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全光式光纖傳輸?shù)男D(zhuǎn)編碼器的制造方法
【專利摘要】提供一種全光式光纖傳輸?shù)男D(zhuǎn)編碼器，在密閉的外殼內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸上固定有光學(xué)編碼盤，所述光學(xué)編碼盤的上制有多條編碼光軌，發(fā)光端光纖組和接收端光纖組一端分別懸空對(duì)應(yīng)每條編碼光軌，所述發(fā)光端光纖組和接收端光纖組另一端引出外殼之外，并用傳輸光纜連接到遠(yuǎn)離干擾源的光電耦合電路上輸出正確的電信號(hào)編碼。本實(shí)用新型是全光式的能量與信息傳輸，沒有電信號(hào)，沒有電氣部件，有最好的抗電磁干擾的能力，且重量輕，抗震性能好，具有很高的實(shí)用價(jià)值。
【專利說明】全光式光纖傳輸?shù)男D(zhuǎn)編碼器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型光電旋轉(zhuǎn)編碼器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種全光式光纖傳輸?shù)男D(zhuǎn)編碼器，采用全光學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，沒有電氣部件，編碼信息完全不會(huì)受到各種電磁信號(hào)的干擾。

【背景技術(shù)】
[0002]旋轉(zhuǎn)編碼器是一種檢測物體旋轉(zhuǎn)物理量的傳感器，只要輸入電能，就有可直接進(jìn)入數(shù)字系統(tǒng)的輸出電脈沖，可測量物體轉(zhuǎn)動(dòng)的角度、轉(zhuǎn)過的圈數(shù)、轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度等；旋轉(zhuǎn)編碼器運(yùn)行穩(wěn)定，廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)或轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為平動(dòng)的系統(tǒng)中。但在實(shí)際應(yīng)用中，現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)編碼器都帶有電纜，通常都安裝在離電動(dòng)機(jī)很近的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備上，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)及其控制設(shè)備以及動(dòng)力電纜中會(huì)產(chǎn)生極強(qiáng)的干擾信號(hào)，會(huì)對(duì)編碼器內(nèi)部的電路或其連接的電纜產(chǎn)生難以抵御的干擾；或設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的靜電放電或空中的雷電會(huì)擊中編碼器；或者所有可能的干擾會(huì)沿著編碼器電纜，傳輸?shù)剿B接的電子設(shè)備中去，這些都會(huì)使基于編碼器的電子系統(tǒng)出現(xiàn)難以預(yù)測的錯(cuò)誤，嚴(yán)重影響了安全生產(chǎn)。現(xiàn)有的編碼器由于要通電，有電纜，原則上難以消除干擾，因此有必要提出改進(jìn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題:提供一種沒有電信號(hào)、沒有電氣部件、能抵抗各種電磁信號(hào)干擾的全光式光纖傳輸?shù)男D(zhuǎn)編碼器。
[0004]本實(shí)用新型米用的技術(shù)方案:全光式光纖傳輸?shù)男D(zhuǎn)編碼器，在密閉的外殼內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸上固定有光學(xué)編碼盤，所述光學(xué)編碼盤上制有多條編碼光軌，發(fā)光端光纖組和接收端光纖組一端分別懸空對(duì)應(yīng)每條編碼光軌，所述發(fā)光端光纖組和接收端光纖組另一端引出外殼之外，并用傳輸光纜連接到遠(yuǎn)離干擾源的光電耦合電路上輸出正確的電信號(hào)編碼。
