用于確定角度位置的檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明用于確定角度位置的檢測(cè)裝置涉及一種檢測(cè)裝置。其目的是為了提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、檢測(cè)精度高的用于確定角度位置的檢測(cè)裝置。本發(fā)明用于確定角度位置的檢測(cè)裝置，包括傳感器板、四個(gè)光電池和光源，傳感器板上開設(shè)有通孔，四個(gè)光電池兩兩一組以通孔中心線中心對(duì)稱安裝在傳感器板上，待檢測(cè)電機(jī)的電機(jī)軸穿過通孔，光源安裝在電機(jī)軸的軸心線延長線上，其中電機(jī)軸端部固定安裝有與傳感器板平行的鏤空透光片，鏤空透光片開設(shè)有兩個(gè)形狀相同的扇形透光孔，兩個(gè)扇形透光孔以電機(jī)軸軸心為圓心且以電機(jī)軸軸心中心對(duì)稱分布，鏤空透光片位于光電池與光源之間，兩個(gè)透光孔分別與兩兩一組的光電池相對(duì)應(yīng)，光電池為矩形。
【專利說明】用于確定角度位置的檢測(cè)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種檢測(cè)裝置，特別是涉及一種利用光電元件檢測(cè)角度位置的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]角度位置檢測(cè)裝置主要用來對(duì)旋轉(zhuǎn)部件進(jìn)行角度的精確測(cè)量，涉及大量工程應(yīng)用。比如對(duì)擺動(dòng)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)子位置測(cè)量等。測(cè)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(duì)不同應(yīng)用特點(diǎn)選擇不同的測(cè)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(cè)鏡片擺動(dòng)位置，從而將位置信號(hào)采集到運(yùn)算控制系統(tǒng)中的裝置。
[0003]旋轉(zhuǎn)變壓器測(cè)角裝置因?yàn)閷?duì)磁場(chǎng)敏感而不適于某些工業(yè)環(huán)境，利用滑動(dòng)變阻器測(cè)角也因?yàn)榻佑|電阻及壽命問題不能在許多場(chǎng)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(dòng)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(chǎng)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(cè)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(cè)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(dòng)時(shí)帶動(dòng)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(cè)到電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)的角度位置。這種檢測(cè)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(huì)產(chǎn)生不必要的系統(tǒng)噪音，因此對(duì)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]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、檢測(cè)精度高的用于確定角度位置的檢測(cè)裝置。
[0006]本發(fā)明用于確定角度位置的檢測(cè)裝置，包括傳感器板、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(duì)稱安裝在傳感器板上，待檢測(cè)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，其中所述電機(jī)軸端部固定安裝有與傳感器板平行的鏤空透光片，所述鏤空透光片開設(shè)有兩個(gè)形狀相同的扇形透光孔，兩個(gè)所述扇形透光孔以電機(jī)軸軸心為圓心且以電機(jī)軸軸心中心對(duì)稱分布，所述鏤空透光片位于光電池與光源之間，兩個(gè)所述透光孔分別與兩兩一組的光電池相對(duì)應(yīng)，所述光電池為矩形。
[0007]本發(fā)明用于確定角度位置的檢測(cè)裝置，其中所述光電池采用方形PIN光探測(cè)器。
[0008]本發(fā)明用于確定角度位置的檢測(cè)裝置，其中所述鏤空透光片與光電池之間的間距為0.3臟。
[0009]本發(fā)明用于確定角度位置的檢測(cè)裝置，其中所述鏤空透光片的材料為合金鋼片。
