[实用新型]可程序线性位移感测装置

说明书

技术领域

本实用新型本实用新型涉及位置量测的技术领域，尤其是指可单一信号源输入多种感测信息输出的一种可程序线性位移感测装置。

背景技术

于工业自动化中，位置量测乃是一重要任务。诸如计算机化数值控制工具机(computed numerically controlled(CNC)machines)、钻头(drill bits)、机器人手臂(robot arm)、雷射切割器(laser cutter)装置等等，都需要精确的位置量测以用于反馈控制(feedback control)。期望以高取样率(sampling rate)进行位置量测以致于能进行反馈控制。

常见的光学编码器(optical encoder)用以量测绝对或相对位置。典型而言，具有规律性间隔标记的标尺(scale)与传感器一起使用，用以量测介于两个目标间的相对位置。常见的光学编码器依功能大致可区分:

增量式线性编码器(Incremental linear encoder)仅能量测位于该标尺上标记内的相对位置。

相对位置编码器(relative position encoder)可持续追踪横越过标记的数量以判定相对位置。

绝对位置编码器能判定绝对位置，且绝对位置编码器(absolute position encoder)不需要内存及电源以储存最后的位置，因此适用于某些应用中。此外，绝对位置编码器系能于启动时提供一绝对位置，而相对位置编码器典型而言需要去定位起始位置(start point)，于某些应用时可能并不实用。

绝对位置编码器，需使用独特的编码样式以量测每一个位置。尽管此种编码器系使用标尺，只有在样式改变时，才会判定有位置改变。于此情形中，位置估计(position estimate)的分辨率受限于该样式的分辨率。

同样的，习知相对线性编码器，利用光学侦测标尺上的标记以量测线性位置，该标记系平行于读取头(readhead)固设于一默认位置。然而，所得到的位置分辨率亦被标尺上的标记分辨率所限定。于该标尺上的标记系可能以40微米(micron)的分辨率打印，故其精度被限制在40微米(micron)以下，而无法高于40微米。

为了增进分辨率，曾有业者提出教案，使用两个标尺，各标尺于检测方向上对齐且具有周期的标尺样式，例如白色及黑色的标记。该标尺系由一侧被照亮，且一光二极管系感测到穿透该两个标尺至另一侧的光线，随着该标尺相对彼此移动，该光二极管之信号系介于一最大及一最小的强度值(intens ity value)间变化。使用一解调程序(demodulation process)以判定该信号的相(phase)，其系被转变为相对位置，该相对位置系能以高于标尺分辨率的分辨率被还原。

然而，此种设计仅提供相对位置。为了拥有判定绝对位置的能力，某些复合式编码器系使用额外的标尺，如此反增加了系统的成本与复杂性。此种复合式编码器系使用个别的标尺来量测增量位置与绝对位置，但该复合式编码器需要使用两个读取头，第一读取头用以读取该增量位置，且第二读取头用以读取该绝对位置。

由上述习知编码器的结构与限制可知，都需配合一标尺，緃是使磁性码码器亦需配合一磁尺使用，且都无法解决使用单一编码器取得的单一感测讯号，同时输出相对位置与绝对位置等多种信息的需求。除此之外，上述光学式或磁性编码器，都十分容易受环境的清洁、温度等等影响，导致精准度的丧失。

实用新型内容

有鉴于上述习知技艺的问题与缺失，本实用新型的主要目的，乃在于提供一种可程序线性位移感测装置，通过结构的设计，提供单一信号源输入多种感测信息输出的需求。

本实用新型的另一目的，在于提供一种可程序线性位移感测装置，通过结构的设计，克服习知光学编码器或磁性编码器结构上的缺失与量测信息提供上的限制。