CN104298170B - 旁置式精密角位移自行检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种使具有沿圆周机械等分特征的运动金属齿状体具备自动进行精密角位移检测并输出其位移信息的系统，系统设计了一组包含有激励、感应和补偿线圈的测头，放置于被测运动金属体旁，连同微处理器系统以非接触方式精确获取其运动位移信息。测头增加了沿轴向等分开槽且单个线圈沿轴向绕制再沿切向串联以削弱线圈磁场边缘效应；测头的金属绕线基体的齿顶分别沿切向和轴向加工成特定的弧形；被测金属和测头齿状体之间符合确定的分布原则；测头具有独立可调补偿电源的信号补偿线圈；将被测金属体与测头视为一个具有传感功能的整体机械系统，再通过在线或在系统条件下的误差修正技术，使整个系统具备自检及输出精密位移信息的能力。

Description

旁置式精密角位移自行检测系统

技术领域

本发明属于角位移精密测量领域。

背景技术

传统精密角位移传感器在一些处于特殊和恶劣环境下的机械系统上“无法安装”或“安装后无法正常使用”是长期存在的重大技术难题。例如超大型、强振动、中空、工作于油污粉尘水汽等恶劣环境下的机械装备和武器系统等。

传统的机械传动装置为了传递动力和位置，采用了各种齿轮和蜗轮等。同时为了保证运动的精度，需要与被测齿轮1同轴同心（即通过轴承2、联轴节3）安装角位移传感器，如图1（a）所示，4为传感器定子，5为传感器转子，这种传感器若采用电磁原理，往往需要在传感器的定子和转子上等分开槽并绕制线圈6，见图2（b)。在一些特殊和恶劣的条件下，这些传感器可能无法正常使用甚至根本就无法安装，例如对于中空的大型齿圈的中心就没有安装位置。

同时，本发明人注意到：（1）在被检测的机械运动系统中，有相当大一部分自身就具有空间等分的特点，例如齿轮（齿）、蜗轮（齿）、轴承（滚珠）、电机（槽）等；（2）这种等分的精度不是很高，称为“机械等分”，达不到精密测量和控制所需求的“计量等分”程度；（3）角位移传感器总是分为运动的转子部分和静止的定子部分，分别与被测机械的运动部分和静止部分相连，当两者发生相对运动时，由传感器感知并输出位移信息；（4）现有公知的传感器技术和测量技术中，有的可以用较低的等分制作精度达到较高的测量精度，如时栅位移传感器。有的采用与高精度传感器对比并进行误差修正的方法，也可以使较低精度的传感器补偿成为较高精度的传感器。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，以及被测机械运动系统中存在机械等分的结构这样现象，提出一种旁置式精密角位移自行检测系统，将被测金属体视为传感器转子，测头视为传感器定子，即将被测金属体与测头视为一个具有传感功能的整体机械系统，通过对电磁测头采用各种抑制误差的设计对原始信号进行提纯，结合误差修正技术，使整个系统具备自检及输出精密位移信息的能力。

本发明的基本思想：

首先把具备机械等分条件的被测运动金属当作一个“大传感器”的转子部分，而特殊设计制作的一组独立的电磁测头旁置其外圆（非接触、不运动）当作定子部分，以此初步具备获取被测机械的位移信息的能力。其次对电磁测头采用各种抑制误差的手段对原始信号进行提纯。第三将误差软修正技术运用于上述被测机械现场，对所获取位移信息中包含的定、转子之间固有的误差信息进行分解和修正，使之能够输出准确的角位移信息从而成为带自检功能的高精度机械运动系统，达到和安装角位移传感器同样的效果。

本发明中所提“定子、转子”及所涉及的“静止、转动”是相对而言的。

本发明的技术方案如下：

一种旁置式精密角位移自行检测系统，其具有一组或多组独立电磁测头，独立电磁测头围绕分布于被测机械上的相对运动的且具有空间机械等分特征的金属齿状体的与齿相对一侧，构成定子，而相对转动的金属齿状体构成转子,形成齿栅。

