[發明專利]非接觸式的位移或角度傳感器及其測量位移或角度的方法

無效

• 申請號: 201310227987.6
• 申請日: 2013-06-08
• 公開（公告）號: CN103267486A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 張明亮
• 申請（專利權）人: 張明亮
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01B11/26
• 代理公司: 上海浦東良風專利代理有限責任公司 31113
• 代理人: 陳志良

1.一種非接觸式的位移或角度傳感器測量位移或角度的方法，所用的測量部件包括非接觸式的位移或角度傳感器及被測運動部件的表面圖案A，所述的非接觸式的位移或角度傳感器包括光源、光學鏡頭、圖像傳感器、存儲器和中央處理器，其特征在于：

A）所述被測運動部件的表面圖案A，包含至少一個圖形G；

B）所述圖像傳感器，當被測運動部件運動時，通過光學鏡頭，將表面圖案A在成像范圍內的部分轉換成電信號，再通過模擬/數字轉換將電信號轉化為數字信號，生成圖像F，輸出給中央處理器；

C）所述的存儲器，用于存儲圖像F中的至少一個幾何參數P與被測的角度或位移x的數學關系R；

D）所述的中央處理器，在工作時，該中央處理器分析所獲取的圖像F，提取幾何參數P，根據預先存儲的數學關系R，計算出被測的角度或位移。

2.?根據權利要求?1?所述的非接觸式的位移或角度傳感器測量位移或角度的方法，其特征在于：所述的光源是可見光和不可見光。

3.根據權利要求?1?所述的非接觸式的位移或角度傳感器測量位移或角度的方法，其特征在于：所述的幾何參數P，是點的位置、點的顏色、點的灰度、兩點之間的距離、點與直線的距離、直線段或曲線段的長度、直線與直線之間的夾角、或指定區域面積。

4.根據權利要求?1?所述的非接觸式的位移或角度傳感器測量位移或角度的方法，其特征在于：所述的數學關系R按照如下方法生成：

A）選定至少一個幾何參數q；

B）定義幾何參數q與被測的角度或位移x之間的數學關系為函數q=f(x)或者數值列表{(x,?p)}；

C）繪制出上述數學關系q=f(x)或者{(q,?x)}的圖形G；

D）根據光路和圖像傳感器的參數，將圖形G中的幾何參數q映射到圖像F中的幾何參數P=g(q)；

E）所述的數學關系R為x=f^-1(g^-1(P))或{(?g^-1(P),?x)}。

5.根據權利要求?1?所述的非接觸式的位移或角度傳感器測量位移或角度的方法，其特征在于：所述的圖形G按照如下方法生成:

A）繪制圖形G；

B）選定圖形G中至少一個幾何參數q；

C）計算出或測量出幾何參數q與被測的角度或位移x之間的數學關系R為函數q=f(x)或者數據列表{(x,?q)}；

D）根據光路和圖像傳感器的參數，將圖形G中的幾何參數q映射到圖像F中的幾何參數P=g(q)；

E）所述的數學關系R為x=f^-1(g^-1(P))或{(?g^-1(P),?x)}。

6.根據權利要求?1?所述的非接觸式的位移或角度傳感器測量位移或角度的方法，其特征在于：所述的被測運動部件的表面圖案的生成方法為采用在襯底材料上生成圖案，然后粘貼，焊接，鉚接，螺紋固定等方式固定在運動部件表面。

7.根據權利要求?1?所述的非接觸式的位移或角度傳感器測量位移或角度的方法，其特征在于：所述的被測運動部件的表面圖案的生成方法為直接生成在被測運動部件的表面。

8.根據權利要求?1?所述的非接觸式的位移或角度傳感器測量位移或角度的方法，其特征在于：所述的被測運動部件表面圖案的生成方法為打印、印刷、油漆、激光加工、電鍍、化學氧化、熱噴涂或微機械加工方式生成在運動部件表面。

9.一種實現權利要求?1～8中任意一項所述測量方法的非接觸式的位移或角度傳感器，其特征在于：所述的非接觸式的位移或角度傳感器包括光源、光學鏡頭、圖像傳感器、存儲器、中央處理器和殼體，所述的光學鏡頭設在圖像傳感器與被測運動部件的表面圖案A的光路上，與圖像傳感器相隔距離為光學鏡頭的焦距，所述的光源位于光學鏡頭的下側方或上方，所述的光源位于光學鏡頭的上方時需增加一個棱鏡；圖像傳感器與中央處理器、存儲器之間采用電連接，封裝在一個保障圖像傳感器、光學鏡頭及被測運動部件的表面圖案A構成光路的殼體中，其中殼體的光學鏡頭部分為透明殼體，成為非接觸式的位移或角度傳感器總成。

10.根據權利要求?9?所述的非接觸式的位移或角度傳感器，其特征在于：所述的光學鏡頭設在圖像傳感器的正下方或側方；所述的光學鏡頭在圖像傳感器側方時，需增加一個棱鏡。