WO2017007368A1 - Способ измерения перемещений объекта - Google Patents

Способ измерения перемещений объекта Download PDF

Info

Publication number
WO2017007368A1
WO2017007368A1 PCT/RU2016/000227 RU2016000227W WO2017007368A1 WO 2017007368 A1 WO2017007368 A1 WO 2017007368A1 RU 2016000227 W RU2016000227 W RU 2016000227W WO 2017007368 A1 WO2017007368 A1 WO 2017007368A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
signal
sources
signal sources
displacement transducer
electromagnets
Prior art date
Application number
PCT/RU2016/000227
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Марина Владимировна МЕДВЕДЕВА
Константин Борисович УТКИН
Original Assignee
Марина Владимировна МЕДВЕДЕВА
Константин Борисович УТКИН
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2015127430/28A external-priority patent/RU2594669C1/ru
Priority claimed from RU2015152019/28A external-priority patent/RU2598690C1/ru
Priority to KR1020177024784A priority Critical patent/KR102121243B1/ko
Priority to BR112017013784-4A priority patent/BR112017013784A2/pt
Priority to US15/525,367 priority patent/US10107652B2/en
Priority to UAA201712435A priority patent/UA123583C2/ru
Application filed by Марина Владимировна МЕДВЕДЕВА, Константин Борисович УТКИН filed Critical Марина Владимировна МЕДВЕДЕВА
Priority to PL16821718T priority patent/PL3193138T3/pl
Priority to ES16821718T priority patent/ES2737803T3/es
Priority to CN201680006351.0A priority patent/CN107250730B/zh
Priority to JP2018521172A priority patent/JP2018531393A/ja
Priority to EP16821718.0A priority patent/EP3193138B1/en
Priority to SG11201800583UA priority patent/SG11201800583UA/en
Priority to MX2017016455A priority patent/MX2017016455A/es
Publication of WO2017007368A1 publication Critical patent/WO2017007368A1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/48—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using wave or particle radiation means
    • G01D5/485—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using wave or particle radiation means using magnetostrictive devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C22/00—Measuring distance traversed on the ground by vehicles, persons, animals or other moving solid bodies, e.g. using odometers, using pedometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/247—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using time shifts of pulses
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/48—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using wave or particle radiation means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement

