CN104932539A - 一种高精度角度定位装置 - Google Patents
一种高精度角度定位装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104932539A CN104932539A CN201510222691.4A CN201510222691A CN104932539A CN 104932539 A CN104932539 A CN 104932539A CN 201510222691 A CN201510222691 A CN 201510222691A CN 104932539 A CN104932539 A CN 104932539A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- housing
- light activated
- precision angle
- activated element
- charge detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 18
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 14
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 10
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011669 selenium Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000003079 width control Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
本发明提供了一种高精度角度定位装置，包括壳体、封盖、光敏元件、电荷检测元件、处理器、充电元件和激光发射器；壳体呈顶部开放的圆筒形；光敏元件呈正面朝内、背面朝外的环形，光敏元件设于壳体的内部；电荷检测元件呈环形且紧贴于光敏元件的背面设置；充电元件设于壳体内部且与光敏元件及电荷检测元件电连接；激光发射器可旋转活动设于壳体中部，激光发射器自壳体中心朝光敏元件的正面设置；封盖盖设于壳体的顶部；处理器与电荷检测元件连接。本发明能实现高精度角度定位。
Description
技术领域
本发明涉及定位装置领域，具体涉及一种高精度角度定位装置。
背景技术
角度定位装置能够帮助摆角的定位，通常与旋转电机连接，用于进行摆角的定位控制，广泛应用于工业加工、机器人领域。
现有技术的摆角定位装置采用的是脉冲输出与接收原理，诸如数控电机，将电机旋转的一圈分为若干个等份，每个偏转的摆角通过输入一个脉冲控制，通过计算脉冲来控制电机的摆转角度。然而脉冲的输出与接收有可能产生误差，脉冲丢失是时有发生的，从而影响到整体的角度定位精度。而且这种定位装置是通过控制方式实现定位，因而设备自身的精度对定位的精度影响较大，有可能给出的控制信号与实际的摆角有较大误差。
不难看出，现有技术还存在一定的缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高精度角度定位装置，实现高精度角度定位。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高精度角度定位装置，包括壳体、封盖、光敏元件、电荷检测元件、处理器、充电元件和激光发射器；壳体呈顶部开放的圆筒形；光敏元件呈正面朝内、背面朝外的环形，光敏元件设于壳体的内部；电荷检测元件呈环形且紧贴于光敏元件的背面设置；充电元件设于壳体内部且与光敏元件及电荷检测元件电连接；激光发射器可旋转活动设于壳体中部，激光发射器自壳体中心朝光敏元件的正面设置；封盖盖设于壳体的顶部；处理器与电荷检测元件连接。
进一步的，所述光敏元件包括光敏电阻层、绝缘层和导电玻璃；导电玻璃呈环形，位于光敏原件的内侧正面；光敏电阻层设于导电玻璃的外侧且与充电元件电连接；绝缘层覆于光敏电阻层的外侧表面。
进一步的，所述光敏电阻层为均匀的硒填充层。
进一步的，所述电荷检测元件包括环形导体和连接电极；环形导体呈环形，且紧贴于绝缘层设置，环形导体与充电元件电连接；连接电极分别与环形导体及导电玻璃电连接，同时，连接电极与处理器连接。
进一步的，所述封盖与壳体之间还设有密封圈。
进一步的，上述高精度角度定位装置还包括用于圈数计数的激光接收器；激光接收器安装于壳体的内壁，位于光敏元件的上方或下方；且激光接收器与处理器连接。
本发明所提供的一种高精度角度定位装置卷，具有以下优点：
通过光学和电学的方式实现高精度角度定位；
体积小，应用面广，能够应用于多种旋转驱动设备；
工作原理相当于旋转角度的实地高精度测量，设备自身制造精度对定位精度的影响较小，误差容易控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明高精度角度定位装置的整体结构示意图。
图2为电荷检测元件与光敏元件的作用原理示意图。
附图标记说明：
1、壳体 2、封盖
3、光敏元件 4、电荷检测元件
5、激光发射器 6、导电玻璃
7、光敏电阻层 8、绝缘层
9、环形导体
