[实用新型]线性位移感测装置

说明书

本实用新型公开了一种线性位移感测装置，包括一第一、二感测组，平行分设置于一导磁被测物位移路径中，量测区段同侧的两端。第一感测组，包括一第一永磁件与一第一磁感测单元。而第二感测组，包括一第二永磁件与一第二磁感测单元。藉由上述构件的组成，第一、二永磁件分别于量测区段，并具有局部重叠的一第一、二变动磁场，且第一、二变动磁场会受导磁被测物的位移而改变，又第一、二磁感测单元感测其变化并输出一第一、二变动磁电讯号，透过第一、二变动磁电讯号的交差比对，精确的取得导磁被测物于量测区段中的位置。

技术领域

本实用新型涉及一种量测设备相关的技术领域，尤其是指一种线性位移感测装置。

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)的装置等等，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。

举例言之，常见光学编码器(optical encoder)系用以量测绝对或相对位置。典型而言，具有规律性间隔标记之标尺(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)系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 positionencoder)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。

习知绝对位置编码器，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，惟只有在样式改变时，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。举例言之，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之标尺样式，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，该光二极管的信号系介于一最大及一最小的强度值(intensity value)间变化。使用一解调程序(demodulationprocess)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，纵使是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。