阅读说明：本技术 同步转动式光纤测长装置 (Synchronous rotary optical fiber length measuring device ) 是由 李慧鹏 王已熏 冯毅 于 2019-12-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种同步转动式光纤测长装置,包括支撑架、转轴、同步电机、导电滑环和接近传感器,支撑架固定在待测摩擦轮的一侧,同步电机安装在支撑架上,转轴与同步电机的输出端连接,导电滑环安装在转轴上,接近传感器安装在导电滑环上,接近传感器与待测摩擦轮相对静止时,接近传感器在端面在待测摩擦轮上的投影为等效间隙,当待测摩擦轮转动时,等效间隙改变,接近传感器通过导电滑环给予同步电机同步转动信号。该测长装置具有结构简单可靠、可提高测量精度的优点。(The invention discloses a synchronous rotation type optical fiber length measuring device which comprises a support frame, a rotating shaft, a synchronous motor, a conductive sliding ring and a proximity sensor, wherein the support frame is fixed on one side of a friction wheel to be measured, the synchronous motor is installed on the support frame, the rotating shaft is connected with the output end of the synchronous motor, the conductive sliding ring is installed on the rotating shaft, the proximity sensor is installed on the conductive sliding ring, when the proximity sensor and the friction wheel to be measured are relatively static, the projection of the proximity sensor on the end surface of the friction wheel to be measured is an equivalent gap, when the friction wheel to be measured rotates, the equivalent gap is changed, and the proximity sensor gives synchronous rotation signals to the. The length measuring device has the advantages of simple and reliable structure and capability of improving the measuring precision.)

同步转动式光纤测长装置

技术领域

本发明主要涉及光纤长度测量技术，尤其涉及一种同步转动式光纤测长装置。

背景技术

随着光纤技术在民用和军事领域的不断发展，光纤长度的准确测量在光纤通信和光纤传感系统中起着越来越重要的作用。现有的光纤测量装置主要有低同调光反射测量仪、光时域反射计、光频域反射计、光相干域反射测量仪等。

光纤环在绕制过程中，需要精确测量绕制到光纤环上每层光纤的长度，这个测量过程必须是在线的；并且由于光纤很细，直径约0.15mm，而且是透明的，受力大还容易断。因此，在线测量方法十分有限。上述测量装置均不适用，并且测量不方便，测量精度不高。

目前国内现有绕环机，对光纤长度的计量大多利用光纤绕制圈数来计算光纤长度，光纤的直径和每层光纤的绕制半径是根据理论设计值来设定的。而在实际绕环过程中，由于填充胶、光纤直径误差以及排纤不规则的影响，设定半径与实际半径有一定的误差，因此，就会造成光纤长度计量误差。由于光纤本身透明、直径小、对电磁不敏感，绕制过程中不能断开，因此，采用常规的测长、测速传感器无法实现光纤的在线精密测长。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单可靠、可提高测量精度的同步转动式光纤测长装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种同步转动式光纤测长装置，包括支撑架、转轴、同步电机、导电滑环和接近传感器，所述支撑架固定在待测摩擦轮的一侧，所述同步电机安装在支撑架上，所述转轴与同步电机的输出端连接，所述导电滑环安装在转轴上，所述接近传感器安装在导电滑环上，接近传感器与待测摩擦轮相对静止时，所述接近传感器在端面在待测摩擦轮上的投影为等效间隙，当待测摩擦轮转动时，等效间隙改变，接近传感器通过导电滑环给予同步电机同步转动信号。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述支撑架包括底座和支撑罩，所述支撑罩安装在底座上，所述同步电机安装在支撑罩外侧，所述转轴、导电滑环和接近传感器安装在支撑罩内侧。

所述支撑罩上开设有竖向腰型孔，所述竖向腰型孔通过螺栓与底座紧固连接。

所述同步电机设置为步进电机。

所述同步电机设置为伺服电机。

所述同步电机设置为直流电机。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的同步转动式光纤测长装置，在摩擦轮上均布着多个减重用的通孔，利用其中任何一个通孔的边缘作为接近传感器的被测对象。接近传感器平行于转轴安装，接近传感器与摩擦轮相对静止时(在平衡位置)，感应头端面在摩擦轮上的投影为等效间隙，当摩擦轮转动时(绕环时)，接近传感器在摩擦轮上的投影面积(等效间隙)将发生变化，输出电压V₀将发生变化，变化的电压信号作为反馈信号，利用此反馈的电压信号控制同步电机的正、反及快、慢转动。当摩擦轮正转时，等效间隙变小，接近传感器输出电压变大，此时同步电机随之正转，等效间隙达到平衡位置时电机停止转动。当摩擦轮反转时，等效间隙变大，接近传感器输出电压变小，此时同步电机随之反转，等效间隙达到平衡位置时电机停止转动。同步电机转动的同时，采集同步电机的脉冲信号数或读取与同步电机同步转动的编码器信号来计算电机(摩擦轮)所转过的角度，最终转化为光纤线位移量值。由于接近传感器要随同步电机及摩擦轮同步转动，因此通过导电滑环为接近传感器提供电源及信号输出接口。较传统结构而言，该在线测长装置的接近传感器与摩擦轮形成了非接触式测量，不会增加同步轮的摩擦力，也不会增加惯量，整体提高了测量精度；整体结构简单可靠。

