接口电路，其中，线阵CMOS图像传感器10分别与高速图像采集电路和微控制器相连接，线阵CMOS图像传感器10接收LED光源(优选条形LED光源阵列12)照射位移滑杆3后的反射光，并转换为电压信号输出至高速图像采集电路；微控制器分别与线阵CMOS图像传感器10、高速图像采集电路和通讯接口电路相连接，以实现监测信号的采集、转换、传输及存储等控制与处理。优选地，高速图像采集电路采用高速AD采集电路，将高速AD采集电路和微控制器焊接在测量控制电路板5上；通讯接口电路与微控制器相连接以控制实现数据格式转换等处理；测量控制电路板5上还可以设置有输入输出接口，输入输出接口分别与通讯接口电路和电源电路相连接，电源电路配置供电电源模块给整个光电式位移传感器供电，输入输出接口可以是数字通讯接口和/或模拟输出接口，数字通讯接口可采用RS-485接口，可以与上位计算机(即监测中心)进行数据通讯，将该光电式位移传感器的测量控制电路板5实时采集和存储的监测结果上传至上位计算机(即监测中心)，以及对该光电式位移传感器进行工作方式配置和更优化的初始参数设置，设置模拟输出接口将数据以模拟信号输出，以作为后续的现场采集系统的输入，或者，以便于工程现场以各种工作方式组成自动化监测系统。
[0030]如图3所示的本实用新型测量控制电路板5的工作原理如下:在线阵CMOS图像传感器10接收LED光源(优选条形LED光源阵列12)照射位移滑杆3后的反射光后，微控制器控制驱动线阵CMOS图像传感器10感光生成光学图像，并转换为反映亮度的像元电压信号输出至高速AD采集电路，高速AD采集电路将接收的像元电压信号进行数值化处理并生成阴影图像(即亮像元与暗像元组成的图像)输出至微控制器，微控制器根据该阴影图像经一定的阴影识别法进行扫描分析计算，采用的阴影识别法是根据扫描图像中亮像元和暗像元分析识别图像中明暗分界线的位置，进而计算得到位移滑杆3的位移信息，并通过通讯接口电路进行数据格式转换等处理，再由输入输出接口将位移滑杆3的位移信息输出至上位计算机(即监测中心)或智能数据采集仪。特别说明的是，测量控制电路板5可直接购买已有的集成电路硬件设备，无需再设置软件程序，即可直接进行简单的数据处理并且输出位移滑杆3的位移信息。如图1a所示，由于本实用新型传感器芯体I具有沿其长度方向移动的位移滑杆3和与位移滑杆3相对应设置的CIS接触式图像传感器4，以及测量控制电路板5，当位移滑杆3沿传感器芯体I长度方向发生移动时，能够得到位移滑杆3的位置坐标，该位置坐标为相对坐标，将本次测量结果与前次该光电式位移传感器的测量结果进行计算处理，能够得到位移滑杆3的位移变化，进而实现工程测量或工程安全监测。本实用新型提出的基于CIS的光电式位移传感器，具有高精度和高准确度的优点，工作可靠性和稳定性高，适用于中小量程的工程变形或位移监测。
[0031]更优选地，测量控制电路板5还可以包括时钟电路、数据存储器和实时显示设备等组件中的一种或多种，实时时钟电路、数据存储器和实时显示设备分别同时与微控制器相连接，使得控制电路板具有采集数据的计算、存储、显示输出和通讯等功能。高速图像采集电路(即高速AD采集电路)、显示器、实时时钟电路、数据存储器和实时显示设备均为微控制器的外围电路，通过微控制器及其外围电路控制驱动线阵CMOS图像传感器、进行高速AD图像实时采集以及读取阴影图像，并根据阴影图像分析计算位移滑杆的位置坐标信息实时显示输出结果，具有工程现场实时采集、监测和显示功能，并可按预先配置的工作方式自动记录监测数据。实时时钟电路和数据存储器可以焊接设置在测量控制电路板5上，实时时钟电路和数据存储器可以对微控制器输出的数据进行实时的采集和存储。
[0032]应当指出，以上所述【具体实施方式】可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。
