专利名称：一种基于光纤旋转连接器的新型高速转台的制作方法
技术领域：
本发明是一种基于光纤旋转连接器的新型高速转台。
技术背景转台作为一类复杂的精密机电设备是惯性导航仪和飞行器进行环境实验的 主要仪器。当前普遍使用的转台精度很低、体积大、响应速度慢，这是由于这 些转台一般是通过机械接触的电滑环传输信号，由于在机械接触的地方接触电 阻的不稳定和电路中的静电干扰、磁场干扰、电压电流突变干扰等多种因素引 起的高频噪声影响了有用信号的采集及利用，且在多路传输中电源线与信号线 之间以及各信号线之间存在串扰噪声。消除干扰噪声需要很好的屏蔽措施和复 杂的信号处理电路，这样却增加了系统的复杂度和不稳定性。导航仪器及其它飞行器的快速发展要求转台的精度和转速等性能也必须大 幅度提高，但是在当前的转台方案中其精度与转速之间是相互矛盾的。为了解 决此问题，本发明采用光纤连接器来传输测量信号，同时用电滑环传输功率电 源。由于光纤旋转连接器的转子与定子是无接触耦合，且光信号在光纤中传输 时各通路之间无串扰，因此测量信号的噪声降为最小。大功率电源受干扰程度 小且光信号传输功率不够大，因此仍用电滑环传输电源。本发明采用此方案，极 大的提高了测量信号的传输质量，为实现高精度高速率转台提供了较好的方案。 发明内容本发明的目的是提供一种基于光纤旋转连接器的高速转台装置。 基于光纤旋转连接器的高速转台装置具有基座，在基座上依次设有圆感应同步器、T型精密空心主轴、旋转工作台，T型精密空心主轴内设有连接轴，连 接轴下端设有正六边形裙，连接轴外侧与T型精密空心主轴内侧之间设有第三 轴承、电滑环、第二轴承，连接轴上端设有连接轴固定孔和凹槽，连接轴凹槽 内设有光纤旋转连接器，T型精密空心主轴外侧与基座之间设有第一轴承，基座 上设有伺服电机，伺服电机通过齿轮组与T型精密空心主轴相连接，基座和旋 转工作台上设置有基座光电-电光转换模块、转台光电-电光转换模块。所述的旋转工作台是圆形平台，中心处有孔上下连通，下表面中心处有一 凸轴，凸轴在精密空心主轴内嵌套与T型精密空心主轴衔接。T型精密空心主 轴上轴端设有裙边，裙边为正六边形与旋转工作台底部固定并紧密配合，T型精 密空心主轴的轴壁上设有第一精密空心主轴固定孔、第二精密空心主轴固定孔。圆感应同步器的定子固定在基座顶部，圆感应同步器的转子固连在T型精密空 心主轴上。光纤旋转连接器内部设有两根单模光纤输入输出形成双向通路。光 纤旋转连接器中的定子与转子两边各有一个变折射率透镜。光纤旋转连接器的 转子通过固紧装置固定在第二精密空心主轴固定孔处。电滑环转子套置在定子 外面，并固定在第一精密空心主轴固定孔处，电滑环的位置在光纤旋转连接器 下方。现有转台大多是用电滑环传输信号，但是电滑环是一种以机械接触的形式 传输信号的系统，高速旋转下接触部分的材料、接触形式、接触压力和力矩都 会影响到接触电阻使传输信号不稳定，形成高频噪声，各路信号之间也存在着 大量的静电干扰，电磁干扰，同时电源与测控信号之间还有很强的串扰，而且 电滑环系统信号带宽小，信号容易衰减，以上这些问题都限制了转台的转速和 精度。本发明中的光纤旋转连接器利用微型自聚焦透镜耦合光信号，转子定子 间无接触不会产生接触电阻的波动，光纤传输不受电磁干扰和线路串扰的影响， 避免了弱信号受电磁干扰和高频噪声影响的可能。对于大功率电源由于不易受 干扰所以用导电滑环传输，这样减少了导电滑环的接触环数即减少了摩擦力矩， 有利于转台稳定性精度的提高。同时光通路有很大的带宽，信号衰减小，本发 明利用时分复用的通讯系统使光纤旋转连接器的双光纤通路实现多路信号的双 向传输。
