專利名稱：電子數(shù)顯卡尺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
電子數(shù)顯卡尺
(一) 技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型屬于測(cè)量?jī)x器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電子數(shù)顯卡尺。
(二) 背景技術(shù)
傳統(tǒng)的長度計(jì)量器具使用非常廣泛，電子數(shù)顯卡尺以其讀數(shù)直觀快速、精度高、使用方 便等優(yōu)點(diǎn)而在加工制造業(yè)中廣泛使用。目前廣泛使用的電子數(shù)顯卡尺大都屬于由增量碼式傳 感器組成的增量式位移測(cè)量系統(tǒng)。增量碼式傳感器主要由主柵和副柵兩部分組成。主柵和副 柵分布固裝于尺身和尺框上，隨著尺框在尺身上的移動(dòng)，主柵和副柵感應(yīng)出移動(dòng)的距離，并 通過液晶顯示屏給予顯示。然而目前使用的這種增量碼式，由于其工作原理和傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié) 構(gòu)，因此存在如下缺陷1、 傳感器的主柵條上沒有記錄絕對(duì)位置信息，僅依靠對(duì)脈沖信號(hào)的計(jì)數(shù)來顯示主、副 柵的位置關(guān)系，因此電子數(shù)顯卡尺是在超過一個(gè)節(jié)距外時(shí)作增量式測(cè)量，而非絕對(duì)測(cè)量，因 此一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系不穩(wěn)定，當(dāng)尺框在尺身上的移動(dòng)速度加快時(shí)，傳感器來不及感知經(jīng)過了第 幾個(gè)節(jié)距，顯示的位移存在誤差；
2、 由于電子數(shù)顯卡尺進(jìn)行的是增量式測(cè)量，因此其對(duì)環(huán)境的要求也比較高，但是電子 數(shù)顯卡尺的使用環(huán)境大多在加工制造業(yè)中，機(jī)床開關(guān)、交流接觸器等電器工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng) 的電磁干擾；同時(shí)機(jī)床還伴有水、油以及切削液等液態(tài)物質(zhì)，環(huán)境比較差。當(dāng)系統(tǒng)受到電磁 干擾時(shí)，電路會(huì)因干擾而產(chǎn)生脈沖信號(hào)，造成錯(cuò)誤計(jì)數(shù)，產(chǎn)生測(cè)量誤差，因此在使用時(shí)經(jīng)常 需要校對(duì)"0"位來判斷是否已產(chǎn)生誤差，給使用造成了極大的不便，降低了生產(chǎn)效率。
(三) 實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種抗干擾能力強(qiáng)、讀數(shù)精確的電子數(shù)顯卡尺。 為解決上述問題，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)電子數(shù)顯卡尺，包括主柵、副柵和電子組件，主柵 上包括至少一組在有效的編碼范圍內(nèi)有多個(gè)節(jié)距的編碼金屬片組成的增量柵，其不同之處在 于，主柵上還包括至少一組絕對(duì)柵，該絕對(duì)柵主要由在有效的編碼范圍內(nèi)只有l(wèi)個(gè)節(jié)距或小 于l個(gè)節(jié)距的編碼金屬片組成。
上述方案中，所述各組增量柵和絕對(duì)柵在空間位置上的排布呈并行排列。 上述位于絕對(duì)柵和/或增量柵上的編碼金屬片在各自在卡尺的移動(dòng)方向呈傾斜狀分布。 副柵上設(shè)有與主柵上的編碼金屬片組數(shù)數(shù)量相等且空間位置相對(duì)應(yīng)的電感元件組。每組電感元件組均由偶數(shù)個(gè)電感元件組成。電感元件的形狀為圓形和/或多邊形。如可以將與增 量柵相對(duì)應(yīng)的一組電感元件組中的所有電感元件統(tǒng)一采用圓形，而與絕對(duì)柵相對(duì)應(yīng)的電感元 件組中的所有電感元件統(tǒng)一采用矩形。
所有的電感元件可以與不同的電容相連，組成多個(gè)LC振蕩電路，但是每個(gè)電容不可能完 全一樣，而且溫度的變化也會(huì)對(duì)電容產(chǎn)生一定的影響，因此同樣的線圈所讀出的讀數(shù)會(huì)不一 致，每個(gè)LC振蕩電路的參數(shù)便不一致。為了進(jìn)一步提高卡尺的測(cè)量精度，所述所有的電感元 件最好與同一個(gè)電容相連，共同接入電子組件的同一個(gè)LC振蕩電路中。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用增量碼式和絕對(duì)碼式相結(jié)合的傳感方式，在增量柵上 記錄了相對(duì)位置信息，而在絕對(duì)柵上記錄了絕對(duì)位置信息，相對(duì)位置和絕對(duì)位置共同讀數(shù)。 當(dāng)卡尺受到干擾時(shí)，只會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)的錯(cuò)誤，干擾過后便能立即讀取主柵上正確的位置信息。 其次，由于干擾產(chǎn)生的是粗大誤差，通過誤差分析可以剃除粗大誤差(單片機(jī)自動(dòng)完成)，使 之對(duì)測(cè)量結(jié)果沒有影響，因而具有很強(qiáng)的抗干擾能力。再次，副柵上的多個(gè)電感元件接入同 一個(gè)振蕩電路中，有效避免了多個(gè)電容所引起的振蕩電路差數(shù)不一致的問題，因而使得卡尺 的讀數(shù)更精確。
