[实用新型]基于双曲面透镜的角度传感器

说明书

本实用新型提供了一种基于双曲面透镜的角度传感器，包括光电探测器一和光电探测器二，双曲面透镜一和双曲面透镜二，所述双曲面透镜一设置于所述光电探测器一与所述透射部件之间，在光束从透光孔透射至同一个光电探测器的测量过程中，从透光孔射出的光束入射至双曲面透镜一，经双曲面透镜一透射后入射至光电探测器一；处理系统，根据所述光电探测器一和/或所述光电探测器二上所接收到的光束的入射位置变化值，处理得到被测物体的旋转角度值。本新型角度传感器不仅可以实现连续角度测量，而且精度高、计算速度快。

技术领域

本实用新型涉及精密测试技术领域，特别涉及一种基于双曲面透镜的角度传感器。

背景技术

角度传感器是一种常用的几何量传感器，在航空航天、工业生产、机械制造以及军事科学等很多领域中都有广泛的使用。如图1所示，专利号为201510276409.0，名称为“一种连续增量式光臂放大型高精度角度传感器”的中国专利公开了一种角度传感器，该传感器结构简单，适用于被测物体角度连续增量的变化测量，测量可靠，易于实现批量制造。根据光臂放大式连续角度基本测量原理可知，该角度传感器的计算过程复杂，耗时长，且系统中存在非线性误差，导致测量精度有限。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于双曲面透镜的角度传感器，可以进一步提高测量精度与计算速度。

为了实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种基于双曲面透镜的角度传感器，包括：

光源，用于发射光束；

透射部件，所述透射部件用于同被测物体相连接，所述透射部件可旋转并且沿周向设有若干个透光孔，透射部件设有中空部，光源位于所述中空部，且位于透射部件的中心，且位置固定不变，光源发射的光束通过所述透光孔透射出去；

光电探测器一和光电探测器二，双曲面透镜一和双曲面透镜二，

所述双曲面透镜一设置于所述光电探测器一与所述透射部件之间，在光束从透光孔透射至同一个光电探测器的测量过程中，从透光孔射出的光束入射至双曲面透镜一，经双曲面透镜一透射后入射至光电探测器一；

所述双曲面透镜二设置于所述光电探测器二与所述透射部件之间，在光束从透光孔透射至同一个光电探测器的测量过程中，从透光孔射出的光束入射至双曲面透镜二，经双曲面透镜二透射后入射至光电探测器二；

光电探测器一和光电探测器二分别接收从双曲面透镜一和双曲面透镜二透射出的光束，并显示其入射位置，且在测量过程中，光电探测器一和光电探测器二中至少有一个能够接收到光束；

上述方案中，通过在光电探测器与透射部件之间设置双曲面透镜，可以实现透射部件转动角度与光斑位置成线性关系，消除非线性误差，进而提高角度传感器的测量精度。

进一步优化的方案中，所述透射部件包括一体成型的透射部和定位部，所述透射部沿周向设置有所述若干个透光孔，所述被测物体固定于所述定位部。通过将透射部件设置为透射部和定位部一体成型的构件，装配时可以操作(例如夹持)定位部实现透射部件与光电探测器、光源等部件之间的定位，被测物体与光源分别位于透射部件的不同位置，也可避免被测物体与光源之间的相互影响。

在进一步优化的方案中，所述定位部为正多边形立柱或圆柱。正多边形立柱结构本身具有较强的定位效果，可以更好地实现发射部件与光电探测器、光源等部件之间的定位。

在进一步优化的方案中，所述中空部由沿透射部的轴向设置的圆柱形通孔形成。如此设置，可使得透光孔沿圆柱形的孔壁分布，实现更好地进行角度测量。

在进一步优化的方案中，所述透射部和定位部为形状相同的正多边形立柱或圆柱。如此设置，便于生产，即透射部件为一个整体结构，只需要将立柱沿轴向划分为两部分，其中上部分的每个侧面设置透光孔，即形成透射部。