专利名称：一种高精度位置检测装置及其定位方法
技术领域：
本发明涉及一种高精度位置检测装置及其定位方法，属于高精度测量技术领域。
技术背景
市场上的炉号识别及位置检测装置一般由目标盘，电子解码板，控制中心这三大部分构成，其特点是具有防尘、防水、耐高温、耐冲击、响应速度快的特点。在对位精度上普通的装置可以达到±10mm，好一些的装置可以达到±5mm，但是这些装置在位置检测时只能简单的判定位置是否在±10mm (或者±5mm)范围内，无法确定与实际位置的准确误差同时也无法预判断距离目标位置的距离。随着工厂自动控制技术的发展，提高设备在运行时的准确性和安全性，保证生产工作的高效、稳定已经成为当前的新的发展趋势，因此就需要进一步提高检测精度，为控制系统提供超前反馈，让系统提前获知与目标距离，使控制系统的任务简单化，提高控制地准确性。
现有的以目标盘为对位目标的炉号识别及位置检测装置，其在对位时只能检测到一个是否对准的开关量信号，至于对正后的具体误差则无法检测，同时其在对位过程中也无法提供距离目标位置的连续距离数据。发明内容
本发明针对以上问题的提出，而研制一种高精度位置检测装置及其定位方法。
本发明包括检测单元及目标盘；所述检测单元包括两组传感器，壳体一及壳体二 ； 目标盘安装在固定设备上，所述目标盘上设置有两排等间隔均匀分布的孔，检测单元与目标盘做相对的直线运动；壳体一通过安装扣件一与横梁一连接，壳体二通过安装扣件二与横梁一连接，横梁一设置安装立柱，横梁二固定在安装支座上，所述安装支座固定在移动设备上。
在壳体一设置传感器装置二及传感器装置一；壳体二内设置传感器装置三及传感器装置四；传感器装置二及传感器装置三内分别设置传感器，传感器装置二及传感器装置三内的传感器为第一组传感器；传感器装置一及传感器装置四内设置传感器，传感器装置一及传感器装置四内设置传感器内的传感器为第二组传感器。
所述目标盘I上第一排设置10个孔，第一排的每个孔的大小形状相等，通过孔的位置和数量实现数码编号；目标盘上第二排设置10个孔，每个孔叫做时钟孔；目标盘上第二排的每个孔的大小形状相等；目标盘上第一排的10个孔的中心线以等间隔分布，目标盘上第二排的10个孔的中心线以等间隔分布；目标盘上第一排相邻两个孔的中心线的距离与目标盘(I)上第二排相邻两个孔的中心线的距离相等；第一排的每个孔的中心线与第二排的每个孔的中心线对齐；目标盘上第二排相邻两个孔的中心线的距离为30毫米；目标盘上第一排的10个孔根据需要可以保留其中的一部分，其余的孔；目标盘(I)上第三排设置 2个孔，所述2个孔用来固定目标板。
传感器装置二内设置两个传感器，所述两个传感器分别为R11及R12;传感器装置三内设置两个传感器，所述两个传感器分别为T11及T12 ；Rn及T11对应为第十一对传感器，R12 及T12对应为第十二对传感器。
传感器装置一内设置十个传感器，所述十个传感器分别为R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, r8，r9&r1(i ;传感器装置一内每相邻两个传感器的距离相等；传感器装置四内设置十个传感器，所述十个传感器分别为T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8, T9及Tltl ;传感器装置四内每相邻两个传感器的距离相等；传感器装置一内每相邻传感器的距离与传感器装置四内每相邻传感器的距离相等，距离为C，C的范围在27毫米到30毫米况及T1为第一对传感器，R1与T1的中心线处于同一直线上；R2及T2为第二对传感器，R2与T2的中心线处于同一直线上；R3及 T3为第三对传感器，R3与T3的中心线处于同一直线上；以此原理设置，Rltl及Tltl为第十对传感器，Ri0与Tltl的中心线处于同一直线上。