具体地，所述独立电磁测头包括导磁基体和线圈，导磁基体为弧形可视为圆环的一段，导磁基体上同时具有轴向开槽和切向开槽，且切向开槽的槽宽小于轴向开槽的槽宽；所述线圈包括激励线圈、补偿线圈和感应线圈，线圈先沿轴向绕制，再沿切向串联。

所述独立电磁测头的线圈与微处理器及信号处理电路连接，微处理器内置误差修正软件模块，它们与被测机械系统结合，共同成为一套能够自行输出精密位移信息的机械系统，达到与安装角位移传感器同样的效果。

进一步，所述导磁基体的齿顶分别沿切向和轴向设计成弧形，该弧形可以为正弦、余弦或其他弧形形状，用于抑制信号中的误差分量。

更进一步，所述电磁测头覆盖被测机械的金属齿状体的齿数与独立的电磁测头的齿数比例符合2KN±1:2KN，其中K为正整数，N为电磁测头上所加激励的相数；

且电磁测头的齿宽与槽宽比例符合以下规则：

L3=L2 (1)

L4=M(L1+L2) M=1,2,3…… (2)

其中，L1是金属齿状体的槽宽，L2是金属齿状体的齿宽，L3是电磁测头的齿宽，L4是电磁测头的槽宽，M为正整数。

更进一步，所述每个电磁测头除包含基本的导磁基体和线圈外，还具有信号补偿线圈，它采用与激励线圈相同的绕制方法绕在测头基体上，信号补偿线圈由一套独立的补偿交流电源提供补充激励，其电压幅值、相位、频率成分均可调整。

具体的，所述被测机械的金属齿状体为齿轮、蜗轮、电机、轴承等。

当在末端采用齿轮的机械传动链中，选用其末级齿轮作为所述转子，将末级齿轮上的齿视为圆周等分的齿栅，电磁测头围绕分布于末级齿轮的外周，作为定子，由此将齿轮与传感器融为一体，连同微处理器及信号处理电路共同构成一套能自动发出角位移信息的带自行检测功能的精密齿轮系统，实现全闭环控制。

当在末端采用蜗轮传动的机械传动链中，选用末端的蜗轮作为所述转子，将蜗轮上的齿视为圆周等分的齿栅，电磁测头围绕分布于蜗轮的外周，作为定子，由此将蜗轮与传感器融为一体，连同微处理器及信号处理电路共同构成一套能自动发出角位移信息的带自行检测功能的精密蜗轮系统，实现全闭环控制。

当在具有轴承的机械传动系统中，将轴承端面盖板加工形成一周等分齿成为齿栅结构，作为所述转子，电磁测头围绕分布于轴承端面盖板的外周，作为定子，由此将轴承与传感器融为一体，连同微处理器及信号处理电路共同构成一套能自动发出角位移信息的带自行检测功能的精密轴承系统，实现全闭环控制。

