運動速度傳感器制造技術

一種用于檢測物件運動速度的運動速度傳感器，包括：外殼，使用時物件相對于該外殼而移動；內置于該外殼中的檢測單元，該檢測單元包括適于產生由物件運動引起的檢測器信號的轉換裝置；以及處理電路，適于接收所述檢測器信號并輸出表示該物件運動速度的運動信號。在實施例中，檢測器信號由光能、磁場或輻射強度的變化引起。這些變化可能由物件表面的變化引起，比如一種隨機的或重復的圖案。此外公開了一種用于校準這種傳感器的裝置和方法，還公開了一種用于使用該傳感器來確定物件的運動速度的系統和方法。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及機電設備，特別涉及一種運動速度傳感器。
技術介紹
測量不同形式設備和各種行業中的構件的運動速度的技術早已為公知技術。例如，已經成功地建立了測量旋轉構件(如留聲機設備的轉盤，以及汽車引擎的轉動部分及其他轉動機構)轉速的光學測量技術。此外，可以使用各種測量儀器和傳感器元件或開關來測量元件的平移運動或直線運動。更進一步地，眾所周知，可利用光學設備從計算機鼠標獲得表示位置的數據。當希望極其精確地測量細長形物件的直線、軸向運動(可能相對較慢)的速度時， 尤其是如果該物件是一種相當易損或易碎的纜線或者長桿時，則會出現困難。例如，當需要精確監測/控制醫療器械或其上所附纜線的運動速度時，就會出現這種問題。
技術實現思路
本專利技術旨在克服上述問題，并提供一種改進的運動速度傳感器。本專利技術提供一種用于檢測物件運動速度的運動傳感器，包括外殼，使用時物件相對于該外殼而移動；內置于該外殼中的檢測單元，該檢測單元包括適于產生由物件運動引起的檢測器信號的轉換裝置；以及處理電路，適于接收所述檢測器信號并輸出表示該物件運動速度的運動信號。優選地，該外殼包括至少一個允許該物件相對于該外殼運動的孔。優選地，該外殼具有一種結構，由此在使用時該物件在外殼內或外殼附近的運動基本上是直線的。優選地，所述至少一個孔包括一個入口孔和一個出口孔，在使用時物件通過該入口孔進入外殼，并且在使用時通過該出口孔離開外殼，優選地，使用時，物件在所述入口孔和出口孔之間基本為直線的路徑中移動。優選地，該轉換裝置包括至少一個輻射檢測器，該輻射檢測器適于接收來自該物件的輻射并且根據所述接收到的輻射產生檢測器信號。優選地，該輻射是光輻射，該檢測單元更進一步地包括用于發出光輻射的光發射器，并且布置輻射檢測器以便接收從物件反射后的所述光輻射。優選地，光發射器是發光二極管(LED)，并且優選地，其中光發射器和輻射檢測器組成完整的裝置。適當地，在上述實施例中，該物件具有多個記號或反射元件，其沿著物件長度方向按照重復的圖案排列在物件表面上。可選地，在另一個實施例中，該輻射檢測器包括低水平輻射檢測器，并且該物件具有多個輻射性元件，該多個輻射性元件沿著物件長度方向按照重復的圖案排列在物件內或物件上。在更進一步的可選實施例中，轉換單元包括磁性檢測器，并且該物件具有多個磁性元件，該多個磁性元件沿著物件長度方向按照重復的圖案排列在物件內或者物件上，當使用過程中物件經過磁性檢測器時，該磁性檢測器適于產生所述檢測器信號。在另一個更進一步的可選實施例中，轉換單元包括一個或多個可轉動的部件，比如一個或多個滾輪或者球體，其適于連接該物件并且在使用時轉動；以及機電設備，適于根據所述可轉動的部件的轉速而產生所述檢測器信號。根據本專利技術的另一個方面，提供一種用于校準根據權利要求1-11中任一項的傳感器的裝置，包括安裝成沿著滑道直線行進的滑動裝置(runner)，該滑動裝置包括用于使物件固定附著于滑動裝置的設備；電機，連接到滑動裝置；控制器，適于在使用時控制電機沿滑道以恒定速度驅動滑動裝置；以及測量裝置，在使用時，適于在滑動裝置沿滑道以所述恒定速度行進期間，測量傳感器輸出的信號。優選地，該測量裝置適于測量計數信號，所述計數信號包括在校準操作開始時的計數和校準操作結束時的計數。優選地，該測量裝置適于使用K = Cc/ncTV來計算校準值K(以每單位長度的計數為單位，例如按每英寸的計數)，其中C。是校準操作開始時的計數和校準操作結束時的計數之間的差，T是以秒為單位的傳感器相繼輪詢之間的輪詢間隔，η。是滑動裝置沿滑道行進期間的輪詢間隔的次數，而V是滑動裝置沿滑道的所述恒定速度，其以每秒單位長度(例如英寸)為單位。