié)構(gòu)，半自動導(dǎo)向，不可避免存在人為誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種適用于光纖繞環(huán)機(jī)上的排纖用自動導(dǎo)向控制裝置，該自動導(dǎo)向控制裝置通過采用彈性導(dǎo)向桿作為前端敏感器件，在繞環(huán)時(shí)給光纖提供一個(gè)排纖輔助側(cè)向力，將相關(guān)實(shí)驗(yàn)所得的最佳側(cè)向力值作為參考值，本自動導(dǎo)向控制裝置通過高動態(tài)檢測輔助側(cè)向力值并閉環(huán)補(bǔ)償控制使該輔助側(cè)向力始終保持恒定最佳值，即可保證光纖在預(yù)定光纖環(huán)上的精密纏繞。
[0006]本發(fā)明一種適用于光纖繞環(huán)機(jī)上的排纖用自動導(dǎo)向控制裝置，包括彈性導(dǎo)向桿、套筒支架、定極板、動極板、拉壓力傳感器、連接件和二維線性平臺，所述的定極板和動極板組成位移傳感器；所述的二維線性平臺具有水平方向移動的X滑塊和豎直方向移動的Z滑塊，兩滑塊通過螺紋螺栓連接為嚴(yán)格的垂直位置，并通過壓電馬達(dá)驅(qū)動兩個(gè)滑塊移動；所述的X滑塊用于帶動彈性導(dǎo)向桿隨著光纖環(huán)繞制實(shí)時(shí)補(bǔ)償側(cè)向力值，Z滑塊用于彈性導(dǎo)向桿在繞環(huán)機(jī)上的定位；彈性導(dǎo)向桿的頂端通過摩擦配合的原理與套筒支架連接，定極板和動極板安裝在彈性導(dǎo)向桿左右兩側(cè)構(gòu)成差動電容式位移傳感器，套筒支架頂端依次設(shè)置定位板和拉壓力傳感器，拉壓力傳感器通過連接件固定在二維線性平臺的X滑塊上。
[0007]彈性導(dǎo)向桿選用一個(gè)長方體材料塊進(jìn)行切除加工而成；彈性導(dǎo)向桿的橫截面為矩形，頂端固定在套筒支架上，底端的左側(cè)面加工有90度的第一臺階面和第二臺階面，用于配合彈性導(dǎo)向桿跟隨光纖環(huán)繞制達(dá)到光纖環(huán)骨架邊緣時(shí)的轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)；所述的第一臺階面的豎直面和水平面分別平行于彈性導(dǎo)向桿的側(cè)面和端面，所述的第二臺階面的豎直面和水平面分別平行于彈性導(dǎo)向桿的側(cè)面和端面；所述彈性導(dǎo)向桿的頂端與套筒支架上的夾緊槽為平面摩擦配合，彈性導(dǎo)向桿的頂端插入夾緊槽內(nèi)作為固定端。
[0008]所述第二臺階面的豎直面的短邊長度大于光纖直徑值；第一臺階面的豎直面的長邊長度大于光纖環(huán)繞制時(shí)環(huán)骨架高度；所述第二臺階面的豎直面和彈性導(dǎo)向桿底端的右側(cè)面為光纖環(huán)繞制過程中彈性導(dǎo)向桿不同轉(zhuǎn)向時(shí)輔助側(cè)向力的兩個(gè)不同受力面；彈性導(dǎo)向桿底端的右側(cè)面和第二臺階面的豎直面之間為2?3倍光纖直徑值。
[0009]彈性導(dǎo)向桿設(shè)置了單軸柔性鉸鏈，在彈性導(dǎo)向桿I左側(cè)面和右側(cè)面上均切除一個(gè)圓心分別在左側(cè)面和右側(cè)面上的同半徑半圓柱，這兩個(gè)切除的半圓柱圓心在彈性導(dǎo)向桿的相同高度處，且兩個(gè)半圓柱并不相交；所述半圓柱的直徑小于彈性導(dǎo)向桿的寬度，具體參數(shù)由形變量設(shè)計(jì)需求和柔性鉸鏈計(jì)算公式推導(dǎo)而出。
[0010]套筒支架前表面設(shè)置了 A沉頭螺紋孔，套筒支架左側(cè)設(shè)置了 B沉頭螺紋孔，放置沉頭螺釘于A沉頭螺紋孔和B沉頭螺紋孔內(nèi)，用于鎖緊彈性導(dǎo)向桿并使彈性導(dǎo)向桿的前后面和左右側(cè)面均與夾緊槽的內(nèi)壁重合不傾斜；動極板使用絕緣膠粘合在彈性導(dǎo)向桿左側(cè)面和右側(cè)面；套筒支架下方左右兩側(cè)靠邊緣處對稱設(shè)置了直螺紋孔，定極板對應(yīng)直螺紋孔的位置設(shè)置了通孔與直螺紋孔對準(zhǔn)，使左右兩側(cè)的定極板與動極板的間距值都為相同設(shè)計(jì)值，并擰入對應(yīng)螺釘使之固定連接；套筒支架上方中心處設(shè)置了凹槽，用于與轉(zhuǎn)向定位板的定位配合。