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参阅图1，本发明公开了一种高精度角度定位装置，包括壳体1、封盖2、光敏元件3、电荷检测元件4、处理器、充电元件和激光发射器5；壳体1呈顶部开放的圆筒形；光敏元件3呈正面朝内、背面朝外的环形，光敏元件3设于壳体1的内部；电荷检测元件4呈环形且紧贴于光敏元件3的背面设置；充电元件设于壳体1内部且与光敏元件3及电荷检测元件4电连接；激光发射器5可旋转活动设于壳体1中部，激光发射器5自壳体1中心朝光敏元件3的正面设置；封盖2盖设于壳体1的顶部；处理器与电荷检测元件4连接。
现有技术对于角度的定位，一般采用光电开关或脉冲步进的定位方法。光电开关的安装位置是固定不变的，只能应用在固定偏转角度的场合；脉冲步进虽能够进行定位控制，然而脉冲的计数较容易丢失，从而出现误差。以常见的伺服电机为例，一般将毎圈划分为1000个等份，每等份为一个偏转单元，每偏转单元角度为0.36°，每接收一个脉冲信号则旋转1/1000圈，从而达到控制偏转角度的目的，精度较高。这种设计存在两个较大的问题：其一，脉冲信号有一定的丢失率，因而偏转角度容易产生误差；其二，角度的定位是发生在控制环节，旋转驱动设备的精度也有可能对偏转角有影响，例如伺服电机的偏转单元由于误差而大于或小于0.36°，由此造成累积误差。那么此时角度定位装置所确定出来的摆角则变成一个空谈的理论值，在精度要求极高的场合变得毫无意义。
而本发明相对于现有技术最大的区别在于：采用光学和电学相结合的原理进行高精度角度定位，定位的精度仅取决于光敏元件3和电荷检测元件4的分辨率。而且定位并不是发生在控制环节，而是实地进行测量，因此旋转驱动设备自身的制造精度对定位精度没有影响。
壳体1和封盖2主要起保护作用，并使整个定位装置一体化。使用时将旋转驱动设备与激光发射器5相连，使激光发射器5能够与旋转驱动设备同步转动。充电元件则用于对光敏元件3及电荷检测元件4充电，使其表面带有电荷。当旋转驱动设备带动激光发射器5旋转时，激光发射器5会对光敏元件3进行扫描，从而产生光敏电信号，被处理器采集并进行计算，从而进行角度定位。
请参阅图2，作为优选，所述光敏元件3包括光敏电阻层7、绝缘层8和导电玻璃6；导电玻璃6呈环形，位于光敏原件的内侧正面；光敏电阻层7设于导电玻璃6的外侧且与充电元件电连接；绝缘层8覆于光敏电阻层7的外侧表面。
作为优选，所述电荷检测元件4包括环形导体9和连接电极；环形导体9呈环形，且紧贴于绝缘层8设置，环形导体9与充电元件电连接；连接电极分别与环形导体9及导电玻璃6电连接，同时，连接电极与处理器连接。
导电玻璃6既是导体，同时也是透光材料。光敏电阻层7的电阻率会随着光照而发生改变，作为优选，所述光敏电阻层7为均匀的硒填充层。使用时，首先由充电元件对光敏元件3的光敏电阻层7和电荷检测元件4的环形导体9进行充电，分别使光敏电阻层7及环形导体9的表面带有电荷。此时相对设置的环形导体9及光敏电阻层7共同组成一个电容，两者之间形成一定的电势差。当激光发射器5发生旋转时，激光会对光敏电阻层7进行扫描。光敏电阻层7被激光扫描过的部分由于电阻率降低而导通，从而使光敏电阻层7进行了放电，光敏电阻层7与环形导体9、连接电极组成一个回路，当连接电极有电荷流过时处理器会采集到电信号并进行计算，从而得出激光扫描的角度。
作为优选，所述封盖2与壳体1之间还设有密封圈。密封圈主要的作用是保障壳体1与封盖2不会产生缝隙而漏光，从而对光敏元件3构成影响。另一方面也避免了外界潮湿气体进入，进而影响内部的正常工作环境。
本发明有两种使用方法：
第一，将旋转驱动设备与激光发射器5连接，由旋转驱动设备主动旋转，通过上述的原理由处理器采集并计算出旋转驱动设备的旋转角度；
第二，将旋转驱动设备与激光发射器5连接，由处理器预先计算出需要旋转的角度，当旋转驱动设备驱动激光发射器5同步旋转到指定的角度后，激光扫描的角度达到预设值，旋转驱动设备停止运转，从而进行指定旋转角度的定位控制。
作为优选，上述高精度角度定位装置还包括用于圈数计数的激光接收器；激光接收器安装于壳体1的内壁，位于光敏元件3的上方或下方；且激光接收器与处理器连接。
激光接收器能够接收到激光发射器5的发射的激光束，从而向处理器发出信号，用以记录旋转驱动装置的旋转圈数。每当激光接收器接收到激光束的照射时，处理器也会控制充电元件重新对光敏元件3和电荷检测元件4进行充电，由此重新激活角度定位的功能。有了激光接收器，本发明高精度角度定位装置即可对超过360°的旋转角度进行高精度定位。
本发明所提供的一种高精度角度定位装置，通过光学和电学的方式实现高精度角度定位。且设备体积小，应用面广，能够应用于多种旋转驱动设备，实现对旋转驱动设备的高精度角度定位控制和检测。设备的工作原理相当于旋转角度的实地高精度测量，设备自身制造精度对定位精度的影响较小，误差容易控制，有效提高实际的角度定位精度。
以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种高精度角度定位装置，其特征在于：包括壳体、封盖、光敏元件、电荷检测元件、处理器、充电元件和激光发射器；壳体呈顶部开放的圆筒形；光敏元件呈正面朝内、背面朝外的环形，光敏元件设于壳体的内部；电荷检测元件呈环形且紧贴于光敏元件的背面设置；充电元件设于壳体内部且与光敏元件及电荷检测元件电连接；激光发射器可旋转活动设于壳体中部，激光发射器自壳体中心朝光敏元件的正面设置；封盖盖设于壳体的顶部；处理器与电荷检测元件连接。
