CN111537228A - 一种用于多路光纤旋转连接器传动机构的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于多路光纤旋转连接器传动机构的检测方法，所述检测方法采用的设备包括平直仪、轴角编码器和正多面体棱镜，所述正多面体棱镜、被测多路光纤旋转连接器和所述轴角编码器从上至下依次同轴心安装；所述轴角编码器包括轴角编码器转动端；所述正多面体棱镜包括棱镜主体，所述棱镜主体的横截面为正多边形的柱状结构，顶面和底面平行，侧面与顶、底面垂直；所述检测方法包括：将所述平直仪射出的光束垂直打在所述正多面体棱镜的每个侧面，记录每次所述轴角编码器转动端转动的实际数值，所述实际数值与所述轴角编码器转动端转动的理论数值之差为所述多路光纤旋转连接器的传动误差。

Description

一种用于多路光纤旋转连接器传动机构的检测方法
技术领域
本发明属于光信号转动传输的技术领域，尤其涉及一种用于多路光纤旋转连接器传动机构的检测方法。
背景技术
光纤旋转连接器(FORJ：Fiber Optic Rotary Joint)又称光纤滑环，光纤旋转接头，光铰链等，其作用是解决相对的旋转部件间光信号的传输问题，即保证光信号的传输不因为旋转而中断。与传统的电连接器相比，光纤旋转连接器有以下优点：使用光进行信号传输，无电磁泄漏，保密性好，抗电磁干扰；无接触传输，无磨损，寿命长，可达500万转。无摩擦，可在易燃易爆的环境中使用；传输带宽远远大于电连接器，与波分复用器配合使用，更可以成倍提高带宽；允许转速高，最高可达上万转每分钟。光纤旋转连接器可实现光信号从固定部分到转动部分间的360°旋转传输。
一般的光纤旋转连接器是采用道威棱镜的光传输原理，利用不同结构形式的传动机构来实现2∶1的减速，此种实现方法对传动机构的传动精度要求非常高，加工及装配的微小偏差均会导致指标极度恶化。而多路光纤旋转连接器传动机构的传动精度，是多路光纤旋转连接器研制的关键，所以为了设计的数据支撑和生产的质量保障，需要一种高精度的传动精度检测检测方法。
发明内容
针对现有技术所存在的问题和不足，本发明提供了一种用于多路光纤旋转连接器传动机构的检测方法，解决多路光纤旋转连接器传动机构的精度检测问题，为多路光纤旋转连接器的研制及生产提供保障。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于多路光纤旋转连接器传动机构的检测方法，所述检测方法采用的设备包括平直仪、轴角编码器和正多面体棱镜，所述正多面体棱镜、被测多路光纤旋转连接器和所述轴角编码器从上至下依次同轴心安装；所述轴角编码器包括轴角编码器转动端；所述正多面体棱镜包括棱镜主体，所述棱镜主体的横截面为正多边形的柱状结构，顶面和底面平行，侧面与顶、底面垂直；所述检测方法，包括：将所述平直仪射出的光束垂直打在所述正多面体棱镜的每个侧面，记录每次所述轴角编码器转动端转动的实际数值，所述实际数值与所述轴角编码器转动端转动的理论数值之差为所述多路光纤旋转连接器的传动误差。
进一步的，当光纤旋转连接器传动调节机构的转速比为2∶1时，设正多面体棱镜的侧面的面数为X，正多面体棱镜每次转动的角度为Y，轴角编码器转动端的每次转动角度的理论值为Z，则
Y＝360/X；
Z＝Y/2。
进一步的，X选择计算后能使Y为整数的数值，X的数值越大，传动误差的精度测量越准确。
