專利名稱：高精度光纖定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高精度光纖定位系統(tǒng)，其是指待定位的光纖，機械固定于一管狀壓電陶瓷組件上，壓電陶瓷組件受閉環(huán)回路的控制電壓控制而產(chǎn)生平面位移和俯仰位移，使待定位的光纖達到精確的定位。
現(xiàn)代工業(yè)加工的發(fā)展方向是精密化，從毫米到絲到微米再到亞微米的精度，目前微米、亞微米的高精度加工，只能靠光刻或激光定位來達到，對納米級，幾乎無法定位，因為激光定位的極限是亞微米量極；由于網(wǎng)絡(luò)和光纖技術(shù)的發(fā)展，光纖的精密定位越來越重要，用途越來越廣泛，如光纖焊接和近期出現(xiàn)的光纖路由器，都需要高精度光纖定位；光纖在焊接時，光纖與光纖必須精密對準(zhǔn)，此時光通量會有一定的損耗，光纖定位越準(zhǔn)，光通量損失越少，目前國際、國內(nèi)進行光纖對準(zhǔn)普遍采用的方法是利用高精度五維光學(xué)調(diào)整架，由熟習(xí)的技術(shù)人員，參考價格昂貴的測試儀器才能進行對準(zhǔn)，對準(zhǔn)精度為亞微米級，俯仰定位精度為0.01度左右，時間需要25分鐘，而且在焊接時，由于外力作用，對準(zhǔn)精度更差，使得目前光纖焊接后光通量損耗非常大，限制了光纖焊接的應(yīng)用。
本發(fā)明的目的是采用一種管狀壓電陶瓷和管狀定位管，組成一種壓電陶瓷組件，將待定位的光纖固定于壓電陶瓷組件上，在該壓電陶瓷組件上施加閉環(huán)回路的控制電壓，使壓電陶瓷組件作平面位移和俯仰位移的組合運動，達到光纖精確定位目的。
本發(fā)明的優(yōu)點是精度高，可以達到一納米或更小，俯仰定位精度小于萬分之1度或更小，時間只須十幾秒鐘或更少，而且在焊接時，由于閉環(huán)回路的反饋作用，可以自始自終保持對準(zhǔn)的精度，使光纖焊接后的光通量損失大大減少，極大的提高了光纖焊接的應(yīng)用。
本發(fā)明的方案是這樣實現(xiàn)的，將二個管狀的壓電陶瓷管和二個相同形狀的定位管組合成壓電陶瓷組，在壓電陶瓷的外壁上涂有相間隔彼此絕緣并且對應(yīng)的四個導(dǎo)電層，內(nèi)壁涂一層均勻?qū)щ妼幼鳛榻拥?，在該壓電陶瓷管的?dǎo)電層上施加閉環(huán)回路控制的電壓，該閉環(huán)回路是計算機—接口電路—AD/DA轉(zhuǎn)換電路—壓電陶瓷驅(qū)動電路組—壓電陶瓷組—待定位光纖—定位檢測電路—AD/DA轉(zhuǎn)換電路—接口電路—計算機，待定位光纖機械地固定在壓電陶瓷組上，隨著閉環(huán)電路控制電壓施加于壓電陶瓷組，該壓電陶瓷組將產(chǎn)生平面位移和俯仰位移的組合運動，并帶動待定位光纖移動到某個精確的位置。
本發(fā)明有以下附圖附

圖1是本發(fā)明的閉環(huán)回路方框圖。
附圖2是本發(fā)明的一個壓電陶瓷管立體示意圖。
附圖3是本發(fā)明的二個壓電陶瓷管和二個定位管用絕緣固定環(huán)粘接的一種方式半剖視圖。
附圖4是本發(fā)明的二個壓電陶瓷管和二個定位管用絕緣固定環(huán)粘接的另一種方式半剖視圖。
附圖5是本發(fā)明的二個壓電陶瓷管和二個定位管用絕緣固定環(huán)粘接的又一種方式半剖視圖。
附圖6是本發(fā)明的二個壓電陶瓷管和二個定位管用絕緣固定環(huán)粘接的又一種方式半剖視圖。
附圖7是本發(fā)明的二個壓電陶瓷管和一個定位管用絕緣固定環(huán)粘接的一種方式半剖視圖。
附圖8是本發(fā)明的計算機程序流程方塊圖。
附圖9是本發(fā)明壓電陶瓷驅(qū)動電路組電路輸入、輸出電壓流程圖。
下面結(jié)合附圖敘述本發(fā)明的實施例。
