專利名稱："位置數(shù)和"等分定位裝置的組合使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多個″位置數(shù)和″等分定位裝置組合使用的方法。
本發(fā)明所指的等分是對任意封閉路程理論上無誤差的等分；且起始等分點可為封閉路程上任一點，任意封閉路程既可是平面的，也可是空間的；既可以是圓、橢圓、多邊形，也可以是由直線、拋物線或其它曲線組成的封閉圖形。在工程實際當(dāng)中，常見的封閉路程有各種封閉的鏈?zhǔn)?，帶式生產(chǎn)線，加工中心刀庫的傳送帶及旋轉(zhuǎn)圓盤等運動的路程。
本發(fā)明的定位是指可在封閉路程上運動的物體在此路程上理論上無誤差的定位，其位置是通過對安裝于其上的感受目標(biāo)的位置點的測量而確定的。感受目標(biāo)的位置點是指在感受目標(biāo)之上并代表其所在位置的點，此點可按需選擇，如可為感受目標(biāo)的邊緣端點、幾何中心等。各感受目標(biāo)位置的確定，也就是在封閉路程上運動的物體位置的確定。
通常對封閉路程等分定位的方法，是在確切知道路程全長或封閉角度后除以等分?jǐn)?shù)，再用每一等分段的長度或角度去確定路程的等分點；此種方法有兩方面問題無法解決一是當(dāng)不知路程全長準(zhǔn)確值時，無法精確等分；二是在已知路程全長，但與等分?jǐn)?shù)相除，不能剛好整除時，存在理論上的誤差。此外，現(xiàn)有技術(shù)中的等分定位裝置，都是采用一個感受器分別一個一個地去感測多個感受目標(biāo)的位置點，并只以一個感受目標(biāo)對應(yīng)的感受器輸出值確定等分點的位置；裝置等分定位精度的提高，主要取決于各感受目標(biāo)位置點的均布位置精度，當(dāng)?shù)确侄ㄎ痪扔休^高要求時，感受目標(biāo)勢必要有更高的均布位置精度，而實現(xiàn)高均布位置精度難度很大，往往成本很高，對環(huán)境要求也苛刻。
″位置數(shù)和″等分定位裝置雖可解決現(xiàn)有技術(shù)前述的兩方面問題，但對任意封閉路程進行n等分(n為大于1的有限自然數(shù))，要求有n個感受器和n個感受目標(biāo)，當(dāng)n數(shù)目很大時，就需要很多個感受器和感受目標(biāo)，這不僅造成等分定位裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且很可能由于某些感受器和感受目標(biāo)自身結(jié)構(gòu)的限制，根本無法實現(xiàn)。
本發(fā)明的目的是提供一種多個″位置數(shù)和″子裝置的組合裝置及其用于實現(xiàn)封閉路程等分定位的方法。該方法既保持了″位置數(shù)和″等分定位裝置所能達到的高精度，又能只用較少的感受器和感受目標(biāo)實現(xiàn)通常要更多感受器和感受目標(biāo)才能實現(xiàn)的等分定位數(shù)。
″位置數(shù)和″等分定位的檢測裝置及方法表述如下″位置數(shù)和″等分定位裝置由傳感器系統(tǒng)及附屬設(shè)施構(gòu)成。傳感器系統(tǒng)由兩部分組成第一部分包含n個感受目標(biāo)G1，…，Gn(n為大于1的有限自然數(shù))，把它們設(shè)置于可在封閉路程上運動的物體上，且要求在測量時各感受目標(biāo)均布于封閉路程之上(即按各感受目標(biāo)的位置點均布于封閉路程之上)，感受目標(biāo)可隨運動物體往返運動。第二部分包含n個感受器F1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)n，它們都設(shè)置于封閉路程附近，各感受器在封閉路程上的量程分別為R1，R2，…，Rn(感受器在封閉路程上的量程是指感受器所能夠感知的感受目標(biāo)位置點在封閉路程上位置的路程范圍)，也要求在測量時R1，R2，…，Rn均布于封閉路程之上(即按R1，R4，…，Rn的位置點均布于封閉路程之上)；感受器在封閉路程上的量程R的位置點是指在R之上并代表其所在位置的點，此點可按需選擇，如可為R的端點、中心點等。量程R1，R2，…，Rn最好相等。
在完成所需的等分定位過程中，可包括多次感受器對感受目標(biāo)的測量，每次測量時，均要求各感受目標(biāo)位置點之間及R1，R2，…，Rn位置點之間的排列順序和間隔路程不改變。將各感受目標(biāo)固置于一整體式的物體上，是滿足上述要求的最好途徑，如將各感受目標(biāo)按其位置點均布安裝于一個始終在封閉路程上運動的傳動鏈上，各感受器安裝于傳動鏈附近的支架上，使其R1，R2，…，Rn的位置點也均布于封閉路程上，則無論何時測量，均可保證前述要求。但對某些特殊情況，各感受目標(biāo)要求分別設(shè)置于多個相互獨立的物體上，那么也只要在完成所需等分定位過程中保證每次測量時，滿足上述要求，依然可實現(xiàn)對封閉路程理論上無誤差的等分定位；至于非測量時，各感受目標(biāo)位置點之間及R1，R2，…，Rn位置點之間的相互位置，以及它們是否同步運動等不作要求。
