[發(fā)明專利]一種基于視場(chǎng)分離的X-Y-θ三自由度測(cè)量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110620152.1
• 申請(qǐng)日: 2021-06-03
• 公開（公告）號(hào): CN113390337A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙會(huì)寧;牛茹茹;夏豪杰;張祚;吳宇桐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/00
• 分類號(hào): G01B11/00
• 代理公司: 北京市科名專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11468
• 代理人: 陳朝陽(yáng)

本發(fā)明公開了一種基于視場(chǎng)分離的X?Y?θ三自由度測(cè)量方法，包括以下步驟：將二維絕對(duì)位置編碼盤固定在二維位移臺(tái)上，二維絕對(duì)位置編碼盤隨二維位移臺(tái)進(jìn)行X、Y方向和阿貝角θ方向上的移動(dòng)；遠(yuǎn)心鏡頭內(nèi)的同軸光經(jīng)過視場(chǎng)分離裝置垂直照射在二維絕對(duì)位置編碼盤上，形成兩個(gè)間隔一定距離的獨(dú)立光學(xué)視場(chǎng)，CCD相機(jī)獲取兩個(gè)視場(chǎng)內(nèi)的編碼圖像并通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)綀D像處理系統(tǒng)；圖像處理系統(tǒng)對(duì)接收到的編碼圖像進(jìn)行模塊化處理，得到精確的二維絕對(duì)位置值X、Y和阿貝角θ。本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)編碼成像系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，通過增加視場(chǎng)分離裝置，分離相機(jī)視場(chǎng)，能夠避免單視場(chǎng)大小對(duì)阿貝角測(cè)量精度的限制，從而獲取更為精確的阿貝角。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及精密測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種基于視場(chǎng)分離的X-Y-θ三自由度測(cè)量方法。

背景技術(shù)

絕對(duì)式位置傳感器是一種利用光電技術(shù)進(jìn)行非接觸測(cè)量的精密傳感器，具有上電即得結(jié)果，誤差小，精度高，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在精密測(cè)量領(lǐng)域具有不可替代的地位。隨著中國(guó)加工業(yè)、制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，絕對(duì)位置測(cè)量傳感器的發(fā)展要求越來(lái)越趨向于小型化、智能化、集成化。在二維測(cè)量方面，通常利用多個(gè)一維絕對(duì)位置測(cè)量傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)位置、角度以及運(yùn)動(dòng)軌跡的測(cè)量。但這不可避免地增加了所需儀器的成本，增大了系統(tǒng)的復(fù)雜性，而且會(huì)引入阿貝誤差，降低測(cè)量精度。提出一種應(yīng)用于X-Y-θ三自由度位置上的測(cè)量方法與系統(tǒng)，減小實(shí)際工程應(yīng)用中X和Y運(yùn)動(dòng)軸方向分別安裝一維傳感器帶入的系統(tǒng)誤差，對(duì)測(cè)量精密多軸平臺(tái)系統(tǒng)的平面運(yùn)動(dòng)、降低測(cè)量系統(tǒng)阿貝誤差、保證測(cè)控精度具有現(xiàn)實(shí)工程價(jià)值。

現(xiàn)有技術(shù)專利號(hào)：201710716611.X的中國(guó)專利公開了一種二維絕對(duì)式編碼三自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)測(cè)量系統(tǒng)，其說(shuō)明了所采用的二維絕對(duì)編碼碼盤及其編譯碼方式，并且公開了圖像采集及處理裝置運(yùn)動(dòng)誤差的過程。該發(fā)明能夠在單視場(chǎng)中利用二維絕對(duì)式編碼器獲取二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的阿貝角，但阿貝角測(cè)量精度的高低受單視場(chǎng)大小限制。針對(duì)上述問題，該專利并沒有公開解決所需要的技術(shù)手段。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)X-Y-θ三自由度方向的高精度測(cè)量，并解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的誤差問題，在二維絕對(duì)編碼器基礎(chǔ)上，提供一種基于視場(chǎng)分離的X-Y-θ三自由度方向的高精度測(cè)量方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種基于視場(chǎng)分離的X-Y-θ三自由度測(cè)量方法，包括以下步驟：

步驟1、將二維絕對(duì)位置編碼盤固定在二維位移臺(tái)上，二維絕對(duì)位置編碼盤隨二維位移臺(tái)進(jìn)行X、Y方向和阿貝角θ方向上的移動(dòng)；

步驟2、遠(yuǎn)心鏡頭內(nèi)的同軸光經(jīng)過視場(chǎng)分離裝置垂直照射在二維絕對(duì)位置編碼盤上，形成兩個(gè)間隔一定距離的獨(dú)立光學(xué)視場(chǎng)，CCD相機(jī)獲取兩個(gè)視場(chǎng)內(nèi)的編碼圖像并通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)綀D像處理系統(tǒng)；

步驟3、圖像處理系統(tǒng)對(duì)接收到的編碼圖像進(jìn)行模塊化處理，得到精確的二維絕對(duì)位置值X、Y和阿貝角θ。