一種可檢測(cè)絕對(duì)位移值的光電式位移檢測(cè)裝置及方法。被測(cè)物體的表面平行設(shè)置兩組包含逐次排列的亮、暗色塊的識(shí)別色塊。至少一個(gè)光源部照射光線到識(shí)別色塊，其反射光被至少兩個(gè)感光部接收。光源部、感光部沿識(shí)別色塊平移的過(guò)程中信號(hào)處理單元采集感光部接收的光信號(hào)強(qiáng)度，識(shí)別絕對(duì)參考位置，及相對(duì)該位置的相對(duì)位移值，進(jìn)而計(jì)算出當(dāng)前位置的絕對(duì)位移值。本發(fā)明專利技術(shù)采用非接觸式檢測(cè)，使用壽命長(zhǎng)，可檢測(cè)絕對(duì)位移，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝要求低，成本低。成本低。成本低。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種光電式位移檢測(cè)裝置及方法
[0001]本專利技術(shù)涉及一種光電式位移檢測(cè)裝置及方法，具體地涉及一種可檢測(cè)絕對(duì)位移的反射型光電式位移檢測(cè)裝置，及一種位移檢測(cè)方法。
技術(shù)介紹
[0002]現(xiàn)有位移檢測(cè)一般使用編碼器作為位移檢測(cè)裝置。光學(xué)式位移編碼器一般包括光源部，光柵標(biāo)尺，光電傳感器。光源部相對(duì)光柵標(biāo)尺移動(dòng)，光透過(guò)光柵標(biāo)尺產(chǎn)生亮暗條紋，光電傳感器將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，根據(jù)該信號(hào)計(jì)算位移量。上述的編碼器需要設(shè)置光柵標(biāo)尺，結(jié)構(gòu)及安裝復(fù)雜，成本高。現(xiàn)有技術(shù)中使用反射型光電式位移檢測(cè)裝置，例如中國(guó)公開(kāi)號(hào)CN111109842A的專利技術(shù)專利中，未對(duì)光路約束，接收漫反射光線范圍大，色塊設(shè)置較窄時(shí)，其反射光光強(qiáng)變化幅度較少，從而影響檢測(cè)精度；其檢測(cè)精度依賴感光件個(gè)數(shù)，精度越高成本越高；感光件安裝位置是否精確，也會(huì)影響到精度；需要安裝額外傳感器才能檢測(cè)絕對(duì)位移。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0003]為克服上述光電式位移檢測(cè)裝置的問(wèn)題，本專利技術(shù)提供一種可檢測(cè)絕對(duì)位移，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝要求低，成本低的光電式位移檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。本專利技術(shù)的光學(xué)式位移檢測(cè)裝置包括：被測(cè)件，其被檢測(cè)的位移方向表面平整。至少兩組識(shí)別色塊：第一組識(shí)別色塊與第二組識(shí)別色塊平行并列地設(shè)置在被測(cè)件的外表面，至少包含反射率相差較大的亮色塊、暗色塊。每組識(shí)別色塊由不同亮色塊、暗色塊相鄰的依次成條狀排列。至少一個(gè)光源部，其將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，可以發(fā)射可見(jiàn)光，或紅外光，或紫外光，并照射到兩組識(shí)別色塊上。至少兩個(gè)感光部：第一感光部和第二感光部分開(kāi)設(shè)置在光源部的側(cè)方，為光電轉(zhuǎn)換器件，第一感光部與第一組識(shí)別色塊對(duì)應(yīng)設(shè)置，第二感光部與第二組識(shí)別色塊對(duì)應(yīng)設(shè)置。第一感光部接收第一組識(shí)別色塊的反射光，第二感光部接收第二組識(shí)別色塊的反射光。不同亮暗色塊的反射光光強(qiáng)不同，因此感光部對(duì)應(yīng)輸出不同強(qiáng)度的電信。
[0004]同一位置的第一組識(shí)別色塊的顏色與第二組識(shí)別色塊的顏色組合形成不同亮暗組合模式，至少包含亮亮、暗暗、亮暗、暗亮四種組合模式，其中至少兩種亮暗組合模式的色塊交替地設(shè)置在被檢測(cè)位移的范圍內(nèi)，色塊的寬度已知。其他的亮暗組合模式的色塊被設(shè)置在被測(cè)件檢測(cè)范圍的起始端、結(jié)束端或中間固定位置，用于識(shí)別絕對(duì)參考零點(diǎn)位置。