[0005]其中，所述光電耦合電路由發(fā)光耦合單元和光電轉(zhuǎn)換單位構(gòu)成，其中，發(fā)光端光纖組另一端引出外殼后通過傳輸光纜與發(fā)光耦合單位電連接，接收端光纖組另一端引出外殼后通過另一根傳輸光纜與光電轉(zhuǎn)換單兀電連接輸出正確的電信號(hào)編碼。
[0006]進(jìn)一步地，所述發(fā)光端光纖組和接收端光纖組各自對(duì)應(yīng)的每對(duì)光纖的端面為傳光的光學(xué)平面或微透鏡。
[0007]進(jìn)一步地，所述光學(xué)編碼盤為透光或不透光的透射式編碼盤，或者為反光或不反光的反射式編碼盤。
[0008]進(jìn)一步地，所述編碼光軌為四位格雷碼光軌或八位格雷碼光軌或四位圓筒光軌。
[0009]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比是全光式的能量與信息傳輸，沒有電信號(hào)，沒有電氣部件，有最好的抗電磁干擾的能力，且重量輕，抗震性能好，具有很高的實(shí)用價(jià)值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為本實(shí)用新型的光學(xué)編碼盤為四位格雷碼光軌的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3為本實(shí)用新型的光學(xué)編碼盤為八位格雷碼光軌的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖4為本實(shí)用新型的光學(xué)編碼盤為增量式編碼光軌的結(jié)構(gòu)示意圖，由內(nèi)向外依次為Z、A、B編碼光軌；
[0014]圖5為本實(shí)用新型的光學(xué)編碼盤為四位編碼光軌的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖6為本實(shí)用新型的光學(xué)編碼盤為四位圓筒編碼光軌的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖7為本實(shí)用新型的光學(xué)編碼盤為八位編碼光軌的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖8為本實(shí)用新型的光學(xué)編碼盤為透射式編碼盤且光纖頭部的光學(xué)結(jié)構(gòu)與光路的兩種可能的示意圖，其中發(fā)光端光纖組的光纖頭是光學(xué)平面或微透鏡，接收端光纖組的光纖頭是微透鏡。
[0018]圖9為本實(shí)用新型的光學(xué)編碼盤為反射式編碼盤且光纖頭部的光學(xué)結(jié)構(gòu)與光路的兩種可能的示意圖，其中發(fā)光端光纖組的光纖頭是光學(xué)平面或微透鏡，接收端光纖組的光纖頭是微透鏡。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖1-9描述本實(shí)用新型的實(shí)施例。圖2、圖3和圖4中，黑色區(qū)域表示不透光或不反光，白色區(qū)域表示透光或反光。
[0020]全光式光纖傳輸?shù)男D(zhuǎn)編碼器，在密閉的外殼I內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)軸3，所述轉(zhuǎn)軸3上固定有光學(xué)編碼盤2，具體說，所述光學(xué)編碼盤2為透光或不透光的透射式編碼盤，或者為反光或不反光的反射式編碼盤。所述光學(xué)編碼盤2上制有多條編碼光軌10，編碼光軌10為四位格雷碼光軌或八位格雷碼光軌或四位圓筒光軌。發(fā)光端光纖組4和接收端光纖組5 —端分別懸空對(duì)應(yīng)每條編碼光軌10，具體說，所述發(fā)光端光纖組4和接收端光纖組5各自對(duì)應(yīng)的每對(duì)光纖的端面為傳光的光學(xué)平面8或微透鏡9。所述發(fā)光端光纖組4和接收端光纖組5另一端引出外殼I之外，并用傳輸光纜6連接到遠(yuǎn)離干擾源的光電耦合電路7上并輸出正確的電信號(hào)編碼。具體說，所述光電耦合電路7由發(fā)光耦合單元11和光電轉(zhuǎn)換單位12構(gòu)成，其中，發(fā)光端光纖組4另一端引出外殼I后通過傳輸光纜6與發(fā)光耦合單位11電連接，接收端光纖組5另一端引出外殼I后通過另一根傳輸光纜6與光電轉(zhuǎn)換單元12電連接并輸出正確的電信號(hào)編碼。