2.根据权利要求1所述的高精度角度定位装置，其特征在于：所述光敏元件包括光敏电阻层、绝缘层和导电玻璃；导电玻璃呈环形，位于光敏原件的内侧正面；光敏电阻层设于导电玻璃的外侧且与充电元件电连接；绝缘层覆于光敏电阻层的外侧表面。
3.根据权利要求2所述的高精度角度定位装置，其特征在于：所述光敏电阻层为均匀的硒填充层。
4.根据权利要求2所述的高精度角度定位装置，其特征在于：所述电荷检测元件包括环形导体和连接电极；环形导体呈环形，且紧贴于绝缘层设置，环形导体与充电元件电连接；连接电极分别与环形导体及导电玻璃电连接，同时，连接电极与处理器连接。
5.根据权利要求1所述的高精度角度定位装置，其特征在于：所述封盖与壳体之间还设有密封圈。
6.根据权利要求1所述的高精度角度定位装置，其特征在于：还包括用于圈数计数的激光接收器；激光接收器安装于壳体的内壁，位于光敏元件的上方或下方；且激光接收器与处理器连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510222691.4A CN104932539B (zh) | 2015-05-04 | 2015-05-04 | 一种高精度角度定位装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510222691.4A CN104932539B (zh) | 2015-05-04 | 2015-05-04 | 一种高精度角度定位装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104932539A true CN104932539A (zh) | 2015-09-23 |
| CN104932539B CN104932539B (zh) | 2018-01-05 |
Family
ID=54119743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510222691.4A Active CN104932539B (zh) | 2015-05-04 | 2015-05-04 | 一种高精度角度定位装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104932539B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105811731A (zh) * | 2015-05-04 | 2016-07-27 | 陈超 | 一种高精度直线电机 |
| CN107290340A (zh) * | 2016-04-02 | 2017-10-24 | 吴稷 | 基于lcd特性的判断电磁波到来角度的装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102759327A (zh) * | 2012-06-30 | 2012-10-31 | 东南大学 | 一种用于检测二维光点位置的传感器 |
| CN104567741A (zh) * | 2015-01-08 | 2015-04-29 | 佛山轻子精密测控技术有限公司 | 一种新型角位移测量装置及其测量方法 |
| CN204576284U (zh) * | 2015-05-04 | 2015-08-19 | 陈超 | 一种高精度角度定位装置 |
-
2015
- 2015-05-04 CN CN201510222691.4A patent/CN104932539B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102759327A (zh) * | 2012-06-30 | 2012-10-31 | 东南大学 | 一种用于检测二维光点位置的传感器 |
| CN104567741A (zh) * | 2015-01-08 | 2015-04-29 | 佛山轻子精密测控技术有限公司 | 一种新型角位移测量装置及其测量方法 |
| CN204576284U (zh) * | 2015-05-04 | 2015-08-19 | 陈超 | 一种高精度角度定位装置 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 程继伟: "基于PSD 的二维定心激光扫描器摆角测量系统", 《红外与激光工程》 * |
| 程继伟等: "位置敏感探测器在转角测量中的应用", 《传感器技术》 * |
| 马怀祥等: "光电式位移传感器", 《工程测试技术》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105811731A (zh) * | 2015-05-04 | 2016-07-27 | 陈超 | 一种高精度直线电机 |
| CN107290340A (zh) * | 2016-04-02 | 2017-10-24 | 吴稷 | 基于lcd特性的判断电磁波到来角度的装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104932539B (zh) | 2018-01-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN204576284U (zh) | 一种高精度角度定位装置 | |
