[发明专利]一种可应用于超大行程检测的绝对式位置检测装置

权利要求书

1.一种可应用于超大行程检测的绝对式位置检测装置，其特征在于，包括安装在移动平台上的传感器读头和安装在导轨上的多个检测标尺，所述移动平台安装在所述导轨上，该移动平台可沿所述导轨的纵向移动，这些检测标尺沿所述导轨的纵向间隔设置，所述传感器读头的纵向与所述移动平台的纵向一致并且位于所述检测标尺的上方，其中，

每个所述检测标尺均包括RFID标签、鉴尺磁钢组、鉴隙磁钢组和位置检测磁钢阵列，其中，所述RFID标签设置有多个并且它们沿所述导轨的纵向设置，以用于标识检测标尺的位置，所述鉴尺磁钢组设置有两组并且位于所述检测标尺的两端，两组鉴尺磁钢组之间设置有多组鉴隙磁钢组，每两组所述鉴隙磁钢组之间还设置多个所述位置检测磁钢阵列，此外，每组所述鉴尺磁钢组均包括两个鉴尺磁钢，这两个鉴尺磁钢沿所述导轨的纵向设置并且它们的N极的朝向相同，每组所述鉴隙磁钢组均包括两个鉴隙磁钢，这两个所述鉴隙磁钢沿所述导轨的纵向设置并且其中一个所述鉴隙磁钢的N极朝上而另一个所述鉴隙磁钢的N极朝下，每组所述位置检测磁钢阵列均包括三个或五个位置检测磁钢并且这些位置检测磁钢沿所述导轨的纵向设置，这些位置检测磁钢均竖直设置并且相邻两位置检测磁钢的N极的朝向相反；

所述传感器读头包括RFID读写器、鉴尺霍尔阵列、位置检测霍尔阵列和鉴隙霍尔阵列，其中，所述RFID读写器用于读取所述RFID标签的信息，以获得检测标尺的位置，所述鉴尺霍尔阵列用于选择检测标尺的一段，以便利用该段筛选鉴隙霍尔阵列和位置检测霍尔阵列的检测数据，所述位置检测霍尔阵列用于检测传感器读头相对检测标尺上标定点的距离，从而获得传感器读头的位置，所述鉴隙霍尔阵列用于检测所述传感器读头与检测标尺间的间隙，以校准位置检测霍尔阵列检测的传感器读头的位置。

2.根据权利要求1所述的一种可应用于超大行程检测的绝对式位置检测装置，其特征在于，两组所述鉴隙磁钢组之间的相邻两位置检测磁钢阵列的间距相等。

3.根据权利要求1所述的一种可应用于超大行程检测的绝对式位置检测装置，其特征在于，所述RFID读写器设置有多个，所述鉴尺霍尔阵列设置有多个并且它们沿所述传感器读头的纵向设置，每相邻两个鉴尺霍尔阵列之间设置两个所述鉴隙霍尔阵列并且在这两个所述鉴隙霍尔阵列之间还设置多个所述位置检测霍尔阵列，相邻两个所述鉴隙霍尔阵列之间的这些位置检测霍尔阵列以不同间距分布。

4.根据权利要求1所述的一种可应用于超大行程检测的绝对式位置检测装置，其特征在于，所述鉴尺磁钢的横截面面积大于所述鉴隙磁钢的横截面面积。

5.根据权利要求1所述的一种可应用于超大行程检测的绝对式位置检测装置，其特征在于，所述鉴尺霍尔阵列根据鉴尺磁钢组的磁场强度来选择检测标尺的其中一段作为有效数据段，而检测标尺剩下的其他段则舍弃。

6.根据权利要求5所述的一种可应用于超大行程检测的绝对式位置检测装置，其特征在于，通过鉴隙霍尔阵列对由鉴尺霍尔阵列区分的、有效数据段内的鉴隙磁钢组进行检测，再通过滤波、查找标定数据表以及线性插值法求得间隙补偿量，从而修正位置检测霍尔阵列输出的传感器读头在检测标尺上的位置量。

7.根据权利要求1所述的一种可应用于超大行程检测的绝对式位置检测装置，其特征在于，所述RFID读写器通过检测RFID标签，得到传感器读头所在区域内检测标尺的相应标号，然后在标定数据表中查找此标号，得到该区域内检测标尺的位置数据，此位置数据为传感器读头的粗分度位置数据。

8.根据权利要求7所述的一种可应用于超大行程检测的绝对式位置检测装置，其特征在于，检测相邻的检测标尺的间距并在首次标定时记录，当所述RFID读写器检测到对应的检测标尺间间距与对应记录间距的变化超过设定阈值时，则需重新标定此间距值或修正此间距值。

9.根据权利要求8所述的一种可应用于超大行程检测的绝对式位置检测装置，其特征在于，在传感器读头内设置温度传感器，以检测传感器读头内温度变化，用以补偿温度变化对传感器读头带来的影响。

10.根据权利要求1所述的一种可应用于超大行程检测的绝对式位置检测装置，其特征在于，检测标尺与传感器读头间的标定过程如下：将检测标尺以及光栅尺，分别固定于直线导轨平台的两侧，将传感器读头固定于平台上的X、Z轴精密微调台上，传感器读头采集的霍尔阵列电压数据以及光栅尺的位置数据均通过NI数据采集卡接到数据处理设备上，直接进行数据的处理分析，调节微调平台的微分头，伺服电机驱动平台运动，测量在不同的安装间隙及偏移量下，检测标尺与传感器读头相对位置与霍尔阵列电压数据组的对应关系，形成检测标尺与传感器读头间的标定关系数据表。