一种拉线长度传感器及拉线长度测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及传感器领域，尤其涉及一种拉线长度传感器及拉线长度测量方法。
【背景技术】
[0002] 随着工业水平的提高，工业自动化程度越来越高，各种传感器件应运而生，成为各 高端产业和工程设备不可或缺的一部分。其中，拉线长度传感器也在很多场合都发挥了很 重要的作用，例如在起重机伸缩臂控制过程中测量臂架伸出长度、在工业控制过程中测量 推杆或油缸行程的位移等。对于一些控制要求较高的场合，将会对拉线长度传感器提出更 高的要求，如测量精度更高、测量数据更稳定、测量更可靠等，因此改善长度传感器测量精 度和可靠性问题就显得十分必要，同时该也将有助于提高设备的控制性能。
[0003] 现有的拉线传感器一般采用传动转换机构，如图1所示为一现有的传感器结构示 意图。图中蜗杆a2、测角传感器a4与卷盘al固定连接，蜗轮a3与蜗杆a2晒合连接，测角 传感器a4的轴与蜗轮a3固定连接，钢丝绳a5的一端与卷盘al连接，另一端经张紧轮a6 后与移动件连接。钢丝绳a5出线带动卷盘al转动，蜗杆a2和蜗轮a3随之转动，带动测角 传感器a4的轴旋转并输出圈数与角度，再由卷盘直径、钢丝绳线径、蜗杆蜗轮传动比等参 数转换可得到钢丝绳实际伸出长度，即移动件移动距离。
[0004] 然而，现有的拉线传感器存在W下问题：
[0005] 1、传动易造成误差；蜗轮、蜗杆的安装存在一定间隙，二者晒合的松紧程度对传感 器的测量精度具有较大的影响，尤其是当转换传动比较大时，会拨动蜗轮在间隙范围内活 动，使得输出测量值的变化较大，且随着使用时间增加，蜗轮和蜗杆的磨损程度严重，间隙 增大。
[0006] 2、测角传感器易损坏；由于测角传感器的轴长期受到蜗轮蜗杆传动引起的径向 力，容易使其损坏、寿命降低，引发可靠性问题。
[0007] 3、乱绳易造成误差：对于外盘线式的传感器，极易出现乱绳现象，即钢丝绳未按指 定卷盘轨迹盘线，而是出现层叠、交叉现象。该样便会造成长度转换不准确，产生较大测量 误差。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是提出一种拉线长度传感器及拉线长度测量方法，解决了现有技术 中传动造成误差、测角传感器易损坏W及由于乱绳现象易引起测量误差的问题。
[0009] 为实现上述目的，本发明提供了一种拉线长度传感器，包括接触端、移动端和测量 器，其中所述接触端与导线压紧接触导电，所述移动端与所述导线连接导电，所述测量器分 别与所述接触端和所述移动端连接，能够根据所述接触端和所述移动端之间的所述导线的 电阻值与其长度成定比例关系输出所述导线的拉出长度。
[0010] 进一步地，所述测量器包括电信号测量元件和信号转换元件，所述电信号测量元 件能够测量所述导线的电信号数值，所述信号转换元件与所述电信号测量元件连接，能够 输出所述导线的拉出长度。
[0011] 进一步地，所述接触端为对親，所述对親包括两个親子，所述親子可转动地安装于 轴上，所述导线穿过所述两个親子形成的间隙，且能够相对于所述对親运动，所述親子与所 述导线压紧接触导电。
[0012] 进一步地，所述拉线长度传感器还包括巧起装置，所述巧起装置能够支撑所述导 线。
[0013] 进一步地，所述拉线长度传感器还包括卷盘，用于装载所述导线，所述卷盘中装有 发条。
[0014] 为实现上述目的，本发明提供了一种基于上述拉线长度传感器的拉线长度测量方 法，包括：将导线穿过所述拉线长度传感器的接触端，使所述导线与所述接触端压紧接触导 电，并将所述导线与所述拉线长度传感器的移动端连接导电，根据所述接触端和所述移动 端之间的所述导线的电阻值与其长度成定比例关系，利用所述拉线长度传感器的测量器输 出所述导线的拉出长度。
[0015] 进一步地，所述测量器包括电信号测量元件和信号转换元件，所述拉线长度测量 方法还包括利用所述电信号测量元件测量所述导线的电信号数值，然后根据所述接触端和 所述移动端之间的所述导线的电阻值与其长度成定比例关系，利用所述信号转换元件输出 所述导线的拉出长度。
[0016] 进一步地，所述电信号数值包括电阻值、电流值或者电压值。
[0017] 基于上述技术方案，本发明提供的拉线长度传感器，无需齿轮晒合式的传动机构 和测角传感器，利用导线的电阻值与其长度成定比例关系的原理，避免了由传动机构造成 的测量误差及可靠性问题，也不会涉及测角传感器的轴损坏问题，消除了钢丝绳乱绳造成 的误差，能够准确测得导线的拉出长度，并能降低产品成本及维护费用。
