專利名稱：一種二維位移測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種位移測試裝置，尤其是涉及一種二維位移測試裝置。
背景技術(shù)：
測試物體在一平面上的位移時，至少需要測得該物體在兩個坐標(biāo)方向的位移值，位移的大小可以用該物體所在位置處的坐標(biāo)值來表示。通常為了獲得物體所在位置的兩個坐標(biāo)值， 一般采用的方法是在兩個坐標(biāo)方向上分別設(shè)置一位移傳感器，分別來測試物體在這兩個方向上的位移的大小，從而測得物體最終所在位置的坐標(biāo)值，從而得出物體的位移的大小。在兩個坐標(biāo)方向上分別設(shè)置位移傳感器會帶來很多的缺點，因為采用兩個傳感器，從而使得硬件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜；整個測試裝置占用的空間大，從而使得安裝不方便，測試精度低；還有就是成本較高等。

實用新型內(nèi)容本實用新型主要解決的問題是消除測試物體平面二維位移時采用兩個傳感器而造成硬件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、安裝不方便、測試精度低等問題，從而提供一種能夠同時測量兩個坐標(biāo)方向位移的二維位移測試裝置。 本實用新型采用的技術(shù)方案是， 一種二維位移測試裝置，包括光電傳感器模塊，光纖式控制模塊，單片機(jī)模塊，數(shù)據(jù)顯示模塊； 光電傳感器模塊，該模塊測量二維位移測試裝置的位移的變化信息，并將該位移的變化信息通過一定的數(shù)據(jù)格式發(fā)送給光纖式控制模塊； 光纖式控制模塊，該模塊接收由光電傳感器模塊發(fā)送的位移數(shù)據(jù)，并將接收到的位移數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，使得轉(zhuǎn)換后的位移數(shù)據(jù)有利于單片機(jī)模塊的處理，然后將經(jīng)格式轉(zhuǎn)換后的位移數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機(jī)模塊； 單片機(jī)模塊，該模塊接收由光纖式控制模塊發(fā)送來的位移數(shù)據(jù)，并對接收到的位移數(shù)據(jù)進(jìn)行累加處理，將該累加后的位移數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，然后將該二維坐標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)顯示模塊； 數(shù)據(jù)顯示模塊，該模塊接收由單片機(jī)模塊發(fā)送來的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)通過顯示裝置顯示出來。 通過光電傳感器部分對外部參照物進(jìn)行拍照并對所拍攝的照片進(jìn)行分析得出整個二維位移測試裝置的位移，然后通過光纖式控制模塊和單片機(jī)模塊對所測得的位移數(shù)據(jù)的處理，最終通過顯示模塊顯示出來，從而達(dá)到了實時測量并顯示出物體的平面二維位移，該位移測試裝置是將上面所述四個模塊集成在一起而構(gòu)成的一個整體，從而簡化了結(jié)構(gòu)，使得該位移測試裝置的安裝變得簡單，因為只有一個裝置，所以位移的測試精度有了很好的保證。 作為優(yōu)選，所述光電傳感器模塊包括發(fā)光二極管、光學(xué)透鏡、電路板、光感應(yīng)芯片及外殼，所述電路板通過螺釘與外殼固定相連并處于外殼內(nèi)部，在電路板的中間部分開有一通孔，在電路板上通孔的正下方的外殼上也開有一通孔，所述光感應(yīng)芯片具有一感光眼，光感應(yīng)芯片焊接在電路板上且其感光眼部分位于電路板通孔的正上方，所述發(fā)光二極管焊接在電路板上，且發(fā)光二極管位于電路板通孔的邊緣并與光感應(yīng)芯片處于直接相對的位置，在電路板的通孔與外殼的通孔之間固定安裝有一光學(xué)透鏡，所述光學(xué)透鏡通過其兩端的平板安裝部分與外殼固定相連，在光學(xué)透鏡的中間部分具有一倒錐形的凸透鏡和一具有空腔的棱鏡，所述凸透鏡部分位于光感應(yīng)芯片感光眼的正下方，所述棱鏡部分緊鄰?fù)雇哥R部分，該棱鏡具有一空腔，該空腔具有上、下兩個相互平行的斜面，所述上、下斜面可將發(fā)光二極管發(fā)出的光反射到光感應(yīng)芯片感光眼下方的外殼通孔外。 作為優(yōu)選，所述光纖式控制模塊主要包括一光纖式控制芯片，該芯片接受由光感應(yīng)芯片傳出的數(shù)據(jù)，并將接受到的數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換為PS/2，然后將PS/2格式的數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機(jī)模塊。 作為優(yōu)選，所述單片機(jī)模塊主要包括一單片機(jī)，該單片機(jī)接受由光纖式控制模塊發(fā)送的PS/2格式數(shù)據(jù)，并將該PS/2格式數(shù)據(jù)進(jìn)行處理二維成坐標(biāo)值后傳送到數(shù)據(jù)顯示模塊。 作為優(yōu)選，所述數(shù)據(jù)顯示模塊主要包括數(shù)碼管及其驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路接受由單片機(jī)模塊傳送的數(shù)據(jù)并將接受到的數(shù)據(jù)通過驅(qū)動所述數(shù)碼管顯示出來。