进一步的，所述轴角编码器还包括轴角编码器固定端，所述轴角编码器转动端上设置转动拨盘，所述轴角编码器固定端上设置固定圆盘；所述固定圆盘设置在转动拨盘上方；所述转动拨盘、固定圆盘与所述轴角编码器同轴心安装；所述被测光纤旋转连接器包括光纤旋转连接器固定端、光纤旋转连接器传动调节机构和光纤旋转连接器旋转端；所述转动拨盘与所述光纤旋转连接器传动调节机构连接；所述固定圆盘与所述光纤旋转连接器固定端连接。
进一步的，所述转动拨盘的圆心设有圆柱形凸起，所述固定圆盘的圆心处设有贯穿孔，所述圆柱形凸起穿过所述贯穿孔与所述光纤旋转连接器传动调节机构连接。
进一步的，所述正多面体棱镜还包括棱镜定位台阶，所述棱镜定位台阶设置在棱镜主体的下方，用于正多面体棱镜与光纤旋转连接器旋转端的定位连接并保证与光纤旋转连接器旋转端同步旋转。
本发明有益效果：
本发明提供的一种用于多路光纤旋转连接器传动机构的检测方法，针对多路光纤旋转连接器的实现原理，结构简单，解决多路光纤旋转连接器传动机构的精度检测问题，为多路光纤旋转连接器的研制及生产提供保障，检测方法简单且检测精度高，适宜市场推广使用。
附图说明
图1为本发明的设备布置图；
图2为本发明的正多面体棱镜的侧面为5面的立体结构示意图；
图3为图2的俯视图；
其中：1、平直仪；2、轴角编码器；2-1、轴角编码器转动端；2-2、轴角编码器固定端；3、转动拨盘；3-1、第一定位台阶；3-2、第二定位台阶；4、固定圆盘；4-1、第三定位台阶；4-2、第四定位台阶；5、正多面体棱镜；6、被测光纤旋转连接器；6-1、光纤旋转连接器固定端；6-2、光纤旋转连接器传动调节机构；6-3、光纤旋转连接器旋转端。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的优选的机构和运动实现的方法做进一步的说明。
为了更好的说明本实施例的一种用于多路光纤旋转连接器传动机构的检测方法，首先介绍一下被测光纤旋转连接器的结构。
光纤旋转连接器，是实现旋转平台与静止平台之间光信号传输的元器件，一般采用道威棱镜的光传输原理，利用相应的传动机构来实现2∶1的转速比，来实现旋转平台与静止平台之间的光信号传输。
如图1所示，被测光纤旋转连接器6，包括光纤旋转连接器固定端6-1，光纤旋转连接器传动调节机构6-2、光纤旋转连接器旋转端6-3；光信号从光纤旋转连接器转动输出端6-3传送至光纤旋转连接器固定端6-1，二者之间通过光纤旋转连接器传动调节机构6-2来实现2∶1的转速比调节。光纤旋转连接器传动调节机构6-2一般采用锥齿轮行星轮系来实现2∶1的转速比。
如图1所示，一种用于多路光纤旋转连接器传动机构的检测仪，包括平直仪1、轴角编码器2、转动拨盘3、固定圆盘4和正多面体棱镜3。
平直仪1，可采用现有技术中常用的平直仪，能确保该平直仪1发出的光束垂直入射到正多面体棱镜4中即可。
轴角编码器2，可采用现有技术中常用的轴角编码器，包括轴角编码器转动端2-1和轴角编码器固定端2-2，轴角编码器固定端2-2与轴角编码器2的外壳相连，轴角编码器转动端2-1作为轴角编码器2的转轴，围绕其自身的中心轴线转动。
转动拨盘3采用金属质地，为圆心设有圆柱形凸起3-2的圆盘，其边缘设置第一定位台阶3-1，通过第一定位台阶3-1与轴角编码器转动端2-1的边缘连接，且与轴角编码器转动端2-1同轴心安装，并通过螺钉固定，保证轴角编码器转动端2-1和转动拨盘3同轴心同步转动；凸起3-2的顶端设有第二定位台阶3-3，并通过第二定位台阶3-3与被测光纤旋转连接器6的光纤旋转连接器传动调节机构6-2同轴心固定，通过螺钉固定，保证光纤旋转连接器转动输入端6-2和转动拨盘3同轴心同步转动。
