[发明专利]一种容许大偏差的精确行程定位系统

说明书

本发明公开了一种容许大偏差的精确行程定位系统，包括码板和两个检测窗，所述码板设置有用于触发检测窗一和检测窗二的两个相同宽度的缺口，缺口宽度为L5，两个缺口之间码板部分的宽度为L2；所述检测窗一最外侧与检测窗二最外侧之间的距离为L1，即两个检测窗的最大信号边界值；通过码板和两个检测窗之间的位置形成不同的编码信号，通过编码信号判断待检测设备的行程定位信息；码板和两个检测窗之间需满足：L1＜L2，L1＞L5。本发明对于信号检测开关和码板的设计，结构简单，实现成本较低，且对安装调试要求低。

技术领域

本发明涉及需要使用行程开关实现运动部件位置定位的应用技术，具体是一种容许大偏差的精确行程定位系统。

背景技术

目前，行程开关用于设备位置定位的应用非常常见，在各种类型的自动化设备上都能见到。无论是机械式、光电式、电感式、电容式、霍尔感应式等类型的行程开关，在用于设备行程位置定位时都无法在容许大的控制位置偏差以及获取精确的位置定位两方面兼得。

如图1所示，采用双路信号输出的正交编码器，可获取到相应的信号。正交编码器的输出编码信号为两路相位相差90°的信号。一个完整的输出信号包含4个状态00信号、10信号、11信号、01信号，但是00信号为无效的位置定位信号，实际只有三个有效信号，11信号可为精确位置定位信号，10信号和01信号为允许偏差信号。可知，正交编码信号只能获取到3个有效编码信号，正交编码信号的11状态的精细度与10或01状态的精细度相同，而要提高11状态的可定位精度则会同步降低10或01状态的容差范围。

虽然现在有使用绝对位置编码器结合软件算法能够等效实现上述功能，但是该方法成本较高且对传感器的安装调试要求较高，并且不能同时满足信号识别精度足够高的同时还可无限提高位置可定位精度，且会影响容差范围。

再采用单路信号行程开关，无论是机械式、光电式、电感式、电容式、霍尔感应式等类型，其输出的编码信号都是如图2所示的信号1或信号2。信号1和信号2对比常见单路信号行程开关的常开式或常闭式。由于只有三种状态信号，断路信号，上升沿或下降沿信号，闭合信号。且位置精确定位信号和容差范围信号为同一个信号源，因此提高定位精度和扩大容差范围不可能同时获取。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种容许大偏差的精确行程定位系统，该系统通过检测窗和码板通过位置定位状态输出编码信号，从输出的编码信号中获取到有效的定位位置信号，能从编码信号中区别出精确定位状态的位置信号，精确行程定位，还能实现同时扩展容许定位偏差的范围。

本发明的技术方案如下：

一种容许大偏差的精确行程定位系统，包括码板、检测窗一和检测窗二；所述码板设置有用于触发检测窗一和检测窗二的两个相同宽度的缺口，缺口宽度为L5，两个缺口之间码板部分的宽度为L2；所述检测窗一最外侧与检测窗二最外侧之间的距离为L1，即两个检测窗的最大信号边界值；

通过码板和两个检测窗之间的位置形成不同的编码信号，通过编码信号判断待检测设备的行程定位信息；码板和两个检测窗之间的位置满足的条件为：（1）L1＜L2；（2）L1＞L5。

对检测窗和码板要求：最高定位精度M = L2 – L1，最高定位精度偏差范围为[-M/2，+ M/2]。

采用所述信号检测开关与码板的相对位移状态获取高定位精度信号时，可通过对两个缺口之间码板部分的宽度L2进行调整，但是L2-L1必须大于信号可识别宽度（即可识别的信号切换阀值，例如，为光电开关信号时，通过检测窗的光照强度必须大于一定阀值，所述光照强度和码板的遮挡量相关）。因为信号检测容差的范围值只需要调整L1、L4，因此，提高定位精度和调整最大容差范围没有直接关联，可同时进行。

对检测窗和码板设计为：定位容许偏差的范围为[-E，+E]，E = L3，L3 = 3 * L1 +L4；其中，L3为两个缺口之间码板部分的中心线到两个检测窗之间中心线的水平距离；L4为信号检测窗的宽度。