专利名称：一种高精度操纵杆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种操纵杆，尤其是涉及一种基于光纤传感技术的高精度操纵杆。
背景技术：
操纵杆的基本原理是将手控制的摇杆运动转换成计算机能够处理的电子信息。操纵杆已在各种机械设备上得到应用，包括现代喷气式战斗机、挖掘机、工业控制、遥控和无线电控制、雷达和导航系统、机器人和操纵器、测量系统以及医疗器械和轮椅等，而不同操纵杆的差别主要体现在它们所传送的信息多少。最简单的操纵杆是早期微机游戏控制台中的操纵杆，其只不过是一个特殊的电子开关。基本结构是一个安放在带有弹性橡胶外壳塑料底座上的操纵杆，在底座中操纵杆正下方位置装有一块电路板，电路板由一些“印刷线路”组成，并且这些线路连接到几个接触触点，然后从这些触点引出普通电线连接到计算机。印刷线路构成了一个简单的电路(该电路由一些更小的电路构成)，这些线路仅仅将电流从一个触点传送到另一个触点。当操纵杆处于中间位置时，也就是当还未将操纵杆推向任何一边时，除了一个电路之外的所有其他电路均处于断开状态。由于每条线路中的导体材料并没有完全连接，因此电路中没有电流通过。每个断开部分的上方覆盖着一个带有小金属圆片的简单塑料按钮。当朝任意方向移动操纵杆时，操纵杆便会向下挤压其中的一个按钮，使导电的金属圆片接触到电路板。 如此一来，就可以闭合电路，完成两个线路部分的连接。电路闭合之后，电流就会从计算机 (或游戏控制台)沿着一条线路流过，穿过印刷线路，通过另外一条线路返回计算机(或游戏控制台)。当计算机检测到特定线路上的电流后，便会了解操纵杆当前所处的位置，然后发出指令或接通相关的电路。当然这样的操纵杆是不能满足人们需要的，所以操纵杆技术也在不断发展着，出现了有电容式、电感式、电磁式以及光电式等多种类型。但目前这些操纵杆仍是基于电信号的传输形式，在强电磁干扰或强辐射环境下，会受到较大的干扰，如在核电站、发电厂、变电站等场所的使用就受到限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高精度操纵杆，其结构简单、设计合理且加工制作方便，同时具有使用方式灵活，灵敏度高，使用效果好，成本低，实用价值高，适应性强，防电磁干扰、防尘等优点，具有广阔的应用前景。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种高精度操纵杆，包括固定组件、设置在固定组件上的光纤敏感单元一、用于转动控制光纤敏感单元一的转动组件一以及设置在转动组件一上的光纤敏感单元二和用于转动控制光纤敏感单元二的转动组件二， 所述转动组件一的转动性枢轴支撑在固定组件上，所述转动组件二上设置有操作杆，所述转动组件二的转动性枢轴支撑在转动组件一上，所述转动组件一的转动性枢轴通过设置在其上的转轴一支撑在固定组件上，所述转动组件一上还设置有用于将其连到光纤敏感单元一的转轴三，其特征在于所述光纤敏感单元一和光纤敏感单元二结构相同，所述光纤敏感单元一和光纤敏感单元二均包括壳体，所述壳体左部穿设有顶杆，所述光纤敏感单元一的壳体安装在固定组件的左侧壁上，所述光纤敏感单元二的壳体安装在转动组件一的上侧壁上，所述顶杆与壳体滑动配合，所述顶杆左端位于壳体外部且与凸轮滑动接触，所述凸轮固定安装在转轴三和转轴四的端头，所述顶杆右端位于壳体内部，所述顶杆右端固定安装有基板，所述基板位于壳体内部且与壳体内侧滑动配合，所述壳体内侧与基板右侧之间设置有曲线形支架，所述曲线形支架内部相对两侧连续布设有多个变形齿一和多个变形齿二， 所述变形齿一与变形齿二之间呈交错对应布设，所述变形齿一与变形齿二的头部之间形成曲线形通道，所述曲线形通道中穿设有信号光纤，所述信号光纤与用于对其光信号功率变化量进行同步测试的测试单元相接，所述测试单元还连接用于处理测试单元测试数据的处理单元。