CN202057297U - 回转角度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种回转角度测量装置。该回转角度测量装置包括检测部分(10)，测量待测物体(40)的回转角度，并输出差相信号；控制部分(20)，处理从检测部分(10)输入的差相信号，并输出状态信息；显示部分(30)，显示从控制部分(20)输入的状态信息，检测部分(10)直接检测沿待测物体(40)的周向均匀分布的被检测对象结构(41)。根据本实用新型的回转角度测量装置，能够防止通过码盘间接测量被测物体回转角度所带来的误差累积和可能出现的码盘损坏问题，避免中间环节，提高回转角度测量的准确性，使测量工作更加可靠。

Description

回转角度测量装置

技术领域

本实用新型涉及机械测量领域，具体而言，涉及一种回转角度测量装置。

背景技术

带可回转臂架的工程机械，其回转机构往往通过齿轮传动；回转角度的测量对设备支撑(重心)的安全又十分重要，因而需要能够可靠、准确测量回转角度的装置。

传统上我们采用一体式回转编码器来测量回转角度，在被测物体的回转轴上同轴设置两排码盘，然后在码盘侧面设置两个接近开关作为传感器，传感器设置在码盘外侧，并且不随被测物体一起旋转。当码盘随被测物体旋转时，传感器根据从码盘上获取的差相信号对被测物体的回转角度和回转方向进行计算，并得到被测物体的各项回转信息。由于传感器通过码盘对被测物体的回转角度进行间接测量，因此，在测量过程中，会由于码盘的引入而造成误差累积，从而降低了测量精度。此外，由于传感器直接测量码盘，一旦码盘出现问题，那么就会对被测物体的回转角度测量造成较大影响，甚至导致无法完成测量工作。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种回转角度测量装置，能够防止通过码盘间接测量被测物体回转角度所带来的误差累积和可能出现的码盘损坏问题，避免中间环节，提高回转角度测量的准确性，使测量工作更加可靠。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种回转角度测量装置，包括：检测部分，测量待测物体的回转角度，并输出差相信号；控制部分，处理从检测部分输入的差相信号，并输出状态信息；显示部分，显示从控制部分输入的状态信息，检测部分直接检测沿待测物体的周向均匀分布的被检测对象结构。

进一步地，回转角度测量装置还包括：报警部分，连接至控制部分，并根据从控制部分接收到的报警信号发出警报。

进一步地，检测部分包括：传感器组；安装支架，安装传感器组，并固定设置在待测物体的外侧。

进一步地，安装支架为折弯板，折弯板的第一侧板垂直于待测物体的径向方向，传感器组中的各传感器按预定间距设置在第一侧板上，且各传感器的感应面朝向待测物体的回转中心。

进一步地，各传感器与第一侧板之间为螺纹连接。

进一步地，传感器组包括至少两个的同类传感器或者具有多路信号输出的集合式传感器。

进一步地，传感器组还包括自检传感器，自检传感器连接至控制部分。

进一步地，控制部分包括：参数设置模块，用于设置各项控制参数；信息处理模块，用于识别并处理输入信号，以及对输入信号进行检测；逻辑控制和报警模块，用于在数据出现异常时控制报警装置发出报警信号。

进一步地，控制部分还包括：数据存储模块，连接至信息处理模块，并用于存取历史数据。

进一步地，显示部分包括：控制参数设置区域，用于输入各项控制参数设置信息至控制部分；角度和报警显示区域，用于显示回转角度信息以及报警信息；调试控制区域，用于显示检测部分的运行数据。

根据本实用新型的技术方案，检测部分直接检测沿待测物体的周向均匀分布的被检测对象结构，避免了中间的环节，能够直接通过待测物体获取回转角度的信息，降低了测量的失误概率，减小了误差累积，提高了回转角度测量的准确性和可靠性。检测部分包括传感器组，通过传感器组中的传感器的差相信号获取回转角度信息，传感器组与安装支架之间通过螺纹连接，具有稳固的结构，保证测量的准确性。传感器组还包括自检传感器，能够对测量装置进行自检测，提高了系统的安全性和可靠性。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的实施例的回转角度测量装置的结构原理图；