【附图说明】
[0018] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0019] 图1为现有技术中拉线长度传感器的结构示意图。
[0020] 图2为本发明拉线长度传感器的一个实施例的结构示意图。
[0021] 图3为本发明中电信号测量元件的一个实施例的测量电路图。
[0022] 图4为本发明中电信号测量元件的另一个实施例的测量电路图。
[0023] 图中；al-卷盘，a2-蜗杆，a3-蜗轮，a4-测角传感器，a5-钢丝绳，a6-张紧轮， 1-接触端，2-移动端，3-导线，4-卷盘，5-移动件。
【具体实施方式】
[0024] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0025] 为解决现有技术中的拉线长度传感器存在的传动易造成误差、测角传感器易损 坏、乱绳易造成误差的问题，本发明提供了一种拉线长度传感器，包括接触端1、移动端2和 测量器，其中所述接触端1与导线3压紧接触导电，所述移动端2与所述导线3连接导电， 所述测量器分别与所述接触端1和所述移动端2连接，能够根据所述接触端1和所述移动 端2之间的所述导线3的电阻值与其长度成定比例关系输出所述导线3的拉出长度。
[0026] 其中，所述接触端1和所述移动端2都是可W导电的，该样可W使得所述测量器与 所述接触端1和所述移动端2电连接，从而利用所述测量器输出所述导线3的拉出长度。比 女口，所述接触端1可W相对地面固定，所述移动端2可W是导电的夹子或者其他结构，所述 移动端2相对于所述导线3可W是固定的，所述接触端1相对于所述导线3可W是移动的， 当与所述导线3连接的移动件5停止运动时，所述导线3也停止运动，利用测量器输出所述 导线3的拉出长度。该里的所述导线3的拉出长度指的是所述导线3停止运动后，位于所 述接触端1和所述移动端2之间的所述导线3的拉出长度，即拉线长度。当然，所述接触端 1相对于地面也可W不固定，所述拉线长度传感器可W适用于不同的场合。
[0027] 本发明提供的拉线长度传感器主要利用均匀的导线的电阻值与其长度成定比例 关系的原理，由于省略了现有技术中拉线长度传感器的传动部件和测角传感器，因此避免 了由传动和测角所带来的误差，不存在测角传感器寿命低的问题，更重要的是，本发明的拉 线长度传感器由于测量的是导线拉出长度的电阻值，因此即使导线未按指定卷盘轨迹盘 线，只要在导线被移动件拉出的长度范围内，导线处于伸直状态，即可准确测量出导线的拉 出长度，导线的拉出长度即为移动件的移动距离，避免了乱绳现象对长度测量造成的误差。
[0028] 本发明中导线需满足W下条件；（1)能够导电；（2)抗磨损且不易变形，即要求导 线的材质均匀，抗磨损，不易拉伸变形（变细），尽可能的保证电阻值R和导线L长度值呈固 定比例关系，即R = k ? L k为常量，且k值较大（即L稍微变化，R即有体现，分辨率高）； 做导线的电信号数值可测，即在导线长度L范围内，电信号数值（比如电阻值R)可测，比 如0. 001-10欧容易测量与分辨，0-0. 001欧就不易测量与分辨；(4)可缠绕在卷盘上，即要 求导线的直径不宜太大，具有足够初性。其中，关于导线的电阻与其长度所成的定比例关系 中的k值视为已知的常量，均匀的导线在出厂时厂商会提供参考值和相关的比例关系，如R =pL/s(p为电阻率，S为横截面积），使用者可W再经过实际测量进行校验，得出比例系 数k值。
[0029] 本发明提供的拉线长度传感器的应用范围较广，当采用较高电阻分辨率的导线时 可测量小量程的移动距离，当导线足够长时可W测量大量程的距离。比如，要求长度测量的 分辨率为1mm，若选用横截面积为1平方毫米、电阻率为1欧平方毫米/米的导线，则导线电 阻的分辨率应为0. 001欧；若使用同样的导线，用来测量10m的距离，则所测导线阻值范围 约为0-10欧。
[0030] 如图2所示，为本发明所提供的拉线长度传感器一个实施例的结构示意图。所述 测量器包括电信号测量元件和信号转换元件，所述电信号测量元件能够测量所述导线3的 电信号数值，所述信号转换元件与所述电信号测量元件连接，能够输出所述导线3的拉出 长度。其中，所述电信号测量元件可W是电压表、电流表、万能表或者其他能够测量所述导 线3的电信号数值的元件，所述信号转换元件可W是现有的硬件电路或者其他能够输出所 述导线3的拉出长度的元件。
[0031] 通过所述电信号测量元件，所述拉线长度传感器可W测量出所述接触端和所述移 动件之间的所述导