上述的一种高精度操纵杆，其特征在于所述转轴一右端伸出固定组件，所述转轴一右端下侧与固定组件之间设置有复位弹簧一，所述转轴二与转动组件一之间设置有复位
弹簧二。上述的一种高精度操纵杆，其特征在于所述曲线形支架与壳体内侧之间设置有辅助弹簧，所述辅助弹簧一端与曲线形支架连接，所述辅助弹簧另一端与壳体内侧连接。上述的一种高精度操纵杆，其特征在于所述转轴一和转轴二两转轴中至少一个设置有引入孔。上述的一种高精度操纵杆，其特征在于所述转动组件一通过转轴三和转轴一固定安装在固定组件上，所述转动组件二通过转轴二和转轴四固定安装在转动组件一上，所述转轴三与固定组件之间、固定组件与转轴一之间、转轴二与转动组件二之间以及转动组件二与转轴四之间均通过轴承连接。上述的一种高精度操纵杆，其特征在于所述基板通过通过导槽与壳体滑动配合。上述的一种高精度操纵杆，其特征在于所述测试单元通过延伸光纤与处理单元相接。上述的一种高精度操纵杆，其特征在于所述凸轮与顶杆之间滑动接触表面为渐开曲线形表面。上述的一种高精度操纵杆，其特征在于所述曲线形支架为曲线形壳体、弹簧、锯齿板或波纹管。上述的一种高精度操纵杆，其特征在于所述信号光纤为外部包有多层保护层的光纤，所述信号光纤外还包覆有一层防水材料层。本发明与现有技术相比具有以下优点1、结构简单、加工制作简便、投入成本低且使用方式灵活、灵敏度高。2、适用面广，适应能力强，能有效抗电磁干扰，所得到的数据为数字化形式，有利于计算机辅助控制及优化控制，达到节约减排的目的。3、测试精度高，动态范围大，使用方便，可以广泛应用于多种场合环境下。4、整个光纤敏感单元及光纤链路中光纤是连续的，一方面降低了调整成本，同时可以达到防尘、防振动的目的，保证了使用的安全性。综上所述，本发明结构简单、设计合理且加工制作方便，同时具有使用方式灵活， 灵敏度高，使用效果好，成本低，实用价值高，适应性强，防电磁干扰、防尘等优点，具有广阔的应用前景。下面通过附图和实施例，对本发明做进一步的详细描述。
图1为本发明实施1的结构示意图。图2为实施例1中转轴一的局部剖视图。图3为实施例1中曲线形支架的内部结构示意图。图4为本发明实施2的结构示意图。图5为本发明实施3的结构示意图。图6为实施例3中曲线形支架的内部结构示意图。图7为本发明实施4的结构示意图。图8为实施例4中曲线形支架的内部结构示意图。图9为本发明实施5的结构示意图。附图标记说明
1-延伸光纤；2-光纤敏感单元一;3-光纤敏感单元
4-1-变形齿一；4-2-变形齿二 ；5-测试单元；
6-信号光纤；7-处理单元；8-转动组件二；
9-转轴二 ；10-操作杆；11-顶杆；
12-壳体；13-引入孔；14-转轴三；
15-凸轮；16-转轴一；17-ι-复位弹簧-
17-2-复位弹簧二 ；18-轴承；19-曲线形支架；
20-辅助弹簧；21-导槽；22-基板；
23-固定组件；24-转轴四；25-转动组件一；
26-管壁。
