專利名稱：用于滑環(huán)的光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于光纖通信的旋轉(zhuǎn)體和固定體之間的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，尤其 涉及適用于工業(yè)CT系統(tǒng)、安檢儀和醫(yī)用CT系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)體和固定體之間的高速數(shù)據(jù)傳輸 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中，有很多應(yīng)用場合需要將旋轉(zhuǎn)體上的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)焦潭w 上，典型的應(yīng)用如在工業(yè)CT系統(tǒng)、安檢儀和醫(yī)用CT系統(tǒng)中，在對(duì)被檢對(duì)象進(jìn)行檢測時(shí)，需要 實(shí)時(shí)地將旋轉(zhuǎn)體上檢測到的信息高速高可靠性地傳輸?shù)焦潭w上。最初的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是 通過電刷和導(dǎo)電環(huán)的方式來實(shí)現(xiàn)的，但由于旋轉(zhuǎn)體在旋轉(zhuǎn)時(shí)電刷和導(dǎo)電環(huán)之間的接觸電阻 值在不斷地變化，這種變化會(huì)產(chǎn)生很大的信號(hào)噪聲，從而降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，因此?能用來傳輸高速數(shù)據(jù)信號(hào)。特別是在高壓環(huán)境下，旋轉(zhuǎn)體和固定體之間的高壓放電引起的 高壓噪聲更大。另外，由于碳刷和滑環(huán)之間的接觸摩擦，也影響了數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的使用壽 命。隨著具有多排X光探測器的高速工業(yè)CT系統(tǒng)和醫(yī)用CT系統(tǒng)在實(shí)際檢測中得到廣 泛應(yīng)用，系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)采集到的檢測數(shù)據(jù)大大增加，采用碳刷和滑環(huán)接觸的方式來實(shí) 現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸是越來越不可靠和理想的了。因此，業(yè)界提出了用無線電容耦合的方式來代替 上述的碳刷滑環(huán)方式，但是無線電容耦合的電磁場比較容易受到外界電壓、電流和電磁場 的干擾，因此高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性以及傳輸速率受到限制和影響。為了解決上述的問題，業(yè)界還提出了基于光學(xué)的信號(hào)傳輸系統(tǒng)，如在公開號(hào)為 CN101006925A的專利申請中，公開了一種基于光纖的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其中，在旋轉(zhuǎn)體上沿圓 周方向固定若干個(gè)電光轉(zhuǎn)換元件(如激光二極管)和聚焦透鏡作為信號(hào)發(fā)射部分，在固定 體上沿圓周方向設(shè)置一段有限長度的光纖束來接收發(fā)射部分發(fā)射的光信號(hào)并傳送到光電 轉(zhuǎn)換元件，保證在實(shí)際工作中，至少有一束發(fā)射部分發(fā)射的光束能夠落在固定體上的光纖 束上。在公開號(hào)為CN 1989905A的專利申請中，同樣公開了一種基于光纖的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)， 與CN101006925A不同的是，這個(gè)專利申請中在旋轉(zhuǎn)體上只設(shè)置了一個(gè)電光轉(zhuǎn)換元件(如激 光二極管)和聚焦透鏡作為信號(hào)發(fā)射部分，在固定體上沿圓周方向布滿光纖來接收發(fā)射的 光信號(hào)并傳送到光電轉(zhuǎn)換元件。但上述這兩種系統(tǒng)都采用了較多的激光器或光纖，成本較 高，實(shí)用性受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于光纖通信的用于旋轉(zhuǎn)體和固定體之間的高速高 可靠性數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，尤其適用于工業(yè)CT、安檢儀和醫(yī)用CT的滑環(huán)系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)將旋轉(zhuǎn) 體上的檢測數(shù)據(jù)高速高可靠地傳輸?shù)焦潭w上，該高速高可靠性數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括柔性 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該柔性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的第一部分設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體上，第二和第三部分是相同的，分別 與第一部分嚙合；數(shù)據(jù)采集裝置，其設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體上；若干個(gè)光纖準(zhǔn)直鏡，其設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體上；若干個(gè)光纖耦合鏡，其設(shè)置在柔性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的該另一部分上；光纖旋轉(zhuǎn)連接器，其設(shè)置 在該固定體上。其中數(shù)據(jù)采集裝置與光纖準(zhǔn)直鏡相連，具有將X光接收裝置轉(zhuǎn)換的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn) 換為數(shù)字電信號(hào)和將該數(shù)字電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字光信號(hào)并通過光纖將其傳輸出去的功能。光纖準(zhǔn)直鏡可以將光纖中的光準(zhǔn)直成平行光向空間發(fā)射，光纖耦合鏡可以將空間 的平行光聚焦到光纖中，光纖旋轉(zhuǎn)連接器可以將旋轉(zhuǎn)的光纖中的光傳輸?shù)焦潭ǖ墓饫w中， 從而再傳輸?shù)桨矙z儀或CT系統(tǒng)的圖像處理裝置中。