图1为本发明的基于光旋转接器的高速转台装置示意图；图2为本发明的转台精密空心主轴示意图；图3为本发明的转台连接轴示意图；图4为本发明的转台中光纤旋转连接器示意图；图5为本发明的转台中电滑环示意图；图中基于光纤旋转连接器的高速转台1、旋转工作台2、精密空心主轴3、 圆感应同步器4、基座5、基座光电-电光转换模块6、第一轴承7、第二轴承8、 连接轴9、光纤旋转连接器IO、电滑环ll、第三轴承12、伺服电机13、齿轮组 14、转台光电-电光转换模块15、数据线孔16、第一精密空心主轴固定孔17、 第二精密空心主轴固定孔18、连接轴固定孔19、光纤旋转连接器定子20、光纤 旋转连接器转子21、光纤旋转连接器固紧装置22、电滑环转子23、电滑环定子 24。
具体实施方式
如图1所示，基于光纤旋转连接器的高速转台装置1具有基座5，在基座5 上依次设有圆感应同步器4、 T型精密空心主轴3、旋转工作台2， T型精密空 心主轴3内设有连接轴9，连接轴9下端设有正六边形裙，连接轴9外侧与T 型精密空心主轴3内侧之间设有第三轴承12、电滑环ll、第二轴承8，连接轴 9上端设有连接轴固定孔19和凹槽，连接轴凹槽内设有光纤旋转连接器IO， T 型精密空心主轴3外侧与基座5之间设有第一轴承7，基座5上设有伺服电机 13，伺服电机13通过齿轮组14与T型精密空心主轴13相连接，基座5和旋转 工作台2上设置有基座光电-电光转换模块6、转台光电-电光转换模块15。旋转工作台2是圆形平台，中心处有通孔上下连通，下表面中心处有一凸 轴，凸轴在精密空心主轴内嵌套与T型精密空心主轴3衔接。圆感应同步器4的定子固定在基座5顶部，圆感应同步器4的转子固连在T 型精密空心主轴3上。如图2所示，T型精密空心主轴3上轴端设有裙边，裙边为正六边形与旋转 工作台2底部固定并紧密配合，T型精密空心主轴3的轴壁上设有第一精密空心 主轴固定孔17、第二精密空心主轴固定孔18。如图4所示，光纤旋转连接器10内部设有两根单模光纤输入输出形成双向 通路。光纤旋转连接器10中的定子与转子两边各包含有一个变折射率透镜。光 纤旋转连接器10的转子21通过固紧装置22固定在第二精密空心主轴固定孔 18处。光纤旋转连接器10用于传输高速测控信号。如图5所示，电滑环11转子套置在定子外面，并固定在第一精密空心主轴 固定孔17处，电滑环ll的位置在光纤旋转连接器10下方。电滑环ll通过定 子与转子传输多路信号，并且只用于传输电源。基座光电-电光转换模块6和转台光电-电光转换模块15实现信号双向通 路，光电-电光转换模块包含单纤收发器元件，在一个模块上能进行电信号与光 信号的相互转换，可以实现将电信号转变为光纤传输的光信号，同时能将通过 光纤旋转连接器10的光信号转变为电信号。在转台上，测量仪器的输出信号为 多路并行信号，信号先进行时分复用变换将并行输入的信号按顺序转换为串行 数据并对其进行数字编码，将此数字信号传输给转台光电-电光转换模块15，通 过此模块可以将电信号转换为光信号，通过光纤旋转连接器10传输到基座5上， 从光纤旋转连接器定子20输出的光信号再通过基座光电-电光转换模块6转化 为串行的电信号，最后解时分复用成为多路并行信号供后序电路处理。
权利要求
