專利名稱：電子數顯卡尺的制作方法
技術領域：
電子數顯卡尺
(一) 技術領域
本實用新型屬于測量儀器技術領域，特別涉及一種電子數顯卡尺。
(二) 背景技術
傳統的長度計量器具使用非常廣泛，電子數顯卡尺以其讀數直觀快速、精度高、使用方 便等優點而在加工制造業中廣泛使用。目前廣泛使用的電子數顯卡尺大都屬于由增量碼式傳 感器組成的增量式位移測量系統。增量碼式傳感器主要由主柵和副柵兩部分組成。主柵和副 柵分布固裝于尺身和尺框上，隨著尺框在尺身上的移動，主柵和副柵感應出移動的距離，并 通過液晶顯示屏給予顯示。然而目前使用的這種增量碼式，由于其工作原理和傳統的設計結 構，因此存在如下缺陷1、 傳感器的主柵條上沒有記錄絕對位置信息，僅依靠對脈沖信號的計數來顯示主、副 柵的位置關系，因此電子數顯卡尺是在超過一個節距外時作增量式測量，而非絕對測量，因 此一一對應的關系不穩定，當尺框在尺身上的移動速度加快時，傳感器來不及感知經過了第 幾個節距，顯示的位移存在誤差；
2、 由于電子數顯卡尺進行的是增量式測量，因此其對環境的要求也比較高，但是電子 數顯卡尺的使用環境大多在加工制造業中，機床開關、交流接觸器等電器工作時會產生很強 的電磁干擾；同時機床還伴有水、油以及切削液等液態物質，環境比較差。當系統受到電磁 干擾時，電路會因干擾而產生脈沖信號，造成錯誤計數，產生測量誤差，因此在使用時經常 需要校對"0"位來判斷是否已產生誤差，給使用造成了極大的不便，降低了生產效率。
(三) 實用新型內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種抗干擾能力強、讀數精確的電子數顯卡尺。 為解決上述問題，本實用新型所設計電子數顯卡尺，包括主柵、副柵和電子組件，主柵 上包括至少一組在有效的編碼范圍內有多個節距的編碼金屬片組成的增量柵，其不同之處在 于，主柵上還包括至少一組絕對柵，該絕對柵主要由在有效的編碼范圍內只有l個節距或小 于l個節距的編碼金屬片組成。
上述方案中，所述各組增量柵和絕對柵在空間位置上的排布呈并行排列。 上述位于絕對柵和/或增量柵上的編碼金屬片在各自在卡尺的移動方向呈傾斜狀分布。 副柵上設有與主柵上的編碼金屬片組數數量相等且空間位置相對應的電感元件組。每組電感元件組均由偶數個電感元件組成。電感元件的形狀為圓形和/或多邊形。如可以將與增 量柵相對應的一組電感元件組中的所有電感元件統一采用圓形，而與絕對柵相對應的電感元 件組中的所有電感元件統一采用矩形。
所有的電感元件可以與不同的電容相連，組成多個LC振蕩電路，但是每個電容不可能完 全一樣，而且溫度的變化也會對電容產生一定的影響，因此同樣的線圈所讀出的讀數會不一 致，每個LC振蕩電路的參數便不一致。為了進一步提高卡尺的測量精度，所述所有的電感元 件最好與同一個電容相連，共同接入電子組件的同一個LC振蕩電路中。
本實用新型與現有技術相比，采用增量碼式和絕對碼式相結合的傳感方式，在增量柵上 記錄了相對位置信息，而在絕對柵上記錄了絕對位置信息，相對位置和絕對位置共同讀數。 當卡尺受到干擾時，只會產生瞬時的錯誤，干擾過后便能立即讀取主柵上正確的位置信息。 其次，由于干擾產生的是粗大誤差，通過誤差分析可以剃除粗大誤差(單片機自動完成)，使 之對測量結果沒有影響，因而具有很強的抗干擾能力。再次，副柵上的多個電感元件接入同 一個振蕩電路中，有效避免了多個電容所引起的振蕩電路差數不一致的問題，因而使得卡尺 的讀數更精確。
