一种消除保偏光纤扭矩的自动化装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201310516136.3

申请日:

2013.10.28

公开号:

CN103558674A

公开日:

2014.02.05

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):G02B 6/46申请公布日:20140205|||实质审查的生效IPC(主分类):G02B 6/46申请日:20131028|||公开

IPC分类号:

G02B6/46; G01C19/72

主分类号:

G02B6/46

申请人:

北京自动化控制设备研究所

发明人:

于昌龙; 张丽哲; 李宗利

地址:

100074 北京市丰台区云岗北区西里1号院

优先权:

专利代理机构:

核工业专利中心 11007

代理人:

高尚梅

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内容摘要

本发明属于一种自动化装置,具体涉及一种可以消除保偏光纤扭矩的自动化装置。它包括升降系统,升降系统的中间安装有导纤系统,升降系统的下端安装有扭矩测量及消除系统和放纤系统,放纤系统上安装有收纤系统,还包括电器控制系统。本发明的优点是,它可以有效减小保偏光纤中残余的扭矩,直接降低了光纤环圈的磁敏感性,解决了光纤陀螺的磁场难题。

权利要求书

权利要求书
1.  一种消除保偏光纤扭矩的自动化装置,其特征在于:它包括升降系统(1),升降系统(1)的中间安装有导纤系统(4),升降系统(1)的下端安装有扭矩测量及消除系统(2)和放纤系统(3),放纤系统(3)上安装有收纤系统(5),还包括电器控制系统(18)。

2.  如权利要求1所述的一种消除保偏光纤扭矩的自动化装置,其特征在于:升降系统(1)包括上支架(7)和下支架(9),上支架(7)上安装有传动电机(6),上支架(7)和下支架(9)之间安装有传动导轨(8)。

3.  如权利要求1所述的一种消除保偏光纤扭矩的自动化装置,其特征在于:扭矩测量及消除系统(2)包括力矩敏感装置和旋转电机(10)。

4.  如权利要求1所述的一种消除保偏光纤扭矩的自动化装置,其特征在于:放纤系统(3)包括放纤压纤机构(11),放纤压纤机构(11)上安装有放纤电机。

5.  如权利要求1所述的一种消除保偏光纤扭矩的自动化装置,其特征在于:导纤系统(4)包括导向杆(14),导向杆(14)上安装有舵机(13),舵机(13)上安装有拨叉(12)。

6.  如权利要求1所述的一种消除保偏光纤扭矩的自动化装置,其特征在于:收纤系统(5)包括平移组件(15),平移组件(15)上安装有收纤压纤机构(16)和收纤电机(17)。