附图说明

图1是本发明同步转动式光纤测长装置的主视结构示意图。

图2是本发明同步转动式光纤测长装置的立体结构示意图。

图3是本发明同步转动式光纤测长装置的立体结构示意图(另一视角)。

图4是本发明实施例1的控制流程图。

图5是本发明实施例2的控制流程图。

图6是本发明实施例3的控制流程图。

图中各标号表示：

1、支撑架；11、底座；12、支撑罩；121、竖向腰型孔；2、转轴；3、同步电机；4、导电滑环；5、接近传感器；6、待测摩擦轮；7、螺栓。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1：

图1至图4示出了本发明同步转动式光纤测长装置的第一种实施例，包括支撑架1、转轴2、同步电机3、导电滑环4和接近传感器5，支撑架1固定在待测摩擦轮6的一侧，同步电机3安装在支撑架1上，转轴2与同步电机3的输出端连接，导电滑环4安装在转轴2上，接近传感器5安装在导电滑环4上，接近传感器5与待测摩擦轮6相对静止时，接近传感器5在端面在待测摩擦轮6上的投影为等效间隙，当待测摩擦轮6转动时，等效间隙改变，接近传感器5通过导电滑环4给予同步电机3同步转动信号。该结构中，在待测摩擦轮6上均布着多个减重用的通孔，孔径φ12，利用其中任何一个通孔的边缘作为接近传感器5的被测对象。接近传感器5的感应距离为0～6mm，输出电压0～10V，外径M8/M12mm，接近传感器5平行于转轴2安装，接近传感器5与待测摩擦轮6相对静止时(在平衡位置)，感应头端面在摩擦轮上的投影为等效间隙，当待测摩擦轮6转动时(绕环时)，接近传感器5在待测摩擦轮6上的投影面积(等效间隙)将发生变化，输出电压V₀将发生变化，变化的电压信号作为反馈信号，利用此反馈的电压信号控制同步电机3的正、反及快、慢转动。当待测摩擦轮6正转时，等效间隙变小，接近传感器5输出电压变大，此时同步电机3随之正转，等效间隙达到平衡位置时电机停止转动。当待测摩擦轮6反转时，等效间隙变大，接近传感器5输出电压变小，此时同步电机3随之反转，等效间隙达到平衡位置时电机停止转动。同步电机3转动的同时，采集同步电机3的脉冲信号数或读取与同步电机3同步转动的编码器信号来计算电机(待测摩擦轮6)所转过的角度，最终转化为光纤线位移量值。由于接近传感器5要随同步电机3及待测摩擦轮6同步转动，因此通过导电滑环4为接近传感器5提供电源及信号输出接口。较传统结构而言，该在线测长装置的接近传感器5与待测摩擦轮6形成了非接触式测量，不会增加待测摩擦轮6的摩擦力，也不会增加惯量，整体提高了测量精度；整体结构简单可靠。

本实施例中，支撑架1包括底座11和支撑罩12，支撑罩12安装在底座11上，同步电机3安装在支撑罩12外侧，转轴2、导电滑环4和接近传感器5安装在支撑罩12内侧。该结构中，利用支撑罩12对转轴2、导电滑环4和接近传感器5形成支撑和遮盖，一方面可避免积灰影响测量，另一方面提高了美观性。

本实施例中，支撑罩12上开设有竖向腰型孔121，竖向腰型孔121通过螺栓7与底座11紧固连接。该结构中，竖向腰型孔121的设置使得支撑罩12在高度方向可以实现调节，提高了使用的方便性。

本实施例中，同步电机3设置为步进电机。如图2所示，用步进电机测量方案时，接近传感器5输出的电压信号送入带A/D的控制卡(如研华PCL1710多功能卡)，12位A/D，采样频率可达100KHz。根据电压的大小计算出步进电机应该转动的步数及转动方向，控制卡输出相应的脉冲和方向信号到驱动器，驱动器控制电机相应转动。通过计算输出的脉冲数即可计算出电机所转过的角度，即待测摩擦轮6所转过的角度和光纤所绕制的长度。采用此种方案优点在于：同步转动与上位机构成闭环，当接近传感器5输出的电压为非线性时，可以通过软件计算对其进行线性校正，从而保证同步转动的平稳性；绕环、倒环过程中存在异常情况时程序可以做出判断并进行相应的计算或补偿；接近传感器5处于任何位置时，可以通过程序控制电机自动寻找平衡位置；功能易于扩展。

实施例2：

图1至图3以及图5示出了本发明同步转动式光纤测长装置的第二种实施例，该测长装置与实施例1基本相同，区别仅在于：本实施例中，同步电机3设置为伺服电机。采用伺服测量方案时，除可以像步进电机方案那样采用上位机反馈的方法构成闭环控制外，还可以连接成底层闭环控制方式，将接近传感器5输出的电压信号经过电平转换后可以直接送入电机驱动器控的模拟输入端(输入电压范围-10V～+10V)，用来控制电机的快慢及正反转，这样在底层就可以构成闭环控制，而上位机只负责转过角度的采样，驱动器输出的A、B编码信号送入上位机计数卡进行计数。采用此种方案优点在于转角测量准确，不丢步。

实施例3：

图1至图3以及图6示出了本发明同步转动式光纤测长装置的第三种实施例，该测长装置与实施例1基本相同，区别仅在于：本实施例中，同步电机3设置为直流电机。采用直流电机测量方案时，接近传感器5输出的电压信号送入电机调速器控制电机的快慢及正反转，由于直流电机的低速性能较差，需要增设调速器或减速器以增加调速范围，直流电机带动编码器同步转动，编码器输出的信号可以送入读数表显示，并通过RS232/485读入计算机，也可以将编码器的输出信号送入计数卡进行计数。采用此种方案，在下位机构成闭环控制，简化了上位机程序。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。