優選地，該裝置更進一步地包括導螺桿和安裝其上的傳動螺帽，導螺桿具有等距螺線；其中滑動裝置固定附著于傳動螺帽。優選地，該電機包括步進電機，并設置成借助于配合齒輪來傳動導螺桿。根據本專利技術的另一個方面，提供一種校準傳感器的方法，包括提供根據權利要求 1-11中任一項所述的傳感器；提供校準裝置，該校準裝置包括沿著滑道直線行進的滑動裝置，該滑動裝置包括用于使物件固定附著于滑動裝置的裝置，連接到滑動裝置的電機，和控制器；操作該控制器以控制電機沿滑道以恒定速度傳動滑動裝置；并且在滑動裝置沿滑道以所述恒定速度行進期間，測量由傳感器輸出的信號。優選地，測量步驟包括在滑動裝置行進期間測量多個計數信號，所述計數信號包括校準操作開始時的計數和校準操作結束時的計數。優選地，該方法更進一步地包括使用K = Cc/ncTV來計算校準值K (以每單位長度的計數為單位，例如每英寸的計數)，其中C。是校準操作開始時的計數和校準操作結束時的計數之間的差，T是以秒為單位的傳感器相繼輪詢之間的輪詢間隔，η。是滑動裝置沿滑道行進期間的輪詢間隔的次數，而V是滑動裝置沿滑道的所述恒定速度，其以每秒單位長度(例如英寸)為單位。根據本專利技術的另一個方面，提供一種用于確定物件運動速度的系統，包括根據權利要求1-11中任一項所述的傳感器；與該傳感器連接的控制單元，用于接收該傳感器輸出的運動速度信號；其中該控制單元被配置成輪詢該傳感器，相繼輪詢之間的輪詢間隔為均勻的持續時間；確定差值，該差值是由相繼運動速度信號定義的計數之間的差；使用所確定的差值和轉換因子R，利用R和該差值計算物件運動速度。優選地，利用V= (Ci-Cp1) R來計算該運動速度，其中(Ci-CiJ為所述差值。優選地，相繼輪詢之間的輪詢間隔是T，并且轉換因子按R = 1/KT確定，其中K是用于該物件的預定計數轉換常數。優選地，該系統更進一步地包括顯示裝置，該裝置適于在控制單元的控制下顯示所計算出的物件運動速度。優選地，該顯示裝置適于在控制單元的控制下顯示所計算出的物件運動速度的圖形表示。優選地，該圖形表示包括速度計形式的圖形表示。根據本專利技術的另一個方面，提供一種用于確定物件運動速度的方法，包括提供根據權利要求1-11中任一項所述的傳感器；提供與該傳感器連接的控制單元，用于接收傳感器輸出的運動速度信號；操作控制單元輪詢該傳感器，相繼輪詢之間的輪詢間隔為均勻的持續時間；確定差值，該差值是由相繼運動速度信號定義的計數之間的差；使用所確定的差值和轉換因子R，利用R和該差值計算物件運動速度。優選地,計算運動速度V的步驟包括利用V = (Ci-Cp1)R來計算運動速度,其中 (Ci-CiJ為所述差值。優選地，相繼輪詢之間的輪詢間隔是T，并且轉換因子按R= 1/KT確定，其中K是用于該物件的預定計數轉換常數。優選地，該方法更進一步包括提供顯示裝置；并且在控制單元的控制下顯示計算得出的該物件的運動速度。優選地，該顯示裝置適于在控制單元的控制下顯示所計算出的物件運動速度的圖形表示。優選地，該圖形表示包括速度計形式的圖形表示。附圖說明現在參考附圖以示例方式描述本專利技術的實施例，其中圖I是根據本專利技術一個實施例的運動速度傳感器的示意性的側視圖，其用于測量纜線的運動速度；圖2(a)是圖I的運動速度傳感器的近距離透視圖，圖2 (b)是圖I的運動速度傳感器的分解透視圖3示意性地表示根據本專利技術一個方面的系統，其用于使用圖I和圖2的傳感器執行物件的受控運動；圖4更詳細地示意性表示圖3所示系統中運動速度傳感器和控制模塊之間本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于校準傳感器(2)的裝置(802)，包括：安裝成沿著滑道(822)直線行進的滑動裝置(830)，該滑動裝置包括使物件固定地附著于滑動裝置的裝置(834)；電機(806)，連接到滑動裝置；控制器(44)，適于在使用時控制電機沿滑道以恒定速度驅動滑動裝置；以及測量裝置(44)，在使用時，適于在滑動裝置沿滑道以所述恒定速度行進期間，測量傳感器輸出的信號。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：奈杰爾·J·克羅寧，亞當·蓋伊，
申請(專利權)人：UK投資聯合公司，
類型：發明
國別省市：