本發明涉及活塞桿行程測量，尤其是涉及一種陶瓷活塞桿絕對行程測量方法。

背景技術：

1、在現代工業自動化、精密制造以及高精度測量領域，活塞桿的行程測量技術至關重要。陶瓷活塞桿因其高強度、耐磨損、耐腐蝕和低熱膨脹系數等優異性能，被廣泛應用于高精度液壓系統、半導體設備、醫療設備以及航空航天等領域。活塞桿的行程測量通常分為相對測量和絕對測量兩種方式，相對測量是通過增量式編碼器或傳感器測量活塞桿的相對位移，但需要參考點初始化，無法直接獲取絕對位置；絕對測量能夠在系統啟動時直接獲取活塞桿的絕對位置，適用于高精度、高可靠性的應用場景。為了實現獲得活塞桿行程測量，通常需要在活塞桿的表面或內部嵌入編碼標記。常見方法有光學編碼，在活塞桿表面刻制光學編碼圖案，如條形碼、二維碼，通過光學傳感器讀取位置信息；磁性編碼是通過在活塞桿加入磁性材料，利用磁編碼器讀取磁場變化以確定位置；電容式編碼則利用陶瓷材料的絕緣特性，在表面或內部設計電容式編碼結構，通過電容變化測量位置。編碼是一種常用的數字編碼方式，具有簡單、易于實現和處理的優點。通過將活塞桿的行程轉換為編碼，可以實現對行程位置的精確表示和傳輸。常見的編碼方式包括格雷碼、bcd碼等，這些編碼方式各有優缺點，需要根據實際應用場景的需求來選擇。例如，格雷碼因為相鄰兩個代碼只有一位不同，所以在數據傳輸過程中能有效減少錯誤率；曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼，則能在數據傳輸的同時提供同步信息。

2、中國專利cn101280796b一種與陶瓷活塞桿結合使用的絕對型行程檢測方法及其裝置，該方法將活塞桿檢測段的沿軸線方向被劃分為多個連續的區段,在每個區段內都設置一組標記，這組標記可以由傳感器識別并且轉換成一組唯一的編碼,利用傳感器讀取當前位置的各個標記的編碼,然后通過對傳感器讀取到的編碼進行解碼識別得知傳感器所處區段和傳感器相對所處區段的位置偏移量,將傳感器所處區段結合傳感器相對所處區段的位置偏移量即可得出傳感器當前的絕對位置；傳感器為主動磁性探測式，活塞桿上的標記表現為一系列有規則的溝槽和凸環。但該方法采用不同寬度的凸環和齒位劃分活塞桿檢測段，無法滿足更大范圍或更精細的行程檢測需求，對于更長的行程或更高的分辨率,這種編碼方式可能不夠靈活。

技術實現思路

1、本發明的主要目的在于提供一種陶瓷活塞桿絕對行程測量方法，解決活塞桿上的檢測區域太大，編碼方式需要分區，導致測量方法的普適性較低，信息密度低的問題。

2、為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種陶瓷活塞桿絕對行程測量方法，該方法包括：

3、s1、按照不同的刻槽深度，在活塞桿上刻槽以形成多個溝槽；

4、s2、將多個傳感器設為陣列傳感器，用于獲取唯一的編碼；

5、s3、根據解碼規則對編碼進行解碼，獲取活塞桿的絕對行程信息。

6、優選方案中，陣列傳感器包括多個錯位排列的單排傳感器，單排傳感器用于獲取二進制數碼值；單排傳感器包括多個并排設置的傳感器，傳感器用于獲取對應溝槽的二進制數；所述編碼包括多個二進制數碼值，每個二進制數碼值包括多個二進制數。

7、優選方案中，單排傳感器獲取二進制數碼值時，活塞桿相對移動一個完整的溝槽，移動前的二進制數碼值與移動后的二進制數碼值不同。

8、優選方案中，編碼的位數與覆蓋的行程呈強相關，每個二進制數碼值由8位、12位或16位二進制數組成。

9、優選方案中，陣列傳感器與活塞桿平行設置，傳感器位于靠近且對準溝槽的位置，以使傳感器檢測到溝槽。

10、優選方案中，在步驟s1中，在活塞桿上刻槽，獲取均勻分布的齒條，相鄰齒條之間形成溝槽，每個溝槽對應一個二進制數。

11、優選方案中，溝槽包括淺槽和深槽，淺槽的深度小于深槽的深度，淺槽和深槽亂序分布，分別對應不同的二進制數。

12、優選方案中，齒條和溝槽的寬度均為2mm，淺槽的深度為1mm，深槽的深度為2mm。

13、優選方案中，第一單排傳感器位于陣列傳感器的最下方，其他單排傳感器由下至上依次排列，解碼規則以第一單排傳感器的位置為基準，其他單排傳感器用于校準相鄰單排傳感器的位置。

14、優選方案中，將四個單排傳感器錯位1㎜排列組成陣列傳感器，所述解碼規則以第一單排傳感器處于零位為基準，每個單排傳感器以四個連續獲取的二進制數碼值為一個變化周期；