圖1為本實用新型二維位移測試裝置的整體框架示意圖； 圖2為本實用新型二維位移測試裝置的光電傳感器模塊的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本實用新型二維位移測試裝置所采用的光學(xué)透鏡的立體示意圖。
具體實施方式如圖1所示，為本實用新型二維位移測試裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖，各模塊相互之
間電連接。整個裝置的工作流程大致是首先通電復(fù)位，各模塊進(jìn)入工作狀態(tài)，光電傳感器模
塊連續(xù)的測量二維位移測試裝置的位移的變化信息，這主要是先通過連續(xù)不斷對外部參照
物進(jìn)行圖片拍攝，然后依次對拍攝的圖片進(jìn)行特殊的分析處理，根據(jù)前后拍攝圖片的不同
計算出二維位移測試裝置的位移變化，并將該位移變化轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)的增量值(A x、 A y)，然
后將該位移數(shù)據(jù)，即坐標(biāo)增量值發(fā)送給光纖式控制模塊，光纖式控制模塊將接收到的位移
數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換，使得經(jīng)格式轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)能夠有利于單片機(jī)的處理，然后將數(shù)
據(jù)發(fā)送給單片機(jī)模塊處理，單片機(jī)模塊接受到光纖式控制模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)后對該數(shù)據(jù)進(jìn)行
一定的分析處理，并對接收到的位移數(shù)據(jù)進(jìn)行累加處理，將該累加后的位移數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二
維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，然后將該二維坐標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)顯示模塊。通過顯示模塊顯示出來的數(shù)據(jù)
即是二維位移測試裝置的位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)定的坐標(biāo)原點可以直接得出二維位移測試
裝置的位移變化。若將整個二維位移測試裝置與一運動物體固連在一起，則測得的二維位
移測試裝置的位移信息即是該運動物體的位移信息，從而測出了運動物體的位移。 因為該二維位移測試裝置是由幾個模塊集成在一起的，所以整個裝置結(jié)構(gòu)緊湊，
安裝也很方便；又因為只需設(shè)定一個坐標(biāo)原點，因而只需一個基準(zhǔn)點，光電傳感器模塊不斷
的感知物體位移的變化，從而使得測試結(jié)果的精度和準(zhǔn)確度都有了很好的保證。[0019] 如圖2所示，為本實用新型二維位移測試裝置的光電傳感器模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，包括一電路板4，該電路板4通過螺釘5固定在外殼6內(nèi)，發(fā)光二極管3焊接在電路板4上，接通電源后該發(fā)光二極管3能夠發(fā)出一定強(qiáng)度的光線。在電路板4上還焊接有一光電感應(yīng)芯片l，本實用新型優(yōu)選該光電感應(yīng)芯片1為安捷倫的ADSL-2051光電感應(yīng)芯片，對于該芯片的詳細(xì)工作原理請參閱該芯片的相關(guān)說明書，本實用新型只是應(yīng)用該芯片，在此對其已為公知技術(shù)的工作原理不再描述。 光電感應(yīng)芯片1與發(fā)光二極管3位于電路板4的同一面上，電路板4的中部具有一通孔7，光感應(yīng)芯片的感光眼位于通孔7的正上方，且發(fā)光二極管3位于通孔7的邊緣并與光感應(yīng)芯片1處于直接相對的位置， 一光學(xué)透鏡2固定于外殼6內(nèi)并位于電路板4的通孔7下方，并且光學(xué)透鏡2的部分結(jié)構(gòu)已穿過通孔7伸到電路板的上方，如圖3所示，為光學(xué)透鏡2的立體示意圖，光學(xué)透鏡2的中部具有一凸透鏡22，該凸透鏡22大致呈倒錐形，該凸透鏡22的正上方為焊接在電路板4上的光感應(yīng)芯片1，并且該凸透鏡22正好位于光感應(yīng)芯片1的感光眼11的正下方，使得經(jīng)過倒錐形凸透鏡22聚焦后的光線能夠很好的照亮光感應(yīng)芯片1的感光眼11，該倒錐形凸透鏡22下方的二維位移測試裝置的外殼6也具有一通孔8，正是通過該通孔8外殼6外面的物體的反射光線才得以進(jìn)入外殼6內(nèi)，然后由倒錐形凸透鏡22進(jìn)行聚焦，最后將聚焦后的光線照射到感光眼11 ;該光學(xué)透鏡2還具有一棱鏡21，該棱鏡21內(nèi)部具有一空腔25，所述空腔25具有上、下兩個斜面(23、24)，所述上、下斜面(23、24)相互平行并且都向發(fā)光二極管一方傾斜，并且該棱鏡21的一部分穿過電路板4的通孔7，所述空腔25的一個斜面23的大部分都位于電路板4的上方，發(fā)光二極管3發(fā)出的光線照射到斜面23上，光線經(jīng)該斜面23反射后照射到另一斜面24上，然后光線經(jīng)斜面24再次反射，最后光線穿過外殼6上的通孔8照射到外殼6外部的參照物上，光線在外殼6外部的參照物的表面上反射后大致沿倒錐形凸透鏡22的軸線射向凸透鏡22，然后經(jīng)倒錐形凸透鏡22聚焦后射向光感應(yīng)芯片1的感光眼部分，最后光感應(yīng)芯片1的影像拮取單元在凸透鏡22聚焦后的光線照射下進(jìn)行照片拍攝，最終形成參照物的一定面積內(nèi)的圖片，不難理解，所拍攝的圖片即為凸透鏡正下方一定圓形面積內(nèi)參照物的表面的成像，然后光感應(yīng)芯片的數(shù)字處理單元所拍攝的照片進(jìn)行分析處理，得出整個位移測試裝置的位移變化，最后將數(shù)據(jù)傳遞給光纖式控制模塊。對于外殼外參照物的表面有一定的要求，那就是該外部參照物的表面必須是平面，且外殼與該外部物體表面之間的距離不能太大，否則發(fā)光二極管發(fā)出的光便不能經(jīng)過物體的表面反射而照亮光電感應(yīng)芯片的感光眼部分，光電感應(yīng)芯片的感光眼部分沒有得到足夠的光照便不能進(jìn)行照片的拍攝。所述光學(xué)透鏡2的兩端分別具有一小平板部分，通過此兩端的小平板光學(xué)透鏡2與外殼6實現(xiàn)固定連接，該固定連接可以是粘結(jié)，也可以是螺釘連接等。 光纖式控制模塊的主要功能是對來自光電傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，該模塊主要包括一光線式控制芯片，本實用新型優(yōu)選該光纖式控制芯片的型號為mdt80c06，該芯片將其接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為PS/2格式的數(shù)據(jù)，PS/2格式的數(shù)據(jù)有利于單片機(jī)模塊的處理。[0022] 單片機(jī)模塊主要包括一單片機(jī)芯片，本實用新型優(yōu)選使用89S52型號單片機(jī)。該模塊的主要功能是對來自光纖式控制模塊的PS/2格式數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將該數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換為可顯示二維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并將該二維坐標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)顯示模塊。單片機(jī)對PS/2格式的數(shù)據(jù)的處理過程大致為，首先開機(jī)復(fù)位時單片機(jī)控制顯示單元顯示的數(shù)據(jù)為零，即此時的坐標(biāo)為(O，O)，當(dāng)光纖式控制模塊發(fā)送數(shù)據(jù)來時，便開始對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，先判斷該數(shù)據(jù)的方向，即每一維坐標(biāo)是遞增的還是遞減的，該數(shù)據(jù)的方向信息包含在單片機(jī)模塊接受到的數(shù)據(jù)中，因而單片機(jī)可以直接判斷出數(shù)據(jù)是遞增的還是遞減，若是遞增的，則單片機(jī)芯片在原坐標(biāo)基礎(chǔ)上加上接收到的值，若是遞減的則單片機(jī)在原有坐標(biāo)基礎(chǔ)上減去接收到的值，如此最終形成一個新的坐標(biāo)值。單片機(jī)模塊將接收到的數(shù)據(jù)處理完成后，立即將新的坐標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示模塊以便及時顯示出來。單片機(jī)模塊每當(dāng)接收到新的數(shù)據(jù)后都是立即進(jìn)行處理并將處理后的數(shù)據(jù)及時發(fā)送到數(shù)據(jù)顯示模塊，以達(dá)到實時顯示所測得的坐標(biāo)值。 數(shù)據(jù)顯示模塊，該模塊的主要包括顯示數(shù)碼管及其相應(yīng)的驅(qū)動電路，主要功能就
是對單片機(jī)模塊發(fā)送的坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行實時顯示。該模塊的主要工作過程就是，驅(qū)動電路接
受由單片機(jī)模塊傳送的數(shù)據(jù)，然后將接受到的數(shù)據(jù)通過驅(qū)動所述數(shù)碼管顯示出來。 上述實施例僅僅是為了對本發(fā)明進(jìn)行說明，而不是對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的技
術(shù)人員可以理解，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，本實用新型還可能有許多變型。
