[發(fā)明專利]基于線陣傳感器的轉(zhuǎn)角測量裝置

有效

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• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN102980509A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設計）人: 戴明;王子辰;李剛;汪永陽;陳曉露;黃晶
• 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: G01B7/30
• 分類號: G01B7/30;G01B11/26
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 張偉

技術領域

本發(fā)明涉及一種測量裝置，特別涉及一種基于線陣傳感器的轉(zhuǎn)角測量裝置。

背景技術

傳統(tǒng)角位移測量中，一般使用光電編碼器進行固定轉(zhuǎn)軸角位移測量。光電編碼器的制作涉及諸多環(huán)節(jié)，其中制作高精度碼盤是整個光電編碼器的關鍵。光電編碼器精度與碼盤位數(shù)相關，位數(shù)越高，角分辨率也越高，但高精度的碼盤制作費時費力，制作成本居高不下，另外，高精度編碼器誤碼問題很難從根本上得到有效解決。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術中的技術問題，提供一種不會發(fā)生誤碼的現(xiàn)象的、基于線陣傳感器的轉(zhuǎn)角測量裝置。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案具體如下：

一種基于線陣傳感器的轉(zhuǎn)角測量裝置，包括：

可自由旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)圓鼓，其外表面覆有矩形平面板；該平面板的對角線上設有透明狹縫，平面板的長度與旋轉(zhuǎn)圓鼓的外表面周長相等，高度與旋轉(zhuǎn)圓鼓的相同；

光源裝置，用來在旋轉(zhuǎn)圓鼓內(nèi)部進行照明；

線陣傳感器，用來對由透明狹縫透出的光進行采集。

在上述技術方案中，所述光源裝置為圓柱形光源。

在上述技術方案中，所述旋轉(zhuǎn)圓鼓和圓柱形光源均固定在測角裝置旋轉(zhuǎn)內(nèi)軸上。

在上述技術方案中，所述測角裝置旋轉(zhuǎn)內(nèi)軸上設有兩個用來對圓柱形光源進行供電的導電圓環(huán)，兩個所述導電圓環(huán)分別與電刷裝置相連。

在上述技術方案中，電刷裝置與電刷固定裝置相連。

本發(fā)明的基于線陣傳感器的轉(zhuǎn)角測量裝置，可以有效測量轉(zhuǎn)角大小，測量精度與傳感器像元數(shù)目有關：以常用的2000個像元的傳感器為例，對像元細分后其測量精度達6.5′′，優(yōu)于傳統(tǒng)的17位碼盤式光電編碼器，而且不會發(fā)生誤碼的現(xiàn)象。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細說明。

圖1為外觀尺寸為H*L的平面板結構示意圖；

圖2為平面板附著在旋轉(zhuǎn)圓鼓表面時的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明的基于線陣傳感器的轉(zhuǎn)角測量裝置的裝配關系結構示意圖；

圖4為本發(fā)明的基于線陣傳感器的轉(zhuǎn)角測量裝置中，線陣傳感器測量得到的角度值與像素對應的關系示意圖；

圖5為本發(fā)明的基于線陣傳感器的轉(zhuǎn)角測量裝置中，雙電刷式接觸導電裝置結構示意圖；

圖中的附圖標記表示為：

1-測量裝置外殼，2-下底蓋，3-上軸承，4-傳感器上固定裝置，5-測量裝置電器接口，6-測角裝置旋轉(zhuǎn)內(nèi)軸，7-圓柱形光源，8-線陣傳感器，9-傳感器固定與驅(qū)動電路裝置，10-透明狹縫，11-旋轉(zhuǎn)圓鼓，12-下底蓋，13-下軸承，14-傳感器下固定裝置，15、16-導電圓環(huán)，17、18-電刷，19-電刷固定裝置，20-電器導線。

具體實施方式

本發(fā)明的發(fā)明思想為：

如圖1所示，利用將平面板包覆在圓柱形的圓鼓的外表面，形成用于角度測量的旋轉(zhuǎn)圓鼓。該平面板外觀尺寸為H*L的平面板，其對角線方向透明，其余地方光線無法透過。

旋轉(zhuǎn)圓鼓的外周長l_cir滿足公式(1)

l_cir=πd?????????????????????????????????(1)

如圖2所示，當l_cir=L，傳感器尺寸大于平面板高度H時，線陣傳感器與旋轉(zhuǎn)圓鼓上的透明狹縫交點唯一存在。當線陣傳感器尺寸與平面板高度H相等時，其測量精度表示為公式(2)

Δθ=1296000Nn(′′)---(2)]]>

其中，N為傳感器有效像元數(shù)，n為傳感器像元細分級數(shù)。

下面結合附圖對本發(fā)明做以詳細說明。