与传统的角位移检测系统相比，本发明的优点在于：

①测头与被测机械不接触，测头作为定子部分而不需要运动，因此不易受到振动和冲击；

②测头为分散式，结构紧凑，便于密封，因此不怕油污、粉尘、水汽等极端恶劣工况；

③由于测头体积小、重量轻，更不容易受到空间狭窄、中空和限重等特殊条件的限制，具备适用于极端特殊工作条件的显著特色；

④不需要对被测机械做任何结构上的增加和改变或稍加改变，成本特别低廉。

附图说明

图1（a）是传统测量方法中角位移传感器的安装结构示意图；

图1（b）是采用本发明的被检测系统结构示意图；

图2（a）是本发明使用的圆柱坐标系定义；

图2（b）是传统的电磁传感器的定、转子线圈结构示意图；

图2（c）是按上述切向等分轴向开槽的电磁传感器的定、转子线圈结构示意图；

图3（a1）是传统测头基体的沿切向等分后再沿轴向开槽的结构示意图；

图3（a2）是本发明的测头基体的轴向开槽和增加的沿轴向等分再沿切向开槽的结构示意图；

图3（b1）是传统线圈绕组的切向绕制再切向串联的结构示意图；

图3（b2）是本发明线圈绕组的轴向绕制再切向串联的结构示意图；

图4（a）是本发明的沿切向带有弧形齿的测头结构示意图；

图4（b）是本发明的沿轴向带有余弦型齿的测头结构示意图;

图5 是本发明的测头齿分布图；

图6（a）是本发明的单相激励的定、转子齿数比的示意图；

图6（b）是在图6（a）的基础上定子槽宽增加一个节距的示意图；

图7（a）是本发明的两相激励的定、转子齿数比的示意图；

图7（b）在图7（a）的基础上定子槽宽增加一个节距的示意图；

图8是本发明的旁置式精密角位移自行检测系统的原理图；

图9是本发明方案在精密齿轮传动系统中的实现结构示意图；

图10是本发明方案在具有精密蜗轮的机械系统中的实现结构示意图；

图11是本发明方案在具有精密轴承的机械系统中的实现结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图进一步详细说明本发明的设计思想和具体结构：

本发明提出一种使具有沿圆周机械等分特征的运动金属齿状体具备自动进行精密角位移检测并输出其位移信息的系统。本发明采用电磁感应原理，做成一组包含有信号激励线圈、信号感应线圈和信号补偿线圈在内的电磁感应测头，将一组或多组该测头放置于被测运动金属体旁边，连同微处理器系统以非接触方式精确获取其运动位移信息。测头的激励、感应和处理采用了部分公知的电磁传感器技术，而特征之一是测头增加了沿轴向等分开槽且单个线圈沿轴向绕制再沿切向串联以削弱线圈磁场边缘效应；特征之二是测头的金属绕线基体的齿顶分别沿切向和轴向加工成特定的弧形，以减小误差及减少误差成分；特征之三是被测金属和测头齿状体之间符合确定的分布原则；特征之四是定子测头具有独立可调补偿电源的信号补偿线圈；特征之五是将被测金属体视为传感器转子，测头视为传感器定子，即将被测金属体与测头视为一个具有传感功能的整体机械系统，再通过在线或在系统条件下的误差修正技术，使整个系统具备自检及输出精密位移信息的能力。

本发明直接利用被测机械的齿轮、蜗轮、轴承等的机械等分性，在其旁边安装若干组独立的电磁感应测头7，这样被测齿轮1或蜗轮等（被视为传感器转子）就和测头7（视为传感器定子）共同构成类似于电磁感应原理传感器的整体系统，可视其为一个广义的“大传感器”，如图1（b）所示。再用常规对传感器进行误差修正的方法对此“大传感器”进行误差标定和误差修正，使之成为和图1（a）同样效果的可以输出高精度位移信息，具有自检功能的机械系统，用于实现精密测控目的。

为实现上述方案，本发明采用了以下传统的公知技术和本发明提出的集成创新性技术：

本发明中，对定子测头按空间正交排列绕制的激励线圈通以按时间正交输出的交流电源，同在定子上的感应线圈将感应出电行波信号。当按空间等分的转子转动时，定子电行波信号的相位将随转动方向的不同而前后移动。相移的大小与角位移成正比，从而反映出角位移信息。此为公知的电磁式位移传感器技术。

本发明的技术创新点在于：

1、参见图1（b),将一组或多组独立的电磁测头7围绕分布在相对运动的具有空间机械等分特征的金属齿状体（图中是齿轮1）的与齿相对一侧，构成定子，并对测头7上线圈的绕制和组合方法进行了特殊设计。