1.一种基于光纤旋转连接器的高速转台装置，其特征在于高速转台装置(1)具有基座(5)，在基座(5)上依次设有圆感应同步器(4)、T型精密空心主轴(3)、旋转工作台(2)，T型精密空心主轴(3)内设有连接轴(9)，连接轴(9)下端设有正六边形裙，连接轴(9)外侧与T型精密空心主轴(3)内侧之间设有第三轴承(12)、电滑环(11)、第二轴承(8)，连接轴(9)上端设有连接轴固定孔(19)和凹槽，连接轴凹槽内设有光纤旋转连接器(10)，T型精密空心主轴(3)外侧与基座(5)之间设有第一轴承(7)，基座(5)上设有伺服电机(13)，伺服电机(13)通过齿轮组(14)与T型精密空心主轴(13)相连接，基座(5)和旋转工作台(2)上设置有基座光电一电光转换模块(6)、转台光电-电光转换模块(15)
2. 如权利要求1所述的一种基于光纤旋转连接器的高速转台装置，其特征在 于所述的旋转工作台(2)是圆形平台，中心处有通孔上下连通，下表面中心处有 一凸轴，凸轴在T型精密空心主轴(3)内嵌套与T型精密空心主轴(3)衔接。
3. 如权利要求1所述的一种基于光纤旋转连接器的高速转台装置，其特征在 于所述的T型精密空心主轴(3)上轴端设有裙边，裙边为正六边形与旋转工作台 (2)底部固定并紧密配合，T型精密空心主轴(3)的轴壁上设有第一精密空心主轴 固定孔(17)、第二精密空心主轴固定孔(18)。
4. 如权利要求1所述的一种基于光纤旋转连接器的高速转台装置，其特征在 于所述的圆感应同步器(4)的定子固定在基座(5)顶部，圆感应同步器(4)的转子固 连在T型精密空心主轴(3)上。
5. 如权利要求1所述的一种基于光纤旋转连接器的高速转台装置，其特征在 于所述的光纤旋转连接器(10)内部设有两根单模光纤输入输出形成双向通路。
6. 如权利要求1所述的一种基于光纤旋转连接器的高速转台装置，其特征在于所述的光纤旋转连接器(IO)中的定子与转子两边各包含有一个变折射率透A血 ,見。
7. 如权利要求1所述的一种基于光纤旋转连接器的高速转台装置，其特征在 于所述的光纤旋转连接器(10)的转子(21)通过固紧装置(22)固定在第二精密空 心主轴固定孔(18)处。
8. 如权利要求1所述的一种基于光纤旋转连接器的高速转台装置，其特征在 于所述的电滑环(11)的位置在光纤旋转连接器(10)下方，电滑环(ll)转子套置在 定子外面，并固定在第一精密空心主轴固定孔(17)处。
全文摘要
本发明公开了一种基于光纤旋转连接器的高速转台装置，该装置具有基座，在基座上依次设有圆感应同步器、T型精密空心主轴、旋转工作台，T型精密空心主轴内设有连接轴，连接轴下端设有正六边形裙，连接轴外侧与T型精密空心主轴内侧之间设有第三轴承、电滑环、第二轴承，连接轴上端设有连接轴固定孔和凹槽，连接轴凹槽内设有光纤旋转连接器，T型精密空心主轴外侧与基座之间设有第一轴承，基座上设有伺服电机，伺服电机通过齿轮组与T型精密空心主轴相连接，基座和旋转工作台上设置有基座光电-电光转换模块、转台光电-电光转换模块。本发明是在转台高速旋转情况下保证系统的稳定性和精度，系统结构简单，信号通路噪声干扰小，带宽大，信号衰减小。
文档编号G02B6/38GK101221269SQ200710164849
公开日2008年7月16日 申请日期2007年12月27日 优先权日2007年12月27日
发明者承 刘, 张登伟, 伟 李, 牟旭东, 胡慧珠, 舒晓武 申请人:浙江大学