7.  如权利要求1所述的一种消除保偏光纤扭矩的自动化装置,其特征在于:电器控制系统(18)包括控制柜(19)和控制系统(20)。

说明书

说明书一种消除保偏光纤扭矩的自动化装置
技术领域
本发明属于一种自动化装置,具体涉及一种可以消除保偏光纤扭矩的自动化装置。
背景技术
光纤陀螺是一种光学陀螺,易受磁光法拉第效应影响,这种影响直接作用于光纤陀螺的核心部件——光纤环圈,在其中沿相反方向传输的两束光受到磁场干扰时,由于保偏光纤存在扭矩,会产生相位差,导致光纤陀螺零偏产生剧烈变化,最终影响了光纤陀螺的动态使用精度。
尽管采用磁屏蔽的方法,可以降低光纤陀螺工作环境磁场对光纤环圈的影响,但是由于光纤陀螺装配以及安装需求,光纤陀螺磁屏蔽罩的设计无法到达最佳,存在以下几点缺陷:
1)由于空间限制,磁屏蔽罩的直径和高度比远大于1:4,无法避免“端接效应”和磁力线穿透屏蔽体范围;
2)由于空间限制,不能采用双层磁屏蔽方案(研究表明,双层屏蔽要求两层屏蔽之间至少要保持半英寸以上的距离),无法达到最佳屏蔽效果;
3)由于光纤陀螺装配和安装需求,不可避免地要在磁屏蔽体上开孔,必然造成磁散射,降低磁屏蔽效果;
上述缺陷,最终导致光纤陀螺磁屏蔽效能大幅降低,单纯依靠磁屏蔽方法,无法降低光纤陀螺磁敏感性,提高光纤陀螺动态使用精度。
因此,需要研制一种可以消除保偏光纤扭矩的自动化装置,降低光纤环圈的磁敏感性,配合磁屏蔽技术,以保证光纤陀螺在工作环境下的动态使用精度。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以消除保偏光纤扭矩的自动化装置,通过消除保偏光纤扭矩,降低光纤环圈磁敏感性,弥补磁屏蔽方法的不足,改善光纤环圈的磁场特性,以保证光纤陀螺在工作环境下的动态使用精度。
本发明是这样实现的,一种消除保偏光纤扭矩的自动化装置,它包括升降系统,升降系统的中间安装有导纤系统,升降系统的下端安装有扭矩测量及消除系统和放纤系统,放纤系统上安装有收纤系统,还包括电器控制系统。
升降系统包括上支架和下支架,上支架上安装有传动电机,上支架和下支架之间安装有传动导轨。
扭矩测量及消除系统包括力矩敏感装置和旋转电机。
放纤系统包括放纤压纤机构,放纤压纤机构上安装有放纤电机。
导纤系统包括导向杆,导向杆上安装有舵机,舵机上安装有拨叉。
收纤系统包括平移组件,平移组件上安装有收纤压纤机构和收纤电机。
电器控制系统包括控制柜和控制系统。
本发明的优点是,它可以有效减小保偏光纤中残余的扭矩,直接降低了光纤环圈的磁敏感性,解决了光纤陀螺的磁场难题。
附图说明
图1为本发明所提供的一种消除保偏光纤扭矩的自动化装置示意图;
图2升降系统示意图;
图3放纤系统示意图;
图4导纤系统示意图;
图5扭矩测量及消除系统示意图;
图6收纤系统示意图。
图中,1升降系统、2扭矩测量及消除系统、3放纤系统、4导纤系统、5收纤系统、6传动电机、7上支架、8传动导轨、9下支架、10旋转电机、11放纤压纤机构、12拨叉、13舵机、14导向杆、15平移组件、16收纤压纤机 构、17收纤电机、18电器控制系统、19控制柜、20控制系统。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细介绍:
一种消除保偏光纤扭矩的自动化装置它包括以下六个部分:升降系统1,升降系统1的中间安装有导纤系统4,升降系统1的下端安装有扭矩测量及消除系统2和放纤系统3,放纤系统3上安装有收纤系统5,还包括电器控制系统18。
其中,升降系统1包括上支架7和下支架9,上支架7上安装有传动电机6,上支架7和下支架9之间安装有传动导轨8,该系统能够单独自动实现收纤系统和放纤系统部分的升降动作,升降高度范围为1.5m~3.3m。
扭矩测量及消除系统2包括力矩敏感装置和旋转电机10,该系统能够实现光纤扭矩的识别以及消除,消除后光纤中的残余扭矩不大于15°/h;
放纤系统3包括放纤压纤机构11,放纤压纤机构11上安装有放纤电机,该系统能够自动和手动两种方式释放带有扭矩保偏光纤,并防止光纤发生侧向滑动,其中单次释放光纤长度范围:0~6m。
导纤系统4包括导向杆14,导向杆14上安装有舵机13,舵机13上安装有拨叉12,该系统能够保证放纤的顺利进行,其中制作拨叉的材料不能与光纤摩擦产生静电,而且拨叉不可以在运动时损伤光纤,所以拨叉必须做成圆柱体。
收纤系统5包括平移组件15,平移组件15上安装有收纤压纤机构16和收纤电机17,其中张力控制系统在1g~30g范围内连续可调,收纤系统可以实现对直径在150μm~300μm范围内的光纤的精确排布。
电器控制系统18包括控制柜19和控制系统20,该系统能实现对上述分系统的控制,实现对保偏光纤扭矩的消除。本发明通过消除保偏光纤中的残余扭矩,直接降低了光纤环圈的磁敏感性,从而解决了光纤陀螺的磁场难题,提高了光纤陀螺在大动态范围内的使用精度。
一种可以消除保偏光纤扭矩的自动化装置主要包括以下六个部分:升降系统、放纤系统、导纤系统、扭矩测量及消除系统、收纤系统及电器控制系统。结合图1~图6对本装置的使用方法做详细说明:
第一步,在升降系统的上支架上安装未退扭的大盘光纤和收纤用空盘一个,同时将光纤引出,使其自然下垂,启动系统升起大盘光纤和收纤盘至设定高度,该高度范围为:1.5m~3.3m;
第二步,将光纤自由端通过机构引至收纤盘,完成光纤退扭前的准备工作;
第三步,放纤系统启动,开始释放光纤,同时导纤系统启动,保证放纤过程顺利完成,其中放纤分为自动操作和手动操作,自动操作需先设定放纤长度,长度范围为0~6m,待光纤释放到设定长度后,导纤系统返回初始位置,放纤端压纤机构启动,压紧光纤,防止光纤中的扭矩移动,而手动操作由操作者控制,待光纤释放到一定长度后,完成后操作导纤系统返回初始位置,放纤端压纤机构启动,压紧光纤,防止光纤中的扭矩移动;
第四步,扭矩测量自动进行,通过力矩敏感器测量光纤中存在的扭矩,反馈控制端,控制端启动旋转电机,消除光纤中的扭矩,直至残余扭矩进入误差允许范围内(即,残余扭矩不大于15°/m),完成退扭;
第五步,首先端启动张力控制系统、压纤机构和收纤系统,准备收纤,其中张力控制系统在1g~30g范围内连续可调,收纤系统可以实现对直径在150μm~300μm范围内的光纤的精确排布,启动收纤电机和横向步进电机后进行收纤和排纤工作。
第六步,重复第三至第五步,直至完成整盘光纤的扭矩消除工作。

