CN102981017A - 运动速度传感器 - Google Patents

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Abstract

一种用于检测物件运动速度的运动速度传感器，包括：外壳，使用时物件相对于该外壳而移动；内置于该外壳中的检测单元，该检测单元包括适于产生由物件运动引起的检测器信号的转换装置；以及处理电路，适于接收所述检测器信号并输出表示该物件运动速度的运动信号。在实施例中，检测器信号由光能、磁场或辐射强度的变化引起。这些变化可能由物件表面的变化引起，比如一种随机的或重复的图案。此外公开了一种用于校准这种传感器的装置和方法，还公开了一种用于使用该传感器来确定物件的运动速度的系统和方法。

Description

运动速度传感器
本申请是申请号为“200580023609.X”，申请日为“2005年7月12日”，发明名称为“运动速度传感器”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及机电设备，特别涉及一种运动速度传感器。
背景技术
测量不同形式设备和各种行业中的构件的运动速度的技术早已为公知技术。例如，已经成功地建立了测量旋转构件(如留声机设备的转盘，以及汽车引擎的转动部分及其他转动机构)转速的光学测量技术。此外，可以使用各种测量仪器和传感器元件或开关来测量元件的平移运动或直线运动。更进一步地，众所周知，可利用光学设备从计算机鼠标获得表示位置的数据。
当希望极其精确地测量细长形物件的直线、轴向运动(可能相对较慢)的速度时，尤其是如果该物件是一种相当易损或易碎的缆线或者长杆时，则会出现困难。例如，当需要精确监测/控制医疗器械或其上所附缆线的运动速度时，就会出现这种问题。
发明内容
本发明旨在克服上述问题，并提供一种改进的运动速度传感器。
本发明提供一种用于检测物件运动速度的运动传感器，包括：外壳，使用时物件相对于该外壳而移动；内置于该外壳中的检测单元，该检测单元包括适于产生由物件运动引起的检测器信号的转换装置；以及处理电路，适于接收所述检测器信号并输出表示该物件运动速度的运动信号。
优选地，该外壳包括至少一个允许该物件相对于该外壳运动的孔。
优选地，该外壳具有一种结构，由此在使用时该物件在外壳内或外壳附近的运动基本上是直线的。
优选地，所述至少一个孔包括一个入口孔和一个出口孔，在使用时物件通过该入口孔进入外壳，并且在使用时通过该出口孔离开外壳，优选地，使用时，物件在所述入口孔和出口孔之间基本为直线的路径中移动。
优选地，该转换装置包括至少一个辐射检测器，该辐射检测器适于接收来自该物件的辐射并且根据所述接收到的辐射产生检测器信号。
优选地，该辐射是光辐射，该检测单元更进一步地包括用于发出光辐射的光发射器，并且布置辐射检测器以便接收从物件反射后的所述光辐射。优选地，光发射器是发光二极管(LED)，并且优选地，其中光发射器和辐射检测器组成完整的装置。
适当地，在上述实施例中，该物件具有多个记号或反射元件，其沿着物件长度方向按照重复的图案排列在物件表面上。
可选地，在另一个实施例中，该辐射检测器包括低水平辐射检测器，并且该物件具有多个辐射性元件，该多个辐射性元件沿着物件长度方向按照重复的图案排列在物件内或物件上。
在更进一步的可选实施例中，转换单元包括磁性检测器，并且该物件具有多个磁性元件，该多个磁性元件沿着物件长度方向按照重复的图案排列在物件内或者物件上，当使用过程中物件经过磁性检测器时，该磁性检测器适于产生所述检测器信号。
