CN110464188A - 一种可提供位移信息的同步带及传动系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种可提供位移信息的同步带及传动系统，其中，所述同步带包括：同步带本体；多个光栅单元，其间隔地设置在所述同步带本体上且各个所述光栅单元具有不同的编码区；光电传感器，其设置在所述同步带本体上并照射所述光栅单元以确定所述同步带的位移信息。本发明的同步带及同步带系统能够实时地确定诸如电动窗帘、3D打印机、激光切割机等行程较大的器件的位置信息。

Description

一种可提供位移信息的同步带及传动系统

技术领域

本发明属于传动带技术领域，尤其涉及一种可提供位移信息的同步带及传动系统。

背景技术

随机智能家电的普遍化，家用智能电动窗帘越来越受到大众所喜爱。目前的大多数的电动开合窗帘的位移传感器都是间接感知，即通过感知输出轴旋转过的角度来间接计算出窗帘的位置，这种方式要求窗帘跟输出轴必须是完全同步运动的。若可以直接测量窗帘的具体位置，窗帘跟输出轴就可以不用一直同步运动，那么在结构的设计上就可以更加自由，如可以让一个电机同时控制两个窗帘轨道的方案提供了位移测量的方案。

为解决现用技术中的如何直接感知电动开合窗帘的位移信息，有必要提出一种如何利用与电动开合窗帘相接的传动带。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供了一种可提供位移信息的同步带，本发明所要解决的技术问题在于如何直接测量出同步带的实时位置，因此提供了能够克服上述问题的一种可提供位移信息的同步带及传动系统。

为实现上述目的，本发明的一方面提供了一种可提供位移信息的同步带，其中，所述同步带包括：

同步带本体；

多个光栅单元，其间隔地设置在所述同步带本体上且各个所述光栅单元具有不同的编码区；

光电传感器，其设置在所述同步带本体上并照射所述光栅单元以确定所述同步带的位移信息。

如上所述的可提供位移信息的同步带，其中，所述光栅单元包括设置在所述同步带本体上的多个间隔设置的凹槽，构成光栅间距的多个所述凹槽具有至少两个不同的长度，各个所述光栅单元的光栅间距以不同的排列方式进行排列以形成不同的编码区。

如上所述的可提供位移信息的同步带，其中，所述光栅间距具有第一长度和第二长度，其中，所述第一长度为1mm，所述第二长度为0.5mm。

如上所述的可提供位移信息的同步带，其中，所述编码区可以由字母、数字和/或符号构成。

如上所述的可提供位移信息的同步带，其中，所述光栅单元包括设置在所述同步带本体上的四个间隔设置的凹槽，所述第一长度对应的所述光栅间距的编码为“1”，所述第二长度对应的所述光栅间距的编码为“0”，各个所述光栅单元的光栅间距以第一长度和第二长度的不同排列方式形成不同的编码区。

如上所述的可提供位移信息的同步带，其中，所述编码区选自于0100、1100、0101、0010、1000以及0001构成的组中的任一个。

如上所述的可提供位移信息的同步带，其中，所述同步带本体环绕在两个间隔设置的同步带轮上，所述光电传感器包括相对设置的发射管和接收管，其中，所述发射管和所述接收管中的一个设置在两个间隔设置的同步带轮之间，所述发射管和所述接收管中的另一个设置在所述同步带本体的外侧。

如上所述的可提供位移信息的同步带，其中，所述发射管为红外发射管，所述接收管为红外接收管，所述红外发射管向所述红外接收管发送红外波，当所述同步带本体上的所述光栅单元经过所述红外发射管和所述红外接收管之间的相对位置时，所述红外接收管能够接收含有与所述光栅单元的编码区相对应的编码信号

