专利名称：基于无接触旋转磁码盘的直线位移测量装置及测量方法
技术领域：
本发明涉及用于计量长度的測量装置，尤其涉及ー种基于无接触旋转磁码盘的直线位移測量装置及測量方法。
背景技术：
目前，现有的直线位移测量大多是采用基于光敏和磁敏信号的光栅来完成，或者是基于差分变压器或者滑线变阻器的原理来实现。而在ー些人机交互用机械装置中，往往需要进行ー些机械位移測量，尤其是ー些具有特殊功能的模拟教学培训设备中，对设备的整体的集成度要求比较高，这类设备的尺寸往往被限制在ー个狭小的空间，留给位移传感器的安装和接线的位置基本没有，而上述类型的直线位移传感器往往尺寸较大、对安装及几何尺寸要求要搞，因此大多满足不了要求。比如现有机床导轨位移的測量往往采用光栅尺，半导体行业的微距的测量会采用差分变压器式直线位移传感器。 一篇专利名称为“回转式直线位移传感器”(申请号201020689634. X)的中国专利也采用了上述类似的将直线位移的測量转换为回转角度测量的方式，其測量位移在500mm左右，若是测量的绝对位移较大时，则对带轮的直径要求很大，占用空间多。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供ー种结构紧凑、安装尺寸小、測量精度高的基于无接触旋转磁码盘的直线位移測量装置。为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。基于无接触旋转磁码盘的直线位移測量装置，包括支撑座，设置在支撑座上的直线往复运动部分和角度測量部分；其特征在于，所述直线往复运动部分包括固定在支撑座上的驱动电机，固定在支撑座端部的回转座，连接驱动电机同步带轮和回转座的驱动同步带，以及通过压紧块、连接件与驱动同步带固结的滑块；所述角度測量部分包括固定在支撑座上的无接触旋转磁码装置，与驱动电机转轴固定的随动小带轮，连接无接触旋转磁码装置和随动小带轮的随动同步带。作为改进地，所述直线往复运动部分和所述角度測量部分分别位于支撑座的不同侧面上。作为改进地，所述无接触旋转磁码装置包括通过随动同步带与随动小带轮连接的随动大带轮，固定在随动大带轮中间并贯穿支撑座的回转轴，粘结在回转轴端部的磁钢，正对磁钢设置的无接触旋转磁码盘，以及数据采集电路板。作为改进地，所述磁钢和无接触旋转磁码盘之间间距为0. 5mm-l. 5mm。作为改进地，所述无接触旋转码盘、磁钢、回转轴和随动大带轮。作为改进地，所述无接触旋转码盘焊接在数据采集电路板上，所述数据采集电路板通过螺钉固定在支撑板上；所述数据采集电路板外形为圆形并与支撑座上的圆孔相配
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作为改进地，所述随动小带轮与直线往复运动部分中的同步带轮都固定在驱动电机的转轴上，为共轴设计。作为改进地，所述随动小带轮与同步带轮的齿数相同。作为改进地，所述支撑座上腰型孔中固定有用来张紧随动同步带的张紧轮。本发明还提供一种基于上述无接触旋转磁码盘的直线位移測量装置的測量方法，驱动电机通过同步带轮带动滑块在支撑座的线轨上往复直线运动，与此同时，同步带轮共轴的随动小带轮带动随动大带轮回转，实现直线运动与回转运动的关联；随动大带轮回转的同时带动与之同轴的磁钢回转，无接触旋转磁码盘感应磁钢回转的磁场变化，经由数据采集电路板将实时角度信息传递给中央控制器，获得测量信息。采用本发明提供的ー种基于无接触旋转磁码盘的直线位移測量装置，在将直线位移的測量转换为旋转角度的测量的同时，将直线传动部分和位移測量部分独立分开，减小了安装尺寸，保证了系统的紧凑性。同时系统测试的是绝对位移，这ー设计克服了常用的关 节式的人机交互装置要求采用绝对码盘来保证电机掉电初始化的硬性要求，降低了设计经济成本。采用本发明提供的ー种基于无接触旋转磁码盘的直线位移測量装置，将随动小带轮与直线往复运动部分中的同步带轮都固定在驱动电机的转轴上，为共轴设计，且随动小带轮与同步带轮的齿数相同，从而实现将直线运动的线速度等比率的传递到角度測量部分。同时，在随动大带轮和随动小带轮之间通过随动同步带传动，传动比设计根据无接触磁码盘的线数及直线往复运动部分的运动总长决定,测量精度高。