15、活塞桿的絕對行程值為；其中，m為第一單排傳感器所在的周期數，m為正整數；k為二進制數碼值發生變化的單排傳感器所處位置，四個單排傳感器所處位置分別為。

16、本發明提供了一種陶瓷活塞桿絕對行程測量方法，該方法按照不同的刻槽深度，在活塞桿上刻槽以形成多個溝槽；將多個傳感器設為陣列傳感器，用于獲取唯一的編碼；根據解碼規則對編碼進行解碼，獲取活塞桿的絕對行程信息。通過在活塞桿上設有均勻分布的齒條，相鄰齒條之間形成溝槽，每個溝槽對應一個二進制數，以編碼的形式轉換為活塞桿的行程信息。采用錯位陣列傳感器，實現高精度的絕對位置測量，避免了累積誤差，不需要在活塞桿上設計大范圍的編碼區域進行測量，使得在同樣的范圍內，由本編碼排列方式和解碼方法進行刻槽的信息密度大大提升，幾乎與脈沖增量型內置式行程檢測方法的等距刻槽達到同樣的信息密度，有助于縮小檢測區域，從而縮小傳感器的體積，使其適用范圍不僅限于大型設備，也適用于集成度更高的小型油缸。

技術特征：

1.一種陶瓷活塞桿絕對行程測量方法，其特征是：該方法包括：

2.根據權利要求1所述一種陶瓷活塞桿絕對行程測量方法，其特征是：陣列傳感器（6）包括多個錯位排列的單排傳感器（5），單排傳感器（5）用于獲取二進制數碼值；單排傳感器（5）包括多個并排設置的傳感器（4），傳感器（4）用于獲取對應溝槽（3）的二進制數；

3.根據權利要求2所述一種陶瓷活塞桿絕對行程測量方法，其特征是：單排傳感器（5）獲取二進制數碼值時，活塞桿（1）相對移動一個完整的溝槽（3），移動前的二進制數碼值與移動后的二進制數碼值不同。

4.根據權利要求2所述一種陶瓷活塞桿絕對行程測量方法，其特征是：編碼的位數與覆蓋的行程呈強相關，每個二進制數碼值由8位、12位或16位二進制數組成。

5.根據權利要求1所述一種陶瓷活塞桿絕對行程測量方法，其特征是：陣列傳感器（6）與活塞桿（1）平行設置，傳感器（4）位于靠近且對準溝槽（3）的位置，以使傳感器（4）檢測到溝槽（3）。

6.根據權利要求1所述一種陶瓷活塞桿絕對行程測量方法，其特征是：在步驟s1中，在活塞桿（1）上刻槽，獲取均勻分布的齒條（2），相鄰齒條（2）之間形成溝槽（3），每個溝槽（3）對應一個二進制數。

7.根據權利要求6所述一種陶瓷活塞桿絕對行程測量方法，其特征是：溝槽（3）包括淺槽（301）和深槽（302），淺槽（301）的深度小于深槽（302）的深度，淺槽（301）和深槽（302）亂序分布，分別對應不同的二進制數。

8.根據權利要求7所述一種陶瓷活塞桿絕對行程測量方法，其特征是：齒條（2）和溝槽（3）的寬度均為2mm，淺槽（301）的深度為1mm，深槽（302）的深度為2mm。

9.根據權利要求1~8任一項所述一種陶瓷活塞桿絕對行程測量方法，其特征是：第一單排傳感器（5）位于陣列傳感器（6）的最下方，其他單排傳感器（5）由下至上依次排列，解碼規則以第一單排傳感器（5）的位置為基準，其他單排傳感器（5）用于校準相鄰單排傳感器（5）的位置。

10.根據權利要求9所述一種陶瓷活塞桿絕對行程測量方法，其特征是：將四個單排傳感器（5）錯位1㎜排列組成陣列傳感器（6），所述解碼規則以第一單排傳感器（5）處于零位為基準，每個單排傳感器（5）以四個連續獲取的二進制數碼值為一個變化周期；

技術總結
本發明提供一種陶瓷活塞桿絕對行程測量方法，該方法按照不同的刻槽深度，在活塞桿上刻槽以形成多個溝槽；將多個傳感器設為陣列傳感器，用于獲取唯一的編碼；根據解碼規則對編碼進行解碼，獲取活塞桿的絕對行程信息。通過在活塞桿上設有均勻分布的齒條，相鄰齒條之間形成溝槽，每個溝槽對應一個二進制數，以編碼的形式轉換為活塞桿的行程信息。采用錯位陣列傳感器，實現高精度的絕對位置測量，避免了累積誤差，不需要在活塞桿上設計大范圍的編碼區域進行標記，使得本編碼方式也不需要分區，在同樣的范圍內由本方法刻槽的信息密度大大提升，有助于縮小檢測區域，從而縮小傳感器的體積，使其也適用于集成度更高的小型油缸。

技術研發人員：周一松,明航,石磊,李恒,黃信
受保護的技術使用者：武漢力地液壓設備有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24