一种互检定位系统、方法和插拔系统 【技术领域】
本发明涉及一种光纤通信设备领域，尤其涉及一种螺杆和编码器互检定位系统、方法和相应的插拔系统。
背景技术
在光纤交换设备中，经常需要将固定有外部线路光纤或绳路光纤的一端的链接器插入到交换板上的交换孔中或从中拔出，为了控制链接器的升降和插拔的动作，可以利用图1中所示的插拔系统对链接器进行上述操作。该插拔系统包括一个工作台1，在工作台1中安装一个步进电机2，第一传动齿轮3与步进电机2的动力输出端21固定连接，使得步进电机2可以驱动第一传动齿轮3横向旋转，第一传动齿轮3又与第二传动齿轮4啮合，插拔器5穿设于第二传动齿轮4中，插拔器5与第二传动齿轮4的结合部设有内螺纹，第二传动齿轮4的相应部分外壁设有外螺纹。步进电机2在工作过程中，第一传动齿轮3受到步进电机2的带动横向旋转，第一传动齿轮3又带动第二传动齿轮4横向旋转，第二传动齿轮4通过与插拔器5之间的螺纹连接，驱动插拔器5上下运动，当插拔器5夹持上链接器后，通过上述插拔系统可以使链接器进行上下运动和插拔动作。
发明人在实现上述技术方案时发现，在插拔器进行上下移动的过程中，为了实现对链接器进行精确地插拔动作，插拔器上下移动的距离需要进行精确控制，由于上述插拔系统是开环工作的，因此外界只能控制施加到步进电机的驱动信号脉冲数，通过步进电机的输出转数即可换算得到经过一系列传动后插拔器的上下位移。通常情况下，施加给步进电机的驱动信号脉冲数和步进电机的输出转数是相对应的，即满足一定的比例关系，但是在上述插拔系统的使用时间较长后，由于步进电机本身的磨损，经常发生步进电机的驱动信号脉冲数与输出转数不对应，此时如果单纯依靠控制外界施加信号的脉冲数已经不能够精确地掌握步进电机的输出转数情况。另外，由于上述插拔系统工作在开环情况下，在将链接器插入到交换孔或从交换孔中拔出的过程中，单纯通过外界施加的信号脉冲数无法获知链接器的插入状态，例如，如果链接器已经插入到交换孔的最大限度，继续向步进电机施加脉冲驱动信号，链接器仍然只会保持原始状态，由于整个插拔系统处于联动状态，因此步进电动的输出转数已经为零，但仅仅从外界还在不断施加的驱动信号的脉冲数无法获知此情况。同理，对于故障发生时，由于单纯通过外界施加的信号脉冲数无法获知链接器的插入状态，系统也无法检测故障。
【发明内容】
本发明提供一种互检定位系统、方法和插拔系统，能够识别插拔器的当前运行状态，检测系统故障。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种互检定位系统，包括光栅直线位移传感器，所述光栅直线位移传感器的激光头部分固定安装在插拔器侧面，所述光栅直线位移传感器的光栅尺部分安装在工作台上，并且与安装在插拔器侧面的激光头部分相对，使得插拔器在垂直方向上下移动时，通过光栅直线位移传感器检测插拔器的位移，输出与该插拔器的位移相对应的脉冲输出信号；所述插拔器与安置在工作台中的步进电机之间设置连接部件，通过所述连接部件，所述步进电机驱动插拔器进行上下移动，所述互检定位系统还包括控制器，所述控制器与所述步进电机和所述旋转光栅编码器通过电路连接，所述控制器用于比较输入到步进电机的驱动信号脉冲数N1与光栅直线位移传感器的输出信号脉冲数N2，识别插拔器的工作状态。
另外，本发明实施例还提供一种互检定位方法，包括：
A.获取输入到步进电机的驱动信号脉冲数N1和光栅直线位移传感器的输出信号脉冲数N2，所述光栅直线位移传感器的激光头部分固定安装在插拔器侧面，所述光栅直线位移传感器的光栅尺部分安装在工作台上，并且与安装在插拔器侧面的激光头部分相对，使得插拔器在垂直方向上下移动时，通过光栅直线位移传感器检测插拔器的位移，输出与该插拔器的位移相对应的脉冲输出信号，所述插拔器与安置在工作台中的步进电机之间设置连接部件，通过所述连接部件，所述步进电机驱动插拔器进行上下移动；
B.比较所述步进电机的驱动信号脉冲数N1和光栅直线位移传感器的输出信号脉冲数N2，识别插拔器的工作状态。
