确定移动物体位置的装置和方法制造方法及图纸

一种确定可移动物体（１０）沿运动路径的位置的装置，包括：编码磁元件（１４），设有若干个编码段（１６），每个编码段（１６）具有唯一的识别码；和传感元件（２０），布置成能够识别对应于所述传感元件（２０）布置的所述编码段（１６）的代码。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种确定沿运动路径的移动物体的位置的装置和方法。具体地，本专利技术涉及以高精度确定物体绝对位置的装置和方法，这种装置和方法与观测时物体是静止还是运动的无关，而且与物体沿路径的运动方向也无关。
技术介绍
在商业和工业产品及系统中用来检测物体位置的线性位置传感器是公知技术。所述传感器可以是递增的或绝对的，接触或非接触的，而且具有不同成本和工作特性。代表现有技术的一些文献如下美国专利US-A-5632916、美国专利US-A-5539993、美国专利US-A-4701615、美国专利US-A-4901073、美国专利US-A-4633224、国际专利申请WO-A-9501510和美国专利US-A-6147342。现有技术的解决方法受到若干缺点的限制，比如需要用增量标尺来确定移动物体的绝对位置、需要有增量标尺和绝对标尺、方向限制、精度低、以及要求物体是运动的以确定其位置。在美国专利US-A-6147342介绍的位置测量装置中，为了测量圆柱体杆件的绝对位置，需要以化学方式在移动物体的表面形成标记，或者在表面包括某种材料，或者使用激光或其它装置在圆柱体杆件蚀刻标记，或者使标记或杆件具有可检测的特征。所有这些标记方法必须改变物体的表面几何形状，而且在装置生产出来后不能改变其精度和/或工作领域。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种确定可移动物体的位置的装置和方法，能克服上面所提到的一个或多个问题。根据本专利技术，所述目的是通过具有所附权利要求所述特征的装置和方法来实现的。本专利技术提出一种确定可移动物体沿运动路径的位置的装置，包括编码磁元件，设有若干个编码段，每个编码段具有唯一的识别码；和传感元件，布置成能够识别对应于所述传感元件布置的所述编码段的代码。本专利技术提出一种确定可移动物体沿运动路径的位置的方法，包括以下步骤提供带有若干个编码段的磁元件，每个编码段具有唯一用来识别该编码段的代码；和读取对应于传感元件布置的所述编码段的唯一识别码。附图说明现在将参考附图中的非限制性实例来详细介绍本专利技术，其中图1是表示本专利技术工作原理的示意图；图2-6和7a、7b示意性地示出根据本专利技术的装置的各种应用。具体实施例方式图1示意性地示出了根据本专利技术装置的实施例，用来确定沿运动路径移动的物体的绝对位置。在图1中，移动物体用参考数字10表示。在该图所示实例中，物体10可以沿以双箭头12表示的直线方向移动。编码磁元件14与移动物体10整体形成。编码磁元件14可以设置移动物体10的表面或者可以结合到其中。编码磁元件14包括若干个编码段16。每个编码段具有唯一的磁识别码。每个编码段16由若干个磁化基本单元18构成。每个基本单元18的磁化方向在图1中用箭头示意性地表示，其代表了二进制符号1或0。每个编码段16中一组基本单元18的二进制符号构成代表每个编码段16的唯一的二进制代码。每个编码段16的二进制磁代码唯一地与移动物体10上的位置16相关。编码磁元件14构成编码系统，能够确定移动物体10沿运动路径12的绝对位置。磁化编码段16通过相应的二进制代码加以识别，其中二进制符号1和0在基本单元18中以相对基准方向处于0°或180°的磁化方向表示。例如，磁化基本单元18的主要磁化方向可以平行或反向平行于运动方向12。磁化基本单元的尺寸是已知和固定的。磁化基本单元18的尺寸影响确定可移动物体10位置时能够达到的精度。基本单元18的尺寸越大，确定位置时所能达到的精度越低。确定移动物体位置的装置包括支承在固定结构22上的传感元件20，其相对编码磁元件14定位成，可确定磁化基本单元18的磁性取向。传感元件20包括一排传感单元24，每个传感单元24能够感应编码段16中相应磁化基本单元的磁取向。