一種確定角度位置的測量裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種利用光電元件檢測角度位置的裝置。其目的是為了提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、檢測精度高的一種確定角度位置的測量裝置。本實(shí)用新型一種確定角度位置的測量裝置，包括傳感器板、遮光片、四個(gè)光電池和光源，所述傳感器板上開設(shè)有通孔，所述四個(gè)光電池兩兩一組以通孔中心線中心對稱安裝在傳感器板上，待檢測電機(jī)的電機(jī)軸穿過通孔，所述光源安裝在電機(jī)軸的軸心線延長線上，所述遮光片分為兩個(gè)扇形遮板，兩個(gè)所述扇形遮板以電機(jī)軸軸心為圓心且以電機(jī)轉(zhuǎn)軸軸心中心對稱分布，所述遮光片位于光電池與光源之間，所述四個(gè)光電池均為矩形，所述光源投射在光電池上的光斑直徑不大于所述遮光片的扇形遮片外沿的直徑。
【專利說明】一種確定角度位置的測量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種檢測裝置，特別是涉及一種利用光電元件檢測角度位置的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]角度位置檢測裝置主要用來對旋轉(zhuǎn)部件進(jìn)行角度的精確測量，涉及大量工程應(yīng)用。比如對擺動電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)子位置測量等。測角裝置的實(shí)現(xiàn)方式有許多種，每種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，需要針對不同應(yīng)用特點(diǎn)選擇不同的測角方式。隨著激光振鏡在工業(yè)制造、醫(yī)療美容和科研軍事領(lǐng)域應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，作為激光振鏡的核心組件“掃描電機(jī)”起到了越來越重要的作用。在掃描電機(jī)的實(shí)際使用過程中，角度位移傳感器是一種利用電機(jī)軸的角度變化來檢測鏡片擺動位置，從而將位置信號采集到運(yùn)算控制系統(tǒng)中的裝置。
[0003]旋轉(zhuǎn)變壓器測角裝置因?yàn)閷Υ艌雒舾卸贿m于某些工業(yè)環(huán)境，利用滑動變阻器測角也因?yàn)榻佑|電阻及壽命問題不能在許多場合應(yīng)用。而目前國內(nèi)整個(gè)激光行業(yè)所使用的掃描電機(jī)，大多是采用電容式角度位移傳感器，裝配工藝復(fù)雜、體積大、抗溫漂性能差、速度低、故障率高，并且蝴蝶形電容介質(zhì)片具有不可忽略的轉(zhuǎn)動慣量，當(dāng)電機(jī)朝微型化發(fā)展時(shí)，成為電機(jī)速度的一個(gè)重要的制約因素，只能適合在中低端打標(biāo)市場中使用，不能滿足所有客戶的運(yùn)用需求。特別在高精度的光纖激光打標(biāo)、小體積的醫(yī)療美容以及OCT眼科設(shè)備等應(yīng)用領(lǐng)域，傳統(tǒng)電容傳感器因?yàn)橹貜?fù)定位精度低、抗干擾能力差等缺點(diǎn)，已越來越不能滿足高端行業(yè)的需求。
[0004]歐美國家的掃描電機(jī)均采用專業(yè)定制的扇形結(jié)構(gòu)光電池作為其位置檢測裝置，參見美國專利US5844673公開了一種確定旋轉(zhuǎn)元件角度位置的檢測裝置，其中采用的四個(gè)扇形的光電池作為光源接收裝置，光源與光電池之間設(shè)置有蝶形遮光片，蝶形遮光片安裝在電機(jī)軸端部，當(dāng)電機(jī)軸轉(zhuǎn)動時(shí)帶動遮光片旋轉(zhuǎn)，隨著遮光片旋轉(zhuǎn)，光電池表面接收光線的區(qū)域面積發(fā)生線性變化，從而產(chǎn)生的輸出電流也發(fā)生變化，根據(jù)光電池輸出電流值可以檢測到電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)的角度位置。這種檢測裝置需要定制特殊的扇形光電池，定制的成本較高，并且扇形的全相大小不能做的太寬，因?yàn)槎嘤嗟谋┞秴^(qū)域會產(chǎn)生不必要的系統(tǒng)噪音，因此對扇形光電池的加工和安裝都提出了很高的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、檢測精度高的一種確定角度位置的測量裝置。
[0006]本實(shí)用新型一種確定角度位置的測量裝置，包括傳感器板、遮光片、四個(gè)光電池和光源，所述傳感器板上開設(shè)有通孔，所述四個(gè)光電池兩兩一組以通孔中心線中心對稱安裝在傳感器板上，待檢測電機(jī)的電機(jī)軸穿過通孔，所述光源安裝在電機(jī)軸的軸心線延長線上，所述遮光片分為兩個(gè)扇形遮板，兩個(gè)所述扇形遮板以電機(jī)軸軸心為圓心且以電機(jī)轉(zhuǎn)軸軸心中心對稱分布，所述遮光片位于光電池與光源之間，所述四個(gè)光電池均為矩形，所述光源投射在光電池上的光斑直徑不大于所述遮光片的扇形遮片外沿的直徑。
