专利名称：一种二维位移测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种位移测试装置，尤其是涉及一种二维位移测试装置。
背景技术：
测试物体在一平面上的位移时，至少需要测得该物体在两个坐标方向的位移值，位移的大小可以用该物体所在位置处的坐标值来表示。通常为了获得物体所在位置的两个坐标值， 一般采用的方法是在两个坐标方向上分别设置一位移传感器，分别来测试物体在这两个方向上的位移的大小，从而测得物体最终所在位置的坐标值，从而得出物体的位移的大小。在两个坐标方向上分别设置位移传感器会带来很多的缺点，因为采用两个传感器，从而使得硬件结构比较复杂；整个测试装置占用的空间大，从而使得安装不方便，测试精度低；还有就是成本较高等。
实用新型内容本实用新型主要解决的问题是消除测试物体平面二维位移时采用两个传感器而造成硬件结构比较复杂、安装不方便、测试精度低等问题，从而提供一种能够同时测量两个坐标方向位移的二维位移测试装置。 本实用新型采用的技术方案是， 一种二维位移测试装置，包括光电传感器模块，光纤式控制模块，单片机模块，数据显示模块； 光电传感器模块，该模块测量二维位移测试装置的位移的变化信息，并将该位移的变化信息通过一定的数据格式发送给光纤式控制模块； 光纤式控制模块，该模块接收由光电传感器模块发送的位移数据，并将接收到的位移数据进行格式转换，使得转换后的位移数据有利于单片机模块的处理，然后将经格式转换后的位移数据发送到单片机模块； 单片机模块，该模块接收由光纤式控制模块发送来的位移数据，并对接收到的位移数据进行累加处理，将该累加后的位移数据转换为二维坐标数据，然后将该二维坐标数据发送到数据显示模块； 数据显示模块，该模块接收由单片机模块发送来的数据并将数据通过显示装置显示出来。 通过光电传感器部分对外部参照物进行拍照并对所拍摄的照片进行分析得出整个二维位移测试装置的位移，然后通过光纤式控制模块和单片机模块对所测得的位移数据的处理，最终通过显示模块显示出来，从而达到了实时测量并显示出物体的平面二维位移，该位移测试装置是将上面所述四个模块集成在一起而构成的一个整体，从而简化了结构，使得该位移测试装置的安装变得简单，因为只有一个装置，所以位移的测试精度有了很好的保证。 作为优选，所述光电传感器模块包括发光二极管、光学透镜、电路板、光感应芯片及外壳，所述电路板通过螺钉与外壳固定相连并处于外壳内部，在电路板的中间部分开有一通孔，在电路板上通孔的正下方的外壳上也开有一通孔，所述光感应芯片具有一感光眼，光感应芯片焊接在电路板上且其感光眼部分位于电路板通孔的正上方，所述发光二极管焊接在电路板上，且发光二极管位于电路板通孔的边缘并与光感应芯片处于直接相对的位置，在电路板的通孔与外壳的通孔之间固定安装有一光学透镜，所述光学透镜通过其两端的平板安装部分与外壳固定相连，在光学透镜的中间部分具有一倒锥形的凸透镜和一具有空腔的棱镜，所述凸透镜部分位于光感应芯片感光眼的正下方，所述棱镜部分紧邻凸透镜部分，该棱镜具有一空腔，该空腔具有上、下两个相互平行的斜面，所述上、下斜面可将发光二极管发出的光反射到光感应芯片感光眼下方的外壳通孔外。 作为优选，所述光纤式控制模块主要包括一光纤式控制芯片，该芯片接受由光感应芯片传出的数据，并将接受到的数据的格式转换为PS/2，然后将PS/2格式的数据发送到单片机模块。 作为优选，所述单片机模块主要包括一单片机，该单片机接受由光纤式控制模块发送的PS/2格式数据，并将该PS/2格式数据进行处理二维成坐标值后传送到数据显示模块。 作为优选，所述数据显示模块主要包括数码管及其驱动电路，所述驱动电路接受由单片机模块传送的数据并将接受到的数据通过驱动所述数码管显示出来。
图1为本实用新型二维位移测试装置的整体框架示意图； 图2为本实用新型二维位移测试装置的光电传感器模块的结构示意图； 图3为本实用新型二维位移测试装置所采用的光学透镜的立体示意图。
具体实施方式如图1所示，为本实用新型二维位移测试装置的整体结构示意图，各模块相互之
间电连接。整个装置的工作流程大致是首先通电复位，各模块进入工作状态，光电传感器模
块连续的测量二维位移测试装置的位移的变化信息，这主要是先通过连续不断对外部参照
物进行图片拍摄，然后依次对拍摄的图片进行特殊的分析处理，根据前后拍摄图片的不同
计算出二维位移测试装置的位移变化，并将该位移变化转换为坐标的增量值(A x、 A y)，然
