一种实现光纤沿轴心旋转的机械结构制造技术

本发明专利技术属于特种光纤微加工领域，具体涉及一种与CCD成像系统配合使用的二维校正机构，应用于光纤轴向旋转加工的实现光纤沿轴心旋转的机械结构。一种实现光纤沿轴心旋转的机械结构，包括圆形的轴台盖、两侧带有导轨槽的轴台、两个在Y轴方向上位移精细螺栓和两个X轴方向上的位移精细螺栓、内部带有X轴方向导轨以及两侧带有Y轴方向导轨的光纤卡具载体与光纤卡具，所述光纤卡具载体通过两侧导轨与轴台组合，轴台盖利用螺丝固定在轴台两侧，形成一个整体。本发明专利技术可以实现光纤轴心与旋转机构中心校准，通过精细螺栓的调整及实时校正可使误差小于几微米，可应用于光纤的熔融拉锥、雕刻、研磨及单芯或多芯螺旋型光纤的制作。

【技术实现步骤摘要】
一种实现光纤沿轴心旋转的机械结构
本专利技术属于特种光纤微加工领域，具体涉及一种与CCD成像系统配合使用的二维校正机构，应用于光纤轴向旋转加工的实现光纤沿轴心旋转的机械结构。
技术介绍
光纤沿轴心旋转加工可以制作一定螺距的单芯或多芯螺旋芯光纤或写入螺旋刻槽等，对光纤传感器的制作与研究具有重大意义。在光纤微加工领域，人们已经掌握了光纤的打孔、研磨以及拉锥等微加工技术，但在光纤沿轴向精密旋转加工方面还有很大提升空间。该专利技术实现了光纤的轴心与旋转机构同心旋转，可以应用于具有均匀螺距的螺旋光纤或螺旋槽刻写的制作。本专利技术利用质心法通过CCD图像采集旋转过程中光斑的各个质心位置，通过拟合法确定光斑旋转中心及旋转半径，调整二维高精度位移光纤旋转卡具使旋转半径趋于零，从而达到纤芯与旋转中心同轴的目的。美国专利(US3938895)一种光纤定位的方法，可以很精确的定位光纤，但不能应用于光纤的旋转加工。中国专利(CN202066993)耦合器生产专用光纤夹具，实现了光纤的二维微调功能，但没有CCD在线监测以及旋转对心功能。中国专利(CN101879659A)，旋转光纤进行微加工的方法及装置，很好的抑制了光纤转动漂移，但并未给出如何校准光纤的中心与旋转中心重合的问题，只靠机械加工确定光纤夹具与旋转机构同心，无疑给对现有的加工精度提出了很高的要求。由于光纤沿轴向旋转要求二维高精度位移光纤旋转卡具质量轻、体积小、精度高、易于旋转、易于进行反馈等特点，现有的二维或三维位移平台具有体积庞大，操作复杂，均不能应用于光纤的轴向同心旋转系统，例如“一种纳米级二维微定位工作台的设计与分析”(OpticsandPrecisionEngineering2006，14(3):1004-924X)、“二维高精度磁悬浮定位平台的研究”(西安交通大学学报2008，42(11))。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种简单、可实现光纤沿轴向旋转的机械结构。本专利技术的目的是这样实现的：一种实现光纤沿轴心旋转的机械结构，包括圆形的轴台盖、两侧带有导轨槽的轴台、两个在Y轴方向上位移精细螺栓和两个X轴方向上的位移精细螺栓、内部带有X轴方向导轨以及两侧带有Y轴方向导轨的光纤卡具载体与光纤卡具，所述光纤卡具载体通过两侧导轨与轴台组合，轴台盖利用螺丝固定在轴台两侧，形成一个整体，Y轴方向上的两个位移精细螺栓分别螺旋进轴台盖上的两个螺纹孔中，其中螺栓的底部在轴台的导轨槽中与光纤卡具载体相触，X轴方向上的两个位移精细螺栓分别螺旋进光纤卡具载体中间部位前后的螺纹孔中，其中螺栓底部与光纤卡具相触，调节X、Y轴方向的位移精细螺栓，就可以调节光纤卡具的位置，最终可使光纤卡具的V型槽与轴台盖的中心轴同心。所述的轴台内部有个X轴方向的导轨结构，光纤卡具要通过位固定螺丝在Y轴方向固定在光纤卡具载体上，X轴方向通过轴台内部的导轨可以自由滑动，最终通过X轴的位移精细螺栓调节光纤卡具的位置。所述的轴台盖的位置要对称的安装在轴台的两侧。本专利技术的有益效果在于：本专利技术可以实现光纤轴心与旋转机构中心校准，通过精细螺栓的调整及实时校正可使误差小于几微米，可应用于光纤的熔融拉锥、雕刻、研磨及单芯或多芯螺旋型光纤的制作。附图说明图1为本专利技术系统结构示意图；图2为本专利技术二维高精度位移光纤旋转卡具立体结构示意图；图3为调节二维高精度位移光纤旋转卡具时，光纤质心旋转轨迹的中心逼近旋转机构中心的过程。具体实施方式下面结合附图举例对本专利技术进行更详细的描述：本专利技术提供一种能实现光纤沿轴心旋转的机械结构。光纤旋转时利用光斑质心旋转轨迹确定光斑旋转中心，计算光斑质心旋转半径，调节二维高精度位移光纤旋转卡具以调整光纤水平和竖直位置，即可保证光纤沿轴向旋转与旋转机构高度同心性。该系统由高精度光纤二维位移调整卡具、CCD相机、LED光源组成；其中二维精细位移调整台由旋转轴台、轴台盖、四个竖直调整精细螺栓、三个水平调整精细螺栓以及位固定螺丝组成，CCD相机连接计算机处理器，可把拟合后的偏差结果显示出来。