各感受目標(biāo)間及各感受器的R1，R2，…，Rn間的均布，無高均布位置精度要求，以|Δfmax|+|Δgmax|≤Rmin為原則，其中Δgmax為n個感受目標(biāo)中任意2個感受目標(biāo)位置點間路程的最大間隔誤差；Δfmax為n個感受器中任意2個感受器在封閉路程上的量程位置點間路程的最大間隔誤差，Δfmax與Δgmax的確切值不必一定知道，只要令Δfmax，Δgmax在某一設(shè)定的較大且易實現(xiàn)的范圍內(nèi)即可；Rmin為R1，…，Rn中的最小量程。各感受器的安裝位置以及感受目標(biāo)在運動物體上的安裝方位無特殊要求，以感受器可準(zhǔn)確測出感受目標(biāo)在封閉路程上的位置(即有″位置數(shù)″輸出)為原則。
感受器(或感受目標(biāo))的直接輸出值或經(jīng)適當(dāng)處理后的間接輸出值，其變化增量與所測感受目標(biāo)移動前后，其位置點在封閉路程上所處位置間的相應(yīng)路程長成線性關(guān)系。將上述感受器(或感受目標(biāo))的直接輸出值及間接輸出值統(tǒng)稱為″位置數(shù)″。在一個等分定位裝置中，各感受目標(biāo)所對應(yīng)的″位置數(shù)″的變化增量應(yīng)與相應(yīng)的路程長成等線性關(guān)系。本發(fā)明的傳感器系統(tǒng)可為各種形式的傳感器系統(tǒng)，不論直接反應(yīng)感受目標(biāo)在封閉路程上的準(zhǔn)確位置，還是經(jīng)計算轉(zhuǎn)換間接反應(yīng)感受目標(biāo)在封閉路程上準(zhǔn)確位置的傳感器均可為本發(fā)明的傳感器系統(tǒng)。當(dāng)感受器量程內(nèi)的路程為直線段時，則各種位移式傳感器均可很方便地用作本裝置的傳感器系統(tǒng)，當(dāng)路程長與角位移間的函數(shù)關(guān)系為線性時，可用各種角位移傳感器作為本裝置的傳感器系統(tǒng)。所應(yīng)注意的是有些傳感器系統(tǒng)其感受器與感受目標(biāo)互相感測，它們互為感受器和感受目標(biāo)，這對，可根據(jù)需要將其中之一作為感受器，另一個為感受目標(biāo)。
若上述感受器還具有一個感受器可感測輸出同一狀態(tài)下多個感受目標(biāo)的″位置數(shù)″的功能，則可以用一個感受器代替多個感受器；若一個感受目標(biāo)可被同一狀態(tài)下多個感受器感測，且輸出各自的″位置數(shù)″，剛可以用一個感受目標(biāo)代替多個感受目標(biāo)；其實質(zhì)仍相當(dāng)于n個感受器對n個感受目標(biāo)。
附屬設(shè)施主要包括感受器、感受目標(biāo)的支承部分，整個裝置的動力源和傳動部分以及″位置數(shù)″求和比較及控制部分。
實現(xiàn)等分定位的方法是在某起始位置，任選封閉路程上一點作為初始等分點，使n個感受器感測相應(yīng)的均布在封閉路程上的n個感受目標(biāo)，得到n個″位置數(shù)″A1，A2，…，An，求和Mo=Σi=1nAi]]>，在使感受目標(biāo)由初始位置移動到封閉路程全長L的n等分中某一等分路程長Lj＝(L/n)*j位置后，n個感受器再進行感測，得到n個新″位置數(shù)″A1’，A2’，…，An’，求和Mj＝
，只要Mj＝Mo(即Mj-Mo＝0)，則感受目標(biāo)所移動到的位置離初始位置的路程長Lj＝(L/n)*j便理論上無誤差。此時封閉路程上第j個等分點也隨之而確定。若Mo≠Mj，則感受目標(biāo)移動到的位置離初始位置的路程長必不是Lj＝(L/n)*j，此時，感受目標(biāo)實際所處位置離初始位置的路程長與等分理想路程(L/n)*j的差值為ΔL＝(Mj-Mo)/(k*n)，k為″位置數(shù)″的變化增量與相應(yīng)的路程長所成線性關(guān)系式ΔA＝k*ΔL之斜率；則再調(diào)整ΔL，即可實現(xiàn)Mj＝Mo。
實際應(yīng)用時，在完成所需等分定位過程中，每次感受器對感受目標(biāo)的測量，均要求各感受器在封閉路程上的量程內(nèi)有相應(yīng)的感受目標(biāo)，所以，在開始測量時，應(yīng)使各感受目標(biāo)移入R1，R2，…，Rn的公共量程W內(nèi)，此公共量程也即前述ΔL的可調(diào)整范圍。
若把路程上所有點分為兩類，一類是把封閉路程全長L進行n等分后，距起始等分點路程為Lj＝(L/n)*j(n為大于1的有限自然數(shù))的各等分點，這是有限的一些點。另一類是相鄰等分點間的連續(xù)點，若這些等分點間的連續(xù)各點也能理論上無誤差定位，則全路程L上各點皆可實現(xiàn)理論上無誤差定位。
實施連續(xù)等分定位，要求n個感受器中，每相鄰兩個感受器在封閉路程上的量程相互銜接或重疊，從而使封閉路程L上所有點與初始等分點間的路程Lj均可用公式Lj＝(L/n)*j+(Mi-Mo)/(k*n)來表示，這就是實現(xiàn)封閉路程全程理論上無誤差連續(xù)等分定位的數(shù)學(xué)模型。由于任一封閉路程上的點與其相似形路程上的點為一一時應(yīng)關(guān)系，故對此路程的等分定位，也就是對其相似形路程的等分定位。