【主权项】
1.一种基于CIS的光电式位移传感器，其特征在于，包括外保护筒、传感器芯体、位移滑杆、CIS接触式图像传感器、测量控制电路板和电缆，所述传感器芯体、CIS接触式图像传感器和测量控制电路板均封装于外保护筒内，所述传感器芯体的一侧沿长度方向开设滑道且相对应的另一侧沿长度方向设置安装槽，所述安装槽与滑道之间留有沿传感器芯体长度方向设置的狭缝且安装槽与滑道通过所述狭缝相通，所述位移滑杆的一部分在所述滑道中滑动且位移滑杆另外的部分从滑道中伸出至外保护筒外，所述CIS接触式图像传感器和测量控制电路板相互连接且均固定设置于传感器芯体的安装槽内，所述CIS接触式图像传感器通过狭缝接收位移滑杆的反射光并转换为电压信号输出至测量控制电路板，所述测量控制电路板与电缆连接，所述电缆引出至外保护筒外。
2.根据权利要求1所述的光电式位移传感器，其特征在于，所述CIS接触式图像传感器包括线阵CMOS图像传感器、LED光源和透镜，所述线阵CMOS图像传感器设置于PCB基板上，所述透镜接收LED光源照射位移滑杆后的反射光并汇聚成像于线阵CMOS图像传感器上，所述线阵CMOS图像传感器将光信号转换为电压信号输出至测量控制电路板。
3.根据权利要求2所述的光电式位移传感器，其特征在于，所述测量控制电路板包括依次连接的高速图像采集电路、微控制器和通讯接口电路，所述线阵CMOS图像传感器分别与高速图像采集电路和微控制器相连接。
4.根据权利要求1至3之一所述的光电式位移传感器，其特征在于，所述滑道为供位移滑杆沿传感器芯体长度方向自由滑动的圆孔，所述安装槽为凹槽。
5.根据权利要求3所述的光电式位移传感器，其特征在于，所述测量控制电路板上还设置有输入输出接口，所述输入输出接口分别与通讯接口电路和电源电路相连接；和/或，所述尚速图像米集电路为尚速AD米集电路。
6.根据权利要求1至3之一所述的光电式位移传感器，其特征在于，所述位移滑杆为不锈钢杆，所述位移滑杆在滑道中滑动部分的端头设置定位销，所述定位销自安装槽沿狭缝穿入并且随着位移滑杆的滑动所述定位销在狭缝内滑动，所述狭缝的长度小于安装槽的长度。
7.根据权利要求2所述的光电式位移传感器，其特征在于，所述LED光源为条形LED光源阵列，所述透镜为平行排列的柱状透镜。
8.根据权利要求4所述的光电式位移传感器，其特征在于，所述外保护筒与传感器芯体的两端采用第一 O型密封圈密封。
9.根据权利要求4所述的光电式位移传感器，其特征在于，所述位移滑杆伸出部位与圆孔采用第二 O型密封圈密封。
10.根据权利要求1至3之一所述的光电式位移传感器，其特征在于，所述电缆采用防水接头引出。
【专利摘要】本实用新型提供一种基于CIS的光电式位移传感器，包括外保护筒、传感器芯体、位移滑杆、CIS接触式图像传感器、测量控制电路板和电缆，传感器芯体、CIS接触式图像传感器和测量控制电路板均封装于外保护筒内，传感器芯体中设置的安装槽与滑道之间留有沿传感器芯体长度方向设置的狭缝且安装槽与滑道通过狭缝相通，位移滑杆的一部分在滑道中滑动且位移滑杆另外的部分从滑道中伸出至外保护筒外，设置于安装槽内的CIS接触式图像传感器通过狭缝接收位移滑杆的反射光并转换为电压信号输出至测量控制电路板并通过电缆引出至外保护筒外。本实用新型提供的光电式位移传感器结构简洁，精度高，工作可靠性和稳定性高，适于工程监测中中小量程位移监测的推广应用。
【IPC分类】G01B11-02
【公开号】CN204359272
【申请号】CN201520023510
【发明人】赵营海, 庄治洪
【申请人】基康仪器股份有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年1月13日