[发明专利]一种直线位移测量装置及方法

权利要求书

1.一种直线位移测量装置，其特征在于，包括：读数头、平行光源、滑动导轨、位于所述读数头和所述平行光源之间的标尺光栅；

所述标尺光栅固定在所述滑动导轨上，与所述滑动导轨延伸方向平行，所述标尺光栅的漏空标线面与所述滑动导轨垂直；

所述读数头与所述平行光源可滑动的安装在所述滑动导轨上，形成对射关系；

所述平行光源照射区域均分为两部分，分别由所述读数头的两个图像传感器对所述漏空标线进行成像；

通过利用所述读数头识别到的所述标尺光栅上的N条漏空标线的像，得到编码值A、位移细分值B以及所述位移细分值B的偏移量Δx_ab。

2.根据权利要求1所述的直线位移测量装置，其特征在于，所述标尺光栅包含长度量程为L的尺身和M条按照伪随机序列的编码方式刻划在所述尺身上的漏空标线；所述漏空标线沿所述标尺光栅的量程方向排列，且所述漏空标线为透光的矩形标线，质心间距相同。

3.根据权利要求2所述的直线位移测量装置，其特征在于，所述漏空标线包含宽标线和窄标线，分别代表编码元“1”和“0”；所述宽标线的宽度不大于L/M，所述窄标线的宽度不大于L/2M。

4.根据权利要求3所述的直线位移测量装置，其特征在于，N为所述漏空标线数量M的二进制位数，N为预设值。

5.根据权利要求4所述的直线位移测量装置，其特征在于，所述读数头包含：第一图像传感器、第二图像传感器和处理电路；所述第一图像传感器和所述第二图像传感器分别与所述处理电路连接，均位于所述处理电路的下侧面；

所述第一图像传感器和所述第二图像传感器的视野范围均大于N·L/M；

所述处理电路用于接收所述图像传感器的图像数据，跟据所述图像数据判断所述漏空标线是否存在污渍、进行细分运算和译码运算。

6.根据权利要求5所述的直线位移测量装置，所述平行光源包括：第一平行光源和第二平行光源；所述第一平行光源和所述第二平行光源发出的光线分别透过各自上方的N条所述漏空标线，并将所述漏空标线的图案分别映射到所述第一图像传感器上和所述第二图像传感器上，形成投影成像。

7.根据权利要求6所述的直线位移测量装置，其特征在于，还包括与所述读数头连接，将计算处理得到的所述直线位移测量值X进行输出的传输电缆。

8.一种直线位移测量方法，其特征在于，包括：

S1、通过质心算法对如权利要求1-7中任意一项所述的直线位移测量装置获得的漏空标线进行质心计算，同时计算并判断相邻两条所述漏空标线之间的间距和宽度是否改变，以此判断所述标尺光栅是否存在污渍；

S2、根据出现污渍的所述图像传感器中未被污染的所述漏空标线位置，与另一所述图像传感器中对应的所述漏空标线位置作差，计算出两个所述图像传感器之间的偏移量ΔD；

S3、计算未被污染的所述标尺光栅的直线位移测量值D并与所述偏移量ΔD做差即获得污染区域的所述直线位移测量值X。

9.根据权利要求8所述的直线位移测量方法，其特征在于，所述偏移量ΔD包括所述位移细分值的偏移量Δx_ab和译码差值ΔA，所述偏移量Δx_ab由下式获取：

其中，η为量化值；

an为以污染区域所在的图像传感器的中心点为零点建立的坐标系中，视野内任意一个没被干扰的标线像素位置；

x_an为an的质心；

bn为与an对应的在另一没被污染图像传感器的中心点为零点建立的坐标系中的标线像素位置；

x_bn为bn的质心；

x_bm、x_bm+1分别为所述没被污染图像传感器的坐标轴两侧的相邻的所述标线的质心。

10.根据权利要求9所述的直线位移测量方法，其特征在于，所述直线位移测量值D的获取包括以下步骤：

S301、通过识别所述N个漏空标线图案中的宽标线与窄标线，得到当前识别区域的编码数值，经过译码得到所述区域的译码值A；

S302、通过计算所述区域中间两条相邻漏空标线的相对位移，得到位移细分值B；

S303、通过由下式获得所述直线位移测量值D：

D＝A×K+B (2)

其中，K＝2^m，m为细分倍数。