具体实施例方式实施例1如图1、2和3所示的一种高精度操纵杆，包括固定组件23、设置在固定组件23上的光纤敏感单元一 2、用于转动控制光纤敏感单元一 2的转动组件一 25以及设置在转动组件一 25上的光纤敏感单元二 3和用于转动控制光纤敏感单元二 3的转动组件二 8，所述转动组件一 25的转动性枢轴支撑在固定组件23上，所述转动组件二 8上设置有操作杆10， 所述转动组件二 8的转动性枢轴支撑在转动组件一 25上，所述转动组件一 25的转动性枢轴通过设置在其上的转轴一 16支撑在固定组件23上，所述转动组件一 25上还设置有用于将其连到光纤敏感单元一 2的转轴三14，所述光纤敏感单元一 2和光纤敏感单元二 3结构相同，所述光纤敏感单元一 2和光纤敏感单元二 3均包括壳体12，所述壳体12左部穿设有顶杆11，所述光纤敏感单元一 2的壳体安装在固定组件23的左侧壁上，所述光纤敏感单元二 3的壳体安装在转动组件一 25的上侧壁上，所述顶杆11与壳体12滑动配合，所述顶杆 11左端位于壳体12外部且与凸轮15滑动接触，所述凸轮15固定安装在转轴三14和转轴四M的端头，所述顶杆11右端位于壳体12内部，所述顶杆11右端固定安装有基板22，所
6述基板22位于壳体12内部且与壳体12内侧滑动配合，所述壳体12内侧与基板22右侧之间设置有曲线形支架19，所述曲线形支架19内部相对两侧连续布设有多个变形齿一 4-1和多个变形齿二 4-2，所述变形齿一 4-1与变形齿二 4-2之间呈交错对应布设，所述变形齿一 4-1与变形齿二 4-2的头部之间形成曲线形通道，所述曲线形通道中穿设有信号光纤6，所述信号光纤6与用于对其光信号功率变化量进行同步测试的测试单元5相接，所述测试单元5还连接用于处理测试单元5测试数据的处理单元7。本实施例中，固定组件23用于将本发明装置的操纵杆固定在应用设备上，所述转轴一 16右端伸出固定组件23，所述转轴一 16右端下侧与固定组件23之间设置有复位弹簧一 17-1，所述转轴二 9与转动组件一 25之间设置有复位弹簧二 17-2 ；所述转轴一 16和转轴二 9两转轴中至少一个设置有引入孔13，将光纤敏感单元一 2和光纤敏感单元二 3的光纤或包含光纤的光缆从固定组件23的外侧引入到壳体内部。所述转动组件一 25通过转轴三14和转轴一 16固定安装在固定组件23上，所述转动组件二 8通过转轴二 9和转轴四 24固定安装在转动组件一 25上，所述转轴三14与固定组件23之间、固定组件23与转轴一 16之间、转轴二 9与转动组件二 8之间以及转动组件二 8与转轴四M之间均通过轴承18 连接。所述基板22通过通过导槽21与壳体12滑动配合，所述测试单元5通过延伸光纤1 与处理单元7相接，所述凸轮15与顶杆11之间滑动接触表面为渐开曲线形表面。所述信号光纤6为外部包有多层保护层的光纤，如紧套光纤、碳涂覆光纤、聚酰亚胺涂覆光纤等， 所述信号光纤6也可以是塑料光纤、多芯光纤、细径光纤或光子晶体光纤，或是多根信号光纤6并排夹持在变形齿一 4-1和变形齿二 4-2之间，或是多根信号光纤6通过树脂合并为信号光纤束或信号光纤带，所述信号光纤6外还包覆有一层防水材料层，如防水油膏，可进一步防止水分子对信号光纤6的侵蚀，延长了信号光纤6的使用寿命。另外，本实施例中，转轴一 16和转轴三14之间以及转轴二 9与转轴四M之间均具有共同的转动中心轴线。在转轴一 16转动时，复位弹簧一 17-1才被拉伸，转轴一 16回到初始位置时，复位弹簧一 17-1长度最短，转轴二 9与转动组件一 25之间安置有复位弹簧二 17-2，只有在转轴二 9转动时，复位弹簧二 17-2才被拉伸。