后将该位移数据，即坐标增量值发送给光纤式控制模块，光纤式控制模块将接收到的位移
数据经过数据的格式转换，使得经格式转换后的数据能够有利于单片机的处理，然后将数
据发送给单片机模块处理，单片机模块接受到光纤式控制模块发送的数据后对该数据进行
一定的分析处理，并对接收到的位移数据进行累加处理，将该累加后的位移数据转换为二
维坐标数据，然后将该二维坐标数据发送到数据显示模块。通过显示模块显示出来的数据
即是二维位移测试装置的位置坐标数据，根据设定的坐标原点可以直接得出二维位移测试
装置的位移变化。若将整个二维位移测试装置与一运动物体固连在一起，则测得的二维位
移测试装置的位移信息即是该运动物体的位移信息，从而测出了运动物体的位移。 因为该二维位移测试装置是由几个模块集成在一起的，所以整个装置结构紧凑，
安装也很方便；又因为只需设定一个坐标原点，因而只需一个基准点，光电传感器模块不断
的感知物体位移的变化，从而使得测试结果的精度和准确度都有了很好的保证。[0019] 如图2所示，为本实用新型二维位移测试装置的光电传感器模块的结构示意图，包括一电路板4，该电路板4通过螺钉5固定在外壳6内，发光二极管3焊接在电路板4上，接通电源后该发光二极管3能够发出一定强度的光线。在电路板4上还焊接有一光电感应芯片l，本实用新型优选该光电感应芯片1为安捷伦的ADSL-2051光电感应芯片，对于该芯片的详细工作原理请参阅该芯片的相关说明书，本实用新型只是应用该芯片，在此对其已为公知技术的工作原理不再描述。 光电感应芯片1与发光二极管3位于电路板4的同一面上，电路板4的中部具有一通孔7，光感应芯片的感光眼位于通孔7的正上方，且发光二极管3位于通孔7的边缘并与光感应芯片1处于直接相对的位置， 一光学透镜2固定于外壳6内并位于电路板4的通孔7下方，并且光学透镜2的部分结构已穿过通孔7伸到电路板的上方，如图3所示，为光学透镜2的立体示意图，光学透镜2的中部具有一凸透镜22，该凸透镜22大致呈倒锥形，该凸透镜22的正上方为焊接在电路板4上的光感应芯片1，并且该凸透镜22正好位于光感应芯片1的感光眼11的正下方，使得经过倒锥形凸透镜22聚焦后的光线能够很好的照亮光感应芯片1的感光眼11，该倒锥形凸透镜22下方的二维位移测试装置的外壳6也具有一通孔8，正是通过该通孔8外壳6外面的物体的反射光线才得以进入外壳6内，然后由倒锥形凸透镜22进行聚焦，最后将聚焦后的光线照射到感光眼11 ;该光学透镜2还具有一棱镜21，该棱镜21内部具有一空腔25，所述空腔25具有上、下两个斜面(23、24)，所述上、下斜面(23、24)相互平行并且都向发光二极管一方倾斜，并且该棱镜21的一部分穿过电路板4的通孔7，所述空腔25的一个斜面23的大部分都位于电路板4的上方，发光二极管3发出的光线照射到斜面23上，光线经该斜面23反射后照射到另一斜面24上，然后光线经斜面24再次反射，最后光线穿过外壳6上的通孔8照射到外壳6外部的参照物上，光线在外壳6外部的参照物的表面上反射后大致沿倒锥形凸透镜22的轴线射向凸透镜22，然后经倒锥形凸透镜22聚焦后射向光感应芯片1的感光眼部分，最后光感应芯片1的影像拮取单元在凸透镜22聚焦后的光线照射下进行照片拍摄，最终形成参照物的一定面积内的图片，不难理解，所拍摄的图片即为凸透镜正下方一定圆形面积内参照物的表面的成像，然后光感应芯片的数字处理单元所拍摄的照片进行分析处理，得出整个位移测试装置的位移变化，最后将数据传递给光纤式控制模块。对于外壳外参照物的表面有一定的要求，那就是该外部参照物的表面必须是平面，且外壳与该外部物体表面之间的距离不能太大，否则发光二极管发出的光便不能经过物体的表面反射而照亮光电感应芯片的感光眼部分，光电感应芯片的感光眼部分没有得到足够的光照便不能进行照片的拍摄。所述光学透镜2的两端分别具有一小平板部分，通过此两端的小平板光学透镜2与外壳6实现固定连接，该固定连接可以是粘结，也可以是螺钉连接等。 光纤式控制模块的主要功能是对来自光电传感器的数据进行格式转换，该模块主要包括一光线式控制芯片，本实用新型优选该光纤式控制芯片的型号为mdt80c06，该芯片将其接收到的数据转换为PS/2格式的数据，PS/2格式的数据有利于单片机模块的处理。[0022] 单片机模块主要包括一单片机芯片，本实用新型优选使用89S52型号单片机。该模块的主要功能是对来自光纤式控制模块的PS/2格式数据进行处理，将该数据处理转换为可显示二维坐标数据，并将该二维坐标数据发送到数据显示模块。