WO2010034235A1

WO2010034235A1 - 位置检测装置

Info

Publication number: WO2010034235A1
Application number: PCT/CN2009/074112
Authority: WO
Inventors: 赵光耀
Original assignee: 华为终端有限公司
Priority date: 2008-09-28
Filing date: 2009-09-22
Publication date: 2010-04-01
Also published as: CN101377424A; JP2012503759A; CN101377424B

Description

位置检测装置

[1] 本申请要求于 2008年 9月 28日提交中国专利局、申请号为 200810169527.1、发明名称为 "位置检测装置"的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

[2] 技术领域

[3] 本发明涉及位置检测技术领域，特别涉及一种位置检测装置。

[4] 发明背景

[5] 在现实生活中很多地方需要用到位置检测技术，如电动窗帘、电动幕布、电动车窗、电动玩具、电动机器人、 PTZ摄像机（Pan, 水平旋转 /Tilt, 上下旋转 /Zoo m，缩放）、电动云台等。

[6] 位置检测装置包括位置模板和传感器组件；其中位置模板由内外两圏结构构成

：内圏由一个垛口和一个齿，其状态跳变代表绝对参考位置；外圏为循环变化的梳状垛口和齿，代表相对位置；传感器组件由 3个传感器组成，其中一个传感器用于检测内圏状态的跳变，作为绝对位置；另外两个传感器输出脉冲形成 90° 的相位差，相位差允许 45°以内的误差；通过上述的另外两个传感器输出脉冲的状态变化顺序指示运动方向，状态计数指示相对位置，达到位置检测的目的。

[7] 现有技术至少存在下述问题：位置模板釆用两圏结构的设计具有较大的体积，使检测装置的体积较大，从而使产品无法做的小巧紧凑。

[8] 发明内容

[9] 本发明实施例要解决的技术问题是提供一种位置检测装置，能够使产品做得小巧紧凑。

[10] 为解决上述技术问题，本发明所提供的位置检测装置实施例可以通过以下技术方案实现：包括位置模板、传感器组件；

[11] 位置模板，包括一个循环变化的垛口和齿组成的梳状结构；

[12] 其中，所述梳状结构包括工作区和禁用区；所述工作区的一端设置有绝对参考标识，禁用区的两端具有制动装置； [13] 传感器组件，包含至少三个传感器，所述的至少三个传感器可以在工作区移动

，当一个传感器越过所述绝对参考标识后所述制动装置阻止所述传感器组件进入禁用区；

[14] 相邻两个传感器之间的相位差为，传感器数的倒数的线性函数。

[15] 上述技术方案具有如下有益效果：位置模板釆用一个循环变化的梳状结构的设计相比于釆用两圏结构的设计具有更小的体积，能够减小检测装置的体积，从而使产品做得小巧紧凑。

[16] 附图简要说明

[17] 图 1为本发明实施例二装置顶视图；

[18] 图 2为本发明实施例二侧面图；

[19] 图 3为本发明实施例二剖面图；

[20] 图 4为本发明实施例二脉冲示意图；

[21] 图 5为本发明实施例三装置顶视图；

[22] 图 ₆为本发明实施例三釆用透射式光学传感器的装置结构示意图；

[23] 图 ₇为本发明实施例三釆用反射式光学传感器的装置结构示意图；

[24] 图 8为本发明实施例四装置结构顶视图；

[25] 图 ₉为本发明实施例四装置结构剖面图；

[26] 图 10为本发明实施例四装置结构正视图；

[27] 图 11为本发明实施例四另两种装置结构图；

[28] 图 12为本发明实施例五脉冲示意图。

[29] 实施本发明的方式

[30] 本发明实施例要解决的技术问题是提供一种位置检测装置，使产品做得小巧紧凑。

[31] 实施例一

[32] 本发明实施例一提供的一种位置检测装置，包括位置模板、传感器组件； [33] 其中位置模板，包括一个循环变化的垛口和齿组成的梳状结构；

[34] 上述垛口和齿的描述是为了更形象的说明状态的变化，不应理解为纯物理意义上的垛口和齿，垛口和齿表示为两种不同的状态，如是否反光，是否透光，磁性的两极，等等；所述循环变化的垛口和齿组成的梳状结构应该理解为可以检测到的状态循环变化的结构。在后续实施例中将以是否反光，是否透光，磁性的两极为例进行详细说明。

