【技术实现步骤摘要】
本专利技术是一种高精密光栅尺快速测量装置及其测量方法,是一种处理工作在快速状态下的高精度的光栅尺快速采集图像的快速测量装置及其测量方法,属于高精密光栅尺快速测量装置及其测量方法的创新技术。
技术介绍
光栅位移测量技术一直是位移测量的研究热点,因其可全闭环控制,提高加工精度,成本低等优势成为现代机加工行业数控机床主要的线性反馈元件。针对光栅测量技术,传统技术是基于光栅干涉或衍射来产生莫尔条纹,通过4倍频的相位细分技术来形成相位差为90°的正弦波,并将其用于脉冲计算来获得位移量和运行方向。另外,也有采用微处理元件和CM0S/CCD传感器等图像采集元件来获得条纹计算位移,但存在单纯利用光栅玻璃来读取位置信息,可靠性较低,精度较易受光栅尺直线度、刚度、温度、振动等因素的影响等缺点,最重要的一点是难以快速拍摄。目前消减振动对图像的影响的技术主要是集中在相机的图像处理领域,当前主要两种处理方式是电子图像稳定器和光学图像稳定器。其中,电子图像稳定器是基于软件来处理的,存在容易造成图像恶化、处理时间长等缺点。而光学图像稳定器是通过安装在镜头或器体上的传感器来检测其振动或运动方向,不会造成图像质量恶化,但存在依赖硬件条件和成本闻等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于考虑上述问题而提供一种高精密光栅尺快速测量装置。本专利技术运用快速运行状态下的“加特林”式的图像快速获取方式,并通过检测振动影响情况来驱动运动补偿单元达到图像清晰采集的效果,从而实现准确的位移测量。本专利技术的另一目的在于提供一种操作简单,测量精度高,方便实用的高精密光栅尺快速测量方法。本专利技术 ...
【技术保护点】
一种高精密光栅尺快速测量装置,其特征在于包括有用于采集绝对光栅条纹和增量条纹的CMOS/CCD传感器阵列(1‑4)、光学放大系统(5)、平行光光源(6)、用于测量位移的带有绝对式编码(7)和增量式编码(8)的绝对式光栅尺(9)、指示光栅尺(10)、对射传感器(11)、FPGA驱动单元(12)、DSP数据处理单元(13)、校正补偿单元(14),其中光学放大系统(5)置于绝对式光栅尺(9)的双码道条纹的上方,平行光光源(6)置于绝对式光栅尺(9)的下方,指示光栅尺(10)置于绝对式光栅尺(9)的增量式编码(8)的上方,对射传感器(11)装设在指示光栅尺(10)的上方,CMOS/CCD传感器阵列(1‑4)呈条带状安装在CMOS/CCD传感器固定板(15)的底面,并置于光学放大系统(5)的放大图像信息的位置上, 校正补偿单元(16)固装在CMOS/CCD传感器固定板(15)的顶面, FPGA驱动模块(12)与CMOS/CCD传感器阵列(1‑4)连接,有序地逐个驱动CMOS/CCD传感器阵列(1‑4)来采集四路光形成四幅图像,校正补偿单元(16)检测振动情况并产生反向补偿运动,绝对式光栅尺(9) ...
【技术特征摘要】
1.一种高精密光栅尺快速测量装置,其特征在于包括有用于采集绝对光栅条纹和增量条纹的CMOS/CCD传感器阵列(1-4)、光学放大系统(5)、平行光光源(6)、用于测量位移的带有绝对式编码(7)和增量式编码(8)的绝对式光栅尺(9)、指示光栅尺(10)、对射传感器(11 )、FPGA驱动单元(12),DSP数据处理单元(13)、校正补偿单元(14),其中光学放大系统(5 )置于绝对式光栅尺(9 )的双码道条纹的上方,平行光光源(6 )置于绝对式光栅尺(9 )的下方,指示光栅尺(10)置于绝对式光栅尺(9)的增量式编码(8)的上方,对射传感器(11)装设在指示光栅尺(10)的上方,CMOS/CXD传感器阵列(1-4)呈条带状安装在CMOS/CXD传感器固定板(15)的底面,并置于光学放大系统(5)的放大图像信息的位置上,校正补偿单元(16)固装在CMOS/CXD传感器固定板(15)的顶面,FPGA驱动模块(12)与CMOS/CXD传感器阵列(1-4)连接,有序地逐个驱动CMOS/C⑶传感器阵列(1-4)来采集四路光形成四幅图像,校正补偿单元(16)检测振动情况并产生反向补偿运动,绝对式光栅尺(9)的绝对式编码(7)通过光学放大系统(5)放大并成像在CMOS/CXD传感器阵列(1-4)上,利用对射传感器(11)来采集绝对式光栅尺(9)的增量式编码(8)在指示光栅尺(10)作用下产生的条纹计数,FPGA驱动模块(12)与DSP数据处理单元(13)连接。2.根据权利要求1所述的高精密光栅尺快速测量装置,其特征在于高精密光栅尺快速测量装置还设有机械减振单元(22),机械减振单元(22)是安装于高精密光栅尺快速测量装置底面的柔性减振单元,包括有弹簧机构及填充在弹簧机构周围的柔性材料。3.根据权利要求1所述的高精密光栅尺快速测量和防振装置,其特征在于上述对射传感器(11)为红外光电对管。4.根据权利要求1所述的高精密光栅尺快速测量和防振装置,其特征在于上述校正补偿单元(16)包括有利用陀螺仪传感器(17)及压电陶瓷片组(18-21),陀螺仪传感器(17)安装在CMOS/C⑶传感器固定板(15)顶面的几何中心,压电陶瓷片组(18-21)呈对称布置于陀螺仪传感器(17)的四周,位于补偿机构上面板(27)与CMOS/C⑶传感器固定板(15)之间,补偿机构上面板(27)及CMOS/C⑶传感器固定板(15)能上下移动。5.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈新度,王志锋,陈新,王晗,吴志雄,
申请(专利权)人:广东工业大学,
类型:发明
国别省市:广东;44
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