技术领域本发明涉及直线电机领域，具体涉及一种高精度直线电机。
背景技术：
直线电机是机械领域常用的一种直线驱动设备，具有控制方便，且位移方向、速度、位移量可控性强的优点。现有技术中的直线电机，一般采用编码器进行位移的定位控制。编码器的可采用光栅式光电感应进行定位，也可采用磁圈产生的电磁感应信号定位。光栅定位是预先加工出特定光栅部件，直线电机的活动部件上安装光源，直线电机运行的过程中会在特定的栅格投射出光线被接收，或采用两个光栅部件交错使光源投射出特定条纹，再对条纹进行计算分析。磁圈定位则是将磁圈安装在直线电机的活动部件上，再于直线电机的定子导轨上安装排列多个线圈，每当磁圈经过线圈时均会产生电磁感应信号，从而进行位移定位控制。上述两种方式都存在精度较低的问题。光栅定位的光栅间隔在现代的加工技术下，很难做到在很小体积的部件上加工出密集排布的光栅；磁圈定位的线圈排布也是需要一定间隔的，现代的制造工艺较难制造出密集排列的线圈。因此，上述两种方法在定位精度上会产生较大的技术瓶颈。不难看出，现有技术还存在一定的缺陷。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种高精度直线电机，实现高精度位移定位。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种高精度直线电机，包括定子轨道、永磁体、动平台、直线导轨、电连接元件、伺服系统和位移定位装置；永磁体沿轴向均匀排布于定子轨道上；动平台通过直线导轨与定子轨道在轴向上滑动连接，动平台的底部沿轴向均匀排列设有绕组，动平台的绕组正对于永磁体的上方；电连接元件与动平台上的绕组电连接；位移定位装置安装于定子轨道上且与动平台连接；位移定位装置与伺服系统电连接。进一步的，所述位移定位装置包括壳体、封盖、光敏元件、电荷检测元件、处理器、充电元件和激光发射器；壳体呈顶部开放的长方形，壳体固定安装于定子轨道上；光敏元件呈长条形，壳体的底面沿轴向开设有滑动槽；光敏元件沿轴向设于壳体的内部，光敏元件朝向激光发射器的一面为正面；电荷检测元件呈长条形且紧贴于光敏元件的背面设置；充电元件设于壳体内部且与光敏元件及电荷检测元件电连接；激光发射器可轴向滑动地设于壳体内部，激光发射器朝光敏元件的正面设置，激光发射器穿过滑动槽与动平台固定连接；封盖盖设于壳体上；处理器与电荷检测元件连接。进一步的，上述高精度直线电机还包括传动机构包括齿条和旋转齿轮；齿条平行于定子轨道安装于动平台的侧方，旋转齿轮包括相互一体连接的齿轮主体与齿轮轴，齿轮主体与齿条啮合，齿轮轴与动平台旋转连接。进一步的，所述位移定位装置包括壳体、封盖、光敏元件、电荷检测元件、处理器、充电元件和激光发射器；壳体呈顶部开放的圆筒形，壳体与定子轨道固定连接；光敏元件呈正面朝内、背面朝外的环形，光敏元件设于壳体的内部；电荷检测元件呈环形且紧贴于光敏元件的背面设置；充电元件设于壳体内部且与光敏元件及电荷检测元件电连接；激光发射器可旋转活动设于壳体中部，激光发射器自壳体中心朝光敏元件的正面设置，激光发射器与齿轮轴连接；封盖盖设于壳体的顶部；处理器与电荷检测元件连接，且处理器与伺服系统连接。进一步的，所述光敏元件包括光敏电阻层、绝缘层和导电玻璃；导电玻璃呈长条形，位于光敏原件的正面；绝缘层设于光敏元件的背面；光敏电阻层设于导电玻璃与绝缘层之间，且光敏电阻层与充电元件电连接。进一步的，所述光敏电阻层为均匀的硒填充层。进一步的，所述电荷检测元件包括长形导体和连接电极；长形导体呈长条形，且紧贴于绝缘层设置，长形导体与充电元件电连接；连接电极分别与长形导体及导电玻璃电连接，同时，连接电极与处理器连接。进一步的，所述封盖与壳体之间设有密封垫。本发明所提供的一种高精度直线电机卷，具有以下优点：位移定位装置通过光学和电学的方式实现高精度位移定位；应用性能与一般直线电机无异，应用面广；工作原理相当于位移量的实地高精度测量，位移定位装置与伺服系统形成一个闭环系统，直线电机自身制造精度对定位精度的影响较小，误差容易控制。