如上所述的可提供位移信息的同步带，其中，还包括：

控制系统，在所述同步带第一次运转时，所述控制系统读取所述同步带本体上的所有编码信息，所述所有编码信息包括起点编码、终点编码以及编码排序；和

存储器，其与所述控制系统相接以存储所述所有编码信息。

本发明的另一方面还提供了一种电动窗帘、3D打印机或激光切割机的传动系统，其中，所述传动系统包括如上所述的同步带。

本发明的可提供位移信息的同步带及传动系统提供了一种测量同步带位置的方案，能够直接测量出同步带的实时位置，本发明的同步带在同步带上增加光栅特征，光电传感器通过检测光栅特征来直接检测同步带的实时位置，从而识别出同步带的移动的信息；利用若干个不同光栅间距的光栅组成一个编码区，可让同步带搭载更多的信息量，从而更能更加准确地检测同步带的实时位置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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它的附图。

图1是本发明的实施例提供的可提供位移信息的同步带的结构示意图；

图2是图1中的A部放大图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如基于用户用能特性的中长期负荷预测方法、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的基于用户用能特性的中长期负荷预测方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

另外，为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

请参阅图1，本发明提出了一种可提供位移信息的同步带，其中，该同步带包括：

同步带本体1；

多个光栅单元2，其间隔地设置在同步带本体1上且各个光栅单元2具有不同的编码区；

光电传感器3，其设置在同步带本体1上并照射光栅单元2以确定同步带的位移信息。

通过在同步带上增加光栅特征，光电传感器3可以检测同步带，从而识别出同步带的移动的信息，从而能够实事地提供位移信息。

具体地，光栅单元2包括设置在同步带本体1上的多个间隔设置的凹槽21，构成光栅间距的多个凹槽21(即凹槽的长度构成光栅间距)具有至少两个不同的长度，各个光栅单元2的光栅间距以不同的排列方式进行排列以形成不同的编码区，当光电传感器3通过出检测光栅单元2的不同编码以识别出对应的光栅单元2，从而确定运动到所对应光栅单元，从而实现了为同步带实时提供位移信息。

在一具体实施例中，光栅间距具有第一长度和第二长度，其中，第一长度为1mm，第二长度为0.5mm。当然，也可以选择其他事宜的第一长度和第二长度，通过设置不同的长度来实现表征不同长度所对应的编码，从而通过多个光栅间距构成的编码形成相应的编码区，当然，也可以设置诸如第三长度、第四长度等不同长度的凹槽，只要能够实现形成相应的不同的编码区即可，在此不再进行具体限制。

进一步地，编码区可以由字母、数字和/或符号构成。在一具体实施例中，光栅单元2包括设置在同步带本体1上的四个间隔设置的凹槽21，凹槽21的第一长度对应的光栅间距的编码为“1”，凹槽21的第二长度对应的光栅间距的编码为“0”，各个光栅单元2的光栅间距以第一长度和第二长度的不同排列方式形成不同的编码区。具体地，光电传感器3识别出长的齿槽则记为1，短齿槽则记为0。若干齿槽组成不同的编码区，如区0100；1100；0101等。编码区对于的“0”、“1”排序可对于摩尔斯电码表，表达对应的42个字母、数字和符号；若同步带长度较长，42个字母、数字或符号不够用，编码区直接可以组成更复杂的符号组合，产生更多的信息排序。

如图1所示，同步带本体1环绕在两个间隔设置的同步带轮4上，光电传感器3包括相对设置的发射管31和接收管32，其中，发射管31和接收管32中的一个设置在两个间隔设置的同步带轮4之间，发射管31和接收管32中的另一个设置在同步带本体1的外侧。在一具体实施例中，发射管31设置在两个间隔设置的同步带轮4之间(即设置在同步带本体1所围成的空间11内)，接收管32设置在同步带本体1的外侧。

