專利名稱：一種高精度操縱桿的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種操縱桿，尤其是涉及一種基于光纖傳感技術的高精度操縱桿。
背景技術：
操縱桿的基本原理是將手控制的搖桿運動轉換成計算機能夠處理的電子信息。操縱桿已在各種機械設備上得到應用，包括現(xiàn)代噴氣式戰(zhàn)斗機、挖掘機、工業(yè)控制、遙控和無線電控制、雷達和導航系統(tǒng)、機器人和操縱器、測量系統(tǒng)以及醫(yī)療器械和輪椅等，而不同操縱桿的差別主要體現(xiàn)在它們所傳送的信息多少。最簡單的操縱桿是早期微機游戲控制臺中的操縱桿，其只不過是一個特殊的電子開關。基本結構是一個安放在帶有彈性橡膠外殼塑料底座上的操縱桿，在底座中操縱桿正下方位置裝有一塊電路板，電路板由一些“印刷線路”組成，并且這些線路連接到幾個接觸觸點，然后從這些觸點引出普通電線連接到計算機。印刷線路構成了一個簡單的電路(該電路由一些更小的電路構成)，這些線路僅僅將電流從一個觸點傳送到另一個觸點。當操縱桿處于中間位置時，也就是當還未將操縱桿推向任何一邊時，除了一個電路之外的所有其他電路均處于斷開狀態(tài)。由于每條線路中的導體材料并沒有完全連接，因此電路中沒有電流通過。每個斷開部分的上方覆蓋著一個帶有小金屬圓片的簡單塑料按鈕。當朝任意方向移動操縱桿時，操縱桿便會向下擠壓其中的一個按鈕，使導電的金屬圓片接觸到電路板。 如此一來，就可以閉合電路，完成兩個線路部分的連接。電路閉合之后，電流就會從計算機 (或游戲控制臺)沿著一條線路流過，穿過印刷線路，通過另外一條線路返回計算機(或游戲控制臺)。當計算機檢測到特定線路上的電流后，便會了解操縱桿當前所處的位置，然后發(fā)出指令或接通相關的電路。當然這樣的操縱桿是不能滿足人們需要的，所以操縱桿技術也在不斷發(fā)展著，出現(xiàn)了有電容式、電感式、電磁式以及光電式等多種類型。但目前這些操縱桿仍是基于電信號的傳輸形式，在強電磁干擾或強輻射環(huán)境下，會受到較大的干擾，如在核電站、發(fā)電廠、變電站等場所的使用就受到限制。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種高精度操縱桿，其結構簡單、設計合理且加工制作方便，同時具有使用方式靈活，靈敏度高，使用效果好，成本低，實用價值高，適應性強，防電磁干擾、防塵等優(yōu)點，具有廣闊的應用前景。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是一種高精度操縱桿，包括固定組件、設置在固定組件上的光纖敏感單元一、用于轉動控制光纖敏感單元一的轉動組件一以及設置在轉動組件一上的光纖敏感單元二和用于轉動控制光纖敏感單元二的轉動組件二， 所述轉動組件一的轉動性樞軸支撐在固定組件上，所述轉動組件二上設置有操作桿，所述轉動組件二的轉動性樞軸支撐在轉動組件一上，所述轉動組件一的轉動性樞軸通過設置在其上的轉軸一支撐在固定組件上，所述轉動組件一上還設置有用于將其連到光纖敏感單元一的轉軸三，其特征在于所述光纖敏感單元一和光纖敏感單元二結構相同，所述光纖敏感單元一和光纖敏感單元二均包括殼體，所述殼體左部穿設有頂桿，所述光纖敏感單元一的殼體安裝在固定組件的左側壁上，所述光纖敏感單元二的殼體安裝在轉動組件一的上側壁上，所述頂桿與殼體滑動配合，所述頂桿左端位于殼體外部且與凸輪滑動接觸，所述凸輪固定安裝在轉軸三和轉軸四的端頭，所述頂桿右端位于殼體內部，所述頂桿右端固定安裝有基板，所述基板位于殼體內部且與殼體內側滑動配合，所述殼體內側與基板右側之間設置有曲線形支架，所述曲線形支架內部相對兩側連續(xù)布設有多個變形齒一和多個變形齒二， 所述變形齒一與變形齒二之間呈交錯對應布設，所述變形齒一與變形齒二的頭部之間形成曲線形通道，所述曲線形通道中穿設有信號光纖，所述信號光纖與用于對其光信號功率變化量進行同步測試的測試單元相接，所述測試單元還連接用于處理測試單元測試數(shù)據(jù)的處理單元。