[0011]本發(fā)明還提供一種適用于光纖繞環(huán)機(jī)的光纖自動導(dǎo)向控制方法，將豎直設(shè)置的彈性導(dǎo)向桿作為前端敏感器件，首先初始對準(zhǔn)，驅(qū)動二維線性平臺帶動彈性導(dǎo)向桿到初始位置，通過調(diào)節(jié)Z滑塊速度定位彈性導(dǎo)向桿在光纖繞環(huán)機(jī)中的高度位置，當(dāng)拉壓力傳感器負(fù)載值發(fā)生變化，即代表彈性導(dǎo)向桿接觸到骨架，即刻停止Z滑塊下降并上升預(yù)設(shè)值，Z軸定位完成；在繞環(huán)時(shí)給光纖提供一個(gè)排纖輔助側(cè)向力，排纖輔助側(cè)向力使彈性導(dǎo)向桿底端產(chǎn)生微小的形變量，該形變量對應(yīng)相應(yīng)的排纖輔助側(cè)向力值；X滑塊啟動，將需要補(bǔ)償?shù)膫?cè)向力對應(yīng)需要補(bǔ)償?shù)奈灰屏?，?qū)動控制二維線性平臺，帶動彈性導(dǎo)向桿頂端提供位移補(bǔ)償以實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)形變量始終保持一個(gè)恒定值，也就是使輔助側(cè)向力始終保持恒定，即可保證光纖在預(yù)定光纖環(huán)上的精密纏繞。
[0012]所述的自動導(dǎo)向控制裝置，可根據(jù)繞制的光纖直徑和相關(guān)實(shí)驗(yàn)所得最佳輔助側(cè)向力數(shù)據(jù)，計(jì)算出相應(yīng)的彈性導(dǎo)向桿中的柔性鉸鏈設(shè)計(jì)參數(shù)，從而提高該自動導(dǎo)向控制裝置的可控性和互易性。
[0013]本發(fā)明的自動導(dǎo)向控制裝置的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0014](I)使用柔性鉸鏈的特性制作彈性導(dǎo)向桿，消除傳動過程中的回退空程和機(jī)械摩擦，能獲得較高的位移分辨率。
[0015](2)使用電容傳感片作為位移傳感器，更易于與彈性導(dǎo)向桿裝配，其非接觸式位移測量原理和差動式結(jié)構(gòu)提高了測量彈性導(dǎo)向桿形變量精度和分辨率。
[0016](3) 二維線性平臺采用了壓電型，因?yàn)榇朔N平臺體積小、定位精度高的特性，滿足了適用于光纖繞環(huán)機(jī)的小型化需求。
[0017](4)轉(zhuǎn)換的活動環(huán)節(jié)少，特別適合纖細(xì)的光纖操作。
[0018](5)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)采用可轉(zhuǎn)向調(diào)整結(jié)構(gòu)，易于調(diào)整彈性導(dǎo)向桿換向，更加接近光纖環(huán)骨架，導(dǎo)向效果更好，使自動光纖繞環(huán)機(jī)可以獲得柔性的工藝保證能力。
[0019](6)自動導(dǎo)向、實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)拈]環(huán)控制設(shè)計(jì)使該裝置基本實(shí)現(xiàn)了智能化光纖精密纏繞，提高了光纖繞環(huán)機(jī)的繞環(huán)質(zhì)量。
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0021]圖1為本發(fā)明工作流程示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明自動導(dǎo)向控制裝置整體結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖3為本發(fā)明的自動導(dǎo)向控制裝置中彈性導(dǎo)向