在另一个更进一步的可选实施例中，转换单元包括一个或多个可转动的部件，比如一个或多个滚轮或者球体，其适于连接该物件并且在使用时转动；以及机电设备，适于根据所述可转动的部件的转速而产生所述检测器信号。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于校准根据权利要求1-11中任一项的传感器的装置，包括：安装成沿着滑道直线行进的滑动装置(runner)，该滑动装置包括用于使物件固定附着于滑动装置的设备；电机，连接到滑动装置；控制器，适于在使用时控制电机沿滑道以恒定速度驱动滑动装置；以及测量装置，在使用时，适于在滑动装置沿滑道以所述恒定速度行进期间，测量传感器输出的信号。
优选地，该测量装置适于测量计数信号，所述计数信号包括在校准操作开始时的计数和校准操作结束时的计数。
优选地，该测量装置适于使用
K＝Cc/ncTV
来计算校准值K(以每单位长度的计数为单位，例如按每英寸的计数)，其中Cc是校准操作开始时的计数和校准操作结束时的计数之间的差，T是以秒为单位的传感器相继轮询之间的轮询间隔，nc是滑动装置沿滑道行进期间的轮询间隔的次数，而V是滑动装置沿滑道的所述恒定速度，其以每秒单位长度(例如英寸)为单位。
优选地，该装置更进一步地包括导螺杆和安装其上的传动螺帽，导螺杆具有等距螺线；其中滑动装置固定附着于传动螺帽。
优选地，该电机包括步进电机，并设置成借助于配合齿轮来传动导螺杆。
根据本发明的另一个方面，提供一种校准传感器的方法，包括：提供根据权利要求1-11中任一项所述的传感器；提供校准装置，该校准装置包括沿着滑道直线行进的滑动装置，该滑动装置包括用于使物件固定附着于滑动装置的装置，连接到滑动装置的电机，和控制器；操作该控制器以控制电机沿滑道以恒定速度传动滑动装置；并且在滑动装置沿滑道以所述恒定速度行进期间，测量由传感器输出的信号。
优选地，测量步骤包括在滑动装置行进期间测量多个计数信号，所述计数信号包括校准操作开始时的计数和校准操作结束时的计数。
优选地，该方法更进一步地包括：使用
K＝Cc/ncTV
来计算校准值K(以每单位长度的计数为单位，例如每英寸的计数)，其中Cc是校准操作开始时的计数和校准操作结束时的计数之间的差，T是以秒为单位的传感器相继轮询之间的轮询间隔，nc是滑动装置沿滑道行进期间的轮询间隔的次数，而V是滑动装置沿滑道的所述恒定速度，其以每秒单位长度(例如英寸)为单位。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于确定物件运动速度的系统，包括：根据权利要求1-11中任一项所述的传感器；与该传感器连接的控制单元，用于接收该传感器输出的运动速度信号；其中该控制单元被配置成轮询该传感器，相继轮询之间的轮询间隔为均匀的持续时间；确定差值，该差值是由相继运动速度信号定义的计数之间的差；使用所确定的差值和转换因子R，利用R和该差值计算物件运动速度。
优选地，利用V＝(Ci-Ci-1)R来计算该运动速度，其中(Ci-Ci-1)为所述差值。优选地，相继轮询之间的轮询间隔是T，并且转换因子按R＝1/KT确定，其中K是用于该物件的预定计数转换常数。
优选地，该系统更进一步地包括显示装置，该装置适于在控制单元的控制下显示所计算出的物件运动速度。优选地，该显示装置适于在控制单元的控制下显示所计算出的物件运动速度的图形表示。优选地，该图形表示包括速度计形式的图形表示。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于确定物件运动速度的方法，包括：提供根据权利要求1-11中任一项所述的传感器；提供与该传感器连接的控制单元，用于接收传感器输出的运动速度信号；操作控制单元轮询该传感器，相继轮询之间的轮询间隔为均匀的持续时间；确定差值，该差值是由相继运动速度信号定义的计数之间的差；使用所确定的差值和转换因子R，利用R和该差值计算物件运动速度。
优选地，计算运动速度V的步骤包括利用V＝(Ci-Ci-1)R来计算运动速度，其中(Ci-Ci-1)为所述差值。优选地，相继轮询之间的轮询间隔是T，并且转换因子按R＝1/KT确定，其中K是用于该物件的预定计数转换常数。