[0005]在光源部、感光部與識(shí)別色塊之間設(shè)置狹縫，光源部發(fā)射的光線只有通過(guò)狹縫開(kāi)口才能入射到色塊，開(kāi)口以外的光線被遮擋，色塊的反射光也只能通過(guò)狹縫開(kāi)口才能到達(dá)感光部。上述光源部、感光部靠近被測(cè)件，可沿著亮色塊、暗色塊排列的方向平移。光源部發(fā)射的光線通過(guò)上述狹縫入射到兩組識(shí)別色塊，兩組識(shí)別色塊的反射光通過(guò)狹縫分別反射到兩個(gè)感光部。第一感光部接收識(shí)別第一組識(shí)別色塊的亮暗狀態(tài)，第二感光部收識(shí)別第二組識(shí)別色塊的亮暗狀態(tài)。信號(hào)處理單元，與兩個(gè)感光部電連接，用于讀取電信號(hào)信息，進(jìn)行處理并實(shí)現(xiàn)位移檢測(cè)結(jié)果的計(jì)算。
[0006]當(dāng)感光部、狹縫正對(duì)的色塊區(qū)域暗色塊占比越多，反射光光強(qiáng)越弱，當(dāng)感光部、狹縫正對(duì)的色塊區(qū)域亮色塊占比越多，反射光光強(qiáng)越強(qiáng)。在位移檢測(cè)過(guò)程中，光源部、感光部、狹縫一起沿兩組識(shí)別色塊平移，感光部接收到反射光并轉(zhuǎn)換輸出電信號(hào)，感光部從正對(duì)暗色塊偏移到正對(duì)亮色塊，或從正對(duì)亮色塊偏移到正對(duì)暗色塊（移動(dòng)一個(gè)亮暗色塊間距）的過(guò)程中，反射光光強(qiáng)在最弱與最強(qiáng)之間切換，對(duì)應(yīng)電信號(hào)從最弱逐漸變?yōu)樽顝?qiáng)，或從最強(qiáng)逐漸變?yōu)樽钊?。交替亮暗的色塊對(duì)應(yīng)的電信號(hào)強(qiáng)度類(lèi)似交替上升下降的三角波波形。感光部輸出的電信號(hào)強(qiáng)度反映了當(dāng)前位置狹縫正對(duì)區(qū)域亮色塊與暗色塊的占比狀態(tài)，進(jìn)而反映了感光部臨近色塊的相對(duì)位置。
[0007]通過(guò)識(shí)別色塊亮暗組合模式可判斷當(dāng)前位置是否處于參考零點(diǎn)位置。在參考零點(diǎn)位置時(shí)，設(shè)置預(yù)設(shè)的絕對(duì)位移值a。感光部從參考零點(diǎn)位置移動(dòng)到被檢測(cè)的某一位置，信號(hào)處理單元計(jì)算位移結(jié)果為a加上或減去（w+x），w為平移經(jīng)過(guò)多個(gè)相鄰亮暗色塊間距的累加（因?yàn)樯珘K與色塊之間間距已知，因此可逐個(gè)累加這些間距），x為當(dāng)位置相對(duì)電信號(hào)強(qiáng)度最強(qiáng)或最弱位置的偏移位移值。
[0008]本專利技術(shù)所述光電式位移檢測(cè)裝置的檢測(cè)位移方法包括以下步驟：1）信號(hào)處理單元通過(guò)讀取兩個(gè)感光部的電信號(hào)的強(qiáng)弱，識(shí)別對(duì)應(yīng)位置色塊的亮暗組合模式，當(dāng)識(shí)別為參考零點(diǎn)位置的亮暗組合模式，設(shè)置預(yù)設(shè)的絕對(duì)位移值作為位移檢測(cè)的參考零點(diǎn)；2）如果信號(hào)處理單元識(shí)別的亮暗組合模式不是參考零點(diǎn)位置的亮暗組合模式，則使光源部、感光部、狹縫沿被測(cè)件相對(duì)平移，直到讀取的亮暗組合模式為參考零點(diǎn)位置的亮暗組合模式，設(shè)置預(yù)設(shè)的絕對(duì)位移值作為位移檢測(cè)的參考零點(diǎn)；3）從參考零點(diǎn)開(kāi)始，使光源部、感光部、狹縫沿著兩組識(shí)別色塊一起平移到待檢測(cè)位置，信號(hào)處理單元記錄從參考零點(diǎn)到檢測(cè)位置的電信號(hào)變化狀態(tài)，當(dāng)被檢測(cè)位置在參考零點(diǎn)之后，計(jì)算的絕對(duì)位移檢測(cè)結(jié)果為a+w+a1，a為預(yù)設(shè)的參考零點(diǎn)位移值，w為平移過(guò)程中逐個(gè)對(duì)所經(jīng)過(guò)的相鄰不同亮暗色塊間距的累加；當(dāng)被檢測(cè)位置在參考零點(diǎn)之前，計(jì)算的絕對(duì)位移檢測(cè)結(jié)果為b
?
w
?