上述的一種高精度操縱桿，其特征在于所述轉軸一右端伸出固定組件，所述轉軸一右端下側與固定組件之間設置有復位彈簧一，所述轉軸二與轉動組件一之間設置有復位
彈簧二。上述的一種高精度操縱桿，其特征在于所述曲線形支架與殼體內側之間設置有輔助彈簧，所述輔助彈簧一端與曲線形支架連接，所述輔助彈簧另一端與殼體內側連接。上述的一種高精度操縱桿，其特征在于所述轉軸一和轉軸二兩轉軸中至少一個設置有引入孔。上述的一種高精度操縱桿，其特征在于所述轉動組件一通過轉軸三和轉軸一固定安裝在固定組件上，所述轉動組件二通過轉軸二和轉軸四固定安裝在轉動組件一上，所述轉軸三與固定組件之間、固定組件與轉軸一之間、轉軸二與轉動組件二之間以及轉動組件二與轉軸四之間均通過軸承連接。上述的一種高精度操縱桿，其特征在于所述基板通過通過導槽與殼體滑動配合。上述的一種高精度操縱桿，其特征在于所述測試單元通過延伸光纖與處理單元相接。上述的一種高精度操縱桿，其特征在于所述凸輪與頂桿之間滑動接觸表面為漸開曲線形表面。上述的一種高精度操縱桿，其特征在于所述曲線形支架為曲線形殼體、彈簧、鋸齒板或波紋管。上述的一種高精度操縱桿，其特征在于所述信號光纖為外部包有多層保護層的光纖，所述信號光纖外還包覆有一層防水材料層。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點1、結構簡單、加工制作簡便、投入成本低且使用方式靈活、靈敏度高。2、適用面廣，適應能力強，能有效抗電磁干擾，所得到的數(shù)據(jù)為數(shù)字化形式，有利于計算機輔助控制及優(yōu)化控制，達到節(jié)約減排的目的。3、測試精度高，動態(tài)范圍大，使用方便，可以廣泛應用于多種場合環(huán)境下。4、整個光纖敏感單元及光纖鏈路中光纖是連續(xù)的，一方面降低了調整成本，同時可以達到防塵、防振動的目的，保證了使用的安全性。綜上所述，本發(fā)明結構簡單、設計合理且加工制作方便，同時具有使用方式靈活， 靈敏度高，使用效果好，成本低，實用價值高，適應性強，防電磁干擾、防塵等優(yōu)點，具有廣闊的應用前景。下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明做進一步的詳細描述。


圖1為本發(fā)明實施1的結構示意圖。圖2為實施例1中轉軸一的局部剖視圖。圖3為實施例1中曲線形支架的內部結構示意圖。圖4為本發(fā)明實施2的結構示意圖。圖5為本發(fā)明實施3的結構示意圖。圖6為實施例3中曲線形支架的內部結構示意圖。圖7為本發(fā)明實施4的結構示意圖。圖8為實施例4中曲線形支架的內部結構示意圖。圖9為本發(fā)明實施5的結構示意圖。附圖標記說明
1-延伸光纖；2-光纖敏感單元一;3-光纖敏感單元
4-1-變形齒一；4-2-變形齒二 ；5-測試單元；
6-信號光纖；7-處理單元；8-轉動組件二；
9-轉軸二 ；10-操作桿；11-頂桿；
12-殼體；13-引入孔；14-轉軸三；
15-凸輪；16-轉軸一；17-ι-復位彈簧-
17-2-復位彈簧二 ；18-軸承；19-曲線形支架；
20-輔助彈簧；21-導槽；22-基板；
23-固定組件；24-轉軸四；25-轉動組件一；