优选地，该方法更进一步包括：提供显示装置；并且在控制单元的控制下显示计算得出的该物件的运动速度。优选地，该显示装置适于在控制单元的控制下显示所计算出的物件运动速度的图形表示。优选地，该图形表示包括速度计形式的图形表示。
附图说明
现在参考附图以示例方式描述本发明的实施例，其中：
图1是根据本发明一个实施例的运动速度传感器的示意性的侧视图，其用于测量缆线的运动速度；
图2(a)是图1的运动速度传感器的近距离透视图，图2(b)是图1的运动速度传感器的分解透视图；
图3示意性地表示根据本发明一个方面的系统，其用于使用图1和图2的传感器执行物件的受控运动；
图4更详细地示意性表示图3所示系统中运动速度传感器和控制模块之间的通信；
图5表示通过图3所示系统向用户显示的用户界面的一个实例；
图6表示在使用两条缆线的情况下，运动速度传感器的一个可选实施例；
图7(a)示意性地表示轮询信号时序，图7(b)示意性地表示传感器2和控制单元44之间的信号传输，图7(c)示意性地表示通过轮询顺次地获得的值；以及
图8表示根据本发明实施例可以使用的校准装置的俯视图。
具体实施方式
图1是一个示意性侧视图，描述了根据本发明一个实施例利用运动速度传感器2测量缆线4的运动速度。在这种情况下，当缆线4按照如箭头A所示方向行进时，该缆线4穿过传感器2的外壳6；不过在可选实施例中，缆线4可以沿着外壳6的侧面或其它表面行进，或者从外壳6旁边(具有间隔)经过外壳6。也就是说，可使用任何一种配置方案，只要该方案中外壳6内的运动检测器元件(将在后面描述)能够执行运动检测。
运动速度传感器2可用于各种形式和应用，这些应用中将测量细长的(柔性的或刚性的)物件的运动速度。这些例子包括一条或多条缆线，用于拉开和关闭剧场的幕布或银幕；以及(一般是金属的)用于开启和关闭汽车库门的缆线。无论是细长物件本身还是其附着的某些物体，都可以使用运动速度传感器2来测量/控制其运动速度。在图1的例子中，装置8用于对人体进行的医疗过程，该装置系于缆线4的末端。
图2(a)显示图1所示运动传感器2的近距离透视图。如图所示，外壳6分成两个部分：外壳上部10和外壳下部12，二者通过螺钉(未示出)相配地固定为一体。此外，下部的夹紧组件14可(通过未示出的螺钉)附着于外壳下部12：夹紧组件14通常为U形横截面，并且包括可使缚带16穿过的细长的槽(下面将论述)；缚带16接着使传感器2固定且稳定地附着到另一物体上。在示意性的例子中，缚带16可用于把传感器2系在人体的四肢(未示出)上。
在使用时，可以用比如电动机(未示出)的有源(powered)机械装置或者用手或者其他方式，按照箭头A的方向拉动缆线4。选择性地，电动机可连接到同一个控制单元(未示出，下面将进一步论述)，如下所述，该控制单元接收来自传感器2的表示缆线4运动速度的信号。
在所示例子中，缆线4包括具有透明外套管的同轴缆线，以便能够看见缆线4的编织外导线的重复图案。下面将更详细地论述该实施例中对图案18(的运动)的检测。然而，应当理解，编织图案并非必须重复，而且套管并非必须透明。仅需要缆线4的表面上具有足以使传感器2能看到的表面差异，使得传感器2能找到可识别的特征并因此检测出相对位置。这些差异可以非常之小，以至于肉眼无法识别。然而，在每个实例中，优选地对缆线进行适当的校准(下文将描述)。
选择性地，在该实施例中，可提供附着于外壳6的适配器20，用于最初在与箭头A所示方向相反的方向上引导装置8(见图1)和缆线4，并且在其返回行进期间将其导入外壳6。在医疗应用中，可采用附着管22来抽取液体。
图2(b)是图1所示运动速度传感器2的分解透视图。它显示了传感器的各个构件，包括外壳上部10、外壳下部12和夹紧组件14，夹紧组件14具有两个细长的槽15以容纳缚带16(见图2(a))。