图2(a)给出了对圆柱体三个坐标方向的常规定义，分为轴向Y、径向X和切向Z，而传统的电磁类机电产品（电机、传感器等）的串联线圈，无论是定子还是转子，都是沿切向Z绕制线圈，再嵌入沿切向等分开槽的定子、转子基体中，并沿切向串联。

而对于本发明采用的测头线圈而言，测头基体71相当于一个圆环体截断后的一段，如图3（a1），对这样的测头基体若是仍按上述切向等分轴向开槽，线圈6只能按切向串联绕制后，前后不搭边，不形成封闭，这样线圈磁场的边缘效应将对信号质量产生严重不利影响，如图2（c）。

为此本发明提出在传统测头基体的切向等分轴向开槽的基础上，增加沿轴向等分的切向开槽，且其槽宽b小于轴向开槽的槽宽a，如图3(a2)所示。然后线圈52的绕制方向由传统的切向绕制后切向串联（如图3（b1）），改为轴向绕制后再切向串联，如图3(b2)所示。通过理论分析、电磁场仿真和实验效果均证明这种结构可以明显削弱测头离散（不封闭）线圈的磁场边缘效应。

以上只是以增加一道切向开槽，两个线圈6反绕组成“8”字型线圈为例，实用中可以有更多的切向开槽用于绕制多个线圈。

2、本发明用于绕制线圈6（含激励线圈、感应线圈和补偿线圈）的测头基体亦为机械等分的金属齿状体，为了进一步抑制感应信号中的误差成分，本发明将测头基体的齿顶加工成正弦、余弦或其它弧形，并且可以分别或同时沿着切向和轴向分布，如图4（a）是在齿顶的切线方向加工为弧形齿711，如图4（b）是在齿顶的轴向方向形成余弦形齿面712，此为两个典型例，当然也可以还有其他类似设计。

3、本发明的测头基体71的齿数、宽度和占空比等分布规律符合图5所示原则。

测头齿分布原则：

L3=L2 (1)

L4= M(L1+L2) M=1,2,3…… (2)

其中，L1是金属齿状体的槽宽，L2是金属齿状体的齿宽，L3是离散电磁测头的齿宽，L4是离散电磁测头的槽宽，M为正整数。

测头基体71（即定子）和被测机械的金属齿状体1（转子）的齿数比为：2KN:2KN±1，其中K为正整数，N为测头上所加激励的相数。

在此基础上，定子槽宽可增加p（p≥1）倍节距的宽度，同样可衍生出多种定转子齿数比。

如图6为单相激励定转子齿数比，图6（a）为定转子齿数比为2:3的情况，图6（b）为在图6（a）的基础上定子槽宽增加1倍节距的情况。

如图7为两相激励定转子齿数比，图7（a）为定转子齿数比为4:5的情况，图7（b）为在图7（a）的基础上定子槽宽增加1倍节距的情况。

4、由于各种原因，在激励电源作用下信号感应线圈产生的感应信号将包含各种误差成分，为此需再增加一个信号补偿线圈，对原有误差成分进行抵消。本发明增加的信号补偿线圈的特征是：首先不是采用一个环状封闭的定子线圈，而是将其截断成为若干个离散的测头线圈，其作用与上述定子线圈相似；其次不仅增加一个独立的信号补偿线圈，而且还要增加一套独立的补偿交流电源，其电压幅值、相位、频率成分均可调整，从而达到更好的补偿效果，见图8。

5、传统方法将研制开发的位移传感器与高精度的位移传感器（如精密光栅、激光干涉仪等）同步转动进行比对，将误差信息记录于微处理器进行误差修正，从而提高所研发的传感器精度。本发明由于将具有机械等分特征的被测机械视为传感器转子，而把通常为一整圈的定子线圈改为离散的电磁测头后视为定子旁置于被测机械，如图1（b）所示，从而不同于上述传统方法，即不需要在实验室或传感器制造商厂房中实现传感器对传感器的误差修正，而是在系统使用客户的加工现场实现传感器对具备自检功能的机械系统（有可能是非常庞大的系统）的在线误差修正。除了直接利用被测机械的等分金属齿状体外，也可以专门加工一个按需设计的齿圈依附于转动机械之上，本方法同样适用。