26-管壁。
具體實施例方式實施例1如圖1、2和3所示的一種高精度操縱桿，包括固定組件23、設置在固定組件23上的光纖敏感單元一 2、用于轉動控制光纖敏感單元一 2的轉動組件一 25以及設置在轉動組件一 25上的光纖敏感單元二 3和用于轉動控制光纖敏感單元二 3的轉動組件二 8，所述轉動組件一 25的轉動性樞軸支撐在固定組件23上，所述轉動組件二 8上設置有操作桿10， 所述轉動組件二 8的轉動性樞軸支撐在轉動組件一 25上，所述轉動組件一 25的轉動性樞軸通過設置在其上的轉軸一 16支撐在固定組件23上，所述轉動組件一 25上還設置有用于將其連到光纖敏感單元一 2的轉軸三14，所述光纖敏感單元一 2和光纖敏感單元二 3結構相同，所述光纖敏感單元一 2和光纖敏感單元二 3均包括殼體12，所述殼體12左部穿設有頂桿11，所述光纖敏感單元一 2的殼體安裝在固定組件23的左側壁上，所述光纖敏感單元二 3的殼體安裝在轉動組件一 25的上側壁上，所述頂桿11與殼體12滑動配合，所述頂桿 11左端位于殼體12外部且與凸輪15滑動接觸，所述凸輪15固定安裝在轉軸三14和轉軸四M的端頭，所述頂桿11右端位于殼體12內部，所述頂桿11右端固定安裝有基板22，所
6述基板22位于殼體12內部且與殼體12內側滑動配合，所述殼體12內側與基板22右側之間設置有曲線形支架19，所述曲線形支架19內部相對兩側連續(xù)布設有多個變形齒一 4-1和多個變形齒二 4-2，所述變形齒一 4-1與變形齒二 4-2之間呈交錯對應布設，所述變形齒一 4-1與變形齒二 4-2的頭部之間形成曲線形通道，所述曲線形通道中穿設有信號光纖6，所述信號光纖6與用于對其光信號功率變化量進行同步測試的測試單元5相接，所述測試單元5還連接用于處理測試單元5測試數(shù)據(jù)的處理單元7。本實施例中，固定組件23用于將本發(fā)明裝置的操縱桿固定在應用設備上，所述轉軸一 16右端伸出固定組件23，所述轉軸一 16右端下側與固定組件23之間設置有復位彈簧一 17-1，所述轉軸二 9與轉動組件一 25之間設置有復位彈簧二 17-2 ；所述轉軸一 16和轉軸二 9兩轉軸中至少一個設置有引入孔13，將光纖敏感單元一 2和光纖敏感單元二 3的光纖或包含光纖的光纜從固定組件23的外側引入到殼體內部。所述轉動組件一 25通過轉軸三14和轉軸一 16固定安裝在固定組件23上，所述轉動組件二 8通過轉軸二 9和轉軸四 24固定安裝在轉動組件一 25上，所述轉軸三14與固定組件23之間、固定組件23與轉軸一 16之間、轉軸二 9與轉動組件二 8之間以及轉動組件二 8與轉軸四M之間均通過軸承18 連接。所述基板22通過通過導槽21與殼體12滑動配合，所述測試單元5通過延伸光纖1 與處理單元7相接，所述凸輪15與頂桿11之間滑動接觸表面為漸開曲線形表面。所述信號光纖6為外部包有多層保護層的光纖，如緊套光纖、碳涂覆光纖、聚酰亞胺涂覆光纖等， 所述信號光纖6也可以是塑料光纖、多芯光纖、細徑光纖或光子晶體光纖，或是多根信號光纖6并排夾持在變形齒一 4-1和變形齒二 4-2之間，或是多根信號光纖6通過樹脂合并為信號光纖束或信號光纖帶，所述信號光纖6外還包覆有一層防水材料層，如防水油膏，可進一步防止水分子對信號光纖6的侵蝕，延長了信號光纖6的使用壽命。另外，本實施例中，轉軸一 16和轉軸三14之間以及轉軸二 9與轉軸四M之間均具有共同的轉動中心軸線。在轉軸一 16轉動時，復位彈簧一 17-1才被拉伸，轉軸一 16回到初始位置時，復位彈簧一 17-1長度最短，轉軸二 9與轉動組件一 25之間安置有復位彈簧二 17-2，只有在轉軸二 9轉動時，復位彈簧二 17-2才被拉伸。