一种位置传感器的自动校准装置论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了一种位置传感器的自动校准装置，包括底板、安装座及定位校准结构，所述底板上设有定位孔，所述安装座用于安装待校准的位置传感器，所述安装座具有用于与所述定位孔实现配合连接的弹性伸缩件，磁环在所述定位校准结构的驱动下朝向或背向待校准的所述位置传感器做直线运动。本实用新型能够实现安装座与底板的可拆卸式安装，使得用于安装待校准的位置传感器的安装座可方便的进行更换，从而使得该自动校准装置能够满足各种不同外形尺寸的位置传感器的校准工作。

主设计要求

1.一种位置传感器的自动校准装置，其特征在于，包括：底板，所述底板上设有定位孔；安装座，所述安装座用于安装待校准的位置传感器，所述安装座具有用于与所述定位孔实现配合连接的弹性伸缩件；及定位校准结构，所述定位校准结构安装在所述底板上，其至少能够输出沿一个方向的直线往复运动，在所述定位校准结构上安装有用于起校准作用的磁环，所述磁环在所述定位校准结构的驱动下朝向或背向待校准的所述位置传感器做直线运动。

设计方案

1.一种位置传感器的自动校准装置，其特征在于，包括：

底板，所述底板上设有定位孔；

安装座，所述安装座用于安装待校准的位置传感器，所述安装座具有用于与所述定位孔实现配合连接的弹性伸缩件；及

定位校准结构，所述定位校准结构安装在所述底板上，其至少能够输出沿一个方向的直线往复运动，在所述定位校准结构上安装有用于起校准作用的磁环，所述磁环在所述定位校准结构的驱动下朝向或背向待校准的所述位置传感器做直线运动。

2.如权利要求1所述的自动校准装置，其特征在于，所述弹性伸缩件为弹簧定位销。

3.如权利要求1所述的自动校准装置，其特征在于，所述底板上固定设置有至少一对导向块，每对导向块围成一导向通道，所述定位孔位于所述导向通道内，所述安装座与所述导向通道滑动配合并可沿所述导向通道移动使得弹性伸缩件卡入所述定位孔中。

4.如权利要求3所述的自动校准装置，其特征在于，所述导向块位于所述导向通道一侧的侧壁设有第二定位孔，所述安装座的侧具有与所述第二定位孔配合的第二弹性伸缩件。

5.如权利要求1所述的自动校准装置，其特征在于，所述定位校准结构包括伺服电机、丝杠传动机构及滑动机构，所述伺服电机用于驱动所述丝杠传动机构运转，所述滑动机构安装在所述丝杠传动机构上，由所述丝杠传动机构驱动所述滑动机构做直线运动，所述磁环安装在所述滑动机构上。

6.如权利要求5所述的自动校准装置，其特征在于，所述滑动机构包括移动设置在所述丝杠传动机构上的滑块及安装在所述滑块上的磁环安装杆，所述磁环安装在所述磁环安装杆的端部。

7.如权利要求6所述的自动校准装置，其特征在于，所述磁环套设在所述待校准的位置传感器的测杆上，所述定位校准结构还包括支撑机构，所述支撑机构支撑在所述测杆的下方。

8.如权利要求7所述的自动校准装置，其特征在于，沿所述测杆的布置方向从前至后设置有第一光电开关、第二光电开关及第三光电开关，第一光电开关和第三光电开关用于限定前后运动极限位置，所述第二光电开关用于对所述磁环进行零点定位。

9.如权利要求8所述的自动校准装置，其特征在于，所述支撑机构包括设置在所述测杆后端的测杆支撑座，在所述底板上还设有与所述测杆平行的导向槽，所述测杆支撑座可移动的设置在所述导向槽内，所述第三光电开关集成在所述测杆支撑座上。

10.如权利要求1-9中任一项所述的自动校准装置，其特征在于，所述自动校准装置还包括电气控制系统，用于控制定位校准结构的动作及用于完成对待校准的所述位置传感器的校准计算。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及传感器校准设备技术领域，具体涉及一种位置传感器的自动校准装置。

背景技术

非接触式位置传感器，与其他各类型传感器相比，具有寿命长、反应快、精度高、可靠性好等优势。随着应用场合的增多，传感器的安装方式多样，有内置式、外置式等，这就导致传感器的外形尺寸也不一样。