b1，b為預(yù)設(shè)參考零點(diǎn)位移值，w為平移過(guò)程中逐個(gè)對(duì)所經(jīng)過(guò)的相鄰不同亮暗色塊間距的累加；a1、b1為當(dāng)前位置相對(duì)電信號(hào)最強(qiáng)或最弱位置的相對(duì)偏移位移值。
[0009]由于光源部照射光較為發(fā)散，色塊反射為漫反射，使用狹縫可以只讓與狹縫對(duì)應(yīng)區(qū)域的色塊能被光線照射，及對(duì)應(yīng)區(qū)域的反射光被感光部接收，因此可更加準(zhǔn)確的反映狹縫對(duì)應(yīng)區(qū)域的暗色塊亮與暗色塊占比狀態(tài)，進(jìn)而提高識(shí)別位移的精度。當(dāng)識(shí)別的色塊模式為參考零點(diǎn)，該狀態(tài)可同時(shí)作為限位功能使用，無(wú)需安裝額外的限位傳感器。采用非接觸式檢測(cè)，使用壽命長(zhǎng)。使用通用光電傳感器，色塊可打印、使用涂層或貼紙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝置的制造成本低?？赏ㄟ^(guò)減少狹縫和色塊的寬度獲得更高的精度，可檢測(cè)絕對(duì)位移。
附圖說(shuō)明
[0010]圖1是第1實(shí)施方式中的光電式位移檢測(cè)裝置的立體圖示意圖。
[0011]圖2是第1實(shí)施方式中識(shí)別色塊設(shè)置及其對(duì)應(yīng)感光部電信號(hào)的波形示意圖。
[0012]圖3是第2實(shí)施方式中識(shí)別色塊設(shè)置及其對(duì)應(yīng)感光部電信號(hào)的波形示意圖。
[0013]附圖標(biāo)記說(shuō)明：1、電路板，2、光源部，3、感光部，31、第一感光部，32、第二感光部，4、狹縫，5、被測(cè)件，6、識(shí)別色塊，61、第一組識(shí)別色塊，62第二組識(shí)別色塊，7、信號(hào)處理單元。
具體實(shí)施方式
[0014]下面參照附圖1說(shuō)明本專利技術(shù)的第1實(shí)施方式。如圖1所示，光源部2包括兩個(gè)發(fā)光光源，和感光部3一起安裝電路板1的側(cè)邊，感光部3包括第一感光部31和第二感光部32，分別安裝在光源部2的側(cè)方。被測(cè)件5處于感光部2前方，其被檢測(cè)位移方向表面平整，設(shè)置有識(shí)別色塊6，包括平行并列的第一組識(shí)別色塊61和第二組識(shí)別色塊62。兩組識(shí)別色塊包含反射率相差較大的亮色塊和暗色塊。在兩組識(shí)別色塊的起始端都設(shè)置為暗色塊，第一組識(shí)別色塊61的結(jié)束端設(shè)置暗色塊，第二組識(shí)別色塊62的結(jié)束端設(shè)置亮色塊，第一組識(shí)別色塊61中間都為亮色塊，第二組識(shí)別色塊62的中間部分交替相鄰的排列亮色塊、暗色塊，且色塊間距、寬度都為w。在光源部2、感光部3與識(shí)別色塊6之間設(shè)置有狹縫4，狹本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種光電式位移檢測(cè)裝置，其特征在于：被測(cè)件，其被測(cè)位移方向表面平整；至少兩組識(shí)別色塊：第一組識(shí)別色塊與第二組識(shí)別色塊平行并列地設(shè)置在被測(cè)件外表面，每組色塊包含逐次排列的反射率相差較大的亮色塊和暗色塊；至少一個(gè)光源部，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，照射光線到所述識(shí)別色塊；至少兩個(gè)感光部：第一感光部和第二感光部設(shè)置在光源部的側(cè)方，為光電轉(zhuǎn)換器件，第一感光部接收所述第一組識(shí)別色塊的反射光，第二感光部接收所述第二組識(shí)別色塊的反射光；所述光源部、感光部靠近所述被測(cè)件，并可相對(duì)其平移；信號(hào)處理單元，與兩個(gè)感光部電連接，讀取電信號(hào)，識(shí)別參考位置，計(jì)算位移檢測(cè)結(jié)果。2.如權(quán)利要求1所述的光電式位移檢測(cè)裝置，其特征在于：同一位置的第一組識(shí)別色塊的顏色與第二組識(shí)別色塊的顏色組合形成不同亮暗組合模式：亮亮、暗暗、亮暗、暗亮組合模式，至少兩種亮暗組合模式的色塊相鄰交替設(shè)置在被測(cè)范圍內(nèi)，且距離已知，其他亮暗組合模式設(shè)置在端部或中間，用于檢測(cè)絕對(duì)參考零點(diǎn)位置。3.如權(quán)利要求1所述的光電式位移檢測(cè)裝置，其特征在于：在光源部、感光部與識(shí)別色塊之間至少設(shè)置一個(gè)狹縫，狹縫的遮擋部分不允許光線通...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李志，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：李志，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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