工作時，由操作桿10轉動帶動轉軸三14轉動，轉軸三14轉動帶動凸輪15轉動， 頂桿11在凸輪15表面的推動下改變位置，則固定于頂桿11上的基板22位置也改變，使得構成光纖敏感單元一 2和光纖敏感單元二 3的曲線形支架19的兩端位置變化。本實施例中，曲線形支架19為曲線形殼體，曲線形支架19的整體長度變化，如壓縮，使得布設于曲線形支架19內部的變形齒一 4-1與變形齒二 4-2之間的距離改變，變形齒一 4-1與變形齒二 4-2之間的距離改變導致夾持于兩者之間的信號光纖6的彎曲曲率變化，信號光纖6的彎曲曲率變化使傳輸于信號光纖6內的光信號的功率變化，通過測試單元5測得該變化信號并傳遞給處理單元7，處理單元7經計算得到曲線形支架19的壓縮狀態(tài)，并推算出轉軸三 14轉動的角度，從而可以確定操作桿10的一個軸向位置，重復相同過程，可以得到轉動組件二 8的轉動角度，并最終確定了操作桿10的位置，并將該信息顯示或傳遞給上一級的其它控制單元，完成測試任務。實施例2如圖4所示，本實施例與實施例1不同的是曲線形支架19與殼體12內側之間設置有輔助彈簧20，所述輔助彈簧20 —端與曲線形支架19連接，所述輔助彈簧20另一端與殼體12內側連接。本實施例中，其余部分的結構、連接關系和工作原理均與實施例1相同。實施例3如圖5和圖6所示，本實施例與實施例1不同的是曲線形支架19為彈簧，變形齒一 4-1和變形齒二 4-2對應布設在曲線形支架19中相鄰兩圈彈簧絲之間，且變形齒一 4-1 和變形齒二 4-2相互交錯布設。本實施例中，其余部分的結構、連接關系和工作原理均與實施例1相同。實施例4如圖7和圖8所示，本實施例與實施例1不同的是曲線形支架19為波紋管，變形齒一 4-1和變形齒二 4-2對應布設在波紋管的管壁沈上內凹處的相對兩個側面上，且變形齒一 4-1和變形齒二 4-2相互交錯布設。本實施例中，其余部分的結構、連接關系和工作原理均與實施例1相同。實施例5 如圖9所示，本實施例與實施例1不同的是曲線形支架19為鋸齒板，鋸齒板由兩個個鋸齒板相扣而成，兩塊鋸齒板的相對面上布設有相互交錯對應的變形齒一 4-1和變形齒二 4-2。本實施例中，其余部分的結構、連接關系和工作原理均與實施例1相同。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍內。
權利要求
1.一種高精度操縱桿，包括固定組件(23)、設置在固定組件上的光纖敏感單元一 O)、用于轉動控制光纖敏感單元一 O)的轉動組件一 0 以及設置在轉動組件一 05)上的光纖敏感單元二 C3)和用于轉動控制光纖敏感單元二(3)的轉動組件二(8)，所述轉動組件一 0 的轉動性樞軸支撐在固定組件上，所述轉動組件二(8)上設置有操作桿 (10)，所述轉動組件二(8)的轉動性樞軸支撐在轉動組件一 0 上，所述轉動組件一 05) 的轉動性樞軸通過設置在其上的轉軸一(16)支撐在固定組件上，所述轉動組件一 (25)上還設置有用于將其連到光纖敏感單元一的轉軸三(14)，其特征在于所述光纖敏感單元一( 和光纖敏感單元二(3)結構相同，所述光纖敏感單元一( 和光纖敏感單元二 C3)均包括殼體(12)，所述殼體(1 左部穿設有頂桿(11)，所述光纖敏感單元一(2) 的殼體安裝在固定組件的左側壁上，所述光纖敏感單元二 C3)的殼體安裝在轉動組件一 (25)的上側壁上，所述頂桿(11)與殼體(1 滑動配合，所述頂桿(11)左端位于殼體 (12)外部且與凸輪(1 滑動接觸，所述凸輪(1 固定安裝在轉軸三(14)和轉軸四04) 的端頭，所述頂桿(11)右端位于殼體(1 