以下，分别具体以精密齿轮传动系统、具有精密蜗轮和精密轴承的机械系统为例，详细说明本发明方案在这些系统上的实现：

1、精密齿轮传动系统

在机床和武器系统等机械装备中，机械传动链的最末端大多采用齿轮传动。由于大型齿轮加工技术的限制，若要求它既满足高速、重载、耐磨，又要求满足高精度是很难同时做到的，因此常规做法是用普通精度的齿轮再加上精密角位移传感器配合起来使用，从而可以利用闭环控制技术来同时兼顾齿轮传动的机械参数指标和精度指标。若传感器与末级齿轮同轴安装，测量及控制可以达到传动链末端，称为全闭环数控系统，且效果最好；若传感器与次级齿轮同轴安装，则测控对象只达到传动链的次末端，称为半闭环。这时齿轮与齿轮的传动误差不受测控系统的干预，精度较差。角位移传感器和末级齿轮的同轴安装受诸多条件限制，如超大、中空、连接以及各种干扰。因此目前很多使用齿轮传动的机械系统都采用半闭环控制方式，其精度水平难以提高。

而使用本发明的结构设计，采用在末级齿轮8旁边安放电磁测头的方式获取其角位移信息，可以达到与在末级齿轮上同轴安装角位移传感器同样的效果，从而以一种简便而可行的方式实现全闭环控制。

如图9所示，针对具有沿圆周等分排列的导磁体特征的末级齿轮8，在其旁边安放一组（一个或多个）电磁测头7，其中电磁测头包含有激磁线圈和感应线圈。在激磁线圈内通入两相或多相正交的交流电源，就会在感应线圈内获取包含有齿轮角位移信息的调幅或调相信号，结合信号处理电路和微处理器系统共同构成带检功能的精密齿轮传动系统。图中，9是次级齿轮，10 是驱动电机。

2、具有精密蜗轮机械系统

在机械传动链的最末端也有采用蜗轮传动的，由于蜗轮，尤其是大型蜗轮加工技术的限制，若要求它既满足高速、重载、耐磨，又要求满足高精度是很难同时做到的，因此常规做法是用普通精度的蜗轮再加上精密角位移传感器配合起来使用，从而可以利用闭环控制技术来同时兼顾蜗轮传动的机械参数指标和精度指标。若传感器安装在蜗轮上，测量及控制可以达到传动链最末端，称为全闭环数控系统，且效果最好；若传感器安装在蜗杆上，则测控对象只达到传动链的次末端，称为半闭环。这时从蜗杆到蜗轮的传动误差不受测控系统的干预，精度较差。但是要把角位移传感器与蜗轮同轴安装是一件很费劲的事，受到诸多现场条件的限制，如超大、中空、联接、各种干扰等。因此目前很多使用蜗轮传动的机械系统都采用半闭环控制方式，其精度水平难以提高。

而使用本发明方案，采用在蜗轮旁边安放电磁测头线圈的方式获取其角位移信息，可以达到与在蜗轮上同轴安装角位移传感器同样的效果，从而以一种简便而可行的方式实现全闭环控制。

参见图10，以蜗轮12作为传感器的转子，将蜗轮上的齿视为圆周等分的齿栅，电磁测头7围绕分布于蜗轮8的外周，作为定子，其激励线圈内通入两相或多相正交的交流电源，就会在其感应线圈内获取包含有蜗轮角位移信息的调幅或调相信号。结合信号处理电路和微处理器系统即共同构成带检功能的精密蜗轮系统。图中11是蜗杆，10是驱动电机。