传统的用来校准位置传感器的校准装置一般只配套有一套安装夹具，该安装夹具只能适应安装一种外形尺寸的位置传感器，这使得校准装置的适用范围受到大大的限制，无法满足不同外形尺寸的位置传感器在同一校准装置上进行校准的需求。

如申请号为201320888611.5的实用新型专利公开了一种磁致伸缩位移传感器智能标定系统，包括主支架、光栅尺、步进电机、传感器安装平台、移动平台、丝杆、精密导轨，待标定的磁致伸缩位移传感器安装在所述传感器安装平台上，所述主支架顶端与传感器安装平台相连，光栅尺、丝杆和精密导轨三者相互平行安装在所述主支架上，步进电机直接连接丝杆，移动平台固定在精密导轨上并与丝杆相连接，用于标定的磁环固定在移动平台上，步进电机转动带动丝杆转动，从而移动平台沿着精密导轨做直线运动，移动平台的位移量显示在光栅尺的读数表上。该实用新型专利公开了的磁致伸缩位移传感器智能标定系统存在前述的技术问题：不能根据位置传感器的外形尺寸更换传感器安装夹具，因而不能满足不同外形尺寸的位置传感器在同一校准装置上进行校准的需求。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种位置传感器的自动校准装置，用于解决现有的校准装置无法满足不同外形尺寸的位置传感器在同一校准装置上进行校准的需求。

为此，根据本实用新型的实施例，该自动校准装置包括：

底板，所述底板上设有定位孔；

安装座，所述安装座用于安装待校准的位置传感器，所述安装座具有用于与所述定位孔实现配合连接的弹性伸缩件；及

作为所述自动校准装置的进一步可选方案，所述弹性伸缩件为弹簧定位销。

作为所述自动校准装置的进一步可选方案，所述底板上固定设置有至少一对导向块，每对导向块围成一导向通道，所述定位孔位于所述导向通道内，所述安装座与所述导向通道滑动配合并可沿所述导向通道移动使得弹性伸缩件卡入所述定位孔中。

作为所述自动校准装置的进一步可选方案，所述导向块位于所述导向通道一侧的侧壁设有第二定位孔，所述安装座的侧具有与所述第二定位孔配合的第二弹性伸缩件。

作为所述自动校准装置的进一步可选方案，所述定位校准结构包括伺服电机、丝杠传动机构及滑动机构，所述伺服电机用于驱动所述丝杠传动机构运转，所述滑动机构安装在所述丝杠传动机构上，由所述丝杠传动机构驱动所述滑动机构做直线运动，所述磁环安装在所述滑动机构上。

作为所述自动校准装置的进一步可选方案，所述滑动机构包括移动设置在所述丝杠传动机构上的滑块及安装在所述滑块上的磁环安装杆，所述磁环安装在所述磁环安装杆的端部。

作为所述自动校准装置的进一步可选方案，所述磁环套设在所述待校准的位置传感器的测杆上，所述定位校准结构还包括支撑机构，所述支撑机构支撑在所述测杆的下方。

作为所述自动校准装置的进一步可选方案，沿所述测杆的布置方向从前至后设置有第一光电开关、第二光电开关及第三光电开关，第一光电开关和第三光电开关用于限定前后运动极限位置，所述第二光电开关用于对所述磁环进行零点定位。

作为所述自动校准装置的进一步可选方案，所述支撑机构包括设置在所述测杆后端的测杆支撑座，在所述底板上还设有与所述测杆平行的导向槽，所述测杆支撑座可移动的设置在所述导向槽内，所述第三光电开关集成在所述测杆支撑座上。

作为所述自动校准装置的进一步可选方案，所述自动校准装置还包括电气控制系统，用于控制定位校准结构的动作及用于完成对待校准的所述位置传感器的校准计算。

本实用新型的有益效果：

依据以上实施例中的自动校准装置，由于在底板上设置有定位孔，同时在安装座上设置有弹性伸缩件，这样可很方便的实现安装座与底板的可拆卸式安装，使得用于安装待校准的位置传感器的安装座可方便的进行更换，再借助定位校准结构的驱动作用就可以使得该自动校准装置能够满足各种不同外形尺寸的位置传感器的校准工作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了根据本实用新型实施例所提供的一种位置传感器的自动校准装置的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型实施例所提供的一种位置传感器的导向块与底板的安装示意图；

