[發明專利]一種適用于不同直徑光纖線圈制作的光纖纏繞機

有效

• 申請號: 201410836015.1
• 申請日: 2014-12-29
• 公開（公告）號: CN104555622A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 趙雪峰;李生元;孫長森;李冬生
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B65H81/00
• 分類號: B65H81/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李寶元;梅洪玉

技術領域

本發明屬于土木工程安全監測領域，涉及到不同直徑光纖線圈制作的光纖纏繞的機器。

背景技術

光纖是光導纖維的簡寫，是一種利用光在玻璃或塑料制成的纖維中的全反射原理而達成的光傳導工具。光纖具有很多優異的性能，例如：抗電磁干擾和原子輻射的性能，徑細、質軟、重量輕的機械性能；絕緣、無感應的電氣性能；耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學性能等，它能夠在人達不到的地方(如高溫區)，或者對人有害的地區(如核輻射區)，起到人的耳目的作用，而且還能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。

在土木工程領域,光纖智能健康監測方法是對建筑物或構筑物的健康狀況進行檢測的一種新方法。無論是結構的健康監測還是智能結構控制,對結構當前狀態的實時測量都是必不可少的關鍵一環,光纖傳感器具有抗電磁干擾、高靈敏度、可撓曲鋪設等優點，故成為構成傳感系統的最佳選擇。光纖傳感器的基本工作原理是將來自光源的光經過光纖送入調制器，使待測參數與進入調制區的光相互作用后，導致光的光學性質(如光的強度、波長、頻率、相位、偏正態等)發生變化，稱為被調制的信號光，再經過光纖送入光探測器，經解調后，獲得被測參數。

然而，由于光纖的特殊材質，目前光纖線圈的制作多采用人工纏繞的方法。顯然，人工纏繞的方法有如下缺點:1)耗時較長，效率低；2)纏繞過程中光纖極易斷，導致前功盡棄；3)不能保證光纖預張拉力均勻；4)不能保證相鄰線圈緊密接觸；5)人工纏繞可重復性差，使監測結果不穩定；6)不能批量操作。

針對上述問題，為了實現不同直徑光纖線圈的高質量、高效率的制作，本發明提出一種光纖纏繞機，實現對不同直徑光纖線圈的制作。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種適用于不同直徑光纖線圈制作的光纖纏繞機。應用與電機相連的變頻器實現機器的開關及轉速的控制。應用一個一端用傳動皮帶與電機連接，中間斷開用于固定試件，另一端置于導軌上可調整中間間距以適應試件長度的軸上，實現小直徑光纖線圈的制作。應用兩根平行放置的軸，其中一根軸固定，用皮帶與電機相連，另一根軸兩端均設軸承，能自由轉動，并可調整兩軸之間的距離以適應不同直徑的試件，實現大直徑光纖線圈的制作。應用一個周長為10cm的測長輪，當光纖穿過時，帶動測長輪轉動，實現對已纏繞光纖長度的測量。應用一個下端有彈簧支承的張緊輪，利用彈簧彈性，使光纖時刻處于張緊狀態。同時利用機器自身的阻力使光纖預張拉力均勻，從而實現不同直徑光纖線圈的快速、高質量制作。

本發明的技術方案是：

一種適用于不同直徑光纖線圈制作的光纖纏繞機，包括動力輸入模塊、小直徑光纖線圈制作模塊、大直徑光纖線圈制作模塊、光纖測長模塊和光纖張緊模塊。

動力輸入模塊包括電機和與其相連的變頻器。電機上帶有兩個皮帶輪，一個傳動輪的直徑10-12cm，用于小直徑光纖線圈制作；另一個傳動輪的直徑為8-10cm，用于大直徑光纖線圈制作。

小直徑光纖線圈制作模塊包括小直徑光纖線圈纏繞傳動系統、光纖測長輪、光纖張緊輪和光纖卷固定裝置。小直徑光纖線圈纏繞傳動系統包括通過皮帶與電機傳動輪相連的小直徑光纖線圈制作主動輪、隨主動輪轉動的小直徑光纖線圈纏繞軸主動端、小直徑光纖線圈制作從動端及小直徑光纖線圈制作從動端導軌。

小直徑光纖線圈纏繞傳動系統中主動輪的直徑5-6cm，主動端設有用于固定小直徑試件的三爪卡盤。小直徑光纖線圈制作從動端包括小直徑光纖線圈制作從動軸、從動端支座及從動端導軌。從動軸一端通過螺栓調節與主動端的距離并固定在從動端支座上，另一端設有用于固定小直徑試件的三爪卡盤，三爪卡盤與軸承連接。從動端導軌長50-60cm，從動端支座可沿從動端導軌移動，到達所需位置后用螺栓固定。光纖測長輪周長為10cm，其兩端光纖夾角小于90°，固定于底座上。光纖張緊輪的下端用彈簧支承，其直徑為5-6cm，彈簧外有保護套。光纖張緊輪的最高點高于光纖卷，兩端光纖夾角小于180°。光纖卷固定裝置用于固定光纖卷，光纖卷放置時使光纖從光纖卷的上部取下。