[發明專利]用于伺服系統的光位置傳感器M&A

有效

• 申請號: 200680032334.0
• 申請日: 2006-07-05
• 公開（公告）號: CN101379370A
• 公開（公告）日: 2009-03-04
• 發明（設計）人: S·W·馬歇爾
• 申請（專利權）人: 德克薩斯儀器股份有限公司
• 主分類號: G01D5/34
• 分類號: G01D5/34;G02B26/02
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 趙蓉民

技術領域

本發明一般地涉及用于伺服系統的光位置傳感器結構的方法和裝置。?

背景技術

伺服系統需要反饋信息以便關閉伺服回路。為了將負載移動或旋轉到新位置，針對伺服系統的伺服命令典型地要求該伺服機構產生表示負載的當前位置和新命令位置之間誤差的信號(誤差信號)。該誤差信號然后能夠用作將帶有制動器的負載移動到新位置的基礎。當負載接近新位置時，誤差信號將趨向于表示更小的誤差值，以表明負載正越來越接近新位置。?

位置傳感器可用來將與負載和/或制動器的位置有關的信息轉換成可以提供給伺服系統的電信息。該電信息(即誤差信號)可以用于伺服系統中從而對用以控制制動器的伺服命令做出必要的調節。希望的是，位置傳感器具有線性響應以便可以在伺服運動的全程過程中具有最優性能。?

各種各樣的傳感器類型過去已經被用作位置傳感器。電位器在伺服系統中已經被用作位置傳感器。該電位器使用電接觸來提供可根據伺服位置而變化并具有線性響應的電壓。而且，電位器可以是廉價的，允許低成本伺服系統的構造。電磁傳感器，例如那些使用霍爾效應(Hall?Effect)的傳感器，在伺服系統中已被用作位置傳感器。電磁位置傳感器具有幾乎沒有機械部件磨損的優勢。此外，由于沒有涉及位置傳感的摩擦，位置傳感器的精度很高。具有單光敏器件的光傳感器也已被用于伺服系統。光位置傳感器具有機械部件少、無摩擦、壽命長等優點，以及具有優于大量位置傳感器的一致性的、可預測的性能。?

現有技術的一個缺陷是：電位器利用機械機構來將位置信息轉換成電信息。由于要求物理接觸，機械機構將會產生摩擦，這可能導致尤其是當伺服機構開始或停止時性能不穩定。再則，機械機構會隨著使用而磨損；因此，它們可能具有有限的使用壽命。

現有技術的第二個缺陷是：利用霍爾效應傳感器的電磁傳感器對于不同的位置傳感器可能具有不可預知的性能，并且可能需要調整從而提供一致性且可預知的性能。額外的調整會提高與電磁傳感器的使用有關的成本。

現有技術的第三個缺陷是：具有單光敏器件的光傳感器具有非線性響應。因此，伺服系統的性能可能在伺服機構運動的全程中是次優的。

發明內容

這些或其它問題一般由本發明的優選實施例來解決或回避，并獲得技術優勢。所述本發明的優選實施例提供了用于伺服系統的光位置傳感器結構的方法和裝置。

根據優選實施例，提供了用于伺服系統移動負載的光位置傳感器。該光位置傳感器包括：光源，其被配置成產生具有強度由控制信號決定的光；位置彼此相鄰的第一光傳感器和第二光傳感器；以及帶縫器件，其被耦合至負載并位于光源和第一光傳感器與第二光傳感器之間。每個光傳感器基于入射到每個光傳感器中的探測器上的光量產生電流，并且該帶縫器件基于負載位置調節由光源所產生的投射到第一光傳感器和第二光傳感器的光量。

根據另一個優選實施例，提供了一種用于給光學伺服系統產生反饋控制信號的方法。該方法包括：根據由第一光傳感器產生的第一電流和由第二光傳感器產生的第二電流之差來計算反饋控制信號；以及計算用來照射第一光傳感器和第二光傳感器的光源的光調制信號。其中所述光源的調制產生自動歸一化的反饋控制信號。

根據另一個優選實施例，提供了一種用于顯示圖像的顯示系統。該顯示系統包括：光調制器陣列，其被配置成通過將在光調制器陣列中的每個光調制器設置成與相應像素匹配的狀態來創建由象素構成的圖像；以及照射該光調制器陣列的光源，其中來自光源經光調制器陣列反射的光在顯示器上形成圖像。該顯示系統也包括：位于光源和該光調制器陣列之間的孔，該孔被配置成調制由光源產生的光；以及耦合至孔的?伺服系統，該伺服系統被配置成將孔移動到適當位置從而將光調制到希望值。

優選實施例的優勢是：光位置傳感器結構提供了光傳感器的好處(成本低、壽命長以及不會由于摩擦損失而降低性能等)以及在整個伺服運動范圍內的線性響應。

優選實施例的進一步優勢在于：多個光敏元件和差分操作的使用可以在大范圍的條件下提供更穩定的操作。

然而優選實施例的另一個優勢在于：用于歸一化的閉環方法不需要模擬除法器電路。模擬除法器電路的消除既可以增加伺服系統的可靠性又可以降低其成本。

附圖說明

圖1是示例性伺服系統的圖示；

圖2是根據本發明的優選實施例用以控制數字顯示系統中孔的伺服系統的圖示；