一种拉绳编码器的测量装置和系统的制作方法

本发明涉及工业自动化，尤其是指一种拉绳编码器的测量装置和系统。

背景技术：

1、拉绳编码器是一种能精确测量直线运动的传感器，可以在机械设备、化工设备、电解铝设备、河道堤坝测量、工业生产线等领域中实现测量。拉绳编码器的基本结构如图1所示，拉绳时的拉绳状态示意图如图2所示，拉绳编码器包括编码器组件101、拉绳组件102、拉绳挂钩103和拉绳104。在拉绳编码器工作时，拉绳104通过拉绳挂钩103连接到被测物体105上，拉绳104随着被测物体105的运动而发生拉伸或缩短，这种拉伸或缩短的运动被通过拉绳组件102传递给编码器组件101，编码器组件101通过将运动转化为电信号实现对被测物体105的速度、位置、位移等参数的监测。

2、在实际测量中，拉绳编码器的拉绳距离从几百毫米至几十米不等，随着现代化工业精密度越来越高，对于拉绳编码器的精度越来越高要求也越来越高。但是在测量过程中，拉绳104因重力等外力影响会出现拉绳长度的误差，特别是在进行如图2所示的大量程拉绳时，被测物体105能把拉绳104拉到30米乃至40米以外的距离。如果按照传统的直拉式测试方法，由于拉绳104的受到弹性、重力等影响，被测物体105与拉绳挂钩103间的实际距离为l，但拉绳104的实际拉伸长度却为l0，误差非常大。同时，实际测量中的场地空间限制、场地的平面度和直线度都会对测量带来很大影响，进而影响测量的效果。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足，提供一种拉绳编码器的测量装置和系统，可以在有限的空间场地内实现对大量程的有效测量、提高拉绳编码器的测量精度。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种拉绳编码器的测量装置，包括：

3、直线进给机构，包括导线组件和滑台，所述导线组件在所述滑台上移动；

4、旋转机构，包括旋转轮；

5、拉绳编码器，包括拉绳，所述拉绳的出线端经过所述导线组件后环绕在所述旋转轮上，所述拉绳在所述直线进给机构和旋转机构的配合下无交叉无重叠地顺序环绕在所述旋转轮上。

6、优选的，所述直线进给机构还包括进给基座和滑块，所述滑台设于所述进给基座上，所述导线组件固定在所述滑块上，所述滑块和所述滑台配合，所述导线组件通过所述滑块在所述滑台上移动。

7、优选的，所述导线组件包括导线件和进给通孔，所述进给通孔设置在所述导线件上，所述拉绳的出线端穿过所述进给通孔后环绕在所述旋转轮上，所述导线件固定在所述滑块上。

8、优选的，所述直线进给机构还包括进给归零组件和进给伺服电机，所述滑块分别与所述进给归零组件、所述进给伺服电机连接。

9、优选的，所述旋转机构还包括旋转底座、旋转支撑座和旋转轴，所述旋转支撑座固定在所述旋转底座上，所述旋转支撑座上设有旋转通孔，所述旋转轴设于所述旋转通孔内，所述旋转轮固定在所述旋转轴上。

10、优选的，所述旋转机构还包括旋转伺服电机，所述旋转轴与所述旋转伺服电机连接。

11、优选的，所述旋转伺服电机和所述旋转轮分别位于所述旋转通孔的两侧。

12、优选的，所述旋转机构还包括轴向力传感器和控制单元，所述轴向力传感器设置在所述旋转轮上并实时监测所述旋转轮表面在与所述旋转轴平行的方向上受到的作用力，所述控制单元和所述轴向力传感器连接，所述控制单元和所述旋转伺服电机、进给伺服电机中的至少一个伺服电机连接。

13、优选的，所述旋转机构还包括线光源、光源接收器和光源支架，所述旋转轮为透光材质，所述线光源设置在所述旋转轮内部，所述光源接收器设置在所述旋转轮外部，所述光源接收器实时接收线光源发出的光线，所述光源接收器和所述控制单元连接；

14、所述光源支架一端固定在所述滑块上，另一端设置在所述旋转轮的一侧；所述旋转轮靠近所述光源支架的一侧为中空结构，所述线光源通过所述光源支架伸入并固定在所述旋转轮内部，所述光源接收器通过光源支架固定在所述旋转轮外部；所述线光源和所述光源接收器的连线和所述旋转轮表面垂直，所述线光源、光源接收器和旋转轴的轴心位于一个平面，所述平面和所述旋转轮表面垂直，所述线光源发出的线性光的直径小于拉绳的直径。

