一种多段毛细管封装光纤光栅串的点胶固化装置

1.本发明涉及光纤封装技术领域，尤其是涉及一种多段毛细管封装光纤光栅串的点胶固化装置。


背景技术：

2.光纤传感器广泛用于风电叶片、电气设备等领域的温度探测。光纤传感器基本原理，当布拉格光栅周围的温度、应变、应力或其他待测物理量发生变化时，将导致光栅周期或纤芯折射率的变化，从而产生光栅布拉格信号的波长位移，通过监测波长位移的情况，即可获得待测物理量的变化情况，但由于裸光纤纤细易脆断，同时在温度探测时需要避免结构应变引起的交叉灵敏度问题，所以光纤传感器需要进行毛细管段封装后才能用于实际工程中。常规封装过程需要进行手动套管、点胶、固化等步骤，然而光纤及毛细管直径较细，人工难以完成对光纤和毛细管定位，点胶固化过程复杂且耗时，封装过程中还要注意损坏传感器，故本专利提出了一种多段毛细管封装光纤光栅串的点胶固化装置。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种多段毛细管封装光纤光栅串的点胶固化装置，能够降低毛细管封装难度、提高封装效率和光纤封装质量。
4.本发明提供一种多段毛细管封装光纤光栅串的点胶固化装置，包括支撑系统和工作系统，所述支撑系统包括用于支撑工作系统的机架模块，所述工作系统包括光纤夹紧引导模块、送丝模块、毛细管夹紧模块、点胶固化模块和张紧模块，所述光纤夹紧引导模块包括夹具底座，所述夹具底座的上表面设有光纤路径引导槽，所述夹具底座上方设有覆盖在光纤路径引导槽上的夹具夹片，所述送丝模块设在所述光纤路径引导槽用于伸出光纤的一侧，所述送丝模块用于驱动光纤继续移动至所述毛细管夹紧模块，所述毛细管夹紧模块包括底座，所述底座的上表面设有毛细管夹槽，所述毛细管夹槽靠近所述送丝模块的一侧设有光纤引导块，光纤穿过所述光纤引导块后插入到放在毛细管夹槽内的毛细管，所述底座的上方设有覆盖在所述毛细管夹槽上的用于固定毛细管的夹具盖片，穿过毛细管之后的光纤被张紧模块夹持住，所述张紧模块向外运动使得光纤得到足够的张紧力，所述点胶固化模块设在所述毛细管夹紧模块的上方，所述点胶固化模块在毛细管两侧端口处同时点胶，完成对光纤的点胶固化。
5.优选地，所述送丝模块包括电机，所述电机的输出轴通过皮带连接有同步带轮，所述同步带轮上设有传动轴，所述传动轴远离同步带轮的一侧设有轴承座，所述传动轴通过轴承与轴承座转动连接，所述传动轴上套设有与传动轴同轴转动的主动送丝滚轮，所述主动送丝轮的下方设有可升降的被动送丝滚轮，光纤夹在所述主动送丝滚轮和被动送丝滚轮之间，通过两者的转动驱动光纤产生位移。
6.优选地，所述被动送丝滚轮的下方设有固定件，所述固定件的顶部贯穿设有螺杆，所述螺杆与固定件螺纹连接，所述螺杆的上端面设有压缩弹簧，所述被动送丝滚轮设在所
述压缩弹簧的上端面上，通过所述螺杆带动压缩弹簧升降来调节送丝压力。
7.优选地，所述机架模块包括模块安装底座，所述模块安装底座上分别设有毛细管夹紧模块安装槽、轴承座安装槽、送丝滚轮布置孔、光纤夹紧引导模块安装槽、电机安装槽和同步带轮布置孔，所述模块安装底座的下部四个角设有支脚，所述支脚的底部设有支撑座，所述模块安装底座的上部设有供点胶固化模块移动的滑轮组轨道。其中模块安装底座由铁氟龙板制成，该模块安装底座在机架上的安装及其模块的固定均采用螺纹连接实现，该种材质的模块安装底座加工简易且能够避免点胶工序完成后滴落的胶水与模块安装底座的粘连(避免因意外情况导致胶水滴落在模块安装底座上产生粘连)。
8.优选地，所述点胶固化模块包括盛放有uv胶的点胶针筒，所述点胶针筒的上方设有气控管，所述点胶针筒通过针筒夹具连接有滑轮组，所述滑轮组设在所述滑轮组轨道上，所述点胶针筒的底部连接有y型管，所述y型管的底部通过公母头连接有点胶针头，所述点胶针头的一侧设有紫外线灯，所述紫外线灯通过滑轮组可在滑轮组轨道上移动。
