CN109186436A - 一种电子磁尺及电子磁尺定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子磁尺及电子磁尺定位系统，读码模块包括磁尺以及连接在磁尺一端的读码模块；磁尺包括若干对间隔预定距离的电缆对，电缆对包括通信电缆对、地址电缆对和地址基准电缆对，地址电缆对设置在通信电缆对和地址基准电缆对之间；每个电缆对上设有若干个交叉绞接位点，同一电缆对上的相邻交叉绞接位点的间距相同；读码模块包括CPU、若干个鉴相器和若干个带通滤波器；发射头设置在磁尺外侧并靠近通信电缆对。本发明提供的电子磁尺通过设置每隔一定距离相交叉的电缆对，形成交叉感应回线，通过发射头与磁尺之间形成的感应信号形成二进制信息，从而获取发射头在磁尺上的位置，该电子磁尺定位精度高，轨道适应性好，结构简单，安装方便。

Description

一种电子磁尺及电子磁尺定位系统

技术领域

本发明涉及线位移测量传感技术领域，特别是涉及一种电子磁尺及电子磁尺定位系统。

背景技术

电力、煤炭、化工等行业中常常会使用到轨道式装卸料小车，为实现物料的半自动化甚至自动化运输，首先需要了解轨道上卸料小车的位置，现有技术中有多种方法实现这一目的，例如：机械碰触开关，安装在料仓皮带架旁边，当卸料小车走过来时就会碰到机械开关，从而产生一个动作送到PLC，说明该机械已到位置，但是此种方式是断点检测，容易出现误报；接近开关，工作原理同机械碰触开关类似；旋转编码器，通过安装在车轮上的旋转编码器检测机车的位置，是一种相对定位的接触工作方式，优点是成本低，测距长，缺点是车轮易打滑，定位不精确，维护工作量大，使用一段时间后就要重新改造机械结构，其适合用在非接触位移检测的位置，比如天车的吊钩同步高度检测；激光定位，利用激光传输时间来测量距离的基本原理，即通过测量激光往返目标所需时间来确定目标距离，是一种连续非接触位置检测，优点是测量精度高，安装简单，缺点是测距相对短，抗污染能力差，成本较高。

发明内容

基于此，有必要针对上述提到的至少一个问题，提供一种电子磁尺及电子磁尺定位系统。

一种电子磁尺，包括读码模块和发射头，所述读码模块包括磁尺以及连接在磁尺一端的读码模块；所述磁尺包括若干对间隔预定距离的电缆对，所述电缆对包括通信电缆对、地址电缆对和地址基准电缆对，所述地址电缆对设置在所述通信电缆对和所述地址基准电缆对之间；每个电缆对上设有若干个交叉绞接位点，同一电缆对上的相邻交叉绞接位点的间距相同；所述读码模块包括CPU、若干个鉴相器和若干个带通滤波器，所述鉴相器连接在所述CPU上，所述带通滤波器与所述鉴相器连接；所述发射头设置在所述磁尺外侧并靠近所述通信电缆对。

在其中一个实施例中，所述地址电缆对沿由所述通信电缆对往所述地址基准电缆对方向，包括第一地址电缆对、第二地址电缆对、第三地址电缆对、第四地址电缆对和第五地址电缆对；沿由所述通信电缆对往所述地址基准电缆对方向，相邻电缆对上的相邻交叉绞接位点的间距成两倍的倍数关系。

在其中一个实施例中，所述第一地址电缆对与所述第二地址电缆对之间还设有副地址电缆对，所述副地址电缆对与所述第一地址电缆对间隔预定间距，所述副地址电缆对上的每个交叉绞接位点位于所述第一地址电缆对上每两个相邻交叉绞接位点之间。

在其中一个实施例中，所述第一地址电缆对上的相邻交叉绞接位点的间距为100mm；相邻所述地址电缆对的间距为100mm。

在其中一个实施例中，所述磁尺两侧均设有钢缆对，所述钢缆对上设有若干个交叉绞接位点。

在其中一个实施例中，所述发射头由多匝导线绕制而成，长为240mm，宽为220mm。

在其中一个实施例中，所述磁尺上电缆对均采用循环二进制码编码方式。

本发明同时提供一种电子磁尺定位系统，包括如上所述的电子磁尺、轨道和设置在所述轨道上的运动机构，所述电子磁尺上的读码模块设置在所述轨道附近，所述电子磁尺上的发射头设置在所述运动机构上。

本发明提供的电子磁尺通过设置每隔一定距离相交叉的电缆对，形成交叉感应回线，通过发射头与磁尺之间形成的感应信号形成二进制信息，从而获取发射头在磁尺上的位置，该电子磁尺定位精度高，轨道适应性好，结构简单，安装方便。

