專利名稱：基于無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤的直線位移測量裝置及測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于計量長度的測量裝置，尤其涉及ー種基于無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤的直線位移測量裝置及測量方法。
背景技術(shù)：
目前，現(xiàn)有的直線位移測量大多是采用基于光敏和磁敏信號的光柵來完成，或者是基于差分變壓器或者滑線變阻器的原理來實現(xiàn)。而在ー些人機交互用機械裝置中，往往需要進行ー些機械位移測量，尤其是ー些具有特殊功能的模擬教學培訓設(shè)備中，對設(shè)備的整體的集成度要求比較高，這類設(shè)備的尺寸往往被限制在ー個狹小的空間，留給位移傳感器的安裝和接線的位置基本沒有，而上述類型的直線位移傳感器往往尺寸較大、對安裝及幾何尺寸要求要搞，因此大多滿足不了要求。比如現(xiàn)有機床導(dǎo)軌位移的測量往往采用光柵尺，半導(dǎo)體行業(yè)的微距的測量會采用差分變壓器式直線位移傳感器。 一篇專利名稱為“回轉(zhuǎn)式直線位移傳感器”(申請?zhí)?01020689634. X)的中國專利也采用了上述類似的將直線位移的測量轉(zhuǎn)換為回轉(zhuǎn)角度測量的方式，其測量位移在500mm左右，若是測量的絕對位移較大時，則對帶輪的直徑要求很大，占用空間多。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供ー種結(jié)構(gòu)緊湊、安裝尺寸小、測量精度高的基于無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤的直線位移測量裝置。為達到以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案?；跓o接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤的直線位移測量裝置，包括支撐座，設(shè)置在支撐座上的直線往復(fù)運動部分和角度測量部分；其特征在于，所述直線往復(fù)運動部分包括固定在支撐座上的驅(qū)動電機，固定在支撐座端部的回轉(zhuǎn)座，連接驅(qū)動電機同步帶輪和回轉(zhuǎn)座的驅(qū)動同步帶，以及通過壓緊塊、連接件與驅(qū)動同步帶固結(jié)的滑塊；所述角度測量部分包括固定在支撐座上的無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼裝置，與驅(qū)動電機轉(zhuǎn)軸固定的隨動小帶輪，連接無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼裝置和隨動小帶輪的隨動同步帶。作為改進地，所述直線往復(fù)運動部分和所述角度測量部分分別位于支撐座的不同側(cè)面上。作為改進地，所述無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼裝置包括通過隨動同步帶與隨動小帶輪連接的隨動大帶輪，固定在隨動大帶輪中間并貫穿支撐座的回轉(zhuǎn)軸，粘結(jié)在回轉(zhuǎn)軸端部的磁鋼，正對磁鋼設(shè)置的無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤，以及數(shù)據(jù)采集電路板。作為改進地，所述磁鋼和無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤之間間距為0. 5mm-l. 5mm。作為改進地，所述無接觸旋轉(zhuǎn)碼盤、磁鋼、回轉(zhuǎn)軸和隨動大帶輪。作為改進地，所述無接觸旋轉(zhuǎn)碼盤焊接在數(shù)據(jù)采集電路板上，所述數(shù)據(jù)采集電路板通過螺釘固定在支撐板上；所述數(shù)據(jù)采集電路板外形為圓形并與支撐座上的圓孔相配
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作為改進地，所述隨動小帶輪與直線往復(fù)運動部分中的同步帶輪都固定在驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)軸上，為共軸設(shè)計。作為改進地，所述隨動小帶輪與同步帶輪的齒數(shù)相同。作為改進地，所述支撐座上腰型孔中固定有用來張緊隨動同步帶的張緊輪。本發(fā)明還提供一種基于上述無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤的直線位移測量裝置的測量方法，驅(qū)動電機通過同步帶輪帶動滑塊在支撐座的線軌上往復(fù)直線運動，與此同時，同步帶輪共軸的隨動小帶輪帶動隨動大帶輪回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)直線運動與回轉(zhuǎn)運動的關(guān)聯(lián)；隨動大帶輪回轉(zhuǎn)的同時帶動與之同軸的磁鋼回轉(zhuǎn)，無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤感應(yīng)磁鋼回轉(zhuǎn)的磁場變化，經(jīng)由數(shù)據(jù)采集電路板將實時角度信息傳遞給中央控制器，獲得測量信息。采用本發(fā)明提供的ー種基于無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤的直線位移測量裝置，在將直線位移的測量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)角度的測量的同時，將直線傳動部分和位移測量部分獨立分開，減小了安裝尺寸，保證了系統(tǒng)的緊湊性。同時系統(tǒng)測試的是絕對位移，這ー設(shè)計克服了常用的關(guān) 節(jié)式的人機交互裝置要求采用絕對碼盤來保證電機掉電初始化的硬性要求，降低了設(shè)計經(jīng)濟成本。采用本發(fā)明提供的ー種基于無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤的直線位移測量裝置，將隨動小帶輪與直線往復(fù)運動部分中的同步帶輪都固定在驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)軸上，為共軸設(shè)計，且隨動小帶輪與同步帶輪的齒數(shù)相同，從而實現(xiàn)將直線運動的線速度等比率的傳遞到角度測量部分。同時，在隨動大帶輪和隨動小帶輪之間通過隨動同步帶傳動，傳動比設(shè)計根據(jù)無接觸磁碼盤的線數(shù)及直線往復(fù)運動部分的運動總長決定,測量精度高。