9.优选地，所述滑轮组轨道上设有限位点，通过限位点的设置使得点胶针头对准毛细管两侧的端口位置。
10.优选地，所述张紧模块包括与所述模块安装底座固定连接的滑轨支架，所述滑轨支架上设有滑轨和沿着所述滑轨移动的放置板，所述放置板的上表面设有光纤容置槽，所述放置板的上方设有覆盖在光纤容置槽上的用于固定光纤的夹片，所述放置板上设有与滑轨支架抵接的紧定螺丝，通过拧紧紧定螺丝将放置板与滑轨支架进行固定。
11.优选地，所述光纤引导块的内部为锥形孔，锥形孔大端朝向所述送丝模块，光纤从锥形孔的大端穿过然后从锥形孔的小端穿出。
12.优选地，所述夹具夹片朝向光纤路径引导槽的一侧、所述夹具盖片朝向毛细管夹槽的一侧和所述夹片朝向光纤容置槽的一侧均设有海绵块。
13.优选地，所述夹具夹片、所述夹具盖片和所述夹片均设有磁铁，所述夹具底座、所述底座和所述放置板上均设有配合所述磁铁使用的固定槽。
14.有益效果：
15.本发明为光纤传感器光栅段封装使用毛细管封装提供一套高自动化的套管封装装置，在传统的手工封装工艺的基础上融入了自动化送丝和更高精密的结构设计，操作简单、灵活，有效解决了人工封装时因光纤和毛细管体积小，不易固定和套管的问题；可以实现连续的光纤光栅串的封装。通过张紧模块为光纤传感器的封装过程提供张紧力，有效的解决了封装过程无张紧力而导致光纤传感器弯曲的问题；通过对夹具和送丝滚动轮柔性材质的选择和送丝压力可调的结构设计，避免了人为加工过程中对光纤传感器造成损耗的风险；本装置使用的点胶固化模块，既克服了人工点胶不均匀和点胶浪费等问题，又可灵活、高质量的完成光纤传感器光栅段使用毛细管封装的过程，极大的提高了封装效率。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明装置整体示意图；
18.图2为本发明中光纤夹紧引导模块示意图；
19.图3为本发明中送丝模块示意图；
20.图4为本发明中模块安装底座结构示意图；
21.图5为本发明中毛细管夹紧模块示意图；
22.图6为本发明中点胶固化模块示意图；
23.图7为本发明中机架模块示意图；
24.图8为本发明中张紧模块示意图；
25.图9为本发明中光纤引导块结构剖面图。
26.附图标记说明：1-光纤、2-光纤夹紧引导模块、3-送丝模块、4-模块安装底座、5-毛细管夹紧模块、6-点胶固化模块、7-机架模块、8-张紧模块、101-海绵块、102-磁铁、103-固定槽、201-夹具底座、202-光纤路径引导槽、203-夹具夹片、301-螺杆、302-压缩弹簧、303-被动送丝滚轮、304-轴承座、305-轴承、306-主动送丝滚轮、307-电机、308-皮带、309-同步带轮、310-传动轴、311-固定件、401-夹紧模块安装槽、402-轴承座安装槽、403-送丝滚轮布置孔、404-光纤夹紧引导模块安装槽、405-电机安装槽、406-同步带轮布置孔、501-底座、502-毛细管夹槽、503-光纤引导块、504-夹具盖片、505-毛细管、601-紫外线灯、602-紫外线灯夹具、603-轮滑组、604-气控管、605-针筒夹具、606-点胶针筒、607-y型管、608-公母头、609-点胶针头、701-支脚、702-支撑座、703-滑轮组轨道、801-滑轨支架、802-滑轨、803-放置板、804-光纤容置槽、805-夹片、806-紧定螺钉、901-锥形孔。
具体实施方式
27.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
29.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.实施例1
31.一种多段毛细管封装光纤光栅串的点胶固化装置，如图1所示，包括支撑系统和工