图2示出了根据本实用新型的实施例的回转角度测量装置的结构示意图；

图3示出了根据本实用新型的实施例的回转角度测量装置的检测部分的分解结构示意图；

图4示出了根据本实用新型的实施例的回转角度测量装置的传感器检测波形示意图；

图5示出了根据本实用新型的实施例的回转角度测量装置的控制部分的结构原理图；

图6示出了根据本实用新型的实施例的回转角度测量装置的信息处理模块的结构示意图；以及

图7示出了根据本实用新型的实施例的回转角度测量装置的显示部分的结构示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1和图2所示，根据本实用新型的实施例，回转角度测量装置包括检测部分10，固定设置在待测物体40的外侧，不随待测物体40转动，它直接检测沿待测物体40的周向均匀分布的被检测对象结构(作为被检测对象结构)41，并从被检测对象结构41获取回转角度的信息，输出差相信号至控制部分20，控制部分20接收到差相信号之后对其进行识别，然后根据这些差相信号通过程序计算获取回转状态的各种信息，例如转角角度、方向和逻辑报警等信息，然后将这些状态信息输出至显示部分30，在显示部分30上显示各种回转状态信息，然后根据所需要的状态通过控制部分20进行调整，获取满足需要的回转状态。在控制部分20的输出端还设置有报警部分50，当控制部分20接收到异常信号，并在处理过程中识别出这些异常信号之后，就会向报警部分50发出报警信号，使报警部分50发出警报，以便进行检测和维修。

由于回转角度测量装置的检测部分10直接对待测物体40的被检测对象结构41进行检测，而不是传统方法中通过码盘获取回转角度信息，避免了中间环节，因而能够减少测量过程中的误差累积，提高测量的准确度，获得更加可靠的工作性能，也避免了在使用过程中由于码盘的损坏所带来的测量不准或者无法测量的问题。

显示部分30通常包括显示屏或者显示计等能反映回转信息的显示设备，报警时的异常状态信息也可以在显示部分30显示，以便操作人员能够根据获得的异常状态信息来确定异常原因，便于快速排除故障，保障系统的正常运行。

控制部分20还连接至控制电路部分，并通过控制电路控制执行机构的动作。这种结构将回转角度测量装置的控制部分20和工程机械电控系统整合在一起，功能实现灵活、可扩展性好，系统更加紧凑可靠。

从图3中可以看出，检测部分10包括传感器组11和安装传感器组11的安装支架12，安装支架12从全局上来说是不能转动的，它固定设置在待测物体40的外围，并且相对于待测物体40的被检测对象结构41设置，以此保证传感器组11固定不动，以便在待测物体40转动过程中通过传感器组11检测被检测对象结构41的转动来获取待测物体40的回转角度信息。安装支架12可以为多种结构，例如由杆件所组成的支架或者由钣金件所组合成的支架。在本实施例中，安装支架12为折弯板，折弯板的第一侧板13垂直于待测物体40的径向方向，传感器组11中的各传感器按预定间距设置在第一侧板上，且各传感器的感应面朝向待测物体40的回转中心。安装支架12的尺寸由系统控制要求(对回转信号的要求)和待测物体40的结构等因素确定。

从图3中还可以看出，在本实施例中，该待测物体40的被检测对象结构41为齿轮结构，因此，传感器组11的各传感器的感应方向垂直于各回转齿的齿顶面，以便在被检测对象结构41的回转过程中，每个传感器都能够获得均匀稳定的回转信号，从而输出稳定的差相信号，提高测量的准确度。预定间距指的是能够满足各传感器形成差相信号的间距，一般情况下，该预定间距是指传感器的排布沿回转轴的轴向方向不在一条直线上，为了能够获得更明显的差相信号，各传感器之间应该沿待测物体40的周向方向具有适当的距离，以便使形成的传感信号具有足够的相位差。传感器的感应面与齿轮结构的齿顶面之间的距离应该保持在一定的范围之内，优选地，这个范围为1-10mm以内的一个或若干个数值。如果太近则会导致传感器受干扰程度较高，影响检测精度，离得太远则会导致传感器感应能力降低，也会影响到测量装置的性能。

