[发明专利]一种新型角位移测量装置及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及测量装置，具体地涉及一种新型位移测量装置及其测量方法。

背景技术

位移传感器在工业领域如机床、机器人、生产线、电梯等拥有广泛的应用，这些机床设备的使用精度很大程度上取决于位移传感器的精度，而位移传感器以编码器最为广泛使用，可测量角位移或直线位移。目前大多的编码器是基于光栅处理以光电码盘为核心的器件，光电码盘的刻划精度决定了编码器的使用精度，而光电码盘的精度越高，其加工难度也越高，加工周期越长，制作成本巨大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型位移测量装置以解决现有技术编码器测量精度受光电码盘局限的技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种新型角位移测量装置，包括转轴、激光光源、遮光器、面阵感光器件组及数据处理模块，该转轴上安装有激光光源，所述遮光器环状包裹安装于所述转轴周围，该遮光器为中部镂空的圆柱体器件，所述圆柱体表面开有一条螺旋线状的缝隙，所述面阵感光器件组设置于所述遮光器外侧，所述数据处理模块与所述面阵感光器件组相连接；激光光源安装在转轴上，激光光幕随转轴旋转，光幕经过遮光器在面阵感光器件组上形成光斑，光斑的位置由面阵感光器件反馈给数据处理模块，根据遮光器螺旋线的高度位置（即光斑所在面阵单元的轴向地址）对应的旋转角度计算得当前被测轴的绝对旋转位置。

作为本技术方案的一种改进，所述的螺旋线的旋转长度超过360˚。

作为本技术方案的另一种改进，所述面阵感光器件组由不低于三片数量的光敏阵列元件构成，也可以是定制而成的闭合的环状集成感光元件，安装时感光元件的感光区域在空间上闭合成环状布置在遮光器外侧，面阵光敏元件可以是面阵CMOS、CCD图像传感器等由光敏单元集成的面阵的感光器件。

作为本技术方案的再一种改进，所述数据处理模块用于对该面阵感光器件组输出信号进行判断与处理、运算出当前被测轴的位置信息并输出。

同时，本发明还提供了该新型角位移测量装置的测量方法，具体包括以下步骤：

S1、通过联轴器将本装置的转轴与被测轴相连，转轴与被测轴做同步旋转运动，同时激光光源通电，激光光幕随转轴同步旋转；

S2、步骤S1中的激光光幕经过遮光器在面阵感光器件组中形成移动的光斑，受光的光敏单元产生电信号，并将该信号传输到步骤S3中；

S3、数据处理模块对步骤S2产生的电信号进行判断筛选，筛选出光电转换最充分的电信号，并产生该光电转换最充分的电信号的地址信息；

S4、数据处理模块对步骤S3产生的地址信息进行运算处理，得出被测轴的旋转角位置；

S5、将步骤S4得出的被测轴的旋转角位置信息输出。

其中，所述步骤S4中的运算处理方法具体由下式构成：

定义遮光器上的螺旋线的起始位置为0˚

其中：为被测轴的角度；

a为面阵光敏元件感光范围的光敏单元行数；

i为光电转换最充分的电信号行地址所在面阵光敏元件中的具体行数值。

总之，本发明与现有技术先比，其有益效果是：

本发明以转轴、激光光源、遮光器、面阵感光器件组及数据处理模块组成一个新型位移测量装置，本装置工作时，激光光幕随转轴旋转，光幕经过遮光器在面阵感光器件组上形成光斑，光斑的位置由面阵感光器件反馈给数据处理模块，根据遮光器螺旋线的高度位置对应的旋转角度计算得当前被测轴的绝对旋转位置，从而解决了现有技术的编码器码盘局限性的技术性难题，为编码器的实现原理提供新的思路。与比传统相关测量器件相比，降低了制作难度，缩短了生产周期，降低了生产成本。

附图说明

图1为实施例一中的新型位移测量装置的结构示意图；

图2为遮光器的结构示意图；

图3为光敏单元面阵示意图；

图4为新型位移测量装置的测量方法流程图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一