由于感受器在封閉路程上的量程和感受目標(biāo)各自均布誤差的存在，以及各感受器的R1，R2，…，Rn的差異，會出現(xiàn)如下情況第j-1個感受目標(biāo)已進入第j個感受器在封閉路程上的量程Rj內(nèi)，而第j個感受目標(biāo)還未脫離Rj進入第j+1個感受器的Rj+1之內(nèi)，且第j+1個感受目標(biāo)已進入Rj+2，此時，Rj內(nèi)有兩個感受目標(biāo)，而Rj+1內(nèi)無感受目標(biāo)；這就需要將第j個感受目標(biāo)在Rj內(nèi)的″位置數(shù)″換算到Rj+1內(nèi)，使每個感受器都能對應(yīng)一個感受目標(biāo)，以便應(yīng)用″位置數(shù)和″等分定位方法中的公式Lj＝(L/n)*j+(Mj-Mo)/(k*n)來實現(xiàn)封閉路程全程理論上無誤差連續(xù)等分定位。
本發(fā)明組合裝置的組合可為分層組合方式，也可為不分層組合方式，還可為分層與不分層混合的組合方式。無論哪種組合方式，若T(T為大于1的有限自然數(shù))個″位置數(shù)和″子裝置進行組合，且每個子裝置可分別對封閉路程進行P1，P2，…，Pt數(shù)目的理論上無誤差的等分定位，則組合裝置可對封閉路程進行P1，P2，…，Pt之最小公倍數(shù)的等分定位。
對于分層組合來說，T個″位置數(shù)和″子裝置進行組合，每一個子裝置都有相對的運動和靜止兩部分，分別包含感受目標(biāo)和感受器；若包含感受器(或感受目標(biāo))的部分為相對靜止部分，則另一部分為相對運動部分。其組合關(guān)系為實現(xiàn)P1等分定位數(shù)目之子裝置中的相對靜止部分安裝于實現(xiàn)P2等分定位數(shù)目之子裝置的相對運動部分上，同時P2的相對靜止部分安裝于P3的相對運動部分上，依此類推，直至Pt的相對靜止部分相對封閉路程固定安裝。相對靜止部分安裝于相對運動部分上的方位無嚴(yán)格要求，以不影響各子裝置的正常工作為原則。等分定位時，各子裝置可按一定順序運動，也可同時運動，但各子裝置在完成各自所需的等分定位后，其相對的靜止和運動兩部分相對固定不動；可以用
個感受器和感受目標(biāo)實現(xiàn)對封閉路程P1，P2，…，Pt之最小公倍數(shù)的等分定位。若P1，P2，…，Pt中任2個數(shù)間除1外無公約數(shù)，則可實現(xiàn)對封閉路程
數(shù)目的等分定位。由于一個″位置數(shù)和″等分定位裝置等分定位的調(diào)整量ΔL＝(Mj-Mo)/(k*n)(n為此裝置的等分?jǐn)?shù))；若組合裝置中各子裝置ΔL的調(diào)整范圍分別為W1，W2，…，Wt，則當(dāng)L/(P1，P2，…，Pt之最小公倍數(shù))
時，可通過一個或多個子裝置，用各自相應(yīng)的ΔLi＝(Mj-Mo)/(k*P1)(其中i＝1，…，t)調(diào)整量公式對封閉路程進行全程連續(xù)等分定位。
采用不分層方式組合，即把進行組合的各子裝置的感受目標(biāo)安裝于在封閉路程上運動的同一物體上，可用更少的感受器(或感受目標(biāo))實現(xiàn)不組合時需更多的感受器和感受目標(biāo)才能實現(xiàn)的等分定位數(shù)。
仍設(shè)組合數(shù)為T，各子裝置可分別對封閉路程進行P1，P2，…，Pt數(shù)目的等分定位；各子裝置的感受目標(biāo)安裝于在封閉路程上運動的同一物體上，其位置點要求各自分別均布于封閉路程上；而各子裝置的感受器安裝于路程附近，且相對封閉路程固定不動，其在封閉路程上的量程的位置點也要求各自分別均布于封閉路程之上，各感受器和感受目標(biāo)的安裝要求，與單個″位置數(shù)和″等分定位裝置的相同。每個子裝置對路程的等分定位是依次相互獨立進行的，互不干涉。
當(dāng)P1，P2，…，Pt中，任意兩個數(shù)間除1外無公約數(shù)，且各子裝置中均有一個感受器和感受目標(biāo)共用，或每2個子裝置共用一個感受器和感受目標(biāo)，此時組合裝置可用
個感受器和
個感受目標(biāo)(
個感受目標(biāo)的位置點均布于封閉路程上)或用
個感受目標(biāo)和
個感受器(
個感受器在封閉路程上量程的位置點要求均布于封閉路程上)實現(xiàn)對封閉路程
數(shù)目的等分定位；并保證無論哪個子裝置在完成各自所需的對封閉路程的等分定位后，其他子裝置中的感受器量程內(nèi)均有感受目標(biāo)可供繼續(xù)進行等分定位。
當(dāng)P1，P2，…，Pt中，任意兩個數(shù)間除1外無公約數(shù)，各子裝置中均無共用的感受器和感受目標(biāo)，但對路程的等分定位按固定的順序進行，則此時可選用
個感受器和2(P1*P2+P2*P3+…+P1*Pi+1+…+Pt-1*Pt+Pt*P1)個感受目標(biāo)或用
個感受目標(biāo)和2(P1*P2+P2*P3+…+P1*Pi+1+…+Pt-1*Pt+Pt*P1)個感受器實現(xiàn)對封閉路程
