[实用新型]CCD码筒式角度传感器有效

专利信息
申请号: 201320616167.1 申请日: 2013-10-08
公开(公告)号: CN203464911U 公开(公告)日: 2014-03-05
发明(设计)人: 谢佑坤;谢佑兴 申请(专利权)人: 谢佑坤;谢佑兴
主分类号: G01B11/26 分类号: G01B11/26
代理公司: 上海申汇专利代理有限公司 31001 代理人: 俞宗耀;俞昉
地址: 200233 上海市*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: ccd 码筒式 角度 传感器
【说明书】:

技术领域

本实用新型涉及一种角度传感器,尤其涉及一种光电CCD码筒式角度传感器,属工业自动化测量仪表技术领域。

背景技术

角度传感器是仪表测量、工业自动化、航空航海等领域的一种重要的传感器。在测控系统中,经常要使用角度传感器采集各种角度参数或对转动机构进行测速。在飞行姿态控制系统中,精密角度测量更是获得高精度定位的关键技术和设备。角度传感器的测量原理多种多样,常用的有电位器式、光电码盘式、光栅式等。电位器式结构简单,但触点易磨损,分辨率不高。码盘式、光栅式精度及分辨率较高,角度测量范围宽,但体积较大,后继测量电路比较复杂。目前码盘式角度传感器应用较为广泛,但受到码盘刻线,轴的安装及电气响应等因素影响,难以达到角秒级的分辨率。

线性CCD器件在条形码扫描已经广泛应用的时候,人们也尝试将它用于角度测量。专利号为200310100209.7,名称为“单圈绝对式角度编码器的通用编码方法”的中国发明专利,以及专利号为200810116109.6,名称为“光电式角度传感器”的中国发明专利,都实现了线性CCD在码盘式角度传感器的应用。线性CCD器件是高度集成线状排列尺寸微小的光电管,它在测量线度方向上可给出极其细微而又众多的信息,在线性CCD的各种应用中,常常伴随有各种条形码,将需要测量的信息以条形码形式集中在CCD的焦线上,供CCD读码。但上述专利仍旧延用了在码盘上刻槽,点光源聚焦后透射过刻槽,照射到线性CCD上,获取测量信息。码盘的设计,制作难度高,而且很难充分发挥线性CCD器件在线度上测量信息量大,精度高的特性。由于CCD器件较长,尽管刻槽都安排在码盘的边缘处,码盘也较大,设计的传感器体积较大,CCD码盘式角度传感器,很难充分发挥出CCD读码的长处。

名称为“分级编码条码标尺”的中国发明专利(专利号为201110432176.0),公开了一种DAB编码分级编码条码标尺,能使用较少的码元组合实现大量程水准测量,并具有条码密度低的特点,给远距离测量条码定位创造了良好的条件,但在将这一新技术应用到码盘式角度传感器中时,长长的条码标尺和长长的CCD器件与码盘式角度传感器又不相容。

发明内容

本实用新型的目的是:克服现有技术CCD码盘式角度传感器的缺陷,提供一种测量结构简单、易于实现、并且使用方便的CCD码筒式角度传感器,以线性CCD器件和分級编码条码标尺为主要部件,以码筒式二维分级编码条码标尺代替传统的码盘刻度,用线性CCD器件进行角度测量。

为达到上述目的,釆取的技术方案是:CCD码筒式角度传感器,包括码筒、线性CCD器件和电路板,其特征在于:所述码筒呈圆筒状,所述码筒的筒壁内侧面置有码筒式条码标尺,所述线性CCD器件和照明灯与所述电路板固定连接,且面向所述码筒式条码标尺轴向安装,并通过连杆随输出轴的旋转而旋转;

所述码筒式条码标尺为二维分級编码条码标尺,将码筒周长n等分,每一等分为一码字区,对应360/n度角;每一码字区由码头和码尾两部分组成,码头TDAB码编码,置于所述码筒式条码标尺的下端,所述TDAB码由从下向上依序排列的T码、D码、A码、B码组成;码尾为所述码头上方的矩形区域,所述矩形区域内从下向上顺时钟方向倾斜设置有一条对角线,由CCD焦线与所述对角线相交点的髙度得到所述CCD焦线在所述码字区的精细角度,所述CCD焦线的下端从码头TDAB码读得所述码字区的起始角度,所述精细角度与起始角度之和为测得的实际角度。

所述T码为圈数计数器,由与测角圈数相等的等间距的圆环线组成;所述D码有二根D码条,按宽度不同分别对应二进制位值0或1,构成二进制二位;所述A码、B码各有一根码条,按宽度不同分别对应三进制位值的0、1、或2,构成AB码三进制二位;同一码字区TDAB码计数值一致,代表其所在码字区的区号,各码字区的区号从刻度始端朝向终端方向依序递增,且每次递增的增量值为1。 

所述照明灯为LED灯或激光照明灯。

所述D码有二根D码条,每根D码条按宽度分成二种:宽0.2mm对应二进制位值0,宽0.4mm对应二进制位值1,形成二进位制二位;所述A码、B码各有一根码条,按宽度分成0.2mm、0.4mm和0.6mm三种,分别对应三进制位值的0、1、2,形成三进位制二位。

每两根相邻的D码条之间,或A码条、B码条之间,或D码条与A码条、B码条之间,均留有空隙。

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