在第一侧板13上设置有各传感器的安装孔，将传感器固定设置在第一侧板13上，传感器与安装孔之间可以为过盈配合，也可以为螺纹连接，从而在传感器和安装支架12之间形成稳定的安装结构，可以在检测过程中具有良好的性能，获得更加准确的信号。

传感器可以是数量大于等于两个的同类传感器，或是能有多路信号输出的(集合式)传感器；比如说采用四个接近开关，抑或四通道的集合式传感器。优选地，传感器组11中还包括有自检传感器，该自检传感器连接至控制部分20，将自检信号传递至控制部分20，通过控制部分20的检测来判定检测部分10的工作是否正常。

测量装置的自检功能不仅可以通过在多个传感器中设置专门的自检传感器来实现，也可以运用“逻辑自检”(软件对信号状态的自检)方式实现；还可以运用冗余原理，进行多次角度计算并进行对照来判断传感器故障及装置是否正常工作。使用自检传感器的方式自检，其中一种检测方式如下，假设传感器采用4个接近开关，那么两个为一组分别获取回转角度信号并计算，然后再比较两个数据的差值，来判断器件是否损坏，如果两个数据的差值保持一致，说明测量装置工作正常，如果差值出现异常，则说明有一组传感器出现问题，或者器件出现问题，需要进行更换或者维修。

如图4所示，为根据本实用新型的实施例的回转角度测量装置的传感器的检测波形图，图中的脉冲波形表示三个传感器A、B、C在圆周尺度上的感应变化(脉冲高电平表示感应到齿顶面，低电平表示未感应到)，而不是时间，A、B、C各个脉冲是差相的，可以看到各脉冲的上升沿并不同时(在同一位置)产生；根据增量式编码器一般原理，以A、B传感器为角度脉冲发生信号，测量回转角度，根据A、B传感器之间的差相信号通过系统分析计算出回转角度以及回转方向等回转状态信息；C信号可以作为系统自检之用，比较A和C、B和C的差相信号，如果这两个差相信号都未发生变化，那么则说明传感器A、B均使用正常，如果其中一个发生变化，则说明有一个传感器损坏需要更换，采用这种自检方式可以检测出大部分情况下系统传感器件损坏的故障(尤其是对计量角度至关重要的A、B传感器)。对系统故障的检测可以根据A、B、C所能组成的8个状态的跳转关系和实际信号获取来判断。由于编码器原理在众多本科教材中都有描述，不再在此复述。

如图5所示，根据本实用新型的实施例的回转角度测量装置，它的控制部分20包括设置各项控制参数的参数设置模块21；设别并处理输入信号、以及对输入信号进行检测的信息处理模块22；以及在数据出现异常时控制报警装置发出报警信号的逻辑控制和报警模块23，为了便于进行对比，更好地确定是否出现信号异常，控制部分20还包括有存取历史数据的数据存储模块24，数据存储模块24连接至信息处理模块22，便于其从数据存储模块24中存入新的信号或者提取旧的历史参数以便进行数据对比。

如图5和图6所示，该控制部分20可以为控制器，在该控制器上具有参数设置模块21、信息处理模块22、逻辑控制和报警模块23以及数据存储模块24，信息处理模块22包括输入信号识别模块221以及角度计算和自检测模块222，其中参数设置模块21连接至信息处理模块22中的角度计算和自检测模块222，角度计算和自检测模块222分别连接至逻辑控制和报警模块23以及数据存储模块24，数据存储模块24将数据返回至角度计算和自检测模块222。数据存储模块24可以为硬盘。参见图2，从检测部分10测得的信号通过输入接口进入输入信号识别模块221，然后将接收到的信号进行转换，传输至角度计算和自检测模块222中，经过计算处理之后传输至逻辑控制和报警模块23，然后根据接收到的信号选择通过输出接口输出至回转信息显示部分还是发出报警信号。