數(shù)目的等分定位；2(P1*P2+P2*P3+…+Pi*Pi+1+…+Pt-1*Pt+Pt*P1)個感受目標(biāo)在封閉路程上的布置及同樣數(shù)目的感受器在封閉路程附近的安裝，均以保證按固定順序進行等分定位時，一個子裝置在完成所需等分定位后，下一個子裝置的感受器量程內(nèi)仍有相應(yīng)的感受目標(biāo)可供繼續(xù)進行固定順序的等分定位為原則。
在不分層組合方式中，無論感受器與感受目標(biāo)有無共用情況，當(dāng)L/(P1，P2，…，Pt之最小公倍數(shù))≤Wimax時，(Wimax為不分層組合裝置中各子裝置ΔL的調(diào)整范圍中的最大值)，則可利用ΔL的調(diào)整公式確定L/(P1，P2，…，Pt之最小公倍數(shù))路程內(nèi)各點的位置(即各等分點之間路程上的各點)；從而實現(xiàn)封閉路程全程上的連續(xù)等分定位。實際應(yīng)用中，采用L/(P1，P2，…，Pt之最小公倍數(shù))≤Wimin，(Wimin為不分層組合裝置中各子裝置ΔL的調(diào)整范圍中的最小值)則更易實現(xiàn)對封閉路程的連續(xù)等分定位；當(dāng)各子裝置采用不同的傳感器系統(tǒng)時，要選用無共用感受器和感受目標(biāo)的方式。
混合組合方式是將分層組合裝置與不分層組合裝置再進行組合，使組合后的裝置兼具分層組合與不分層組合的特征與功能。
H個等分定位數(shù)目分別為P1，P2，…，Ph的子裝置的分層組合裝置與U個等分定位數(shù)目分別為Q1，Q2，…，Qu的子裝置的不分層組合裝置進行混合組合時(其中H，U為大于1的有限自然數(shù))，可將不分層組合裝置當(dāng)作分層組合裝置中的一個子裝置，即相當(dāng)于H+1個子裝置進行分層組合；這樣，混合組合裝置既具有分層組合裝置的特征和功能，也因其有不分層組合子裝置而兼有不分層組合裝置所具有的特征和功能，只是感受器與感受目標(biāo)的數(shù)目略有變化，此時混合組合裝置感受器的數(shù)目為分層組合裝置感受器的數(shù)目與不分層組合裝置感受器的數(shù)目之和；混合組合裝置感受目標(biāo)的數(shù)目為分層組合裝置感受目標(biāo)的數(shù)目與不分層組合裝置感受目標(biāo)的數(shù)目之和；混合組合裝置實現(xiàn)等分定位的數(shù)目為P1，…，Ph，Q1，Q2，…，Qu這H+U個數(shù)的最小公倍數(shù)。且當(dāng)L/(P1，P2，…，Ph，Q1，Q2，…，Qu之最小公倍數(shù))≤(W1+W2+…+Wh)+Wimax時，可實現(xiàn)對封閉路程全程的連續(xù)等分定位，其中，W1+W2+…+Wh為分層組合裝置中各子裝置ΔL的調(diào)整范圍，Wimax為不分層組合裝置中各子裝置ΔL的調(diào)整范圍中的最大值。若L/(P1，P2，…，Pt，Q1，Q2，…，Qu之最小公倍數(shù))≤(W1+W2+…+Wh)+Wimin，(Wimin為不分層組合裝置中各子裝置ΔL的調(diào)整范圍中的最小值)則更易實現(xiàn)對封閉路程的連續(xù)等分定位。
在組合裝置中，若感受器具有一個感受器可感測輸出同一狀態(tài)下多個感受目標(biāo)的″位置數(shù)″的功能，則可以用一個感受器代替多個感受器；若一個感受目標(biāo)可被同一狀態(tài)下多個感受器感測，且輸出各自的″位置數(shù)″，則可以用一個感受目標(biāo)代替多個感受目標(biāo)；相應(yīng)的組合裝置中感受器或感受目標(biāo)的數(shù)目，亦必需再減去該裝置中被代替的感受器及感受目標(biāo)的數(shù)目即為組合裝置實際所用的感受器及感受目標(biāo)的數(shù)目。例如在分層組合裝置中，可以用
個感受器和感受目標(biāo)實現(xiàn)對封閉路程P1，P2，…，Pt之最小公倍數(shù)的等分定位。若此時有B個感受器被一個感受器所代替，則此分層組合裝置中，選用
個感受器即可實現(xiàn)對封閉路程P1，P2，…，Pt之最小公倍數(shù)的等分定位要求；若感受目標(biāo)被代替，亦與感受器被代替同理。
T個子裝置進行組合，實現(xiàn)全路程長的
數(shù)目的等分定位，要求P1，P2，…，Pt中每2個數(shù)中除1外不可有公約數(shù)，此時，若某一子裝置Pi數(shù)值較大，則該子裝置就需要數(shù)目很多的感受器和感受目標(biāo)，并且在實際需求中，還會出現(xiàn)大素數(shù)或小素數(shù)高次冪等不易實現(xiàn)的大數(shù)目等分定位要求，此時也需要同樣大數(shù)目的感受器和感受目標(biāo)，這樣實現(xiàn)起來不經(jīng)濟，甚至無法實現(xiàn)。這時，可采用與之相近的可由D個等分定位數(shù)分別為S1，S2…，Sd的子裝置組合起來所實現(xiàn)的等分定位數(shù)來替代，而由此產(chǎn)生的誤差在理論上可利用公式L/(S1，…，Sd之最小公倍數(shù))-L/(需替代的數(shù)目)計算出來(只限于已知路程全長L)，在實現(xiàn)S1，S2…，Sd之最小公倍數(shù)數(shù)目的等分定位時，將此誤差由S1，S2…，Sd中任一子裝置承擔(dān)或由S1，S2…，Sd中幾個子裝置分擔(dān)，利用相應(yīng)的調(diào)整公式ΔL＝(Mj-Mo)/(k*Si)加以消除。