传感元件20的传感单元24感应基本磁单元18的磁场并产生代表磁代码的相应信号。所述信号发送给处理装置26，处理装置比如可由连接到传感元件20的处理器构成，可确定编码段16的二进制代码。通过处理器26对二进制代码的识别能够唯一地确定可移动物体10相对于传感元件20的位置。所述确定过程可以在移动物体10静止时进行，也可以在移动物体10与传感元件20之间有相对运动时进行。要确定移动物体10的绝对位置，读取一个磁代码就足够了。要确定移动物体10的增量位置时，应在起始位置和最终位置分别读取代码。传感元件20可以由一排磁阻传感单元24构成。磁阻单元24具有传统的结构和工作方式。传感元件20最好是巨磁阻(GMR)传感器，其中传感单元的数目对应于每个编码段16中二进制单元的数目。巨磁阻传感器通常由至少两个不同材料的薄磁层构成。这些磁层由非导磁间隔物隔开。这种结构的导电性取决于磁层的相对磁化方向。所施加的磁场使其中一个层的磁化强度发生变化，而另一个层的磁化强度在大多数情况下是固定的。因此由各磁化基本单元18产生的磁场使传感元件20中传感单元24的导电性发生变化。由于导电性变化的作用而产生数字信号0或1，该数字信号发送到处理器26，处理器26根据读入传感元件20的数字信号确定移动物体10和静止传感器20之间的相对位置。编码磁元件14可以由聚合物基体中的铁磁粉构成。根据金属填充物产生的状态，可以将金属/聚合物复合材料合成的技术分为外部方法和现场方法。在外部方法中，有机单体的聚合和金属微粒的形成是分开进行的，然后将两种成分混合以形成金属/聚合物复合材料。在现场方法中，单体在溶解状态下聚合，金属离子(自由或复合离子)在聚合之前加入，接着通过还原剂或通过热处理使金属离子还原。这种方法与外部方法相比较快，但效率较低，因为不能产生无接触散布的相同微粒。微粒的特性与结构(形状、尺寸、成分)严格相关，因此微粒必须是相同的。制备粉末的适当的方法是使用作为金属母体溶剂和还原剂的液态多元醇。这种方法提供了具有边界明确的形态特征的单分散性金属微粒。这种方法的主要特征是可以在实验条件下控制沉淀速度，从而得到具有明确边界形状的非凝聚金属微粒，其平均尺寸可控制在微米或毫微米的尺寸范围内并具有连续的尺寸分布。在形成粉末之后，用化学方法来改进微粒的表面是十分重要的。有机物层强烈地化学吸附在金属表面上，在处理复合材料时十分有用，因为它1)减小了微粒的自由表面能，可防止微粒大规模聚集；2)避免了氧化和表面污染影响，可防止微粒磁特性的衰退； 3)在树脂固化之前使得微粒能够散布开；4)提高了得到的复合材料的界面特性。所采用的材料可以是热塑性聚合物、橡胶、热硬化聚合物。填充材料可以是硬铁磁性材料(比如钴)、铁磁性合金如铝镍钴合金、钕铁硼合金、铁铬钴合金或其它的铁磁性材料。聚合物中铁磁性微粒的百分比应当使得能够获得非常大的磁特性，而另一方面应当使聚合物能够混合。为了使微粒在聚合物中有适当的取向，在聚合物固化过程中施加外部磁场。可以使用各种方法获得所要求的磁化强度分布。这些方法可以是分辨率超过一百微米时的传统磁化系统；分辨率大约为一百毫微米时的使用基于多孔氧化铝的磁性分布材料的多步骤方法；MFM磁化技术等。多孔氧化铝的结构可以示意性地描述为氧化铝基体中的孔穴网络。多孔氧化铝可以在高纯度铝层上或在玻璃、石英、硅、钨等基底的铝膜上通过阳极氧化方法得到。通过改变编码磁元件的结构可以改变装置的灵敏度。可以改变每个编码段16中磁化基本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定可移动物体（１０）沿运动路径的位置的装置，包括：编码磁元件（１４），设有若干个编码段（１６），每个编码段（１６）具有唯一的识别码；和传感元件（２０），布置成能够识别对应于所述传感元件（２０）布置的所述编码段（１６）的 代码。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：K兹韦兹迪纳，B马托拉纳，A兹韦兹迪纳，D普利尼，V兰贝蒂尼，P佩洛，
申请(专利权)人：CRF阿西安尼顾问公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]