CN101701968A - 检测旋转物体的至少一个旋转参数的检测装置和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于检测旋转物体的至少一个旋转参数的检测装置(1)，包括：检测传感器(3)，以相对于旋转物体(2)的一预定距离设置；至少三个辅助检测部件(L1-L6)，分布在旋转物体(2)上，其中至少三个辅助检测部件中相邻的两个辅助检测部件形成的间距(S1-S6)中有至少两个间距是不同的；检测传感器(3)响应任一个辅助检测部件从检测传感器旁边经过而分别产生脉冲信号，并根据脉冲信号出现的不同时间来确定旋转物体(2)的至少一个旋转参数中的旋转方向。本发明还涉及用于检测旋转物体的至少一个旋转参数的检测方法。本发明的优点为：低成本、结构简单；可准确及时的检测旋转物体尤其是搅拌筒的旋转方向和旋转速度；通过低成本的安装，可有效提升混凝土的搅拌质量。

Description

检测旋转物体的至少一个旋转参数的检测装置和检测方法

技术领域

本发明涉及一种用于检测旋转物体的至少一个旋转参数的装置和方法。

背景技术

在工程应用中，对旋转物体的特征提取主要是物体的旋转方向和物体的旋转角速度。一般的检测方案主要有三种：第一种，采用编码器或专用的方向探测器进行检测。这种方案可以较为精确的测定速度和及时测定出其方向，但这种方案成本较高且对安装有一定的特殊要求。第二种，使用组合电路的方案。这种方案明显不符合简易安装的要求。第三种，采用多个传感器来采集信息并判断旋转方向和计算速度。这种方案成本过高、复杂且安装难度大，存在较大的推广难度。

尤其是在混凝土搅拌筒中，由于混凝土的搅拌质量与搅拌筒的旋转方向和旋转速度密切相关，因此，需要准确地判断搅拌筒的旋转方向和旋转速度，而且所提供的检测装置和检测方法最好是成本低廉、安装简单的。

发明内容

针对现有旋转参数检测方案的不足，本发明提出了一种新的检测装置和检测方法，以简单的方式就可以实现对旋转物体的旋转方向和旋转速度检测。

根据本发明在装置方面的方案是，用于检测旋转物体的至少一个旋转参数的检测装置，其特征在于，包括：检测传感器，以相对于所述旋转物体的一预定距离设置；至少三个辅助检测部件，分布在所述旋转物体上，其中所述至少三个辅助检测部件中相邻的两个辅助检测部件形成的间距中有至少两个间距尤其是至少三个间距是不同的，检测传感器响应任一个辅助检测部件从所述检测传感器旁边经过而分别产生脉冲信号，并根据所述脉冲信号出现的不同时间来确定所述旋转物体的至少一个旋转参数中的旋转方向。这样，可以以非常简单的方式实现旋转方向的检测。

本发明在方法方面的方案是，提供一种检测旋转物体的至少一个旋转参数的方法，其特征在于包括以下步骤：将带有至少三个辅助检测部件的旋转物体以相对于检测传感器的一预定距离设置，其中所述至少三个辅助检测部件中相邻的两个辅助检测部件形成的间距中有至少两个间距尤其是至少三个间距是不同的；检测传感器响应任一个辅助检测部件从所述检测传感器旁边经过而分别产生脉冲信号；根据各脉冲出现的不同时间来确定所述旋转物体的至少一个旋转参数中的旋转方向。

通过使用检测传感器并配合至少三个辅助检测部件，根据传感器产生的不同脉冲时序来判断旋转物体的旋转方向。

根据本发明的一个改进方案，根据各脉冲出现的不同时间而产生的脉冲间隔序列T1，T2，T3......Tn中的脉冲间隔相对大小关系来确定所述旋转物体的至少一个旋转参数中的旋转方向，即根据各间隔相对大小来确定所述旋转物体的至少一个旋转参数中的旋转方向。