在一具体实施例中，发射管31为红外发射管，接收管32为红外接收管，红外发射管向红外接收管发送红外波，当同步带本体1上的光栅单元2经过红外发射管和红外接收管之间的相对位置时，红外接收管能够接收含有与光栅单元的编码区相对应的编码信号，具体地，当同步带本体1上无齿槽时，红外接收管接收不到红外发射管的光；当同步带本体1上有齿槽时，红外接收管即可以接收到红外发射管的光，光穿过不同长度的凹槽时，红外接收管接收到表征不同长度的凹槽的信号，如用信号中用数字“1”表征第一长度的凹槽，信号中用数字“0”表征第二长度的凹槽，多个凹槽形成一个光栅单元，从而当经过光栅单元，通过经过相应长度的凹槽来形成表征与光栅单元的编码区相对应的编码信号，从而识别对应的光栅单元1，以实现提供同步带的位移信息。

进一步地，本发明的同步带还包括：控制系统(图中未示出)，在同步带第一次运转时，控制系统读取同步带本体1上的所有编码信息，所有编码信息包括起点编码、终点编码以及编码排序；和存储器(图中未示出)，其与控制系统相接以存储所有编码信息。具体地，同步带本体1不同的位置，搭载不同的信息排序，同步带第一次运转，控制系统读取同步带本体1上所有的信息，并储存其信息，包括起点编码、终点编码、编码排序等。当需要同步带转动到那个固定位置时，同步带只需要根据储存信息的编码顺序进行转动，直到光电传感器识别出该位置的信息即可。

现结合图1和图2对本发明的可提供位移信息的同步带的一具体实施例进行详细的描述，该具体实施例旨在于使本发明清楚，并非旨于对发明进行限制。

具体地，本发明的方案在传统的同步带上增加两个元素：光栅单元2和光电传感器3。光栅是一些同步带边缘的齿槽，光电传感器是一对红外对管，红外对管对射，当同步带无齿槽时，红外接收管接收不到发射管的光；有齿槽时，即可以接收。齿槽即为光栅，因为该槽齿是用作红外光对管检测用，所以称为光栅，其中一对红外管是指上述的红外发射管和红外接收管，由于这两个红外管成对出现，因此简称为一对红外观。

光栅间距具有长短两个长度，如长：1mm、短0.5mm，长短尺寸差距要让传感器所在的电路系统能够识别的出他们的不同即可。光电传感器3识别出长的齿槽则记为1，短齿槽则记为0。若干齿槽组成不同的编码区，如区0100、1100、0101、0010、1000、0001等。编码区对于的“0”、“1”排序可对于摩尔斯电码表，表达对应的42个字母；数字和符号，从而实现各个齿槽组根据光栅长短间距的排列方式不同以得出不同的编码区，即每个齿槽组对应一个编码区，当同步带经过对应的一个编码单元2时，红外发射管发射的红外波经过一个凹槽时，接收管接收相应的表征与凹槽的长度相对应的信号，从而待经过编码单元2的最后一个时，接收管接收相应的表征与最后一个凹槽的长度相对应的信号，多个信号形成表征光栅单元的编码区，根据编码区确定刚刚经过的编码单元为哪一个编码单元，从而实现了根据齿槽组成的编码区以实现同步带位置的测量。若同步带长度较长，42个字母、数字或符号不够用，编码区直接可以组成更复杂的符号组合，产生更多的信息排序。

编码区跟编码区间隔一定的距离，让同步带(也可以称为同步带系统)可以判断得出是哪几个齿槽组成的一个编码区，从而实现了根据齿槽组成的编码区以实现同步带位置的测量。

同步带在不同的位置，搭载不同的信息排序，同步带系统第一次运转，控制系统读取同步带上所有的信息，并储存其信息，包括起点编码、终点编码、编码排序等。多数使用情况下，机器都会有一个行程限制，如电动窗帘，仅能在全开和全闭状态之间移动，需要设置起始点和终止点，两点对应的位置编码即为起始起始编码和终止编码，储存好编码排序，就可以实时知道窗帘所以的不同位置。一般这种机器第一次运转时，需要进行位置起始点校准，即把机器的行程分别移动到起点和终点，让系统存储起点和终点对应编码的信息即可。用于同步带传动具有较高的同步性，一般不会发生编码与执行机构相对位移的变化。若发生变化需要重新设置起始和终止点编码。一般自动化较高的设备都会在起始点和终止点出安装有一接近开关，设备开机前会自动运动到行程的极限位置，因为有接近开关，所以设备会知道已经达到起始点，此时系统记录好起始编码和终止编码。