图3示出了根据本实用新型实施例所提供的一种位置传感器的控制原理图。

主要元件符号说明：

100-底板；200-安装座；300-定位校准结构；400-位置传感器；500-磁环；600-导向块；700-电气控制系统；110-定位孔；120-导向槽；310-伺服电机；320-丝杠传动机构；330-滑动机构；340-支撑机构；410-测杆；610-导向通道；710-上位机模块；720-采集控制模块；730-伺服驱动器；311-输出轴；321-丝杠；322-滑台；331-滑块；332-磁环安装杆；341-测杆支撑座；101-第一光电开关；102-第二光电开关；103-第三光电开关。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

本实施例提供了一种位置传感器的自动校准装置，用于完成对位置传感器的校准工作。

请参考图1-2，该自动校准装置包括底板100、安装座200及定位校准结构300。

其中，底板100用于起支撑作用，且在底板100上设有定位孔110。安装座200用于安装待校准的位置传感器400，安装座200具有用于与定位孔110实现配合连接的弹性伸缩件。定位校准结构300安装在底板100上，其至少能够输出沿一个方向的直线往复运动，在定位校准结构300上安装有用于起校准作用的磁环500，磁环500在定位校准结构300的驱动下朝向或背向待校准的位置传感器400做直线运动。

如此，由于在底板100上设置有定位孔110，同时在安装座200上设置有弹性伸缩件，这样可很方便的实现安装座200与底板100的可拆卸式安装，使得用于安装待校准的位置传感器400的安装座200可方便的进行更换，再借助定位校准结构300的驱动作用就可以使得该自动校准装置能够满足各种不同外形尺寸的位置传感器400的校准工作。

具体而言，在安装安装座200时，将安装座200放置到底板100的适应位置处，使得弹性伸缩件伸长插入到底板100上的定位孔110内即可完成安装座200在底板100上的定位。

为了保障安装座200处于底板100上的可靠性，可在底板100上设置多个定位孔110，对应的在安装座200上设置多个弹性伸缩件。

在更换或者拆卸安装座200时，只需使得弹性伸缩件缩短从定位孔110内撤出即可。

在某些具体的实施方式中，弹性伸缩件可采用弹簧定位销，这样通过弹簧定位销的伸长与缩短即可实现安装座200的安装与拆卸。

在某些实施方式中，为了简化安装座200的安装与拆卸，可在底板100上固定设置至少一对导向块600，例如在图1所示的实例中，共设置有两对导向块600，用于提供两个校准工位，可同时实现对两个待校准的位置传感器400的校准。针对每对导向块600而言，它们围成一导向通道610，而安装座200与导向通道610滑动配合并可沿导向通道610移动使得弹性伸缩件卡入定位孔110中。

这样，以前述采用弹簧定位销的方式为例，当需要安装安装座200时，只需推着安装座200在导向通道610内移动，当移动到需要安装的位置时，弹簧定位销对应插入到底板100的定位孔110内，完成安装。反之，当需要拆卸时，只需先顶起弹簧定位销，再反向移动安装座200即可。

由此，通过导向块600的设置可以在一定程度上规范安装座200的安装，并且能够简化安装。

另一方面，为了进一步提高安装座200处于底板100上的稳定性，还可以在导向块600位于导向通道610一侧的侧壁设置第二定位孔(图中未示出)，安装座200的侧具有与第二定位孔配合的第二弹性伸缩件，这样再结合底板100上的定位孔110能够实现对安装座200更稳定的定位。

请继续参考图1，在本实用新型实施方式中，定位校准结构300包括伺服电机310、丝杠传动机构320及滑动机构330，伺服电机310用于驱动丝杠传动机构320运转，滑动机构330安装在丝杠传动机构320上，由丝杠传动机构320驱动滑动机构330做直线运动，磁环500安装在滑动机构330上。

由此，通过伺服电机310驱动丝杠传动机构320运转，接着使得滑动机构330做直线运动，就可以使得磁环500随着滑动机构330而运动，在其运动的过程中就可以采集数据并进行计算，最终完成校准。整个采集计算工作则需要依靠电气控制系统700来完成，详见下文有关电气控制系统700的描述。

具体地说，伺服电机310的输出轴311连接于丝杠传动机构320的丝杠321，伺服电机310用于驱动丝杠321的转动，在丝杠321上设置有滑台322，该滑台322在丝杠321的驱动下能够沿着丝杠321做直线运动。而滑动机构330则包括移动设置在滑台322上的滑块331及安装在滑块331上的磁环安装杆332，磁环500安装在磁环安装杆332的端部。