[35] 其中，上述梳状结构包括工作区和禁用区；上述工作区的一端设置绝对参考标识；禁用区的两端设置有制动装置；禁用区的结构可以任意设计，对位置检测没有任何影响；

[36] 其中传感器组件包含至少三个传感器，上述至少三个传感器可以在工作区移动，当一个传感器越过所述绝对参考标识后所述制动装置阻止所述传感器组件进入禁用区；

[37] 相邻两个传感器之间的相位差为传感器数（传感器的数量）的倒数的线性函数

[38] 位置模板釆用一个循环变化的梳状结构的设计相比于釆用两圏结构的设计具有更小的体积，能够减小检测装置的体积，从而使产品做得小巧紧凑。

[39] 所述梳状结构可以为圆型或直线形，当然釆用其它形状的梳状结构不影响本发明实施例的实现。后续实施例将以釆用圆形用于检测角度的变化，釆用直线形用于检测直线位置的变化为例进行更详细的说明。

[40] 当所述垛口和齿具有透光性吋，所述传感器可以为透射式光传感器；当所述垛口和齿具有反光性吋，所述传感器可以为反射式光传感器；当所述垛口和齿具有磁性吋，所述传感器可以为霍尔传感器。

[41] 所述工作区的一端设置绝对参考标识，可以是工作区的一端去掉齿或填充垛口

；或工作区的一端去掉齿，另一端填充垛口。

[42] 上述传感器数的倒数的线性函数可以是：

[43] 180度与传感器数的商；或

[44] 180度与传感器数的商再与 180度的和；或

[45] 负 180度与传感器数的商再与 180度的和；或

[46] 负 180度与传感器数的商，再与 360度的和。

[47] 上述相邻两个传感器之间的相位差为传感器数的倒数的线性函数，并允许有 18 0度与传感器数的商以内的误差；可以通过设置相邻两个传感器之间的距离来实现，具体为：

[48] 相邻两个传感器之间的距离为两倍的传感器数的倒数的线性函数，并允许有位置模板节距与两倍的传感器数的商以内的误差。

[49] 所述两倍的传感器数的倒数的线性函数可以是：

[50] 位置模板节距与两倍的传感器数的商；

[51] 或，位置模板节距与两倍的传感器数的商，再与传感器数减 1的积；

[52] 或，位置模板节距与两倍的传感器数的商，再与位置模板节距的正整数倍的和

[53] 或，位置模板节距与两倍的传感器数的商，再与传感器数减 1的积，再与位置模板节距的正整数倍的和。

[54] 上述相邻两个传感器的相位差和相邻两个传感器的距离用数学表述方法可以： [55] 假如使用 K个传感器（K≥3) ，在工作区使用 Κ个编码，可用相位差 φ=± (180°/

Κ) ，或屮=

180。土 (180 K) ' 或 φ=360。— (180 K) ；允许的偏差小于 180 K, 显然 Κ为整数；由于两个相邻的传感器的相位差为相对概念，当选取参考对象变换吋相位差反号，为保持与本领域的描述习惯一致，令相位差都为正的相位差。则 φ=1 80 Κ, 或 φ= 180。— (180 K) 或 φ=360。— (180 K) 或 φ= 180。十 (180 K) 。

[56] 假如使用 Κ个传感器（Κ≥3) ，传感器之间的距离 D，位置模板节矩 t之间的关系为： D= (N土 1/2K) *t，或 D=[N土 (K 1) /2K]*t