15、本发明还提供了一种拉绳编码器的测量系统，包括所述的拉绳编码器的测量装置、操作台和人机界面，所述拉绳编码器的测量装置和人机界面设置在所述操作台上，所述拉绳编码器的测量装置和所述人机界面连接。

16、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下有益效果：

17、本发明通过设置直线进给机构和旋转机构，拉绳编码器的拉绳在旋转机构和直线进给机构的配合下可以无交叉无重叠地顺序环绕在旋转轮上，在此基础上根据旋转轮上拉绳的总圈数计算出拉出的总绳长，根据计算出的总绳长和拉绳编码器测量时自身测到的拉出绳长修正被测物体的速度、位置、位移等参数。拉绳无交叉无重叠地顺序环绕在旋转轮上，有效避免了拉绳因弹性、重力等影响而导致的拉出长度与实际距离不符的情况，提高了测量精度，实现对拉绳拉出长度是大量程时的有效测量。

技术特征：

1.一种拉绳编码器的测量装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种拉绳编码器的测量装置，其特征在于：所述直线进给机构还包括进给基座和滑块，所述滑台设于所述进给基座上，所述导线组件固定在所述滑块上，所述滑块和所述滑台配合，所述导线组件通过所述滑块在所述滑台上移动。

3.根据权利要求2所述的一种拉绳编码器的测量装置，其特征在于：所述导线组件包括导线件和进给通孔，所述进给通孔设置在所述导线件上，所述拉绳的出线端穿过所述进给通孔后环绕在所述旋转轮上，所述导线件固定在所述滑块上。

4.根据权利要求2所述的一种拉绳编码器的测量装置，其特征在于：所述直线进给机构还包括进给归零组件和进给伺服电机，所述滑块分别与所述进给归零组件、所述进给伺服电机连接。

5.根据权利要求4所述的一种拉绳编码器的测量装置，其特征在于：所述旋转机构还包括旋转底座、旋转支撑座和旋转轴，所述旋转支撑座固定在所述旋转底座上，所述旋转支撑座上设有旋转通孔，所述旋转轴设于所述旋转通孔内，所述旋转轮固定在所述旋转轴上。

6.根据权利要求5所述的一种拉绳编码器的测量装置，其特征在于：所述旋转机构还包括旋转伺服电机，所述旋转轴与所述旋转伺服电机连接。

7.根据权利要求6所述的一种拉绳编码器的测量装置，其特征在于：所述旋转伺服电机和所述旋转轮分别位于所述旋转通孔的两侧。

8.根据权利要求6所述的一种拉绳编码器的测量装置，其特征在于：所述旋转机构还包括轴向力传感器和控制单元，所述轴向力传感器设置在所述旋转轮上并实时监测所述旋转轮表面在与所述旋转轴平行的方向上受到的作用力，所述控制单元和所述轴向力传感器连接，所述控制单元和所述旋转伺服电机、进给伺服电机中的至少一个伺服电机连接。

9.根据权利要求8所述的一种拉绳编码器的测量装置，其特征在于：所述旋转机构还包括线光源、光源接收器和光源支架，所述旋转轮为透光材质，所述线光源设置在所述旋转轮内部，所述光源接收器设置在所述旋转轮外部，所述光源接收器实时接收线光源发出的光线，所述光源接收器和所述控制单元连接；

10.一种拉绳编码器的测量系统，其特征在于：包括如权利要求1-9任一项所述的拉绳编码器的测量装置、操作台和人机界面，所述拉绳编码器的测量装置和人机界面设置在所述操作台上，所述拉绳编码器的测量装置和所述人机界面连接。

技术总结
本发明涉及工业自动化技术领域，公开一种拉绳编码器的测量装置和系统，拉绳编码器的测量装置包括：直线进给机构，包括导线组件和滑台，导线组件在滑台上移动；旋转机构，包括旋转轮；拉绳编码器，包括拉绳，拉绳的出线端经过导线组件后环绕在旋转轮上，拉绳在直线进给机构和旋转机构的配合下无交叉无重叠地顺序环绕在旋转轮上，拉绳编码器的测量系统包括拉绳编码器的测量装置、操作台和人机界面。本发明可以实现对拉绳拉出长度是大量程时的有效测量、提高拉绳编码器的测量精度。

技术研发人员：金丹,吴振杨,赵美红,王涛,严金荣
受保护的技术使用者：科瑞工业自动化系统（苏州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25