[發明專利]基于縱橫轉換放大細分的宏微復合光柵尺測量系統

有效

• 申請號: 201410255806.5
• 申請日: 2014-06-10
• 公開（公告）號: CN103994723B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 楊志軍;白有盾;陳新;高健;楊海東;陳新度;王夢
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 孟金喆,鄧猛烈

1.基于縱橫轉換放大細分的宏微復合光柵尺測量系統，包括光柵尺、可相對所述光柵尺相對移動的宏微讀數系統和計數及圖像處理模塊，其特征在于：

所述宏微讀數系統包含有宏尺度讀數模塊和微尺度讀數模塊，所述宏尺度讀數模塊與微尺度讀數模塊位置相對固定,所述光柵尺表面設有由柵紋組成的柵紋帶,所述宏微讀數系統正對所述柵紋基面且與所述光柵尺平行放置,所述宏微讀數系統與所述光柵尺保持一定距離；

所述宏尺度讀數模塊和微尺度讀數模塊通過通信電纜與計數及圖像處理模塊連接；所述微尺度讀數模塊包括有圖像傳感器和鏡頭，所述鏡頭置于所述圖像傳感器的正面；

還包括測量參考直線，所述測量參考直線為一條直線或者多條相互平行的直線組，所述測量參考直線與所述圖像傳感器獲取的所述柵紋在所述計數及圖像處理模塊中疊加形成疊加圖像，在所述疊加圖像上，所述測量參考直線與所述柵紋形成一定夾角θ。

2.根據權利要求1所述的基于縱橫轉換放大細分的宏微復合光柵尺測量系統，其特征在于：所述測量參考直線為設于所述鏡頭上的刻線。

3.根據權利要求1所述的基于縱橫轉換放大細分的宏微復合光柵尺測量系統，其特征在于：所述測量參考直線設于所述計數及圖像處理模塊，由所述計數及圖像處理模塊通過算法生成。

4.根據權利要求1所述的基于縱橫轉換放大細分的宏微復合光柵尺測量系統，其特征在于：還包括朝向所述圖像傳感器作用范圍的輔助光源，其固定于所述圖像傳感器；所述光柵尺安裝在固定機架上，所述宏微讀數系統固定于運動部件；所述宏微讀數系統與所述光柵尺之間的距離為0.5mm到1.5mm。

5.根據權利要求1所述的基于縱橫轉換放大細分的宏微復合光柵尺測量系統，其特征在于：所述夾角θ滿足tanθ＝W/B的關系，其中W為所述光柵尺的柵距尺寸，B為所述柵紋帶的寬度尺寸。

6.根據權利要求1所述的基于縱橫轉換放大細分的宏微復合光柵尺測量系統，其特征在于：所述圖像傳感器為CCD或CMOS攝像頭。

7.根據權利要求1所述的基于縱橫轉換放大細分的宏微復合光柵尺測量系統，其特征在于：所述宏尺度讀數模塊為反射式結構的莫爾條紋技術測量原理的光柵尺讀數頭，或為直接對所述柵紋進行掃描技術的光電傳感元件。

8.實現如權利要求1至7任意一項所述的基于縱橫轉換放大細分的宏微復合光柵尺測量系統的測量方法，其特征在于：

所述宏尺度讀數模塊對相對運動過程中所經過的所述柵紋進行計數，所述計數及圖像處理模塊將所述柵紋計數脈沖數與柵距相乘，得到所述固定機架與所述運動部件在一單位柵距精度級別的宏尺度相對位移值；

所述計數及圖像處理模塊對所述疊加圖像進行圖像處理，在所述疊加圖形中所述測量參考直線與所述柵紋疊加形成交點，利用測量所述交點在所述測量參考直線上的移動距離L0，通過比例關系，所述計數及圖像處理模塊得到所述固定機架與所述運動部件在一單位柵距尺寸范圍內的微尺度相對位移值s；

將所述宏尺度相對位移值與所述微尺度相對位移值相加得到所述固定機架與所述運動部件最終的相對位移量值。

9.根據權利要求8所述的基于縱橫轉換放大細分的宏微復合光柵尺測量系統的測量方法，其特征在于：當所述測量參考直線為多條時，分別針對每條所述測量參考直線測量并計算得出多個微尺度相對位移值，將其平均值作為最終的微尺度相對位移值。

10.根據權利要求8所述的基于縱橫轉換放大細分的宏微復合光柵尺測量系統的測量方法，其特征在于：所述計數及圖像處理模塊檢測以及處理的所述圖像處理區域的范圍，限制在以所述測量參考直線為中心線的細長條狀區域。