作系统，支撑系统包括用于支撑工作系统的机架模块7，工作系统包括光纤夹紧引导模块2、送丝模块3、毛细管夹紧模块5、点胶固化模块6和张紧模块8，如图2所示，光纤夹紧引导模块2包括夹具底座201，夹具底座201的上表面设有光纤路径引导槽202，提高送丝精度，夹具底座201上方设有覆盖在光纤路径引导槽202上的夹具夹片203，夹具夹片203朝向光纤路径引导槽202的一侧设有海绵块101，夹具夹片203上设有磁铁102，夹具底座201上设有配合磁铁102使用的固定槽103，将夹具夹片203盖在光纤路径引导槽202上面，可为光纤送丝过程提供一定的摩擦张力并减轻光纤传输过程的磨损。送丝模块3设在光纤路径引导槽202用于伸出光纤1的一侧，送丝模块3用于驱动光纤1继续移动至毛细管夹紧模块5；如图5和9所示，毛细管夹紧模块5包括底座501，底座501的上表面设有毛细管夹槽502，方便引导光纤1和对毛细管505进行限位。毛细管夹槽502靠近送丝模块3的一侧设有光纤引导块503，光纤引导块503的内部为锥形孔901，锥形孔901大端朝向送丝模块3，光纤1从锥形孔901的大端穿过然后从锥形孔901的小端穿出，可引导光纤1准确送入毛细管505中。光纤1穿过光纤引导块503后插入到放在毛细管夹槽502内的毛细管505，底座501的上方设有覆盖在毛细管夹槽502上的用于固定毛细管505的夹具盖片504，夹具盖片504朝向毛细管夹槽502的一侧设有海绵块101，夹具盖片504上设有磁铁102，底座501上设有配合磁铁102使用的固定槽103，将夹具盖片203盖在毛细管夹槽502上面，防止毛细管505翘曲，避免压坏毛细管505或将毛细管505压变形，穿过毛细管505之后的光纤1被张紧模块8夹持住，张紧模块8向外运动使得光纤1得到足够的张紧力，点胶固化模块6设在毛细管夹紧模块5的上方，点胶固化模块6在毛细管505两侧端口处同时点胶，完成对光纤1的点胶固化。
32.如图3所示，送丝模块3包括电机307，电机307的输出轴通过皮带308连接有同步带轮309，同步带轮309上设有传动轴310，传动轴310远离同步带轮309的一侧设有轴承座304，传动轴310通过轴承305与轴承座304转动连接，传动轴310上套设有与传动轴310同轴转动的主动送丝滚轮306，被动送丝滚轮306的下方设有固定件311，固定件311的顶部贯穿设有螺杆301，螺杆301与固定件311螺纹连接，螺杆301的上端面设有压缩弹簧302，被动送丝滚轮303设在压缩弹簧302的上端面上，通过螺杆301带动压缩弹簧302升降来调节送丝压力，光纤1夹在主动送丝滚轮306和被动送丝滚轮303之间，两个滚轮均由聚氨酯材料制作，通过两者的反向转动驱动光纤1产生位移。聚氨酯具有优异的柔韧性和机械强度，同步带轮309连接的电机307带动上方的主动送丝滚轮306转动，主动送丝滚轮306与被动送丝滚轮303之间可通过螺杆301调节被动送丝滚轮303下方的压缩弹簧302来调节送丝压力，既能提供足够的送丝摩擦张力又能防止压坏光纤。
33.如图1、图4和图7所示，机架模块7包括模块安装底座4，模块安装底座4上分别设有毛细管夹紧模块安装槽401、轴承座安装槽402、送丝滚轮布置孔403、光纤夹紧引导模块安装槽404、电机安装槽405和同步带轮布置孔406，模块安装底座4的下部四个角设有支脚701，支脚701的底部设有支撑座702，模块安装底座4的上部设有供点胶固化模块6移动的滑轮组轨道703。
34.如图6所示，点胶固化模块6包括盛放有uv胶的点胶针筒606，点胶针筒606的上方设有气控管604，气控管604连接有点胶机，点胶机具有加压和真空回吸功能，可防止点胶针筒606内的胶水在非工作时间滴落并控制每次点胶的出胶量，保证点胶质量。点胶针筒606通过针筒夹具605连接有滑轮组603，滑轮组603设在滑轮组轨道703上，点胶针筒606的底部