缆线4通常平行经过外壳6的细长轴线，并且位于外壳下部12和底板24之间，后者具有螺钉孔26(在这种情况下为4个孔)，在装配时通过这些孔的定位螺钉(未示出)穿过外壳下部12中相应的孔26。
安装在底板24上的是一块PCB(印刷电路板)28(其将在下面进行更进一步的描述)，并且在底板24之上提供用于在底板上固定PCB的突出部分30(此处为3个)。简要地参考图2(c)所示的部分截面，突出部分具有两个直径不同的部分，以便在装配后，提供PCB28安放于其上的肩32。
参考图2(b)，PCB28上安装了检测器装置32，检测器装置32通过串行链路连接到微控制器34。检测器装置32适当地包括市场上可买到的光学鼠标芯片、发光二极管和透镜包(ADNK-2620；可从Agilent Technologies公司购买)；并且微控制器34适当地包括微芯片16串行微控制器(部件号No.PIC16F627)。使用时，检测器装置32的发光二极管(未示出)通常经过底板24中的光阅读器孔36向下投射某一波长的光；光线入射到(缆线4的重复图案18)上，并且从缆线反射回来的光通过透镜聚焦在检测器装置32的传感元件上。缆线4上图案18的运动引起所接收到的光信号发生变化，检测器装置32据此产生传送到微控制器34的相应的电子信号。接着，微控制器34借助缆线38(比如普通RS-232接口)将信号传送到远程控制单元，下面将更详细地描述该远程控制单元。
应当注意，光学运动传感器2的测量精确度主要由缆线4和透镜之间的配合(play)程度决定。因此，在一个优选实施例中使用某种形式的通道、夹具(holder)或导向表面(guide surface)，将缆线4引导在透镜之下的地方，这很重要。在这种导向下，缆线4垂直运动越多，运动速度的测量越不精确。
应当理解，传感器2的每个构件10、12、14、24、28可用普通材料(例如塑料)利用公知的成型技术制成。并且，装配时，传感器2可以具有紧凑的尺寸并且可具有类似普通计算机鼠标的样式。
在可选实施例中，使用磁性感测运动速度。这里，磁体处于缆线之上或者处于缆线内部。可使用两种可能的磁场检测方法。在第一种技术中，缆线穿过嵌入外壳内部的线圈。当缆线中的磁体穿过线圈时，磁体产生可以检测到的电流(脉冲)。通过这些脉冲的产生速度或者每个脉冲的大小可以计算出运动速度。在第二种技术中，采用霍尔(Hall)探针测量磁场。同样，通过检测到磁场脉冲的速度连同已知的磁体间距，则可以计算出运动速度。
在更进一步的可选实施例中，使用反射器单元感测运动速度。除上述Agilent芯片之外，光电二极管或光电晶体管与一条缆线结合使用，该缆线结合了更多和更少的反射部分。使用多个交替地具有更高反射率和更低反射率的反射带(band)。当每个更高反射性的反射带经过传感器时，增加了通过光电检测器所检测到的光度(degree oflight)。同样，已知反射带的间距和检测到的脉冲的速度使得可以计算出运动速度。
在更进一步的可选实施例中，使用辐射检测来感测运动速度。这里，辐射微粒有规则地分布于缆线之上。采用辐射传感器(比如用于烟雾报警器的传感器)检测产生的辐射，并且当每个粒子通过传感器时提供脉冲。同样，已知粒子间的间距和脉冲速度使得可以计算速度。
在更进一步的可选实施例中，使用电阻测量来感测运动速度。可选地，物件具有不同介电强度的区域并且穿过电容器的极板(plate)。可选地，物件具有不同厚度的区域并且实现了近似的测量。可选地，物件具有不透明和透明的区域，源和检测器彼此相对，物件穿过二者之间。(这种不透明性和透明性可以是对于可见光、任何电磁信号、辐射线、磁场或电场而言)
所有这些可选实施例可以结合上述采用Agi1ent(安捷伦)发光二极管/光学传感器芯片的实例一起使用，从而提供缆线位置的附加信息。例如，可在缆线末端附近安置小的反射带或者磁性粒子。如果外壳结合有相关的检测装置，那么当缆线到达这个位置时，将向系统传送单脉冲，从而表示正在靠近缆线末端。
