[发明专利]一种基于十进制移位编码的绝对式直线位移传感器

摘要

本发明公开了一种基于十进制移位编码的绝对式直线位移传感器，包括发光元件、动尺基体、定尺基体、光电探测器和信号处理电路，动尺基体上有绝对码道和增量码道，绝对码道刻有十进制移位编码，增量码道刻有均匀分布的矩形透光面Ⅰ，发光元件发出的光能形成光强交变的光照区域作用于绝对码道和增量码道；定尺基体上有长条形透光面和四组透光面，按特定空间位置排列；光电探测器的光电测头输出的反映绝对位置的电信号，经处理后得到绝对位置值，四路反映增量位移的光电流信号，经处理后得到增量位移值，将绝对位置值与增量位移值相加，得到绝对直线位移值。本发明能对绝对直线位移进行精密测量，降低图形编码难度、提高测量可靠性。

主权项

1.一种基于十进制移位编码的绝对式直线位移传感器，包括发光元件(1)、动尺基体(2)、定尺基体(3)、光电探测器(4)和信号处理电路，发光元件(1)固定安装在动尺基体后方，定尺基体(3)平行正对且固定安装在动尺基体前方，光电探测器(4)固定安装在定尺基体前方；其特征在于：所述发光元件(1)发出的光能形成光强交变的光照区域，构成光场；所述动尺基体(2)上并排设有绝对码道(21)和增量码道(22)，增量码道(22)由多个相同的矩形透光面Ⅰ沿测量方向均匀间隔排列构成，一个矩形透光面Ⅰ的宽度等于绝对码道(21)由多个高度相等、宽度为d₁的矩形透光面Ⅱ按照十进制移位编码的顺序排列构成，所述十进制移位编码的方式为：如果一个矩形透光面Ⅱ满足W≤d₁＜2W，则将该矩形透光面Ⅱ作为一个编码，如果一个矩形透光面Ⅱ满足d₁≥2W，则将该矩形透光面Ⅱ的宽度为d₁‑W的部分透光面作为一个编码、宽度为W的另一部分透光面作为另一个编码，将绝对码道上的多个所述矩形透光面Ⅱ沿测量方向依次编码，第1个矩形透光面Ⅱ的编码称为1号码，其余矩形透光面Ⅱ的编码沿测量方向依次称为2号码至r号码，相邻两奇数号码之间的距离为20W，相邻两偶数号码之间的距离为21W，从1号码开始，每十个奇数号码和十个偶数号码作为一个大组，奇数号码的宽度为W，同一大组内偶数号码的宽度相等且第一个偶数号码与第二个奇数号码间隔9W，第i大组内偶数号码的宽度为其中，W表示传感器的栅距，N表示将一个栅距等分的份数，如果为整数，则如果为小数，则符号int()表示取整运算，i依次取1至N的所有整数；所述定尺基体(3)上设有与绝对码道(21)正对的长条形透光面(31)和与增量码道(22)正对且结构相同的第一组、第二组、第三组、第四组透光面(321、322、323、324)，每组透光面都由k个相同的双正弦形透光面沿测量方向均匀间隔排列构成，一个双正弦形透光面的宽度等于沿测量方向，第二组透光面(322)的起始位置与第一组透光面(321)的起始位置相差第三组透光面(323)的起始位置与第一组透光面(321)的起始位置相差第四组透光面(324)的起始位置与第三组透光面(323)的起始位置相差n₁、n₂、n₃为整数；长条形透光面(31)沿测量方向的长度大于或等于21W，长条形透光面以及第一组、第二组、第三组、第四组透光面在垂直于定尺基体的方向上能被光场完全覆盖；所述光电探测器(4)包括测头基体(43)和安装在测头基体上的光电测头，所述光电测头平行正对长条形透光面以及第一组、第二组、第三组、第四组透光面，能同时接收长条形透光面以及第一组、第二组、第三组、第四组透光面的全部光通量，并独立输出反映绝对位置的电信号和四路反映增量位移的光电流信号；动尺基体(2)相对于发光元件(1)、定尺基体(3)、光电探测器(4)移动，光电测头输出的四路反映增量位移的光电流信号输入到信号处理电路中，经处理后得到增量位移值，光电测头输出的反映绝对位置的电信号输入到信号处理电路中，经处理后得到绝对位置值，将绝对位置值与增量位移值相加，得到绝对直线位移值。