光學成像位移檢測裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術涉及物體位移檢測裝置，尤其是一種光學成像位移檢測裝置，包括光學鼠標傳感器以及與其配套的透鏡（１）和發光二極管，其中發光二極管發出的光線經被測物體（２）反射后通過透鏡（１）在感光窗口連續成像，該光學鼠標傳感器根據成像數據計算出被測物體（２）的運動狀態，微處理器，用于控制光學鼠標傳感器的工作狀態并從光學鼠標傳感器獲取被測物體（２）的運動狀態數據，從而計算出被測物體（２）的移動距離、移動速度、移動加速度、和移動方向中的至少一種，接口，其工作狀態受微處理器控制并從微處理器獲取反應被測物體（２）運動狀態的信號用于輸出，本實用新型專利技術能夠對被測物體在二維平面上的運動實時檢測并輸出。（*該技術在2015年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及物體位移檢測裝置，尤其是一種光學成像位移檢測裝置。
技術介紹
目前，在工控領域內通常采用位移傳感器對物體的位移進行檢測，常用的有光柵編碼器、滑動電阻式、電容式及超聲波式位移傳感器。其中光柵編碼器是利用物體移動帶動事先加工好的光柵對感光元件的光路進行切斷以形成物體位移的編碼數據，滑動電阻及電容式是利用物體移動從而改變相應的電阻或電容值以形成物體位移數據，超聲波式是利用超聲波的波反射原理來得到物體位移的數據。但是，上述位移傳感器均無法直接完成對物體在二維平面上的運動方向、速度等的實時檢測。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種能夠對被測物體在二維平面上的運動狀態，如距離、速度、加速度、和方向中的至少一種進行實時檢測并輸出的光學成像位移檢測裝置。本技術的技術方案是一種光學成像位移檢測裝置，包括光學鼠標傳感器以及與其配套的透鏡和發光二極管，其中發光二極管發出的光線經被測物體表面反射后通過透鏡在光學鼠標傳感器的感光窗口連續成像，該光學鼠標傳感器根據成像數據計算出被測物體的運動狀態，微處理器，用于控制光學鼠標傳感器的工作狀態并從光學鼠標傳感器獲取被測物體的運動狀態數據，從而計算出被測物體的移動距離、移動速度、移動加速度、和移動方向中的至少一種，接口，其工作狀態受微處理器控制并從微處理器獲取反應被測物體運動狀態的信號用于輸出。其中接口包括運算放大電路和三極管，微處理器的輸出信號通過運算放大電路放大后驅動三極管輸出。其中接口是RS-485收發器，微處理器通過該RS-485收發器與外部總線通信。其中接口包括RS-485收發器，微處理器通過該RS-485收發器與外部總線通信，以及運算放大電路和三極管，微處理器的輸出信號通過運算放大電路放大后驅動三極管輸出。其中光學鼠標傳感器采用ADNS-2051、ADNS-3060、或PAN101BOI-204，微處理器采用C8051F330、或C8051F121單片機。本技術利用光學鼠標(Optical Mouse)定位的工作原理，將光學鼠標傳感器(Optical Mouse Sensor)以及與其配套的發光二極管(LED)和透鏡固定，使被測物體相對于該光學鼠標傳感器運動，通過微處理器對光學鼠標傳感器的檢測信號進行處理，從而得到被測物體在二維平面上的運動狀態，如距離、速度、加速度、和方向中的至少一種，然后以符合相應類型通信協議的數據封包后與外部總線通信，或者以工業控制領域內常用的4-20mA電流信號方式輸出。附圖說明附圖1為本技術的工作流程圖；附圖2為本技術實施例1的電路原理圖；附圖3為本技術實施例2的電路原理圖；附圖4為本技術實施例2中光學鼠標傳感器PAN101BOI-204所檢測的被測物體移動狀態以積分編碼形式輸出的波形；附圖5為本技術實施例3的電路原理圖；附圖6為本技術中實施例1、2采用的接口電路原理圖；附圖7為本技術中實施例3采用的接口電路原理圖。具體實施方式以下結合附圖來對本技術作進一步詳細的說明實施例1如圖2所示，ADNS-2051是安捷倫科技公司(Agilent Technologies)生產的光學鼠標傳感器(Optical Mouse Sensor)，C8051F330單片機是51系列的派生產品。如圖2中ADNS-2051的PD引腳為器件啟動引腳，SOID引腳為數據串行輸入輸出引腳，SCLK引腳為同步時鐘信號并且此信號始終由C8051F330單片機產生，XY_LED引腳為發光二極管(LED)的驅動引腳，OSC_IN和OSC_OUT引腳為ADNS-2051的外部時鐘輸入及時鐘驅動，其典型值為6MHz，XA引腳、XB引腳、YA引腳、和YB引腳為2維編碼器輸出引腳。