[发明专利]一种适用于不同直径光纤线圈制作的光纤缠绕机

说明书

技术领域

本发明属于土木工程安全监测领域，涉及到不同直径光纤线圈制作的光纤缠绕的机器。

背景技术

光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。光纤具有很多优异的性能，例如：抗电磁干扰和原子辐射的性能，径细、质软、重量轻的机械性能；绝缘、无感应的电气性能；耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能够在人达不到的地方(如高温区)，或者对人有害的地区(如核辐射区)，起到人的耳目的作用，而且还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。

在土木工程领域,光纤智能健康监测方法是对建筑物或构筑物的健康状况进行检测的一种新方法。无论是结构的健康监测还是智能结构控制,对结构当前状态的实时测量都是必不可少的关键一环,光纤传感器具有抗电磁干扰、高灵敏度、可挠曲铺设等优点，故成为构成传感系统的最佳选择。光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏正态等)发生变化，称为被调制的信号光，再经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数。

然而，由于光纤的特殊材质，目前光纤线圈的制作多采用人工缠绕的方法。显然，人工缠绕的方法有如下缺点:1)耗时较长，效率低；2)缠绕过程中光纤极易断，导致前功尽弃；3)不能保证光纤预张拉力均匀；4)不能保证相邻线圈紧密接触；5)人工缠绕可重复性差，使监测结果不稳定；6)不能批量操作。

针对上述问题，为了实现不同直径光纤线圈的高质量、高效率的制作，本发明提出一种光纤缠绕机，实现对不同直径光纤线圈的制作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适用于不同直径光纤线圈制作的光纤缠绕机。应用与电机相连的变频器实现机器的开关及转速的控制。应用一个一端用传动皮带与电机连接，中间断开用于固定试件，另一端置于导轨上可调整中间间距以适应试件长度的轴上，实现小直径光纤线圈的制作。应用两根平行放置的轴，其中一根轴固定，用皮带与电机相连，另一根轴两端均设轴承，能自由转动，并可调整两轴之间的距离以适应不同直径的试件，实现大直径光纤线圈的制作。应用一个周长为10cm的测长轮，当光纤穿过时，带动测长轮转动，实现对已缠绕光纤长度的测量。应用一个下端有弹簧支承的张紧轮，利用弹簧弹性，使光纤时刻处于张紧状态。同时利用机器自身的阻力使光纤预张拉力均匀，从而实现不同直径光纤线圈的快速、高质量制作。

本发明的技术方案是：

一种适用于不同直径光纤线圈制作的光纤缠绕机，包括动力输入模块、小直径光纤线圈制作模块、大直径光纤线圈制作模块、光纤测长模块和光纤张紧模块。

动力输入模块包括电机和与其相连的变频器。电机上带有两个皮带轮，一个传动轮的直径10-12cm，用于小直径光纤线圈制作；另一个传动轮的直径为8-10cm，用于大直径光纤线圈制作。

小直径光纤线圈制作模块包括小直径光纤线圈缠绕传动系统、光纤测长轮、光纤张紧轮和光纤卷固定装置。小直径光纤线圈缠绕传动系统包括通过皮带与电机传动轮相连的小直径光纤线圈制作主动轮、随主动轮转动的小直径光纤线圈缠绕轴主动端、小直径光纤线圈制作从动端及小直径光纤线圈制作从动端导轨。

小直径光纤线圈缠绕传动系统中主动轮的直径5-6cm，主动端设有用于固定小直径试件的三爪卡盘。小直径光纤线圈制作从动端包括小直径光纤线圈制作从动轴、从动端支座及从动端导轨。从动轴一端通过螺栓调节与主动端的距离并固定在从动端支座上，另一端设有用于固定小直径试件的三爪卡盘，三爪卡盘与轴承连接。从动端导轨长50-60cm，从动端支座可沿从动端导轨移动，到达所需位置后用螺栓固定。光纤测长轮周长为10cm，其两端光纤夹角小于90°，固定于底座上。光纤张紧轮的下端用弹簧支承，其直径为5-6cm，弹簧外有保护套。光纤张紧轮的最高点高于光纤卷，两端光纤夹角小于180°。光纤卷固定装置用于固定光纤卷，光纤卷放置时使光纤从光纤卷的上部取下。