，其中 N为大于或等于零的整数。上述变量的意义已经给出，在后续的图和实施例变量意义相同，不再赞述。

[57] 上述实施例中位置模板釆用一个循环变化的梳状结构的设计相比于釆用两圏结构的设计具有更小的体积，能够减小检测装置的体积，从而使产品做得小巧紧凑。

[58] 实施例二

[59] 作为实施例一的一个实例，请参阅图 1至图 3，以梳状结构为圆形，在工作区的 A端去掉了一个齿形成长垛口，在 B端填充了一个垛口形成长齿，釆用三个透射式光学传感器 S[0]、 S[l]、 S[2]组成的传感器组件的位置检测装置为例，对实施例一中的位置检测装置进行详细说明；上述梳状结构可以包括：齿 202，垛口 20 3；其中齿 202和垛口 203在支撑板 201上；

[60] 此吋， S[0]与 S[l]， S[l]与 S[2]之间的相位差为正负 60度或正负 120度，并允许 6 0度以内的误差；负的相位差度数与 360度的和可以转换为正的相位差；正负 60 度、正负 120度相当于 60度， 120度， 240度， 300度。 S[2..0]的脉冲变化可以指示运动方向、相对位置、绝对参考位置，以相位差为 120度为例，具体如何进行可以参与图 4:

[61] 设光线被遮档的状态为 0，光线通过的状态为 1，从图 4可以看出，在 A处去掉一个齿形成了一个长垛口的同吋，把 B处的垛口填充形成一个长齿，这样可以形成 2个绝对参考位置：在 A处 S[2..0] (表示传感器 S[2]、 S[l]、 S[0]的状态）在 000和 101之间转换，在 B处 S[2..0]在 000和 010之间转换；因为禁用区的存在，在传感器组件可达的范围内 S[2..0]仅在一个位置出现 000，仅在另外一个位置出现 111 ; S[ 2..0]状态的变化顺序代表了运动方向， 001→000' 000→010' 011→001 ' 001→1 01， 101→100, 100→110, 110→010, 010→011 , 101→111 , 111→011为正向运动， 001—000， 000—010， 011—001， 001—101， 101—100， 100—110， 110—0 10， 010—011， 101— 111， 111— 011为反向运动；对 S[2..0]状态的变化计数可以代表了相对位置变化的大小。缓冲区可以认为是工作区的一部分，在禁用区的两端可以设置制动装置，使传感器 S[l]不能够到达去掉齿和填充垛口的位置，同吋使传感器组件不能够进入禁用区。

[62] 也可以把 B处的垛口填充形成一个长齿， A处保持原有的状态，这样在绝对参考位置 B处 S[2..0]在 000和 010之间转换；因为禁用区的存在，在传感器组件可达的范围内 S[2..0]仅在一个位置出现 000; S[2..0]状态的变化顺序代表了运动方向， 001→000, 000→010, 011→001 , 001→101 , 101→100, 100→110, 110→010, 010→011为正向运动， 001—000， 000—010， 011—001 ' 001—101 ' 101—100' 100—110， 110—010， 010— 011为反向运动；对 S[2..0]状态的变化计数可以代表了相对位置变化的大小。

[63] 也可以把 A处的齿去掉形成一个长垛口， B处保持原有的状态，在绝对参考位置 A处 S[2..0]在 111和 101之间转换；因为禁用区的存在，在传感器组件可达的范围内 S[2..0]仅在一个位置出现 111 ; S[2..0]状态的变化顺序可以代表运动方向， 01 1→001 , 001→101 , 101→100, 100→110, 110→010, 010→011 , 101→111 , 11 1→011为正向运动， 011—001， 001— 101， 101— 100， 100—110， 110—010， 01 0—011， 101— 111， 111— 011为反向运动；对 S[2..0]状态的变化计数可以代表了相对位置变化的大小。

[64] 上述实施例提供的位置检测装置以位置模板的形状为圆形为例进行了详细说明

，位置模板釆用一个循环变化的梳状结构的设计相比于釆用两圏结构的设计具有更小的体积，能够减小检测装置的体积，从而使产品做得小巧紧凑。

[65] 实施例三

[66] 请参阅图 5和图 6，作为实施例一的另一个实例，位置模板的梳状结构可以是：在透明材料上印刷黑条形成的梳状结构，梳状结构包括黑条 502，透明部分 503 ；梳状结构在透明支撑板 501上；传感器可以釆用反射式光学传感器 S[0]、 S[l]和 S[2 请参阅图 7，位置模板的梳状结构可以是：在白色不透明材料上印刷黑白相间的图案形成的梳状结构，传感器可以釆用反射式光学传感器，齿 702能够反射光线。可以理解的是位置模板的梳状结构还可以是：南极与北极交替变化形成的磁性梳状结构。具体如何运用此装置可以参考实施例二。