图I所示为本发明提供的直线位移測量装置的立体 图2所示为本发明提供的直线位移測量装置的剖视 图3所示为本发明提供的无接触旋转磁码盘结构分解图。附图标记说明
I、直线往复运动部分2、角度测量部分
II、支撑座12、驱动电机 13、回转座 14、驱动同步带 15、压紧块 16、连接件 17、滑块
21、无接触旋转磁码装置 22、随动小带轮 23、随动同步带 24、张紧轮211、随动大带轮 212、回转轴 213、磁钢 214、无接触旋转磁码盘 215、数据采集电路板。
具体实施例方式为进ー步阐述本发明的实质，结合附图对本发明的具体实施方式
说明如下。如图I所示，本实施例提供的基于无接触旋转磁码盘的直线位移測量装置，包括设置在支撑座ー侧上的直线往复运动部分I和设置在支撑座另ー侧的角度測量部分2 ;所述直线往复运动部分实现工作平台的直线往复运动，所述角度測量部分用来将直线运动转化为回转运动，并同时测量回转角度。其中，如图2所示，所述直线往复运动部分I包括固定在支撑座11 ー侧上的驱动电机12，回转座13，连接驱动电机12同步带轮和回转座13的驱动同步带14，以及通过压紧块15、连接件16与驱动同步带14固结的滑块17。所述角度測量部分2包括固定在支撑座11另ー侧上的无接触旋转磁码装置21，与驱动电机12转轴固定的随动小带轮22，连接无接触旋转磁码装置21和随动小带轮22的随动同步带23。优选地，如图3所示，所述无接触旋转磁码装置21包括通过随动同步带与随动小带轮连接的随动大带轮211，固定在随动大带轮211中间并贯穿支撑座的回转轴212，粘结在回转轴212顶端的磁钢213，设置在磁钢213正上方的无接触旋转磁码盘214，以及数据采集电路板215 ;所述磁钢213和无接触旋转磁码盘214之间间隔0. 5mm-1. 5mm。特别地，为保证測量精度，所述随动同步带23通过固定在支撑板11上腰型孔中的张紧轮24来张紧(如图2所示)。为保证无接触旋转码盘、磁钢、回转轴和随动大带轮同轴度，所述无接触旋转码盘焊接在数据采集电路板上，所述数据采集电路板通过螺钉固定在支撑板上；所述数据采集电路板外形做成圆形并与支撑座上的圆孔相配合。 实际测量吋，驱动电机通过同步带轮带动滑块在支撑座的线轨上往复直线运动，与此同时，同步带轮共轴的随动小带轮带动随动大带轮回转，实现直线运动与回转运动的关联；随动大带轮回转的同时带动与之同轴的磁钢回转，无接触旋转磁码盘感应磁钢回转的磁场变化，经由数据采集电路板将实时角度信息传递给中央控制器，获得测量信息。本实施例提供的ー种基于无接触旋转磁码盘的直线位移測量装置，将随动小带轮与直线往复运动部分中的同步带轮都固定在驱动电机的转轴上，为共轴设计，且随动小带轮与同步带轮的齿数相同，从而实现将直线运动的线速度等比率的传递到角度測量部分。同时，在随动大带轮和随动小带轮之间通过随动同步带传动，传动比设计根据无接触磁码盘的线数及直线往复运动部分的运动总长决定，测量精度高。以上具体实施方式
对本发明的实质进行了详细说明，但并不能以此来对本发明的保护范围进行限制。显而易见地，在本发明实质的启示下，本技术领域普通技术人员还可进行许多改进和修饰，比如将直线往复运动部分和角度測量部分设置在支撑座的同一侧，将传动部分设置成减速传动或增速传动等等；需要注意的是，这些改进和修饰都落在本发明的权利要求保护范围之内。