Definitions

  • the invention relates to measuring equipment and can be used to determine the absolute movements of objects, for example, in metallurgy, automotive industry, crane technology, warehouse and production logistics, while automating production as a whole.
  • Known methods for measuring the movements of an object are based on the movement of the transducer and the signal source relative to each other. For example, in discrete systems, the signal from the source is processed to obtain the displacement value of the object only if it was perceived by the converter. Thus, the accuracy of determining the position of the object depends on the magnitude of the measuring range of the displacement of the transducer, which in turn depends and is limited by the sensitivity zone of the transducer.
  • the disadvantages of this method is the low accuracy, since the value of the displacement of the object depends on the location, magnitude and intensity of the light spot on the photodetector. Using this method, it is also impossible to measure the movement of an object over significant distances. In addition, to implement this method, additional equipment is used (an optical system, an additional photodetector to account for the instability of the light flux of the emitter), which creates inconvenience in use and leads to additional costs in determining the movement of an object.
  • a known method of measuring the displacement of an object (RU 1820209, 06/07/1993), adopted as the closest analogue to the considered method, namely, that the transducer - a photosensitive device with charge coupling - is installed on the moving object, along the path of the object are positioned signal sources - a lighting line, signals are formed - light beams, the distance between which does not exceed the length of the converter, cyclically polls the converter, the signal sources are included in a given sequence lnosti one in each transducer polling cycle is stopped brute enable signal sources upon receipt of the output signal is converted into an output signal, determining the source room and it is determined moving object.
  • This method allows you to increase the measured distance by which you can move the object. However, in this case, due to the enumeration of the included signal sources, until the appearance of the output signal as a whole, the time for determining the amount of movement of the object increases.
  • the accuracy of measuring the displacements of an object with this method, as well as in analogues, depends on the sensitivity zone of the transducer.
  • the objective of the invention is to increase the distance over which you can move the object, and to create a method of measuring the movements of the object, which can be used different types of signal sources, including magnets and / or electromagnets, as well as different types of displacement transducers, including magnetostrictive converters.
  • the technical result is to increase the accuracy of measuring the displacements of the object, increasing the speed of processing information from PT / RU2016 / 000227
  • transducer movements and the issuance of data on the position of the object and / or transducer are possible.
  • the technical result is achieved by using the method of measuring displacements, namely, that the displacement transducer is installed on the object, signal sources are installed along the object's trajectory, the signal sources are arranged on each section of the trajectory, determined by the change in the number of signal sources and / or the distance between any two sources signal, direct the signal to a moving object with a motion transducer, receive the output signal from the transducer eremescheny position of the signal sources in its measurement range, determined position of the object is measured on the moving distance greater than the active area displacement transducer length.
  • the arrangement of signal sources allows you to get unique unique combinations of signal sources on any part of the object’s trajectory, which provides unambiguous identification of the position of the displacement transducer at any moment in time and further allows you to determine as accurately as possible the position of the object during its movement, to increase the accuracy of measuring the movements of the object, as well as increase the distance, by which can be moved.
  • Unique combinations of signal sources on each section of the object's trajectory can be determined only by changing the amount of these signal sources.
  • a unique combination of a different number of signal sources will be located in the sensitivity zone of the displacement transducer, which will make it possible to uniquely identify the position of the object and determine its displacement.
  • the distance over which the object is moved exceeds the length of the active zone of the displacement transducer.
  • Unique combinations of signal sources on each section of the object's trajectory can be determined only by changing the distance between any two signal sources. In this case it is possible to arrange signal sources in any 1D-, 2D-, 3D-, nD-measurement. In any position of the displacement transducer, a unique combination of the same number of signal sources located in space without repetitions will be located in the zone of its sensitivity, which will make it possible to uniquely identify the position of the object and determine its displacement.
  • unique combinations of signal sources on each section of the object's trajectory can be determined both by a change in the number of signal sources and by a change in the distance between any two signal sources.
  • a unique combination of a different number of signal sources in any 1D-, 2D-, 3D-, nD-measurement with a different distance between any two signal sources will be located in the sensitivity zone of the displacement transducer, which will also make it possible to uniquely identify the position of the object and determine it moving.
  • This method can be implemented using any signal sources and converters.
  • magnets and / or electromagnets elements containing magnets and / or electromagnets, structures containing magnets / electromagnets can be used.
