[发明专利]起重机大小车用座标式相对位移检测磁尺

说明书

技术领域

本发明涉及一种起重机大、小车用线位移检测磁尺，特点是采用了座标式的相对位移检测技术，属较大范围的线位移测量传感技术领域。

背景技术

轨道式龙门起重机大、小车工作时的位移检测，属较大距离检测的范围；其特点是检测距离较大，检测精度要求较高，而又希望检测设备结构简单。

过去采用的检测方法有：⒈先采用机械变换装置，将大、小车工作时的线位移变换成一个测量轮的角位移；然后采用光电轴角编码器，检测出测量轮的角位移大小，经过电装置换算后，再求出大、小车工作时的线位移值。这种方法的缺点是：①机械结构多了一套将线位移变成角位移的变换装置，增加了机械结构的复杂性；②大、小车运行时，由于大、小车车轮有时会打滑，这种打滑会影响到机械变换装置的变换，从而引起检测的积累误差。

⒉上海振华港机股份有限公司，前几年将绝对位置检测磁尺用于起重机大、小车的位移检测，虽然解决了积累误差的问题，但是绝对位置检测磁尺的结构比较复杂。结构复杂的原因是，绝对位置检测磁尺为了获得绝对位置信息，必须有磁性标尺和磁传感装置两个重要部件；磁性标尺是许多磁铁的集合，磁传感装置是许多磁敏感元件的集合。磁铁在集合中的排列或者是磁敏感元件在集合中的排列，必须有一方按一定的编码规律排列在一根铝管或塑料管中，另一方只要简单的等间距排列；而且测量的距离越长，测量的精度越高，编码就越复杂；编码越复杂，排列施工就越困难。振华港机选择的是磁铁在集合中按编码规律排列的方案；实用新型《数字化接近型位移传感器》（ZL03235453.3）也是一种绝对位置检测磁尺，但它选择的是磁敏感元件在集合中按编码规律排列的方案；这两种方案，不论采用那种方案，编码都会使结构变得复杂，会使加工和调试增加困难。

发明内容

本发明设计了一种座标式相对位移检测磁尺，用于起重机大、小车工作时线位移的检测，它结构简单，调试方便，且不会产生积累误差，非常适合于起重机大小车的自动化检测和数字控制。

座标式相对位移检测磁尺的结构如图1所示。磁尺由1磁性标尺、2磁传感装置和3电子数据处理装置三部分组成。本发明的核心技术是磁性标尺、磁传感装置的设计。参考图2，磁性标尺1是许多磁铁块在一条线上的集合，集合的基体可以是塑料条或铝管或其它非导磁材料，其中磁铁块A4和磁铁块A5的间距是1个长度单位；在A4的左边有N个磁铁块（图中只示意画出了A1～A3），相邻的两个磁铁块之间的距离是3个长度单位；在A5的右边也有N个磁铁块（图中只示意画出了A6～A8），相邻的两个磁铁块之间的距离也是3个长度单位。磁铁块之间的距离与检测的精度正相关，磁铁块之间的距离越小，检测的精度越高；N的数目与被检测的线位移的长度有关，长度越长，N的值越大。磁传感装置2是4只磁敏感元件B1、B2、B3、B4在一条线上的集合，集合的基体可以是印刷线路板或集成电路块，相邻的两个磁敏感元件之间的距离是1个长度单位。很明显，无论磁铁块在集合中的排列，还是磁敏感元件在集合中的排列都是简单的等间距排列，结构非常简单。

座标式相对位移检测磁尺的工作原理说明如下。磁尺的磁性标尺部分一般是装在大车或者小车的轨道上；磁尺的磁传感装置部分一般是装在大车或者小车的车架上，方向和磁性标尺的方向平行；磁传感装置和磁性标尺之间有一个间隙，间隙的大小以两者做相对移动时不会发生碰撞，但是磁敏感元件又能对磁铁块产生感应信号为宜。

大车或者小车在运行时，磁传感装置中的磁敏感元件B1、B2、B3、B4，如果有谁运行到有磁铁块所在的位置，那么它就会有磁感应脉冲信号产生。图2所在的位置，B2、B3同时有磁感应脉冲信号产生，它是座标的原点。

大车或者小车离开原点向右移动，磁传感装置移动到图3的位置，B1、B2同时有磁感应脉冲信号产生，表示大车或者小车在座标的正方向移动了一个长度单位。当磁传感装置的B1、B2同时有磁感应脉冲信号产生时，这组信号还有一个功能，即表明大车或者小车开始进入座标的正方向区域；在座标的正方向区域，通过电子数据处理装置3的处理，可以屏蔽掉磁敏感元件B1的信号，只让磁敏感元件B2、B3、B4的信号有效。

 大车或者小车继续向右移动，磁传感装置移动到图4的位置，由于B1的磁感应脉冲信号已被屏蔽，所以只有B4的磁感应脉冲信号被后面的电子数据处理装置利用，表示大车或者小车在座标的正方向又移动了一个长度单位。