[發(fā)明專利]一種自同步條形碼位移傳感器及其測量方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710391490.6
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107014298A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐傳仁;王漢兵;陳彬;周金波;楊艷娟
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢靜磁柵機電制造有限公司
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 胡琳萍

1.一種自同步條形碼位移傳感器，包括尺帶、和可移動的讀數(shù)頭；讀數(shù)頭與尺帶相隔設(shè)置且包含有攝像裝置，其特征在于：尺帶朝向攝像裝置的表面設(shè)置成攝像裝置能夠識別的特定一維條形碼；所述特定一維條形碼，為在尺帶長度范圍內(nèi)連續(xù)分布的多條黑白相間、寬窄不一的多根條形碼相互平行排列構(gòu)成的定數(shù)位、非重復滾動絕對編碼，每根條形碼長度與攝像裝置取景框尺寸匹配。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自同步條形碼位移傳感器，其特征在于：讀數(shù)頭上還設(shè)置顯示屏、功能按鈕、microUSB數(shù)據(jù)接口、信號指示燈，讀數(shù)頭下端面設(shè)置所述攝像裝置，讀數(shù)頭固定在與待測裝置位移同步的移動裝置上或直接固定在待測裝置上；尺帶設(shè)置于被測位移機器的固定部件上，長度方向與機器活動部件運動方向一致。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自同步條形碼位移傳感器，其特征在于：攝像裝置沿尺帶表面長度所在方向與尺帶始終保持平行，攝像裝置讀碼時移動方向與尺帶長度方向一致。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自同步條形碼位移傳感器，其特征在于：所述特定一維條形碼，編碼最小異動間隔為任意相鄰兩根條形碼中心軸線間距，編碼理論位移分辨率與此間距對應；所述滾動絕對編碼，即攝像裝置取景框在移出編碼首位同時移入末尾形成新編碼或者相反的這一運動過程。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自同步條形碼位移傳感器，其特征在于：所述特定一維條形碼中，每根條形碼包括至少一個單位白條碼或單位黑條碼，單位白條碼或單位黑條碼的寬度相等，均為編碼元值數(shù)，該編碼元值數(shù)與編碼理論位移分辨率相關(guān)，且由攝像裝置識別精度確定。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自同步條形碼位移傳感器，其特征在于：所述尺帶采用PC材質(zhì)的薄膜制成，適用于平面或曲面安裝，且能夠定距離拼接而成；所述特定一維條形碼通過UV打印在尺帶上，將尺帶貼附于被測機器的固定部件上，長度方向與機器活動部件運動方向一致。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自同步條形碼位移傳感器，其特征在于：攝像裝置為CCD攝像機。

8.一種采用上述權(quán)利要求1-7之一所述自同步條形碼位移傳感器的位移檢測方法,其特征在于：

工作時，被測位移機器或與被測位移機器同步的裝置帶動讀數(shù)頭運動，讀數(shù)頭的攝像裝置讀取尺帶上的特定一維條形碼，獲得當前讀數(shù)頭所處的絕對位置，即被測位移機器的當前位置，當前位置與起始位置間差值即為檢測位移結(jié)果。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的位移檢測方法，其特征在于：讀數(shù)過程中，讀數(shù)頭在設(shè)定時間內(nèi)先后進行整數(shù)讀取和小數(shù)讀取，讀取完畢后繼續(xù)移動并實時更新；讀數(shù)頭或攝像裝置在移動過程中將所拍攝到的特定一維條形碼直接進行模擬轉(zhuǎn)編碼后進行整數(shù)讀取；小數(shù)讀取過程基于智能圖像處理技術(shù)和條紋差分原理，將含有絕對位置信息的模擬轉(zhuǎn)換編碼后，在移動過程中利用條紋差分原理移動讀取。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的位移檢測方法，其特征在于：整數(shù)讀取過程為：起始位置特維條碼的與讀取條紋區(qū)域長度相當位數(shù)的二進制的編碼信息，進入攝像裝置的取景框也即讀取條紋區(qū)域后，讀數(shù)頭輸出該位置的絕對位置值；攝像裝置獲取特定一維條碼時，同時也將其轉(zhuǎn)化并生成黑白相間、寬度相等均為a毫米的模擬條紋，然后通過模擬條紋計算出所獲取位置的絕對位置值；當讀數(shù)頭向右移動設(shè)定距離后到達新位置時，得到與讀取條紋區(qū)域長度相當位數(shù)的二進制的新編碼信息，該新編碼信息便對應此時設(shè)定距離后的絕對位置；該設(shè)定距離即為編碼精度；通過起始位置和新位置的絕對位置差值計算絕對移動距離；

小數(shù)讀取過程為：

首先在起始位置讀數(shù)頭或攝像裝置中將取景框或讀取條紋區(qū)域所拍攝到的特定一維條形碼進行模擬轉(zhuǎn)換，形成黑白條紋寬度均為a毫米的等寬度模擬條紋；

再模擬一長串總寬度與模擬條紋總寬度相當、由左至右排列的包括黑條紋和白條紋的差分條紋，該差分條紋中黑條紋寬度為a毫米，白條紋寬度為b毫米，b＜a；

最后，由左至右，將差分條紋的第一條黑條紋與模擬條紋中的第一條黑條紋對齊，使差分條紋的黑條紋與模擬條紋第N條白條紋對齊，則此時可得差分條紋的白條紋寬度b和條紋差分精度為

將差分條紋隨讀數(shù)頭移動并最終與模擬條紋重合，在此過程中開始小數(shù)部分的絕對位置識別和計算。