圖I所示為本發(fā)明提供的直線位移測量裝置的立體 圖2所示為本發(fā)明提供的直線位移測量裝置的剖視 圖3所示為本發(fā)明提供的無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤結(jié)構(gòu)分解圖。附圖標記說明
I、直線往復(fù)運動部分2、角度測量部分
II、支撐座12、驅(qū)動電機 13、回轉(zhuǎn)座 14、驅(qū)動同步帶 15、壓緊塊 16、連接件 17、滑塊
21、無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼裝置 22、隨動小帶輪 23、隨動同步帶 24、張緊輪211、隨動大帶輪 212、回轉(zhuǎn)軸 213、磁鋼 214、無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤 215、數(shù)據(jù)采集電路板。
具體實施例方式為進ー步闡述本發(fā)明的實質(zhì)，結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
說明如下。如圖I所示，本實施例提供的基于無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤的直線位移測量裝置，包括設(shè)置在支撐座ー側(cè)上的直線往復(fù)運動部分I和設(shè)置在支撐座另ー側(cè)的角度測量部分2 ;所述直線往復(fù)運動部分實現(xiàn)工作平臺的直線往復(fù)運動，所述角度測量部分用來將直線運動轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運動，并同時測量回轉(zhuǎn)角度。其中，如圖2所示，所述直線往復(fù)運動部分I包括固定在支撐座11 ー側(cè)上的驅(qū)動電機12，回轉(zhuǎn)座13，連接驅(qū)動電機12同步帶輪和回轉(zhuǎn)座13的驅(qū)動同步帶14，以及通過壓緊塊15、連接件16與驅(qū)動同步帶14固結(jié)的滑塊17。所述角度測量部分2包括固定在支撐座11另ー側(cè)上的無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼裝置21，與驅(qū)動電機12轉(zhuǎn)軸固定的隨動小帶輪22，連接無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼裝置21和隨動小帶輪22的隨動同步帶23。優(yōu)選地，如圖3所示，所述無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼裝置21包括通過隨動同步帶與隨動小帶輪連接的隨動大帶輪211，固定在隨動大帶輪211中間并貫穿支撐座的回轉(zhuǎn)軸212，粘結(jié)在回轉(zhuǎn)軸212頂端的磁鋼213，設(shè)置在磁鋼213正上方的無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤214，以及數(shù)據(jù)采集電路板215 ;所述磁鋼213和無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤214之間間隔0. 5mm-1. 5mm。特別地，為保證測量精度，所述隨動同步帶23通過固定在支撐板11上腰型孔中的張緊輪24來張緊(如圖2所示)。為保證無接觸旋轉(zhuǎn)碼盤、磁鋼、回轉(zhuǎn)軸和隨動大帶輪同軸度，所述無接觸旋轉(zhuǎn)碼盤焊接在數(shù)據(jù)采集電路板上，所述數(shù)據(jù)采集電路板通過螺釘固定在支撐板上；所述數(shù)據(jù)采集電路板外形做成圓形并與支撐座上的圓孔相配合。 實際測量吋，驅(qū)動電機通過同步帶輪帶動滑塊在支撐座的線軌上往復(fù)直線運動，與此同時，同步帶輪共軸的隨動小帶輪帶動隨動大帶輪回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)直線運動與回轉(zhuǎn)運動的關(guān)聯(lián)；隨動大帶輪回轉(zhuǎn)的同時帶動與之同軸的磁鋼回轉(zhuǎn)，無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤感應(yīng)磁鋼回轉(zhuǎn)的磁場變化，經(jīng)由數(shù)據(jù)采集電路板將實時角度信息傳遞給中央控制器，獲得測量信息。本實施例提供的ー種基于無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤的直線位移測量裝置，將隨動小帶輪與直線往復(fù)運動部分中的同步帶輪都固定在驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)軸上，為共軸設(shè)計，且隨動小帶輪與同步帶輪的齒數(shù)相同，從而實現(xiàn)將直線運動的線速度等比率的傳遞到角度測量部分。同時，在隨動大帶輪和隨動小帶輪之間通過隨動同步帶傳動，傳動比設(shè)計根據(jù)無接觸磁碼盤的線數(shù)及直線往復(fù)運動部分的運動總長決定，測量精度高。以上具體實施方式