[0021]對(duì)于增量式編碼器，只需3對(duì)光纖，分別對(duì)準(zhǔn)上的Z、A、B(見圖4的說明)三條編碼光軌10就可以了，圖4所示只是一個(gè)16分度的編碼光軌圖案，實(shí)際實(shí)施時(shí)可按精度的需要，設(shè)計(jì)制作更高分度數(shù)的編碼光軌圖案，如可設(shè)計(jì)成256分度的編碼光軌圖案。對(duì)于絕對(duì)式編碼器，其輸出編碼的位數(shù)，就是編碼光軌10的條數(shù)，也是光纖的成對(duì)數(shù)量，位數(shù)越高，分辨率也越高，加工的工藝要求就越高；其光學(xué)編碼盤2可以是對(duì)應(yīng)位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)形式，也可以是格雷碼的形式。
[0022]實(shí)例1:以圖7為例，這是一個(gè)8位絕對(duì)碼的旋轉(zhuǎn)編碼器。外殼I是圓柱狀，上下的兩個(gè)圓形端蓋可拆卸，且兩個(gè)的圓形端蓋是對(duì)稱結(jié)構(gòu)；每個(gè)圓形端蓋與圓柱殼體I上有定位標(biāo)記；兩個(gè)圓形端蓋的中心用于安裝轉(zhuǎn)軸3 ;每個(gè)圓形端蓋的內(nèi)壁面上都有定位與固定光纖的導(dǎo)槽與蓋板；轉(zhuǎn)軸3上有固定編碼盤2的螺絲；光學(xué)編碼盤2上的光軌圖案可以是8位格雷碼(如圖3)，也可以是8位二進(jìn)制數(shù)形式的，光學(xué)編碼盤2光軌的光學(xué)特性是透光和不透光的透射式(如圖8);外殼I的外壁面上留有傳輸光纜6的引出孔。將16芯的傳輸光纜6 —端中的每根光纖加工成光學(xué)平面8或微透鏡9，由外向內(nèi)穿進(jìn)傳輸光纜6的引出孔，再將16芯的每根光纖，每8根為一組(分別對(duì)應(yīng)發(fā)光端光纖組4和接收端光纖組5)，分別嵌入到兩個(gè)圓形端蓋的導(dǎo)槽中，并將光纖在導(dǎo)槽中的順序，標(biāo)記在光纜的另一端引出端上，之后安好蓋板；對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記先安裝固定一個(gè)圓形端蓋，再將裝好光學(xué)編碼盤2的轉(zhuǎn)軸3安裝到一個(gè)圓形端蓋上，之后將另一圓形端蓋穿過轉(zhuǎn)軸3安裝在圓柱殼體I上，并對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記后固定；將16芯的傳輸光纜6的另一端引出端8根(對(duì)應(yīng)發(fā)光端光纖組4),接到光電率禹合電路7的發(fā)光耦合單元11上，另8根(對(duì)應(yīng)接收端光纖組5)按標(biāo)記順序，依次接到光電耦合單元12上；通電檢驗(yàn)后，將外殼I引出孔內(nèi)的傳輸光纜6做好固定與密封。為了拆裝方便，可在編碼器的引出孔和光電耦合電路板上設(shè)計(jì)安裝上光纜插座，將中間的長光纜的兩頭設(shè)計(jì)安裝上光纜插頭。
[0023]實(shí)例2:以圖5為例，這是一個(gè)4位絕對(duì)碼的旋轉(zhuǎn)編碼器，將傳輸光纜6改為8芯的，光學(xué)編碼盤2改為4位的，其余的結(jié)構(gòu)、加工、組裝等與實(shí)施例1相同，其整體尺寸也能較實(shí)施例1縮小一些。
[0024]實(shí)例3:增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，其結(jié)構(gòu)、加工、組裝等與實(shí)例I相同，結(jié)構(gòu)與圖1或圖5相近，只是傳輸光纖6選6芯的光纜,光學(xué)編碼盤2的光軌圖案如圖4所不。
