CN104266577B - 一种全封闭轨道式磁性位移测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种全封闭轨道式磁性位移测量装置，包括一密闭壳体和一检测系统，所述检测系统与所述密闭壳体构成一密闭空间，所述检测系统对待检测物体的位移进行检测，所述密闭壳体内包括一轨道，所述轨道设置有一磁性尺，发出磁场信号；所述检测系统包括一测量单元，所述测量单元接收所述磁性尺发出的磁场信号并发出测量信号，所述磁性尺和所述测量单元均位于所述密闭空间内。该装置能够将磁性尺和传感器两者封闭在一起，通过一个弹簧板连接这个封闭轨道，安装时只要固定好封闭轨道，拉动弹簧板就可以测量位移，由于弹簧板允许拉伸和扭曲，安装时不需现场校对，使安装更简单。

Description

一种全封闭轨道式磁性位移测量装置

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种全封闭轨道式磁性位移测量装置。

背景技术

随着现代科技的发展和自动化水平的提高，在航空航天、机械制造、高精度数控机床等领域等方向都需要大量真实可靠的反应被测对象位置信息的位移测量装置，且要求该装置系统具有高分辨率、体积小、重量轻、响应速度快、稳定性好等特点。由于位移测量装置多采用位移传感器，且位移传感器由传统的模拟量向数字化方向转化。磁性尺是数字化位移传感器中最常用、最基础的一种，由于其抗震性和抗冲击性能高，适宜在水、油、粉尘等工业环境下工作，而且结构简单、体积较小，因此得到广泛应用。

但是在实际应用中，磁性尺和传感器的分开设置，在使用一段时间后，这种设计方式易造成磁性尺和传感器之间易产生误差，而计算误差、矫正误差需要的工作量大且难度高，实现困难。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供了一种全封闭轨道式磁性位移测量装置，用以解决上述缺陷。

本发明的目的在于，提供了一种全封闭轨道式磁性位移测量装置，包括一密闭壳体和一检测系统，所述密闭壳体与所述检测系统构成一密闭空间，所述密闭壳体为一箱体结构，所述检测系统接收磁场信号，形成测量信号，对所述测量信号处理后实现对待检测物体的位移的检测，所述密闭壳体内包括一轨道，所述轨道上设置有一磁性尺，发出所述磁场信号；所述检测系统包括一测量单元，所述测量单元接收所述磁场信号并发出所述测量信号，所述磁性尺和所述测量单元均位于所述密闭空间内。

较佳的，所述测量单元包括一滑动板和五个导向轮，所述滑动板上有一卡槽，容置传感器，所述传感器接收所述磁场信号；所述五个导向轮中两个所述导向轮位于所述滑动板的下部、一个所述导向轮位于所述滑动板的一弧形槽内，均与所述轨道的侧面滑动相接，两个所述导向轮位于所述滑动板的侧面，与所述轨道的上部滑动相接。

较佳的，所述检测系统还包括一移位单元，所述移位单元的上端固定所述待检测物体，所述移位单元包括一上导轨、一上导轨支架，所述上导轨为一箱体结构，一侧与所述待检测物体相接一侧与所述密闭壳体相接，所述上导轨支架一侧与所述上导轨相接，且位于所述密闭壳体内部；所述上导轨支架与位于所述滑动板一凹槽内的一弹簧板的一端相连，所述弹簧板另一端与所述滑动板活动连接且可以在所述凹槽内活动。

较佳的，所述密闭壳体的两侧分别设置两个条形槽，所述上导轨支架和所述条形槽通过密封物质密封连接。

较佳的，所述检测系统还包括一解码单元，所述解码单元接收所述测量信号，对该信号进行解码处理后获得位移信号，所述位移信号为所述待检测物体的位移信息，所述解码单元位于所述上导轨的箱体结构内。

较佳的，所述解码单元包括一信号调理模块、一信号修正模块以及一信号解码模块，所述信号调理模块对所述测量信号进行放大处理，信号修正模块接收所述信号调理模块输出的信号，进行幅值、相位反馈修正后重新传输至所述信号调理模块，所述信号解码模块接收所述信号调理模块的输出信号，对该信号进行解码处理后输出所述位移信号。

较佳的，所述传感器为霍尔传感器。

较佳的，所述弹簧板的一端呈球状，与所述滑动板上的一固定板活动固定于所述凹槽内。

较佳的，所述密封物质为胶条。

较佳的，所述传感器使用环氧胶水灌封。

有益效果：磁性尺和传感器两者封闭在一起，通过一个弹簧板连接这个封闭轨道，安装时只要固定好封闭轨道，拉动弹簧板就可以测量位移，由于弹簧板允许拉伸和扭曲，安装时不需现场校对，使安装更简单；使用封闭轨道和五滑轮装置，将磁性尺和传感器固定在一起，通过矫正可以测量的精确度；在全封闭腔体外面覆盖双层胶条，实现了全封闭结构，灰尘和粉末不易进入。

