[實用新型]一種基于條碼尺的實時位移精確測量裝置

有效

• 申請號: 201720417697.1
• 申請日: 2017-04-20
• 公開（公告）號: CN207132850U
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 馬丹丹;劉基宏;江紅霞
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G06T7/80
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型具體屬于一種位移測量裝置，主要涉及一種基于條碼刻度尺的直線導軌小車實時位移精確測量裝置。

背景技術

一維直線位移的測量在工業生產流水線中有著廣泛的應用，如生產線輔助小車的精確停車。對直線坐標的測量，當前常用的方法是基于光柵或激光原理的測量方法，測量精度較高，但是其結構復雜，安裝和調試比較困難，對使用和保養環境要求較高，使其測量成本較高，還無法在實際生產中推廣普及。

隨著計算機圖形圖像學、計算機視覺等相關技術的發展，數字圖像處理技術逐漸被應用于檢測領域，當前在產品形狀與尺寸的非接觸測量、外表質量檢測等領域獲得了廣泛的應用。近幾年來，數字圖像處理技術逐漸應用于位移測量，但是由于沒有辦法克服測量過程中誤差的累積問題，普遍測量精度較低，無法應用于實際生產中。

實用新型內容

本實用新型為解決現有直線導軌小車實時位移測量方法復雜且測量精度低的問題，提供一種基于機器視覺條碼尺檢測的位移精確測量裝置。首先在絕對坐標零點利用相機像素與條碼尺實際分度值對圖像進行像素標定，移動過程中利用相機獲取當前條碼尺的圖像，該系統結構簡單，累積誤差小，測量范圍大，實時監測小車當前所處坐標。

本實用新型的技術方案如下：本實用新型一種基于條碼尺的實時位移精確測量裝置，其特征在于包括機器視覺系統和條碼刻度尺。所述條碼尺水平固定在軌道上，該條碼尺為刻度尺連續排列，每兩根相鄰刻度線包含相同且唯一的碼制條形碼，分度值為1mm，條形碼整齊排列；所述機器視覺系統包括CCD相機、放大鏡頭、圖像處理模塊和光源，用于在線監測獲取當前位置條碼尺圖像并解碼，準確讀取當前位置坐標，精度可達0.1mm，如有需要可增加至更高，如0.02mm。

進一步地，所述條碼尺平行固定在軌道上，該條碼尺量程可根據需要增減，即可用于大量程測量也可用于短距離測量。

進一步地，所述機器視覺系統固定在沿軌道行走的小車上，相機距離條碼尺30-150mm。

進一步地，所述校準銷位于軌道與條碼尺初始位置，小車鎖定至該點時相機鏡頭對準條 碼尺零刻度線，在該位置對相機像素進行標定，保證測量精度。

進一步地，所述相機為低成本CCD相機，分辨率為1280×960，幀頻為15fps；所述鏡頭為1-6倍放大倍數，可進行自動聚焦；所述光源置于相機鏡頭前端，為條碼圖像的獲取提供無反光照射，提高機器視覺清晰度。

進一步地，所述圖像處理模塊為集成塊裝置。

本實用新型一種采用前述裝置實現位移及坐標在線監測的步驟如下；

步驟一：啟動小車實時位移測量裝置，清空數據恢復初始狀態，校準小車位于坐標軸零點，即條碼尺零刻度線位置，該條碼尺分度值為1mm，相機拍攝的圖像和實際刻度進行校準求取像素標量，圖像處理模塊根據需要將圖像中實際對應的9mm像素點10等分，設置成游標尺狀態，該位移測量精度達到0.1mm；

步驟二：小車控制模塊驅動小車行走，在行走的過程中相機獲取當前所處條碼尺信息，并將圖像信息發送至圖像處理模塊；

步驟三：圖像處理模塊根據圖像，獲取當前條碼數字編碼，確定該位置的坐標整數位。

進一步地，再判斷圖像中相當于游標尺的像素點第幾條刻度線與條碼尺的刻度線對齊，小數位就讀零點幾毫米，將整數位與小數位整合在一起即為小車當前所處坐標值，該坐標測量值精確至0.1mm，根據需要可精確至更高，如0.02mm。

進一步地，程序記錄小車相對于絕對坐標零點的坐標變換，根據記錄的坐標差值計算出該小車的絕對位移，最后將處理后的數據發送至位移顯示屏，實現直線導軌小車的實時位移精確測量。

本實用新型一種基于條碼尺的實時位移精確測量裝置，通過安裝在小車上的機器視覺系統與導軌上的條碼刻度尺發生相對位移，精確讀取小車當前所處坐標，在小車移動過程中實時監測。本實用新型的測量不受量程的影響，克服了測量過程中誤差的累積問題，保證了測量精度，既可用于坐標檢測，也可用于位移檢測，采用數字圖像處理非接觸式測量，可實時監測，應用廣泛，實用性較強。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明。

圖1為本實用新型圖像方法檢測坐標的原理示意圖。

圖2為本實用新型基于條碼尺的位移測量裝置結構示意簡圖。

圖3為本實用新型絕對位移檢測算法流程圖。