(四)
圖l為本實用新型電子數顯卡尺的一種實施方式的結構示意圖。
圖2為一種主柵結構示意圖。
圖3為另一種主柵結構示意圖。
圖4為一種副柵結構示意圖。
圖5為圖1的電路原理圖。
圖中標記1、尺身；2、尺框；3、主柵；4、增量柵；5、絕對柵；6、電感元件
;7、編碼金屬片。
具體實施方式
圖l為本實施例一種數顯電子卡尺的結構示意圖，包括尺身l和在尺身l上配合滑動的尺
框2。尺框2是由尺框體和殼體等組成的封閉殼體，尺框2的正面殼體上設有液晶顯示屏、功 能按鈕和電池蓋，所述液晶顯示屏、功能按鈕和電池蓋等電子組件，均采用密封手段與殼體 安裝。
定義每兩個編碼金屬片7的在平行于卡尺移動方向上的距離代表一個節距P，每兩個編碼 金屬片7在平行于編碼金屬片7傾斜方向的距離代表一個法向節距T。尺身l正面內槽中設有主 柵3，主柵3上主要由至少兩組平行排列印制在電路板上的編碼金屬片7排列組成，且每組編碼金屬片7的節距各不相同。其中至少一組為在移動方向呈傾斜狀分布的，且在有效的編碼 范圍內只有1個節距或小于1個節距的編碼金屬片7組成的絕對柵5，至少一組為在有效的編碼 范圍內有多個節距的編碼金屬片7組成的增量柵4。增量柵4與現有的增量碼式傳感器主柵3上 的結構類似，即包括若干個圓形或多邊形的編碼金屬片7，這些編碼金屬片7與移動方向上的 夾角為45° 90°之間。絕對柵5上包括多組長條形的編碼金屬片7，其中只有一條長條形的 編碼金屬片7，該長條形編碼金屬片7從主柵3的一端沿卡尺移動方向延伸到主柵3的另一端。 各組的長條形的編碼金屬片7與移動方向的夾角在0. 19° 1.9°之間，且各不相等。本實施 例主柵結構如圖3所示，為一組增量柵4和一組絕對柵5構成的主柵3結構示意圖，增量柵4上 的每個編碼金屬片7沿移動方向傾斜，且與卡尺移動方向的夾角為60。，絕對柵5上的每個編
碼金屬片7沿移動方向傾斜，且與卡尺移動方向的夾角為r 。而圖4則為一組增量柵4和兩組
絕對柵5構成的主柵3結構示意圖。
尺框2的殼體內設有電子組件和副柵。所述副柵上設有與主柵3上的編碼金屬片7組數數 量相等且在空間位置上對應的電感元件6組，每個電感元件6組都由偶數個電感元件6組成。 位于同一組上的兩個相鄰的電感元件6兩兩構成一對正余弦電感元件6小組。電感元件6小組 在移動方向上的空間位置與所對應的主柵3條上編碼金屬片7的節距P和法向節距T有關，即電 感元件6小組在空間位置上相距nP(T) ±1/4P(T)。上述電感元件6的形狀為圓形和/或多邊形 。本實施例副柵的結構示意圖如圖4所示，包括2組電感元件6組，其中一組為圓形，與增量 柵4對應；另一組為矩形，與絕對柵5對應。每個電感元件6小組上的電感元件6的中心在沿移 動方向上相距6. 4mm。
所述電子組件如圖5所示，包括單片機、以及與單片機相連的顯示電路、通訊接口電路 、電源電路和LC振蕩電路。上述副柵上所有的電感元件6均于同一個電容相連，共同接入同 一個LC振蕩電路中。當有主柵3上的編碼金屬片7經過電感元件6時，電感元件6的電感量L和 品質因素Q等參數產生變化，導致振蕩電路的振蕩頻率等參數產生變化。單片機首先讀出增 量柵4的精確相對位置數據，再讀出絕對柵5上的絕對位置數據。通過絕對位置數據來計算副 柵位于增量柵4的哪個柵格上，通過絕對柵5X節距+增量柵4的方式計算出精確的絕對位置。