通过10组传感器的信息组合即可判断出此时距离目标位置的距离，当移动设备即安装支座往左移动运动时，设定第二组传感器的第一对传感器&及1\的中心线与目标盘左边第一个孔的中心线对齐时第一对传感器与目标距离的误差为正负(30-C) mm ;第一对传感器R1及T1的中心线与目标盘右边第一个时钟孔中心线对齐时，第一对传感器T1及R1 变化一次，此时距离目标位置的距离为270土(30-0111111;当第一对传感器1'1及1 1与目标盘右边第二个时钟孔中心线对齐时，第一对传感器T1, R1变化2次，此时第二对传感器T2及 R2已经经过目标盘的右边的第一个时钟孔中心线，第二对传感器T2及R2变化I次，此时距离目标位置的距离为240土(30-C) mm ;当第一对传感器R1及T1与目标盘左边第一个时钟孔中心线对齐时T1及R1变化10次，此时距离目标位置的距离误差为正负(30-C) mm ;它后面的T2及R2这组传感器变化了 9次，T3及R3这组传感器变化了 8次，以此类推就可以总结出全部传感器的信号状态变化规律；当第二组传感器的第一对传感器T1及R1与目标盘左边第η个时钟孔中心线对齐时T1及R1变化10-η次，η是从O到9的整数，此时距离目标位置距离为30η土(30-C) mm ;从这些变化规律当中便可以分析出此时距离目标位置的距离；
如果移动设备往右移动运动，依上面的规律，则Tltl与Rltl这组传感器最先变化10 次从而根据上述规律得出与目标距离。
本发明位置检测的基本原理为，将目标盘上第二排的10个孔的中心线看做游标卡尺主尺的刻度线，将传感器装置一中的10对传感器的中心线看做游标卡尺的游尺的刻度线(与传统游标卡尺相比，本测量装置用的游标卡尺是无零刻度线的游尺，即游尺是从I 刻度线起始，把原来的游尺从O到I处截去保留从I到10刻度线，把原来的主尺从9刻度到10刻度截去，保留从O到9刻度；在本发明中，主尺的最小刻度是30毫米，游尺的最小刻度范围是27毫米到30毫米，当游尺第一个刻度线即I刻度线与主尺O刻度线对齐时误差就是正负3到O毫米)。当检测单元随设备停在目标盘附近时，通过分析10对传感器变化的次数来确定设备距离目标盘中心的距离，此距离的精度为目标盘上第二排两相邻空的中心线的距离，然后通过判断第η对传感器此时正好对准，来确定此时详细距离，此距离的精度为1/10传感器间距，如图3所示，假如C=27毫米，此时距离目标位置的距离为9mm，即设备再向左移动9mm就可以到达目标位置。
本发明有益效果本发明主要实现两大功能，第一，更高精度的位置检测功能，最高检测精度为±3mm。第二，实现位置预判功能和对中后的精确位置检测功能。
由于采用了上述技术方案，由于其结构简单，不仅便于生产，而且成本非常低廉适于广泛推广。


图1是本发明的结构简图。
图2是本发明的目标盘结构简图。
图3是本发明的原理结构简图。
图4是传感器R的布置结构简图。
图5是传感器T的布置结构简图。
图中1.目标盘,2.传感器装置一,3.壳体一，4.壳体二,5.安装立柱,6.安装扣件一，7.安装扣件二，8.安装支座，9.传感器装置二，10.传感器装置三，11.传感器装置四，12.横梁一，13.横梁二。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步的详细说明。
本发明的一个实施例为
如图1所示一种高精度位置检测装置，其特征在于包括检测单元及目标盘；所述检测单元包括两组传感器，壳体一 3及壳体二 4 ；目标盘I安装在固定设备上，所述目标盘上设置有两排等间隔均匀分布的孔，检测单元与目标盘I做相对的直线运动；壳体一 3通过安装扣件一 6与横梁一 12连接，壳体二 4通过安装扣件二 7与横梁一 12连接，横梁一 12 设置安装立柱5，横梁二 13固定在安装支座8上，所述安装支座8固定在移动设备上。