单片机对PS/2格式的数据的处理过程大致为，首先开机复位时单片机控制显示单元显示的数据为零，即此时的坐标为(O，O)，当光纤式控制模块发送数据来时，便开始对接收到的数据进行处理，先判断该数据的方向，即每一维坐标是递增的还是递减的，该数据的方向信息包含在单片机模块接受到的数据中，因而单片机可以直接判断出数据是递增的还是递减，若是递增的，则单片机芯片在原坐标基础上加上接收到的值，若是递减的则单片机在原有坐标基础上减去接收到的值，如此最终形成一个新的坐标值。单片机模块将接收到的数据处理完成后，立即将新的坐标数据发送到显示模块以便及时显示出来。单片机模块每当接收到新的数据后都是立即进行处理并将处理后的数据及时发送到数据显示模块，以达到实时显示所测得的坐标值。 数据显示模块，该模块的主要包括显示数码管及其相应的驱动电路，主要功能就
是对单片机模块发送的坐标数据进行实时显示。该模块的主要工作过程就是，驱动电路接
受由单片机模块传送的数据，然后将接受到的数据通过驱动所述数码管显示出来。 上述实施例仅仅是为了对本发明进行说明，而不是对本发明的限制，本领域的技
术人员可以理解，在不脱离本发明构思的前提下，本实用新型还可能有许多变型。
权利要求一种二维位移测试装置，其特征在于，包括光电传感器模块，光纤式控制模块，单片机模块，数据显示模块；光电传感器模块，该模块测量二维位移测试装置的位移的变化信息，并将该位移的变化信息通过一定的数据格式发送给光纤式控制模块；光纤式控制模块，该模块接收由光电传感器模块发送的位移数据，并将接收到的位移数据进行格式转换，然后将经格式转换后的位移数据发送到单片机模块；单片机模块，该模块接收由光纤式控制模块发送来的位移数据，并对接收到的位移数据进行累加处理，将该累加后的位移数据转换为二维坐标数据，然后将该二维坐标数据发送到数据显示模块；数据显示模块，该模块接收由单片机模块发送来的数据并将数据通过显示装置显示出来。
2. 根据权利要求1所述的二维位移测试装置，其特征在于，所述光电传感器模块包括 发光二极管、光学透镜、电路板、光感应芯片及外壳，所述电路板通过螺钉与外壳固定相连 并处于外壳内部，在电路板的中间部分开有一通孔，在电路板上通孔的正下方的外壳上也 开有一通孔，所述光感应芯片具有一感光眼，光感应芯片焊接在电路板上且其感光眼部分 位于电路板通孔的正上方，所述发光二极管焊接在电路板上，且发光二极管位于电路板通 孔的边缘并与光感应芯片处于直接相对的位置，在电路板的通孔与外壳的通孔之间固定安 装有一光学透镜，所述光学透镜通过其两端的平板安装部分与外壳固定相连，在光学透镜 的中间部分具有一倒锥形的凸透镜和一具有空腔的棱镜，所述凸透镜部分位于光感应芯片 感光眼的正下方，所述棱镜部分紧邻凸透镜部分，该棱镜具有一空腔，该空腔具有上、下两 个相互平行的斜面，所述上、下斜面可将发光二极管发出的光反射到光感应芯片感光眼下 方的外壳通孔外。
3. 根据权利要求2所述的二维位移测试装置，其特征在于，所述光纤式控制模块主要 包括一光纤式控制芯片，该芯片接受由光感应芯片传出的数据，并将接受到的数据的格式 转换为PS/2，然后将PS/2格式的数据发送到单片机模块。
4. 根据权利要求3所述的二维位移测试装置，其特征在于，所述单片机模块主要包括 一单片机，该单片机接受由光纤式控制模块发送的PS/2格式数据，并将该PS/2格式数据进 行处理二维成坐标值后传送到数据显示模块。
5. 根据权利要求4所述的二维位移测试装置，其特征在于，所述数据显示模块主要包 括数码管及其驱动电路，所述驱动电路接受由单片机模块传送的数据并将接受到的数据通 过驱动所述数码管显示出来。
专利摘要本实用新型涉及一种二维位移测试装置，包括有光电传感器模块、光纤式控制模块、单片机模块和数据显示模块，光电传感器模块主要是以外部参照物为依据感知整个二维位移测试装置的位置变化，光纤式控制模块和单片机模块主要是起着数据传输和相应数据格式的转换作用，数据显示模块对所测得的二维位移测试装置的位置坐标进行显示。该二维位移测试装置能够同时测量两个坐标方向的位移，解决了以往测量物体平面位移时必须采用两个位移传感器从而造成装置结构复杂、安装不方便、安装精度低等问题。
文档编号G01B11/03GK201508165SQ20092013372
公开日2010年6月16日 申请日期2009年6月26日 优先权日2009年6月26日
发明者邹奇峰 申请人:比亚迪股份有限公司