權(quán)利要求一種二維位移測試裝置，其特征在于，包括光電傳感器模塊，光纖式控制模塊，單片機(jī)模塊，數(shù)據(jù)顯示模塊；光電傳感器模塊，該模塊測量二維位移測試裝置的位移的變化信息，并將該位移的變化信息通過一定的數(shù)據(jù)格式發(fā)送給光纖式控制模塊；光纖式控制模塊，該模塊接收由光電傳感器模塊發(fā)送的位移數(shù)據(jù)，并將接收到的位移數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，然后將經(jīng)格式轉(zhuǎn)換后的位移數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機(jī)模塊；單片機(jī)模塊，該模塊接收由光纖式控制模塊發(fā)送來的位移數(shù)據(jù)，并對接收到的位移數(shù)據(jù)進(jìn)行累加處理，將該累加后的位移數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，然后將該二維坐標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)顯示模塊；數(shù)據(jù)顯示模塊，該模塊接收由單片機(jī)模塊發(fā)送來的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)通過顯示裝置顯示出來。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維位移測試裝置，其特征在于，所述光電傳感器模塊包括 發(fā)光二極管、光學(xué)透鏡、電路板、光感應(yīng)芯片及外殼，所述電路板通過螺釘與外殼固定相連 并處于外殼內(nèi)部，在電路板的中間部分開有一通孔，在電路板上通孔的正下方的外殼上也 開有一通孔，所述光感應(yīng)芯片具有一感光眼，光感應(yīng)芯片焊接在電路板上且其感光眼部分 位于電路板通孔的正上方，所述發(fā)光二極管焊接在電路板上，且發(fā)光二極管位于電路板通 孔的邊緣并與光感應(yīng)芯片處于直接相對的位置，在電路板的通孔與外殼的通孔之間固定安 裝有一光學(xué)透鏡，所述光學(xué)透鏡通過其兩端的平板安裝部分與外殼固定相連，在光學(xué)透鏡 的中間部分具有一倒錐形的凸透鏡和一具有空腔的棱鏡，所述凸透鏡部分位于光感應(yīng)芯片 感光眼的正下方，所述棱鏡部分緊鄰?fù)雇哥R部分，該棱鏡具有一空腔，該空腔具有上、下兩 個相互平行的斜面，所述上、下斜面可將發(fā)光二極管發(fā)出的光反射到光感應(yīng)芯片感光眼下 方的外殼通孔外。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的二維位移測試裝置，其特征在于，所述光纖式控制模塊主要 包括一光纖式控制芯片，該芯片接受由光感應(yīng)芯片傳出的數(shù)據(jù)，并將接受到的數(shù)據(jù)的格式 轉(zhuǎn)換為PS/2，然后將PS/2格式的數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機(jī)模塊。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的二維位移測試裝置，其特征在于，所述單片機(jī)模塊主要包括 一單片機(jī)，該單片機(jī)接受由光纖式控制模塊發(fā)送的PS/2格式數(shù)據(jù)，并將該PS/2格式數(shù)據(jù)進(jìn) 行處理二維成坐標(biāo)值后傳送到數(shù)據(jù)顯示模塊。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的二維位移測試裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)顯示模塊主要包 括數(shù)碼管及其驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路接受由單片機(jī)模塊傳送的數(shù)據(jù)并將接受到的數(shù)據(jù)通 過驅(qū)動所述數(shù)碼管顯示出來。
專利摘要本實用新型涉及一種二維位移測試裝置，包括有光電傳感器模塊、光纖式控制模塊、單片機(jī)模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊，光電傳感器模塊主要是以外部參照物為依據(jù)感知整個二維位移測試裝置的位置變化，光纖式控制模塊和單片機(jī)模塊主要是起著數(shù)據(jù)傳輸和相應(yīng)數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換作用，數(shù)據(jù)顯示模塊對所測得的二維位移測試裝置的位置坐標(biāo)進(jìn)行顯示。該二維位移測試裝置能夠同時測量兩個坐標(biāo)方向的位移，解決了以往測量物體平面位移時必須采用兩個位移傳感器從而造成裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝不方便、安裝精度低等問題。
文檔編號G01B11/03GK201508165SQ20092013372
公開日2010年6月16日 申請日期2009年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者鄒奇峰 申請人:比亞迪股份有限公司