對本發(fā)明的實質(zhì)進行了詳細說明，但并不能以此來對本發(fā)明的保護范圍進行限制。顯而易見地，在本發(fā)明實質(zhì)的啟示下，本技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員還可進行許多改進和修飾，比如將直線往復(fù)運動部分和角度測量部分設(shè)置在支撐座的同一側(cè)，將傳動部分設(shè)置成減速傳動或增速傳動等等；需要注意的是，這些改進和修飾都落在本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.基于無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤的直線位移測量裝置，包括支撐座，設(shè)置在支撐座上的直線往復(fù)運動部分和角度測量部分；其特征在于，所述直線往復(fù)運動部分包括固定在支撐座上的驅(qū)動電機，固定在支撐座端部的回轉(zhuǎn)座，連接驅(qū)動電機同步帶輪和回轉(zhuǎn)座的驅(qū)動同步帶，以及通過壓緊塊、連接件與驅(qū)動同步帶固結(jié)的滑塊；所述角度測量部分包括固定在支撐座上的無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼裝置，與驅(qū)動電機轉(zhuǎn)軸固定的隨動小帶輪，連接無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼裝置和隨動小帶輪的隨動同步帶。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤的直線位移測量裝置，其特征在于，所述直線往復(fù)運動部分和所述角度測量部分分別位于支撐座的不同側(cè)面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤的直線位移測量裝置，其特征在于，所述無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼裝置包括通過隨動同步帶與隨動小帶輪連接的隨動大帶輪，固定在隨動大帶輪中間并貫穿支撐座的回轉(zhuǎn)軸，粘結(jié)在回轉(zhuǎn)軸端部的磁鋼，正對磁鋼設(shè)置的無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤，以及數(shù)據(jù)采集電路板。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤的直線位移測量裝置，其特征在于，所述磁鋼和無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤之間間距為O. 5mm-1. 5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤的直線位移測量裝置，其特征在于，所述無接觸旋轉(zhuǎn)碼盤、磁鋼、回轉(zhuǎn)軸和隨動大帶輪。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤的直線位移測量裝置，其特征在于，所述無接觸旋轉(zhuǎn)碼盤焊接在數(shù)據(jù)采集電路板上，所述數(shù)據(jù)采集電路板通過螺釘固定在支撐板上；所述數(shù)據(jù)采集電路板外形為圓形并與支撐座上的圓孔相配合。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤的直線位移測量裝置，其特征在于，所述隨動小帶輪與直線往復(fù)運動部分中的同步帶輪都固定在驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)軸上，為共軸設(shè)計。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤的直線位移測量裝置，其特征在于，所述隨動小帶輪與同步帶輪的齒數(shù)相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤的直線位移測量裝置，其特征在于，所述支撐座上腰型孔中固定有用來張緊隨動同步帶的張緊輪。
10.一種具有權(quán)利要求1-9所述的基于無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤的直線位移測量裝置的測量方法，其特征在于，驅(qū)動電機通過同步帶輪帶動滑塊在支撐座的線軌上往復(fù)直線運動，與此同時，同步帶輪共軸的隨動小帶輪帶動隨動大帶輪回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)直線運動與回轉(zhuǎn)運動的關(guān)聯(lián)；隨動大帶輪回轉(zhuǎn)的同時帶動與之同軸的磁鋼回轉(zhuǎn)，無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤感應(yīng)磁鋼回轉(zhuǎn)的磁場變化，經(jīng)由數(shù)據(jù)采集電路板將實時角度信息傳遞給中央控制器，獲得測量信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于計量長度的測量裝置，公開一種基于無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼盤的直線位移測量裝置，包括支撐座，設(shè)置在支撐座上的直線往復(fù)運動部分和角度測量部分；所述的直線往復(fù)運動部分包括固定在支撐座一側(cè)上的驅(qū)動電機，固定在支撐座端部的回轉(zhuǎn)座，連接驅(qū)動電機同步帶輪和回轉(zhuǎn)座的驅(qū)動同步帶，以及與驅(qū)動同步帶固結(jié)的滑塊；所述角度測量部分包括固定在支撐座另一側(cè)上的無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼裝置，與驅(qū)動電機轉(zhuǎn)軸固定的隨動小帶輪，連接無接觸旋轉(zhuǎn)磁碼裝置和隨動小帶輪的隨動同步帶。采用本發(fā)明的有益效果是將直線傳動部分和位移測量部分獨立分開，減小了安裝尺寸，保證了系統(tǒng)的緊湊性。本發(fā)明還提供一種上述直線位移測量裝置的測量方法。
文檔編號G01B7/02GK102865805SQ201210368760
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者秦磊, 王書付, 楊振九 申請人:佛山市金天皓科技有限公司