請參閱附圖2，一個管狀壓電陶瓷22的外壁上涂有相間隔彼此絕緣的四個導(dǎo)電層21、27和23、26，在壓電陶瓷驅(qū)動電路組中，各路輸出電極極性對應(yīng)關(guān)系是導(dǎo)電層21對應(yīng)X正極，導(dǎo)電層23對應(yīng)Y正極，導(dǎo)電層27對應(yīng)X負極，導(dǎo)電層26對應(yīng)Y負極(參閱附表1)；當(dāng)需要加大控制電壓對壓電陶瓷管的變形量時，可在壓電陶瓷管22的內(nèi)壁，與外壁一樣對應(yīng)地涂有相間隔彼此絕緣的四個導(dǎo)電層，并且其極性與外壁相反，即當(dāng)外壁導(dǎo)電層是正極性時，內(nèi)壁導(dǎo)電層應(yīng)施加負極性。
附圖3是本發(fā)明的二個壓電陶瓷管(與附圖2的壓電陶瓷管導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)相同)和二個定位管，用絕緣固定環(huán)粘接的一種方式半剖視圖，在壓電陶瓷管37的左、右端內(nèi)壁與定位管35之間分別設(shè)有絕緣固定環(huán)36、40，壓陶瓷管37外壁的中段設(shè)有絕緣固定環(huán)38，在壓電陶瓷管33的內(nèi)壁左、右端與定位管31之間設(shè)有絕緣固定環(huán)32、39，在壓電陶瓷管33左端的外壁與定位管35之間，設(shè)有絕緣固定環(huán)34；當(dāng)在壓電陶瓷管37、33上施加閉環(huán)回路的控制電壓后，壓電陶瓷管37可以使定位管35的端平面產(chǎn)生二維平面移動，壓電陶次管33可以使定位管31的端平面產(chǎn)生二維俯仰移動。
請參閱附圖4本發(fā)明的二個壓電陶瓷管和二個定位管用絕緣固定環(huán)粘接的另一種方式半剖視圖，其是將附圖3中的絕緣固定環(huán)38移到壓電陶瓷管37的右端；當(dāng)在壓電陶瓷管37、33上施加閉環(huán)回路的控制電壓后，壓電陶瓷管37可以使定位管35同時產(chǎn)生在端平面的二維平移和二維俯仰移動，壓電陶瓷管33可以使定位管31產(chǎn)生在端平面的俯仰移動，只需控制壓電陶瓷管33的二維俯仰移動，使其與壓電陶瓷管37產(chǎn)生的俯仰移動方向相反，角度相等，壓電陶瓷組9就可產(chǎn)生精確的二維平移移動，否則，可以產(chǎn)生二維平移和二維俯仰的組合運動。
附圖5是將附圖4中的絕緣固定環(huán)40去除，把絕緣固定環(huán)34移到壓電陶瓷管33的右端。
附圖6是將附圖5中的絕緣固定環(huán)39去除。
附圖7是將附圖5中的絕緣固定環(huán)32去除，并去除定位管35，把絕緣固定環(huán)34移至壓電陶瓷管37左端并與其內(nèi)壁固定，保留壓電陶瓷管33右端內(nèi)壁與定位管31之間的絕緣固定環(huán)39。
附圖5到附圖7的組合方式可產(chǎn)生相應(yīng)的端平面的水平位移和俯仰位移的組合運動。
以上所有壓電陶瓷組中的最外面的絕緣固定環(huán)38外壁，固定在外部粗調(diào)架上。
下面結(jié)合附圖1說明本發(fā)明的閉環(huán)回路控制電壓工作過程定位檢測電路13是一種光通量檢測電路，對待定位的光纖進行檢測，將檢測得到的模似信號送AD/DA轉(zhuǎn)換電路5變換為數(shù)字信號，經(jīng)接口電路3送計算機1，計算機1對檢測電路13檢測來的誤差信號進行比較后，再經(jīng)接口電路3、AD/DA電路5送給壓電陶瓷驅(qū)動電路組7放大，該放大器組有多路放大器，并輸出多路正、負極性的電壓至壓電陶瓷組的相應(yīng)極性，如附圖9所示。
計算機程序流程圖如附圖8所示，其工作過程，從該流程的說明，可清楚看出。
本發(fā)明可應(yīng)用于任何能夠提供定位檢信號而需要精確定位的物體。