附图说明

图1为本发明一种全封闭轨道式磁性位移测量装置的密闭壳体正视图；

图2为本发明一种全封闭轨道式磁性位移测量装置的检测系统结构图；

图3为本发明一种全封闭轨道式磁性位移测量装置的测量单元侧视图；

图4为本发明一种全封闭轨道式磁性位移测量装置的安装示意图；

图5为本发明一种全封闭轨道式磁性位移测量装置的解码单元工作流程图。

具体实施方式

以下本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

参照图1，本发明包括：

一密闭壳体，起到容置、固定作用；

一检测系统，所述检测系统位于所述壳体内，并能够在所述壳体内滑动，实现位移测量。

所述密闭壳体上部开口，且靠近所述密闭壳体的上部的两侧，每一侧均设有条形槽01和条形槽02。所述条形槽01和所述条形槽02内可容置胶体，与所述检测系统相结合，实现密封作用。所述密闭壳体的底部还设有一槽口03，所述槽口03内设置一轨道04。所述密闭壳体采用全封闭结构，在全封闭腔体外面覆盖双层胶条，灰尘和粉末进不去。同时磁性尺是柔性的，抗振动，不怕水。

结合图2、图3和图4，所述检测系统包括：

一移位单元，一侧固定在待检测物体上，另一侧与测量单元连接，实现了待检测物体和测量单元的连接，待检测物体的移动带动所述移位单元，所述测量单元对所述移位单元的移动距离进行检测，从而实现对待检测物体位移的检测；

一测量单元，与所述移位单元相连接，能够实现对待检测物体移动距离的测量，并发出测量信号；

一解码单元，一端与所述移位单元连接，一端与测量单元连接，接收所述测量单元发出的测量信号，通过解码单元进行解码后，计算待检测物体的位移距离。

所述移位单元包括一上导轨11、一导轨支架12、一前导轨支脚13、一后导轨支脚14，所述上导轨11为一箱体结构，上部未密封，待检测物体与所述上导轨11的上部能够固定连接。所述槽口03、所述轨道04和所述导轨支架12之间通过密封物质密封连接，所述密封物质可以为胶条，也可以为橡皮胶。

所述测量单元包括一滑动板21、五个轮滑装置、一弹簧板27，如图所示，所述滑动板21上设置有一凹槽211、一卡槽212以及一弧形槽213。所述滑动板21与所述前导轨支脚13连接，所述移位单元的移动带动所述滑动板21的运动，所述滑动板21上的所述卡槽212，用于固定传感器。所述轮滑装置均由一个导向轮以及一个螺钉构成，所述螺钉用于将所述导向轮固定在所述滑动板21上，所述导向轮22和所述导向轮23分别位于所述滑动板21的侧面的两端，与所述轨道04的上端滑动相接。所述导向轮24和所述导向轮25分别位于所述滑动板21的下端两侧，与所述轨道04的侧面滑动相接。所述导向轮26位于所述滑动板21的中部的所述弧形槽213内，与所述导轨04的侧面滑动相接。所述滑动相接，是指五个所述导向轮在所述轨道04上均能够滑动运行。五个轮滑装置的使用，使得所述滑动板21的活动更加灵敏，且五个轮滑装置的接触面不同，使得所述滑动板21与所述轨道04的接触更加完全。

所述滑动板21，通过一弹簧板27与所述测量单元连接，所述弹簧板27位于所述凹槽211内，一端通过螺钉与所述前导轨支脚13固定连接，所述弹簧板27的另一端呈球状，所述凹槽211的一端有一球形凹槽，所述弹簧板27球状一端位于所述球形凹槽内，所述滑动板上有一固定板，将所述弹簧板27的球状一端活动固定在所述球形凹槽内。所述活动固定，是指所述弹簧板27呈球状的一侧，能够在所述球形凹槽内有一定的活动范围，而所述固定板的使用，使得该侧的运动范围只能固定在所述球形凹槽内。所述弹簧板27的使用将所述测量单元和所述移位单元活动连接，使得所述测量单元在一定范围内能够活动。安装时只要固定好封闭轨道，拉动所述弹簧板27就可以测量位移，由于所述弹簧板27允许拉伸和扭曲，安装时不需现场校对，使安装更简单。

所述轨道04上固定一磁性尺，所处磁性尺为一条均匀的多级充磁的磁条，能够形成周期性强弱变化的多级磁场，发出磁场信号。所述卡槽212内所固定的传感器为霍尔传感器，该传感器以惠斯通电桥的形式组成一个对磁性尺发出的磁场信号进行检测。将磁性尺和传感器固定在同一个装置内部，通过矫正可以提高水平度和垂直度，从而精度也可以做到1um或更高。