在壳体一 3设置传感器装置二 9及传感器装置一 2 ;壳体二 4内设置传感器装置三10及传感器装置四11 ;传感器装置二 9及传感器装置三10内分别设置传感器，传感器装置二 9及传感器装置三10内的传感器为第一组传感器；传感器装置一 2及传感器装置四 11内设置传感器，传感器装置一 2及传感器装置四11内设置传感器内的传感器为第二组传感器。
传感器装置二 9内设置两个传感器，所述两个传感器分别为R11及R12 ;传感器装置三10内设置两个传感器，所述两个传感器分别为T11及T12 ；Rn及T11对应为第十一对传感器，R12及T12对应为第十二对传感器。
如图2所示所述目标盘I上第一排设置10个孔，第一排的每个孔的大小形状相等，通过孔的位置和数量实现数码编号；目标盘I上第二排设置10个孔，每个孔叫做时钟孔，目标盘I上第二排的每个孔的大小形状相等；目标盘I上第一排的10个孔的中心线以等间隔分布，目标盘I上第二排的10个孔的中心线以等间隔分布；目标盘I上第一排相邻两个孔的中心线的距离与目标盘I上第二排相邻两个孔的中心线的距离相等；第一排的每个孔的中心线与第二排的每个孔的中心线对齐；目标盘I上第二排相邻两个孔的中心线的距离为30毫米；目标盘I上第一排的10个孔根据需要可以保留其中的一部分，其余的孔； 目标盘(I)上第三排设置2个孔，所述2个孔用来固定目标板。
如图4及图5所示传感器装置一 2内设置十个传感器，所述十个传感器分别为 R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9及Rltl;传感器装置一 2内每相邻两个传感器的距离相等；传感器装置四11内设置十个传感器，所述十个传感器分别为^，!^^，^，!^!^及！^ ；传感器装置四11内每相邻两个传感器的距离相等；传感器装置一2内每相邻传感器的距离与传感器装置四11内每相邻传感器的距离相等，距离为C，C的范围在27毫米到30毫米； R1及T1为第一对传感器，R1与T1的中心线处于同一直线上；R2及T2为第二对传感器，R2与 T2的中心线处于同一直线上；R3及T3为第三对传感器，R3与T3的中心线处于同一直线上； 以此原理设置，R10及Tltl为第十对传感器，R10与Tltl的中心线处于同一直线上。
如图3所示目标盘I上第二排的相邻两个孔的间距为30mm (相当于主尺)，传感器的间距(R1与R2的间距)C为27mm (相当于游尺)，此时主尺每一小格的宽度为30mm，游尺传感器将主尺的9格分成10等份，故游尺的间距为27mm，这样游尺的每一个小个比主尺的每一个小个相差3_，所以其精确度为3mm。伴随设备的移动检测单元通过目标盘时其负责之别时钟孔的传感器会得到一组类似于二进制编码的通断信号，根据此通断信号和其变化规律就可以确地此时设备的位置。
通过10对传感器的信息组合即可判断出此时距离目标位置的距离，当移动设备即安装支座8往左移动运动时，设定第二组传感器的第一对传感器R1及T1的中心线与目标盘I左边第一个孔的中心线对齐时第一对传感器与目标距离的误差为正负(30-C)mm ;第一对传感器R1及T1的中心线与目标盘I右边第一个时钟孔中心线对齐时，第一对传感器T1及 R1变化一次，此时距离目标位置的距离为270土(30-0111111;当第一对传感器1'1及1 1与目标盘I右边第二个时钟孔中心线对齐时，第一对传感器T1, R1变化2次,此时第二对传感器 T2及R2已经经过目标盘I的右边的第一个时钟孔中心线，第二对传感器T2及R2变化I次， 此时距离目标位置的距离为240土(30-C) mm ;当第一对传感器R1及T1与目标盘I左边第一个时钟孔中心线对齐时T1及R1变化10次，此时距离目标位置的距离误差为正负(30-C) mm ;它后面的T2及R2这组传感器变化了 9次，T3及R3这组传感器变化了 8次，以此类推就可以总结出全部传感器的信号状态变化规律；当第二组传感器的第一对传感器!