本發(fā)明的優(yōu)點第一可用較少的感受器和感受目標(biāo)實現(xiàn)對封閉路程較大數(shù)目的等分定位。與同功能的單一″位置數(shù)和″等分定位裝置相比，組合裝置的成本大幅度下降且精度不變。
第二采用不分層的組合方式，可用很少量的感受目標(biāo)或感受器實現(xiàn)對封閉路程進行大數(shù)目的等分定位，同時使結(jié)構(gòu)大為簡化，節(jié)省空間。
第三由于傳感器量程與精度的關(guān)系，組合方式使全路程連續(xù)等分定位更易于實現(xiàn)。
第四采用分層組合時每一層均獨立工作，互不干涉，故每一層裝置均可用ΔL的調(diào)整公式在W范圍內(nèi)進行調(diào)整，而隨著層數(shù)的增多，總的W范圍亦將隨之增大，從而克服同功能單一等分定位裝置W難于擴大的不足，速也使連續(xù)等分定位更易實現(xiàn)。


圖1為二等分與三等分不分層組合裝置實施例1的正視圖。圖2為二等分與三等分不分層組合裝置實施例1的俯視圖。圖3為三等分與四等分不分層組合定位裝置實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為三分層組合裝置實施例3的正視圖。圖5為三分層組合裝置實施例3的1-1剖視圖。圖6為三分層組合裝置實施例3的2-2剖視圖。圖7為三分層組合裝置實施例3的3-3剖視圖。圖8為混合組合裝置實施例4的正視圖。圖9為混合組合裝置實施例4的1-1剖視圖。圖10為混合組合裝置實施例4的2-2剖視圖。
圖1，圖2中，皮帶輪I，II，III，IV安裝于支架1上，電機6經(jīng)齒輪5，4，蝸桿3，蝸輪2，將運動傳遞給皮帶輪II，皮帶輪II可帶動皮帶往返運動。III，IV為從動皮帶輪。
F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4為感受器，安裝于支架1上，G1，G2，…G6為感受目標(biāo)，均布安裝于皮帶外側(cè)。F2，F(xiàn)3，F(xiàn)4與皮帶上的感受目標(biāo)構(gòu)成三等分定位子裝置；F1，F(xiàn)3與皮帶上的感受目標(biāo)構(gòu)成兩等分定位子裝置。兩子裝置可分別對皮帶進行三等分定位和兩等分定位。F3為共用的感受器。此組合后的裝置可對皮帶進行6等分定位。操作如下移動皮帶至適當(dāng)位置，作為初始位，每個感受器F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4均有其所對應(yīng)感受目標(biāo)的″位置數(shù)″輸出A1，A2，…，A4。此時，可進行2等分定位，也可進行3等分定位；不失一般性，先進行2等分定位，即將A1，A3求和得M20；將皮帶移至L/2處，再讀取F1，F(xiàn)3的輸出值(即所對應(yīng)感受目標(biāo)的″位置數(shù)″)A1’，A3’，求和得M21，若M21＝M20，則皮帶移至位置為L/2處，理論上無誤差；若M21≠M20，則皮帶所移至位置必不為L/2處，此時，可利用ΔL＝(M21-M20)/(2*k)進行調(diào)整，直至M21＝M20。皮帶在移至L/2處的過程中，因為其它感受目標(biāo)的存在，F(xiàn)1，F(xiàn)3感受器還將有2次輸出值，其和可能會等于M20，但這不符合″位置數(shù)和″等分定位方法的要求，故應(yīng)盡量避免。本例采用每隔2次計算一次F1，F(xiàn)3的輸出值之和與M20進行比較的方法來加以解決。
以M21＝M20處的位置作為3等分定位裝置的初始位置，此時，計算F2，F(xiàn)3，F(xiàn)4輸出值A(chǔ)2，A3，A4之和為M30，當(dāng)皮帶移至(L/3)*j處時(j＝1，2，3)，再計算F2，F(xiàn)3，F(xiàn)4輸出值之和M3j，若M3j＝M30，則皮帶所移至位置必為(L/3)*j處，且理論上無誤差。若M3j≠M30，則皮帶所移至位置必不為(L/3)*j處，此時，可通過ΔL＝(M3j-M30)/(3*k)進行調(diào)整，直至M3j＝M30。在進行3等分定位過程中，本例每隔1次計算一次F2，F(xiàn)3，F(xiàn)4輸出值之和，再與M30進行比較。經(jīng)2等分，3等分定位后，即對皮帶全程進行了6等分定位，且理論上無誤差。
圖3所示為3等分和4等分子裝置在同一圓周上組合使用的裝置。