所述解码单元包括一信号处理子单元，所述信号处理子单元一端与霍尔传感器连接，一端通过导线41与一显示器42连接。所述解码单元接收所述霍尔传感器发出的测量信号，并对该测量信号进行解码处理，获取待检测物体的位移信号。通过导线41将该信号传输至显示器42，显示待检测物体的位移信息。

如图5所示，所述信号处理子单元为一电路板，位于所述上导轨11的箱体内部，包括一信号接收模块311、一信号调理模块312、一信号修正模块313、一信号解码模块314以及一信号输出模块315。当所述信号接收模块311接收所述霍尔传感器发出的测量信号，并将该测量信号传输至所述信号调理模块312，经过放大等处理后传输至所述信号解码模块314。如果在信号调理模块312输出的信号好可以通过信号修成模块313进行幅值、相位反馈等修正后重新传输至信号接收模块311。信号解码模块314接收所述信号调理模块312的输出信号，通过A/D采样，将一个周期的正余弦信号平均分成若干正交脉冲信号，该信号即位移信号，通过信号输出模块315，将该位移信号传输至所述显示器42。

工作时，待检测物体的移动带动所述移位单元的运动，所述移位单元通过所述弹簧板27带动所述滑动板21的运动，由于所述滑动板21的运动带动了所述霍尔传感器位置的变化，则其相对于所述磁性尺产生了位移，磁性尺不同位置处的磁性信息不同，则所述霍尔传感器接收到所述磁性尺发生的信号发生了变化。霍尔传感器将接收到的信号传递至信号处理单元，所述信号处理单元对信号进行调理、修正、解码等处理后，将最终结果传输至显示器，显示待检测物体的位移信息。所述传感器部分使用环氧胶水灌封，也不怕水雾。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种全封闭轨道式磁性位移测量装置，包括一密闭壳体和一检测系统，所述密闭壳体与所述检测系统构成一密闭空间，所述密闭壳体为一箱体结构，所述检测系统接收磁场信号，形成测量信号，对所述测量信号处理后实现对待检测物体的位移的检测，其特征在于，所述密闭壳体内包括一轨道，所述轨道上设置有一磁性尺，发出所述磁场信号；所述检测系统包括一测量单元，所述测量单元接收所述磁场信号并发出所述测量信号，所述磁性尺和所述测量单元均位于所述密闭空间内；

所述测量单元包括一滑动板和五个导向轮，所述滑动板上有一卡槽，容置传感器，所述传感器接收所述磁场信号；所述五个导向轮中两个所述导向轮位于所述滑动板的下部、一个所述导向轮位于所述滑动板的一弧形槽内，均与所述轨道的侧面滑动相接，两个所述导向轮位于所述滑动板的侧面，与所述轨道的上部滑动相接；

所述检测系统还包括一移位单元，所述移位单元的上端固定所述待检测物体，所述移位单元包括一上导轨、一上导轨支架，所述上导轨为一箱体结构，一侧与所述待检测物体相接一侧与所述密闭壳体相接，所述上导轨支架一侧与所述上导轨相接，且位于所述密闭壳体内部；所述上导轨支架与位于所述滑动板一凹槽内的一弹簧板的一端相连，所述弹簧板另一端与所述滑动板活动连接且可以在所述凹槽内活动。

2.根据权利要求1所述的全封闭轨道式磁性位移测量装置，其特征在于，所述密闭壳体的两侧分别设置两个条形槽，所述条形槽中填充密封物质，所述上导轨支架通过所述密封物质与所述密闭壳体连接。

3.根据权利要求1所述的全封闭轨道式磁性位移测量装置，其特征在于，所述检测系统还包括一解码单元，所述解码单元接收所述测量信号，对该信号进行解码处理后获得位移信号，所述位移信号为所述待检测物体的位移信息，所述解码单元位于所述上导轨的所述箱体结构内。

4.根据权利要求3所述的全封闭轨道式磁性位移测量装置，其特征在于，所述解码单元包括一信号调理模块、一信号修正模块以及一信号解码模块，所述信号调理模块对所述测量信号进行放大处理，信号修正模块接收所述信号调理模块输出的信号，进行幅值、相位反馈修正后重新传输至所述信号调理模块，所述信号解码模块接收所述信号调理模块的输出信号，对该信号进行解码处理后输出所述位移信号。

5.根据权利要求1所述的全封闭轨道式磁性位移测量装置，其特征在于，所述传感器为霍尔传感器。

6.根据权利要求1所述的全封闭轨道式磁性位移测量装置，其特征在于，所述弹簧板的一端呈球状，与所述滑动板上的一固定板活动固定于所述凹槽内。

7.根据权利要求2所述的全封闭轨道式磁性位移测量装置，其特征在于，所述密封物质为胶条。

8.根据权利要求7所述的全封闭轨道式磁性位移测量装置，其特征在于，所述传感器使用环氧胶水灌封。