根据本发明的一个改进方案，所述至少三个辅助检测部件分别形成了沿逆时针方向的间距序列S1，S2，S3，......Sn-1，Sn，S1，S2...以及沿顺时针方向的间距序列Sn，Sn-1...S3，S2，S1，Sn，Sn-1...，当所述检测传感器发出的脉冲间隔序列T1，T2，T3......Tn中的整个序列或者部分序列中的脉冲间隔相对大小关系符合所述至少三个辅助检测部件的沿逆时针方向或顺时针方向的整个间距序列或部分间距序列中的间距相对大小关系时，检测传感器判断所述旋转物体的至少一个旋转参数中的旋转方向为逆时针旋转方向或顺时针旋转方向。

以这种方式，通过依次经过检测传感器的产生的脉冲的间隔相对大小反映出依次经过所述检测传感器的至少三个辅助检测部件的相邻两个辅助检测部件的间距的大小，从而判断出旋转方向。

在一个具体的实施方案中，所述辅助检测部件的个数为三个，所述辅助检测部件中的相邻两个辅助检测部件形成了不同的第一间距S1、第二间距S2、第三间距S3，形成了沿逆时针方向形成的间距序列S1，S2，S3，S1，S2....沿顺时针方向形成的间距序列S3，S2，S1，S3，S2......。通过这种方式，可以以最少的辅助检测部件数量来检测旋转物体的旋转方向和旋转速度。

在三个辅助检测部件的情况下，所述三个间距的大小关系为S3＞S2＞S1，当当前时间间隔T1和前一时间间隔T2以及更靠前的另一时间间隔T3的相对大小时序符合下面三个条件之一时，T1＜T2＜T3或T2＜T3＜T1或T3＜T1＜T2，则判断至少一个旋转参数中的旋转方向为逆时针旋转方向；当当前时间间隔T1和前一时间间隔T2以及更靠前的另一时间间隔T3的相对大小时序符合下面三个条件之一时T3＜T2＜T1或T1＜T3＜T2或T2＜T1＜T3，则判断至少一个旋转参数中的旋转方向为顺时针旋转方向。

根据本发明的检测方法和装置同时还能检测速度，通过对经过所述检测传感器的总脉冲进行计数并除以所述辅助检测部件的数量来计算所述旋转参数中的旋转速度。相应地，在所计算的旋转速度的基础上还可以计算出加速度的数值。

所述旋转物体相对于检测传感器的预定距离设置为使得在所述旋转物体旋转时所述检测传感器可以检测到所述辅助检测部件。

在一个改进方案中，所述辅助检测部件设置在所述旋转物体的旋转端面。而所述旋转物体为搅拌筒。

根据本发明的检测装置中所提供的检测传感器和辅助检测部件可以有多种实施方式。例如，检测传感器为反射型光电开关，辅助检测部件为反射板；检测传感器为发送和接收分立的光电开关，所述辅助检测部件为不透明物体；所述检测传感器为电感式接近开关，所述辅助检测部件为导电金属；所述检测传感器为电容式接近开关，所述辅助检测部件为可使介电常数发生变化的物体；所述检测传感器为霍尔开关，所述辅助检测部件为磁性物体；所述检测传感器为超声波接近开关或微波接近开关，所述辅助检测部件为可使得超声波接近开关或微波接近开关接收到的反射信号产生变化的物体。

根据本发明的检测方法和检测装置同现有的检测技术相比，具备以下优点：低成本、结构简单；可准确及时的同时检测搅拌筒旋转方向和旋转速度；通过这种低成本的安装，可以有效的提升混凝土的搅拌质量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：

图1示出了根据本发明采用六个辅助检测部件情况下的检测装置；

图2示出了根据本发明在采用三个辅助检测部件情况下的检测装置。

图3示出了根据图2的情况下分别检测到的顺时针时序和逆时针时序。

图4示出了根据本发明的检测装置安装到搅拌筒上。

具体实施方式

图1示出了根据本发明采用六个辅助检测部件的情况下的检测装置。图中示出了旋转物体2，以及检测该旋转物体的旋转方向和旋转速度的检测装置1，该检测装置1包括设置在旋转物体2上的六个辅助检测部件L1-L6以及检测传感器3。旋转物体2以相对于检测传感器3的一预定距离设置。该预定距离设置为使得在旋转物体2旋转时检测传感器3可以检测到辅助检测部件L1-L6。辅助检测部件L1-L6中的相邻两个辅助检测部件形成的间距中有至少两个间距是不同的。