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明高精度直线电机的实施例一的整体结构示意图。图2为实施例一的位移定位装置的结构示意图。图3为本发明实施例二的整体结构示意图。图4实施例二的位移定位装置的结构示意图。图5为电荷检测元件与光敏元件的作用原理示意图。附图标记说明：100、定子轨道200、永磁体300、动平台400、直线导轨500、位移定位装置600、齿条1、壳体2、封盖3、光敏元件4、电荷检测元件5、激光发射器6、导电玻璃7、光敏电阻层8、绝缘层9、长形导体具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例一请参阅图1，本发明公开了一种高精度直线电机，包括定子轨道100、永磁体200、动平台300、直线导轨400、电连接元件、伺服系统和位移定位装置500；永磁体200沿轴向均匀排布于定子轨道100上；动平台300通过直线导轨400与定子轨道100在轴向上滑动连接，动平台300的底部沿轴向均匀排列设有绕组，动平台300的绕组正对于永磁体200的上方；电连接元件与动平台300上的绕组电连接；位移定位装置500安装于定子轨道100上且与动平台300连接；位移定位装置500与伺服系统电连接。本发明最大的优势在于采用了位移定位装置500取代了一般的编码器。一般的编码器采用了光栅的结构，通过计算接收光源信号的次数或计算出光栅相互作用产生的条纹变化，从而计算出直线电机的位移量和速度等数据。或编码器采用磁圈式的结构，通过电磁感应原理采集电信号，从而计算出直线电机的位移量和速度等数据。上述的位移定位方式存在较大的技术瓶颈：光栅的密度决定了编码器的分辨率，而在有限的体积下设置高密度的光栅是极其困难的，大大增加了加工制造的难度；同理，要在有限的空间设置密集的线圈是非常困难的，线圈的密度毕竟会受到加工水平的极大限制。因此，导致上述定位方式的精度始终较难提高。下面将详细讲述位移定位装置500的具体结构和原理：请参阅图2，作为优选，所述位移定位装置500包括壳体1、封盖2、光敏元件3、电荷检测元件4、处理器、充电元件和激光发射器5；壳体1呈顶部开放的长方形，壳体1固定安装于定子轨道100上；光敏元件3呈长条形，光敏元件3沿轴向设于壳体1的内部，光敏元件3朝向激光发射器5的一面为正面；电荷检测元件4呈长条形且紧贴于光敏元件3的背面设置；充电元件设于壳体1内部且与光敏元件3及电荷检测元件4电连接；激光发射器5可轴向滑动地设于壳体1内部，激光发射器5朝光敏元件3的正面设置，激光发射器5与动平台300固定连接；封盖2盖设于壳体1的顶部；处理器与电荷检测元件4连接。现有技术对于直线电机位移的定位，一般采用编码器检测以及脉冲步进的定位方法。脉冲步进将直线电机的位移量划分为多个微小的位移单元，每个位移单元通过一个脉冲来控制。这种设计存在两个较大的问题：其一，脉冲信号有一定的丢失率，因而位移量容易产生误差；其二，位移的定位是发生在控制环节，直线电机自身的精度也有可能对实际的位移量有影响，例如直线电机的每个位移单元由于误差而大于或小于所设计的标准值，由此造成累积误差。那么此时位移定位装置500所确定出来的位移量则变成一个空谈的理论值，在精度要求极高的场合变得毫无意义。而本发明相对于现有技术最大的区别在于：采用光学和电学相结合的原理对直线电机进行高精度位移定位，定位的精度仅取决于光敏元件3和电荷检测元件4的分辨率。而且定位并不是发生在控制环节，而是实地进行测量，因此直线电机自身的制造精度对定位精度没有影响。从理论上说，这种位移定位原理能将精度提高到电荷微粒层面。壳体1和封盖2主要起保护作用，并使整个定位装置一体化。使用时由于动平台300与激光发射器5相连，使激光发射器5能够与动平台300同步位移。充电元件则用于对光敏元件3及电荷检测元件4充电，使其表面带有电荷。当动平台300带动激光发射器5进行位移时，激光发射器5会对光敏元件3进行扫描，从而产生光敏电信号，被处理器采集并进行计算，从而进行位移定位。