一種拉線長度傳感器及拉線長度測量方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及傳感器領域，尤其涉及一種拉線長度傳感器及拉線長度測量方法。
【背景技術】
[0002] 隨著工業水平的提高，工業自動化程度越來越高，各種傳感器件應運而生，成為各 高端產業和工程設備不可或缺的一部分。其中，拉線長度傳感器也在很多場合都發揮了很 重要的作用，例如在起重機伸縮臂控制過程中測量臂架伸出長度、在工業控制過程中測量 推桿或油缸行程的位移等。對于一些控制要求較高的場合，將會對拉線長度傳感器提出更 高的要求，如測量精度更高、測量數據更穩定、測量更可靠等，因此改善長度傳感器測量精 度和可靠性問題就顯得十分必要，同時該也將有助于提高設備的控制性能。
[0003] 現有的拉線傳感器一般采用傳動轉換機構，如圖1所示為一現有的傳感器結構示 意圖。圖中蝸桿a2、測角傳感器a4與卷盤al固定連接，蝸輪a3與蝸桿a2曬合連接，測角 傳感器a4的軸與蝸輪a3固定連接，鋼絲繩a5的一端與卷盤al連接，另一端經張緊輪a6 后與移動件連接。鋼絲繩a5出線帶動卷盤al轉動，蝸桿a2和蝸輪a3隨之轉動，帶動測角 傳感器a4的軸旋轉并輸出圈數與角度，再由卷盤直徑、鋼絲繩線徑、蝸桿蝸輪傳動比等參 數轉換可得到鋼絲繩實際伸出長度，即移動件移動距離。
[0004] 然而，現有的拉線傳感器存在W下問題：
[0005] 1、傳動易造成誤差；蝸輪、蝸桿的安裝存在一定間隙，二者曬合的松緊程度對傳感 器的測量精度具有較大的影響，尤其是當轉換傳動比較大時，會撥動蝸輪在間隙范圍內活 動，使得輸出測量值的變化較大，且隨著使用時間增加，蝸輪和蝸桿的磨損程度嚴重，間隙 增大。
[0006] 2、測角傳感器易損壞；由于測角傳感器的軸長期受到蝸輪蝸桿傳動引起的徑向 力，容易使其損壞、壽命降低，引發可靠性問題。
[0007] 3、亂繩易造成誤差：對于外盤線式的傳感器，極易出現亂繩現象，即鋼絲繩未按指 定卷盤軌跡盤線，而是出現層疊、交叉現象。該樣便會造成長度轉換不準確，產生較大測量 誤差。
【發明內容】
[0008] 本發明的目的是提出一種拉線長度傳感器及拉線長度測量方法，解決了現有技術 中傳動造成誤差、測角傳感器易損壞W及由于亂繩現象易引起測量誤差的問題。
[0009] 為實現上述目的，本發明提供了一種拉線長度傳感器，包括接觸端、移動端和測量 器，其中所述接觸端與導線壓緊接觸導電，所述移動端與所述導線連接導電，所述測量器分 別與所述接觸端和所述移動端連接，能夠根據所述接觸端和所述移動端之間的所述導線的 電阻值與其長度成定比例關系輸出所述導線的拉出長度。
[0010] 進一步地，所述測量器包括電信號測量元件和信號轉換元件，所述電信號測量元 件能夠測量所述導線的電信號數值，所述信號轉換元件與所述電信號測量元件連接，能夠 輸出所述導線的拉出長度。
[0011] 進一步地，所述接觸端為對親，所述對親包括兩個親子，所述親子可轉動地安裝于 軸上，所述導線穿過所述兩個親子形成的間隙，且能夠相對于所述對親運動，所述親子與所 述導線壓緊接觸導電。
[0012] 進一步地，所述拉線長度傳感器還包括巧起裝置，所述巧起裝置能夠支撐所述導 線。
[0013] 進一步地，所述拉線長度傳感器還包括卷盤，用于裝載所述導線，所述卷盤中裝有 發條。
[0014] 為實現上述目的，本發明提供了一種基于上述拉線長度傳感器的拉線長度測量方 法，包括：將導線穿過所述拉線長度傳感器的接觸端，使所述導線與所述接觸端壓緊接觸導 電，并將所述導線與所述拉線長度傳感器的移動端連接導電，根據所述接觸端和所述移動 端之間的所述導線的電阻值與其長度成定比例關系，利用所述拉線長度傳感器的測量器輸 出所述導線的拉出長度。
[0015] 進一步地，所述測量器包括電信號測量元件和信號轉換元件，所述拉線長度測量 方法還包括利用所述電信號測量元件測量所述導線的電信號數值，然后根據所述接觸端和 所述移動端之間的所述導線的電阻值與其長度成定比例關系，利用所述信號轉換元件輸出 所述導線的拉出長度。
[0016] 進一步地，所述電信號數值包括電阻值、電流值或者電壓值。
[0017] 基于上述技術方案，本發明提供的拉線長度傳感器，無需齒輪曬合式的傳動機構 和測角傳感器，利用導線的電阻值與其長度成定比例關系的原理，避免了由傳動機構造成 的測量誤差及可靠性問題，也不會涉及測角傳感器的軸損壞問題，消除了鋼絲繩亂繩造成 的誤差，能夠準確測得導線的拉出長度，并能降低產品成本及維護費用。
【附圖說明】
