一種新型角位移測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及測量裝置，具體地涉及一種新型位移測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 位移傳感器在工業(yè)領(lǐng)域如機床、機器人、生產(chǎn)線、電梯等擁有廣泛的應(yīng)用，這些機 床設(shè)備的使用精度很大程度上取決于位移傳感器的精度，而位移傳感器以編碼器最為廣泛 使用，可測量角位移或直線位移。目前大多的編碼器是基于光柵處理以光電碼盤為核心的 器件，光電碼盤的刻劃精度決定了編碼器的使用精度，而光電碼盤的精度越高，其加工難度 也越高，加工周期越長，制作成本巨大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實用新型的目的在于提供一種新型位移測量裝置以解決現(xiàn)有技術(shù)編碼器測量 精度受光電碼盤局限的技術(shù)問題。
[0004] 為了達到上述目的，本實用新型采用如下的技術(shù)方案：
[0005] 一種新型角位移測量裝置，包括轉(zhuǎn)軸、激光光源、遮光器、面陣感光器件組及數(shù)據(jù) 處理模塊，該轉(zhuǎn)軸上安裝有激光光源，所述遮光器環(huán)狀包裹安裝于所述轉(zhuǎn)軸周圍，該遮光器 為中部鏤空的圓柱體器件，所述圓柱體表面開有一條螺旋線狀的縫隙，所述面陣感光器件 組成正方形并設(shè)置于所述遮光器外側(cè)，所述數(shù)據(jù)處理模塊位于所述面陣感光器件組的一側(cè) 并與所述面陣感光器件組相連接；激光光源安裝在轉(zhuǎn)軸上，激光光幕隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，光幕經(jīng)過 遮光器在面陣感光器件組上形成光斑，光斑的位置由面陣感光器件反饋給數(shù)據(jù)處理模塊， 根據(jù)遮光器螺旋線的高度位置（即光斑所在面陣單元的軸向地址）對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度計算得 當前被測軸的絕對旋轉(zhuǎn)位置。
[0006] 作為本技術(shù)方案的一種改進，所述的螺旋線的旋轉(zhuǎn)長度超過360°。
[0007] 作為本技術(shù)方案的另一種改進，所述面陣感光器件組可以是面陣CMOS、CCD圖像 傳感器等由光敏單元集成的面陣的感光器件。
[0008] 作為本技術(shù)方案的再一種改進，所述數(shù)據(jù)處理模塊用于對該面陣感光器件組輸出 信號進行判斷與處理、運算出當前被測軸的位置信息并輸出。
[0009] 總之，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)先比，其有益效果是：
[0010] 本實用新型以轉(zhuǎn)軸、激光光源、遮光器、面陣感光器件組及數(shù)據(jù)處理模塊組成一個 新型位移測量裝置，本裝置工作時，激光光幕隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，光幕經(jīng)過遮光器在面陣感光器件 組上形成光斑，光斑的位置由面陣感光器件反饋給數(shù)據(jù)處理模塊，根據(jù)遮光器螺旋線的高 度位置對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度計算得當前被測軸的絕對旋轉(zhuǎn)位置，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)的編碼器 碼盤局限性的技術(shù)性難題，為編碼器的實現(xiàn)原理提供新的思路。與比傳統(tǒng)相關(guān)測量器件相 比，降低了制作難度，縮短了生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0011] 圖1為本實用新型的新型位移測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖2為遮光器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖3為光敏單元面陣示意圖。
【具體實施方式】
[0014] 附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制。
[0015] 對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解 的。