另外，本发明实施例还提供一种插拔系统，包括：工作台，所述工作台中安装一个步进电机，所述步进电机的动力输出端固定连接第一传动齿轮，所述第一传动齿轮与第二传动齿轮啮合，插拔器穿设于所述第二传动齿轮中，所述插拔器与第二传动齿轮通过螺纹螺杆的方式连接，所述步进电机可以驱动第一传动齿轮横向转动，并进一步使第二传动齿轮横向转动，通过第二传动齿轮和插拔器之间地螺纹螺杆连接，第二传动齿轮可以传动所述插拔器上下移动，所述插拔系统还包括光栅直线位移传感器，所述光栅直线位移传感器的激光头部分固定安装在插拔器侧面，所述光栅直线位移传感器的光栅尺部分安装在工作台上，并且与安装在插拔器侧面的激光头部分相对，使得插拔器在垂直方向上下移动时，通过光栅直线位移传感器检测插拔器的位移，输出与该插拔器的位移相对应的脉冲输出信号，还包括控制器，所述控制器与所述步进电机和所述旋转光栅编码器通过电路连接，所述控制器用于比较输入到步进电机的驱动信号脉冲数N1与光栅直线位移传感器的输出信号脉冲数N2，识别插拔器的工作状态。
由上述技术方案可知，利用本发明实施例提供的互检定位系统、方法和相应的插拔系统，可以识别插拔器的当前状态，也可以检测系统的故障。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是一种插拔系统的示意图；
图2是本发明实施例一提供的互检定位系统的示意图；
图3是本发明实施例二提供的互检定位方法的示意图。
【具体实施方式】
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的第一实施例提供一种互检定位系统，如图2所示，该互检定位系统包括光栅直线位移传感器6，该光栅直线位移传感器6的激光头部分61固定安装在插拔器5侧面，光栅直线位移传感器6的光栅尺部分62安装在工作台1上，并且与安装在插拔器5侧面激光头部分61相对，插拔器5在进行上下移动时，由于激光头部分61与插拔器5一起上下移动，从而使激光头部分61与光栅尺部分62相对移动，位于激光头部分61中的光电检测器(图中未示)将输出脉冲信号，并且该输出脉冲信号的脉冲数与插拔器5的移动位移呈线性关系。
另外，插拔器5与安置在工作台1中的步进电机2之间设置连接部件，通过所述连接部件，步进电机2可以驱动插拔器5进行上下移动，优选地，上述连接部件可以包括：与步进电机2的动力输出端21固定连接的第一传动齿轮3，以及与第一传动齿轮3啮合的第二传动齿轮4，插拔器5垂直穿过第二传动齿轮4，第二传动齿轮4与插拔器在结合部通过螺纹螺杆的连接方式连接。具体地，在第二传动齿轮4的结合部设置内螺纹，在插拔器5的相应外部设置外螺纹，即插拔器5构成一个螺杆结构。在该优选地方案中，当步进电机的动力输出端21开始转动时，第一传动齿轮3被带动一起横向转动，第二传动齿轮4被第一传动齿轮3传动沿着与第一传动齿轮3旋转方向相反的方向横向转动。插拔器5的下部设计成具有多边形形状的截面，在安置插拔器5的工作台1中相应位置处的孔也具有与插拔器5的下部截面形状相配合的多边形截面，这样插拔器5受到工作台1的限制只能在上下方向移动。最终，步进电机2的动力输出端21的转动将转换成插拔器5的上下移动。
在实际中，当光栅直线位移传感器6的分辨率为n微米时，则表示光栅直线位移传感器6输出一个脉冲信号时对应被测物体已经移动了n微米。而步进电机2的动力输出端21转动一圈需要将向步进电机输入m个脉冲的驱动信号，并且步进电机2的动力输出端21转动一周对应插拔器5上下移动距离为L，则不难得出，当移动到目的位置时，插拔器5需要移动距离为D时，光栅直线位移传感器6应该能够输出D/n个脉冲的信号，而步进电机2应该输入D*m/L个脉冲的驱动信号。例如，如果光栅直线位移传感器6的分辨率为5微米时，表示被测物体移动5微米时光栅直线位移传感器输出一个脉冲的信号，如果步进电机2的输出转数为1圈时，插拔器5的上下移动距离为1.5mm，并且需要向步进电机2输入400个脉冲的驱动信号，则插拔器5上下移动1.5mm时，应该向步进电机2输入400个脉冲的驱动信号，光栅直线位移传感器6应该输出300个脉冲的信号。如果移到目的位置需要将插拔器5移动12mm时，则应该向步进电机2输入3200个脉冲，光栅直线位移传感器6理论上应该输出2400个脉冲。
