一种基于光纤微弯效应的机械式滑觉传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种传感器。技术方案是：一种基于光纤微弯效应的机械式滑觉传感器，其特征在于：该传感器包括外壳、可转动地定位在外壳中并且边缘从外壳侧面伸出的接触齿轮、分别设置在接触齿轮两侧的两个变形结构、竖直穿过外壳与变形结构的两条光纤、传递接触齿轮动力驱动变形结构从而弯曲光纤的传动结构；所述传动结构包括可转动地定位在外壳中的传动轴、设置在传动轴中部与接触齿轮啮合的齿圈、分别设置在传动轴两端的内螺孔、通过轴套可轴向滑动地定位在传动轴两端并与内螺孔啮合的螺杆以及设置在传动轴上的涡卷弹簧。该传感器能够解决现有技术中滑觉传感器抗电磁干扰能力较弱、灵敏度较低以及信号传输损耗过大的问题。

A mechanical slip sensor based on Optical Fiber Microbend effect

【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤微弯效应的机械式滑觉传感器
本技术涉及一种传感器，尤其是一种基于光纤微弯效应的检测物体间机械式滑动的传感器。
技术介绍
机械夹爪在夹取物体时，要避免物体发生意外掉落的关键是对物体与夹爪之间的相对滑动进行检测，因此需要一种传感器来感知物料与夹爪之间的相对滑动。常见的滑觉传感器如压阻式、电容式等传感器与电密切相关，易受到电磁干扰等因素的影响，导致检测精度不稳定。多数机械式滑觉传感器，尽管受电磁干扰的影响较小，但在检测过程中由于机械结构不够合理，导致有效信号损耗，传感器的灵敏度降低。申请号为201621118751的中国技术专利，公开了“一种基于光纤微弯曲效应的滑觉传感器”，该传感器原理主要基于光纤微弯效应，传感器主体为机械结构，用于检测机械手夹取物体过程中物料与机械手的相对滑动，相对滑动产生的摩擦力会让弹性结构发生形变，进而使得光纤发生形变。但在实际应用中，机械手负载不宜过大，使得物体滑动时摩擦力较小，再加之传感器内部结构之间的摩擦损耗以及振动干扰，光纤往往难以产生形变或信号噪声过大。因此，设计一种受电磁干扰小，有足够灵敏度的滑觉传感器已成为迫切的现实需求。
技术实现思路
本技术的目的是克服上述
技术介绍
中的不足，提供一种基于光纤微弯效应的机械式滑觉传感器，以解决现有技术中滑觉传感器抗电磁干扰能力较弱、灵敏度较低以及信号传输损耗过大的问题。本技术的技术方案是：一种基于光纤微弯效应的机械式滑觉传感器，其特征在于：该传感器包括外壳、可转动地定位在外壳中并且边缘从外壳侧面伸出的接触齿轮、分别设置在接触齿轮两侧的两个变形结构、竖直穿过外壳与变形结构的两条光纤、传递接触齿轮动力驱动变形结构从而弯曲光纤的传动结构；所述传动结构包括可转动地定位在外壳中的传动轴、设置在传动轴中部与接触齿轮啮合的齿圈、分别设置在传动轴两端的内螺孔、通过轴套可轴向滑动地定位在传动轴两端并与内螺孔啮合的螺杆以及设置在传动轴上的涡卷弹簧；所述变形结构包括沿着竖直方向交错布置的若干支撑板与推板，支撑板与外壳内壁固定，推板通过变形推杆与螺杆固定，支撑板上设有用于穿插光纤的支撑板孔并且若干支撑板上的各支撑板孔同轴布置，推板上设有用于穿插光纤的推板孔并且推板孔之间同轴布置；所述接触齿轮转动时通过传动结构驱动推板水平移动；所述外壳的顶面与底面分别设有位于各变形结构上下方的光纤孔，外壳侧面设有接触齿轮槽，光纤孔与对应变形结构的支撑板孔同轴布置。