储存器储存有槽齿组的排列顺序，所以当光电传感器3在槽齿的滞空区间时，检测系统只知其同步带所在的位置区间。另外，齿槽组排列越密集，系统检测精度越高，以及槽齿排列越密集，系统检测精度也越高。

当需要同步带转动到那个固定位置时，同步带只需要根据储存信息的编码顺序进行转动，直到光电传感器识别出该位置的信息即可。

此外，本发明还提供了一种电动窗帘、3D打印机或激光切割机的传动系统，其中，该传动系统包括如上所述的本发明的同步带，从而根据本发明的同步带实时确定电动窗帘、3D打印机或激光切割机的位置信息，具体地，以电动窗帘为例进行说明，窗帘与同步带的位置是完全同步的，所以检测到同步带的位置信息，就是检测到了窗帘的位置信息。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可提供位移信息的同步带，其特征在于，所述同步带包括：

同步带本体；

多个光栅单元，其间隔地设置在所述同步带本体上且各个所述光栅单元具有不同的编码区；

光电传感器，其设置在所述同步带本体上并照射所述光栅单元以确定所述同步带的位移信息。

2.如权利要求1所述的可提供位移信息的同步带，其特征在于，所述光栅单元包括设置在所述同步带本体上的多个间隔设置的凹槽，构成光栅间距的多个所述凹槽具有至少两个不同的长度，各个所述光栅单元的光栅间距以不同的排列方式进行排列以形成不同的编码区。

3.如权利要求2所述的可提供位移信息的同步带，其特征在于，所述光栅间距具有第一长度和第二长度，其中，所述第一长度为1mm，所述第二长度为0.5mm。

4.如权利要求3所述的可提供位移信息的同步带，其特征在于，所述编码区可以由字母、数字和/或符号构成。

5.如权利要求4所述的可提供位移信息的同步带，其特征在于，所述光栅单元包括设置在所述同步带本体上的四个间隔设置的凹槽，所述第一长度对应的所述光栅间距的编码为“1”，所述第二长度对应的所述光栅间距的编码为“0”，各个所述光栅单元的光栅间距以第一长度和第二长度的不同排列方式形成不同的编码区。

6.如权利要求5所述的可提供位移信息的同步带，其特征在于，所述编码区选自于0100、1100、0101、0010、1000以及0001构成的组中的任一个。

7.如权利要求1所述的可提供位移信息的同步带，其特征在于，所述同步带本体环绕在两个间隔设置的同步带轮上，所述光电传感器包括相对设置的发射管和接收管，其中，所述发射管和所述接收管中的一个设置在两个间隔设置的同步带轮之间，所述发射管和所述接收管中的另一个设置在所述同步带本体的外侧。

8.如权利要求7所述的可提供位移信息的同步带，其特征在于，所述发射管为红外发射管，所述接收管为红外接收管，所述红外发射管向所述红外接收管发送红外波，当所述同步带本体上的所述光栅单元经过所述红外发射管和所述红外接收管之间的相对位置时，所述红外接收管能够接收含有与所述光栅单元的编码区相对应的编码信号。

9.如权利要求1至8中任一项所述的可提供位移信息的同步带，其特征在于，还包括：

控制系统，在所述同步带第一次运转时，所述控制系统读取所述同步带本体上的所有编码信息，所述所有编码信息包括起点编码、终点编码以及编码排序；和

存储器，其与所述控制系统相接以存储所述所有编码信息。

10.一种电动窗帘、3D打印机或激光切割机的传动系统，其特征在于，所述传动系统包括如权利要求1至9中任一项所述的同步带。