CN103033123A

CN103033123A - 一种位移测量装置

Info

Publication number: CN103033123A
Application number: CN2012105357162A
Authority: CN
Inventors: 陈得民; 沈唯真
Original assignee: BEIJING BEETECH TECHNOLOGY Inc
Current assignee: BEIJING BEETECH TECHNOLOGY Inc
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2013-04-10

Abstract

本发明公开了一种位移测量装置，包括：位移传感器；位移传感器中包括：位移测量单元、无线通信单元以及信息处理单元；位移测量单元获取被测物体的测量数据，发送给信息处理单元；信息处理单元采集位移测量单元输出的测量数据，并将采集到的测量数据转换成位移信息，发送给无线通信单元；无线通信单元将接收自信息处理单元的位移信息通过无线方式发送给远程监控主机；无线通信单元接收远程监控主机发送来的操作指令，发送给信息处理单元；信息处理单元根据接收自无线通信单元的操作指令进行采集操作。应用本发明所述方案，能够提高测量结果的准确性。

Description

一种位移测量装置

技术领域

本发明涉及工控测量领域，特别涉及一种位移测量装置。

背景技术

目前，当需要对物体进行位移测量时，通常采用人工现场单次测量单次读数的方式。所述位移测量包括对物体的长度、直径、厚度等的静态及动态测量。

比如，在橡胶带生产线上，需要对橡胶带的厚度进行实时监控，现有的处理方式是人工定期拿千分尺进行现场测量。

但是，上述方式在实际应用中会存在一定的问题，如：由于受人为因素影响较大，因此测量结果的准确性不高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种位移测量装置，能够提高测量结果的准确性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种位移测量装置，包括：位移传感器；所述位移传感器中包括：位移测量单元、无线通信单元以及信息处理单元；

所述位移测量单元与所述信息处理单元相连，所述信息处理单元与所述位移测量单元以及所述无线通信单元相连；

所述位移测量单元获取被测物体的测量数据，发送给所述信息处理单元；所述信息处理单元采集所述位移测量单元输出的测量数据，并将采集到的测量数据转换成位移信息，发送给所述无线通信单元；所述无线通信单元将接收自所述信息处理单元的位移信息通过无线方式发送给远程监控主机；

所述无线通信单元接收所述远程监控主机发送来的操作指令，发送给所述信息处理单元；所述信息处理单元根据接收自所述无线通信单元的操作指令进行采集操作。

可见，采用本发明所述位移测量装置，可通过远程监控主机实现对位移测量装置的远程控制，无需人工现场操作，从而消除了人为因素的影响，进而提高了测量结果的准确性；而且，本发明所述位移测量装置对静态位移测量和动态位移测量均适用，并能够实现连续性的动态位移测量，便于普及和推广。

附图说明

图1为本发明位移传感器的组成结构示意图。

图2为本发明位移测量装置的正面结构示意图。

图3为本发明位移测量装置的背面结构示意图。

图4为现有游标卡尺探头的结构示意图。

图5为现有平面探头的结构示意图。

图6为现有针式探头的结构示意图。

具体实施方式

针对现有技术中存在的问题，本发明中提出一种改进后的位移测量装置，其中至少包括：位移传感器。

图1为本发明位移传感器的组成结构示意图。如图1所示，包括：位移测量单元、无线通信单元以及信息处理单元。

位移测量单元与信息处理单元相连，信息处理单元与位移测量单元以及无线通信单元相连；

位移测量单元获取被测物体的测量数据，发送给信息处理单元；信息处理单元采集位移测量单元输出的测量数据，并将采集到的测量数据转换成位移信息，发送给无线通信单元；无线通信单元将接收自信息处理单元的位移信息通过无线方式发送给远程监控主机；

另外，无线通信单元接收远程监控主机发送来的操作指令，发送给信息处理单元；信息处理单元根据接收自无线通信单元的操作指令进行采集操作。

其中，位移测量单元中可包括互相连接的电阻式或容栅式等传感器以及伸缩探头，假设本实施例中采用容栅传感器。伸缩探头内部设置有弹簧，当与被测物体接触时，伸缩探头收缩，当被测物体移开时，伸缩探头伸出。相应地，容栅传感器可根据伸缩探头的伸缩情况生成测量数据，并发送给信息处理单元。具体地，伸缩探头可与容栅传感器的动栅相连，当伸缩探头接触到被测物体时，伸缩探头收缩，带动容栅传感器的动栅，进而生成测量数据。容栅传感器的具体组成以及工作原理均为现有技术。

信息处理单元接收到位移测量单元发送来的测量数据后，对其进行采集，并将采集到的测量数据转换为位移信息，如何转换同样为现有技术；之后，将转换得到的位移信息发送给无线通信单元，另外，在将位移信息发送给无线通信单元的同时，还可将所在位移测量装置的标识发送给无线通信单元，以便后续远程监控主机知道接收到的位移信息来自哪一个位移测量装置(通常，一个远程监控主机会对应多个位移测量装置)。