[0018] 此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發 明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：
[0019] 圖1為現有技術中拉線長度傳感器的結構示意圖。
[0020] 圖2為本發明拉線長度傳感器的一個實施例的結構示意圖。
[0021] 圖3為本發明中電信號測量元件的一個實施例的測量電路圖。
[0022] 圖4為本發明中電信號測量元件的另一個實施例的測量電路圖。
[0023] 圖中；al-卷盤，a2-蝸桿，a3-蝸輪，a4-測角傳感器，a5-鋼絲繩，a6-張緊輪， 1-接觸端，2-移動端，3-導線，4-卷盤，5-移動件。
【具體實施方式】
[0024] 下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
[0025] 為解決現有技術中的拉線長度傳感器存在的傳動易造成誤差、測角傳感器易損 壞、亂繩易造成誤差的問題，本發明提供了一種拉線長度傳感器，包括接觸端1、移動端2和 測量器，其中所述接觸端1與導線3壓緊接觸導電，所述移動端2與所述導線3連接導電， 所述測量器分別與所述接觸端1和所述移動端2連接，能夠根據所述接觸端1和所述移動 端2之間的所述導線3的電阻值與其長度成定比例關系輸出所述導線3的拉出長度。
[0026] 其中，所述接觸端1和所述移動端2都是可W導電的，該樣可W使得所述測量器與 所述接觸端1和所述移動端2電連接，從而利用所述測量器輸出所述導線3的拉出長度。比 女口，所述接觸端1可W相對地面固定，所述移動端2可W是導電的夾子或者其他結構，所述 移動端2相對于所述導線3可W是固定的，所述接觸端1相對于所述導線3可W是移動的， 當與所述導線3連接的移動件5停止運動時，所述導線3也停止運動，利用測量器輸出所述 導線3的拉出長度。該里的所述導線3的拉出長度指的是所述導線3停止運動后，位于所 述接觸端1和所述移動端2之間的所述導線3的拉出長度，即拉線長度。當然，所述接觸端 1相對于地面也可W不固定，所述拉線長度傳感器可W適用于不同的場合。
[0027] 本發明提供的拉線長度傳感器主要利用均勻的導線的電阻值與其長度成定比例 關系的原理，由于省略了現有技術中拉線長度傳感器的傳動部件和測角傳感器，因此避免 了由傳動和測角所帶來的誤差，不存在測角傳感器壽命低的問題，更重要的是，本發明的拉 線長度傳感器由于測量的是導線拉出長度的電阻值，因此即使導線未按指定卷盤軌跡盤 線，只要在導線被移動件拉出的長度范圍內，導線處于伸直狀態，即可準確測量出導線的拉 出長度，導線的拉出長度即為移動件的移動距離，避免了亂繩現象對長度測量造成的誤差。
[0028] 本發明中導線需滿足W下條件；（1)能夠導電；（2)抗磨損且不易變形，即要求導 線的材質均勻，抗磨損，不易拉伸變形（變細），盡可能的保證電阻值R和導線L長度值呈固 定比例關系，即R = k ? L k為常量，且k值較大（即L稍微變化，R即有體現，分辨率高）； 做導線的電信號數值可測，即在導線長度L范圍內，電信號數值（比如電阻值R)可測，比 如0. 001-10歐容易測量與分辨，0-0. 001歐就不易測量與分辨；(4)可纏繞在卷盤上，即要 求導線的直徑不宜太大，具有足夠初性。其中，關于導線的電阻與其長度所成的定比例關系 中的k值視為已知的常量，均勻的導線在出廠時廠商會提供參考值和相關的比例關系，如R =pL/s(p為電阻率，S為橫截面積），使用者可W再經過實際測量進行校驗，得出比例系 數k值。
[0029] 本發明提供的拉線長度傳感器的應用范圍較廣，當采用較高電阻分辨率的導線時 可測量小量程的移動距離，當導線足夠長時可W測量大量程的距離。比如，要求長度測量的 分辨率為1mm，若選用橫截面積為1平方毫米、電阻率為1歐平方毫米/米的導線，則導線電 阻的分辨率應為0. 001歐；若使用同樣的導線，用來測量10m的距離，則所測導線阻值范圍 約為0-10歐。
[0030] 如圖2所示，為本發明所提供的拉線長度傳感器一個實施例的結構示意圖。所述 測量器包括電信號測量元件和信號轉換元件，所述電信號測量元件能夠測量所述導線3的 電信號數值，所述信號轉換元件與所述電信號測量元件連接，能夠輸出所述導線3的拉出 長度。其中，所述電信號測量元件可W是電壓表、電流表、萬能表或者其他能夠測量所述導 線3的電信號數值的元件，所述信號轉換元件可W是現有的硬件電路或者其他能夠輸出所 述導線3的拉出長度的元件。
[0031] 通過所述電信號測量元件，所述拉線長度傳感器可W測量出所述接觸端和所述移 動件之間的所述導