圖1是本發(fā)明所提出的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的原理示意圖。
具體實(shí)施例方式雖然下文所述的實(shí)施方式中的柔性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是以帶輪和同步帶為例，但并不局限 于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以采用任何一種柔性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。同樣，下文所述的實(shí) 施方式中采用兩組同步帶，并且同步帶的長度是旋轉(zhuǎn)體四分之一周長的三倍，但并不局限 于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以采用任何能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的組數(shù)的同步帶和任何能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā) 明的同步帶長度來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。如圖1所示，本發(fā)明所提出的光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)體110，數(shù)據(jù)采集裝置 140，光纖準(zhǔn)直鏡150，帶輪160，同步帶170，光纖耦合鏡180，固定體210，光纖旋轉(zhuǎn)連接器 220和光合路器230、240。其中，數(shù)據(jù)采集裝置140，光纖準(zhǔn)直鏡150，帶輪160都安裝在旋 轉(zhuǎn)體110上，X光發(fā)射裝置120和X光接收裝置130也安裝在旋轉(zhuǎn)體110上；同步帶170、光 纖旋轉(zhuǎn)連接器220和光合路器230、240都安裝在固定體210上，光纖耦合鏡180安裝在同 步帶170上，固定體210最外側(cè)的細(xì)線表示固定體210的框架。圖1中只示意性地示出了 帶輪160和同步帶170部分嚙合情況。在CT系統(tǒng)的掃查過程中，旋轉(zhuǎn)體110由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，在圖1中沒有示出電機(jī)，X 光發(fā)射裝置120持續(xù)發(fā)射X光并隨旋轉(zhuǎn)體110旋轉(zhuǎn)，所述的X光穿過位于該X光發(fā)射裝置 120和X光接收裝置130之間的被檢對(duì)象并被X光接收裝置130所接收到，X光接收裝置 130可以將接收到的X光的能量轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)，該X光接收裝置130可以為單排或多排 的X光探測器陣列。該X光接收裝置130與數(shù)據(jù)采集裝置140相連，并將檢測到的模擬電信號(hào)傳送到 該數(shù)據(jù)采集裝置140，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換和相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理后轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號(hào)，在高速CT系 統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集裝置140 —般還包括電光轉(zhuǎn)換單元141，將數(shù)字電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字光信號(hào)并 通過光纖傳輸給光纖準(zhǔn)直鏡150。在實(shí)際的系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集裝置140通過光纖分路器與所 有的光纖準(zhǔn)直鏡150相連接。光纖準(zhǔn)直鏡固定在旋轉(zhuǎn)體110的圓周上，沿旋轉(zhuǎn)體110的徑向發(fā)射激光信號(hào)，本實(shí) 施例中選用2個(gè)光纖準(zhǔn)直鏡150A和150B，間隔90度安裝。帶輪160固定在旋轉(zhuǎn)體110的 外徑上，同步帶170A、170B間隔90度安裝，并分別與帶輪160相嚙合，光纖耦合鏡180固定 在同步帶上，同步帶170的長度是帶輪160四分之一周長的三倍，保證同步帶170與帶輪 160完全嚙合帶輪160的四分之一周長，在同步帶170A上等間距固定安裝3個(gè)光纖耦合鏡180A，180B和180C，在同步帶170B上等間距固定安裝3個(gè)光纖耦合鏡180D, 180E和180F， 其中光纖耦合鏡180A和180B分別與光纖準(zhǔn)直鏡150A和150B相對(duì)。在旋轉(zhuǎn)體110旋轉(zhuǎn)時(shí)， 固定在旋轉(zhuǎn)體110上的帶輪160也隨之旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)同步帶170轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣當(dāng)光纖準(zhǔn)直鏡 150A從圖1所示的位置處順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到光纖準(zhǔn)直鏡150B所在的位置處的過程中，光纖耦合 鏡180A也從圖1所示的位置處向光纖耦合鏡180B所在的位置處逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，并且在旋轉(zhuǎn) 過程中，始終保持光纖準(zhǔn)直鏡150A與光纖耦合鏡180A相對(duì)，從而保證光纖準(zhǔn)直鏡150A發(fā) 射的激光信號(hào)能完全被光纖耦合鏡180A獲取到。當(dāng)光纖準(zhǔn)直鏡150A順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度時(shí)，光纖準(zhǔn)直鏡150B也順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，同 步帶170A和170B在帶輪160的帶動(dòng)下逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，從而保證光纖耦合鏡180F與光 纖準(zhǔn)直鏡150B對(duì)應(yīng)，同時(shí)，帶輪160還帶動(dòng)光纖旋轉(zhuǎn)連接器220A和220B逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從而 保證光纖旋轉(zhuǎn)連接器220與光纖耦合鏡的相對(duì)位置不變。