无线通过单元接收到信息处理单元发送来的位移信息，或位移信息以及位移测量装置的标识后，以无线方式将接收到的内容发送给远程监控主机。

另外，无线通信单元还可以无线方式接收远程监控主机发送来的操作指令，将其发送给信息处理单元；相应地，信息处理单元可根据接收到的操作指令对自身的采集操作进行控制，如控制何时开始采集、何时结束采集、设置采样率等。

无线通信单元可采用802.15.4无线通信协议，支持点对点、星型、线型、树型等多种网络拓扑结构，并且，为满足通信距离需求，无线通信单元中可包括：发射天线和功率放大器(为简化附图，未图示)，其中，发射天线，用于进行信号的接收与发送，功率放大器，用于对接收与发送的信号进行功率放大。功率放大器又可具备包括：发送通道上的射频功率放大器HFA3925和接收通道上的低噪声放大器HFA3424，射频功率放大器HFA3925可实现2.4GHz发射信号功率放大功能，放大增益最大可达28dB，输出功率最大可达250mW，低噪声放大器HFA3424可实现2.4GHz接收信号低噪声放大功能，放大增益最大可达14dB。

图1所示位移传感器中还可进一步包括：面板控制单元，面板控制单元与信息处理单元相连，面板控制单元中又可具备包括：显示屏，通常为液晶显示屏。信息处理单元在将位移信息发送给无线通信单元的同时，还可将位移信息通过显示屏进行显示，以便在现场的工作人员查看等。

面板控制单元中还可进一步包括：开关机按钮、无线开启关闭按钮、有线接口、英尺和毫米间切换按钮、清零按钮、采样率设置按钮等。其中，开关机按钮可用于控制位移传感器的开启与关闭；无线开启关闭按钮可用于通过信息处理单元控制无线通信单元的开启与关闭；有线接口可用于通过有线方式与外界设备进行连接，信息处理单元可将位移信息通过有线接口发送给外界设备，有线接口可为RS232通信接口或485通信接口等；英尺和毫米间切换按钮可用于设置位移信息的单位为英尺还是毫米；清零按钮可用于对显示屏上显示的数据等进行清零操作；采样率设置按钮可用于对信息处理单元的采样率进行设置。

另外，图1所示位移传感器中还可进一步包括：电池和电源管理单元，为简化附图，未对电池进行图示。电池为位移传感器中的各组成部分进行供电；电源管理单元与位移传感器中的各组成部分均相连，对电池进行充放电管理，并对位移传感器中的各组成部分的供电进行独立管理，当任一组成部分空闲时，可控制其进入休眠状态或关闭对其的供电，从而降低位移传感器的总功耗。信息处理单元还可对电池的电压、电流和温度等情况进行实时监控，以防止电源过充和欠电等现象的发生，并可将监控结果通过无线通信单元及时上报给远程监控主机。

在实际应用中，图1所示无线通信单元和信息处理单元可通过系统芯片CC2430来实现，即将两个单元的功能集成在一起实现。系统芯片CC2430具有较高的性能并能满足以蜂窝(Zigbee)技术为基础的2.4GHz工业、科学和医疗(ISM，Industry ScienceMedical)波段应用对低成本和低功耗的要求，其结合了一个高性能2.4GHz直接序列扩频(DSSS，Direct Sequence Spread Spectrum)射频收发器核心以及一个工业级小巧高效的8051控制器。

以上介绍的是图1所示位移传感器的各组成部分及相应的功能，在实际应用中，对于本发明所述位移测量装置来说，除了具备图1所示位移传感器中，通常还会包括一些其它组成部分，如外框和底座。

外框可由上中下三部分组成，上部分用于安装图1所示位移传感器，中间部分为手柄，用来连接外框的上下部分，下部分为基准平台，手柄和基准平台可拆卸。可通过底座将外框固定在指定设备上。

综上，图2为本发明位移测量装置的正面结构示意图。如图2所示，其中的1表示液晶显示屏；2表示外框的手柄；3表示按钮，具体地，“开(on)/关(off)”表示开关机按钮，“英尺(Inch)/毫米(mm)”表示英尺和毫米间切换按钮，“ZERO(零)”表示清零按钮，“无线(Wireless)”表示无线开启关闭按钮；4表示旋钮，即用来固定器件的旋转螺栓；5表示底座，用来将图2所示装置固定在其它设备上，如当进行动态厚度等的测量时；6表示位移传感器；7表示可伸缩尺，内有弹簧，当接触被测物体时收缩，被测物体移开时自动伸出；8表示活动探头；9表示基准探头；10表示有线接口，11表示外框的基准平台；位移传感器6安装在外框的上部分。

互相连接的可伸缩尺7和活动探头8共同组成之前介绍的伸缩探头，基准探头9可安装在基准平台11上，活动探头8和基准探头9组成一对配合使用，并支持在水平面内任意改变角度；另外，活动探头8和基准探头9的类型相同，均为带有滑轮的滑轮探头，当橡胶带通过活动探头8和基准探头9的中间时，活动探头8可自动收缩(由于可伸缩尺的收缩)，滑轮随橡胶带滚动。