支承件10安裝于底座9上，轉(zhuǎn)臺1通過軸承2安裝于支承件10上，銜鐵為G1，…，G12共12個，此為組合裝置的感受目標(biāo)，均布于轉(zhuǎn)臺1同一圓周的圓柱外側(cè)上；差動電感器F2，F(xiàn)4，F(xiàn)6為3等分子裝置的感受器，均布于支承件10之圖3所示端面上；差動電感器F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)5為4等分子裝置的感受器，亦均布于支承件10之圖3所示端面上，其中感受器F2為兩子裝置共用的感受器。感受器和感受目標(biāo)的安裝均無高等分位置精度的要求，以|Δfmaxi|+|ΔGmax|≤Rmini為原則(其中i＝1，2)。電機6帶動齒輪5，經(jīng)齒輪4，3帶動轉(zhuǎn)臺1轉(zhuǎn)動，調(diào)整轉(zhuǎn)臺至適當(dāng)位置，使每個感受器內(nèi)均有一個感受目標(biāo)；具體分度時，任選轉(zhuǎn)臺上一點為起始點，此時，F(xiàn)1至F6均有相應(yīng)的輸出值A(chǔ)1，…，A6，先進行3等分，則將F2，F(xiàn)4，F(xiàn)6之輸出值(即圖3示G4，G8，G12的″位置數(shù)″)A2，A4，A6相加，其和為M30，轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，F(xiàn)2，F(xiàn)4，F(xiàn)3輸出值將發(fā)生變化，當(dāng)順時針轉(zhuǎn)過120°后，F(xiàn)2，F(xiàn)4，F(xiàn)6輸出值為A2’，A4’，A8’(即G12，G3，G4此時的″位置數(shù)″)其和為M31，若M31＝M30，則轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)過的120°理論上無誤差。當(dāng)M31≠M30時，所轉(zhuǎn)角度必不為等分角度值120°，由于″位置數(shù)″與路程間成線性關(guān)系，對于本例分度而言，調(diào)整公式ΔL＝(Mj-Mo)/(k*n)可變?yōu)棣う龋?M31-M30)/(3*k)，通過調(diào)整可理論上無誤差地達到120。而在轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動過程中，在未到120°時(如轉(zhuǎn)過30°，60°，90°)，F(xiàn)2，F(xiàn)4，F(xiàn)6輸出值之和有可能出現(xiàn)等于M30的情況，此時，所轉(zhuǎn)角度不符合″位置數(shù)和″方法，所以理論上有誤差，應(yīng)采取相應(yīng)措施加以避免。本例采用計數(shù)方法，即F2，F(xiàn)4，F(xiàn)6每隔3次輸出值計算一次A2，A4，A6之和，然后進行比較。對于4等分時的操作與上述類似，只是F1，F(xiàn)2，F(xiàn)4，F(xiàn)6每隔2次輸出值求和一次。
利用調(diào)整公式還可進行等分點附近小角度的定位。如用此實施例實現(xiàn)209.3°定位，可用4等分和3等分裝置先順時針進行90°和120°定位后(已轉(zhuǎn)過210°)，此時F2，F(xiàn)4，F(xiàn)6輸出值之和為M31，再逆時針微調(diào)轉(zhuǎn)臺，對應(yīng)的F2，F(xiàn)4，F(xiàn)6輸出值之和為M31’，若使(M31’-M31)/(3*k)＝0.7°，則得到209.3°。等分點附近的小角度值不應(yīng)超出Δθ的調(diào)整范圍(Rmini-|Δgmax|-|Δfmaxi|)，其中，i＝1，2；Δgmax，Δfmaxi為相應(yīng)角度的最大間隔誤差。
圖4，圖5，圖6，圖7所示為實施例三分層組合示意圖，本組合實施例中T＝3，以差動式電感傳感器系統(tǒng)作為一級子裝置，P1＝8。銜鐵安裝于II軸上，作為感受目標(biāo)；差動式電感傳感器安裝于支架2上，作為感受器，支架2裝于轉(zhuǎn)盤1上；支架2，轉(zhuǎn)盤1與I軸組成相對運動部分，II軸為相對靜止部分。此裝置實現(xiàn)對圓周的8等分定位。
電容傳感器系統(tǒng)作為二級子裝置，P2＝9。動極板安裝于II軸盤部的下端面，作為感受目標(biāo)，定極板安裝于III軸的上端面，作為感受器，II軸為相對運動部分，III軸為相對靜止部分。此裝置實現(xiàn)對圓周的9等分定位。
差動式電感位移傳感器系統(tǒng)作為三級子裝置，P3＝5。差動式電感傳感器安裝于支架4上，作為感受器，銜鐵裝于III軸圓柱面外側(cè)，作為感受目標(biāo)，III軸為相對運動部分，支架4為相對靜止部分。此裝置實現(xiàn)對圓周的5等分定位。
以上三級裝置的相對運動與相對靜止部分之間均有鎖緊機構(gòu)，使本級裝置完成所需等分定位后即鎖緊兩部分，使其相對靜止不動。
據(jù)前所述，當(dāng)P1＝8，P2＝9，P3＝5，此組合裝置最小分度值可為360°/(8*9*5)＝1°。若三層子裝置各自ΔL的調(diào)整范圍之和W1+W2+W3≥1°，則此裝置可對360°進行全程連續(xù)等分定位。
電機8通過齒輪9，10及滑移齒輪7，6，5將運動傳遞給I軸，II軸，III軸，當(dāng)某一級裝置完成等分定位后，鎖緊機構(gòu)在鎖緊的同時，滑移齒輪也將從該級運動軸上滑開；若要使3級裝置同時工作，則也可不用滑移齒輪，而用三個電機分別帶動軸I，II，III。
1.實施逆時針轉(zhuǎn)1°，設(shè)初始位為0°。第一級逆時針轉(zhuǎn)過225°后鎖緊，第2級順時針轉(zhuǎn)80°鎖緊，第三級再順時針轉(zhuǎn)144°鎖緊。因第一級是轉(zhuǎn)盤逆運動，而第二，第三級是轉(zhuǎn)盤順運動，所以最終結(jié)果為-225°+80°+144°＝-1°，即得到逆時針轉(zhuǎn)了1°，且理論上無誤差。