在帶輪160的旋轉(zhuǎn)過程中，始終 會(huì)有一個(gè)光纖耦合鏡180與光纖準(zhǔn)直鏡150相對(duì)，并傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)。光纖準(zhǔn)直鏡150可以將光纖中的光準(zhǔn)直成平行光向空間發(fā)射，光纖耦合鏡180可 以將空間的平行光聚焦到光纖中，光纖旋轉(zhuǎn)連接器220可以將旋轉(zhuǎn)的光纖中的光傳輸?shù)焦?定的光纖中，在本發(fā)明中采用的是三通道光纖旋轉(zhuǎn)連接器，將光纖旋轉(zhuǎn)連接器的三個(gè)固定 光纖通道連接到三合一的光合路器上，合成一路光纖輸出，再經(jīng)過一個(gè)二合一光合路器合 成一路光纖通道，輸出到圖像處理裝置中。在本發(fā)明中，光纖準(zhǔn)直鏡150的個(gè)數(shù)優(yōu)選為2個(gè)，同步帶的條數(shù)優(yōu)選為2條，光纖 耦合鏡180的個(gè)數(shù)優(yōu)選為6個(gè)，但可以根據(jù)實(shí)際的需要設(shè)置任意個(gè)數(shù)和條數(shù)的光纖準(zhǔn)直鏡 150、光纖耦合鏡180和同步帶。
權(quán)利要求
一種基于光纖通信的旋轉(zhuǎn)體和固定體之間的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，該高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括柔性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該柔性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由三部分組成，第一部分設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體上，第二部分與第三部分是同樣的裝置，分別與該第一部分配合；數(shù)據(jù)采集裝置，其設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體上；兩個(gè)光纖準(zhǔn)直鏡，其設(shè)置在柔性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的第一部分上；六個(gè)光纖耦合鏡，其設(shè)置在柔性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的第二和第三部分上；兩個(gè)光纖旋轉(zhuǎn)連接器，其設(shè)置在該固定體上；光纖合路器，其設(shè)置在該固定體上。
2.如權(quán)利要求1中所述的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其中的數(shù)據(jù)采集裝置模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為 數(shù)字電信號(hào)并將該數(shù)字電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字光信號(hào)，通過光纖將其傳輸出去。
3.如權(quán)利要求1中所述的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其中的兩個(gè)光纖準(zhǔn)直鏡相隔90度地設(shè)置 在該旋轉(zhuǎn)體上，并且沿著該旋轉(zhuǎn)體的徑向發(fā)射激光信號(hào)，其中的三個(gè)光纖耦合鏡等間距地 設(shè)置在柔性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的第二部分上，另外三個(gè)光纖耦合鏡等間距地設(shè)置在柔性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的 第三部分上，該柔性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的第二和第三部分的長度是該柔性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的第一部分長度 的四分之三。
4.如權(quán)利要求1中所述的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其中的光纖旋轉(zhuǎn)連接器分別位于柔性傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)的第二和第三部分所圍成形狀的中間。
5.如權(quán)利要求1中所述的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其中當(dāng)旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時(shí)，始終有一個(gè)光纖 耦合鏡與一個(gè)光纖準(zhǔn)直鏡相對(duì)，并一起旋轉(zhuǎn)90度。
6.如權(quán)利要求1中所述的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其中當(dāng)旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時(shí)，在一對(duì)光纖準(zhǔn)直 鏡和光纖耦合鏡一起相對(duì)著旋轉(zhuǎn)90度之后，另一個(gè)光纖準(zhǔn)直鏡和另一個(gè)光纖耦合鏡開始 相對(duì)，并且同步旋轉(zhuǎn)90度。
全文摘要
一種旋轉(zhuǎn)體和固定體之間的高速光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于光纖通信技術(shù)，適用于工業(yè)CT、高端安檢儀或醫(yī)用CT的滑環(huán)系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)將旋轉(zhuǎn)體上的檢測數(shù)據(jù)高速高可靠地傳輸?shù)焦潭w上，該系統(tǒng)包括設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體上的數(shù)據(jù)采集裝置、光纖準(zhǔn)直鏡、帶輪、同步帶、光纖耦合鏡以及設(shè)置在固定體上的光纖旋轉(zhuǎn)連接器和光合路器。由于本發(fā)明采用光纖通信來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸，傳輸速率高、誤碼率低并且抗干擾能力強(qiáng)，滿足了工業(yè)CT、高端安檢儀或醫(yī)用CT中大數(shù)據(jù)量高速傳輸?shù)囊蟆?br> 文檔編號(hào)H04B10/12GK101888270SQ201010212380
公開日2010年11月17日 申請日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者徐圓飛, 楊繼文, 王稷 申請人:北京航星機(jī)器制造公司