  • Light sources heat sources, radiation sources of any kind, kinetic energy sources, pressure sources, ultrasonic waves, material with induction and / or capacitive physical properties, i.e. virtually any material, source with encoded information (for example, barcodes, 20 codes, ZO codes nD codes, where n is an integer).
  • converters can be used magnetostrictive converters, various designs containing magnetostrictive converters. Hall transducers, photocells, inductive and capacitive converters, radiation converters, pressure converters and other energy converters can also be used as converters.
  • components of the identification system such as a reader (processor) and an antenna connected to it (read / write head) can be used as converters, and tags (chips, code carriers) will act as a signal source.
  • Processing of the output signal from the displacement transducer is provided by appropriate equipment, depending on the types of signal sources and displacement transducers used.
  • Information for processing can be transmitted via various interfaces and protocols, for example, via the analog interface, TCP / IP, IO-Link, ASInterface, Profinet, Profibus, DeviceNet, CANopen, EtherCAT, Ethernet, Varan.
  • the figure shows a device for implementing the proposed method for measuring the displacement of an object, which contains a displacement transducer 1 located on the object 2, signal sources 3 installed along the trajectory of the object 2 so that at each point of the trajectory the arrangement of the signal sources 3 is unique, determined by the change the number of signal sources 3 and / or the distance between any two signal sources 3.
  • a magnetostrictive linear displacement transducer having a measuring range of displacements a is mounted on a displacement object 1 as a displacement transducer 1, and signal sources 3 — magnets and / or electromagnets — are placed along the displacement path of the object 2.
  • signal sources 3 magnets and / or electromagnets — are placed along the displacement path of the object 2.
  • magnets and / or electromagnets have close to each other with the formation of the first unique set, on the second similar segment of the trajectory of length a there is a second set of magnets and / or electromagnets in which, for example, the rightmost magnet and / or electromagnet is moved away by a distance ⁇ , on a third similar segment of the trajectory of length a have a third set of magnets and / or electromagnets, in which, for example, the rightmost magnet and / or electromagnet is moved away by a distance of 2 ⁇ , etc.
  • the distance over which the object is moved exceeds the length of the active zone of the magnetostrictive transducer.
  • magnets and / or electromagnets in each section of the trajectory equal to the measuring range of the transducer a can be positioned so that the distance between the magnets and / or electromagnets remains the same, but their number changes, that is, two magnets and / or an electromagnet, in the second section - three magnets and / or an electromagnet, etc.
  • the distance over which the object is moved exceeds the length of the active zone of the magnetostrictive transducer.
  • a non-repeating combination of signal sources will be located, which will uniquely identify the position of the object and determine its movement.
  • magnets and / or electromagnets on any part of the path equal to the measuring range of the displacement transducer a, when the number of magnets and / or electromagnets changes, as well as the distance between any two magnets and / or electromagnets, i.e. the first part of the path, for example, two magnets and / or electromagnets with a distance ⁇ between them, three magnets and / or electromagnets with a distance ⁇ between the first and second magnet and / or electromagnet are located on the second section of the trajectory rot and 2 ⁇ distance between the second and third magnet and / or electromagnet, etc.
  • U2016 / 000227 U2016 / 000227
  • the distance over which the object is moved exceeds the length of the active zone of the magnetostrictive transducer. In this case, an unambiguous identification of the position of the object and its movement is also provided.
  • Data on the unique arrangement of signal sources is pre-recorded in the equipment that processes the output signal.
  • the magnetostrictive transducer gives the position value of each of the magnets and / or electromagnets opposite which the object is located with a displacement transducer mounted on it.
  • the obtained values are transmitted to processing equipment, which compares with previously entered data on the location of magnets and / or electromagnets and determines the position of the object and its movement.
  • the output signal from the displacement transducer By the output signal from the displacement transducer, one can also determine the numbers of signal sources, the impact of which was exerted on the displacement transducer, and any other parameters of the signal sources, if necessary.
  • the increase in the distance over which it is possible to move the object can be calculated as follows.
  • a Balluff GmbH transducer is used as a magnetostrictive linear displacement transducer, the nonlinearity of which is 30 ⁇ m, and the measuring range is 4500 mm. If you use this converter, two signal sources, taking into account the change in the distance between them by 31 ⁇ m on each segment of the path, and take into account the fact that the minimum necessary distance between the signal sources must be at least 60 mm, then it is possible to obtain: unique positions of signal sources.
  • the total measurement range when using two signal sources is: T / RU2016 / 000227
  • the method of measuring the movements of an object allows to increase the accuracy of measuring the movements of an object with a significant increase in the distance by which an object can be moved.
  • This increases the speed of analysis of information received from the converter, increases the speed of determining the position of the object and its movement throughout the production area, which ensures an increase in the efficiency of the production process as a whole.
  • it is necessary to provide power to only one displacement transducer installed on the object, which simplifies the measurement method.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Control And Safety Of Cranes (AREA)
  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)

