CN204807044U - 一种位移传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种位移传感器，包括内部设置有空腔的壳体，以及设置在壳体内部的光学组件，发光部件，光学感应器，及光学感应器配套电路；光学组件包括透镜组件，透镜组件用于将移动物体表面成像到光学感应器的图像感应口；壳体上开设有检测窗口，棱镜组件的入光侧设置发光部件，出光侧与检测窗口平面呈倾斜设置，透镜组件设置在棱镜组件的一侧，并与检测窗口平面平行，透镜组件的出光侧设置光学感应器；光学感应器包括光线成像测量单元和DSP控制单元，光线成像测量单元的输出端依次经逻辑接口单元和通讯单元输出测量数据；光线成像测量单元用于根据收集的光线生成测量图像，DSP控制单元用于对比相邻时刻的测量图像获得测量数据。
Description
技术领域
本实用新型涉及测量用传感器，具体为一种位移传感器。
背景技术
位移传感器是测量中常用的传感器，一般采用滑动变阻器原理。因此这种传感器使用中常常存在有以下问题：使用过程密封易老化，电刷接触不良，带来损坏；电源容量小时模拟量输出误差大；测量回路的负载变化影响测量处理的精度；由于采用模拟量输出时，电源的稳定性对测量的影响很大，需要采用稳定性高的基准电压；安装过程要求对中性高，否则带来较大误差，同时容易损坏位移传感器。
实用新型内容
针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种结构简单，信号稳定，测量精度高，反应灵敏，输出信号为数字信号的位移传感器。
本实用新型是通过以下技术方案来实现：
一种位移传感器，包括内部设置有空腔的壳体，以及设置在壳体内部的光学组件，发光部件，光学感应器，及光学感应器配套电路；光学组件包括透镜组件，透镜组件用于将移动物体表面成像到光学感应器的图像感应口；壳体上开设有检测窗口，棱镜组件的入光侧设置发光部件，出光侧与检测窗口平面呈倾斜设置，透镜组件设置在棱镜组件的一侧，并与检测窗口平面平行，透镜组件的出光侧设置光学感应器；光学感应器包括光线成像测量单元和DSP控制单元，光线成像测量单元的输出端依次经逻辑接口单元和通讯单元输出测量数据；光线成像测量单元用于根据收集的光线生成测量图像，DSP控制单元用于对比相邻时刻的测量图像获得测量数据。
优选的，通讯单元上设置有USB和/或PS2接口和/或无线接口。
优选的，壳体设置有检测窗口的一侧连接有与壳体呈一体密封的测量滑杆，测量滑杆的运动方向与棱镜组件出光侧的光线相交，测量滑杆的一端与被测物体连接。
优选的，壳体外部设置用于使壳体上设置检测窗口的侧面和被测物体表面贴合接触的压紧弹簧；压紧弹簧的自由端固定在安装支架上。
优选的，还包括呈密封设置的外罩，外罩内部转动设置有旋转轮；旋转轮的转轴伸出外罩与被测物体连接；壳体设置在外罩内部，壳体设置检测窗口的侧面沿旋转轮的切向设置，且检测窗口朝向旋转轮的转轴布置。
优选的，发光部件采用可见光发光件，红外光发光件或激光发光件。
优选的，光学组件还包括用于作为光线通路的棱镜组件；棱镜组件用于将发光部件发出的光线，经棱镜组件传递后透射到被测物体的表面。
优选的，DSP控制单元还用于控制生成图像的时间间隔。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
本实用新型通过设置的发光部件和对光线进行传递、收集的光学组件，利用自发光线和收集反射光线对被测物体的移动实现测量，利用光学感应器中的光线成像测量单元和DSP控制芯片对采集到的图像进行对比分析，从而得到被测物体的位移信息，实现对位移的测量和传感，能够直接对被测物体进行测量；能够与被测物无固定连接，自身没有运动部件，便于安装，使用过程故障少，寿命长；测量时不受传感器尺寸限制，测量可以达到无上限范围，适用范围广，结构简单，检测稳定，识别性高，成本低廉，反应灵敏，能够提高检测精度和效率；测量结果直接以数字信号输出，能够适应多种接口类型，满足数字化智能测试的需要。
进一步的，通过设置与传感器一体封装的滑杆，能够使被测物运动带动滑杆运动，滑杆的位移被传感器测量记录，使其固定测量更加准确。能够满足更高精度，测试物运动稳定，测量的位移在一定限制范围内的测试需求。