(四)

圖l為本實(shí)用新型電子數(shù)顯卡尺的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為一種主柵結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為另一種主柵結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為一種副柵結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為圖1的電路原理圖。
圖中標(biāo)記1、尺身；2、尺框；3、主柵；4、增量柵；5、絕對(duì)柵；6、電感元件
;7、編碼金屬片。
具體實(shí)施方式
圖l為本實(shí)施例一種數(shù)顯電子卡尺的結(jié)構(gòu)示意圖，包括尺身l和在尺身l上配合滑動(dòng)的尺
框2。尺框2是由尺框體和殼體等組成的封閉殼體，尺框2的正面殼體上設(shè)有液晶顯示屏、功 能按鈕和電池蓋，所述液晶顯示屏、功能按鈕和電池蓋等電子組件，均采用密封手段與殼體 安裝。
定義每?jī)蓚€(gè)編碼金屬片7的在平行于卡尺移動(dòng)方向上的距離代表一個(gè)節(jié)距P，每?jī)蓚€(gè)編碼 金屬片7在平行于編碼金屬片7傾斜方向的距離代表一個(gè)法向節(jié)距T。尺身l正面內(nèi)槽中設(shè)有主 柵3，主柵3上主要由至少兩組平行排列印制在電路板上的編碼金屬片7排列組成，且每組編碼金屬片7的節(jié)距各不相同。其中至少一組為在移動(dòng)方向呈傾斜狀分布的，且在有效的編碼 范圍內(nèi)只有1個(gè)節(jié)距或小于1個(gè)節(jié)距的編碼金屬片7組成的絕對(duì)柵5，至少一組為在有效的編碼 范圍內(nèi)有多個(gè)節(jié)距的編碼金屬片7組成的增量柵4。增量柵4與現(xiàn)有的增量碼式傳感器主柵3上 的結(jié)構(gòu)類似，即包括若干個(gè)圓形或多邊形的編碼金屬片7，這些編碼金屬片7與移動(dòng)方向上的 夾角為45° 90°之間。絕對(duì)柵5上包括多組長條形的編碼金屬片7，其中只有一條長條形的 編碼金屬片7，該長條形編碼金屬片7從主柵3的一端沿卡尺移動(dòng)方向延伸到主柵3的另一端。 各組的長條形的編碼金屬片7與移動(dòng)方向的夾角在0. 19° 1.9°之間，且各不相等。本實(shí)施 例主柵結(jié)構(gòu)如圖3所示，為一組增量柵4和一組絕對(duì)柵5構(gòu)成的主柵3結(jié)構(gòu)示意圖，增量柵4上 的每個(gè)編碼金屬片7沿移動(dòng)方向傾斜，且與卡尺移動(dòng)方向的夾角為60。，絕對(duì)柵5上的每個(gè)編
碼金屬片7沿移動(dòng)方向傾斜，且與卡尺移動(dòng)方向的夾角為r 。而圖4則為一組增量柵4和兩組
絕對(duì)柵5構(gòu)成的主柵3結(jié)構(gòu)示意圖。
尺框2的殼體內(nèi)設(shè)有電子組件和副柵。所述副柵上設(shè)有與主柵3上的編碼金屬片7組數(shù)數(shù) 量相等且在空間位置上對(duì)應(yīng)的電感元件6組，每個(gè)電感元件6組都由偶數(shù)個(gè)電感元件6組成。 位于同一組上的兩個(gè)相鄰的電感元件6兩兩構(gòu)成一對(duì)正余弦電感元件6小組。電感元件6小組 在移動(dòng)方向上的空間位置與所對(duì)應(yīng)的主柵3條上編碼金屬片7的節(jié)距P和法向節(jié)距T有關(guān)，即電 感元件6小組在空間位置上相距nP(T) ±1/4P(T)。上述電感元件6的形狀為圓形和/或多邊形 。本實(shí)施例副柵的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示，包括2組電感元件6組，其中一組為圓形，與增量 柵4對(duì)應(yīng)；另一組為矩形，與絕對(duì)柵5對(duì)應(yīng)。每個(gè)電感元件6小組上的電感元件6的中心在沿移 動(dòng)方向上相距6. 4mm。
所述電子組件如圖5所示，包括單片機(jī)、以及與單片機(jī)相連的顯示電路、通訊接口電路 、電源電路和LC振蕩電路。上述副柵上所有的電感元件6均于同一個(gè)電容相連，共同接入同 一個(gè)LC振蕩電路中。當(dāng)有主柵3上的編碼金屬片7經(jīng)過電感元件6時(shí)，電感元件6的電感量L和 品質(zhì)因素Q等參數(shù)產(chǎn)生變化，導(dǎo)致振蕩電路的振蕩頻率等參數(shù)產(chǎn)生變化。單片機(jī)首先讀出增 量柵4的精確相對(duì)位置數(shù)據(jù)，再讀出絕對(duì)柵5上的絕對(duì)位置數(shù)據(jù)。通過絕對(duì)位置數(shù)據(jù)來計(jì)算副 柵位于增量柵4的哪個(gè)柵格上，通過絕對(duì)柵5X節(jié)距+增量柵4的方式計(jì)算出精確的絕對(duì)位置。