所述轴套中设有轴向延伸的滑槽，螺杆上设有与滑动槽配合的滑轨。所述传动轴的齿圈两侧对称设置两个涡卷弹簧；所述涡卷弹簧包括与外壳固定的盒体以及设置在盒体内并且装套在传动轴上的弹簧。所述轴套通过支架固定在外壳中。所述外壳包括壳体与壳盖；所述光纤孔分别设置在壳体的顶面与底面，接触齿轮槽设置在壳盖上。本技术的有益效果是：本技术中，接触齿轮直接接触被检测物体表面，通过被检测物体带动接触齿轮滚动，接触齿轮再通过传动结构与变形结构带动光纤变形，利用光纤微弯曲效应(光纤受到微弯时一部分芯模能量转化为包层模能量，导致输出信号衰减)检测相对滑动；通过接触齿轮的滚动方式检测物体滑动，受到摩擦较小，提高了传动效率，解决了传统机械式传感器滑觉信号损耗过大的缺陷；基于光纤微弯曲效应，有效避免了电磁干扰的影响，并且在信号处理中采用双光纤的检测方案，通过对照分析两根光纤的输出信号变化，更有利于排除其他干扰因素的影响，大大提高了检测灵敏度。附图说明图1是本技术的立体结构示意图之一。图2是本技术的立体结构示意图之二(壳盖打开)。图3是本技术的主视结构示意图。图4是本技术中壳盖的立体结构示意图。图5是本技术中壳体的立体结构示意图。图6是本技术中传动结构的主视结构示意图。图7是本技术中传动轴的主视结构示意图。图8是本技术中螺杆的主视结构示意图。图9是本技术中螺杆的左视结构示意图。图10是本技术中轴套的主视结构示意图。图11是本技术中轴套的右视结构示意图。图12是本技术中涡卷弹簧的主视结构示意图。图13是本技术中涡卷弹簧的右视结构示意图。图14是本技术中变形推杆的主视结构示意图。图15是本技术中变形推杆的俯视结构示意图。具体实施方式以下结合说明书附图，对本技术作进一步说明，但本技术并不局限于以下实施例。如图1所示，一种基于光纤微弯效应的机械式滑觉传感器，包括外壳1、接触齿轮2、传动结构、两个变形结构以及两条光纤8。所述接触齿轮可转动地定位在外壳中，两条光纤平行布置并且竖直穿过壳体，接触齿轮通过传动结构带动变形结构运动从而将光纤压弯，利用光纤微弯曲效应检测相对滑动。所述外壳包括壳体1-1与壳盖1-2，壳体与壳盖通过螺栓固定，壳体的顶面与底面各设置两个光纤孔1-6，上下两个对应的光纤孔之间同轴布置，壳盖上设有接触齿轮槽，壳体中设有壳体支架1-3，壳盖内侧设有壳盖支架2-2，所述接触齿轮通过齿轮轴2-1可转动地定位在壳盖内侧，接触齿轮部分边缘从接触齿轮槽伸出壳盖外。所述传动结构中，传动轴3水平布置(图3的水平方向)并且可绕水平轴线转动地定位在壳体中，传动轴中部设有与接触齿轮啮合的齿圈3-1，传动轴的两侧端面分别设有内螺孔3-2，两个螺杆6通过轴套5可轴向(图3的水平方向)滑动地定位在壳体内，这两个螺杆分别设置在传动轴两端并且与传动轴同轴布置，螺杆的一侧设有外螺纹6-1并且另一侧的端面设有连接块6-3，螺杆上还设有轴向布置的滑轨6-2，轴套通过支架固定在壳体内(支架由壳体支架1-3与壳盖支架2-2组成)，轴套外部设有挡环5-2以及沿圆周方向环绕布置的多个夹持面5-3(利于支架夹紧，从而阻止轴套转动和轴向位移)，轴套的内腔设有轴向布置并与滑轨配合的滑槽5-1，螺杆穿过轴套后与内螺孔螺纹啮合，传动轴两侧端部也分别伸入轴套内腔一定距离(轴套起到支撑传动轴旋转以及限制传动轴轴向位移的作用)。