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1、(10)申请公布号 CN 103558674 A (43)申请公布日 2014.02.05 CN 103558674 A (21)申请号 201310516136.3 (22)申请日 2013.10.28 G02B 6/46(2006.01) G01C 19/72(2006.01) (71)申请人 北京自动化控制设备研究所 地址 100074 北京市丰台区云岗北区西里 1 号院 (72)发明人 于昌龙 张丽哲 李宗利 (74)专利代理机构 核工业专利中心 11007 代理人 高尚梅 (54) 发明名称 一种消除保偏光纤扭矩的自动化装置 (57) 摘要 本发明属于一种自动化装置, 具体涉及一种 。

2、可以消除保偏光纤扭矩的自动化装置。它包括升 降系统, 升降系统的中间安装有导纤系统, 升降系 统的下端安装有扭矩测量及消除系统和放纤系 统, 放纤系统上安装有收纤系统, 还包括电器控制 系统。 本发明的优点是, 它可以有效减小保偏光纤 中残余的扭矩, 直接降低了光纤环圈的磁敏感性, 解决了光纤陀螺的磁场难题。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103558674 A CN 103558674 A 1/1 页 2 1. 一种消除保偏光。

3、纤扭矩的自动化装置, 其特征在于 : 它包括升降系统 (1) , 升降系统 (1) 的中间安装有导纤系统 (4) , 升降系统 (1) 的下端安装有扭矩测量及消除系统 (2) 和放 纤系统 (3) , 放纤系统 (3) 上安装有收纤系统 (5) , 还包括电器控制系统 (18) 。 2. 如权利要求 1 所述的一种消除保偏光纤扭矩的自动化装置, 其特征在于 : 升降系统 (1) 包括上支架 (7) 和下支架 (9) , 上支架 (7) 上安装有传动电机 (6) , 上支架 (7) 和下支架 (9) 之间安装有传动导轨 (8) 。 3. 如权利要求 1 所述的一种消除保偏光纤扭矩的自动化装置, 。

4、其特征在于 : 扭矩测量 及消除系统 (2) 包括力矩敏感装置和旋转电机 (10) 。 4. 如权利要求 1 所述的一种消除保偏光纤扭矩的自动化装置, 其特征在于 : 放纤系统 (3) 包括放纤压纤机构 (11) , 放纤压纤机构 (11) 上安装有放纤电机。 5. 如权利要求 1 所述的一种消除保偏光纤扭矩的自动化装置, 其特征在于 : 导纤系统 (4) 包括导向杆 (14) , 导向杆 (14) 上安装有舵机 (13) , 舵机 (13) 上安装有拨叉 (12) 。 6. 如权利要求 1 所述的一种消除保偏光纤扭矩的自动化装置, 其特征在于 : 收纤系统 (5) 包括平移组件 (15) ,。