附图说明

图1为本发明一实施例中的电子磁尺上一个电缆对的结构示意图；

图2为本发明一实施例中电子磁尺的结构示意图；

图3为本发明一实施例中电子磁尺上的磁尺结构示意图；

图4为本发明另一实施例中电子磁尺工作原理示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明一实施例中提供了一种电子磁尺200，如图1和图2所示，包括读码模块100和发射头300，读码模块100包括磁尺200以及连接在磁尺200一端的读码模块。其中磁尺200包括若干对间隔预定距离d1的电缆对，该预定距离d1可选择为100mm，磁尺200上有若干对电缆对，每个电缆对上有相互平行的两根电缆，每两个相邻的电缆对之间间隔一定的距离，如50mm，100mm等，根据实际需要进行适当设置。电缆对根据不同的作用，分为多种，包括通信电缆对L、地址电缆对G和地址基准电缆对R，其中地址电缆对G设置在通信电缆对L和地址基准电缆对R之间。每个电缆对上设有若干个交叉绞接位点210，假设每个电缆对上包括相互平行的第一电缆201和第二电缆202，第一电缆201在电缆长度方向的左侧，第二电缆202在长度方向的右侧，第一电缆201和第二电缆202经过交叉绞接位点210后对调位置，第一电缆201和第二电缆202分别在此处折向对面方向，即第一电缆201弯折到原第二电缆202位置，第二电缆202弯折到原第一电缆201位置，二者形成交叉。同一电缆对上的相邻交叉绞接位点210的间距d2相同，而不同电缆对上的相邻交叉绞接位点210的间距可能不同，优选的，上述的通信电缆对上相邻交叉绞接位点210的间距与地址基准电缆对上的相邻交叉绞接位点210的间距相同，例如通信电缆对上相邻交叉绞接位点210的间距为50mm，其中一个地址电缆对上的相邻交叉绞接位点210的间距为100mm，地址基准电缆对上的相邻交叉绞接位点210的间距为50mm。读码模块包括CPU、若干个鉴相器110和若干个带通滤波器120，鉴相器110分别单独连接在CPU上，而带通滤波器120与鉴相器110连接，优选的，每对电缆对上均连接有一个带通滤波器120，并且与通信电缆对连接的带通滤波器120与一个鉴相器110连接，每个地址电缆对上的带通滤波器120均分别与一个鉴相器110连接，而地址基准电缆对与一个带通滤波器120连接，同时与所有的鉴相器110均连接。发射头300设置在磁尺200外侧并靠近通信电缆对，当将电子磁尺200应用于卸料小车上时，可将发射头300设置在卸料卸车车轮一侧，优选的，发射头300由多匝导线绕制而成，长为240mm，宽为220mm。为了避免在同一位置上同时存在着多个交叉点，磁尺200上电缆对均采用循环二进制码编码方式。例如，在一个具备G0电缆对、G1电缆对和G2电缆对的磁尺200上，当发射头300在G0电缆对的第1号位置发射信号或发射载波时，磁尺200电缆的始端线接到读码模块100上，磁尺200上地址基准电缆对R端与G2端收到的信号相位相同，而由于G0与G1的端口与发射位之间存在着奇次交叉，所以，R端与G0端和G1端收到的信号相位相反，电缆端口的信号分别经过读码模块100带通滤波后，各路地址电缆对上的信号分别与地址基准电缆对上的信号进行比较鉴相，同相为0，反相为1，此时，实际上已经得到一个三位的循环二进制码011，对应十进制数为3。通过设置在读码模块100上的CPU处理，再经显示装置显示，即可获取到发射头300在第1号位置的信息。

作为一个优选的方案，如图3所示，地址电缆对沿由通信电缆对往所述地址基准电缆对方向设置五对，包括第一地址电缆对G0、第二地址电缆对G1、第三地址电缆对G2、第四地址电缆对G3和第五地址电缆对G4；并且，沿由通信电缆对往地址基准电缆对方向，相邻电缆对上的相邻交叉绞接位点210的间距成两倍的倍数关系，即第五地址电缆对上相邻交叉绞接位点210的间距是第四地址电缆对上相邻交叉绞接位点210的间距的两倍，第四地址电缆对上相邻交叉绞接位点210的间距是第三地址电缆对上相邻交叉绞接位点210的间距的两倍，第三地址电缆对上相邻交叉绞接位点210的间距是第二地址电缆对上相邻交叉绞接位点210的间距的两倍，第二地址电缆对上相邻交叉绞接位点210的间距是第一地址电缆对上相邻交叉绞接位点210的间距的两倍。优选的，第一地址电缆对上的相邻交叉绞接位点210的间距为100mm，第二地址电缆对上的相邻绞接位点的间距为200mm，第三地址电缆对上的相邻绞接位点的间距为400mm，第四地址电缆对上的相邻绞接位点的间距为800mm，第五地址电缆对上的相邻绞接位点的间距为1600mm。另外，相邻地址电缆对的间距为100mm，即通信电缆对与第一地址电缆对的间距为100mm，第一地址电缆对与第二地址电缆对之间的间距也为100mm，依此类推，第五地址电缆对与地址基准电缆对的间距也为100mm。