內部，所述頂桿(11)右端固定安裝有基板(22)， 所述基板0 位于殼體(1 內部且與殼體(1 內側滑動配合，所述殼體(1 內側與基板0 右側之間設置有曲線形支架(19)，所述曲線形支架(19)內部相對兩側連續(xù)布設有多個變形齒一(4-1)和多個變形齒二 G-2)，所述變形齒一(4-1)與變形齒二(4- 之間呈交錯對應布設，所述變形齒一(4-1)與變形齒二(4- 的頭部之間形成曲線形通道，所述曲線形通道中穿設有信號光纖(6)，所述信號光纖(6)與用于對其光信號功率變化量進行同步測試的測試單元(5)相接，所述測試單元(5)還連接用于處理測試單元(5)測試數(shù)據(jù)的處理單元(7)。
2.按照權利要求1所述的一種高精度操縱桿，其特征在于所述轉軸一(16)右端伸出固定組件(23)，所述轉軸一(16)右端下側與固定組件之間設置有復位彈簧一 (17-1)，所述轉軸二(9)與轉動組件一 0 之間設置有復位彈簧二(17-2)。
3.按照權利要求1所述的一種高精度操縱桿，其特征在于所述曲線形支架(19)與殼體(12)內側之間設置有輔助彈簧(20)，所述輔助彈簧00) —端與曲線形支架(19)連接， 所述輔助彈簧00)另一端與殼體(1 內側連接。
4.按照權利要求1或2所述的一種高精度操縱桿，其特征在于所述轉軸一(16)和轉軸二(9)兩轉軸中至少一個設置有引入孔(13)。
5.按照權利要求1所述的一種高精度操縱桿，其特征在于所述轉動組件一0 通過轉軸三(14)和轉軸一(16)固定安裝在固定組件上，所述轉動組件二(8)通過轉軸二 (9)和轉軸四04)固定安裝在轉動組件一 0 上，所述轉軸三(14)與固定組件03)之間、固定組件與轉軸一(16)之間、轉軸二(9)與轉動組件二(8)之間以及轉動組件二 ⑶與轉軸四04)之間均通過軸承(18)連接。
6.按照權利要求1所述的一種高精度操縱桿，其特征在于所述基板0 通過通過導槽與殼體(12)滑動配合。
7.按照權利要求1所述的一種高精度操縱桿，其特征在于所述測試單元( 通過延伸光纖(1)與處理單元(7)相接。
8.按照權利要求1所述的一種高精度操縱桿，其特征在于所述凸輪(15)與頂桿(11) 之間滑動接觸表面為漸開曲線形表面。
9.按照權利要求1所述的一種高精度操縱桿，其特征在于所述曲線形支架(19)為曲線形殼體、彈簧、鋸齒板或波紋管。
10.按照權利要求1所述的一種高精度操縱桿，其特征在于所述信號光纖(6)為外部包有多層保護層的光纖，所述信號光纖(6)外還包覆有一層防水材料層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高精度操縱桿，包括固定組件、設置在固定組件上的光纖敏感單元一、用于轉動控制光纖敏感單元一的轉動組件一以及設置在轉動組件一上的光纖敏感單元二和用于轉動控制光纖敏感單元二的轉動組件二，光纖敏感單元一和光纖敏感單元二結構相同且均包括殼體，殼體左部穿設有頂桿，頂桿右端固定安裝有基板，殼體內側與基板右側之間設置有曲線形支架，曲線形支架內部相對兩側連續(xù)布設有多個變形齒一和多個變形齒二，變形齒一與變形齒二的頭部之間穿設有信號光纖，信號光纖與測試單元相接，測試單元還連接處理單元。本發(fā)明具有以下特點結構設計合理，制作方便，靈敏度高，使用效果好，成本低，適應性強，防電磁干擾、防塵。
文檔編號G06F3/033GK102486685SQ20101057001
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權日2010年12月2日
發(fā)明者杜兵 申請人:西安金和光學科技有限公司