图3示意性地说明根据本发明一个方面的系统，利用上述运动速度传感器2执行物体的受控运动。该系统(通常表示为40)包括PSU(供电单元)42，控制模块44和UI(用户界面)46。如上所述，运动速度传感器2通过串行链路(38)连接到控制模块44。按常规情况，在控制模块44的控制下，UI46可以借助于公知的显示和/或播音技术将图形的、可听的或者图形且可听的信息(未示出)呈现给用户。
如以上参考图1所提到的，在说明性的实施例中，缆线4可以系于运动速度将被监测/控制的医疗装置8(医用涂药器，treatmentapplicator)。因此，选择性地，根据图3，系统40可以包括医疗装置8(涂药器)，电源模块48和用户可操作的脚踏开关50，该电源模块48可以根据控制模块提供给它的运动速度数据调整提供给医疗装置8的电源，该脚踏开关50使用户可以开关电源。
图4更详细地示意性说明了图3所示的运动速度传感器2和控制模块44之间的通信。当传感器2连接到系统40以向用户提供反馈时，这些反馈数据通过诸如RS232的标准协议进行适当的转换。传感器2连接到系统40的控制单元44，并且系统软件52对系统40的通信端口(未示出)进行定期轮询，以提取传感器位置的数据。根据位置数据，可以得出运动速度。然而，应当理解，可以使用其它的协议(和缆线)，例如RS485、RS422、I2C、USB、GP1B等类似或其它的协议来代替RS232协议。用以确定运动速度的传感器2的轮询速度由传感器的分辨率级别和所希望的运动速度(如下所述)决定。
图5表明通过图3所示系统40向用户显示的UI视图的实例。如图所示，图形显示了“速度计类型”的仪表60。仪表60显示包括电流值62的特定值，它还有一些彩色的区域，包括一个绿色区域64、两个橙色区域66、68和一个红色区域70。因此，用户获得视觉反馈，以便确定传感器2检测到的物件4的运动速度是否(参见图1)：
(i)处于最优值(指针71直指正上方)，
(ii)处于可接受值(指针72在绿色区域64之内)，
(iii)处于有些难以接受的值(指针72在橙色区域66、68之内)，或者
(iv)处于非常难以接受的值(指针72在红色区域70之内)。
可替换地或附加地，对应于上述不同区域，通过UI46可以发出可听的信息，即，绿色-＞橙色-＞红色区域对应于增加的更高音调(音频)，或者对应于在不同区域以不同速度(递增的绿色-＞橙色-＞红色)发射的音速脉冲(“嘟嘟声”)。
另外，可利用软件使得UI46(在74处)显示物件(缆线)4行进的总距离，和/或(在76处)显示物件行进期间的总耗时。
图6示出运动速度传感器2’的可选实施例，在这种情况下使用两条缆线。除了以下不同之外，其结构与图1、图2的实施例相同。在此，两条相连接的缆线4a、4b在长度方向上大部分都平行，在通过传感器2’之前第一次分开。涂药器缆线4a(例如向治疗装置(未示出)提供电源)横向穿过传感器2’。平行缆线4b上具有可检测出的记号，它穿过传感器2’，通过检测器装置检测出记号(参见图2)，并纵向穿出传感器2’。
尽管以上有关简单的医疗应用描述了运动速度传感器，但本领域的技术人员应当理解，本发明可用于测量和/或控制物件运动速度的任何情况。这些实例包括任何种类的缆线传动的装置、设备和机构。上述的(自动的)缆线传动的幕布和汽车库门是典型例子。生产环境(例如，编织业)中移动的杆、缆线和线的运动也可使用根据本发明的技术进行测量。
图7(a)示意性地说明控制单元44发出的轮询信号沿串行线38传递给传感器2(参见图7(b))的时序。如图所示，以规律的轮询间隔T发生轮询(在此以持续时间为t的单个脉冲进行示意性地说明)。轮询脉冲标记成p1、p2、p3...pN。
图7(b)表示传感器2和控制单元44之间的信号传输，以便响应于脉冲pi，通过传感器2返回计数ci。适当地，沿串行线38发送的多比特数字信号定义计数ci。在使用前，复位传感器2。在使用传感器2的期间不必复位。在一个实施例中，轮询间隔T为0.2秒。