在图1中，六个辅助检测装置分别是L1-L6，分别沿逆时针方向形成了周期性的间距序列S1，S2，S3，S4，S5，S6，S1，S2，S3....以及沿顺时针方向形成了周期性的间距序列S6，S5，S4，S3，S2，S1，S6，S5.....其中S1＜S2＜S3＜S4＜S5＜S6。以一个周期为例，例如，检测传感器3响应六个辅助检测部件逆时针从所述检测传感器3旁边经过(即通过的先后顺序为L1，L6，L5，L4，L3，L2)而分别产生六个脉冲信号，相邻两个脉冲出现的第一时间间隔T6反映了在L1与L6之间的间距S6，相邻两个脉冲出现的第二时间间隔T5反映了在L6与L5之间的间距S5，相邻两个脉冲出现的第三时间间隔T4反映了在L5与L4之间的间距S4，相邻两个脉冲出现的第四时间间隔T3反映了在L4与L3之间的间距S3，相邻两个脉冲出现的第五时间间隔T2反映了在L3与L2之间的间距S2，相邻两个脉冲出现的第六时间间隔T1反映了在L2与L1之间的间距S1。因此相邻两个脉冲形成的时间间隔排列成的时序中的时间间隔相对大小关系反映了六个辅助检测部件的间距序列中的间距相对大小关系。即脉冲间隔时序T6-T1中的脉冲间隔的相对大小必然是与S1＜S2＜S3＜S4＜S5＜S6的大小关系相符合的，即T1＜T2＜T3＜T4＜T5＜T6。因此可以利用这些脉冲信号来判定旋转物体2沿着逆时针旋转方向旋转。反之，也可以利用这些脉冲信号来判定旋转物体2沿着顺时针旋转方向旋转。当然，也可以仅仅利用其中的一个子序列例如T3＜T4＜T5就可以判断旋转物体的旋转方向，而不是应用整个序列T1＜T2＜T3＜T4＜T5＜T6。

在上述的多个周期的旋转中，由于沿逆时针方向形成的间距序列S1，S2，S3，S4，S5，S6，S1，S2，S3....以及沿顺时针方向形成的间距序列S6，S5，S4，S3，S2，S1，S6，S5，也可以应用这样的子序列例如S6，S1，S2或者S1，S6，S5这样的子序列进行旋转方向的判断。

以下借助于附图2进一步详细阐明检测原理。

在图2中，示出了三个辅助检测部件，第一辅助检测部件L1与第二辅助检测部件L2之间的弧度间距S1所对应的圆心角是60度，第二辅助检测部件L2与第三辅助检测部件L3之间的弧度间距S2所对应的圆心角是120度，第三辅助检测部件L3与第一辅助检测部件L1之间的弧度间距S3所对应的圆心角是180度，即S1＜S2＜S3。辅助检测部件L1，L2，L3两两之间的间距S1，S2，S3是例示的，只要这些间距的区别宜于区分即可。根据图2所产生的顺逆时针时序如图3中上方的时序所示，逆时针时序如图3中下方的时序所示。因此，根据这些时序的不同，可以判断是顺时针方向旋转或逆时针方向旋转。

从图3中可以看出，当当前时间间隔T1和前一时间间隔T2以及更靠前的另一时间间隔T3符合下面三个条件之一时，T1＜T2＜T3或T2＜T3＜T1或T3＜T1＜T2，则判断至少一个旋转参数中的旋转方向为逆时针旋转方向。当当前时间间隔T1和前一时间间隔T2以及更靠前的另一时间间隔T3的相对大小时序符合下面三个条件之一时T3＜T2＜T1或T1＜T3＜T2或T2＜T1＜T3，则判断至少一个旋转参数中的旋转方向为顺时针旋转方向。依照下表可以反映具体的判断方式：

