一种间距可调的光纤阵列绕制装置的制作方法

本实用新型涉及光纤排布的方法和设备，特别是涉及一种间距可调的光纤阵列绕制装置。

背景技术：

光纤阵列是光纤传感和柔性照明领域中应用最为广泛的器件，主要应用在平面光波导器件、柔性照明显示、阵列波导光栅通信网、密集波分复用中。与传统的光学器件相比、光纤由于具有柔性传光，使用空间自由度大、易实现细长结构、重量轻等特点，广泛应用在医学、工业、科研、军事等众多领域当中。

通常光纤阵列的精密排布都需要通过化学腐蚀或的方法或者数字加工技术制作出背板的V型槽然后将光纤置于V型槽中实现精确排布由粘合剂所粘制成的，此种光纤阵列生产工艺流程复杂，操作难度较高，不易制作。间距任意可调大面积光纤阵列的精密排布需要对光纤阵列上各个光纤进行精密排布和设计。要求在两个间距固定的水平面上平行排列上千根光纤。光纤自身尺寸较小，直径通常在0.25mm-1mm之间，且柔软易损。光纤通常由纤芯和包层构成，其中芯层是光纤的关键部分，是由聚甲基丙烯酸甲酯(Polymetyl-Methacrylate)构成。光纤的包层通常由氟化物(Fluorinated Polymer)构成，该部分主要对芯层起保护作用，同时能够提高光纤的光传输效率。一般塑料光纤极易被损坏，在光纤阵列的排布过程中，要求不能损坏光纤的芯层和包层结构。

现有的一种光纤阵列绕制方法是基于供纤轮与绕纤轮之间速度差，通过换光纤层绕制时必须改变供线轮的转速以保证张力的基本范围，使用五导轮微控设备实现张力波动小范围控制。采用光纤绕制检测设备实时检测光纤排线性能，确定合适的滞后角度以实现高精度排线。同时采用一从两主的电机控制方法实现光纤绕制设备的自动绕制。这种绕制方法操作繁琐且条件要求高。

大面积的光纤阵列排布也有相关研究人员提出过，但间距任意可调大面积光纤阵列的精密排布，未见相关介绍或报告。

有鉴于此，本发明人对上述问题进行深入研究，遂有本案产生。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种光纤阵列绕制方法，可改变光纤线绕制时光纤线的绕制间距的大小。

一种光纤阵列绕制方法，将光纤线与线圈并列绕制在同一滚轴上，所述光纤线与所述线圈间隔设置，所述光纤线的绕制间距与所述线圈的直径尺寸相等，通过采用不同直径尺寸的所述线圈与所述光纤线绕制，可改变所述光纤线的绕制间距的大小；或所述线圈具有不少于两段的线圈段，通过不同直径的所述线圈段与所述光纤线绕制，可改变所述光纤线的绕制间距的大小。

本实用新型的目的还在于提供一种间距可调的光纤阵列绕制装置，该装置可改变光纤线的绕制间距。

一种间距可调的光纤阵列绕制装置，包括支架，和设于所述支架上的绕线主体、光纤线传输机构、线圈回绕机构和引导机构，所述绕线主体转动连接于所述支架上，所述引导机构滑动连接于所述支架上，所述光纤传输机构引导光纤线的传输，所述线圈回绕机构包括闭合线圈，所述闭合线圈具有接合部，所述闭合线圈由柔性钢线的两端在所述接合部接合制成，所述闭合线圈和光纤线通过引导机构引导后并列绕制在所述绕线主体上。

进一步地，所述闭合线圈包括不少于两种的直径尺寸不等的线圈段，各所述线圈段头尾相连形成所述闭合线圈，且各所述线圈段的长度为绕线主体的绕制方向上的截面周长的整数倍。

进一步地，所述绕线主体包括矩形块和一根固设于所述矩形块上的轴杆，所述轴杆设置于所述矩形块的一条中轴线上，且所述轴杆的两端凸出于所述矩形块的侧面，所述矩形块上未设置所述轴杆的侧面则分别向外延伸，各自形成一圆滑的曲面。