图7(c)表示作为轮询结果顺序获得的值。第一行是轮询脉冲pi的序列，第二行是响应于各个轮询脉冲返回的计数ci。为了将这些ci值转换成表示运动的值，从当前计数值减去最后对传感器2进行轮询那次的计数值。这样给出了在轮询间隔T期间，缆线4相对于传感器2移动的计数的次数。然后计数的次数除以(或乘以)常数(每英寸计数)，从而给出该系统(控制单元44)所需的在这些单元内的实际移动距离。然后除以时间间隔，得出运动速度。因此，在图7(c)的第三行给出针对给定轮询脉冲i的速度，即最近轮询间隔T上的平均速度，：速度v＝(ci-ci-1)R，其中R是转换因子。使用如下文所述的适当的校准技术，如果先前已经确定缆线每英寸计数的次数是K，那么R＝1/(KT)。使用该关系式并使用所存储的R值，控制单元44可计算出速度v(英寸/秒)。
在所述实施例中，K约为每英寸460次计数，并且T＝0.2秒。因此，例如，如果缆线在0.2秒内移动10次计数，那么速度是(10/460)/0.2＝0.1087英寸/秒。如上所述，这样给出了每0.2秒的速度值。这不是瞬时速度，而是在先前0.2秒内的平均速度值。
轮询间隔T在确定精确度时同样很重要。它与缆线4的运动速度有关。如果T太短而导致轮询之间积累的计数次数太少，那么将发生离散化误差，因为所测得的速度将表现为若干离散值之一。可以选择所需要的轮询间隔(取决于这种误差在应用中重要与否)，以便传感器2在轮询脉冲之间读出足够的计数，从而确保这种误差无法被识别出来。更快的缆线运动将允许高速度的轮询(因此T更短)。更慢的缆线运动将要求更低的轮询速度。另一方面，如果T设定得太长，那么所记录的速度将开始显著地滞后于实际的运动，因为它实际上是轮询间隔T中的平均值。在当前优选方案中，在10厘米/分钟或更快的回拉速度(即，缆线4的运动速度)的情况下，轮询间隔T的最低有效值是大约0.2秒。
在一个可选实施例中，如果要求出平均速度，但没有较大值的T，由此速度更新之间具有较长的间隔，那么可与移动平均(rollingaverage)计算一起采用更短的轮询间隔T：在此，控制单元44计算先前n个速度结果的平均值。这样具有优点：显示的或测得的速度将随着时间而更加平滑地变化。轮询间隔T越短，响应冲击(ierky)越少。n越大，响应阻尼越大。这样在向用户显示速度时具有优点，特别地，当采用上述“速度计类型”显示缆线速度(参见图5)时具有优点。过去的速度平均值的个数n可以是任何合适的数字，例如从几个值到几十个值。一般地，n小于或等于32。在一个优选实施例中，n为16(即，提供16×0.2＝3.2秒上的平均速度)。然而，应当理解，根据应用不同，n的上限可以是几十、几百或者更多。上限可以合理地适用于所用装置的参数的任何合适的值。
测量得到的每单位距离的计数次数将随着退回(withdrawal)速度略有变化。更快的退回速度将导致略低的每单位距离计数次数。为了估定系统中使用的合适的校准因子，以将计数次数转换为距离并因此得到速度，已经设计和制造了一种装置，从而以已知的恒定速度将缆线从传感器抽出。因此，这意味着可以精确地估定用于任一特定退回速度的校准因子。
图8说明了根据本发明一方面的实施例所使用的校准装置802的俯视图。该校准装置802包括刚性基板804，其上固定安装有各种如下所述的构件。这些构件包括经由缆线808连接到计算机(未示出)的步进电机806，利用本领域的公知技术，计算机控制步进电机806进行传动。步进电机806通过正齿轮类型的配合齿轮812、814将旋转运动传送到导螺杆810。导螺杆810安装为在刚性框架816上旋转，该刚性框架816包括端板818、820和滑道822。