[67] 上述实施例提供的位置检测装置，在实施例一的基础上进一步提供了梳状结构的几种实现方式，如在透明材料上印刷黑条，在白色不透明材料上印刷黑白相间的图案，南极与北极交替变化等；位置模板釆用一个循环变化的梳状结构的设计相比于釆用两圏结构的设计具有更小的体积，能够减小检测装置的体积，从而使产品做得小巧紧凑。

[68] 实施例四

[69] 请参阅图 8至图 10，与实施例二的不同点在于：以梳状结构为直线形为例进行说明。梳状结构包括齿 802，垛口 803，在 A处去掉了齿形成了长垛口，在 B处填充了垛口形成了长齿。

[70] 本实施例与实施例二类似，不同点在于，禁用区被放在了直线形梳状结构的两端，如图 804所示部分为一端的禁用区。

[71] 当本实施例参阅实施例三吋，可以得到，本实施例四的直线形的梳状结构也可以釆用实施例三所述的形成的梳状结构的实施方式。

[72] 请参阅图 11，与实施例二相同，可以在工作区的一端去掉齿或填充垛口，作为绝对参考位置。包括齿 1102， ±朵口 1102，传感器 S[0]、 S[l]和 S[2]，禁用区 1，禁用区 2，缓冲区 1，缓冲区 2，工作区；

[73] 上述实施例提供的位置检测装置，在实施例一的基础上进一步提供了梳状结构为直线形的实施方式，位置模板釆用一个循环变化的梳状结构的设计相比于釆用两圏结构的设计具有更小的体积，能够减小检测装置的体积，从而使产品做得小巧紧凑。

[74] 实施例五

[75] 本实施例与实施例二的不同点在于，传感器组件包括四个传感器 S[0]、 S[l]、 S

[2]、 S[3]，此吋， S[0]与 S[l]， S[l]与 S[2]， S[2]与 S[3]之间的相位差为，正负 45 度或正负 135度，并允许 45度以内的误差；负的相位差度数与 360度的和可以转换为正的相位差；正负 45度，正负 135度相当于 45度， 135度， 225度， 315度。传感器 S[3..0] (表示传感器 S[3]、 S[2]、 S[l]、 S[0]) 的脉冲变化可以指示运动方向、相对位置、绝对参考位置，以相位差为 45度为例，具体如何进行可以参见图 12:

[76] 设光线被遮档的状态为 0，光线通过的状态为 1，从图 12可以看出，在 A处去掉一个齿形成了一个长垛口的同吋，把 B处的垛口填充形成一个长齿，这样可以形成 2个绝对参考位置：在 A处 S[3..0]在 0001和 1001之间转换，在8处8[3..0]在0111 和 0110之间转换；因为禁用区的存在，在传感器组件可达的范围内 S[3..0]仅在一个位置出现 1001，仅在另外一个位置出现 0110; S[3..0]状态的变化顺序代表了运动方向， 0000→0100, 0100→0110' 0110→0111 ' 0111→0011 ' 0011→0001 ' 00 01→0000， 0000→1000， 1000→1100, 1100→1110， 1110→1111， 1111→0111， 0111→0011 , 0011→0001， 0001→0000， 0001→1001 ' 1001→1101 , 1101→1111 为正向运动， 0000—0100， 0100—0110' 0110—0111 ' 0111—0011 ' 0011—0001 , 0001—0000， 0000—1000， 1000—1100， 1100—1110， 1110—1111， 1111—01 11 , 0111—0011， 0011—0001， 0001—0000， 0001—1001 ' 1001—1101， 1101— 1111为反向运动； S[3..0]状态的变化的计数代表了相对位置。对 S[2..0]状态的变化计数可以代表了相对位置变化的大小。