| CN105068085B (zh) | 高精度单电机传动激光雷达三维扫描仪 | |
| CN104932539A (zh) | 一种高精度角度定位装置 | |
| JP2000340639A (ja) | ディスク状素子のアライメント装置及びアライメント方法 | |
| CN108459340A (zh) | 辐射探测机器人 | |
| CN103901704A (zh) | 一种云台及该云台预置位召回的控制方法 | |
| CN102607507B (zh) | 光伏跟踪系统的太阳光线角度测量装置及其测量方法 | |
| CN111288952A (zh) | 一种旋转变压器自动定心调节工装 | |
| CN107765681B (zh) | 一种巡检机器人及巡检系统 | |
| JPH07191142A (ja) | 全方位距離検出装置 | |
| CN108107230A (zh) | 一种核电站主泵转速测量系统及方法 | |
| CN108519774B (zh) | 基于无线信号rssi的移动机器人定位充电基座方向的控制方法 | |
| CN105871128A (zh) | 一种高精度旋转电机 | |
| CN104819686A (zh) | 一种高精度位移定位装置 | |
| CN108748087A (zh) | 一种适用于轨道机器人的定位系统和方法 | |
| CN107834970A (zh) | 一种自动追光发电装置 | |
| CN203848821U (zh) | 测量装置及无人飞行器 | |
| CN204517580U (zh) | 一种高精度旋转电机 | |
| US20210341423A1 (en) | Gate detection robot based on giant magnetoresistance element and detection method | |
| CN208282846U (zh) | 矿用扫描仪保护装置 | |
| CN105758297A (zh) | 并联机构式坐标测量装置 | |
| CN213581346U (zh) | 一种用于水下机器人的水下测距装置 | |
| CN105811731A (zh) | 一种高精度直线电机 | |
| CN209979707U (zh) | 探针卡 | |
| CN111089533B (zh) | 一种基于半圆柱壳电容器的厚度检测装置及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20171108 Address after: 400056 Chongqing Banan District South Spring Street Golden Village Fifth clubs Applicant after: CHONGQING LONGQUAN AUTO PARTS CO., LTD. Address before: 510070 Liwan District, Guangzhou, Zhongshan, No. eight road, No. two, ladder 801, 31 Applicant before: Chen Chao |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Shen Weidong Inventor before: Chen Chao |
|
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20171214 Address after: 224000 CND, No. 815, Jinying Tiandi square, No. 268, Jinying Tiandi square, Xindu Road, Xindu street, new city, Yancheng City City, Jiangsu Applicant after: Jiangsu Jiahe Tiansheng Mdt InfoTech Ltd Address before: 400056 Chongqing Banan District South Spring Street Golden Village Fifth clubs Applicant before: CHONGQING LONGQUAN AUTO PARTS CO., LTD. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A high precision angle positioning device Effective date of registration: 20211105 Granted publication date: 20180105 Pledgee: Bank of Suzhou Co., Ltd. Yancheng branch Pledgor: Jiangsu Jiahe Tiansheng Information Technology Co., Ltd Registration number: Y2021320010446 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |