[发明专利]滑动式摩擦电环形运动传感器、环形运动定位平台及测试方法

说明书

本发明公开了一种滑动式摩擦电环形运动传感器、环形运动定位平台及测试方法，其中，该传感器包括：环形导轨；定子电极，自下而上包括基底和金属电极层，基底通过定位螺钉安装于环形导上，金属电极层包括N组金属电极对，N≥4，每组电极对由两个环形叉指电极组成，整体形状为环形沿周向错位分布，错位角度为单个叉指电极周期α的2N/1；PTFE栅格，包括凸起、凹陷部分，凸起占扇形宽度的1.3°，凹陷占扇形宽度的1.7°，相对于环形导轨移动，使得其与金属电极层形成滑动副产生滑动摩擦，进而每个金属电极对的两个叉指金属电极之间产生交流信号。该传感器实现了环形运动定位平台的位移、速度和加速度等参数检测，具有较高的分辨率和实时性。

技术领域

本发明涉及机械运动传感器技术领域，特别涉及一种滑动式摩擦电环形运动传感器、环形运动定位平台及测试方法。

背景技术

随着3C产业的高速发展，电脑、通讯以及消费性电子等领域对自动化环形循环运动的运动平台在生产线与装配线上有着很大的应用需求。由于在环形循环运动平台上的环形轨迹无法布置线性的位移传感器，通常采用限位开关的形式来实现运动单元的定点定位，然而在运动平台的高精度化、多样化和定制化的发展背景下，对于环形运动轨迹也需要进行高精度实时运动控制。因此，需要通过位移传感器对环形运动的运动单元的速度、位置定位进行精确的运动参数反馈，同时对传感器的位置速度信号采集检测是整个平台重要的环节之一。目前，常用的位置速度反馈方法有利用高精度的光栅尺、应用无位置传感器的位置反馈和低成本的霍尔传感器等，但都受限于环形轨迹的特殊性。随着机械、微电子、材料等多学科的发展与交叉融合，高度集成化、多功能复合、微能量获取的特点逐渐成为新型传感器的应用要求。

目前大多数的运动位置传感器的反馈都无法摆脱能源的供应和额外的安装条件，供电问题一直是有源传感器应用的一大障碍，如光栅和霍尔传感器等等，维护不便。同时传统的位移传感器如光栅等大多只局限于直线和旋转运动的应用，对于较大半径的环形运动平台集成度差，且对传感器需要特殊的环形设计，其成本较高，且需要额外附加安装结构，不利于实际应用。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种滑动式摩擦电环形运动传感器。

本发明的另一个目的在于提出一种基于滑动式摩擦电环形运动传感器的环形运动定位平台。

本发明的再一个目的在于提出一种滑动式摩擦电环形运动传感器的测试方法。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了滑动式摩擦电环形运动传感器，包括：环形导轨101；定子电极102，自下而上包括基底1021和金属电极层1022，所述基底1021通过定位螺钉104安装于所述环形导轨101上，所述金属电极层1022包括N组金属电极对，N≥4，每组电极对由两个环形叉指电极组成，整体形状为环形，并沿周向错位分布，错位角度为单个叉指电极周期α的2N/1；PTFE栅格103，所述PTFE栅格103为扇形，包括凸起部分和凹陷部分，所述凸起部分占所述扇形宽度的1.3°，所述凹陷部分占所述扇形宽度的1.7°，所述PTFE栅格103相对于所述环形导轨101移动，使得所述PTFE栅格103与所述金属电极层1022形成滑动副以产生滑动摩擦，进而在每个金属电极对的两个叉指金属电极之间产生交流信号。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述PTFE栅格103由电负性材料PTFE组成，所述金属电极层1022由电正性材料铜组成，所述基底1021由绝缘材料FR-4组成。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了基于滑动式摩擦电环形运动传感器的环形运动定位平台，包括：台面401和台座，其中，所述台面401包括所述滑动式摩擦电环形运动传感器、轴承4011、驱动轴4012、驱动连杆4013、限位连杆4014、预紧弹簧4015和铝合金运动滑块4016；所述台座包括台座支撑杆4021、联轴器4022、电机座4023、伺服电机4024、定位螺钉104和平台底座4025。