进一步的，通过压紧弹簧的设置，能够保证传感器与被测物之间的间距不变的情况下，有效的减少由于移动物体在垂直于运动方向的摆动对传感器带来的损伤，可以大大增加传感器的寿命。
进一步的，通过圆弧形外罩的设置，能够保证壳体与圆柱状被测物的良好连接和测量距离的稳定，提高测量精度和使用可靠性。
附图说明
图1为本实用新型实例中所述位移传感器的结构示意图。
图2为本实用新型实例中所述位移传感器的照射光通路示意图。
图3为本实用新型实例中所述位移传感器使用时被测物体成像光通路示意图。
图4为本实用新型实例中所述位移传感器的电路结构框图。
图5为本实用新型实例中所述位移传感器的电路结构原理连接图。
图6为本实用新型实例中所述位移传感器进行直线位移测量的结构示意图。
图7为本实用新型实例中所述位移传感器进行平面位移测量的结构示意图。
图8为本实用新型实例中所述位移传感器进行角位移测量的结构示意图。
图9为本实用新型实例中所述位移传感器设置有滑杆的结构示意图。
图10为本实用新型实例中所述位移传感器设置有外罩的结构示意图。
图中：壳体1，光学感应器2，光学感应器配套电路3，棱镜组件4，透镜组件5，LED6，电缆线7，测量滑杆8，压紧弹簧9，安装支架10，外罩11，旋转轮12。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。
本实用新型，如图1中所示，其包括内部设置有空腔的壳体1，以及设置在壳体1内部的光学组件，发光部件，光学感应器2，及光学感应器配套电路3；外壳1为固定内部所有器件，并在底部采用耐磨材料保证光学***与被测物表面的间距保存固定，在电磁环境较差的地方可以采用金属屏蔽材料适当减少干扰。本优选实例中采用LED6作为发光部件，光学通路和其他电子器件。光学感应器2接收从被测物反射光线成像并对比计算位移信息后传输给通讯单元传输。光学组件中包括的棱镜组件4将LED6发生的光传输照射到被测物表面。光学组件中包括的5为透镜组件将被测物体表面反射的光线成像到光学鼠标芯片的图像接收区域。LED6产生光学感应器2能够接收使用的光线，优选的采用普通光、红外光或激光。电缆线7能够作为信号和/或电源的电缆线使用。
本实用新型能够适用于不同的精度、不同的位移速度、不同的被测物体表面，并且可以很容易的与计算机进行通信。如图1、图2和图3所示，被测运动物体为一表面较平整的平面运动物体，为所要观察的位移参数主体；移动方向为位移传感器所测量的位移运动方向；传感器外壳1为对传感器内部元器件提供保护和支持的机体，根据需要可以将与被测物接触点设计为耐磨材料，保证与被测物之间的间隙；光学感应器配套电路3采用电路板方式设置，提供电子元器件的固定和电路基板；LED6发出适合强度的测量所需光；棱镜组件4为将从LED发出的光传导照射到被测物表面，若led直接投射到被测物表面，可省去此部件；透镜组件5将被测物表面的微观图像成像到光学感应器的图像接受部分；光学感应器2包括光线成像测量单元，光线成像测量单元用于根据收集的光线生成测量图像，将芯片的图像接受处的图像按照通过DSP控制单元设定时间间隔进行图像比较计算出连续图像之间的特征点之间的位移变化，再将不同方向的变化数据通过传输逻辑接口传输给通讯单元。通讯单元直接按照设计好的接口将位移量传输出位移传感器。
成像原理如图6所示，LED6发出需要类型的光源，光线通过一个棱镜组件4的折反射后照射到转动物体表面，照射点正对于光学传感器2的检测窗口位置；棱镜组件4其能够利用光学玻璃或光学树脂制造，也能够省去，直接由LED6不经过棱镜组件4照射。如图3移动物体将光线进行反射经过透镜组件5进入光线成像测量单元的成像孔，在光线成像测量单元得到移动物体表面的微观成像。如图4和图5所示，通过DPS控制单元得到一个时间点摄取一个微观图像，再经过设定时间后记录第二张微观图像，将两张微观图像由DSP单元进行比较，得出图像发生的位移，将这个结果经过逻辑接口单元和通讯单元传出。
以此原理，本实用新型位移传感器能够作为平面位移传感器，方便的测量得到移动物体在两个垂直方向的位移参量。使用如图7所示，在壳体1外部设置用于使壳体1上设置检测窗口的侧面和被测物体表面贴合接触的压紧弹簧9；压紧弹簧9的自由端固定在安装支架10上。能够保证本实用新型所述的位移传感器与被测物体运动方向的压紧，保证测量的精度。