Abstract

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения абсолютных перемещений объектов, например, в металлургии, автомобильной промышленности, крановой технике, складской и производственной логистике, при автоматизации производства в целом. Задачей изобретения является увеличение расстояния, на которое можно переместить объект, и создание способа измерения перемещений объекта, при котором могут быть использованы разные типы источников сигнала, в том числе, магниты и/или электромагниты, также разные типы преобразователей перемещений, в том числе, магнитострикционные преобразовател и. Техническим результатом является повышение точности измерения перемещений объекта, повышение скорости обработки информации от преобразователя перемещений и выдачи данных о положении объекта и/или преобразователя. Технический результат достигается при использовании способа измерений перемещений, заключающегося в том, что преобразователь перемещений устанавливают на объект, вдоль траектории перемещения объекта устанавливают источники сигнала, на каждом участке траектории обеспечивают расстановку источников сигнала, определяемую изменением количества источников сигнала и/или расстояния между любыми двумя источниками сигнала, направляют сигнал на движущийся объект с преобразователем перемещений, принимают выходной сигнал с преобразователя перемещений о положении источников сигнала, находящихся в его диапазоне измерения, определяют положение объекта, при этом измеряют перемещение на расстоянии, превышающем длину активной зоны преобразователя перемещений.

Description

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения абсолютных перемещений объектов, например, в металлургии, автомобильной промышленности, крановой технике, складской и производственной логистике, при автоматизации производства в целом.
При расширении масштабов решаемых задач на производстве важную роль играет повышение эффективности производственных процессов, которое достигается, в том числе, за счет быстрого и точного определения положения объектов в разные периоды времени на территории производственного помещения. Эффективное отслеживание перемещений объекта позволяет составить точную карту производственного процесса, например, в ночное время, что позволяет сократить количество задействованных сотрудников.
Известные способы измерения перемещений объекта основаны на перемещении преобразователя и источника сигнала относительно друг друга. Например, в дискретных системах сигнал от источника обрабатывается с получением значения перемещения объекта только в том случае, если он был воспринят преобразователем. Таким образом, точность определения положения объекта зависит от величины диапазона измерения перемещений преобразователя, которая в свою очередь зависит и ограничивается зоной чувствительности преобразователя.
Известен способ измерения перемещения объекта (JP0850004, 20.02.1996 г.), согласно которому источник сигнала - магнит - устанавливают на объект, вдоль траектории его перемещения размещают преобразователи - датчики Холла, на которые подают ток возбуждения, при движении объекта с датчиков Холла снимают значения напряжения и далее вычисляют значение перемещений объекта.
Недостатками данного способа является невысокая точность измерения и ограничение диапазона измерения перемещений объекта зоной чувствительности преобразователей. Помимо этого, для измерения перемещений необходимо проложить электрический кабель к каждому датчику Холла для обеспечения его питания и снятия сигнала. Последний факт существенно усложняет систему измерения.
Известны способы измерения перемещений объекта (RU2125235, 20.01.1999 г, RU2117914, 20.08.1998 г.), согласно которым преобразователь устанавливают на перемещаемый объект, ультразвуковые волны распространяют от источников, расположенных вдоль траектории перемещения объекта, измеряют время распространения сигнала от источников до преобразователей и по его значению судят о величине линейного перемещения объекта.
Недостатками указанных способов является невозможность измерения положения объекта за пределами зоны чувствительности преобразователя, что не позволяет измерять перемещения объекта на значительные расстояния и тем самым ограничивает применение в производстве.
Известен способ измерения перемещений объекта (RU2 96300,
10.01.2003 г.), согласно которому преобразователь - фотоприемник устанавливают на перемещаемом объекте, через оптическую систему на него направляют световой сигнал от источников, расположенных вдоль траектории перемещения объекта, по выходному сигналу фотоприемника судят о величине перемещения объекта.
Недостатками данного способа является невысокая точность, так как значение величины перемещения объекта зависит от расположения, величины и интенсивности светового пятна на фотоприемнике. С помощью данного способа так же невозможно измерять перемещения объекта на значительные расстояния. К тому же, для реализации указанного способа используется дополнительное оборудование (оптическая система, дополнительный фотоприемник для учета нестабильности светового потока излучателя), что создает неудобства при использовании и приводит к дополнительным затратам при определении перемещения объекта.
Известен способ определения абсолютных перемещений объекта
(RU93003536, 10.08.1995 г.), согласно которому на маску и на измерительную шкалу наносят несколько рядов идентичных щелей таким образом, чтобы периоды расположения щелей не имели общих делителей, маску располагают на перемещаемом объекте, измерительную шкалу устанавливают вдоль траектории перемещения объекта, при прохождении объекта с маской вдоль измерительной шкалы с заданным периодом меняют интенсивность света, проходящего через щели измерительной шкалы и маски, причем значения долей периода каждого ряда не имеют целых общих делителей, определяют абсолютное значение перемещения объекта. Данный способ позволяет 00227
3
теоретически увеличить диапазон измерения перемещений объекта за счет уникальности периодов маски и измерительной шкалы в любой промежуток времени, однако нанесение делителей на маску и измерительную шкалу является трудоемким и неудобным, поэтому практически измерять перемещения объекта на значительные расстояние не представляется возможным. К тому же, точность указанного определения перемещения зависит от интенсивности получаемых световых пятен после прохождения через щели маски, в связи чем является невысокой.
