技术领域：

本发明涉及一种曲线位移传感器，具体地说，是涉及一种高精度数字式曲线位移传感器。

背景技术：

位移检测技术是一门不断发展的技术，随着科学技术的飞速发展，在工业生产和科学研究过程中，对位移检测的精度、速度等要求也越来越高，特别是高精度位移的数字式非接触式检测。传感器与新兴技术的结合也大大扩展了传统传感器的研究与运用。位移测量是测量技术中最基本的项目之一，在工程运用中非常广泛，具有非常重要的位置。因此， 寻求简单实用、操作方便、适应范围广、经济性好的位移传感器对促进工业生产发展具有重要现实意义。目前市场上具有高性价比的曲线位移传感器十分有限，常用的角位移及直线位移传感器均不能直接用作高精度曲线位移检测。所以，高精度曲线位移传感将在未来得到重视与发展。曲线位移传感器主要运用于一些不规则材料和结构的精确测量和装配、曲线加工(焊接、切割、雕刻等)时动力头的闭环控制等领域。该类传感器兼容了直线和角度和测量，并在曲率检测方面有所发展，在工业生产、航天航海、新型材料以及军事军工等领域可以被广泛运用。曲线位移高精度测量是机械量测量中的难点，一般采用如下几种方法①间接测量法通过对驱动机构的位移测量而计算出终端曲线位移。驱动机构一般有电动、驱动和液动三种。以电动驱动机构最为常见，两电机通过齿轮丝杆等传动装置可实现终端平面曲线运动，三电机通过齿轮丝杆等传动装置可实现终端三维空间曲线运动。通过在电机上加装光电编码器或在传动机构上加装光栅尺可完成每个自由度的位移检测，并最终换算成系统末端的曲线位移。采用该方法，无法克服传动机构回程误差、间隙误差等影响，而且光电编码器或光栅尺的分辨率及精度直接决定了曲线位移检测精度。在许多只知道系统末端移动信息，而不清楚传动机构情况的实际工况下，该方法不具通用性。②直接测量法直接测量法一般采用滚轮固定在被测物上沿曲线运动，采用传感技术将曲线上位移通过滚轮转换为模拟信号或数字信号。该方法简便易行，但许多曲线移动系统末端工况不允许安装滚轮，或者末端悬空使滚轮无法与参照物相接触，使该方法具有较大的局限性。随着数字图像处理技术的发展，采用图像传感器及图像处理技术检测曲线位移越来越吸引着研究者的关注。图像传感器CXD(Charge Couple Device)分为一维的和二维的，前者用于位移、尺寸的检测，后者用于平面图形、文字的传递。工业生产过程中曲线位移的测量，可利用一维CCD器件实现。首先借助光学成像法将被测物的未知曲线长度投影到 CCD器件上，再根据总像素数目和被物像遮掩的像素数目，计算出被测曲线长度。视觉传感器提供的信息量丰富，适应能力强，但造价高，使其应用受到一定限制。而且在光干扰较强的工况下，如测量焊接切割系统末端曲线位移时，图像处理算法复杂，信息处理时间长、实时性差。