连接有y型管607，y型管607的底部通过公母头608连接有点胶针头609，实现对毛细管505两端同时分流点胶；点胶针头609为一次性替换，y型管607和点胶针头609处是用公母头608连接，防止点胶工作后uv胶堵塞点胶针头609，便于每次使用前后更换点胶针头609和通过单边更换密封盖来实现单侧点胶功能。点胶针头609的一侧设有紫外线灯601，紫外线灯601通过紫外线灯夹具602连接有滑轮组603，可在滑轮组轨道703上移动，滑轮组轨道703上设有限位点，通过限位点的设置使得点胶针头609对准毛细管505两侧的端口位置。
35.如图8所示，张紧模块8包括与模块安装底座4固定连接的滑轨支架801，滑轨支架801上设有滑轨802和沿着滑轨802移动的放置板803，放置板803的上表面设有光纤容置槽804，放置板803的上方设有覆盖在光纤容置槽804上的用于固定光纤1的夹片805，夹片805朝向光纤容置槽804的一侧设有海绵块101，夹片805上设有磁铁102，放置板803上设有配合磁铁102使用的固定槽103，将夹片805盖在光纤容置槽804上面，既可在张紧时能保证具有一定的张紧力，又不会导致张力过大导致拉断光纤。放置板803上设有与滑轨支架801抵接的紧定螺丝806，通过拧紧紧定螺丝806将放置板803与滑轨支架801进行固定。
36.工作和使用过程：
37.第一步，抬起光纤夹紧引导模块2的夹具夹片203，将光纤1一端铺放在夹具底座201上的光纤路径引导槽202中，盖上夹具夹片203，并将光纤1往送丝模块3方向推进，直至光纤切口送入送丝模块3的主动送丝滚轮306和被动送丝滚轮303之间；根据所需封装长度裁剪一段毛细管505备用，将点胶固化模块6向点胶一侧推动，直至针筒夹具605连接的滑轮组603到达滑轮组轨道703上的限位点处，打开毛细管夹紧模块5的夹具盖片504，将毛细管5置入底座501上的毛细管夹槽502合适位置上，盖上夹具盖片504，完成光纤1和毛细管505的放置。
38.第二步，旋转送丝模块3中被动送丝滚轮303下方的螺杆301，调整压缩弹簧302来调节送丝压力，启动电机307，通过皮带308带动同步带轮309发生转动，在传动轴310的带动下，两个送丝滚轮反向转动带动光纤1向下一步工序送丝；光纤继续送丝到达毛细管夹紧模块5的毛细管夹槽502中，继续送丝经光纤引导块503的锥形孔901大端穿过光纤引导块503，从锥形孔901小端穿出，完成套管位置校准，继续送丝将光纤1套入毛细管505中，直至需要封装的光纤段完全送入毛细管505中，然后进入张紧模块8，关闭电机307，将光纤1置于光纤容置槽804中，盖上夹片805，向外拉动放置板803在滑轨机架801上移动，直至光纤1得到足够的张紧力，拧紧放置板503上的紧定螺钉806将放置板803位置固定，光纤的套管结束。
39.第三步，将点胶固化模块6向紫外线灯601一侧推动，直至滑轮组603到达滑轮组轨道703上的限位点处，此处点胶针头609竖直对准毛细管505两侧端口位置；点胶针筒606加压，经y型管607分流，点胶针头606在毛细管505两端口处同时点胶，点胶完成后点胶针筒606通过气控管604的真空回吸功能，回吸多余的uv胶，防止外滴；将点胶固化模块6向另一侧推动，直至两个紫外线灯601到达点胶处位置正上方，启动打光3分钟，待uv胶固化后关闭紫外线灯601，完成点胶固化步骤。
40.第四步，将点胶固化模块6向点胶针筒606一侧推动到滑轮组轨道703尽头，打开毛细管夹紧模块5的夹具盖片504和张紧模块的夹片805；启动电机307，继续将光纤1向前送丝，直至光纤1尾端离开两个送丝滚轮，关闭电机307，收纳光纤1，至此毛细管封装光纤完成。
41.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。