Известен способ измерения перемещений объекта (RU 1820209, 07.06.1993 г.), принятый за наиболее близкий аналог к рассматриваемому способу, заключающийся в том, что преобразователь - фоточувствительный прибор с зарядовой связью - устанавливают на перемещаемый объект, вдоль траектории перемещения объекта располагают источники сигнала - осветительную линейку, формируют сигналы - лучи света, расстояние между которыми не превышает длины преобразователя, осуществляют циклический опрос преобразователя, источники сигнала включают в заданной последовательности по одному в каждом цикле опроса преобразователя, прекращают перебор включения источников сигнала при получении выходного сигнала, преобразуют выходной сигнал, определяют номер источника сигнала и по нему определяют перемещение объекта.
Данный способ позволяет увеличить измеряемое расстояние, на которое можно переместить объект. Однако в этом случае, за счет перебора включаемых источников сигнала, до момента появления выходного сигнала в целом увеличивается время определения величины перемещения объекта. Точность измерения перемещений объекта при данном способе так же, как и в аналогах, зависит от зоны чувствительности преобразователя.
Задачей изобретения является увеличение расстояния, на которое можно переместить объект, и создание способа измерения перемещений объекта, при котором могут быть использованы разные типы источников сигнала, в том числе, магниты и/или электромагниты, также разные типы преобразователей перемещений, в том числе, магнитострикционные преобразователи.
Техническим результатом является повышение точности измерения перемещений объекта, повышение скорости обработки информации от P T/RU2016/000227
4
преобразователя перемещений и выдачи данных о положении объекта и/или преобразователя.
Технический результат достигается при использовании способа измерений перемещений, заключающегося в том, что преобразователь перемещений устанавливают на объект, вдоль траектории перемещения объекта устанавливают источники сигнала, на каждом участке траектории обеспечивают расстановку источников сигнала, определяемую изменением количества источников сигнала и/или расстояния между любыми двумя источниками сигнала, направляют сигнал на движущийся объект с преобразователем перемещений, принимают выходной сигнал с преобразователя перемещений о положении источников сигнала, находящихся в его диапазоне измерения, определяют положение объекта, измеряют перемещение на расстоянии, превышающем длину активной зоны преобразователя перемещений.
Расстановка источников сигнала, определяемая изменением количества источников сигнала и/или расстояния между любыми двумя источниками сигнала, позволяет получить неповторяющиеся уникальные комбинации источников сигнала на любом участке траектории движения объекта, что обеспечивает однозначную идентификацию положения преобразователя перемещений в любой момент времени и далее позволяет максимально точно определить положение объекта при его движении, повысить точность измерения перемещений объекта, а также увеличить расстояние, на которое его можно переместить.
Неповторимые комбинации источников сигнала на каждом участке траектории перемещения объекта могут определяться только изменением количества данных источников сигнала. В данном случае в зоне чувствительности преобразователя перемещений будет располагаться уникальная комбинация из разного количества источников сигнала, которая позволит однозначно идентифицировать положение объекта и определить его перемещение. При этом расстояние, на которое перемещают объект, превышает длину активной зоны преобразователя перемещений.
Неповторимые комбинации источников сигнала на каждом участке траектории перемещения объекта могут определяться только изменением расстояния между любыми двумя источниками сигнала. В данном случае возможна расстановка источников сигнала в любом 1D-, 2D-, 3D-, nD- измерении. В любом положении преобразователя перемещений в зоне его чувствительности будет располагаться уникальная комбинация из одного и того же количества источников сигнала, расположенных в пространстве без повторений, что позволит однозначно идентифицировать положение объекта и определить его перемещение.
Также неповторимые комбинации источников сигнала на каждом участке траектории перемещения объекта могут определяться как изменением количества источников сигнала, так и изменением расстояния между любыми двумя источниками сигнала. В данном случае в зоне чувствительности преобразователя перемещений будет располагаться уникальная комбинация из разного количества источников сигнала в любом 1D-, 2D-, 3D-, nD- измерении с разным расстоянием между любыми двумя источниками сигнала, что также позволит однозначно идентифицировать положение объекта и определить его перемещение.
Получение неповторяющихся комбинаций источников сигнала позволяет определять не только положение и перемещение объекта, но и безошибочно идентифицировать номера источников сигнала и другие их параметры в случае необходимости.
Данный способ может быть реализован посредством любых источников сигнала и преобразователей.
В качестве источников сигнала могут быть использованы магниты и/или электромагниты, элементы, содержащие магниты и/или электромагниты, конструкции, содержащие магниты/электромагниты.
В качестве источников сигнала могут быть также использованы световые источники, источники тепла, источники радиации любого вида, источники кинетической энергии, источники давления, ультразвуковые волны, материал, обладающий индукционными и/или емкостными физическими свойствами, т.е. виртуально любой материал, источник с кодированной информацией (например, штрихкоды, 20-коды, ЗО-коды nD-коды, где п - целое число).
В качестве преобразователей могут быть использованы магнитострикционные преобразователи, различные конструкции, содержащие магнитострикционные преобразователи. В качестве преобразователей могут быть также использованы датчики Холла, фотоэлементы, индуктивные и емкостные преобразователи, радиационные преобразователи, преобразователи давления и другие преобразователи энергии.
Также в качестве преобразователей могут быть использованы компоненты системы идентификации такие, как считыватель (процессор) и подключенная к нему антенна (головка чтения/записи), в качестве источника сигнала при этом будут выступать метки (чипы, кодоносители).