工作时，由操作杆10转动带动转轴三14转动，转轴三14转动带动凸轮15转动， 顶杆11在凸轮15表面的推动下改变位置，则固定于顶杆11上的基板22位置也改变，使得构成光纤敏感单元一 2和光纤敏感单元二 3的曲线形支架19的两端位置变化。本实施例中，曲线形支架19为曲线形壳体，曲线形支架19的整体长度变化，如压缩，使得布设于曲线形支架19内部的变形齿一 4-1与变形齿二 4-2之间的距离改变，变形齿一 4-1与变形齿二 4-2之间的距离改变导致夹持于两者之间的信号光纤6的弯曲曲率变化，信号光纤6的弯曲曲率变化使传输于信号光纤6内的光信号的功率变化，通过测试单元5测得该变化信号并传递给处理单元7，处理单元7经计算得到曲线形支架19的压缩状态，并推算出转轴三 14转动的角度，从而可以确定操作杆10的一个轴向位置，重复相同过程，可以得到转动组件二 8的转动角度，并最终确定了操作杆10的位置，并将该信息显示或传递给上一级的其它控制单元，完成测试任务。实施例2如图4所示，本实施例与实施例1不同的是曲线形支架19与壳体12内侧之间设置有辅助弹簧20，所述辅助弹簧20 —端与曲线形支架19连接，所述辅助弹簧20另一端与壳体12内侧连接。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。实施例3如图5和图6所示，本实施例与实施例1不同的是曲线形支架19为弹簧，变形齿一 4-1和变形齿二 4-2对应布设在曲线形支架19中相邻两圈弹簧丝之间，且变形齿一 4-1 和变形齿二 4-2相互交错布设。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。实施例4如图7和图8所示，本实施例与实施例1不同的是曲线形支架19为波纹管，变形齿一 4-1和变形齿二 4-2对应布设在波纹管的管壁沈上内凹处的相对两个侧面上，且变形齿一 4-1和变形齿二 4-2相互交错布设。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。实施例5 如图9所示，本实施例与实施例1不同的是曲线形支架19为锯齿板，锯齿板由两个个锯齿板相扣而成，两块锯齿板的相对面上布设有相互交错对应的变形齿一 4-1和变形齿二 4-2。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
权利要求
1.一种高精度操纵杆，包括固定组件(23)、设置在固定组件上的光纤敏感单元一 O)、用于转动控制光纤敏感单元一 O)的转动组件一 0 以及设置在转动组件一 05)上的光纤敏感单元二 C3)和用于转动控制光纤敏感单元二(3)的转动组件二(8)，所述转动组件一 0 的转动性枢轴支撑在固定组件上，所述转动组件二(8)上设置有操作杆 (10)，所述转动组件二(8)的转动性枢轴支撑在转动组件一 0 上，所述转动组件一 05) 的转动性枢轴通过设置在其上的转轴一(16)支撑在固定组件上，所述转动组件一 (25)上还设置有用于将其连到光纤敏感单元一的转轴三(14)，其特征在于所述光纤敏感单元一( 和光纤敏感单元二(3)结构相同，所述光纤敏感单元一( 和光纤敏感单元二 C3)均包括壳体(12)，所述壳体(1 左部穿设有顶杆(11)，所述光纤敏感单元一(2) 的壳体安装在固定组件的左侧壁上，所述光纤敏感单元二 C3)的壳体安装在转动组件一 (25)的上侧壁上，所述顶杆(11)与壳体(1 滑动配合，所述顶杆(11)左端位于壳体 (12)外部且与凸轮(1 滑动接触，所述凸轮(1 固定安装在转轴三(14)和转轴四04) 