^及义与目标盘I左边第η个时钟孔中心线对齐时T1及R1变化10-η次，η是从O到9的整数，此时距离目标位置距离为30η土(30-C)mm ;从这些变化规律当中便可以分析出此时距离目标位置的距离，这样可以对目标距离进行预判段。
如果移动设备往右移动运动，依上面的规律，则Tltl与Rltl这组传感器最先变化10 次从而根据上述规律得出与目标距离。
本发明的第二个实施例为
目标盘I上第二排的相邻两个孔的间距为30mm(相当主尺的最小刻度)，传感器R1 与R2的间距C为27mm(相当游尺最小刻度)，此时主尺每一小格的宽度为30mm，游尺传感器将主尺的9格分成10等份，故游尺的间距为27mm，这样游尺的每一个小个比主尺的每一个小个相差3mm，所以其精确度为正负3mm。伴随设备的移动图3中第3个传感器恰好与目标盘I上第二排的左边第三个孔的中心线对齐，而其他传感器的中心线都没有对齐则表示此时设备距离目标位置恰好有9mm的距离。
本发明的第三个实施例为
如果将传感器R1与R2的间距C (相当游尺的最小刻度)调整为29. 5mm则精确度将变为O. 5mm,伴随设备的移动图3中第3个传感器恰好与目标盘I上第二排的左边第三个孔的中心线对齐，而其他传感器的中心线都没有对齐则表示此时设备距离目标位置恰好有
权利要求
1.一种高精度位置检测装置，其特征在于包括检测单元及目标盘；所述检测单元包括两组传感器，壳体一(3)及壳体二(4);目标盘(I)安装在固定设备上，所述目标盘上设置有两排等间隔均匀分布的孔，检测单元与目标盘(I)做相对的直线运动；壳体一(3)通过安装扣件一(6)与横梁一(12)连接，壳体二(4)通过安装扣件二(7)与横梁一(12)连接，横梁一(12 )设置安装立柱(5 )，横梁二( 13 )固定在安装支座(8 )上，所述安装支座(8 )固定在移动设备上。
2.根据权利要求I所述的一种高精度位置检测装置，其特征在于在壳体一(3)设置传感器装置二(9)及传感器装置一(2);壳体二(4)内设置传感器装置三(10)及传感器装置四(11);传感器装置二(9)及传感器装置三(10)内分别设置传感器，传感器装置二(9)及传感器装置三(10 )内的传感器为第一组传感器；传感器装置一(2 )及传感器装置四(11)内设置传感器，传感器装置一(2 )及传感器装置四(11)内设置传感器内的传感器为第二组传感器。
3.根据权利要求I所述的一种高精度位置检测装置，其特征在于所述目标盘(I)上第一排设置10个孔，第一排的每个孔的大小形状相等，通过孔的位置和数量实现数码编号；目标盘(I)上第二排设置10个孔，每个孔叫做时钟孔，目标盘(I)上第二排的每个孔的大小形状相等；目标盘(I)上第一排的10个孔的中心线以等间隔分布，目标盘(I)上第二排的10个孔的中心线以等间隔分布；目标盘(I)上第一排相邻两个孔的中心线的距离与目标盘(1)上第二排相邻两个孔的中心线的距离相等；第一排的每个孔的中心线与第二排的每个孔的中心线对齐；目标盘(I)上第二排相邻两个孔的中心线的距离为30毫米；目标盘(I)上第一排的10个孔根据需要可以保留其中的一部分，其余的孔；目标盘(I)上第三排设置2个孔，所述2个孔用来固定目标板。