2.實施順時針轉(zhuǎn)28.3°，設(shè)起始位為0°。第一級順時針轉(zhuǎn)180°鎖緊，第二級逆時針轉(zhuǎn)80°鎖緊，第三級逆時針轉(zhuǎn)72°，轉(zhuǎn)盤最終位置為順時針轉(zhuǎn)過180°-80°-72°＝28°。此時，第三級的5個感受器輸出″位置數(shù)″之和為M31，為得到小數(shù)值0.3°，順時微調(diào)第三級，使5個感受器輸出″位置數(shù)″之和為M31’，并使?jié)M足0.3°＝(M31’-M31)/(5*k’)即可。若第3級可調(diào)范圍W3不夠0.3°，也可由第一級，第二級分擔(dān)完成。
圖8，圖9，圖10是分層與不分層混合組合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
電機8通過齒輪11，12將運動傳遞給滑移齒輪13，再經(jīng)齒輪13將運動分別傳遞給轉(zhuǎn)臺1或轉(zhuǎn)軸3，轉(zhuǎn)臺1通過軸承2安裝于轉(zhuǎn)軸3上，轉(zhuǎn)軸3通過軸承4安裝于支架5上。如圖9，圖10所示，在轉(zhuǎn)臺1上，均布5個動極板G1，G2，…，G5，在轉(zhuǎn)軸3端面相應(yīng)位置上均布5個靜極板F1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)5，構(gòu)成對圓周的5等分定位，此為子裝置I。并設(shè)此裝置的W1＝1°。轉(zhuǎn)軸3的外圓柱面均布6個銜鐵Ga1，…Ga6，支架5上，如圖8所示布置4個電感式差動位移式傳感器Fa1，F(xiàn)a2，F(xiàn)a3，F(xiàn)a4，其中Fa1，F(xiàn)a2，F(xiàn)a4三等分均布于圓周上，F(xiàn)a1，F(xiàn)a3，二等分均布于圓周上，構(gòu)成對圓周6等分定位的不分層組合裝置，此為子裝置II。并設(shè)W2＝1°；兩子裝置中各要求的均布位置均無高精度要求。子裝置I的靜極板均布于轉(zhuǎn)軸3上，為相對靜止部分，轉(zhuǎn)軸3又是子裝置II的相對運動部分，這就構(gòu)成了對圓周30等分定位的分層組合形式，即圓周6等分定位的不分層子裝置II與5等分定位的子裝置I構(gòu)成了分層組合對圓周30等分定位的混合組合方式。各子裝置相互獨立工作，互不干涉，實施操作方法與分別獨立工作時相同。且各子裝置所具有的特征和功能，本混合組合裝置亦均有。此裝置最小分度值為360°/5*6＝12°若要得到順轉(zhuǎn)48.4°，可先在6等分不分層組合子裝置II上順時針轉(zhuǎn)動120°，然后鎖緊此子裝置的相對運動及相對靜止部分，使轉(zhuǎn)軸3與支架5相對不動，將滑移齒輪13移至與齒輪7嚙合，逆時針使轉(zhuǎn)臺1轉(zhuǎn)過72°，即得到48°，此時，再利用Δθj＝(Mj-Mo)/(5*k’)公式，在W2＝1°范圍內(nèi)順時針轉(zhuǎn)過0.4°，即得48.4°，且理論上無誤差。若II裝置W2順時針調(diào)整Δθ范圍不足0.4°，可松開子裝置I的瑣緊裝置，通過調(diào)整初始位置或利用Δθj＝(Mj-Mo)/(2*k’)或Δθj＝(Mj-Mo)/(3*k’)公式來補足。
權(quán)利要求
1.″位置數(shù)和″等分定位裝置的組合使用方法是將T(T為大于1的有限自然數(shù))個″位置數(shù)和″子裝置組合起來使用，從而實現(xiàn)對任意封閉路程的等分定位；其特征是T個子裝置中，各子裝置可實現(xiàn)對任意封閉路程的等分定位數(shù)目分別為P1，P2，…，Pi，…，Pt(t為大于1的有限自然數(shù))，且各子裝置之間相互獨立工作，則組合后的裝置可實現(xiàn)對任意封閉路程P1，P2，…，Pi，…，Pt之最小公倍數(shù)的等分定位；組合方式可為分層組合方式或不分層組合方式或分層與不分層混合的組合方式。
2.權(quán)利要求1中的分層組合方式，其特征是進行組合的各子裝置都有相對的運動和靜止兩部分，分別包含感受器和感受目標(biāo)，若包含感受器(或感受目標(biāo))的部分為相對靜止部分，則另一部分為相對運動部分，各子裝置間的組合關(guān)系為實現(xiàn)P1等分定位數(shù)目子裝置中的相對靜止部分安裝于實現(xiàn)P2的相對運動部分上，實現(xiàn)P2的相對靜止部分安裝于實現(xiàn)P3的相對運動部分上，實現(xiàn)Pi的相對靜止部分安裝于實現(xiàn)Pi+1的相對運動部分上，依此類推，直至實現(xiàn)Pt的相對靜止部分相對封閉路程固定安裝；各子裝置可按一定順序運動，也可同時運動；各子裝置在完成各自所需的對封閉路程的等分定位后，其相對靜止部分相對于相對運動部分均固定不動；組合裝置所用感受器及感受目標(biāo)的數(shù)目可為
；當(dāng)P1，P2，…，Pi，…，Pt中，任意兩個數(shù)間除1外無公約數(shù)時，則該組合裝置可用
個感受器和感受目標(biāo)實現(xiàn)對封閉路程
