[发明专利]一种基于视场分离的X-Y-θ三自由度测量方法

说明书

本发明公开了一种基于视场分离的X‑Y‑θ三自由度测量方法，包括以下步骤：将二维绝对位置编码盘固定在二维位移台上，二维绝对位置编码盘随二维位移台进行X、Y方向和阿贝角θ方向上的移动；远心镜头内的同轴光经过视场分离装置垂直照射在二维绝对位置编码盘上，形成两个间隔一定距离的独立光学视场，CCD相机获取两个视场内的编码图像并通过数据线传输到图像处理系统；图像处理系统对接收到的编码图像进行模块化处理，得到精确的二维绝对位置值X、Y和阿贝角θ。本发明在现有技术的基础上，对编码成像系统进行改进，通过增加视场分离装置，分离相机视场，能够避免单视场大小对阿贝角测量精度的限制，从而获取更为精确的阿贝角。

技术领域

本发明涉及精密测量领域，尤其涉及一种基于视场分离的X-Y-θ三自由度测量方法。

背景技术

绝对式位置传感器是一种利用光电技术进行非接触测量的精密传感器，具有上电即得结果，误差小，精度高，抗干扰能力强等优点，在精密测量领域具有不可替代的地位。随着中国加工业、制造业的蓬勃发展，绝对位置测量传感器的发展要求越来越趋向于小型化、智能化、集成化。在二维测量方面，通常利用多个一维绝对位置测量传感器来实现位置、角度以及运动轨迹的测量。但这不可避免地增加了所需仪器的成本，增大了系统的复杂性，而且会引入阿贝误差，降低测量精度。提出一种应用于X-Y-θ三自由度位置上的测量方法与系统，减小实际工程应用中X和Y运动轴方向分别安装一维传感器带入的系统误差，对测量精密多轴平台系统的平面运动、降低测量系统阿贝误差、保证测控精度具有现实工程价值。

现有技术专利号：201710716611.X的中国专利公开了一种二维绝对式编码三自由度运动平台测量系统，其说明了所采用的二维绝对编码码盘及其编译码方式，并且公开了图像采集及处理装置运动误差的过程。该发明能够在单视场中利用二维绝对式编码器获取二维运动平台的阿贝角，但阿贝角测量精度的高低受单视场大小限制。针对上述问题，该专利并没有公开解决所需要的技术手段。

发明内容

本发明的目的是为了实现对X-Y-θ三自由度方向的高精度测量，并解决现有技术中存在的误差问题，在二维绝对编码器基础上，提供一种基于视场分离的X-Y-θ三自由度方向的高精度测量方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种基于视场分离的X-Y-θ三自由度测量方法，包括以下步骤：

步骤1、将二维绝对位置编码盘固定在二维位移台上，二维绝对位置编码盘随二维位移台进行X、Y方向和阿贝角θ方向上的移动；

步骤2、远心镜头内的同轴光经过视场分离装置垂直照射在二维绝对位置编码盘上，形成两个间隔一定距离的独立光学视场，CCD相机获取两个视场内的编码图像并通过数据线传输到图像处理系统；

步骤3、图像处理系统对接收到的编码图像进行模块化处理，得到精确的二维绝对位置值X、Y和阿贝角θ。