[實用新型]一種軸旋轉(zhuǎn)角度的測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200720196054.5
• 申請日: 2007-12-14
• 公開（公告）號: CN201145588Y
• 公開（公告）日: 2008-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何平;張理謙
• 申請（專利權(quán)）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: G01D5/347
• 分類號: G01D5/347;G01D5/36
• 代理公司: 深圳市港灣知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 馮達猷

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種旋轉(zhuǎn)角度的測量裝置，尤其涉及一種使用光學(xué)編碼器對較大直徑軸旋轉(zhuǎn)角度進行測量的裝置。

背景技術(shù)

目前，使用光學(xué)編碼器的旋轉(zhuǎn)角度測量裝置中，普遍采用兩種光學(xué)編碼器：一種是實軸編碼器，采用此類編碼器的旋轉(zhuǎn)角度測量裝置，實軸編碼器中心伸出一根軸，通過聯(lián)軸器或者別的連接方式與被測軸形成聯(lián)動裝置；當(dāng)被測軸轉(zhuǎn)動時，與之連接的編碼器的軸跟著轉(zhuǎn)動，并帶動編碼器內(nèi)碼盤旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度，光電掃描頭掃描碼盤上轉(zhuǎn)過的刻度數(shù)后輸出角度信號；另一種是空軸編碼器，采用此類編碼器的旋轉(zhuǎn)角度測量裝置，采用的編碼器中心為一個空軸，被測軸穿過空軸后，通過環(huán)形螺母等與編碼器可旋轉(zhuǎn)的空軸同定在一起，當(dāng)被測軸轉(zhuǎn)動時，編碼器的空軸與之一起轉(zhuǎn)動，并帶動編碼器內(nèi)部的碼盤轉(zhuǎn)動，通過編碼器輸出角度信號；兩種測量裝置都存在著安裝和使用不方便的問題，因為被測軸的零度脈沖信號和旋轉(zhuǎn)脈沖信號都取自同一個旋轉(zhuǎn)編碼器，周期脈沖數(shù)需要事先設(shè)定，故此，該兩種旋轉(zhuǎn)角度測量裝置要求旋轉(zhuǎn)偏碼器必須安裝在被測軸上或安裝在嚙合比為1∶1的其它軸上；而且，當(dāng)被測軸直徑大于Φ100MM時，前一種測量裝置受制于聯(lián)軸器等連接件的加工水平限制，后一種受制于空軸孔徑增大導(dǎo)致碼盤增大，光刻技術(shù)難度增大等限制，均無法實現(xiàn)采用普通編碼器實現(xiàn)對直徑大于Φ100MM的軸旋轉(zhuǎn)角度的測量，若改用特殊編碼器則使得整個測量裝置的成本大大增加。

中國發(fā)明申請公開說明書中公開號“CN?2499794”名稱為“一種角度測量”公開了一種角度測量器，該種一種角度測量器，主要包括：旋轉(zhuǎn)編碼器、單片機、鑒相器、計數(shù)器、寄存器、光電傳感器、單穩(wěn)觸發(fā)器；其中，旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在電機軸上，電機軸與被測軸通過皮帶傳動連接；電機軸轉(zhuǎn)動時，旋轉(zhuǎn)編碼器與被測軸存在固定嚙合比，被測軸轉(zhuǎn)動時，旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生占空比50％的A，B兩相脈沖，正向轉(zhuǎn)動時A相超前90度，反向轉(zhuǎn)動時B相超前90度。在被測軸的零度位置粘貼一個亮光標(biāo)，當(dāng)亮光標(biāo)轉(zhuǎn)過光電傳感器時，光電傳感器輸出一個正脈沖并傳送給儀器；該種角度測量器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，旋轉(zhuǎn)編碼器采樣的信號為待測軸轉(zhuǎn)過的角度信號，且因為旋轉(zhuǎn)編碼器采用皮帶與被測軸連接的方式，因為存在皮帶打滑，被拉伸等等因素的影響，導(dǎo)致測量的結(jié)果不準(zhǔn)確。

實用新型內(nèi)容

本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種采用普通編碼器、可以對待測軸的旋轉(zhuǎn)角度進行準(zhǔn)確測量的測量裝置。

本實用新型的發(fā)明目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

本實用新型的一種軸旋轉(zhuǎn)角度的測量裝置，其包括：用于采集待測軸信號的信號采集單元，用于對該信號采集單元采集的信號進行處理的信號處理單元，其中：所述信號采集單元為用于采集待測軸旋轉(zhuǎn)位移量的信號采集單元，該種測量裝置還包括：用于將該信號處理單元處理過的信號轉(zhuǎn)換為角度值的轉(zhuǎn)換計算單元；因為待測軸的轉(zhuǎn)動角度與其轉(zhuǎn)動的外圈圓弧長度是線性對應(yīng)的，所以可以通過測量軸轉(zhuǎn)動的弧長來間接測量旋轉(zhuǎn)角度，經(jīng)過信號處理單元的處理后，由轉(zhuǎn)換計算單元轉(zhuǎn)化得到待測軸角度的變化量，從而實現(xiàn)對待測軸的旋轉(zhuǎn)角度進行準(zhǔn)確測量。

其中，所述信號采集單元包括：與待測軸外切、由其帶動旋轉(zhuǎn)的編碼器；通過采用與待測軸外切、由其帶動旋轉(zhuǎn)的編碼器，可以采集到待測軸的旋轉(zhuǎn)位移量，即待測軸轉(zhuǎn)動角度對應(yīng)的轉(zhuǎn)動的外圈圓弧長度。

進一步的，所述編碼器的中心軸上套設(shè)有與待測軸外切的圓盤，該圓盤與編碼器的中心軸同心；采用在編碼器的中心軸上套設(shè)與待測軸外切的圓盤的方式，使得待測軸帶動該圓盤轉(zhuǎn)動后，進而帶動編碼器內(nèi)部碼盤旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生角度信號；而且，可以根據(jù)待測軸的直徑選擇直徑不同的圓盤；采用與編碼器中心軸同心的圓盤，可以避免因為該圓盤與編碼器的中心軸偏心，造成編碼器采樣產(chǎn)生偏差。

所述圓盤為表面粗糙度較大的彈性材料制成的圓盤；采用表面粗糙度較大的彈性材料制成的圓盤，可以增加圓盤與被測軸接觸時的摩擦系數(shù)，并且可以使得圓盤能夠產(chǎn)生一定的彈性變形緩沖。

所述的編碼器為增量式實軸編碼器。

在上述結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，其中：

所述圓盤的直徑不大于待測軸直徑的三分之一；采用圓盤的直徑不大于待測軸直徑的三分之一的方式，在編碼器每轉(zhuǎn)對應(yīng)脈沖數(shù)不變的前提下，待測軸轉(zhuǎn)動一圈，對應(yīng)編碼器圓盤需要轉(zhuǎn)動三圈或者更多，近似等同于提高了編碼器每轉(zhuǎn)對應(yīng)脈沖數(shù)三倍甚至更多，使得編碼器的采樣更加準(zhǔn)確。