當器件上電后，C8051F330單片機初始化并配置各端口，由其P1.1端口送出串口通信時鐘信號并一直保持，經120μs延時后由P1.2端口送出高電平啟動ADNS-2051，再經過120μs延時后由P1.0端口送出對ADNS-2051初始化及點亮LED的數據，ADNS-2051初始化成功后驅動發光二極管照亮移動物體表面，此時可根據ADNS-2051內部地址為0X05的8位寄存器讀出物體表面反光強度的數值，根據這一數值可設置發光二極管的驅動電流以及判斷ADNS-2051初始化完畢可進入正常工作，C8051F330單片機此時可對ADNS-2051進行工作狀態，如分辨率、每秒成像幀數等進行設置。ADNS-2051通過透鏡1對被測物體2表面進行連續成像，成像后的數據經集成在ADNS-2051上的數據處理器(DSP)對圖像數據取特征點(特征點數目由分辨率決定，其典型值為400或800)并對相鄰兩幀圖象的特征點進行類比運算后得到物體移動狀態幀數據，由C8051F330單片機對ADNS-2051的地址為0X027的動作寄存器數值進行定時的讀取并判斷，如果該寄存器數值為1表明被測物體2有移動發生，C8051F330單片機可將ADNS-2051內部地址為0X03及0X04的兩個寄存器中的移動狀態幀數據經由ADNS-2051的串行口讀取，由C8051F330單片機對相鄰的兩個狀態幀數據進行比較計算后得到被測物體2的移動距離、移動速度、移動加速度、和移動方向中的至少一種(由于ADNS-2051每秒鐘的成像數目是已知的，所以能夠計算出移動速度和加速度)，根據實際使用需要由C8051F330單片機進行通信協議的數據封包成幀再通過RS-485收發器與外部總線通信，或者通過運算放大電路和三極管變為工業控制領域內常用的4-20mA電流信號輸出。如圖6所示，C8051F330單片機將物體移動狀態數據經DA轉換后，通過P0.1/DA out端口以電流信號輸出，該電流信號經電阻R1取樣后由運算放大電路進行放大，再驅動三級管以電流形式輸出，通常采用工業控制領域內常見的4-20mA電流，適當選取電阻R11，可改變輸出電流的大小。如圖6、7所示，其中運算放大器可選用AD公司的OP295、495、822、823或MAXIM公司的MAX4198、4199等儀表用差分放大器，輸出采用兩個三極管構成的復合管。如圖2所示，RX485收發器可選用MAX485、DG485、75LBC184等芯片，圖中為MAX485，其RE引腳和DE引腳為收發控制端。實施例2如圖3所示，PAN101BOI-204是原相科技公司(PixArt Imaging)生產的光學鼠標傳感器(Optical Mouse Sensor)，PAN101BOI為漏極開路輸出需上拉電阻。如圖3所示，PAN101BOI-204的各引腳標號及功能與實施例1中的ADNS-2051大體相同。器件上電后，C8051F330單片機的P1.1端口啟動PAN101BOI-204，其通過XY_LED引腳驅動發光二極管照亮被測物體2表面，PAN101BOI-204通過透鏡1對被測物體2表面進行連續成像，成像后的數據經集成在PAN101BOI-204上的數據處理器(DSP)對圖像數據取特征點，并對相鄰兩楨圖象的特征點進行類比運算后得到物體移動狀態數據，該數據通過XA引腳、XB引腳、YA引腳、和YB引腳以積分編碼形式輸出至C8051F330單片機(即XA先于XB為向左本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光學成像位移檢測裝置，其特征在于，包括：光學鼠標傳感器以及與其配套的透鏡（１）和發光二極管，其中發光二極管發出的光線經被測物體（２）表面反射后通過透鏡（１）在光學鼠標傳感器的感光窗口連續成像，該光學鼠標傳感器根據成像數據計算出被 測物體（２）的運動狀態；微處理器，用于控制光學鼠標傳感器的工作狀態并從光學鼠標傳感器獲取被測物體（２）的運動狀態數據，從而計算出被測物體（２）的移動距離、移動速度、移動加速度、和移動方向中的至少一種；接口，其工作狀態受微處理 器控制并從微處理器獲取反應被測物體（２）運動狀態的信號用于輸出。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙寧光，朱歲仲，朱歲一，巴博，姬濤，許軍，張曜林，
申請(專利權)人：寧夏瑞賽爾商務有限公司，
類型：實用新型
國別省市：64[中國|寧夏]