权利要求
1.基于无接触旋转磁码盘的直线位移测量装置，包括支撑座，设置在支撑座上的直线往复运动部分和角度测量部分；其特征在于，所述直线往复运动部分包括固定在支撑座上的驱动电机，固定在支撑座端部的回转座，连接驱动电机同步带轮和回转座的驱动同步带，以及通过压紧块、连接件与驱动同步带固结的滑块；所述角度测量部分包括固定在支撑座上的无接触旋转磁码装置，与驱动电机转轴固定的随动小带轮，连接无接触旋转磁码装置和随动小带轮的随动同步带。
2.根据权利要求I所述的基于无接触旋转磁码盘的直线位移测量装置，其特征在于，所述直线往复运动部分和所述角度测量部分分别位于支撑座的不同侧面上。
3.根据权利要求I所述的基于无接触旋转磁码盘的直线位移测量装置，其特征在于，所述无接触旋转磁码装置包括通过随动同步带与随动小带轮连接的随动大带轮，固定在随动大带轮中间并贯穿支撑座的回转轴，粘结在回转轴端部的磁钢，正对磁钢设置的无接触旋转磁码盘，以及数据采集电路板。
4.根据权利要求3所述的基于无接触旋转磁码盘的直线位移测量装置，其特征在于，所述磁钢和无接触旋转磁码盘之间间距为O. 5mm-1. 5mm。
5.根据权利要求3所述的基于无接触旋转磁码盘的直线位移测量装置，其特征在于，所述无接触旋转码盘、磁钢、回转轴和随动大带轮。
6.根据权利要求3所述的基于无接触旋转磁码盘的直线位移测量装置，其特征在于，所述无接触旋转码盘焊接在数据采集电路板上，所述数据采集电路板通过螺钉固定在支撑板上；所述数据采集电路板外形为圆形并与支撑座上的圆孔相配合。
7.根据权利要求I所述的基于无接触旋转磁码盘的直线位移测量装置，其特征在于，所述随动小带轮与直线往复运动部分中的同步带轮都固定在驱动电机的转轴上，为共轴设计。
8.根据权利要求I所述的基于无接触旋转磁码盘的直线位移测量装置，其特征在于，所述随动小带轮与同步带轮的齿数相同。
9.根据权利要求I所述的基于无接触旋转磁码盘的直线位移测量装置，其特征在于，所述支撑座上腰型孔中固定有用来张紧随动同步带的张紧轮。
10.一种具有权利要求1-9所述的基于无接触旋转磁码盘的直线位移测量装置的测量方法，其特征在于，驱动电机通过同步带轮带动滑块在支撑座的线轨上往复直线运动，与此同时，同步带轮共轴的随动小带轮带动随动大带轮回转，实现直线运动与回转运动的关联；随动大带轮回转的同时带动与之同轴的磁钢回转，无接触旋转磁码盘感应磁钢回转的磁场变化，经由数据采集电路板将实时角度信息传递给中央控制器，获得测量信息。
全文摘要
本发明涉及用于计量长度的测量装置，公开一种基于无接触旋转磁码盘的直线位移测量装置，包括支撑座，设置在支撑座上的直线往复运动部分和角度测量部分；所述的直线往复运动部分包括固定在支撑座一侧上的驱动电机，固定在支撑座端部的回转座，连接驱动电机同步带轮和回转座的驱动同步带，以及与驱动同步带固结的滑块；所述角度测量部分包括固定在支撑座另一侧上的无接触旋转磁码装置，与驱动电机转轴固定的随动小带轮，连接无接触旋转磁码装置和随动小带轮的随动同步带。采用本发明的有益效果是将直线传动部分和位移测量部分独立分开，减小了安装尺寸，保证了系统的紧凑性。本发明还提供一种上述直线位移测量装置的测量方法。
文档编号G01B7/02GK102865805SQ201210368760
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年9月27日
发明者秦磊, 王书付, 杨振九 申请人:佛山市金天皓科技有限公司