Обработка выходного сигнала с преобразователя перемещений обеспечивается соответствующей аппаратурой в зависимости от применяемых типов источников сигнала и преобразователей перемещений. Информация для обработки может быть передана по различным интерфейсам и протоколам, например, по аналоговому интерфейсу, TCP/IP, IO-Link, ASInterface, Profinet, Profibus, DeviceNet, CANopen, EtherCAT, Ethernet, Varan.
При использовании данного способа возможно с высокой точностью получить информацию о месте и времени нахождения объекта в производственном процессе, что повышает эффективность управления производством.
На фигуре представлено устройство для реализации заявляемого способа измерения перемещений объекта, которое содержит преобразователь перемещений 1 , расположенный на объекте 2, источники сигнала 3, установленные вдоль траектории движения объекта 2 таким образом, чтобы в каждой точке траектории расстановка источников сигнала 3 была уникальной, определяемой изменением количества источников сигнала 3 и/или расстояния между любыми двумя источниками сигнала 3.
Например, на объект перемещения в качестве преобразователя перемещений 1 устанавливают магнитострикционный преобразователь линейных перемещений, имеющий диапазон измерения перемещений а, вдоль траектории перемещения объекта 2 размещают источники сигнала 3 - магниты и/или электромагниты. Рассмотрим случай, когда на каждом участке траектории а используется одно и то же количество магнитов и/или электромагнитов, но изменяется расстояние между двумя магнитами и/или электромагнитами (см. фигуру). То есть на первом участке траектории, равном диапазону измерения преобразователя перемещений а, магниты и/или электромагниты располагают вплотную друг к другу с образованием первого уникального набора, на втором аналогичном отрезке траектории длиной а располагают второй набор магнитов и/или электромагнитов, в котором, например, крайний правый магнит и/или электромагнит отодвинут на расстояние Δ, на третьем аналогичном отрезке траектории длиной а располагают третий набор магнитов и/или электромагнитов, в котором, например, крайний правый магнит и/или электромагнит отодвинут на расстояние 2Δ и т.д. При этом расстояние, на которое перемещают объект, превышает длину активной зоны магнитострикционного преобразователя. Получаем, что на любом участке траектории напротив зоны чувствительности преобразователя располагается неповторяющаяся комбинация источников сигнала, которая позволяет однозначно идентифицировать положение объекта и определить его перемещение.
Также магниты и/или электромагниты на каждом участке траектории, равном диапазону измерения преобразователя перемещений а, можно расположить так, чтобы расстояние между магнитами и/или электромагнитами оставалось одинаковым, но изменялось их количество, то есть на первом участке траектории можно размесить два магнита и/или электромагнита, на втором участке - три магнита и/или электромагнита и т.д. При этом расстояние, на которое перемещают объект, превышает длину активной зоны магнитострикционного преобразователя. В данном случае на любом отрезке траектории напротив зоны чувствительности преобразователя будет располагаться неповторяющаяся комбинация источников сигнала, которая позволит однозначно идентифицировать положение объекта и определить его перемещение.
Также возможен вариант размещения магнитов и/или электромагнитов на любом участке траектории, равном диапазону измерения преобразователя перемещений а, когда изменяется как количество магнитов и/или электромагнитов, так и расстояние между любыми двумя магнитами и/или электромагнитами, то есть первом участке траектории, располагают, например, два магнита и/или электромагнита с расстоянием Δ между ними, на втором участке траектории располагают три магнита и/или электромагнита с расстоянием Δ между первым и вторым магнитом и/или электромагнитом и расстоянием 2Δ между вторым и третьи магнитом и/или электромагнитом и т.д. U2016/000227
8
При этом расстояние, на которое перемещают объект, превышает длину активной зоны магнитострикционного преобразователя. В данном случае также обеспечивается однозначная идентификация положения объекта и его перемещения.
Данные по уникальному расположению источников сигнала заранее заносятся в аппаратуру, обрабатывающую выходной сигнал. При движении объекта вдоль траектории с расставленными магнитами и/или электромагнитами магнитострикционный преобразователь выдает значение положения каждого из магнитов и/или электромагнитов, напротив которых расположен объект с установленным на нем преобразователем перемещений. Полученные значения передаются в обрабатывающую аппаратуру, которая производит сравнение с занесенными ранее данными о расположении магнитов и/или электромагнитов и определяет положение объекта и его перемещение.
По выходному сигналу с преобразователя перемещений можно также определить номера источников сигнала, воздействие с которых было оказано на преобразователь перемещений, и любые другие параметры источников сигнала, если существует такая необходимость.
Увеличение расстояние, на которое возможно переместить объект можно вычислить следующим образом. Например, в качестве магнитострикционного преобразователя линейных перемещений используют преобразователь фирмы Balluff GmbH, величина нелинейности которого составляет 30 мкм, диапазон измерения равен 4500 мм. Если использовать данный преобразователь, два источника сигнала с учетом изменения расстояния между ними на 31 мкм на каждом отрезке траектории, и учитывать то, что минимально необходимое расстояние между источниками сигнала должно быть не менее 60 мм, то возможно получить:
Figure imgf000010_0001
уникальных положений источников сигналов.
Таким образом, суммарный диапазон измерений при использовании двух источников сигнала составляет: T/RU2016/000227
9
4500 x 70645 = 317 902 500 мм.
С ТОЧНОСТЬЮ 30 MKM.
В итоге, способ измерений перемещений объекта позволяет повысить точность измерения перемещений объекта при значительном увеличении расстояния, на которое можно переместить объект. При этом повышается скорость анализа информации, полученной от преобразователя, повышается скорость определения положения объекта и его перемещения по производственной территории, что обеспечивает повышение эффективности производственного процесса в целом. Также для измерения перемещений необходимо обеспечить питанием только один преобразователь перемещений, установленный на объекте, что упрощает способ измерения.
К тому же, для реализации способа могут быть использованы разные источники сигнала, преобразователи перемещений и соответствующая аппаратура для обработки выходного сигнала, что делает его универсальным.