具体地，如果是铸铁蜗轮（或使用其它导磁材料做成的蜗轮），可直接使用旁置式电磁测头构成角位移信息获取单元。

如果是铜蜗轮（或使用其它非导磁材料做成的蜗轮），可在铜蜗轮齿顶表面制作局部的导磁体，从而可以与上述导磁的蜗轮一样利用电磁感应原理采集角位移信息。可以考虑的制作工艺举例如下：

（1）电镀法：在铜蜗轮表面电镀一层导磁材料；

（2）浇铸法：在浇铸铜蜗轮时预埋一圈导磁金属环状体，使得在加工蜗轮以后，在每颗齿的齿顶将会留下一段导磁体；

（3）镶嵌法：使用机械加工方式，在每颗齿的齿顶部位嵌入一段导磁体。

3、具有精密轴承的机械系统

传统的轴承角位移检测是采用同轴安装角位移传感器，或在轴承外表面上录制或镶套一圈精密栅格的方式实现的。同轴安装传感器的方式无法实现对超大型中空轴承的角位移检测；外加精密栅格的方式无法适应强振动、油污、粉尘、水汽等恶劣的工作环境，且安装困难，成本高，容易磁化。

而使用本发明方案，在不破坏轴承结构的基础上，将轴承自身的部分部件通过加工改变成为精密传感器的一部分，通过外加测头的方式将轴承与传感器融为一体。参见图11，具体做法是：将轴承14的端面盖板上加工形成一周等分齿称为齿栅13，再在齿栅旁边非接触地安装一组电磁测7，连同微处理器及信号处理电路共同构成一套能自动发出角位移信息的精密轴承系统。

在轴承端面盖板加工的齿栅形式有如下几种：

（1）用磨齿机或专用磨床，将原有高硬度的轴承端盖沿圆周磨成等分的齿栅。这种方式最后产品的整体性、外观性较好；不足之处是轴承钢的硬度很高，对磨齿机床的要求较高，加工成本较高。

（2）换用普通钢板做端盖。因硬度不是很高，可以采用更高效的滚齿工艺加工成齿栅后，再将其淬火提高硬度。这种方法对机床要求不高，加工成本较低。但是齿栅经过淬火后容易变形，对测量精度不利。

（3）在原有轴承钢端盖外面嵌套普通钢圈，这样中间的硬度保持不变，外圈则方便使用廉价的滚齿加工工艺并保持精度。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (13)

1.一种旁置式精密角位移自行检测系统，其特征在于，所述系统具有一组或多组独立的电磁测头，所述电磁测头围绕分布于被检机械上相对转动的、具有空间机械等分特征的金属齿状体的与齿相对的一侧，构成定子，而相对转动的金属齿状体构成转子；

所述电磁测头包括导磁基体和线圈，导磁基体为圆环的一段，导磁基体在面对金属齿状体的一面上同时具有轴向开槽和切向开槽，形成齿，且切向开槽的槽宽小于轴向开槽的槽宽；所述线圈包括激励线圈和感应线圈，线圈先沿轴向绕制，再沿切向串联；

所述电磁测头的线圈与微处理器及信号处理电路连接，微处理器内置有误差修正处理模块；

所述电磁测头、微处理器、信号处理电路和被测机械的相对转动金属齿状体共同构成一套能够自行输出精密位移信息的自行检测机械系统。

2.根据权利要求1所述的旁置式精密角位移自行检测系统，其特征在于，所述导磁基体的齿顶分别沿切向和轴向设计成弧形，齿顶的弧形为正弦、余弦或其他弧形形状。

3.根据权利要求1或2所述的旁置式精密角位移自行检测系统，其特征在于，所述电磁测头覆盖被测机械的金属齿状体的齿数与电磁测头的齿数比例符合2KN±1:2KN，其中K为正整数，N为电磁测头上所加激励的相数；

且电磁测头的齿宽与槽宽比例符合以下规则：

L3=L2 (1)

L4=M(L1+L2) M=1,2,3…… (2)