进一步地，所述光纤传输机构包括第一定滑轮组、第二定滑轮组和第一动滑轮组，所述第一定滑轮组和所述第二定滑轮组滑动连接于所述支架上，所述第一动滑轮组设于所述第一定滑轮组和所述第二定滑轮组之间，且所述第一动滑轮组的下方固设有牵引块，所述光纤线依次绕设于所述第二定滑轮组、所述第一动滑轮组、所述第一定滑轮组、所述引导机构和所述绕线主体上，所述第二定滑轮组、所述第一动滑轮组、所述第一定滑轮组和所述引导机构设于同一平面内，且该平面与所述轴杆的轴线相垂直。

进一步地，所述线圈回绕机构还包括第三定滑轮组、第四定滑轮组、第五定滑轮组、第六定滑轮组、和第二动滑轮组，所述第三定滑轮组、所述第四定滑轮组和所述第六定滑轮组滑动连接于所述支架上，所述第五定滑轮组固设于所述第四定滑轮组上，所述第二动滑轮组设于所述第三定滑轮组和所述第四定滑轮组之间，且所述第二动滑轮组的下方固设有牵引块，所述闭合线圈依次循环绕设于所述第六定滑轮组、所述第五定滑轮组、所述第四定滑轮组、所述第二动滑轮组、所述第三定滑轮组、所述引导机构和所述绕线主体上；所述第六定滑轮组、所述第五定滑轮组、所述第四定滑轮组、所述第二动滑轮组、所述第三定滑轮组和所述引导机构设于同一平面内，且该平面与所述轴杆的轴线相垂直。

进一步地，所述引导机构包括L型的引导块，所述引导块开设有上下排列的上通孔和下通孔，所述上通孔与所述下通孔在横向方向上相错位，所述引导块对应所述上通孔处固设有上导管，所述引导块对应所述下通孔处固设有下导管。

进一步地，所述上通孔的孔径和所述上导管的管径均大于所述光纤线的直径，所述下通孔的孔径和所述下导管的管径均大于所述闭合线圈的直径，所述引导机构固设于所述光纤线传输机构上或所述线圈回绕机构上。

进一步地，所述光纤线传输机构与所述线圈回绕机构连接在一起，所述引导机构固设于所述光纤线传输机构上与所述线圈回绕机构的连接处中部。

进一步地，所述支架对应所述光纤线传输机构和所述线圈回绕机构处设置也有驱动所述光纤线传输机构和所述线圈回绕机构移动的丝杆驱动装置。

采用上述技术方案，本实用新型的一种光纤阵列绕制方法通过采用不同直径尺寸的线圈与光纤线联合绕制，可改变光纤线的绕制间距的大小。

本实用新型还提供了一种间距可调的光纤阵列绕制装置，通过光纤线传输机构、线圈回绕机构和引导机构将光纤线和闭合线圈并列联合绕制在绕线主体上，通过不同直径的闭合线圈，改变光纤线的绕制间距的大小。

附图说明

图1为本实用新型的部分结构示意图；

图2为本实用新型的绕线主体的结构示意图；

图3为本实用新型的光纤线传输机构、引导机构、绕线主体及光纤筒的结构示意图；

图4为本实用新型的线圈回绕机构、引导机构和绕线主体的结构示意图；

图5为本实用新型的引导机构的结构示意图；

图6本实用新型的另一部分结构示意图。

标号说明：

支架 1 第一滑轨 11

第二滑轨 12 第三滑轨 13

绕线主体 2 矩形块 21

轴杆 22 光纤线传输机构 3

第一定滑轮组 31 第二定滑轮组 32

第一动滑轮组 33 线圈回绕机构 4

闭合线圈 41 第三定滑轮组 42

第四定滑轮组 43 第五定滑轮组 44

第六定滑轮组 45 第二动滑轮组 46

引导机构 5 引导块 51

上通孔 511 下通孔 512

上导管 52 下导管 53

光纤线 6 光纤筒 7

螺旋丝杆 81 螺母 82

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细阐述。

本实用新型一种光纤阵列绕制方法，将光纤线与线圈并列绕制在同一滚轴上，光纤线与线圈间隔设置，光纤线的绕制间距与线圈的直径尺寸相等，通过采用不同直径尺寸的线圈与光纤线联合绕制，可改变光纤线的绕制间距的大小；或线圈具有不少于两段的线圈段，通过不同直径的线圈段与光纤线绕制，从而改变光纤线的绕制间距的大小。