[0007]本實(shí)用新型一種確定角度位置的測量裝置，其中所述光源安裝在光電端蓋內(nèi)，所述光電端蓋固定安裝在電機(jī)殼底部，所述光源的引線焊接于傳感器板上；所述光電端蓋光源發(fā)射孔為錐形孔，且該錐形孔錐度不大于(R_r)/H，其中R為遮光片的扇形遮片外沿的直徑，r為光源的直徑，H為光源與光電池的垂直距離。
[0008]本實(shí)用新型一種確定角度位置的測量裝置，其中所述光電端蓋的材料為黑色工程塑料。
[0009]本實(shí)用新型一種確定角度位置的測量裝置，其中所述光電池采用四象限光敏二極管。
[0010]本實(shí)用新型一種確定角度位置的測量裝置，其中所述遮光片與光電傳感器之間的距離為0.2mm?0.4mm。
[0011]本實(shí)用新型一種確定角度位置的測量裝置，其中所述遮光片的材料為合金鋼片。
[0012]本實(shí)用新型一種確定角度位置的測量裝置，其中所述電機(jī)軸通過軸承安裝在電機(jī)殼內(nèi)，所述傳感器板固定安裝在電機(jī)殼底部。
[0013]本實(shí)用新型一種確定角度位置的測量裝置與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于:其一，本實(shí)用新型對安裝在傳感器板上的光電池的形狀進(jìn)行了改變，本實(shí)用新型的光電池改變?yōu)槠胀ǖ木匦?；其二，本?shí)用新型對光源的投射范圍進(jìn)行了限定，本實(shí)用新型使用的光源投射在光電池上的光斑直徑控制為不大于所述遮光片的扇形遮片外沿的直徑。首先從本實(shí)用新型技術(shù)效果來講:由于將光斑大小控制在遮光片的扇形遮片外沿的直徑范圍內(nèi)，故即便光電池變?yōu)榱似胀ǖ木匦?，在?shí)際檢測時(shí)，光電池暴露在光照范圍內(nèi)的部分仍然呈線性變化，不會產(chǎn)生系統(tǒng)噪音，或產(chǎn)生的系統(tǒng)噪音在允許的范圍內(nèi)，繼續(xù)保持了工業(yè)制造行業(yè)高精度的打標(biāo)性能和醫(yī)療科研等應(yīng)用領(lǐng)域長時(shí)間工作的穩(wěn)定性。其次從本實(shí)用新型的技術(shù)難度上來講:一方面，本實(shí)用新型采用的普通的矩形光電池在加工難度上較現(xiàn)有的扇形光電池容易很多，且安裝難度上也有很大降低；另一方面，將光斑大小控制在遮光片的扇形遮片外沿的直徑范圍內(nèi)的技術(shù)也是很容易實(shí)現(xiàn)的。最后，從本實(shí)用新型的生產(chǎn)成本來講:由于本實(shí)用新型的檢測裝置采用的是普通的矩形光電池，節(jié)省了 2/3的生產(chǎn)費(fèi)用。
[0014]本實(shí)用新型將光斑大小控制在遮光片的扇形遮片外沿的直徑范圍內(nèi)是通過如下方式實(shí)現(xiàn)的:光電端蓋光源發(fā)射孔為錐形孔，且該錐形孔錐度不大于(R_r)/H，其中R為遮光片的扇形遮片外沿的直徑，r為光源的直徑，H為光源與光電池的垂直距離，由于光電端蓋為注塑成型的，所以，很容易計(jì)算出光電端蓋的形狀參數(shù)，相較于扇形光電池的技術(shù)，節(jié)約了生產(chǎn)成本，降低了生產(chǎn)難度，提高了工作效率。
[0015]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型一種確定角度位置的測量裝置作進(jìn)一步說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型一種確定角度位置的測量裝置的主視剖視圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型一種確定角度位置的測量裝置中傳感器板的仰視圖；
[0018]圖3為本實(shí)用新型一種確定角度位置的測量裝置中遮光片的仰視圖；
[0019]圖4為本實(shí)用新型一種確定角度位置的測量裝置中光源投射在光電池上的光斑位置示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1、圖2、圖3所示，本實(shí)用新型一種確定角度位置的測量裝置包括傳感器板1、合金鋼片材質(zhì)遮光片3、四個(gè)矩形光電池9、10、11、12和一個(gè)光源6。傳感器板I上開設(shè)有通孔8，光電池9、10、11、12采用四象限光敏二極管，四個(gè)光電池9、10、11、12兩兩一組以通孔8中心線中心對稱安裝在傳感器板I上，傳感器板I固定安裝在電機(jī)殼2底部。待檢測電機(jī)的電機(jī)軸4穿過通孔8通過軸承安裝在電機(jī)殼2內(nèi)，光源6安裝在電機(jī)軸4的軸心線延長線上。遮光片3分為兩個(gè)扇形遮板，兩個(gè)扇形遮板以電機(jī)軸4軸心為圓心且以電機(jī)軸4軸心中心對稱分布，遮光片3位于光電池9、10、11、12與光源6之間，遮光片3與光電池9、10、11、12之間的距離為0.2mm?0.4mm。光源6安裝在黑色工程塑料材質(zhì)的光電端蓋5內(nèi)，光電端蓋5固定安裝在電機(jī)殼2底部,光源6的引線7焊接于傳感器板I上；光電端蓋5光源發(fā)射孔51為錐形孔，且該錐形孔錐度不大于(R_r)/H，其中R為遮光片3的扇形遮片外沿的直徑，H為光源6與光電池9、10、11、12的垂直距離，由此參數(shù)關(guān)系可以得知，如圖4所不，光源6投射在光電池9、10、11、12上的光斑13直徑不大于遮光片3的扇形遮片外沿的直徑。