导螺杆810具有已知固定斜角的外部螺旋线824；并且在导螺杆810上有传动螺帽826，传动螺帽826具有相配合的内螺纹(未示出)。传动螺帽826接着又严密地附着到安装在滑道822上的滑动装置830。滑动装置830和滑道822优选地具有相互配合的导向元件和/或滑轮/轴承(未示出)，以便实现滑动装置830沿滑道822的低摩擦滑动。适当地，滑动装置830在滑道822上的行进长度约为0.5-1.0米。
待校准的传感器2与框架816的端板820具有适当的距离(例如1-2米)，并且例如通过夹具或螺钉(未示出)将传感器2相对此处进行固定。缆线4穿过传感器2，而它的末端832被滑动装置830上的夹紧元件834夹紧(例如，通过适当的板片和螺钉)。
校准(使用传感器2确定缆线4的每英寸计数K)包括以下内容。在相继轮询间隔T以后，设置传感器2来发出累积的计数值ci。传动螺帽826设置为在其行程末端靠近框架816的端板820。随着缆线4通过传感器2，以及随着消除了缆线4中的任何过量的松动，步进电机806加电并由控制计算机(未示出)以恒定转速驱动；因此，通过传动螺帽826，滑动装置830沿着滑道以已知恒定线速度V(英寸/秒)运动。
校准操作可以包含测量滑动装置830的行进结束时的计数和行进开始时的计数。更优选地，校准操作包括至少在“校准开始”时，即滑动装置在滑道上开始运动之后的一段预定时间并且已经明显达到恒定速度时，测量计数，而在“校准结束时刻”，即在滑动装置结束运动之前的一段预定时间，测量计数。这样有利于消除由于加速期间和减速期间产生的失真。
如果滑动装置830行进结束时的计数和行进开始时的计数之间的差是Cc，并且轮询间隔T的次数是nc，那么每英寸计数K可以从下列公式获得：
V＝(Cc/K)/ncT
或
K＝Cc/ncTV
这是一种校准操作。应当理解，对于一种传感器-缆线的结合，该操作可以重复几次或很多次，并且对所获得的K值进行平均。
如以上结合图7所描述的，一旦得知K值，其就可以用于测量运动速度。本领域的技术人员应当理解，一旦K值已经确定，随后即可获得关系式K＝Cc/ncTV中的一个或多个其他参数。
很明显，尽管已经采用英寸作为某一实施例的长度单位，但也可以采用其他的长度单位。也就是说，代替采用每英寸计数表示K，也可以采用每毫米计数、每厘米计数、每米计数，或者每自定义单位计数；并且代替采用英寸/秒表示V，也可以采用毫米/秒、厘米/秒、米/秒等等。

Claims (20)

1.一种用于校准传感器(2)的装置(802)，包括：
安装成沿着滑道(822)直线行进的滑动装置(830)，该滑动装置包括使物件固定地附着于滑动装置的装置(834)；
电机(806)，连接到滑动装置；
控制器(44)，适于在使用时控制电机沿滑道以恒定速度驱动滑动装置；以及
测量装置(44)，在使用时，适于在滑动装置沿滑道以所述恒定速度行进期间，测量传感器输出的信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其中该测量装置(44)适合于测量计数信号，所述计数信号包括在校准操作开始时的计数和校准操作结束时的计数。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中该测量装置适合于使用
K＝Cc/ncTV
来计算校准值K(以每单位长度的计数为单位，例如按每英寸的计数)，
其中Cc是校准操作开始时的计数和校准操作结束时的计数之间的差，
T是以秒为单位的传感器相继轮询之间的轮询间隔，
nc是滑动装置沿滑道行进期间的轮询间隔的次数，以及
V是滑动装置沿滑道的所述恒定速度，其以每秒单位长度(例如英寸)为单位。
4.根据权利要求1、2或3所述的装置，更进一步包括导螺杆(810)和安装其上的传动螺帽(826)，该导螺杆具有等距螺线；其中该滑动装置(830)固定附着于该传动螺帽。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其中该电机(806)优选地包括步进电机，并设置成借助于配合齿轮(812，814)来传动导螺杆(810)。