5、 平移组件 (15) 上安装有收纤压纤机构 (16) 和收纤电机 (17) 。 7. 如权利要求 1 所述的一种消除保偏光纤扭矩的自动化装置, 其特征在于 : 电器控制 系统 (18) 包括控制柜 (19) 和控制系统 (20) 。 权 利 要 求 书 CN 103558674 A 2 1/3 页 3 一种消除保偏光纤扭矩的自动化装置 技术领域 0001 本发明属于一种自动化装置, 具体涉及一种可以消除保偏光纤扭矩的自动化装 置。 背景技术 0002 光纤陀螺是一种光学陀螺, 易受磁光法拉第效应影响, 这种影响直接作用于光纤 陀螺的核心部件光纤环圈, 在其中沿相反方向传输的两束光受到磁场干扰时。

6、, 由于保 偏光纤存在扭矩, 会产生相位差, 导致光纤陀螺零偏产生剧烈变化, 最终影响了光纤陀螺的 动态使用精度。 0003 尽管采用磁屏蔽的方法, 可以降低光纤陀螺工作环境磁场对光纤环圈的影响, 但 是由于光纤陀螺装配以及安装需求, 光纤陀螺磁屏蔽罩的设计无法到达最佳, 存在以下几 点缺陷 : 0004 1) 由于空间限制, 磁屏蔽罩的直径和高度比远大于 1 : 4, 无法避免 “端接效应” 和 磁力线穿透屏蔽体范围 ; 0005 2) 由于空间限制, 不能采用双层磁屏蔽方案 ( 研究表明, 双层屏蔽要求两层屏蔽 之间至少要保持半英寸以上的距离 ), 无法达到最佳屏蔽效果 ; 0006 3)。

7、 由于光纤陀螺装配和安装需求, 不可避免地要在磁屏蔽体上开孔, 必然造成磁 散射, 降低磁屏蔽效果 ; 0007 上述缺陷, 最终导致光纤陀螺磁屏蔽效能大幅降低, 单纯依靠磁屏蔽方法, 无法降 低光纤陀螺磁敏感性, 提高光纤陀螺动态使用精度。 0008 因此, 需要研制一种可以消除保偏光纤扭矩的自动化装置, 降低光纤环圈的磁敏 感性, 配合磁屏蔽技术, 以保证光纤陀螺在工作环境下的动态使用精度。 发明内容 0009 本发明的目的是提供一种可以消除保偏光纤扭矩的自动化装置, 通过消除保偏光 纤扭矩, 降低光纤环圈磁敏感性, 弥补磁屏蔽方法的不足, 改善光纤环圈的磁场特性, 以保 证光纤陀螺在工作。

8、环境下的动态使用精度。 0010 本发明是这样实现的, 一种消除保偏光纤扭矩的自动化装置, 它包括升降系统, 升 降系统的中间安装有导纤系统, 升降系统的下端安装有扭矩测量及消除系统和放纤系统, 放纤系统上安装有收纤系统, 还包括电器控制系统。 0011 升降系统包括上支架和下支架, 上支架上安装有传动电机, 上支架和下支架之间 安装有传动导轨。 0012 扭矩测量及消除系统包括力矩敏感装置和旋转电机。 0013 放纤系统包括放纤压纤机构, 放纤压纤机构上安装有放纤电机。 0014 导纤系统包括导向杆, 导向杆上安装有舵机, 舵机上安装有拨叉。 0015 收纤系统包括平移组件, 平移组件上安装。

9、有收纤压纤机构和收纤电机。 说 明 书 CN 103558674 A 3 2/3 页 4 0016 电器控制系统包括控制柜和控制系统。 0017 本发明的优点是, 它可以有效减小保偏光纤中残余的扭矩, 直接降低了光纤环圈 的磁敏感性, 解决了光纤陀螺的磁场难题。 附图说明 0018 图 1 为本发明所提供的一种消除保偏光纤扭矩的自动化装置示意图 ; 0019 图 2 升降系统示意图 ; 0020 图 3 放纤系统示意图 ; 0021 图 4 导纤系统示意图 ; 0022 图 5 扭矩测量及消除系统示意图 ; 0023 图 6 收纤系统示意图。 0024 图中, 1 升降系统、 2 扭矩测量及消。

10、除系统、 3 放纤系统、 4 导纤系统、 5 收纤系统、 6 传动电机、 7上支架、 8传动导轨、 9下支架、 10旋转电机、 11放纤压纤机构、 12拨叉、 13舵机、 14 导向杆、 15 平移组件、 16 收纤压纤机构、 17 收纤电机、 18 电器控制系统、 19 控制柜、 20 控 制系统。 具体实施方式 0025 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细介绍 : 0026 一种消除保偏光纤扭矩的自动化装置它包括以下六个部分 : 升降系统 1, 升降系 统1的中间安装有导纤系统4, 升降系统1的下端安装有扭矩测量及消除系统2和放纤系统 3, 放纤系统 3 上安装有收纤系统 5, 还包。

