[发明专利]一种动磁式绝对位置检测装置

说明书

本发明涉及一种动磁式绝对位置检测装置，包括动磁头、传感器采集板和信号计算模块；动磁头安装于待检测位置的运动构件上，随运动构件进行线性移动，使用多个永磁体根据特定编码和排布方式组合的三排永磁阵列构成；传感器采集板平行固定于动磁头下方，提供位置基准，由多组等间隔排布的三排线性磁性传感器阵列组成；信号计算模块由数据处理单元、存储模块和数据通信模块组成，实时采集磁传感器的信号并解算出绝对位移信息。本发明可实现在无线缆约束的条件下对被测运动构件进行绝对位置检测和唯一编码，提高位置检测装置的灵活性和运动行程，采用三轴线性磁传感器阵列进行位移测量和细分，提高了装置的测量精度，节约了成本。

技术领域

本发明属于位置检测领域，具体涉及一种动磁式绝对位置检测装置。

背景技术

在智能制造领域，产品的自动化生产、加工、装配和制造依赖于控制系统中位置检测传感器的精确定位和反馈，传感器的结构形式和性能直接影响自动化系统的生产效能和产品质量。在线性位移测量中，最常用的是使用光栅尺和磁栅尺的位置检测方式。光栅尺是利用光的干涉和衍射原理制成的位移测量装置，因其测量精度高、响应速度快和寿命长等优点而被广泛应用精密测量和闭环伺服控制系统中。磁栅尺是利用磁极的特性，通过磁电转换原理制成的传感器。与光栅尺相比，因具有结构简单、不受油污、灰尘等影响，具有很好的抗振和抗冲击的优点，在工业现场中得到了广泛的应用。

在工业生产中使用常规光栅尺或磁栅尺用于线性位移测量，成本相对较高，且传感器读数头固定安装于运动构件上，与读数头相连的供电和通信线缆将直接影响运动单元的运动行程和性能，线缆的布局会使控制系统结构复杂化，增加系统的成本。在多运动构件协作的工业生产系统中，需要使用多个传感器进行位置定位和测量，常规的传感器在硬件上无法进行唯一编号，无法进行灵活配置和使用。专利CN 101915590B提出一种基于磁阻阵列的位置检测系统，通过对不等距磁阻感测部件处理获得运动单元的位置，此种方式在位移测量时需要配合多路的模拟信号处理电路和ADC转换器通道，在长行程的位置测量时，导致电路过于复杂和成本较高，难以实际应用，在进行多运动构件的位置测量时，无法对多个运动构件进行编号区分。专利CN 111750904 A提出一种利用单排磁传感器阵列进行位置检测装置，通过预先选通多个磁性传感器进行位置检测，在实际应用过程中，在受到外部杂散磁场的影响时，会导致该方法检测精度受限，该检测装置也无法满足对多个运动构件进行编号区分。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题和缺陷。本发明针对工业生产中对线性绝对位置检测的需求，提出一种灵活的、无线缆束缚、低成本，可进行编号区分的动磁式绝对位置检测装置。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种动磁式绝对位置检测装置，包括：动磁头、传感器采集板和信号计算模块；

所述动磁头固定安装于待检测绝对位移的运动构件上，可跟随运动构件进行线性移动；

所述传感器采集板固定安装于动磁头的下方，分布有多组三排磁性传感器阵列，为位移测量提供位置定位基准，实时检测动磁头的磁信号；

所述信号计算模块包括数据处理单元、存储模块和数据通信模块，用于实时采集和计算动磁头永磁阵列的绝对位移信息；

所述动磁头包括第一永磁阵列、第二永磁阵列和第三永磁阵列，其中第一永磁阵列和第二永磁阵列由多个相同尺寸的永磁体按照N-S或S-N的方式进行紧密排列，用于动磁头的编号和相对位移测量，第三永磁阵列由多个不同尺寸的永磁体按照N-S或S-N的方式紧密排列，用于对相对位移测量区间进行二进制编码，三排永磁阵列有一定间隔距离，在磁极排布方向上相互平行。

所述传感器采集板分布有多组三排磁性传感器阵列，组于组之间按照特定间距进行排列，每组磁性传感器阵列包含第一传感器阵列、第二传感器阵列和第三传感器阵列，其中第一传感器阵列和第二传感器阵列分别用于采集第一永磁阵列和第二传感器阵列的磁信号，第三传感器阵列用于检测第三永磁阵列的磁信号；