[0010]本發(fā)明用于確定角度位置的檢測(cè)裝置，其中所述光源為半導(dǎo)體發(fā)光二極管。
[0011]本發(fā)明用于確定角度位置的檢測(cè)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，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，所述光源的弓I線焊接于傳感器板上。
[0012]本發(fā)明用于確定角度位置的檢測(cè)裝置，其中所述光電端蓋的材料為黑色工程塑料。
[0013]本發(fā)明用于確定角度位置的檢測(cè)裝置與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于本發(fā)明用于確定角度位置的檢測(cè)裝置在電機(jī)軸的端部安裝鏤空透光片，安裝在傳感器板上的光電池為普通的矩形，四個(gè)矩形光電池在鏤空透光片后部形成對(duì)發(fā)光源選擇性接收，僅在扇形光斑照射的部分激發(fā)電流，當(dāng)光照密度為常數(shù)時(shí)，光電池的輸出與其暴露在光照下的面積呈線性變化。當(dāng)透光片隨電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)形成四個(gè)矩形光電池中的兩個(gè)暴露更多的面積，而另外兩個(gè)縮減相應(yīng)面積。由于四片光電池對(duì)角并聯(lián)，因此互為對(duì)角的光電池各形成一個(gè)傳感器對(duì)，其中一個(gè)傳感器對(duì)的輸出增長時(shí)，另一個(gè)傳感器對(duì)的輸出會(huì)減小。兩個(gè)傳感器對(duì)的輸出分別接至一個(gè)差分放大器的兩個(gè)輸入端，就會(huì)輸出與電機(jī)軸角度呈線性變化的雙極性電信號(hào)。由于本發(fā)明的檢測(cè)裝置采用的是普通的矩形光電池，節(jié)省了 2/3的定制費(fèi)用，并且安裝簡(jiǎn)便，產(chǎn)能效益提高2倍以上，能應(yīng)用于任何類型的掃描電機(jī)，并繼續(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。
[0014]本發(fā)明用于確定角度位置的檢測(cè)裝置中鏤空透光片緊貼光電池安裝，與電機(jī)軸牢固裝配為一體，保證高速旋轉(zhuǎn)下鏤空透光片不發(fā)生形變，并進(jìn)一步降低透光片的厚度從而降低電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的用于確定角度位置的檢測(cè)裝置作進(jìn)一步說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明用于確定角度位置的檢測(cè)裝置的主視剖視圖；
[0017]圖2為本發(fā)明用于確定角度位置的檢測(cè)裝置中傳感器板的仰視圖；
[0018]圖3為本發(fā)明用于確定角度位置的檢測(cè)裝置中鏤空透光片的仰視圖；
[0019]圖4為本發(fā)明用于確定角度位置的檢測(cè)裝置中鏤空透光片與光電池的位置示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1和圖2所示，本發(fā)明用于確定角度位置的檢測(cè)裝置包括傳感器板1、四個(gè)方形的光電池9、10、11、12、鏤空透光片3和光源6。傳感器板I固定安裝在電機(jī)殼2底部，傳感器板I中心開設(shè)有通孔8。光電池9、10、11、12采用方形PIN光探測(cè)器，四個(gè)光電池9、
10、11、12兩兩一組以通孔8中心線中心對(duì)稱安裝在傳感器板I上，待檢測(cè)電機(jī)的電機(jī)軸4通過軸承安裝在電機(jī)殼2內(nèi)，電機(jī)軸4的下端穿過通孔8。光源6采用半導(dǎo)體發(fā)光二極管，安裝在光電端蓋5內(nèi)，光源6的引線7焊接于傳感器板I上，光電端蓋5的材料為黑色工程塑料，光電端蓋5固定安裝在電機(jī)殼2底部,光源6位于電機(jī)軸4的軸心線延長線上,保證光斑中光強(qiáng)分布為軸對(duì)稱，以保證測(cè)角精度。電機(jī)軸4端部固定安裝有與傳感器板I平行的鏤空透光片3，鏤空透光片3與光電池9、10、11、12之間的間距為0.3mm。
[0021]如圖3和圖4所示，鏤空透光片3開設(shè)有兩個(gè)形狀相同的扇形透光孔13，兩個(gè)扇形透光孔13以電機(jī)軸4軸心為圓心且以電機(jī)軸4軸心中心對(duì)稱分布,鏤空透光片3位于光電池9、10、11、12與光源6之間，兩個(gè)透光孔13分別與兩兩一組的光電池9、10、11、12相對(duì)應(yīng)，鏤空透光片3采用普通合金鋼片沖壓而成發(fā)黑處理，具有較好韌性和強(qiáng)度，鏤空透光片3在隨著電機(jī)軸4做±20度最大角度擺動(dòng)時(shí),扇形透光孔13的最大尺寸不超出光電池9、
10、11、12的有效面積。
[0022]當(dāng)電機(jī)軸4帶動(dòng)鏤空透光片3轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光源6透過透光孔13在四個(gè)光電池9、10、