的端头，所述顶杆(11)右端位于壳体(1 内部，所述顶杆(11)右端固定安装有基板(22)， 所述基板0 位于壳体(1 内部且与壳体(1 内侧滑动配合，所述壳体(1 内侧与基板0 右侧之间设置有曲线形支架(19)，所述曲线形支架(19)内部相对两侧连续布设有多个变形齿一(4-1)和多个变形齿二 G-2)，所述变形齿一(4-1)与变形齿二(4- 之间呈交错对应布设，所述变形齿一(4-1)与变形齿二(4- 的头部之间形成曲线形通道，所述曲线形通道中穿设有信号光纤(6)，所述信号光纤(6)与用于对其光信号功率变化量进行同步测试的测试单元(5)相接，所述测试单元(5)还连接用于处理测试单元(5)测试数据的处理单元(7)。
2.按照权利要求1所述的一种高精度操纵杆，其特征在于所述转轴一(16)右端伸出固定组件(23)，所述转轴一(16)右端下侧与固定组件之间设置有复位弹簧一 (17-1)，所述转轴二(9)与转动组件一 0 之间设置有复位弹簧二(17-2)。
3.按照权利要求1所述的一种高精度操纵杆，其特征在于所述曲线形支架(19)与壳体(12)内侧之间设置有辅助弹簧(20)，所述辅助弹簧00) —端与曲线形支架(19)连接， 所述辅助弹簧00)另一端与壳体(1 内侧连接。
4.按照权利要求1或2所述的一种高精度操纵杆，其特征在于所述转轴一(16)和转轴二(9)两转轴中至少一个设置有引入孔(13)。
5.按照权利要求1所述的一种高精度操纵杆，其特征在于所述转动组件一0 通过转轴三(14)和转轴一(16)固定安装在固定组件上，所述转动组件二(8)通过转轴二 (9)和转轴四04)固定安装在转动组件一 0 上，所述转轴三(14)与固定组件03)之间、固定组件与转轴一(16)之间、转轴二(9)与转动组件二(8)之间以及转动组件二 ⑶与转轴四04)之间均通过轴承(18)连接。
6.按照权利要求1所述的一种高精度操纵杆，其特征在于所述基板0 通过通过导槽与壳体(12)滑动配合。
7.按照权利要求1所述的一种高精度操纵杆，其特征在于所述测试单元( 通过延伸光纤(1)与处理单元(7)相接。
8.按照权利要求1所述的一种高精度操纵杆，其特征在于所述凸轮(15)与顶杆(11) 之间滑动接触表面为渐开曲线形表面。
9.按照权利要求1所述的一种高精度操纵杆，其特征在于所述曲线形支架(19)为曲线形壳体、弹簧、锯齿板或波纹管。
10.按照权利要求1所述的一种高精度操纵杆，其特征在于所述信号光纤(6)为外部包有多层保护层的光纤，所述信号光纤(6)外还包覆有一层防水材料层。
全文摘要
本发明公开了一种高精度操纵杆，包括固定组件、设置在固定组件上的光纤敏感单元一、用于转动控制光纤敏感单元一的转动组件一以及设置在转动组件一上的光纤敏感单元二和用于转动控制光纤敏感单元二的转动组件二，光纤敏感单元一和光纤敏感单元二结构相同且均包括壳体，壳体左部穿设有顶杆，顶杆右端固定安装有基板，壳体内侧与基板右侧之间设置有曲线形支架，曲线形支架内部相对两侧连续布设有多个变形齿一和多个变形齿二，变形齿一与变形齿二的头部之间穿设有信号光纤，信号光纤与测试单元相接，测试单元还连接处理单元。本发明具有以下特点结构设计合理，制作方便，灵敏度高，使用效果好，成本低，适应性强，防电磁干扰、防尘。
文档编号G06F3/033GK102486685SQ20101057001
公开日2012年6月6日 申请日期2010年12月2日 优先权日2010年12月2日
发明者杜兵 申请人:西安金和光学科技有限公司