[發明專利]位移與速度傳感器

有效

• 申請號: 200910067299.1
• 申請日: 2009-07-21
• 公開（公告）號: CN101614525A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 賈平
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01P3/38
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所
• 代理人: 王淑秋

技術領域

本發明涉及一種位移與速度傳感器，特別涉及一種利用面陣探測器將待測物體的位移與速度信息轉換為電信號的位移與速度傳感器。

背景技術

傳統的位移與速度傳感器是在碼盤上設計各種復雜的碼道作為位移的判據；采用半導體光電發光與接收器件對碼盤的局部碼道信息進行采集，并利用處理電路對采集的信息進行計算和處理并輸出表示待測物體位移和速度物理量的信號。要實現高精度的位移，要求對碼道的設計要考究，加工的精度高，裝調復雜，其功能和精度主要取決于碼盤中碼道的設計和制作精度。制造工藝難度大，環境適應性差，不易于校正和功能擴充。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種制造工藝簡單、裝調方便、精度高、環境適應性強，且易于校正和功能擴充的位移與速度傳感器。

為了解決上述技術問題，本發明的位移與速度傳感器包括圖像信號源，處理電路和面陣探測器；面陣探測器對圖像信號源進行成像，并將圖像信號轉換成電信號傳輸給處理電路；處理電路對接收的電信號進行計算和處理，輸出表示待測物體位移和速度物理量的信號。

本發明采用面陣探測器將圖像信號源的圖像信號轉換成電信號，處理電路根據圖像信號源的能夠表示位置的信息進行計算和處理，并輸出直接表示位移和速度物理量的數字信號或間接表示位移和速度物理量的模擬信號，制造工藝簡單，容易獲得較高精度的位移及速度的測量值。本發明無需單獨設置絕對零位信息就可以與待測物體一起進行裝調，然后再設置絕對零位，安裝使用后也可方便地進行各種調整，甚至改變處理方法，因而便于裝調，且易于校正和功能擴充。

所述的面陣探測器采用面陣CCD或CMOS探測器。

所述圖像信號源為帶有圖形標識的圖形板；所述圖形板通過連接件與待測物體連接；處理電路根據面陣探測器感應的圖形標識的圖像信息計算并輸出表示待測物體位移和速度物理量的信號。

所述圖形標識為一個非等邊三角形和一個圓環的組合圖形、兩個尺寸不等的矩形和一個圓環的組合圖形、兩個直徑不等的圓形和一個圓環的組合圖形、其它簡單的幾何圖形或者多個簡單幾何圖形的組合，因而圖形板與傳統的碼盤相比，容易制作，材料選擇范圍大，成本低，能夠適應各種惡劣的工作環境。

所述圖像信號源還可以為固定于待測物體上的圖形標識，處理電路根據面陣探測器感應的待測物體上圖形標識的位置信息處理、計算并輸出表示待測物體位移和速度物理量的信號。

本發明還可以包括照明系統，光學系統；照明系統發出的光線照射在圖形板上，圖形板上的圖形經光學系統成像于面陣CCD或CMOS探測器上，由面陣CCD或CMOS探測器將圖像信號源的圖像信號轉換為電信號傳輸給處理電路。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。

圖1為本發明的位移與速度傳感器結構示意圖。

圖2為本發明實施例1的結構示意圖。

圖3為本發明處理電路結構框圖。

圖4a、4b、4c、4d為本發明實施例1在待測物體發生旋轉時，其圖形標識在面陣CCD上所成的像的位置變化示意圖(圖形標識為非等邊三角形與圓環組合的圖形)。

圖5a、5b、5c、5d為本發明實施例1在待測物體發生旋轉時，其圖形標識在面陣CCD上所成的像的位置變化示意圖(圖形標識為兩個尺寸不等的矩形與圓環組合的圖形)。

圖6a、6b、6c、6d為本發明實施例1在待測物體發生旋轉時，其圖形標識在面陣CCD上所成的像的位置變化示意圖(圖形標識為兩個直徑不等的圓形與圓環組合的圖形)。

圖7為本發明實施例2的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明的位移與速度傳感器包括圖像信號源1，面陣探測器2，處理電路3；圖像信號源1成像于面陣探測器2上，面陣探測器2將圖像信號源1的圖像信號轉換為電信號傳輸給處理電路3，由處理電路3根據圖像信號源1上的圖像位置信息計算并輸出待測物體的位移及速度。

實施例1

如圖2所示，所述的面陣探測器2采用面陣CCD，圖像信號源1為帶有圖形標識的圖形板11，所述圖形板11通過連接件12與待測物體連接。照明系統4發出的光線照射在圖形板11上，圖形板11經光學系統5成像于面陣CCD上，面陣CCD將圖形板11的圖像信號轉換為電信號傳輸給處理電路3，處理電路3根據圖形標識的圖像位置信息計算并輸出待測物體的位移及速度。整個裝置建立在支撐結構10上。

照明系統4可以采用LED光源或其他普通光源。