固定圆盘4采用金属质地，为圆柱状的罩壳，设置在转动拨盘3上方，且与转动拨盘3同轴心安装；固定圆盘4的边缘设置第三定位台阶4-1，通过所述第三定位台阶4-1，固定圆盘4与轴角编码器2的轴角编码器固定端2-2固定连接；固定圆盘4的圆心处设有贯穿孔，所述贯穿孔的四周设置第四定位台阶4-2，通过该第四定位台阶4-2，固定圆盘4与被测光纤旋转连接器6的光纤旋转连接器固定端6-1固定连接；转动拨盘3的圆柱形凸起3-2穿过所述贯穿孔与光纤旋转连接器转动输入端6-2连接。
正多面体棱镜5，包括棱镜主体和棱镜定位台阶；棱镜主体为横截面为正多边形的柱状结构的棱镜，顶面和底面平行，侧面与顶、底面垂直；棱镜定位台阶设置在棱镜主体的下方，用于正多面体棱镜与光纤旋转连接器旋转端6-3的定位连接，通过螺钉固定保证与光纤旋转连接器旋转端6-3同步旋转。
平直仪1发出的光束垂直入射到正多面体棱镜4的侧面上，轴角编码器转动端的转动角度为360/正多面体棱镜的侧面的面数，即：
当光纤旋转连接器传动调节机构6-2的转速比为2∶1时，
设正多面体棱镜的侧面的面数为X，正多面体棱镜每次转动的角度为Y，轴角编码器转动端的每次转动角度的理论值为Z，
则Y＝360/X；
Z＝Y/2；
则光纤旋转连接器传动调节机构6-2的传动误差＝Z-实际测值。
为了便于计算，X优先选择计算后能使Y为整数的数值，如X＝3、4、5…，而X的数值越大，传动误差的精度测量越准确。
图2和图3分别为正多面体棱镜的侧面为5面的立体结构示意图和俯视图。
以X＝24的正24面体棱镜为例，阐述下本实施例的工作原理：
如图1所示，光纤旋转连接器固定端6-1与轴角编码器固定端2-2通过固定圆盘4连接，光纤旋转连接器传动调节机构6-2与轴角编码器转动端2通过转动拨盘3相连，光纤旋转连接器旋转端6-3上连接正24面体棱镜。
轴角编码器转动端2-1旋转时，带动光纤旋转连接器传动调节机构6-2旋转，光纤旋转连接器传动调节机构6-2带动光纤旋转连接器旋转端6-3旋转，光纤旋转连接器旋转端6-3再带动正24面体棱镜旋转，由于平直仪发出的光垂直打在正24面体棱镜的各侧面上，在各侧面上反射后成的像重合，光原路返回，以此作为轴角编码器转动端2-1的转动基准，每当轴角编码器转动端2-1旋转到正24面体棱镜的一个侧面，轴角编码器2就可旋变解算轴角编码器转动端2-1的旋转角度，此角度与理想旋转角度的差值即为传动误差。
由于被测光纤旋转连接器6的传动比始终为2∶1，所以正24面体棱镜每旋转15°(360/24＝15)，轴角编码器转动端应旋转7.5°，轴角编码器解算出的角度变化与7.5°的差值即为传动精度误差，多点测试后可得到传动精度的平均误差。
也就是说，平直仪1与正24面体棱镜组合可实现多角度测量，如上述的，当采用正24面体棱镜时，平直仪1输出的平行光垂直打在正24面体棱镜的一个侧面上时，反射回来的光可原路返回，在平直仪上可读取一个刻度作为基准，当正24面体棱镜旋转时，平直仪输出的光与正24面体棱镜下一侧面垂直时，反射回来的光应与原刻度重合，此时正24面体棱镜旋转15°。基于以上原理，当被测光纤旋转连接器6(转速比2∶1)的光纤旋转连接器旋转端6-3每旋转15°，通过平直仪和正24面体棱镜的每一侧面的光反射对比即可精确监测到传动精度误差。即当光纤旋转连接器旋转端6-3每旋转15°，通过光纤旋转连接器传动调节机构6-2减速后，理论上轴角编码器转动端1旋转7.5°，此时读取轴角编码器转动端2-1的旋转角度，与理论值之差即为光纤旋转连接器传动调节机构6-2旋转7.5°时的传动误差，转动光纤旋转连接器传动调节机构6-2旋转一周可读取48个点(转速比是2∶1，光纤旋转连接器传动调节机构6-2转一圈正24面体棱镜旋转两圈，故为48个点)，取平均值即可得传动精度的平均误差。