L-表示当前所得的时间间隔同所缓冲的所有时间间隔相比较大；M-表示当前所得的时间间隔同所缓冲的所有时间间隔相比处中间大小；S-表示当前所得的时间间隔同所缓冲的所有时间间隔相比较小。

本发明中通过对经过所述检测传感器的总脉冲进行计数并除以所述辅助检测部件的数量来计算所述旋转参数中的旋转速度。

图4示出了根据本发明检测装置应用到搅拌车的搅拌筒5上。辅助检测部件L1-L6安装于搅拌桶5的旋转端面4，辅助检测部件L1-L6相邻两个辅助检测部件的间距以容易区分为宜。检测传感器3与辅助检测部件L1-L6之间的距离，以旋转端面4在旋转时检测传感器3可以检测到辅助检测部件L1-L6为准。优选使用图2中所注的安装角度(易于区分)。

本发明专利所用的感应传感器可采用以下各种方案：

感应传感器采用反射型光电开关，辅助装置为反射板。原理如下：当辅助装置到来时，感应开关由于反光板的反射作用，可以接收到其发射器发射出的光，光电开关有信号输出；一旦发光板移开，接收器收不到光，光电开关无信号输出。

感应传感器采用发送和接收分立的光电开关，辅助装置为普通不透明物体。原理如下：当辅助装置到来时，发射方所发射的光将被阻挡从而使接收方不能接收到光信号，继而感知到物体的接近。当物体移走，接收方将恢复接收发送方所发送的信号。

感应传感器采用电感式接近开关，辅助装置为普通导电金属。原理如下：导电物体在接近可以产生电磁场的感应开关时，将使导电物体内部产生涡流，这个涡流效应反作用到感应开关，将使开关内部电路参数发生变化，由此可以识别到有无导电物体接近，进而激发开关的接通或断开输出不同的信号。

感应传感器采用电容式接近开关，辅助装置为普通物体。原理如下：感应开关的测量通常是构成电容器的一个扳极，而另一个板极是开关的外壳，所属的外壳在测量过程中通常是接地或与设备的外壳相连接。当有物体移向接近开关时，不论它是否为导体，由于它的接近，总会使电容的介电常数发生变化，从而使电容值发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通或断开，从而改变状态。

感应传感器采用霍尔开关，辅助装置为磁性物体。原理如下：当磁性物体接近霍尔开关时，感应传感器的霍尔元件因产生霍尔效应使内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，由此便可控制开关的接通或断开。

感应传感器采用超声波接近开关或微波接近开关，辅助装置为普通物体。原理如下：超声波波开关利用多普勒效应，在有物体接近时，接近开关接收到的反射信号会产生多普勒频移，由此可以识别出有物体到来。

本发明中只需要一个检测部件就可以实现本发明的发明目的。当然设置更多的检测部件也是可能的。

参考标识

1 检测装置                                2 旋转物体

3 检测传感器                              4 搅拌筒的旋转端面

5 搅拌筒

L1-L6 辅助检测部件

S1-S6 两个相邻辅助检测部件形成的间距

T1-T3 两个相邻脉冲形成的时间间隔

Claims (21)

1.用于检测旋转物体的至少一个旋转参数的检测装置(1)，其特征在于，包括：

检测传感器(3)，以相对于所述旋转物体(2)的一预定距离设置；

至少三个辅助检测部件(L1-L6)，分布在所述旋转物体(2)上，其中所述至少三个辅助检测部件(L1-L6)中相邻的两个辅助检测部件形成的间距(S1-S6)中有至少两个间距是不同的；

所述检测传感器(3)响应任一个辅助检测部件(L1-L6)从所述检测传感器(3)旁边经过而分别产生脉冲信号，并根据所述脉冲信号出现的不同时间来确定所述旋转物体(2)的至少一个旋转参数中的旋转方向。

2.根据权利要求1所述的用于检测旋转物体的至少一个旋转参数的检测装置(1)，其特征在于：

所述检测传感器(3)根据由各脉冲出现的不同时间而产生的脉冲间隔序列T1，T2，T3......Tn中的脉冲间隔相对大小关系来确定所述旋转物体(2)的至少一个旋转参数中的旋转方向。