如图7所示，显示部分30包括控制参数设置区域31，用于输入各项控制参数设置信息至控制部分20；角度和报警显示区域32，用于显示回转角度信息以及报警信息；以及调试控制区域33，用于显示检测部分10的运行数据。控制参数包括结构参数、角度计算策略参数以及自检报警策略参数，可以在控制参数设置区域31将必要的工程设备的结构参数录入控制系统.，也可以设置装置运行的角度计算策略及故障自检策略，具有更大的灵活性。调试控制区域33主要用于辅助该装置在装配或维护维修后的重新调节，将显示出的各个传感器的运行数据作为调节依据，通过设置其上的调试控制开关可以开启该功能。这几个显示区域的内容可以根据实际需要进行删减，以在满足系统操作需要的前提下实现对系统的精简。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：检测部分直接检测沿待测物体的周向均匀分布的被检测对象结构，避免了中间的环节，能够直接通过待测物体获取回转角度的信息，降低了测量的失误概率，减小了误差累积，提高了回转角度测量的准确性和可靠性。检测部分包括传感器组，通过传感器组之间的传感器的差相信号获取回转角度信息，传感器组与安装支架之间通过螺纹连接，具有稳固的结构，保证测量的准确性。传感器组还包括自检测传感器，能够对测量装置进行自检测，提高了系统的安全性和可靠性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种回转角度测量装置，包括：

检测部分(10)，测量待测物体(40)的回转角度，并输出差相信号；

控制部分(20)，处理从所述检测部分(10)输入的差相信号，并输出状态信息；

显示部分(30)，显示从所述控制部分(20)输入的状态信息，

其特征在于，

所述检测部分(10)直接检测沿所述待测物体(40)的周向均匀分布的被检测对象结构(41)。

2.根据权利要求1所述的回转角度测量装置，其特征在于，还包括：报警部分(50)，连接至所述控制部分(20)，并根据从所述控制部分(20)接收到的报警信号发出警报。

3.根据权利要求1所述的回转角度测量装置，其特征在于，所述检测部分(10)包括：

传感器组(11)；

安装支架(12)，安装所述传感器组(11)，并固定设置在所述待测物体(40)的外侧。

4.根据权利要求3所述的回转角度测量装置，其特征在于，所述安装支架(12)为折弯板，所述折弯板的第一侧板(13)垂直于所述待测物体(40)的径向方向，所述传感器组(11)中的各传感器按预定间距设置在所述第一侧板(13)上，且所述各传感器的感应面朝向所述待测物体(40)的回转中心。

5.根据权利要求4所述的回转角度测量装置，其特征在于，所述各传感器与所述第一侧板(13)之间为螺纹连接。

6.根据权利要求3所述的回转角度测量装置，其特征在于，所述传感器组(11)包括至少两个的同类传感器或者具有多路信号输出的集合式传感器。

7.根据权利要求6所述的回转角度测量装置，其特征在于，所述传感器组(11)还包括自检传感器，所述自检传感器连接至所述控制部分(20)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的回转角度测量装置，其特征在于，所述控制部分(20)包括：

参数设置模块(21)，用于设置各项控制参数；

信息处理模块(22)，用于识别并处理输入信号，以及对所述输入信号进行检测；

逻辑控制和报警模块(23)，用于在数据出现异常时控制报警装置发出报警信号。

9.根据权利要求8所述的回转角度测量装置，其特征在于，所述控制部分(20)还包括：数据存储模块(24)，连接至所述信息处理模块(22)，并用于存取历史数据。

10.根据权利要求1所述的回转角度测量装置，其特征在于，所述显示部分(30)包括：

控制参数设置区域(31)，用于输入各项控制参数设置信息至所述控制部分(20)；

角度和报警显示区域(32)，用于显示回转角度信息以及报警信息；

调试控制区域(33)，用于显示所述检测部分(10)的运行数据。

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