6.一种校准传感器的方法，包括：
提供传感器(2)；
提供校准装置(802)，该校准装置包括安装成沿着滑道(822)直线行进的滑动装置(830)，该滑动装置包括用于使物件(4，8)固定附着于滑动装置的装置(834)，连接到滑动装置的电机(806)，以及控制器(44)；
操作该控制器以控制电机沿滑道以恒定速度传动滑动装置；以及
在滑动装置沿滑道以所述恒定速度行进期间，测量由传感器输出的信号。
7.根据权利要求6所述的方法，其中测量步骤包括在该滑动装置行进期间测量多个计数信号，所述计数信号包括校准操作开始时的计数和校准操作结束时的计数。
8.根据权利要求7所述的方法，更进一步包括：使用
K＝Cc/ncTV
来计算校准值K(以每单位长度的计数为单位，例如每英寸的计数)，其中Cc是校准操作开始时的计数和校准操作结束时的计数之间的差，
T是以秒为单位的传感器相继轮询之间的轮询间隔，
nc是滑动装置沿滑道行进期间的轮询间隔的次数，以及
V是滑动装置沿滑道的所述恒定速度，其以每秒单位长度(例如英寸)为单位。
9.一种确定物件运动速度的系统，包括：
传感器(2)；
与该传感器连接的控制单元(44)，用于接收该传感器输出的运动速度信号；
其中该控制单元被配置成
轮询(p1-pN)该传感器，相继轮询之间的轮询间隔为均匀的持续时间；
确定差值，该差值是由相继运动速度信号定义的计数(C1-CN)之间的差；
使用所确定的差值和转换因子R，利用R和该差值计算物件运动速度。
10.根据权利要求9所述的系统，其中利用
V＝(ci-ci-1)R来计算该运动速度，其中(ci-ci-1)为所述差值。
11.根据权利要求9或10所述的系统，其中相继轮询之间的该轮询间隔是T，并且该转换因子按R＝1/KT确定，其中K是用于该物件的预定的计数转换常数。
12.根据权利要求9、10或11所述的系统，其中该系统更进一步包括显示装置(46)，该显示装置适于在控制单元(44)的控制下显示所计算出的物件运动速度(62)。
13.根据权利要求12所述的系统，其中该显示装置(46)适于在控制单元(44)的控制下显示所计算出的物件运动速度的图形表示(60)。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述图形表示(60)包括速度计形式的图形表示。
15.一种用于确定物件运动速度的方法，包括：
提供传感器(2)；
提供与该传感器连接的控制单元(44)，用于接收传感器输出的运动速度信号；
操作控制单元(44)以
轮询(p1-pN)该传感器，相继轮询之间的轮询间隔为均匀的持续时间；
确定差值，该差值是由相继运动速度信号定义的计数(C1-CN)之间的差；
使用所确定的差值和转换因子R，利用R和该差值计算物件运动速度。
16.根据权利要求15所述的方法，其中计算运动速度V的步骤包括利用
V＝(ci-ci-1)R
来计算该运动速度，其中(ci-ci-1)为所述差值。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其中相继轮询之间的轮询间隔是T，并且该转换因子按R＝1/KT确定，其中K是用于该物件的预定计数转换常数。
18.根据权利要求15、16或17所述的方法，更进一步包括：
提供显示装置(46)；以及
在控制单元(44)的控制下显示计算得出的该物件的运动速度(62)。
19.根据权利要求18所述的方法，其中该显示装置(46)适于在控制单元(44)的控制下显示所计算出的物件运动速度的图形表示(60)。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述图形表示(60)包括速度计形式的图形表示。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130320