連乘積數(shù)目的等分定位；當(dāng)L/(P1，…，Pt之最小公倍數(shù))≤W1+W2+…+Wt時，則可實現(xiàn)對全路程的連續(xù)等分定位；其中，W1，W2，…，Wt為分層組合裝置中各子裝置ΔL的調(diào)整范圍。
3.權(quán)利要求1中的不分層組合方式，其特征是T個子裝置感受目標(biāo)的位置點各自分別均布于封閉路程上，感受目標(biāo)安裝于在封閉路程上運動的同一物體上；感受器相應(yīng)安裝在封閉路程附近，且相對封閉路程固
感受器的數(shù)目與不分層組合裝置感受器的數(shù)目之和；混合組合裝置感受目標(biāo)的數(shù)目為分層組合裝置感受目標(biāo)的數(shù)目與不分層組合裝置感受目標(biāo)的數(shù)目之和；混合組合裝置實現(xiàn)等分定位的數(shù)目為P1，P2，…，Ph，Q1，Q2，…，Qu之最小公倍數(shù)；混合組合裝置既具有分層組合裝置的特征和功能，也因其有不分層組合子裝置而兼有不分層組合裝置所具有的特征和功能，且當(dāng)L/(P1，P2，…，Ph，Q1，Q2，…，Qu之最小公倍數(shù))≤(W1+W2+…+Wh+Wimax)時，可實現(xiàn)對封閉路程全程的連續(xù)等分定位；其中，W1，W2，…，Wh為分層組合裝置中各子裝置ΔL的調(diào)整范圍，Wimax為不分層組合裝置中各子裝置ΔL的調(diào)整范圍中的最大值。采用L/(P1，P2，…，Pt，Q1，Q2，…，Qu之最小公倍數(shù))≤(W1+W2+…+Wh+Wimin)時，(Wimin為不分層組合裝置中各子裝置ΔL的調(diào)整范圍中的最小值)則更易實現(xiàn)對封閉路程的連續(xù)等分定位；
5.由權(quán)利要求1，對于不易實現(xiàn)的大數(shù)目等分定位要求，采用與此大數(shù)目相近的可由D(D為大于1的有限自然數(shù))個等分定位數(shù)分別為S1，…，Sd的子裝置組合起來所實現(xiàn)的等分定位數(shù)來替代，而由此產(chǎn)生的誤差利用公式L/(S1，…，Sd之最小公倍數(shù))-L/(需替代的數(shù)目)計算出來(L應(yīng)為已知數(shù))，在實現(xiàn)對封閉路程S1，…，Sd之最小公倍數(shù)數(shù)目的等分定位時，將此誤差由S1，…，Sd中任一子裝置承擔(dān)或由S1，…，Sd中幾個子裝置分擔(dān)，利用相應(yīng)的調(diào)整公式ΔLj＝(Mj-Mo)/(Si*k)加以消除，仍可保證理論上無誤差的等分定位。
6.由權(quán)利要求1，當(dāng)封閉路程特指圓時，則對圓周的等分定位，即是對圓的分度。
7.由權(quán)利要求3，若幾個感受器相距很近，量程也有較多的重疊時，在不影響各自所屬子裝置等分定位功能的條件下，可用一個感受器將多個替代，此時在一個感受器的量程中，會出現(xiàn)多個感受目標(biāo)，此時可用具有同時感測輸出多個″位置數(shù)″功能的感受器或通過控制感受目標(biāo)等方式感測出相應(yīng)感受目標(biāo)的″位置數(shù)″；同理，當(dāng)多個感受目標(biāo)相距很近，則可用一個感受目標(biāo)替代多個感受目標(biāo)，由多個感受器測出各自所需的″位置數(shù)″。
8.權(quán)利要求3中規(guī)定的感受器在任意封閉路程上量程的位置點的均布及感受目標(biāo)位置點的均布皆無高均布位置精度要求，同單一等分定位裝置的要求一樣，只要各子裝置在每次測量時，各感受器量程內(nèi)均有相應(yīng)的感受目標(biāo)即可，即滿足|Δfmaxi|+|Δgmaxi|≤Rmini即可，對于
Pi個感受目標(biāo)的位置點均布于封閉路程上時，Δgmaxi取其中的最大值Δgmax；對于
個感受器在封閉路程上量程的位置點要求均布于封閉路程上的情況，Δfmaxi取其中的最大值Δfmax。
9.在組合裝置中，若感受器具有一個感受器可感測輸出同一狀態(tài)下多個感受目標(biāo)的″位置數(shù)″的功能，則可以用一個感受器代替多個感受器；若一個感受目標(biāo)可被同一狀態(tài)下多個感受器感測，且輸出各自的″位置數(shù)″，則可以用一個感受目標(biāo)代替多個感受目標(biāo)；其實質(zhì)仍相當(dāng)于n個感受器對n個感受目標(biāo)。若組合裝置有感受器或感受目標(biāo)的代替現(xiàn)象，則權(quán)利要求2，3，4，5中所描述的組合裝置可選用的感受器及感受目標(biāo)的數(shù)目需再減去該裝置中被代替的感受器及感受目標(biāo)的數(shù)目即為組合裝置實際所用的感受器及感受目標(biāo)的數(shù)目。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多個“位置數(shù)和”等分定位子裝置組合使用的方法。T個子裝置可分別對任意封閉路程進行P
文檔編號G01D13/02GK1168991SQ97111738
公開日1997年12月31日 申請日期1997年5月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月16日
發(fā)明者劉北英 申請人:劉北英