另外，本实施例中的互检定位系统还包括控制器7，该控制器7与步进电机2和光栅直线位移传感器6电路连接，控制器7用于比较输入到步进电机2的驱动信号脉冲数N1与光栅直线位移传感器6的输出信号脉冲数N2，识别插拔器5的工作状态。
本发明第二实施例相应提供一种利用实施例一中提供的互检定位系统进行互检定位的方法，包括如下步骤：
步骤S301：获取输入到步进电机的驱动信号脉冲数N1和光栅直线位移传感器的输出信号脉冲数N2，光栅直线位移传感器的激光头部分固定安装在插拔器侧面，所述光栅直线位移传感器的光栅尺部分安装在工作台上，并且与安装在插拔器侧面的激光头部分相对，使得插拔器在垂直方向上下移动时，通过光栅直线位移传感器检测插拔器的位移，输出与该插拔器的位移相对应的脉冲输出信号，所述插拔器与安置在工作台中的步进电机之间设置连接部件，通过所述连接部件，所述步进电机驱动插拔器进行上下移动；
步骤S302：比较所述步进电机的驱动信号脉冲数N1和光栅直线位移传感器的输出信号脉冲数N2，识别插拔器的工作状态。
其中步骤S302可以具体包括：
当步进电机的驱动信号脉冲数N1等于理论上将插拔器送到目的位置时相对应的步进电机的驱动信号脉冲数时，如果光栅直线位移传感器的输出信号脉冲数小于N0、并大于等于第一阈值T1，则识别插拔器已经插入到目的位置并遇阻，N0为根据步进电机的输入驱动信号脉冲数与步进电机的输出转数的线性关系、并根据步进电机的输出转数与旋转光栅编码器的输出信号脉冲数的线性关系得到的步进电机的驱动信号脉冲数为N1时光栅直线位移传感器的输出信号脉冲数；
如果光栅直线位移传感器的输出信号脉冲数小于第一阈值T1，则识别插拔器在移动到目的位置前碰到其他工件不动。
例如，当步进电机输入驱动信号脉冲数为3200个脉冲时，插拔器上下移动到12mm的目的位置，并且如果插拔器移动12mm时，光栅直线位移传感器的输出信号脉冲数应为2400个脉冲，则N0应该是2400个脉冲。第一阈值可以选为2200个脉冲，如果检测到光栅直线位移传感器输出脉冲数小于2400且大于等于2200，则认为插拔器已经移到目的位置并且遇阻。结合实际的插拔系统，该情况对应插拔器已经将链接器插入到交换孔中并且已经插紧，或者已经将链接器从交换孔中拔出并且已经提到最高点。如果检测到光栅直线位移传感器输出脉冲数小于2200，则识别插拔器在移动到目的位置前碰到其他工件不动。
在本实施例中，以第一阈值T1为界限，对于光栅直线位移传感器的输出信号脉冲数小于第一阈值并维持不动的情况，认为是机械结构上的误差，属于故障范畴，在实际中是由于插拔器碰到其他工件而不动导致的，例如插拔器在插入链接器的过程中碰到交换板。
本发明的第三实施例相应提供一种插拔系统，该插拔系统包括：工作台，工作台中安装一个步进电机，步进电机的动力输出端固定连接第一传动齿轮，所述第一传动齿轮与第二传动齿轮啮合，插拔器穿设于所述第二传动齿轮中，所述插拔器与第二传动齿轮通过螺纹螺杆的方式连接，所述步进电机可以驱动第一传动齿轮横向转动，并进一步使第二传动齿轮横向转动，通过第二传动齿轮和插拔器之间的螺纹螺杆连接，第二传动齿轮可以传动所述插拔器上下移动，所述插拔系统还包括光栅直线位移传感器，所述光栅直线位移传感器的激光头部分固定安装在插拔器侧面，所述光栅直线位移传感器的光栅尺部分安装在工作台上，并且与安装在插拔器侧面的激光头部分相对，使得插拔器在垂直方向上下移动时，通过光栅直线位移传感器检测插拔器的位移，输出与该插拔器的位移相对应的脉冲输出信号，还包括控制器，所述控制器与所述步进电机和所述旋转光栅编码器通过电路连接，所述控制器用于比较输入到步进电机的驱动信号脉冲数N1与光栅直线位移传感器的输出信号脉冲数N2，识别插拔器的工作状态。
本实施例中相应的部件的工作方式和功能与实施例一和实施例二中的相应部件相同，这里不再赘述。
由上述公开的技术方案可知，利用本发明实施例提供的互检定位系统、方法和相应的插拔系统，可以识别插拔器的当前状态，也可以检测系统的故障。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。