一种新型角位移测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及测量装置，具体地涉及一种新型位移测量装置。
【背景技术】
[0002] 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】
[0003] 本实用新型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。
[0004] 为了达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：
[0005] 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 组成正方形并设置于所述遮光器外侧，所述数据处理模块位于所述面阵感光器件组的一侧 并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。
[0006] 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°。
[0007] 作为本技术方案的另一种改进，所述面阵感光器件组可以是面阵CMOS、CCD图像 传感器等由光敏单元集成的面阵的感光器件。
[0008] 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。
[0009] 总之，本实用新型与现有技术先比，其有益效果是：
[0010] 本实用新型以转轴、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】
[0011] 图1为本实用新型的新型位移测量装置的结构示意图；
[0012] 图2为遮光器的结构示意图；
[0013] 图3为光敏单元面阵示意图。
【具体实施方式】
[0014] 附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
[0015] 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。
[0016] 下面结合附图和实施例，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新 型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
[0017] 本实施例中，以CMOS图像传感器作为面阵光敏元件，遮光器上螺旋线的螺距为 30mm, CMOS图像传感器光敏单元的尺寸为2. 2umX 2. 2um。
[0018] 如图1所示，为本实施例中新型位移测量装置的结构示意图，本装置包括转轴1， 激光光源2固定安装在该转轴1上，遮光器3的安装中心与该转轴1的中心重合，如图2所 示，该遮光器3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31状的缝隙，该 螺旋线31的旋转角度超过360° ;四片面阵CMOS图像传感器元件4的感光区域以转轴1的 轴线为中心闭合成正方形布置在遮光器3外侧；如图3所示，每个光敏单元有其行列位置地 址，当其受光时，该地址会输出信号，位于该面阵CMOS图像传感器元件4的一侧的数据处理 模块5会对该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。
[0019] 测量时，转轴与被测物作同步旋转运动，激光光幕便随转轴同步旋转，光幕经过遮 光器在CMOS图像传感器形成移动的光斑，受光的光敏单元便产生电信号，其位置信息由数 据处理模块5分析出来，转化为转轴旋转位置输出，过程如下：
[0020] 每个CMOS图像传感器光敏单元的行列位置地址如图3所示，对轴向（列向）的光 敏单元进行编码，定义遮光器螺旋线的起始位置为0°，则激光在此位置透出的光斑对应的 光敏单元行地址为ki，而360°处的光敏单元的行地址为k 2。
[0021] 测量时，数据处理模块5首先挑选出信号最强的电信号（其对应的光敏单元感光 最充分），然后得到该信号的行地址。当检测到该电信号行地址为第i行时，此时被测轴的 绝对旋转位置是
【主权项】
1. 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，其特征在于，所述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，所述遮光器的外侧包裹有成正方形形状的面阵感光器件组，所述数据处理模块与所述 面阵感光器件组相连接，并位于所述面阵感光器件组的一侧，所述遮光器为中部缕空的圆 柱体器件，所述圆柱体表面开有一条螺旋线状的缝隙。
2. 如权利要求1所述的一种新型角位移测量装置，其特征在于，所述的螺旋线的旋转 角度超过360°。
【专利摘要】本实用新型公开了一种新型角位移测量装置，属于测量装置领域，该装置包括转轴，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，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，同时本实用新型还公开了该装置的测量方法，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光电码盘局限性的技术性难题，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。
【IPC分类】G01B11-26
【公开号】CN204373621
【申请号】CN201520010846
【发明人】王新力
【申请人】佛山轻子精密测控技术有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年1月8日