其中，L1是金属齿状体的槽宽，L2是金属齿状体的齿宽，L3是电磁测头的齿宽，L4是电磁测头的槽宽，M为正整数。

4.根据权利要求1或2所述的旁置式精密角位移自行检测系统，其特征在于，所述每个电磁测头除包含基本的导磁基体和激励、感应线圈外，还有信号补偿线圈，它采用与激励线圈相同的绕制方法绕在导磁基体上，信号补偿线圈由一套独立的补偿交流电源提供补偿激励，其电压幅值、相位、频率成分均可调整。

5.根据权利要求3所述的旁置式精密角位移自行检测系统，其特征在于，所述每个电磁测头除包含基本的导磁基体和激励、感应线圈外，还有信号补偿线圈，它采用与激励线圈相同的绕制方法绕在导磁基体上，信号补偿线圈由一套独立的补偿交流电源提供补偿激励，其电压幅值、相位、频率成分均可调整。

6.根据权利要求1或2所述的旁置式精密角位移自行检测系统，其特征在于，所述电磁测头旁置于相对转动金属齿状体的外圆相对一侧。

7.根据权利要求1或2所述的旁置式精密角位移自行检测系统，其特征在于，所述被测机械的金属齿状体为齿轮、蜗轮、电机、轴承等，所述齿轮、蜗轮和轴承上的齿都是采用导磁材料制得。

8.根据权利要求7所述的旁置式精密角位移自行检测系统，其特征在于，在末端采用齿轮的机械传动链中，选用其末级齿轮作为所述转子，将末级齿轮上的齿视为圆周等分的齿栅，电磁测头围绕分布于末级齿轮的外周，作为定子，由此将齿轮与传感器融为一体，连同微处理器及信号处理电路共同构成一套能自动发出角位移信息的带自行检测功能的精密齿轮系统，实现全闭环控制。

9.根据权利要求7所述的旁置式精密角位移自行检测系统，其特征在于，在末端采用蜗轮传动的机械传动链中，选用末端的蜗轮作为所述转子，将蜗轮上的齿视为圆周等分的齿栅，电磁测头围绕分布于蜗轮的外周，作为定子，由此将蜗轮与传感器融为一体，连同微处理器及信号处理电路共同构成一套能自动发出角位移信息的带自行检测功能的精密蜗轮系统，实现全闭环控制。

10.根据权利要求9所述的旁置式精密角位移自行检测系统，其特征在于，若为铸铁蜗轮，可直接做为齿栅；若为铜蜗轮，可采用三种工艺在齿顶添加导磁材料成为齿栅：（1）电镀法；（2）浇铸法；（3）镶嵌法。

11.根据权利要求7所述的旁置式精密角位移自行检测系统，其特征在于，在具有轴承的机械传动系统中，将轴承端面盖板加工形成一周等分齿成为齿栅结构，作为所述转子，电磁测头围绕分布于轴承端面盖板的外周，作为定子，由此将轴承与传感器融为一体，连同微处理器及信号处理电路共同构成一套能自动发出角位移信息的带自行检测功能的精密轴承系统，实现全闭环控制。

12.根据权利要求11所述的旁置式精密角位移自行检测系统，其特征在于，为了在轴承端面盖板上形成齿栅，可以采用三种方式：（1）直接在轴承盖板上等分磨齿；（2）在普通钢板上等分滚齿后再淬火代替原有轴承盖板；（3）在轴承盖板上镶嵌一圈普通钢圈再滚齿。

13.根据权利要求1或2所述的旁置式精密角位移自行检测系统，其特征在于，首次使用所述自行检测机械系统前，先要利用高精度的角位移测量装置对自行检测机械系统进行位移测量，将测量结果与自行检测机械系统的自测结果进行对比得出自行检测机械系统的固有测量误差，存储于微处理器，以后在实际测量或控制中补偿此固有测量误差部分，达到误差修正后输出精密位移信息的效果。