[0021]當(dāng)啟動電機(jī)時(shí)，光源6透過光源發(fā)射孔51在四個(gè)光電池9、10、11、12上形成一個(gè)光斑13，且該光斑13的直徑小于遮光片3的外沿直徑，隨著電機(jī)軸4帶動遮光片3轉(zhuǎn)動，兩個(gè)對角的光電池9、11上的光斑面積增大,另外兩個(gè)對角的光電池10、12上的光斑面積減小，由于四片光電池9、10、11、12對角并聯(lián)，因此互為對角的光電池9、10、11、12各形成一個(gè)傳感器對，其中一個(gè)傳感器對的輸出增長時(shí)，另一個(gè)傳感器對的輸出會減小。兩個(gè)傳感器對的輸出分別接至一個(gè)差分放大器的兩個(gè)輸入端，就會輸出與電機(jī)軸4角度呈線性變化的雙極性電信號，由此就可以測定電機(jī)軸4的角度位置。
[0022]本實(shí)用新型的光源發(fā)射孔51為錐形孔，且該錐形孔錐度不大于(R-r)/H，其中R為遮光片3的扇形遮片外沿的直徑，r為光源6的直徑，H為光源6與光電池9、10、11、12的垂直距離，由于光電端蓋5為注塑成型的，所以，很容易計(jì)算出光電端蓋5的形狀參數(shù)，相較于扇形光電池的技術(shù)，節(jié)約了生產(chǎn)成本，降低了生產(chǎn)難度，提高了工作效率。基于光源6投射光斑13大小控制在遮光片3的扇形遮片外沿的直徑范圍內(nèi)，將安裝在傳感器板I上的光電池9、10、11、12的形狀設(shè)置為普通的矩形，其在加工難度上較現(xiàn)有的扇形光電池容易很多，且安裝難度上也有很大降低；而且在實(shí)際檢測時(shí)，光電池9、10、11、12暴露在光照范圍內(nèi)的部分仍然呈線性變化，不會產(chǎn)生系統(tǒng)噪音，或產(chǎn)生的系統(tǒng)噪音在允許的范圍內(nèi)，繼續(xù)保持了工業(yè)制造行業(yè)高精度的打標(biāo)性能和醫(yī)療科研等應(yīng)用領(lǐng)域長時(shí)間工作的穩(wěn)定性。
[0023]以上所述的實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種確定角度位置的測量裝置，包括傳感器板、遮光片、四個(gè)光電池和光源，所述傳感器板上開設(shè)有通孔，所述四個(gè)光電池兩兩一組以通孔中心線中心對稱安裝在傳感器板上，待檢測電機(jī)的電機(jī)軸穿過通孔，所述光源安裝在電機(jī)軸的軸心線延長線上，所述遮光片分為兩個(gè)扇形遮板，兩個(gè)所述扇形遮板以電機(jī)軸軸心為圓心且以電機(jī)轉(zhuǎn)軸軸心中心對稱分布，所述遮光片位于光電池與光源之間，其特征在于:所述四個(gè)光電池均為矩形，所述光源投射在光電池上的光斑直徑不大于所述遮光片的扇形遮片外沿的直徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定角度位置的測量裝置，其特征在于:所述光源安裝在光電端蓋內(nèi)，所述光電端蓋固定安裝在電機(jī)殼底部，所述光源的引線焊接于傳感器板上；所述光電端蓋光源發(fā)射孔為錐形孔，且該錐形孔錐度不大于(R_r)/H，其中R為遮光片的扇形遮片外沿的直徑，r為光源的直徑，H為光源與光電池的垂直距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種確定角度位置的測量裝置，其特征在于:所述光電端蓋的材料為黑色工程塑料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定角度位置的測量裝置，其特征在于:所述光電池采用四象限光敏二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定角度位置的測量裝置，其特征在于:所述遮光片與光電傳感器之間的距離為0.2mm?0.4臟。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定角度位置的測量裝置，其特征在于:所述遮光片的材料為合金鋼片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的一種確定角度位置的測量裝置，其特征在于:所述電機(jī)軸通過軸承安裝在電機(jī)殼內(nèi)，所述傳感器板固定安裝在電機(jī)殼底部。
【文檔編號】G01B11/26GK204101009SQ201420648317
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】周雙留, 劉曉東 申請人:鎮(zhèn)江金海創(chuàng)科技有限公司