[0016] 下面結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯 然，所描述的實施例僅僅是實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯?型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施 例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0017] 本實施例中，以CMOS圖像傳感器作為面陣光敏元件，遮光器上螺旋線的螺距為 30mm, CMOS圖像傳感器光敏單元的尺寸為2. 2umX 2. 2um。
[0018] 如圖1所示，為本實施例中新型位移測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，本裝置包括轉(zhuǎn)軸1， 激光光源2固定安裝在該轉(zhuǎn)軸1上，遮光器3的安裝中心與該轉(zhuǎn)軸1的中心重合，如圖2所 示，該遮光器3為中部鏤空的圓柱體器件，所述圓柱體表面開有一條螺旋線31狀的縫隙，該 螺旋線31的旋轉(zhuǎn)角度超過360° ;四片面陣CMOS圖像傳感器元件4的感光區(qū)域以轉(zhuǎn)軸1的 軸線為中心閉合成正方形布置在遮光器3外側(cè)；如圖3所示，每個光敏單元有其行列位置地 址，當其受光時，該地址會輸出信號，位于該面陣CMOS圖像傳感器元件4的一側(cè)的數(shù)據(jù)處理 模塊5會對該信號進行判斷與處理、運算出當前被測軸的位置信息并輸出。
[0019] 測量時，轉(zhuǎn)軸與被測物作同步旋轉(zhuǎn)運動，激光光幕便隨轉(zhuǎn)軸同步旋轉(zhuǎn)，光幕經(jīng)過遮 光器在CMOS圖像傳感器形成移動的光斑，受光的光敏單元便產(chǎn)生電信號，其位置信息由數(shù) 據(jù)處理模塊5分析出來，轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)位置輸出，過程如下：
[0020] 每個CMOS圖像傳感器光敏單元的行列位置地址如圖3所示，對軸向（列向）的光 敏單元進行編碼，定義遮光器螺旋線的起始位置為0°，則激光在此位置透出的光斑對應(yīng)的 光敏單元行地址為ki，而360°處的光敏單元的行地址為k 2。
[0021] 測量時，數(shù)據(jù)處理模塊5首先挑選出信號最強的電信號（其對應(yīng)的光敏單元感光 最充分），然后得到該信號的行地址。當檢測到該電信號行地址為第i行時，此時被測軸的 絕對旋轉(zhuǎn)位置是
【主權(quán)項】
1. 一種新型角位移測量裝置，包括轉(zhuǎn)軸、激光光源、遮光器、面陣感光器件組及數(shù)據(jù)處 理模塊，其特征在于，所述轉(zhuǎn)軸上安裝有激光光源，所述遮光器環(huán)狀包裹安裝于所述轉(zhuǎn)軸周 圍，所述遮光器的外側(cè)包裹有成正方形形狀的面陣感光器件組，所述數(shù)據(jù)處理模塊與所述 面陣感光器件組相連接，并位于所述面陣感光器件組的一側(cè)，所述遮光器為中部縷空的圓 柱體器件，所述圓柱體表面開有一條螺旋線狀的縫隙。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種新型角位移測量裝置，其特征在于，所述的螺旋線的旋轉(zhuǎn) 角度超過360°。
【專利摘要】本實用新型公開了一種新型角位移測量裝置，屬于測量裝置領(lǐng)域，該裝置包括轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸上安裝有激光光源，所述遮光器環(huán)狀包裹安裝于所述轉(zhuǎn)軸周圍，所述面陣感光器件組設(shè)置于所述遮光器外側(cè)，所述數(shù)據(jù)處理模塊與所述面陣感光器件組相連接，同時本實用新型還公開了該裝置的測量方法，本裝置工作時，激光光幕隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，光幕經(jīng)過遮光器在面陣感光器件組上形成光斑，光斑的位置由面陣感光器件反饋給數(shù)據(jù)處理模塊，根據(jù)遮光器螺旋線的高度位置對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度計算得當前被測軸的絕對旋轉(zhuǎn)位置，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)的編碼器光電碼盤局限性的技術(shù)性難題，與比傳統(tǒng)相關(guān)測量器件相比，降低了制作難度，縮短了生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本。
【IPC分類】G01B11-26
【公開號】CN204373621
【申請?zhí)枴緾N201520010846
【發(fā)明人】王新力
【申請人】佛山輕子精密測控技術(shù)有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年1月8日