11、括电器控制系统 18。 0027 其中, 升降系统 1 包括上支架 7 和下支架 9, 上支架 7 上安装有传动电机 6, 上支架 7和下支架9之间安装有传动导轨8, 该系统能够单独自动实现收纤系统和放纤系统部分的 升降动作, 升降高度范围为 1.5m 3.3m。 0028 扭矩测量及消除系统 2 包括力矩敏感装置和旋转电机 10, 该系统能够实现光纤扭 矩的识别以及消除, 消除后光纤中的残余扭矩不大于 15 /h ; 0029 放纤系统 3 包括放纤压纤机构 11, 放纤压纤机构 11 上安装有放纤电机, 该系统能 够自动和手动两种方式释放带有扭矩保偏光纤, 并防止光纤发生侧向滑动, 其中单。

12、次释放 光纤长度范围 : 0 6m。 0030 导纤系统4包括导向杆14, 导向杆14上安装有舵机13, 舵机13上安装有拨叉12, 该系统能够保证放纤的顺利进行, 其中制作拨叉的材料不能与光纤摩擦产生静电, 而且拨 叉不可以在运动时损伤光纤, 所以拨叉必须做成圆柱体。 0031 收纤系统 5 包括平移组件 15, 平移组件 15 上安装有收纤压纤机构 16 和收纤电机 17, 其中张力控制系统在 1g 30g 范围内连续可调, 收纤系统可以实现对直径在 150m 300m 范围内的光纤的精确排布。 0032 电器控制系统 18 包括控制柜 19 和控制系统 20, 该系统能实现对上述分系统的。

13、控 制, 实现对保偏光纤扭矩的消除。 本发明通过消除保偏光纤中的残余扭矩, 直接降低了光纤 环圈的磁敏感性, 从而解决了光纤陀螺的磁场难题, 提高了光纤陀螺在大动态范围内的使 用精度。 说 明 书 CN 103558674 A 4 3/3 页 5 0033 一种可以消除保偏光纤扭矩的自动化装置主要包括以下六个部分 : 升降系统、 放 纤系统、 导纤系统、 扭矩测量及消除系统、 收纤系统及电器控制系统。结合图 1 图 6 对本 装置的使用方法做详细说明 : 0034 第一步, 在升降系统的上支架上安装未退扭的大盘光纤和收纤用空盘一个, 同时 将光纤引出, 使其自然下垂, 启动系统升起大盘光纤和收。

14、纤盘至设定高度, 该高度范围为 : 1.5m 3.3m ; 0035 第二步, 将光纤自由端通过机构引至收纤盘, 完成光纤退扭前的准备工作 ; 0036 第三步, 放纤系统启动, 开始释放光纤, 同时导纤系统启动, 保证放纤过程顺利完 成, 其中放纤分为自动操作和手动操作, 自动操作需先设定放纤长度, 长度范围为 0 6m, 待光纤释放到设定长度后, 导纤系统返回初始位置, 放纤端压纤机构启动, 压紧光纤, 防止 光纤中的扭矩移动, 而手动操作由操作者控制, 待光纤释放到一定长度后, 完成后操作导纤 系统返回初始位置, 放纤端压纤机构启动, 压紧光纤, 防止光纤中的扭矩移动 ; 0037 第四。

15、步, 扭矩测量自动进行, 通过力矩敏感器测量光纤中存在的扭矩, 反馈控制 端, 控制端启动旋转电机, 消除光纤中的扭矩, 直至残余扭矩进入误差允许范围内 ( 即, 残 余扭矩不大于 15 /m), 完成退扭 ; 0038 第五步, 首先端启动张力控制系统、 压纤机构和收纤系统, 准备收纤, 其中张力控 制系统在 1g 30g 范围内连续可调, 收纤系统可以实现对直径在 150m 300m 范围内 的光纤的精确排布, 启动收纤电机和横向步进电机后进行收纤和排纤工作。 0039 第六步, 重复第三至第五步, 直至完成整盘光纤的扭矩消除工作。 说 明 书 CN 103558674 A 5 1/3 页 6 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103558674 A 6 2/3 页 7 图 4 说 明 书 附 图 CN 103558674 A 7 3/3 页 8 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 103558674 A 8 。

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