[0025]實(shí)例4:圓筒形編碼盤式的旋轉(zhuǎn)編碼器，參見圖6，光學(xué)編碼盤2是一端有底的圓柱筒形，底部有孔，可套裝并固定在轉(zhuǎn)軸3上，圓柱筒的中心軸線與轉(zhuǎn)軸3的中心軸線重合；圓柱筒的外圓周面上排布著環(huán)形的、同心同軸的編碼光軌10圖案，兩組光纖安置于筒的內(nèi)外光軌上；圖6中未畫出編碼光軌的圖案，其編碼光軌的圖案與圖2、圖3或圖4相似，相當(dāng)于將圖2、圖3或圖4中的圓盤狀從中心圓也向外拉伸變形、變換成圓筒狀后的圖案。其余的結(jié)構(gòu)、加工、組裝等與實(shí)施例1相似。
[0026]在圖8中，光學(xué)編碼盤2為透射式編碼盤且光纖頭部的光學(xué)結(jié)構(gòu)與光路有兩種可能，其中發(fā)光端光纖組4的光纖頭是光學(xué)平面或微透鏡，接收端光纖組5的光纖頭是微透鏡。
[0027]在圖9中，光學(xué)編碼盤2為反射式編碼盤且光纖頭部的光學(xué)結(jié)構(gòu)與光路有兩種可能，其中發(fā)光端光纖組4的光纖頭是光學(xué)平面或微透鏡，接收端光纖組5的光纖頭是微透鏡，但相鄰光纖之間按反射光夾角對(duì)稱設(shè)置。
[0028]上述實(shí)施例，只是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非用來限制本實(shí)用新型實(shí)施范圍，故凡以本實(shí)用新型權(quán)利要求所述內(nèi)容所做的等效變化，均應(yīng)包括在本實(shí)用新型權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.全光式光纖傳輸?shù)男D(zhuǎn)編碼器，其特征在于:在密閉的外殼(I)內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)軸(3),所述轉(zhuǎn)軸(3)上固定有光學(xué)編碼盤(2)，所述光學(xué)編碼盤(2)上制有多條編碼光軌(10)，發(fā)光端光纖組(4)和接收端光纖組(5) —端分別懸空對(duì)應(yīng)每條編碼光軌(10)，所述發(fā)光端光纖組(4)和接收端光纖組(5)另一端引出外殼(I)之外，并用傳輸光纜(6)連接到遠(yuǎn)離干擾源的光電I禹合電路(X)上輸出正確的電信號(hào)編碼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光式光纖傳輸?shù)男D(zhuǎn)編碼器，其特征在于:所述光電I禹合電路(7)由發(fā)光耦合單元(11)和光電轉(zhuǎn)換單位(12)構(gòu)成，其中，發(fā)光端光纖組(4)另一端引出外殼(I)后通過傳輸光纜(6)與發(fā)光耦合單位(11)電連接，接收端光纖組(5)另一端引出外殼⑴后通過另一根傳輸光纜(6)與光電轉(zhuǎn)換單兀(12)電連接輸出正確的電信號(hào)編碼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光式光纖傳輸?shù)男D(zhuǎn)編碼器，其特征在于:所述發(fā)光端光纖組(4)和接收端光纖組(5)各自對(duì)應(yīng)的每對(duì)光纖的端面為傳光的光學(xué)平面(8)或微透鏡(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光式光纖傳輸?shù)男D(zhuǎn)編碼器，其特征在于:所述光學(xué)編碼盤(2)為透光或不透光的透射式編碼盤，或者為反光或不反光的反射式編碼盤。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的全光式光纖傳輸?shù)男D(zhuǎn)編碼器,其特征在于:所述編碼光軌(10)為四位格雷碼光軌或八位格雷碼光軌或四位圓筒光軌或增量式編碼。
【文檔編號(hào)】G01D5/26GK203981189SQ201420460541
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】呂宏強(qiáng) 申請(qǐng)人:呂宏強(qiáng)