[77] 上述实施例提供的位置检测装置，在实施例一的基础上进一步提供传感器组件包括四个传感器吋的实现方式，位置模板釆用一个循环变化的梳状结构的设计相比于釆用两圏结构的设计具有更小的体积，能够减小检测装置的体积，从而使产品做得小巧紧凑。

[78] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

[79] 以上对本发明实施例所提供的一种位置检测装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同吋，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

权利要求书

[1] 一种位置检测装置，包括位置模板、传感器组件，其特征在于，

位置模板，包括一个循环变化的垛口和齿组成的梳状结构；其中，所述梳状结构包括工作区和禁用区；所述工作区的一端设置有绝对参考标识，禁用区的两端具有制动装置；

传感器组件，包含至少三个传感器，所述的至少三个传感器可以在工作区相对所述位置模板移动，当一个传感器越过所述绝对参考标识后所述制动装置阻止所述传感器组件进入禁用区；

相邻两个传感器之间的相位差为传感器数的倒数的线性函数。

[2] 根据权利要求 1所述位置检测装置，其特征在于，

所述梳状结构为圆形或直线形。

[3] 根据权利要求 1所述位置检测装置，其特征在于，

当所述循环变化的垛口和齿组成透光性梳状结构吋，所述传感器为透射式光传感器；或

当所述循环变化的垛口和齿组成反光性梳状结构吋，所述传感器为反射式光传感器；或

当所述循环变化的垛口和齿组成磁性梳状结构吋，所述传感器为霍尔传感器。

[4] 根据权利要求 3所述位置检测装置，其特征在于，

循环变化的垛口和齿组成透光性梳状结构包括：循环变化的透光性垛口和不透光的齿组成梳状结构；

循环变化的垛口和齿组成反光性梳状结构包括：透明的材料上印刷有黑条形成梳状结构；或白色不透明材料上印刷有黑白相间的图案形成梳状结构循环变化的垛口和齿组成磁性梳状结构包括：南极与北极相间隔组成的磁性梳状结构。

[5] 根据权利要求 1所述位置检测装置，其特征在于，所述工作区的一端设置绝对参考标识包括：工作区的一端去掉齿或填充垛口，另一端不变；或

工作区的一端去掉齿，另一端填充垛口。

[6] 根据权利要求 1至 5任意一项所述位置检测装置，其特征在于，所述传感器数的倒数的线性函数包括：

180度与传感器数的商；或

180度与传感器数的商，再与 180度的和；或

负 180度与传感器数的商，再与 180度的和；或

负 180度与传感器数的商，再与 360度的和。

[7] 根据权利要求 1至 5任意一项所述位置检测装置，其特征在于，

所述传感器组件包括 K个传感器， K≥3且 K为整数；

相邻两个传感器之间的相位差 φ为： φ=± (180°/Κ) ，或 =

180。土 (180 K) ' 或 φ=360。— (180 K) ；允许的相位差偏差小于 180 K

[8] 根据权利要求 7所述位置检测装置，其特征在于，

所述传感器组件包括三个传感器；

相邻两个传感器之间的相位差为： 60度、 120度、 240度或 300度，并允许 60 度以内的误差。

[9] 根据权利要求 7所述位置检测装置，其特征在于，

所述传感器组件包括四个传感器；

相邻两个传感器之间的相位差为： 45度、 135度、 225度或 315度，并允许 45 度以内的误差。

[10] 根据权利要求 1所述位置检测装置，其特征在于，所述相邻两个传感器之间的相位差为传感器数的倒数的线性函数包括：

相邻两个传感器之间的距离为：两倍的传感器数的倒数的线性函数。

[11] 根据权利要求 9所述位置检测装置，其特征在于，所述两倍的传感器数的倒数的线性函数包括：

位置模板节距与两倍的传感器数的商；或

位置模板节距与两倍的传感器数的商，再与传感器数减 1的积；或位置模板节距与两倍的传感器数的商，再与位置模板节距的正整数倍的和；或

位置模板节距与两倍的传感器数的商，再与传感器数减 1的积，再与位置模板节距的正整数倍的和。