本实用新型位移传感器还能够用于旋转的物体表面，如图8所示，即能够测量该旋转物体的角位移，本优选实例中，如图10所示，通过呈密封设置的外罩11，外罩11内部转动设置有旋转轮12；旋转轮12的转轴伸出外罩11与被测物体连接；壳体1设置在外罩11内部，壳体1设置检测窗口的侧面沿旋转轮12的切向设置，且检测窗口朝向旋转轮12的转轴布置；从而能够实现无死角的高精度角位移测量。
本实用新型位移传感器，其还能够与一滑杆密封在一起，如图9所示，壳体1设置有检测窗口的一侧连接有与壳体1呈一体密封的测量滑杆8，测量滑杆8的运动方向与棱镜组件4出光侧的光线相交，测量滑杆8的一端与被测物体连接。从而能够满足高精度的有限量程的线位移测量。
本实用新型通过采用同样的结构能够满足线位移、平面(二维)位移、角位移的测量。实际应用时，电缆线7中的数据传输过程中能够采用增量式数据传输，可以大大减少数据传输对通讯速度的要求。若采用电池供电并加入无线通讯部件(如蓝牙通讯)可以满足无线连接的测量需要。
Claims (8)
1.一种位移传感器，其特征在于，包括内部设置有空腔的壳体(1)，以及设置在壳体(1)内部的光学组件，发光部件，光学感应器(2)，及光学感应器配套电路(3)；
所述的光学组件包括透镜组件(5)，透镜组件(5)用于将移动物体表面成像到光学感应器的图像感应口；
所述的壳体(1)上开设有检测窗口，棱镜组件(4)的入光侧设置发光部件，出光侧与检测窗口平面呈倾斜设置，透镜组件(5)设置在棱镜组件(4)的一侧，并与检测窗口平面平行，透镜组件(5)的出光侧设置光学感应器(2)；
所述的光学感应器(2)包括光线成像测量单元和DSP控制单元，光线成像测量单元的输出端依次经逻辑接口单元和通讯单元输出测量数据；光线成像测量单元用于根据收集的光线生成测量图像，DSP控制单元用于对比相邻时刻的测量图像获得测量数据。
2.根据权利要求1所述的一种位移传感器，其特征在于，通讯单元上设置有USB和/或PS2接口和/或无线接口。
3.根据权利要求1所述的一种位移传感器，其特征在于，壳体(1)设置有检测窗口的一侧连接有与壳体(1)呈一体密封的测量滑杆(8)，测量滑杆(8)的运动方向与棱镜组件(4)出光侧的光线相交，测量滑杆(8)的一端与被测物体连接。
4.根据权利要求1所述的一种位移传感器，其特征在于，壳体(1)外部设置用于使壳体(1)上设置检测窗口的侧面和被测物体表面贴合接触的压紧弹簧(9)；压紧弹簧(9)的自由端固定在安装支架(10)上。
5.根据权利要求1所述的一种位移传感器，其特征在于，还包括呈密封设置的外罩(11)，外罩(11)内部转动设置有旋转轮(12)；旋转轮(12)的转轴伸出外罩(11)与被测物体连接；壳体(1)设置在外罩(11)内部，壳体(1)设置检测窗口的侧面沿旋转轮(12)的切向设置，且检测窗口朝向旋转轮(12)的转轴布置。
6.根据权利要求1所述的一种位移传感器，其特征在于，发光部件采用可见光发光件，红外光发光件或激光发光件。
7.根据权利要求1所述的一种位移传感器，其特征在于，所述的光学组件还包括用于作为光线通路的棱镜组件(4)；棱镜组件(4)用于将发光部件发出的光线，经棱镜组件(4)传递后透射到被测物体的表面。
8.根据权利要求1所述的一种位移传感器，其特征在于，所述的DSP控制单元还用于控制生成图像的时间间隔。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN108507469A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-09-07 | 上海岭先机器人科技股份有限公司 | 滑动检测装置及其检测方法 |
| CN113945843A (zh) * | 2020-07-17 | 2022-01-18 | 深圳绿米联创科技有限公司 | 一种检测窗帘电机打滑的方法、窗帘电机和窗帘 |
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2015
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