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技術領域：

本發明涉及一種曲線位移傳感器，具體地說，是涉及一種高精度數字式曲線位移傳感器。

背景技術：

位移檢測技術是一門不斷發展的技術，隨著科學技術的飛速發展，在工業生產和科學研究過程中，對位移檢測的精度、速度等要求也越來越高，特別是高精度位移的數字式非接觸式檢測。傳感器與新興技術的結合也大大擴展了傳統傳感器的研究與運用。位移測量是測量技術中最基本的項目之一，在工程運用中非常廣泛，具有非常重要的位置。因此， 尋求簡單實用、操作方便、適應范圍廣、經濟性好的位移傳感器對促進工業生產發展具有重要現實意義。目前市場上具有高性價比的曲線位移傳感器十分有限，常用的角位移及直線位移傳感器均不能直接用作高精度曲線位移檢測。所以，高精度曲線位移傳感將在未來得到重視與發展。曲線位移傳感器主要運用于一些不規則材料和結構的精確測量和裝配、曲線加工(焊接、切割、雕刻等)時動力頭的閉環控制等領域。該類傳感器兼容了直線和角度和測量，并在曲率檢測方面有所發展，在工業生產、航天航海、新型材料以及軍事軍工等領域可以被廣泛運用。曲線位移高精度測量是機械量測量中的難點，一般采用如下幾種方法①間接測量法通過對驅動機構的位移測量而計算出終端曲線位移。驅動機構一般有電動、驅動和液動三種。以電動驅動機構最為常見，兩電機通過齒輪絲桿等傳動裝置可實現終端平面曲線運動，三電機通過齒輪絲桿等傳動裝置可實現終端三維空間曲線運動。通過在電機上加裝光電編碼器或在傳動機構上加裝光柵尺可完成每個自由度的位移檢測，并最終換算成系統末端的曲線位移。采用該方法，無法克服傳動機構回程誤差、間隙誤差等影響，而且光電編碼器或光柵尺的分辨率及精度直接決定了曲線位移檢測精度。在許多只知道系統末端移動信息，而不清楚傳動機構情況的實際工況下，該方法不具通用性。②直接測量法直接測量法一般采用滾輪固定在被測物上沿曲線運動，采用傳感技術將曲線上位移通過滾輪轉換為模擬信號或數字信號。該方法簡便易行，但許多曲線移動系統末端工況不允許安裝滾輪，或者末端懸空使滾輪無法與參照物相接觸，使該方法具有較大的局限性。隨著數字圖像處理技術的發展，采用圖像傳感器及圖像處理技術檢測曲線位移越來越吸引著研究者的關注。圖像傳感器CXD(Charge Couple Device)分為一維的和二維的，前者用于位移、尺寸的檢測，后者用于平面圖形、文字的傳遞。工業生產過程中曲線位移的測量，可利用一維CCD器件實現。首先借助光學成像法將被測物的未知曲線長度投影到 CCD器件上，再根據總像素數目和被物像遮掩的像素數目，計算出被測曲線長度。視覺傳感器提供的信息量豐富，適應能力強，但造價高，使其應用受到一定限制。而且在光干擾較強的工況下，如測量焊接切割系統末端曲線位移時，圖像處理算法復雜，信息處理時間長、實時性差。