11、12上形成四個(gè)扇形光斑，其中兩個(gè)對(duì)角的光電池9、11上的光斑面積增大，另外兩個(gè)對(duì)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(duì)角并聯(lián)，因此互為對(duì)角的光電池9、10、11、12各形成一個(gè)傳感器對(duì)，其中一個(gè)傳感器對(duì)的輸出增長時(shí)，另一個(gè)傳感器對(duì)的輸出會(huì)減小。兩個(gè)傳感器對(duì)的輸出分別接至一個(gè)差分放大器的兩個(gè)輸入端，就會(huì)輸出與電機(jī)軸4角度呈線性變化的雙極性電信號(hào)，由此就可以測(cè)定電機(jī)軸4的角度位置。
[0023]本發(fā)明采用通用的方形PIN光探測(cè)器作為光電池，市場(chǎng)上可以直接采購，無需專門定制，大大降低了制作工藝和生產(chǎn)成本。本發(fā)明采用具有兩個(gè)扇形透光孔的透光片，由普通合金鋼片沖壓而成，比塑料件具有更好的強(qiáng)度、精度和耐用性，確保光電池高精度的線性輸出。本發(fā)明專利考慮到光電端蓋只是用來固定半導(dǎo)體發(fā)光二極管的附件，無需太高的精度要求，所以采用工程黑塑料澆注一次成型，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)制作成本。由于本發(fā)明采用獨(dú)特的結(jié)構(gòu)方式、常用的加工材料、簡(jiǎn)單的裝配工藝，使得整個(gè)生產(chǎn)制造成本僅為國內(nèi)外同類型產(chǎn)品的1/3。裝配而成的掃描電機(jī)性能達(dá)到世界領(lǐng)先水平，精度、穩(wěn)定性及可靠性與國際同類頂級(jí)產(chǎn)品相當(dāng)。
[0024]以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于確定角度位置的檢測(cè)裝置，包括傳感器板(I)、四個(gè)光電池(9、10、11、12)和光源(6)，所述傳感器板(I)上開設(shè)有通孔(8)，所述四個(gè)光電池(9、10、11、12)兩兩一組以通孔(8)中心線中心對(duì)稱安裝在傳感器板(I)上，待檢測(cè)電機(jī)的電機(jī)軸(4)穿過通孔(8)，所述光源(6)安裝在電機(jī)軸(4)的軸心線延長線上，其特征在于:所述電機(jī)軸(4)端部固定安裝有與傳感器板(I)平行的鏤空透光片(3 )，所述鏤空透光片(3 )開設(shè)有兩個(gè)形狀相同的扇形透光孔(13)，兩個(gè)所述扇形透光孔(13)以電機(jī)軸(4)軸心為圓心且以電機(jī)軸(4)軸心中心對(duì)稱分布，所述鏤空透光片(3)位于光電池(9、10、11、12)與光源(6)之間，兩個(gè)所述透光孔(13)分別與兩兩一組的光電池(9、10、11、12)相對(duì)應(yīng)，所述光電池(9、10、11、12)為矩形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于確定角度位置的檢測(cè)裝置，其特征在于:所述光電池(9、10、11、12)采用方形PIN光探測(cè)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于確定角度位置的檢測(cè)裝置，其特征在于:所述鏤空透光片(3)與光電池(9、10、11、12)之間的間距為0.3mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于確定角度位置的檢測(cè)裝置，其特征在于:所述鏤空透光片(3)的材料為合金鋼片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于確定角度位置的檢測(cè)裝置，其特征在于:所述光源(6)為半導(dǎo)體發(fā)光二極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的用于確定角度位置的檢測(cè)裝置，其特征在于:所述電機(jī)軸(4)通過軸承安裝在電機(jī)殼(2)內(nèi)，所述傳感器板(I)固定安裝在電機(jī)殼(2)底部，所述光源(6 )安裝在光電端蓋(5 )內(nèi)，所述光電端蓋(5 )固定安裝在電機(jī)殼(2 )底部，所述光源(6)的引線(7)焊接于傳感器板(I)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于確定角度位置的檢測(cè)裝置，其特征在于:所述光電端蓋(5)的材料為黑色工程塑料。
【文檔編號(hào)】G01D5/347GK104180828SQ201310196871
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2013年5月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月24日
【發(fā)明者】周雙留, 劉鋒 申請(qǐng)人:北京金海創(chuàng)科技發(fā)展有限公司