本实用新型一种光纤阵列绕制方法操作简单，且绕制的条件要求低。

本实用新型还提供一种间距可调的光纤阵列绕制装置。

一种间距可调的光纤阵列绕制装置，如图1至6所示，包括支架1，和设于支架1上的绕线主体2、光纤线传输机构3、线圈回绕机构4和引导机构5，绕线主体2转动连接于支架1上，引导机构5滑动连接于支架1上，光纤传输机构引导光纤线6的传输，光纤线6从光纤筒7内引出。线圈回绕机构4包括闭合线圈41，闭合线圈41具有接合部，闭合线圈41由柔性钢线的两端在接合部接合制成，闭合线圈41和光纤线6通过引导机构5引导后并列绕制在绕线主体2上。

通过光纤线传输机构3、线圈回绕机构4和引导机构5将光纤线6和闭合线圈41并列联合绕制在绕线主体2上，通过不同直径的闭合线圈41，改变光纤线6的绕制间距的大小。

制成闭合线圈41的柔性钢丝线的总长度为绕线主体2的绕制方向上的截面周长的整数倍。使得闭合线圈41从前端绕至尾端后，绕线主体2能回到闭合线圈41开始圈绕制时的位置。

作为一种优选方案：

闭合线圈41包括不少于两种的直径尺寸不等的线圈段，各线圈段头尾相连形成闭合线圈41，且各线圈段的长度为绕线主体2的绕制方向上的剖面周长的整数倍。使得各线圈段从前端绕至尾端后，绕线主体2能回到各线圈段开始圈绕制时的位置；若闭合线圈41以绕线主体2侧面的边线处开始绕制，则能够避免两种不同直径的线圈段同时绕制于绕线主体2的同一侧面上。

闭合线圈41中直径尺寸不等的线圈段可根据需求设置成串联的两段、三段或四段等。

绕线主体2包括矩形块21和一根固设于矩形块21上的轴杆22，轴杆 22设置于矩形块21的一条中轴线上，且轴杆22的两端凸出于矩形块21的侧面，矩形块21上未设置轴杆22的两个相对的侧面则分别向外延伸，并各自形成一圆滑的曲面。

支架1上设置有相对应的两个轴承，轴杆22的两端分别安装于一个轴承上，轴杆22的两端分别套设有轴套，轴套的两端面分别面向矩形块21 和轴承。

光纤传输机构包括第一定滑轮组31、第二定滑轮组32和第一动滑轮组 33，第一定滑轮组31和第二定滑轮组32滑动连接于支架1上，第一动滑轮组33设于第一定滑轮组31和第二定滑轮组32之间，且第一动滑轮组33 的下方固设有第一牵引块。第一定滑轮组31、第二定滑轮组32、第一动滑轮组33和第一牵引块设置在同一竖直平面内。第一牵引块在重力的作用下拉紧光纤线6，使得光纤线6在排列时更规整，避免光纤阵列排布时光纤线 6与闭合线圈41因贴合不严而错位。第二定滑轮组32、第一动滑轮组33、第一定滑轮组31和引导机构5设于同一平面内，且该平面与轴杆22的轴线相垂直。

第二定滑轮组32、第一动滑轮组33、第一定滑轮组31和引导机构5 相互连接，并能够在支架1上同步移动。光纤线6依次绕设于第二定滑轮组32、第一动滑轮组33、第一定滑轮组31、引导机构5和绕线主体2上。

线圈回绕机构4还包括第三定滑轮组42、第四定滑轮组43、第五定滑轮组44、第六定滑轮组45、和第二动滑轮组46，第三定滑轮组42、第四定滑轮组43和第六定滑轮组45滑动连接于支架1上，第五定滑轮组44固设于第四定滑轮组43上，第二动滑轮组46设于第三定滑轮组42和第四定滑轮组43之间，且第二动滑轮组46的下方固设有第二牵引块。第三定滑轮组42、第四定滑轮组43、第五定滑轮组44、第六定滑轮组45、第二动滑轮组46和第二牵引块设置在同一竖直平面内。第二牵引块在重力的作用下拉紧闭合线圈41，使得闭合线圈41在排列时更规整，避免光纤阵列排布时光纤线6与闭合线圈41因贴合不严而错位。第六定滑轮组45、第五定滑轮组44、第四定滑轮组43、第二动滑轮组46、第三定滑轮组42和引导机构5设于同一平面内，且该平面与轴杆22的轴线相垂直。

第六定滑轮组45、第五定滑轮组44、第四定滑轮组43、第二动滑轮组 46、第三定滑轮组42和引导机构5相互连接，并能够在支架1上同步移动。闭合线圈41依次循环绕设于第六定滑轮组45、第五定滑轮组44、第四定滑轮组43、第二动滑轮组46、第三定滑轮组42、引导机构5和绕线主体2 上。