所述传动轴上还设有涡卷弹簧4，两个涡卷弹簧对称设置在传动轴齿圈的两侧，每个涡卷弹簧包括与壳体固定的盒体4-1以及设置在盒体内并且装套在传动轴上的弹簧4-2，弹簧的一端4-2与传动轴固定(传动轴上设有对应的弹簧插孔3-3)并且另一端4-4与盒体固定。所述两个变形结构分别设置在壳体内腔的左右两侧(图3中水平方向的两侧)，每个变形结构包括竖直布置的变形推杆7以及若干支撑板1-4与推板7-1，所述支撑板固定在壳体内壁上并且沿着竖直方向排列，所述推板固定在变形推杆上并且沿着竖直方向排列，支撑板与推板之间交错布置，每个支撑板上设有用于穿插光纤的支撑板孔1-5，支撑板孔之间同轴布置并且支撑板孔与其上下方的光纤孔同轴布置，每个推板上设有用于穿插光纤的推板孔7-2并且推板孔之间同轴布置。所述支撑板孔轴线与光纤孔轴线的所在平面平行于传动轴轴线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光纤微弯效应的机械式滑觉传感器，其特征在于：该传感器包括外壳(1)、可转动地定位在外壳中并且边缘从外壳侧面伸出的接触齿轮(2)、分别设置在接触齿轮两侧的两个变形结构、竖直穿过外壳与变形结构的两条光纤(8)、传递接触齿轮动力驱动变形结构从而弯曲光纤的传动结构；/n所述传动结构包括可转动地定位在外壳中的传动轴(3)、设置在传动轴中部与接触齿轮啮合的齿圈(3-1)、分别设置在传动轴两端的内螺孔(3-2)、通过轴套(5)可轴向滑动地定位在传动轴两端并与内螺孔啮合的螺杆(6)以及设置在传动轴上的涡卷弹簧(4)；/n所述变形结构包括沿着竖直方向交错布置的若干支撑板(1-4)与推板(7-1)，支撑板与外壳内壁固定，推板通过变形推杆(7)与螺杆固定，支撑板上设有用于穿插光纤的支撑板孔(1-5)并且若干支撑板上的各支撑板孔同轴布置，推板上设有用于穿插光纤的推板孔(7-2)并且推板孔之间同轴布置；所述接触齿轮转动时通过传动结构驱动推板水平移动；/n所述外壳的顶面与底面分别设有位于各变形结构上下方的光纤孔(1-6)，外壳侧面设有接触齿轮槽，光纤孔与对应变形结构的支撑板孔同轴布置。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤微弯效应的机械式滑觉传感器，其特征在于：该传感器包括外壳(1)、可转动地定位在外壳中并且边缘从外壳侧面伸出的接触齿轮(2)、分别设置在接触齿轮两侧的两个变形结构、竖直穿过外壳与变形结构的两条光纤(8)、传递接触齿轮动力驱动变形结构从而弯曲光纤的传动结构；
所述传动结构包括可转动地定位在外壳中的传动轴(3)、设置在传动轴中部与接触齿轮啮合的齿圈(3-1)、分别设置在传动轴两端的内螺孔(3-2)、通过轴套(5)可轴向滑动地定位在传动轴两端并与内螺孔啮合的螺杆(6)以及设置在传动轴上的涡卷弹簧(4)；
所述变形结构包括沿着竖直方向交错布置的若干支撑板(1-4)与推板(7-1)，支撑板与外壳内壁固定，推板通过变形推杆(7)与螺杆固定，支撑板上设有用于穿插光纤的支撑板孔(1-5)并且若干支撑板上的各支撑板孔同轴布置，推板上设有用于穿插光纤的推板孔(7-2)并且推板孔之间同轴布置；所述接触齿轮转动时通过传动结构驱动推板水平移动；
所述外壳的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱哲琦，蔡雨辰，曲军荟，贺磊盈，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33