4.根据权利要求2所述的一种高精度位置检测装置，其特征在于传感器装置二(9)内设置两个传感器，所述两个传感器分别为R11及R12 ;传感器装置三(10)内设置两个传感器，所述两个传感器分别为T11及T12 ；Rn及T11对应为第十一对传感器，R12及T12对应为第十二对传感器。
5.根据权利要求2所述的一种高精度位置检测装置，其特征在于传感器装置一(2)内设置十个传感器，所述十个传感器分别为R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9及Rltl;传感器装置一(2)内每相邻两个传感器的距离相等；传感器装置四(11)内设置十个传感器，所述十个传感器分别为T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8, T9及Tltl ;传感器装置四(11)内每相邻两个传感器的距离相等；传感器装置一(2)内每相邻传感器的距离与传感器装置四(11)内每相邻传感器的距离相等，距离为C，C的范围在27毫米到30毫米况及T1为第一对传感器，R1与T1的中心线处于同一直线上；R2及T2为第二对传感器，R2与T2的中心线处于同一直线上；R3及T3为第三对传感器，R3与T3的中心线处于同一直线上；以此原理设置，Rltl及Tltl为第十对传感器，Ri0与Tltl的中心线处于同一直线上。
6.根据权利要求I所述的一种高精度位置检测装置实现定位的方法，其特征在于通过10对传感器的信息组合即可判断出此时距离目标位置的距离，当移动设备即安装支座(8)往左移动运动时，设定第二组传感器的第一对传感器R1及T1的中心线与目标盘(I)左边第一个时钟孔的中心线对齐时第一对传感器与目标距离为误差正负(30-C);第一对传感器R1及T1的中心线与目标盘(I)右边第一个孔中心线对齐时，第一对传感器T1及R1变化一次，此时距离目标位置的距离为270土(30-C)mm ;当第一对传感器T1及R1与目标盘(I)右边第二个时钟孔中心线对齐时，第一对传感器TnR1变化2次，此时第二对传感器T2及R2已经经过目标盘(I)的右边的第一个时钟孔中心线，第二对传感器T2及R2变化I次，此时距离目标位置的距离为240土(30-C) mm ;当第一对传感器R1及T1与目标盘(I)左边第一个时钟孔中心线对齐时T1及R1变化10次，此时距离目标位置距离误差为正负(30-C) mm ；它后面的T2及R2这组传感器变化了 9次，T3及R3这组传感器变化了 8次，以此类推就可以总结出全部传感器的信号状态变化规律；当第二组传感器的第一对传感器T1及R1与目标盘(I)左边第η个时钟孔中心线对齐时T1及R1变化10-η次，η是从O到9的整数，此时距离目标位置距离为30η土(30-C)mm，从这些变化规律当中便可以分析出此时距离目标位置的距离； 如果移动设备往右移动运动，依上面的规律，则Tltl与Rltl这组传感器最先变化10次从而根据上述规律得出与目标距离。
全文摘要
本发明涉及一种高精度位置检测装置及其定位方法，属于高精度测量技术领域。本发包括检测单元及目标盘；所述检测单元包括两组传感器，壳体一及壳体二；目标盘安装在固定设备上，所述目标盘上设置有两排等间隔均匀分布的孔，检测单元与目标盘做相对的直线运动；壳体一通过安装扣件一与横梁一连接，壳体二通过安装扣件二与横梁一连接，横梁一设置安装立柱，横梁二固定在安装支座上，所述安装支座固定在移动设备上。
文档编号G01B5/14GK102980473SQ20121051736
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月5日 优先权日2012年12月5日
发明者洪克明, 冯诚, 刘迪 申请人:大连华锐重工集团股份有限公司