引导机构5包括L型的引导块51，引导块51开设有上下排列的上通孔 511和下通孔512，上通孔511与下通孔512在横向方向上相错位，则上通孔511与下通孔512相切设置。如此可以避免光纤线6和闭合线圈41在绕制过程中交错重叠，提高光纤阵列绕制的成功率。

引导块51对应上通孔511处固设有上导管52，上通孔511的孔径和上导管52的管径均大于光纤线6的直径；引导块51对应下通孔512处固设有下导管53，下通孔512的孔径和下导管53的管径均大于闭合线圈41的直径。

引导机构5固设于光纤线传输机构3上或线圈回绕机构4上。优选的引导机构5固设于第一定滑轮上或者固设于第三定滑轮组42上。

支架1还包括与轴杆22平行设置的第一滑轨11、第二滑轨12和第三滑轨13，第一滑轨11与第二滑轨12设置于同一水平面上，第三滑轨13设于第一滑轨11的正下方。第一定滑轮组31与第三定滑轮组42滑动连接于第一滑轨11上，第二定滑轮组32与第四定滑轮组43滑动连接于第二滑轨 12上，第六定滑轮组45滑动连接第三滑轨13上。

作为一种优选方案：

光纤线传输机构3上与线圈回绕机构4连接在一起，优选的光纤线传输机构3上与线圈回绕机构4一体设置。即，第一定滑轮组31与第三定滑轮组42固定连接；第二定滑轮组32与第四定滑轮组43固定连接；第一动滑轮组33与第二动滑轮组46固定连接。

引导机构5固设于光纤线传输机构3上与所述线圈回绕机构4连接处的中部。较佳的：引导机构5固设于第一定滑轮组31与第三定滑轮组42 的连接处的中部，且上导管52和下导管53伸向绕线主体2。如此使得光纤线6与闭合线圈41能够保持平行传输，使得光纤线6的绕制更加规整，所绕制的光纤阵列更整齐。

支架1对应光纤线传输机构3和线圈回绕机构4处设置也有驱动光纤线传输机构3和线圈回绕机构4移动的丝杆驱动装置。丝杆驱动装置为现有的常规丝杆驱动装置，例如：步进电机滚珠丝杆驱动装置。丝杆驱动装置包括螺旋丝杆81和螺母82；螺旋丝杆81有三根，各螺旋丝杆81的两端固设在支架1，且各螺旋丝杆81分别与第一滑轨11、第二滑轨12和第三滑轨13一对一平行设置；螺母82有三个，第一定滑轮组31与第三定滑轮组42连接处、第二定滑轮组32与第四定滑轮组43连接处和第六定滑轮组 45上分别固设一个与螺旋丝杆81相适配的螺母82。

绕制光纤阵列时，首先将光纤线6由光纤筒7引出，依次穿过第二定滑轮组32，第一动滑轮组33，第一定滑轮组31和引导机构5并与闭合线圈41平行阵列排布在绕线主体2上。

接着转动绕线主体2，位于绕线主体2前端的闭合线圈41与光纤线6 同时紧密排列在绕线主体2上，在转动绕线主体2时闭合线圈41不断循环从光纤线6阵列中抽出，并向绕线主体2前端送去；在此过程中始终从光纤筒7中抽出光纤线6，并且光纤线6规整的绕制在绕线主体2上，光纤线 6阵列间距为闭合线圈41上各线圈段的直径尺寸。

最后，在光纤线6绕制在绕线主体2后，使用对光纤无腐蚀性胶水(UV 固化胶等)，固定光纤线6阵列于绕线主体2上。绕线主体2转动一圈，通过丝杆驱动装置将第一定滑轮组31、第二定滑轮组32、第三定滑轮组42、第四定滑轮组43、第五定滑轮组44和第六定滑轮组45一起向一侧移动一个单位(一个单位为：光纤线6直径尺寸与闭合线圈41直径尺寸的总和)，绕线主体2转动若干圈后，间距可调光纤线6阵列绕制完成。

上面结合附图对本实用新型做了详细的说明，但是本实用新型的实施方式并不仅限于上述实施方式，本领域技术人员根据现有技术可以对本实用新型做出各种变形，均属于本实用新型的保护范围。