主柵3上的編碼金屬片7與電感元件6藕合，它們的藕合位置決定了LC振蕩電路的頻率。 單片機對頻率采樣，經計算、譯碼、誤差分析補償、公/英制轉換等數據處理，最后通過液 晶顯示器顯示測量數據。同時，通過RS-232C串行通訊接口向外輸出測量數據。
由于是絕對碼系統，絕對碼系統在瞬間斷電時不會影響其正常工作。為了節省電能，延 長電池使用時間，采用間歇供用方式。單片機及其它電子元件均采用低功耗元件，最大限度地節約能源，保護環境。
此外，還具有絕對"0"位(類似游標卡尺)、公/英制轉換、相對/絕對測量轉換、數 據保持、公差判斷、自動延時關機等功能。
本實用新型并非僅限于上述實施例，只要卡尺中采用絕對柵5和增量柵4相配合編碼的方 式，均屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求權利要求1電子數顯卡尺，包括主柵(3)、副柵和電子組件，主柵(3)上包括至少一組在有效的編碼范圍內有多個節距的編碼金屬片(7)組成的增量柵(4)，其特征在于所述主柵(3)上還包括至少一組絕對柵(5)，該絕對柵(5)主要由在有效的編碼范圍內只有1個節距或小于1個節距的編碼金屬片(7)組成。
2.根據權利要求l所述的電子數顯卡尺，其特征在于所述位于絕對 柵(5)和/或增量柵(4)上的編碼金屬片(7)在各自在卡尺的移動方向呈傾斜狀分布。
3.根據權利要求1或2所述的電子數顯卡尺，其特征在于所述位于 絕對柵(5)上的編碼金屬片(7)與卡尺的移動方向的夾角在O. 19° 1.9°之間。
4.根據權利要求1或2所述的電子數顯卡尺，其特征在于所述位于 增量柵(4)上的編碼金屬片(7)與卡尺的移動方向的夾角在45。 90°之間。
5.根據權利要求3所述的電子數顯卡尺，其特征在于所述位于絕對 柵(5)上的編碼金屬片(7)的形狀為長條形。
6.根據權利要求1或2所述的電子數顯卡尺，其特征在于所述各組 增量柵(4)和絕對柵(5)在空間位置上呈并行排列。
7.根據權利要求1或6所述的電子數顯卡尺，其特征在于所述副柵 上設有與主柵(3)上的編碼金屬片(7)組數數量相等且空間位置對應的電感元件(6)組
8.根據權利要求7所述的電子數顯卡尺，其特征在于所述每個電感 元件(6)組都由偶數個電感元件(6)組成。
9.根據權利要求8所述的電子數顯卡尺，其特征在于所述電感元件 (6)的形狀為圓形和/或多邊形。
10.根據權利要求8或9所述的電子數顯卡尺，其特征在于所述所有 的電感元件(6)均與同一個電容相連，共同接入電子組件的同一個LC振蕩電路中。
專利摘要本實用新型所設計電子數顯卡尺，包括主柵、副柵和電子組件，主柵上包括至少一組在有效的編碼范圍內有多個節距的編碼金屬片組成的增量柵。主柵上還包括至少一組絕對柵，該絕對柵主要由在有效的編碼范圍內只有1個節距或小于1個節距的編碼金屬片組成，且編碼金屬片在移動方向呈傾斜狀分布的。采用增量碼式和絕對碼式傳感器相結合，抗干擾能力更強、測量精度更高。
文檔編號G01B3/24GK201225865SQ20082030157
公開日2009年4月22日 申請日期2008年7月23日 優先權日2008年7月23日
發明者伍偉榮 申請人:伍偉榮