主柵3上的編碼金屬片7與電感元件6藕合，它們的藕合位置決定了LC振蕩電路的頻率。 單片機(jī)對(duì)頻率采樣，經(jīng)計(jì)算、譯碼、誤差分析補(bǔ)償、公/英制轉(zhuǎn)換等數(shù)據(jù)處理，最后通過液 晶顯示器顯示測(cè)量數(shù)據(jù)。同時(shí)，通過RS-232C串行通訊接口向外輸出測(cè)量數(shù)據(jù)。
由于是絕對(duì)碼系統(tǒng)，絕對(duì)碼系統(tǒng)在瞬間斷電時(shí)不會(huì)影響其正常工作。為了節(jié)省電能，延 長電池使用時(shí)間，采用間歇供用方式。單片機(jī)及其它電子元件均采用低功耗元件，最大限度地節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境。
此外，還具有絕對(duì)"0"位(類似游標(biāo)卡尺)、公/英制轉(zhuǎn)換、相對(duì)/絕對(duì)測(cè)量轉(zhuǎn)換、數(shù) 據(jù)保持、公差判斷、自動(dòng)延時(shí)關(guān)機(jī)等功能。
本實(shí)用新型并非僅限于上述實(shí)施例，只要卡尺中采用絕對(duì)柵5和增量柵4相配合編碼的方 式，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求權(quán)利要求1電子數(shù)顯卡尺，包括主柵(3)、副柵和電子組件，主柵(3)上包括至少一組在有效的編碼范圍內(nèi)有多個(gè)節(jié)距的編碼金屬片(7)組成的增量柵(4)，其特征在于所述主柵(3)上還包括至少一組絕對(duì)柵(5)，該絕對(duì)柵(5)主要由在有效的編碼范圍內(nèi)只有1個(gè)節(jié)距或小于1個(gè)節(jié)距的編碼金屬片(7)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的電子數(shù)顯卡尺，其特征在于所述位于絕對(duì) 柵(5)和/或增量柵(4)上的編碼金屬片(7)在各自在卡尺的移動(dòng)方向呈傾斜狀分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子數(shù)顯卡尺，其特征在于所述位于 絕對(duì)柵(5)上的編碼金屬片(7)與卡尺的移動(dòng)方向的夾角在O. 19° 1.9°之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子數(shù)顯卡尺，其特征在于所述位于 增量柵(4)上的編碼金屬片(7)與卡尺的移動(dòng)方向的夾角在45。 90°之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子數(shù)顯卡尺，其特征在于所述位于絕對(duì) 柵(5)上的編碼金屬片(7)的形狀為長條形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子數(shù)顯卡尺，其特征在于所述各組 增量柵(4)和絕對(duì)柵(5)在空間位置上呈并行排列。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的電子數(shù)顯卡尺，其特征在于所述副柵 上設(shè)有與主柵(3)上的編碼金屬片(7)組數(shù)數(shù)量相等且空間位置對(duì)應(yīng)的電感元件(6)組
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子數(shù)顯卡尺，其特征在于所述每個(gè)電感 元件(6)組都由偶數(shù)個(gè)電感元件(6)組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子數(shù)顯卡尺，其特征在于所述電感元件 (6)的形狀為圓形和/或多邊形。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的電子數(shù)顯卡尺，其特征在于所述所有 的電感元件(6)均與同一個(gè)電容相連，共同接入電子組件的同一個(gè)LC振蕩電路中。
專利摘要本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)電子數(shù)顯卡尺，包括主柵、副柵和電子組件，主柵上包括至少一組在有效的編碼范圍內(nèi)有多個(gè)節(jié)距的編碼金屬片組成的增量柵。主柵上還包括至少一組絕對(duì)柵，該絕對(duì)柵主要由在有效的編碼范圍內(nèi)只有1個(gè)節(jié)距或小于1個(gè)節(jié)距的編碼金屬片組成，且編碼金屬片在移動(dòng)方向呈傾斜狀分布的。采用增量碼式和絕對(duì)碼式傳感器相結(jié)合，抗干擾能力更強(qiáng)、測(cè)量精度更高。
文檔編號(hào)G01B3/24GK201225865SQ20082030157
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月23日
發(fā)明者伍偉榮 申請(qǐng)人:伍偉榮