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专利号: 2014102558065
申请人: 广东工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于纵横转换放大细分的宏微复合光栅尺测量系统,包括光栅尺、可相对所述光栅尺相对移动的宏微读数系统和计数及图像处理模块,其特征在于:所述宏微读数系统包含有宏尺度读数模块和微尺度读数模块,所述宏尺度读数模块与微尺度读数模块位置相对固定,所述光栅尺表面设有由栅纹组成的栅纹带,所述宏微读数系统正对所述栅纹基面且与所述光栅尺平行放置,所述宏微读数系统与所述光栅尺保持一定距离;

所述宏尺度读数模块和微尺度读数模块通过通信电缆与计数及图像处理模块连接;所述微尺度读数模块包括有图像传感器和镜头,所述镜头置于所述图像传感器的正面;

还包括测量参考直线,所述测量参考直线为一条直线或者多条相互平行的直线组,所述测量参考直线与所述图像传感器获取的所述栅纹在所述计数及图像处理模块中叠加形成叠加图像,在所述叠加图像上,所述测量参考直线与所述栅纹形成一定夹角θ。

2.根据权利要求1所述的基于纵横转换放大细分的宏微复合光栅尺测量系统,其特征在于:所述测量参考直线为设于所述镜头上的刻线。

3.根据权利要求1所述的基于纵横转换放大细分的宏微复合光栅尺测量系统,其特征在于:所述测量参考直线设于所述计数及图像处理模块,由所述计数及图像处理模块通过算法生成。

4.根据权利要求1所述的基于纵横转换放大细分的宏微复合光栅尺测量系统,其特征在于:还包括朝向所述图像传感器作用范围的辅助光源,其固定于所述图像传感器;所述光栅尺安装在固定机架上,所述宏微读数系统固定于运动部件;所述宏微读数系统与所述光栅尺之间的距离为0.5mm到1.5mm。

5.根据权利要求1所述的基于纵横转换放大细分的宏微复合光栅尺测量系统,其特征在于:所述夹角θ满足tanθ=W/B的关系,其中W为所述光栅尺的栅距尺寸,B为所述栅纹带的宽度尺寸。

6.根据权利要求1所述的基于纵横转换放大细分的宏微复合光栅尺测量系统,其特征在于:所述图像传感器为CCD或CMOS摄像头。

7.根据权利要求1所述的基于纵横转换放大细分的宏微复合光栅尺测量系统,其特征在于:所述宏尺度读数模块为反射式结构的莫尔条纹技术测量原理的光栅尺读数头,或为直接对所述栅纹进行扫描技术的光电传感元件。

8.实现如权利要求1至7任意一项所述的基于纵横转换放大细分的宏微复合光栅尺测量系统的测量方法,其特征在于:所述宏尺度读数模块对相对运动过程中所经过的所述栅纹进行计数,所述计数及图像处理模块将所述栅纹计数脉冲数与栅距相乘,得到所述固定机架与所述运动部件在一单位栅距精度级别的宏尺度相对位移值;

所述计数及图像处理模块对所述叠加图像进行图像处理,在所述叠加图形中所述测量参考直线与所述栅纹叠加形成交点,利用测量所述交点在所述测量参考直线上的移动距离L0,通过 比例关系,所述计数及图像处理模块得到所述固定机架与所述运动部件在一单位栅距尺寸范围内的微尺度相对位移值s;

将所述宏尺度相对位移值与所述微尺度相对位移值相加得到所述固定机架与所述运动部件最终的相对位移量值。

9.根据权利要求8所述的基于纵横转换放大细分的宏微复合光栅尺测量系统的测量方法,其特征在于:当所述测量参考直线为多条时,分别针对每条所述测量参考直线测量并计算得出多个微尺度相对位移值,将其平均值作为最终的微尺度相对位移值。

10.根据权利要求8所述的基于纵横转换放大细分的宏微复合光栅尺测量系统的测量方法,其特征在于:所述计数及图像处理模块检测以及处理的所述图像处理区域的范围,限制在以所述测量参考直线为中心线的细长条状区域。