请参阅图3，作为优选，所述光敏元件3包括光敏电阻层7、绝缘层8和导电玻璃6；导电玻璃6呈长条形，位于光敏原件的正面；绝缘层8设于光敏元件3的背面；光敏电阻层7设于导电玻璃6与绝缘层8之间，且光敏电阻层7与充电元件电连接。作为优选，所述电荷检测元件4包括长形导体9和连接电极；长形导体9呈长条形，且紧贴于绝缘层8设置，长形导体9与充电元件电连接；连接电极分别与长形导体9及导电玻璃6电连接，同时，连接电极与处理器连接。导电玻璃6既是导体，同时也是透光材料。光敏电阻层7的电阻率会随着光照而发生改变，作为优选，所述光敏电阻层7为均匀的硒填充层。使用时，首先由充电元件对光敏元件3的光敏电阻层7和电荷检测元件4的长形导体9进行充电，分别使光敏电阻层7及长形导体9的表面带有电荷。此时相对设置的长形导体9及光敏电阻层7共同组成一个电容，两者之间形成一定的电势差。当激光发射器5发生位移时，激光会对光敏电阻层7进行扫描。光敏电阻层7被激光扫描过的部分由于电阻率降低而导通，从而使光敏电阻层7进行了放电，光敏电阻层7与长形导体9、连接电极组成一个回路，当连接电极有电荷流过时处理器会采集到电信号并进行计算，从而得出激光扫描的位移量。作为优选，所述封盖2与壳体1之间还设有密封垫。密封垫主要的作用是保障壳体1与封盖2不会产生缝隙而漏光，从而对光敏元件3构成影响。另一方面也避免了外界潮湿气体进入，进而影响内部的正常工作环境。作为优选，所述壳体1呈长方形，壳体1的底面沿轴向开设有滑动槽；激光发射器5通过滑动槽与壳体1轴向滑动连接。然而，滑动槽也相应产生了漏光的缝隙。为了克服此问题，作为优选，所述滑动槽上设有用于防尘及遮光的胶片。胶片由于自身的柔性，并不会妨碍到激光发射器5在滑动槽内进行滑动，同时能有效阻隔外界的光线及灰尘、水气进入到壳体1的内部。本发明具体运作流程为：动平台300带动激光发射器5同步位移，伺服系统可对电机进行控制，预先设定需要位移的距离，指令被直线电机执行后，通过上述的原理由处理器采集并计算出动平台300的位移量，并反馈到伺服系统中。由此，伺服系统与位移定位装置500之间组成一个双向通讯的闭环系统，伺服系统负责给出控制指令，位移定位装置500则可进行反馈。实施例二本实施例与实施例一的唯一区别在于：唯一定位装置的结构由长方形改成了圆筒形，通过旋转的方式进行位移量测定。作为优选，上述高精度直线电机还包括传动机构包括齿条600和旋转齿轮(未图示)；齿条600平行于定子轨道100安装于动平台300的侧方，旋转齿轮包括相互一体连接的齿轮主体与齿轮轴，齿轮主体与齿条600啮合，齿轮轴与动平台300旋转连接。同时，位移定位装置500的结构也有所不同，包括壳体1、封盖2、光敏元件3、电荷检测元件4、处理器、充电元件和激光发射器5；壳体1呈顶部开放的圆筒形，壳体1与动平台300固定连接；光敏元件3呈正面朝内、背面朝外的环形，光敏元件3设于壳体1的内部；电荷检测元件4呈环形且紧贴于光敏元件3的背面设置；充电元件设于壳体1内部且与光敏元件3及电荷检测元件4电连接；激光发射器5可旋转活动设于壳体中部，激光发射器5自壳体中心朝光敏元件3的正面设置，激光发射器5与齿轮轴连接；封盖2盖设于壳体1的顶部；处理器与电荷检测元件4连接，且处理器与伺服系统连接。本实施例中，位移定位装置500的结构发生了较大变化，但实际的工作原理本质上与实施例一是相仿的。通过传动机构将直线运动转变为旋转运动，再带动圆筒形的位移定位装置动作，通过激光发射器5旋转扫描的方式进行激光定位检测。这种结构较节省安装空间，但由于增加了传动机构，其制造精度有可能影响到位移定位装置500的稳定性与精度。具体采用何种方案可按需进行选取。本发明所提供的一种高精度直线电机，其位移定位装置500通过光学和电学的方式实现高精度位移定位。而且本发明的直线电机应用性能与一般直线电机无异，应用面广。并且定位的工作原理相当于位移量的实地高精度测量，位移定位装置500与伺服系统形成一个闭环系统，直线电机自身制造精度对定位精度的影响较小，误差容易控制。以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。