第一地址电缆对与第二地址电缆对之间还设有副地址电缆对，副地址电缆对与第一地址电缆对间隔预定间距，副地址电缆对上的每个交叉绞接位点210位于第一地址电缆对上每两个相邻交叉绞接位点210之间。如图4所示，通常，为了提高位置测量精度，需要进一步缩小交叉点间的距离，这样势必会使发射头300与磁尺200电缆之间收到的信号幅度减小而难以检测，因此必须另外采取方法来进行精密检测，随着发射头300的移动，磁尺200电缆收到的信号的电压幅度U0呈三角波形状，这电压幅度间接反映了发射头300的精密位置，然而由于发射头300离磁尺200电缆对的距离以及发射信号的幅度都是不稳定的，所以以上的方法并不能准确获取到精确地址信息。为此，在G0旁边再引进另一对与G0错开交叉的电缆对G0’，命名为副地址电缆对，此电缆对中产生的电压幅度的三角波曲线也正好与G0产生的电压幅度的锯齿波曲线错开，这二根曲线随着发射头300离电缆的远近和发射信号的大小同时涨落，所以它们之间的比值U0/U0’是稳定的，那么我们可以用这个值来计算出精密地址的值来，理论上可以获得任意高的定位精度。由于发射头300没有抗干扰能力，它发射信号时伴随噪声的发射，磁尺200地址对线获得有用信号时也不能抑制噪声，比值U0/U0’与相应的位置关系也就不准，这样就不可能获得很高的定位精度，必须对比值U0/U0’与相应的位置关系采用数字化以提高定位的抗干扰能力，目前可以用这种方法稳定地将最小的交叉地址间隔(一般为100mm)分为50份，即可达到2mm的检测精度。

在其中一个实施例中，磁尺200两侧均设有钢缆对，该钢缆对上也设有若干个交叉绞接位点210。钢缆对主要起对磁尺200的保护作用。

本发明同时提供一种电子磁尺定位系统，包括轨道和设置在所述轨道上的运动机构，采用上述的电子磁尺定位系统，其中电子磁尺上的读码模块设置在轨道附近，而电子磁尺上的发射头设置在运动机构上。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，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 (8)

1.一种电子磁尺，其特征在于，包括读码模块和发射头，所述读码模块包括磁尺以及连接在磁尺一端的读码模块；所述磁尺包括若干对间隔预定距离的电缆对，所述电缆对包括通信电缆对、地址电缆对和地址基准电缆对，所述地址电缆对设置在所述通信电缆对和所述地址基准电缆对之间；每个电缆对上设有若干个交叉绞接位点，同一电缆对上的相邻交叉绞接位点的间距相同；所述读码模块包括CPU、若干个鉴相器和若干个带通滤波器，所述鉴相器连接在所述CPU上，所述带通滤波器与所述鉴相器连接；所述发射头设置在所述磁尺外侧并靠近所述通信电缆对。

2.根据权利要求1所述的电子磁尺，其特征在于，所述地址电缆对沿由所述通信电缆对往所述地址基准电缆对方向，包括第一地址电缆对、第二地址电缆对、第三地址电缆对、第四地址电缆对和第五地址电缆对；沿由所述通信电缆对往所述地址基准电缆对方向，相邻电缆对上的相邻交叉绞接位点的间距成两倍的倍数关系。

3.根据权利要求2所述的电子磁尺，其特征在于，所述第一地址电缆对与所述第二地址电缆对之间还设有副地址电缆对，所述副地址电缆对与所述第一地址电缆对间隔预定间距，所述副地址电缆对上的每个交叉绞接位点位于所述第一地址电缆对上每两个相邻交叉绞接位点之间。

4.根据权利要求2所述的电子磁尺，其特征在于，所述第一地址电缆对上的相邻交叉绞接位点的间距为100mm；相邻所述地址电缆对的间距为100mm。

5.根据权利要求1所述的电子磁尺，其特征在于，所述磁尺两侧均设有钢缆对，所述钢缆对上设有若干个交叉绞接位点。

6.根据权利要求1所述的电子磁尺，其特征在于，所述发射头由多匝导线绕制而成，长为240mm，宽为220mm。

7.根据权利要求1所述的电子磁尺，其特征在于，所述磁尺上电缆对均采用循环二进制码编码方式。

8.一种电子磁尺定位系统，其特征在于，包括如权利要求1～7任一所述的电子磁尺、轨道和设置在所述轨道上的运动机构，所述电子磁尺上的读码模块设置在所述轨道附近，所述电子磁尺上的发射头设置在所述运动机构上。