Claims

Формула изобретения
1. Способ измерений перемещений, заключающийся в том, что преобразователь перемещений устанавливают на объект, вдоль траектории перемещения объекта устанавливают источники сигнала, на каждом участке траектории обеспечивают расстановку источников сигнала, определяемую изменением количества источников сигнала и/или расстояния между любыми двумя источниками сигнала, направляют сигнал на движущийся объект с преобразователем перемещений, принимают выходной сигнал с преобразователя перемещений о положении источников сигнала, находящихся в его диапазоне измерения, определяют положение объекта.
2. Способ измерений перемещений, заключающийся в том, что магнитострикционный преобразователь перемещений устанавливают на объект, вдоль траектории перемещения объекта устанавливают магниты и/или электромагниты, на каждом участке траектории обеспечивают расстановку магнитов и/или электромагнитов, определяемую изменением количества магнитов и/или электромагнитов и/или расстояния между любыми двумя магнитами и/или электромагнитами, направляют сигнал на движущийся объект с магнитострикционным преобразователем перемещений, принимают выходной сигнал с магнитострикционного преобразователя перемещений о положении магнитов и/или электромагнитов, находящихся в его диапазоне измерения, определяют положение объекта, измеряют перемещение на расстоянии, превышающем длину активной зоны магнитострикционного преобразователя.
3. Способ по п.1 , заключающийся в том, что в качестве источников сигнала используются магниты и/или электромагниты, световые источники, источники тепла, источники радиации любого вида, источники кинетической энергии, источники давления, ультразвуковые волны, материал, обладающий индукционными и/или емкостными физическими свойствами, источники с кодированной информацией.
4. Способ по п.1 , заключающийся в том, что в качестве преобразователей используются датчики Холла, фотоэлементы, магнитострикционные преобразователи, индуктивные и емкостные преобразователи, радиационные преобразователи, преобразователи давления.
5. Способ no п.1, заключающийся в том, что в качестве преобразователей используются процессор и подключенная к нему головка чтения/записи, в качестве источника сигнала используются чипы, кодоносители.
6. Способ по п.1, заключающийся в том, расстановка источников сигнала реализована в любом 1D-, 2D-, 3D-, nD- измерении.
7. Способ по п.1, заключающийся в том, что по выходному сигналу с преобразователя перемещений определяют номер источника сигнала.
8. Способ по п.2, заключающийся в том, что расстановка магнитов и/или электромагнитов реализована в любом 1D-, 2D-, 3D-, nD- измерении.
9. Способ по п.2, заключающийся в том, что по выходному сигналу с магнитострикционного преобразователя перемещений определяют номер магнита и/или электромагнита.
PCT/RU2016/000227 2015-07-08 2016-04-21 Способ измерения перемещений объекта WO2017007368A1 (ru)

Priority Applications (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MX2017016455A MX2017016455A (es) 2015-07-08 2016-04-21 Metodo para medir el desplazamiento de un objeto.
SG11201800583UA SG11201800583UA (en) 2015-07-08 2016-04-21 Method for measuring of object displacement
BR112017013784-4A BR112017013784A2 (pt) 2015-07-08 2016-04-21 método de medição de deslocamento de um objeto
US15/525,367 US10107652B2 (en) 2015-07-08 2016-04-21 Method for measuring displacements of object
UAA201712435A UA123583C2 (ru) 2015-07-08 2016-04-21 Способ измерения перемещений объекта
KR1020177024784A KR102121243B1 (ko) 2015-07-08 2016-04-21 물체의 변위를 측정하기 위한 방법
PL16821718T PL3193138T3 (pl) 2015-07-08 2016-04-21 Sposób pomiaru przemieszczeń obiektu
ES16821718T ES2737803T3 (es) 2015-07-08 2016-04-21 Método para medir el desplazamiento de un objeto
CN201680006351.0A CN107250730B (zh) 2015-07-08 2016-04-21 物体位移的测量方法
JP2018521172A JP2018531393A (ja) 2015-07-08 2016-04-21 物体の変位を計測する方法
EP16821718.0A EP3193138B1 (en) 2015-07-08 2016-04-21 Method for measuring displacements of object

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015127430 2015-07-08
RU2015127430/28A RU2594669C1 (ru) 2015-07-08 2015-07-08 Способ измерения перемещений объекта
RU2015152019/28A RU2598690C1 (ru) 2015-12-04 2015-12-04 Способ измерения перемещений объекта
RU2015152019 2015-12-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017007368A1 true WO2017007368A1 (ru) 2017-01-12

Family

ID=57684947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2016/000227 WO2017007368A1 (ru) 2015-07-08 2016-04-21 Способ измерения перемещений объекта

Country Status (13)