本实施例的工作过程为：
1、准备工作：根据选择的正多面体棱镜5，计算轴角编码器转动端的每次转动角度的理论值Z；
2、安装、布置检测仪：将转动拨盘3、固定圆盘4、被测光纤旋转连接器6、正多面体棱镜5依次通过各定位台阶安装到轴角编码器2上；布置、调节平直仪1，使其打出的光束可垂直打在正多面体棱镜的侧面上；
3、检测并记录：开启轴角编码器2，记录每次正多面体棱镜5旋转后轴角编码器转动端2-1的实际旋转角度值；
4、计算被测光纤旋转连接器6传动精度的误差：用理论值Z减去实际旋转角度值，得到传动精度的误差值，并根据多次旋转测量，得到平均误差值。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于多路光纤旋转连接器传动机构的检测方法，其特征在于，
所述检测方法采用的设备包括平直仪、轴角编码器和正多面体棱镜，所述正多面体棱镜、被测多路光纤旋转连接器和所述轴角编码器从上至下依次同轴心安装；所述轴角编码器包括轴角编码器转动端；所述正多面体棱镜包括棱镜主体，所述棱镜主体的横截面为正多边形的柱状结构，顶面和底面平行，侧面与顶、底面垂直；
所述检测方法，包括：将所述平直仪射出的光束垂直打在所述正多面体棱镜的每个侧面，记录每次所述轴角编码器转动端转动的实际数值，所述实际数值与所述轴角编码器转动端转动的理论数值之差为所述多路光纤旋转连接器的传动误差。
2.根据权利要求1所述的用于多路光纤旋转连接器传动机构的检测方法，其特征在于，当光纤旋转连接器传动调节机构的转速比为2∶1时，设正多面体棱镜的侧面的面数为X，正多面体棱镜每次转动的角度为Y，轴角编码器转动端的每次转动角度的理论值为Z，则
Y＝360/X；
Z＝Y/2。
3.根据权利要求2所述的用于多路光纤旋转连接器传动机构的检测方法，其特征在于，X选择计算后能使Y为整数的数值，X的数值越大，传动误差的精度测量越准确。
4.根据权利要求3所述的用于多路光纤旋转连接器传动机构的检测方法，其特征在于，所述轴角编码器还包括轴角编码器固定端，所述轴角编码器转动端上设置转动拨盘，所述轴角编码器固定端上设置固定圆盘；所述固定圆盘设置在转动拨盘上方；所述转动拨盘、固定圆盘与所述轴角编码器同轴心安装；
所述被测光纤旋转连接器包括光纤旋转连接器固定端、光纤旋转连接器传动调节机构和光纤旋转连接器旋转端；所述转动拨盘与所述光纤旋转连接器传动调节机构连接；所述固定圆盘与所述光纤旋转连接器固定端连接。
5.根据权利要求4所述的用于多路光纤旋转连接器传动机构的检测方法，其特征在于，所述转动拨盘的圆心设有圆柱形凸起，所述固定圆盘的圆心处设有贯穿孔，所述圆柱形凸起穿过所述贯穿孔与所述光纤旋转连接器传动调节机构连接。
6.根据权利要求5所述的用于多路光纤旋转连接器传动机构的检测方法，其特征在于，所述正多面体棱镜还包括棱镜定位台阶，所述棱镜定位台阶设置在棱镜主体的下方，用于正多面体棱镜与光纤旋转连接器旋转端的定位连接并保证与光纤旋转连接器旋转端同步旋转。
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