一种采用双线阵图像探测器的角位移测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种采用双线阵图像探测器的角位移测量系统，该角位移测量系统主要包括主轴、光源、双光学透镜、光栅码盘、双线阵图像探测器、数据采集电路、译码及角度细分电路，工作时主轴带动光栅码盘转动，光源发出平行光源透过光栅码盘通过光学透镜映射到线阵图像探测器成像，数据采集电路采集其中一个线阵图像探测器数据并送入译码及细分电路进行处理得到初始角度数据，采集放置在码盘对径位置的另一个线阵图像探测器数据实现对初始角度数据的误差补偿计算，并输出所测量角度信息。本发明专利技术采用线阵图像探测器实现对光栅码盘旋转角位移的识别，并采用双线阵图像探测器实现误差修正，极大的提高了使用小尺寸光栅码盘实现角位移测量时的测角精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电位移精密测量
，更具体的说，涉及一种采用双图像探测器的角位移测量系统。
技术介绍
光电编码器是一种集光、机、电于一体的数字角度位置传感器，它以高精度、高分辨力，测量范围广，易于维护，使用可靠等优点，被广泛应用于光电经纬仪，雷达，航空航天，机器人，数控机床，指挥仪和高精度闭环调速系统等诸多领域。在航天、军事、工业这些对器件的体积、重量有着严格要求的领域，对光电编码器的要求不仅要减小外径尺寸和重量，更要提高光电编码器的分辨力和精度。在缩小码盘的同时，提高光电编码器的分辨力和测角精度是目前的研究热门。传统光电编码器采用光敏元件将角度位移转换成莫尔条纹信号，并通过数模转换芯片将莫尔条纹信号转换为数字量进行处理。编码器码盘尺寸大小是限制光电编码器测角分辨力的主要因素。为提高测角分辨力，传统光电编码器是通过加大码盘尺寸、增加编码器体积来实现的。为提高小尺寸码盘的测角分辨力，传统编码方式会在码盘单圈内刻划更多的刻线。过多的刻线会产生两方面的影响：一方面过于细小的码盘刻线会使光通量不足，造成编码器不能正常译码；另一方面码盘刻线过于密集会使相邻码道之间互相干扰，产生串码，并且不利于高分辨力角度细分。同时，码盘尺寸较小时，码盘偏心误差极大的影响了光电编码器的测角误差。在提高小尺寸光电编码器分辨力的同时，还需要研究基于图像式编码器的误差补偿方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的小尺寸光电编码器不能实现较高分辨力且存在较大的测角误差的问题，而提供了一种采用双阵线图像探测器的角位移测量系统。本专利技术提供一种采用双线阵图像探测器的角位移测量系统，包括：主轴、发光模块、光栅码盘、成像模块、数据处理及输出模块，其中，所述发光模块包含第一面光源和第二面光源，分别位于光栅码盘的对径位置，所述第一面光源和第二面光源位于同一纵向平面内；所述成像模块包含第一光学透镜、第二光学透镜、第一线阵图像探测器和第二线阵图像探测器，分别位于光栅码盘的对径位置；所示数据处理及输出模块包含角度细分电路、译码电路和误差补偿电路；所述的光栅码盘与主轴顶端相连接，主轴转动时带动光栅码盘转动，所述第一面光源、第一光学透镜和第一线阵图像探测器处于同一轴线上,第二面光源、第二光学透镜和第二线阵图像探测器处于同一轴线上；第一光学透镜与第一线阵图像探测器相连接,第二光学透镜与第二线阵图像探测器相连接；第一线阵图像探测器和第二线阵图像探测器分别与数据处理及输出模块相连接；所述发光模块发出红外光线照射到所述光栅码盘，透过所述光栅码盘的光线经过所述第一光学透镜和第二光学透镜放大后在所述第一线阵图像探测器和第二线阵图像探测器上成像；所述数据处理及输出模块采用所述第一线阵图像探测器输出的像素数据，计算得到译码数据和角度细分数据，并通过算法完成译码数据与细分数据的衔接，并采用所述的第一线阵图像探测器和第二线阵图像探测器实现角度误差补偿计算，并输出角度测量数据。优选的，所述光栅码盘采用的绝对式低密度单圈编码方式如下：所述绝对式低密度单圈编码方式中包含{Xi,Xi+1,…,Xi+n-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用双线阵图像探测器的角位移测量系统，其特征在于，包括：主轴(11)、发光模块(12)、光栅码盘(13)、成像模块(14)、数据处理及输出模块(15)，其中，所述发光模块(12)包含第一面光源(121)和第二面光源(122)，分别位于光栅码盘(13)的对径位置，所述第一面光源(121)和第二面光源(122)位于同一纵向平面内；所述成像模块(14)包含第一光学透镜(141)、第二光学透镜(142)、第一线阵图像探测器(143)和第二线阵图像探测器(144)，分别位于光栅码盘(13)的对径位置；所示数据处理及输出模块(15)包含角度细分电路(151)、译码电路(152)和误差补偿电路(153)；所述的光栅码盘(13)与主轴(11)顶端相连接，主轴(11)转动时带动光栅码盘(13)转动，所述第一面光源(121)、第一光学透镜(141)和第一线阵图像探测器(143)处于同一轴线上,第二面光源(122)、第二光学透镜(142)和第二线阵图像探测器(144)处于同一轴线上；第一线阵图像探测器(143)和第二线阵图像探测器(144)分别位于光栅码盘(13)的对径位置；第一光学透镜(141)与第一线阵图像探测器(143)相连接,第二光学透镜(142)与第二线阵图像探测器(144)相连接；第一线阵图像探测器(143)和第二线阵图像探测器(144)分别与数据处理及输出模块(15)相连接；所述发光模块(12)发出红外光线照射到所述光栅码盘(13)，透过所述光栅码盘(13)的光线经过所述第一光学透镜(141)和第二光学透镜(142)放大后在所述第一线阵图像探测器(143)和第二线阵图像探测器(144)上成像；所述数据处理及输出模块(15)采用所述第一线阵图像探测器(143)输出的像素数据，计算得到译码数据和角度细分数据，并通过算法完成译码数据与细分数据的衔接，并采用所述的第二线阵图像探测器(144)对角度细分数据的误差补偿计算，并输出角度测量数据。...

【技术特征摘要】
1.一种采用双线阵图像探测器的角位移测量系统，其特征在于，包括：主轴(11)、发光模块(12)、光栅码盘(13)、成像模块(14)、数据处理及输出模块(15)，其中，所述发光模块(12)包含第一面光源(121)和第二面光源(122)，分别位于光栅码盘(13)的对径位置，所述第一面光源(121)和第二面光源(122)位于同一纵向平面内；所述成像模块(14)包含第一光学透镜(141)、第二光学透镜(142)、第一线阵图像探测器(143)和第二线阵图像探测器(144)，分别位于光栅码盘(13)的对径位置；所示数据处理及输出模块(15)包含角度细分电路(151)、译码电路(152)和误差补偿电路(153)；所述的光栅码盘(13)与主轴(11)顶端相连接，主轴(11)转动时带动光栅码盘(13)转动，所述第一面光源(121)、第一光学透镜(141)和第一线阵图像探测器(143)处于同一轴线上,第二面光源(122)、第二光学透镜(142)和第二线阵图像探测器(144)处于同一轴线上；第一线阵图像探测器(143)和第二线阵图像探测器...

【专利技术属性】
技术研发人员：于海，万秋华，杜颖财，杨守旺，卢新然，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22