本专利技术可以实现光纤轴心与旋转机构中心校准，通过精细螺栓的调整及实时校正可使误差小于几微米，可应用于光纤的熔融拉锥、雕刻、研磨及单芯或多芯螺旋型光纤的制作。本专利技术的内容如下：(1)实现光纤沿轴心旋转的机械结构包括：由光纤卡具、光纤卡具载体、旋转轴台、轴台盖、四个竖直调整精细螺栓、三个水平调整精细螺栓以及位固定螺丝组成的二维精细调整台；CCD相机；LED光源。(2)光纤夹具的作用是将光纤固定在整个机械结构上，是光纤实现沿轴心旋转的基础。(3)光纤卡具载体的作用是实现光纤卡具与整个机械结构的结合，既能实现将光纤固定在光纤卡具上的功能，又能实现将光纤卡具与整个机械结构完美结合的功能。(4)旋转轴台的作用是充当整个机械结构的载体，整个机械结构的零件都要安装在旋转轴台上。(5)轴台盖的作用有两个，既可以固定整个旋转轴台以及轴台上的零件，又是精细螺栓的载体。(6)精细螺栓以及位固定螺丝的作用是调节光纤卡具到合适的位置，最终通过位固定螺丝固定光纤卡具。(7)CCD相机和LED光源虽不是专利技术，但却在本机械结构中起到了非常重要的作用，LED发光可以产生光斑用来确定光纤的位置，而CCD相机可以实现对光纤的位置状态进行实时信号采集，使我们能够了解光纤的位置。(8)具体安装步骤：先将光纤卡具放在光纤卡具载体上，然后将光纤卡具载体固定在旋转轴台上，盖上轴台盖，插上精细螺栓和位固定螺丝，再将光纤从轴台的中心一端穿进去，从另一边穿出，这时要保证光纤是处于光纤夹具中心上的，然后放下光纤卡具的盖板，从而固定住光纤，调节精细螺栓使光纤卡具处于合适的位置。1)图中各标号含义为：1—二维高精度位移光纤旋转卡具，2—CCD相机，3—计算机处理器，4—LED光源，5—轴台盖，6—轴台，7—光纤卡具载体，8—光纤卡具，9—Y方向上位移精细螺栓，10—Y方向下位移精细螺栓，11—X方向左位移精细螺栓，12—X方向右位移精细螺栓，13—位固定螺丝。2)参见图1，把光纤固定在光纤卡具上，调整CCD相机2位置及焦距，使其对准二维高精度位移光纤旋转卡具1并能成清晰的图像。3)参见图1，利用光斑在CCD靶面上成像，通过处理器运算把灰度二值化图像经滤波去除干扰，再经圆心拟合确定光斑质心。4)旋转二维高精度位移光纤旋转卡具1，重复以上步骤，确定多组光斑质心，拟合光斑质心旋转轨迹确定光斑旋转中心O1，计算光斑旋转半径r1。5)参见图2，由计算机处理器给出的光斑旋转半径，先试探调试Y方向下位移精细螺栓10，使光纤在Y方向做细小调整，重复(3)(4)计算光斑旋转半径，与上次结果比对，重复实验，在光斑旋转半径最小处，紧固Y方向上位移精细螺栓11，锁定Y方向二维高精度位移光纤旋转卡具。6)参见图2，同理，在X方向做试探调整，在光斑旋转半径最小处锁定X方向左右位移精细螺栓11，12。1)位固定螺丝13以固定光纤卡具与光纤卡具壳体相对空间位置。2)参见图3，O为旋转机构的中心，O1、O2为两次拟合的光斑质心旋转轨迹的中心，r1，r2为光纤质心旋转轨迹于实际旋转机构中心的距离，当距离r接近于零时，光纤质心与旋转机构中心重合。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现光纤沿轴心旋转的机械结构，包括圆形的轴台盖(5)、两侧带有导轨槽的轴台(6)、两个在Y轴方向上位移精细螺栓和两个X轴方向上的位移精细螺栓、内部带有X轴方向导轨以及两侧带有Y轴方向导轨的光纤卡具载体(7)与光纤卡具(8)，其特征在于：所述光纤卡具载体通过两侧导轨与轴台组合，轴台盖利用螺丝固定在轴台两侧，形成一个整体，Y轴方向上的两个位移精细螺栓分别螺旋进轴台盖上的两个螺纹孔中，其中螺栓的底部在轴台的导轨槽中与光纤卡具载体相触，X轴方向上的两个位移精细螺栓分别螺旋进光纤卡具载体中间部位前后的螺纹孔中，其中螺栓底部与光纤卡具相触，调节X、Y轴方向的位移精细螺栓，就可以调节光纤卡具的位置，最终可使光纤卡具的V型槽与轴台盖的中心轴同心。

【技术特征摘要】
1.一种实现光纤沿轴心旋转的机械结构，包括圆形的轴台盖(5)、两侧带有导轨槽的轴台(6)、两个在Y轴方向上位移精细螺栓和两个X轴方向上的位移精细螺栓、内部带有X轴方向导轨以及两侧带有Y轴方向导轨的光纤卡具载体(7)、光纤卡具(8)，其特征在于：所述光纤卡具载体通过两侧导轨与轴台组合，轴台盖利用螺丝固定在轴台两侧，形成一个整体，Y轴方向上的两个位移精细螺栓分别螺旋进轴台盖上的两个螺纹孔中，其中螺栓的底部在轴台的导轨槽中与光纤卡具载体相触，X轴方向上的两个位移精细螺栓分别螺旋进光纤卡具载体中间部位前后的螺纹...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿涛，周宇，刘召军，耿仕新，苑立波，杨文蕾，薛人峰，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23