3.根据权利要求1或2所述的用于检测旋转物体的至少一个旋转参数的检测装置(1)，其特征在于：

所述至少三个辅助检测部件(L1-L6)分别形成了沿逆时针方向的间距序列S1，S2，S3，......Sn-1，Sn，S1，S2...以及沿顺时针方向的间距序列Sn，Sn-1...S3，S2，S1，Sn，Sn-1...，当所述检测传感器(3)发出的脉冲间隔序列T1，T2，T3......Tn中的整个序列或者部分序列中的脉冲间隔相对大小关系符合所述至少三个辅助检测部件(L1-L6)的沿逆时针方向或顺时针方向的整个间距序列或部分间距序列中的间距相对大小关系时，检测传感器(3)判断所述旋转物体(2)的至少一个旋转参数中的旋转方向为逆时针旋转方向或顺时针旋转方向。

4.根据权利要求3所述的用于检测旋转物体的至少一个旋转参数的检测装置(1)，其特征在于：

所述辅助检测部件(L1-L6)的个数为三个，所述辅助检测部件(L1-L6)中的相邻两个辅助检测部件形成了不同的第一间距(S1)、第二间距(S2)、第三间距(S3)，形成了沿逆时针方向的间距序列S1，S2，S3，S1，S2..以及沿顺时针方向的间距序列S3，S2，S1，S3，S2...。

5.根据权利要求4所述的用于检测旋转物体的至少一个旋转参数的检测装置(1)，其特征在于：

所述第一间距(S1)、第二间距(S2)、第三间距(S3)的大小关系为S3＞S2＞S1，当当前时间间隔(T1)和前一时间间隔(T2)以及更靠前的另一时间间隔(T3)的相对大小符合下面三个条件之一时，