图3为本发明位移测量装置的背面结构示意图。如图3所示，其中的10表示有线接口；12表示采样率设置按钮，朝上方向的三角为增加按钮，朝下方向的按钮为减小按钮，“设置(SET)”表示确定/取消循环按钮；13表示液晶显示屏，图2中的液晶显示屏1可用于显示实时数据，而图3中的液晶显示屏13可用于显示根据采集到的测量数据绘制的曲线以及采样率。

在实际应用中，可根据实际需要进行探头更换，即根据被测物体形状等的不同，选择不同类型的探头。图2所示活动探头8和基准探头9为滑轮探头，可应用于橡胶生产线上橡胶带等流动面的厚度测量等；如果要测量管道内外壁直径和物体长度等，则可采用图4所示的游标卡尺探头；如果要测量球形物体的直径等，则可采用图5所示平面探头；如果要测量某些孔深度等，则可采用图6所示针式探头。通常，将图4～6中的各类型探头的上部分作为活动探头，下部分作为基准探头。

另外，在实际应用中，如果需要，可将外框的手柄2和基准平台11均拆卸下来，将剩下的带有位移传感器6的部分单独作为位移计使用。

至此，即完成了关于本发明所述位移测量装置的介绍。

总之，采用本发明所述位移测量装置，可通过远程监控主机来实现对位移测量装置的远程控制，无需人工现场操作，从而消除了人为因素的影响，进而提高了测量结果的准确性；而且，本发明所述位移测量装置对静态位移测量和动态位移测量均适用，并能够实现连续性的动态位移测量，便于普及和推广；另外，本发明所述位移测量装置既可以作为某一系统的一个集成部件使用，又可以单独使用，而且可根据实际需要进行拆卸，使用起来非常灵活方便；再有，本发明所述位移测量装置可根据实际需要灵活更换探头类型，从而能够满足不同场景下的位移测量需求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims

1.一种位移测量装置，其特征在于，包括：位移传感器；所述位移传感器中包括：位移测量单元、无线通信单元以及信息处理单元；

2.根据权利要求1所述的位移测量装置，其特征在于，所述位移测量单元中包括：互相连接的伸缩探头和容栅传感器；

所述伸缩探头内部设置有弹簧，当与被测物体接触时，所述伸缩探头收缩，当被测物体移开时，所述伸缩探头伸出；

所述容栅传感器根据所述伸缩探头的伸缩情况生成测量数据，并发送给所述信息处理单元。

3.根据权利要求1所述的位移测量装置，其特征在于，

所述信息处理单元在将所述位移信息发送给所述无线通信单元的同时，将所述位移测量装置的标识发送给所述无线通信单元；

所述无线通信单元在将所述位移信息发送给所述远程监控主机的同时，将所述位移测量装置的标识发送给所述远程监控主机。

4.根据权利要求1所述的位移测量装置，其特征在于，所述位移传感器中进一步包括：面板控制单元，所述面板控制单元与所述信息处理单元相连；所述面板控制单元中包括：显示屏；

所述信息处理单元在将所述位移信息发送给所述无线通信单元的同时，将所述位移信息通过所述显示屏进行显示。

5.根据权利要求4所述的位移测量装置，其特征在于，所述面板控制单元中进一步包括：

用于控制所述无线通信单元的开启与关闭的无线开启关闭按钮；

以及，通过有线方式与外界设备进行连接，将所述信息处理单元发送来的所述位移信息发送给所述外界设备的有线接口。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的位移测量装置，其特征在于，所述位移传感器中进一步包括：电池和电源管理单元；

所述电池为所述位移传感器中的各组成部分进行供电；

所述电源管理单元与所述位移传感器中的各组成部分均相连，对所述电池进行充放电管理，并对所述位移传感器中的各组成部分的供电进行独立管理，当任一组成部分空闲时，控制其进入休眠状态或关闭对其的供电。

7.根据权利要求1～5中任一项所述的位移测量装置，其特征在于，所述无线通信单元和所述信息处理单元通过系统芯片CC2430来实现。

8.根据权利要求2所述的位移测量装置，其特征在于，

所述位移测量装置中进一步包括：外框；所述外框的上部分用于安装所述位移传感器，中间部分为手柄，下部分为基准平台，所述手柄和基准平台可拆卸；

所述位移测量装置中进一步包括：底座，通过所述底座将所述外框固定在指定设备上。

9.根据权利要求8所述的位移测量装置，其特征在于，

所述伸缩探头中包括：互相连接的可伸缩尺以及活动探头；

所述基准平台上安装有基准探头，所述活动探头和所述基准探头组成一对配合使用，并支持在水平面内任意改变角度。

10.根据权利要求9所述的位移测量装置，其特征在于，所述活动探头和所述基准探头的类型相同，所述类型包括：滑轮探头、游标卡尺探头、平面探头以及针式探头。