Country Link
US (1) US10107652B2 (ru)
EP (1) EP3193138B1 (ru)
JP (1) JP2018531393A (ru)
KR (1) KR102121243B1 (ru)
CN (1) CN107250730B (ru)
BR (1) BR112017013784A2 (ru)
EA (1) EA201600278A1 (ru)
ES (1) ES2737803T3 (ru)
MX (1) MX2017016455A (ru)
PL (1) PL3193138T3 (ru)
SG (1) SG11201800583UA (ru)
UA (1) UA123583C2 (ru)
WO (1) WO2017007368A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110567481A (zh) * 2019-09-05 2019-12-13 上海凌泽信息科技有限公司 一种物体位移监测方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4422041A (en) * 1981-07-30 1983-12-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Magnet position sensing system
SU1129490A1 (ru) * 1982-05-04 1984-12-15 Уфимский авиационный институт им.Орджоникидзе Способ бесконтактного измерени перемещений
US6208131B1 (en) * 1995-11-20 2001-03-27 Oribatal Engine Company Electronic position and speed sensing device
RU2339957C2 (ru) * 2007-05-04 2008-11-27 Физико-технический институт Уральского Отделения Российской Академии Наук Датчик положения объекта
RU2410700C1 (ru) * 2009-09-28 2011-01-27 Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Датчик положения объекта (варианты)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7394244B2 (en) * 2003-10-22 2008-07-01 Parker-Hannifan Corporation Through-wall position sensor
US7145326B2 (en) * 2003-12-31 2006-12-05 Honeywell International Inc. Systems and methods for position detection
US7408343B2 (en) * 2004-11-18 2008-08-05 Honeywell International Inc. Position detection utilizing an array of magnetic sensors with irregular spacing between sensing elements
WO2009003186A1 (en) * 2007-06-27 2008-12-31 Brooks Automation, Inc. Multiple dimension position sensor
US8237443B2 (en) * 2007-11-16 2012-08-07 Baker Hughes Incorporated Position sensor for a downhole completion device
EP2116814B1 (de) * 2008-05-09 2014-06-25 Siemens Aktiengesellschaft Messeinrichtung zur Ermittlung einer Lage und/oder einer Geschwindigkeit
US8026715B2 (en) 2008-10-03 2011-09-27 International Business Machines Corporation Magneto-resistance based nano-scale position sensor
CN101846487A (zh) * 2009-03-26 2010-09-29 曹宜 一种磁阵列位置传感装置及其定位方法
US9448087B2 (en) * 2011-10-10 2016-09-20 Methode Electronics, Inc. Contactless magnetic linear position sensor
CN104215165B (zh) * 2013-05-31 2017-02-08 浙江师范大学 一种一维位移精密测量方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4422041A (en) * 1981-07-30 1983-12-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Magnet position sensing system
SU1129490A1 (ru) * 1982-05-04 1984-12-15 Уфимский авиационный институт им.Орджоникидзе Способ бесконтактного измерени перемещений
US6208131B1 (en) * 1995-11-20 2001-03-27 Oribatal Engine Company Electronic position and speed sensing device
RU2339957C2 (ru) * 2007-05-04 2008-11-27 Физико-технический институт Уральского Отделения Российской Академии Наук Датчик положения объекта
RU2410700C1 (ru) * 2009-09-28 2011-01-27 Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Датчик положения объекта (варианты)

Also Published As

Publication number Publication date
US20180106647A1 (en) 2018-04-19
JP2018531393A (ja) 2018-10-25
EA201600278A1 (ru) 2017-01-30
CN107250730A (zh) 2017-10-13
BR112017013784A2 (pt) 2018-03-13
KR102121243B1 (ko) 2020-06-10
SG11201800583UA (en) 2018-02-27
UA123583C2 (ru) 2021-04-28
EP3193138A1 (en) 2017-07-19
CN107250730B (zh) 2021-03-23
KR20170115078A (ko) 2017-10-16
US10107652B2 (en) 2018-10-23
EP3193138A4 (en) 2018-05-23
EP3193138B1 (en) 2019-05-22
ES2737803T3 (es) 2020-01-16
PL3193138T3 (pl) 2019-10-31
MX2017016455A (es) 2018-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103983290B (zh) 复合型绝对值编码器
EP0521114B1 (en) Multi-magnet long stroke sensor
CN101484826A (zh) 使用渡越时间原理进行光电子非接触距离测量的方法和设备
CN102607388A (zh) 平面电机动子位移测量装置及方法
RU2594669C1 (ru) Способ измерения перемещений объекта
US20190062066A1 (en) Conveyor systems and methods of controlling moving stage
RU2598690C1 (ru) Способ измерения перемещений объекта
WO2017007368A1 (ru) Способ измерения перемещений объекта
RU2623829C1 (ru) Адаптивный способ измерения перемещений
EA040911B1 (ru) Способ измерения перемещений объекта
CN109564108A (zh) 传感器装置
JP2018531393A6 (ja) 物体の変位を計測する方法
US11181393B2 (en) Encoder system for position determination with varying scale
CN208399786U (zh) 一种采用音圈马达控制的变焦镜头
CN108827352B (zh) 一种编码器及其码盘
KR100575124B1 (ko) 긴 구간용으로 사용가능한 위치 검출용 선형 엔코더
JP2006343110A (ja) 絶対位置検出装置
EP4253904A1 (en) System for measuring the movement of objects
JP2003520950A (ja) 測定値記録をトリガするための位置発生器を用いた走査方法
Gudkov et al. Fiber-Optic Sensor for Monitoring Synchronicity of Actuators
SU1023196A1 (ru) Устройство дл измерени угла поворота вала
Gudkov Fiber Optic Sensor for Precise Detection of the Moment of Passage of Reflective Labels
WO2014061667A1 (ja) 無線による座標測定装置
JPH01135447A (ja) 絶対位置検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16821718

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2016821718

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2016821718

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15525367

Country of ref document: US

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112017013784

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20177024784

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: MX/A/2017/016455

Country of ref document: MX

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018521172

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 11201800583U

Country of ref document: SG

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: A201712435

Country of ref document: UA

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112017013784

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20170626