如此，通过控制伺服电机310的动作即可最终使得磁环500沿着丝杠321的方向做直线运动。

进一步的，磁环500套设在待校准的位置传感器400的测杆410上，定位校准结构300还包括支撑机构340，该支撑机构340支撑在测杆410的下方。

该支撑机构340的设置，可以将测杆410撑起，便于提高磁环500在测杆410上运动的精确性及稳定性，这对于位置传感器400的精确校准具有重要意义。

另外，为了更加规范磁环500的运动，沿测杆410的布置方向从前至后设置有第一光电开关101、第二光电开关102及第三光电开关103，第一光电开关101和第三光电开关103用于限定前后运动极限位置，第二光电开关102用于对磁环500进行零点定位。其中，第一光电开关101、第二光电开关102及第三光电开关103可选为U型光电开关。

第一光电开关101与第三光电开关103的设置，能够确保磁环500只能在第一光电开关101与第三光电开关103所限定的行程内移动，有利于对磁环500进行限位保护，作为一种示例，该第一光电开关101和第三光电开关103可设置在测杆410的端部。

第二光电开关102则可以为零点定位提供一个指导，也就是说在校准开始，每次都可以将磁环500控制移动到第二光电开关102处，行零点定位，确保校准的精度，作为一种示例，该第二光电开关102可设置在靠近测杆410的前端。

接前文所述，本实用新型实施方式中的自动校准装置能够适应各种不同外形尺寸的位置传感器400的校准，可以理解的是，此时不同的位置传感器400应当具有不同的校准所需长度，体现在测杆410长度的不同。

对此，为了适应不同长度的校准，支撑机构340包括设置在测杆410后端的测杆支撑座341，在底板100上还设有与测杆410平行的导向槽120，测杆支撑座341可移动的设置在导向槽120内。

这样通过测杆支撑座341在导向槽120内的移动，即可与测杆410的前端限定出不同的长度。

进一步的，第三光电开关103可以集成在测杆支撑座341上，也就是说第三光电开关103可以随着测杆支撑座341而移动，这样当所需要的长度调节好后，第三光电开关103的限位作用也即得以发挥。

当然，在其它实施方式中，也可以在一根长的测杆410上可拆卸的安装第三光电开关103，但这种方式较之上述测杆支撑座341的方式而言，操作起来较为繁琐。因此，在一次校准任务中，如果需要完成若干个位置传感器400的校准，较好的方式是设置上述测杆支撑座341。

另外，针对第一光电开关101和第二光电开关102而言，它们可以固定安装在底板100上，以满足对不同待校准的位置传感器400的校准。

请参考图3，接前文所述，本实用新型实施方式中的自动校准装置还包括电气控制系统700，该电气控制系统700用于控制伺服电机310的动作及用于完成对待校准的位置传感器400的校准计算。

具体而言，该电气控制系统700包括上位机模块710、采集控制模块720及伺服驱动器730。

其中，上位机模块710具有用于实现精确精算及数据记录的上位机软件。采集控制模块720用于接收上位机模块710发送的开始校准指令，此时采集控制模块720控制待校准的位置传感器400上电，并同时发送位置指令到伺服驱动器730，伺服驱动器730驱动伺服电机310开始工作，将磁环500移动到第二光电开关102处，完成零点定位。随后，再按照上述控制逻辑，将磁环500移动到不同位置，在不同位置处，采集控制模块720采集位置传感器400的输出信号，并将位置指令一同发给上位机模块710，上位机软件自动完成数据记录、校准参数计算，并通过串口将校准参数写入待校准的位置传感器400，完成参数写入后，上位机模块710将对校准精度进行测试验证，上位机软件自动保存测试结果及相关数据，最终完成整个校准工作。

需要说明的是，本实用新型实施方式所采取的采集控制模块720可设置丰富的对外接口，既有电流型、电压型的模拟量采集端口，又有CAN、485、232、以太网等通讯端口，拓展性强，可满足位置传感器400不同输出信号的采集。

采集控制模块720结合伺服电机310驱动丝杠传动机构320，测试精度能达到±0.01mm，其精度高，可取代传统的光栅尺作为校准基准，解决光栅尺需定期校准的问题，且装置结构简单，成本低。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

设计图

一种位置传感器的自动校准装置论文和设计

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