權(quán)利要求
1，一種高精度光纖定位系統(tǒng)，其特征在于將二個管狀的壓電陶瓷管和二個相同形狀的定位管組合成壓電陶瓷組(9)，在壓電陶瓷管(22)的外壁上涂有相間隔彼此絕緣并且對應(yīng)的四個導(dǎo)電層(21)、(27)和(23)、(26)，內(nèi)壁涂一層均勻?qū)щ妼幼鳛榻拥兀谠搲弘娞沾晒艿膶?dǎo)電層上施加閉環(huán)回路控制的電壓，該閉環(huán)回路是計算機(1)—接口電路(3)—AD/DA轉(zhuǎn)換電路(5)—壓電陶瓷驅(qū)動電路組(7)—壓電陶瓷組(9)—待定位器件(11)—定位檢測電路(13)—AD/DA轉(zhuǎn)換電路(5)—接口電路(3)—計算機(1)，待定位光纖(11)機械固定在壓電陶瓷組上，隨著閉環(huán)電路控制電壓施加于壓電陶瓷組，該壓電陶瓷組將產(chǎn)生平面位移和俯仰位移的組合運動，并帶動待定位光纖(11)移動到某個精確的位置。
2，按權(quán)利要求1所述的高精度光纖定位系統(tǒng)，其特征在于所述的壓電陶瓷組(9)，是將一個壓電陶瓷管(37)套在另一個壓電陶瓷管(33)外面，在兩個壓電陶瓷管(37)、(33)之間套裝一定位管(35)，在壓電陶瓷管(33)的里面再裝一個定位管(31)，形成交叉相間的套裝，在壓電陶瓷管和定位管之間留有間隙，在該間隙中用絕緣膠使壓電陶瓷管和定位管粘結(jié)固定，形成數(shù)圈絕緣固定環(huán)。
3，按權(quán)利要求2所述的高精度光纖定位系統(tǒng)，其特征在于所述的絕緣固定環(huán)的位置設(shè)置方式有a，在壓電陶瓷管(37)的左、右端內(nèi)壁與定位管(35)之間分別設(shè)有絕緣固定環(huán)(36)、(40)，壓陶瓷管(37)外壁的中段設(shè)有絕緣固定環(huán)(38)，在壓電陶瓷管(33)的內(nèi)壁左、右端與定位管(31)之間設(shè)有絕緣固定環(huán)(32)、(39)，在壓電陶瓷管(33)左端的外壁與定位管(35)之間，設(shè)有絕緣固定環(huán)(34)；b，將a方式中的絕緣固定環(huán)(38)移到壓電陶瓷管(37)的右端；c，將b方式中的絕緣固定環(huán)(40)去除，把絕緣固定環(huán)(34)移到壓電陶瓷管(33)的右端；d，將c方式中的絕緣固定環(huán)(39)去除；e，將b中的絕緣固定環(huán)(32)去除，并去除定位管(35)，把絕緣固定環(huán)(34)移至壓電陶瓷管(37)左端并與其內(nèi)壁固定，保留壓電陶瓷管(33)右端內(nèi)壁與定位管(31)之間的絕緣固定環(huán)(39)
4，按權(quán)利要求1所述的高精度光纖定位系統(tǒng)，其特征在于壓電陶瓷管(22)的內(nèi)壁，也可以與外壁一樣對應(yīng)地涂有相間隔彼此絕緣的四個導(dǎo)電層，并且其極性與外壁相反。
全文摘要
本發(fā)明是將二個管狀的壓電陶瓷管和二個相同形狀的定位管組合成壓電陶瓷組,在壓電陶瓷的外壁上涂有相間隔彼此絕緣并且對應(yīng)的四個導(dǎo)電層,內(nèi)壁涂一層接地導(dǎo)電層,待定位光纖機械地固定在壓電陶瓷組上,隨著閉環(huán)電路控制電壓施加于壓電陶瓷組,該壓電陶瓷組將產(chǎn)生平面位移和俯仰位移的組合運動,并帶動待定位光纖移動到某個精確的位置,優(yōu)點是精度高,工作特率高,可應(yīng)用于任何高精度定位物體。
文檔編號G02B6/24GK1333469SQ00119429
公開日2002年1月30日 申請日期2000年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月10日
發(fā)明者趙于勒 申請人:趙于勒