[发明专利]位移与速度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种位移与速度传感器，特别涉及一种利用面阵探测器将待测物体的位移与速度信息转换为电信号的位移与速度传感器。

背景技术

传统的位移与速度传感器是在码盘上设计各种复杂的码道作为位移的判据；采用半导体光电发光与接收器件对码盘的局部码道信息进行采集，并利用处理电路对采集的信息进行计算和处理并输出表示待测物体位移和速度物理量的信号。要实现高精度的位移，要求对码道的设计要考究，加工的精度高，装调复杂，其功能和精度主要取决于码盘中码道的设计和制作精度。制造工艺难度大，环境适应性差，不易于校正和功能扩充。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种制造工艺简单、装调方便、精度高、环境适应性强，且易于校正和功能扩充的位移与速度传感器。

为了解决上述技术问题，本发明的位移与速度传感器包括图像信号源，处理电路和面阵探测器；面阵探测器对图像信号源进行成像，并将图像信号转换成电信号传输给处理电路；处理电路对接收的电信号进行计算和处理，输出表示待测物体位移和速度物理量的信号。

本发明采用面阵探测器将图像信号源的图像信号转换成电信号，处理电路根据图像信号源的能够表示位置的信息进行计算和处理，并输出直接表示位移和速度物理量的数字信号或间接表示位移和速度物理量的模拟信号，制造工艺简单，容易获得较高精度的位移及速度的测量值。本发明无需单独设置绝对零位信息就可以与待测物体一起进行装调，然后再设置绝对零位，安装使用后也可方便地进行各种调整，甚至改变处理方法，因而便于装调，且易于校正和功能扩充。

所述的面阵探测器采用面阵CCD或CMOS探测器。

所述图像信号源为带有图形标识的图形板；所述图形板通过连接件与待测物体连接；处理电路根据面阵探测器感应的图形标识的图像信息计算并输出表示待测物体位移和速度物理量的信号。

所述图形标识为一个非等边三角形和一个圆环的组合图形、两个尺寸不等的矩形和一个圆环的组合图形、两个直径不等的圆形和一个圆环的组合图形、其它简单的几何图形或者多个简单几何图形的组合，因而图形板与传统的码盘相比，容易制作，材料选择范围大，成本低，能够适应各种恶劣的工作环境。

所述图像信号源还可以为固定于待测物体上的图形标识，处理电路根据面阵探测器感应的待测物体上图形标识的位置信息处理、计算并输出表示待测物体位移和速度物理量的信号。

本发明还可以包括照明系统，光学系统；照明系统发出的光线照射在图形板上，图形板上的图形经光学系统成像于面阵CCD或CMOS探测器上，由面阵CCD或CMOS探测器将图像信号源的图像信号转换为电信号传输给处理电路。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的位移与速度传感器结构示意图。

图2为本发明实施例1的结构示意图。

图3为本发明处理电路结构框图。

图4a、4b、4c、4d为本发明实施例1在待测物体发生旋转时，其图形标识在面阵CCD上所成的像的位置变化示意图(图形标识为非等边三角形与圆环组合的图形)。

图5a、5b、5c、5d为本发明实施例1在待测物体发生旋转时，其图形标识在面阵CCD上所成的像的位置变化示意图(图形标识为两个尺寸不等的矩形与圆环组合的图形)。

图6a、6b、6c、6d为本发明实施例1在待测物体发生旋转时，其图形标识在面阵CCD上所成的像的位置变化示意图(图形标识为两个直径不等的圆形与圆环组合的图形)。

图7为本发明实施例2的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的位移与速度传感器包括图像信号源1，面阵探测器2，处理电路3；图像信号源1成像于面阵探测器2上，面阵探测器2将图像信号源1的图像信号转换为电信号传输给处理电路3，由处理电路3根据图像信号源1上的图像位置信息计算并输出待测物体的位移及速度。

实施例1

如图2所示，所述的面阵探测器2采用面阵CCD，图像信号源1为带有图形标识的图形板11，所述图形板11通过连接件12与待测物体连接。照明系统4发出的光线照射在图形板11上，图形板11经光学系统5成像于面阵CCD上，面阵CCD将图形板11的图像信号转换为电信号传输给处理电路3，处理电路3根据图形标识的图像位置信息计算并输出待测物体的位移及速度。整个装置建立在支撑结构10上。

照明系统4可以采用LED光源或其他普通光源。