T1＜T2＜T3或

T2＜T3＜T1或

T3＜T1＜T2，则判断至少一个旋转参数中的旋转方向为逆时针旋转方向；

当当前时间间隔(T1)和前一时间间隔(T2)以及更靠前的另一时间间隔(T3)的相对大小符合下面三个条件之一时

T3＜T2＜T1或

T1＜T3＜T2或

T2＜T1＜T3，则判断至少一个旋转参数中的旋转方向为顺时针旋转方向。

6.根据权利要求1或2所述的用于检测旋转物体的至少一个旋转参数的检测装置(1)，其特征在于：

通过对经过所述检测传感器(3)的总脉冲进行计数并除以所述辅助检测部件(L1-L6)的数量来计算所述旋转参数中的旋转速度。

7.根据权利要求1或2所述的用于检测旋转物体的至少一个旋转参数的检测装置(1)，其特征在于：

所述预定距离设置为使得在所述旋转物体(2)旋转时所述检测传感器(3)可以检测到所述辅助检测部件(L1-L6)。

8.根据权利要求1或2所述的用于检测旋转物体的至少一个旋转参数的检测装置(1)，其特征在于：

所述辅助检测部件(L1-L6)设置在所述旋转物体(2)的旋转端面。

9.根据权利要求1或2所述的用于检测旋转物体的至少一个旋转参数的检测装置(1)，其特征在于：

所述旋转物体为搅拌筒。

10.根据权利要求1或2所述的用于检测旋转物体的至少一个旋转参数的检测装置(1)，其特征在于：

所述检测传感器(3)为反射型光电开关，所述辅助检测部件(L1-L6)为反射板。

11.根据权利要求1或2所述的用于检测旋转物体的至少一个旋转参数的检测装置(1)，其特征在于：

所述检测传感器(3)为发送和接收分立的光电开关，所述辅助检测部件(L1-L6)为不透明物体。

12.根据权利要求1或2所述的用于检测旋转物体的至少一个旋转参数的检测装置(1)，其特征在于：

所述检测传感器(3)为电感式接近开关，所述辅助检测部件(L1-L6)为导电金属。

13.根据权利要求1或2所述的用于检测旋转物体的至少一个旋转参数的检测装置(1)，其特征在于：

所述检测传感器(3)为电容式接近开关，所述辅助检测部件(L1-L6)为可使介电常数发生变化的物体。

14.根据权利要求1或2所述的用于检测旋转物体的至少一个旋转参数的检测装置(1)，其特征在于：

所述检测传感器(3)为霍尔开关，所述辅助检测部件(L1-L6)为磁性物体。

15.根据权利要求1或2所述的用于检测旋转物体的至少一个旋转参数的检测装置(1)，其特征在于：

所述检测传感器(3)为超声波接近开关或微波接近开关，所述辅助检测部件(L1-L6)为可使得超声波接近开关或微波接近开关接收到的反射信号产生变化的物体。

16.具有根据权利要求1-11中任一项所述的用于检测旋转物体的至少一个旋转参数的检测装置的搅拌车。

17.一种检测旋转物体的至少一个旋转参数的检测方法，其特征在于包括以下步骤：

将带有至少三个辅助检测部件(L1-L6)的旋转物体(2)以相对于检测传感器(3)的一预定距离设置，其中所述至少三个辅助检测部件(L1-L6)中相邻的两个辅助检测部件形成的间距中有至少两个间距是不同的；

检测传感器(3)响应任一个辅助检测部件(L1-L6)从所述检测传感器(3)旁边经过而分别产生脉冲信号；

根据各脉冲出现的不同时间来确定所述旋转物体(2)的至少一个旋转参数中的旋转方向。

18.根据权利要求17所述的检测旋转物体的至少一个旋转参数的检测方法，其特征在于：

根据由各脉冲出现的不同时间而产生的脉冲间隔序列T1，T2，T3......Tn中的脉冲间隔相对大小关系来确定所述旋转物体(2)的至少一个旋转参数中的旋转方向。

19.根据权利要求17或18所述的检测旋转物体的至少一个旋转参数的检测方法，其特征在于：

所述至少三个辅助检测部件(L1-L6)分别形成了沿逆时针方向的间距序列S1，S2，S3，......Sn-1，Sn，S1，S2...以及沿顺时针方向的间距序列Sn，Sn-1...S3，S2，S1，Sn，Sn-1...，当所述检测传感器(3)发出的脉冲间隔序列T1，T2，T3......Tn中的整个序列或者部分序列中的脉冲间隔相对大小关系符合所述至少三个辅助检测部件(L1-L6)的沿逆时针方向或顺时针方向的整个间距序列或部分间距序列中的间距相对大小关系时，检测传感器(3)判断所述旋转物体(2)的至少一个旋转参数中的旋转方向为逆时针旋转方向或顺时针旋转方向。

20.根据权利要求19所述的检测旋转物体的至少一个旋转参数的检测方法，其特征在于：

所述辅助检测部件(L1-L6)的个数为三个，所述辅助检测部件(L1-L6)中的相邻两个辅助检测部件形成了不同的第一间距(S1)、第二间距(S2)、第三间距(S3)，形成了沿逆时针方向的间距序列S1，S2，S3，S1，S2..以及沿顺时针方向的间距序列S3，S2，S1，S3，S2...。

21.根据权利要求20所述的检测旋转物体的至少一个旋转参数的检测方法，其特征在于：

所述第一间距(S1)、第二间距(S2)、第三间距(S3)的大小关系为S3＞S2＞S1，当当前时间间隔(T1)和前一时间间隔(T2)以及更靠前的另一时间间隔(T3)的相对大小时序符合下面三个条件之一时，

T1＜T2＜T3或

T2＜T3＜T1或

T3＜T1＜T2，则判断至少一个旋转参数中的旋转方向为逆时针旋转方向；

当当前时间间隔(T1)和前一时间间隔(T2)以及更靠前的另一时间间隔(T3)的相对大小时序符合下面三个条件之一时

T3＜T2＜T1或

T1＜T3＜T2或

T2＜T1＜T3，则判断至少一个旋转参数中的旋转方向为顺时针旋转方向。

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