一种数字式绝对位置、位移检测系统及其实现方法技术方案

本发明专利技术提出了一种数字式绝对位置、位移检测系统及其实现方法。所述系统包括：准点光源、编码标尺、移动导轨机构、处理装置和图像采集装置；所述准点光源发出的光照射到所述编码标尺，移动导轨机构产生一定位移，图像采集装置将采集到的图像信息发送到处理装置进行处理；处理装置分别得到位置坐标的整数部分和小数部分，再将整数部分和小数部分组合起来，得到完整的位置坐标。其能以较低的制造成本达到了较高的位移测控精度，高精度级成本少于800元，中低精度级为500元以下。同时，对坐标位置的数字测量避免了以往数字式位移测量为“增量式”的弊端，不用开机清零、核对零位等，在开机后即时读出实时坐标，对测控及遥测十分方便。

【技术实现步骤摘要】

高精度位置、位移测量及控制装置广泛地用于国民经济、科技及军事各个领域。例如:机器及设备制造部门、计量检测部门、现场位移监控及测量等等。它不仅能测出位置坐标及位移量，而且现在还广泛用于控制系统位移指令执行结果的闭环反馈修正，从而大大提高了控制精度。以大型石化工程和核工程所用的精密阀们为例，它们的开启和关闭程度受到多圈螺旋机构的影响，通常是人工数出旋转圈数，极易出错。对于不易到达的现场更不方便，故遥测位置、位移是很有价值的。本专利技术涉及位置、位移测量
，尤其涉及一种低成本、高精度的数字式绝对位置检测系统及其实现方法，该系统容易实现远距离检测。2.
技术介绍
:数字式位移传感系统由于输出数字信号，可方便地进入测控数据处理系统，已经得到广泛的应用，然而相当一部分都是“增量式”的。例如计量光栅，感应同步器等，使用时，开机后必须“核对零位”(或“清零”)，还需要采用“可逆计数器”对正向行程及反向行程判别是增加计数还是减去计数，易受干扰。九十年代中后期开始出现了以编码计量器件为基础的绝对计量。开机后便可获得实时的位置坐标，变换到新位置时可以不顾及过程中计数脉冲的丢失，乱数等干扰因素，十分方便。然而以较低的制造精度和较低的制造成本来实现较高的使用精度仍是为数不多的。本专利技术所依靠的技术基础是CCD器件，CMOS器件越来越成熟，使用更广泛，价格更低廉，使用更方便，制造编码标尺的铬版光刻技术也越来越成熟，应用越来越广泛。各种功能强大，价格低廉的微处理器也是当前的有利条件。本专利技术的理论基础，一是编码理论，本专利技术中有明确直接的码表给出，另一是图像数据的数字拟合方法，本专利技术给出了详细介绍，直至计算公式的举例。因而使较低的制造精度和较低的制造成本实现了较高的使用精度。3.
技术实现思路
:鉴于现有技术的不足，本专利技术目的在于提供。旨在解决现有技术中数字式绝对位置、位移检测系统存在的成本高、制造难度大等问题。本专利技术的技术方案如下:一种数字式绝对位置、位移检测系统，如附图说明图1所示，包括:准点光源100、编码标尺200、移动导轨机构(图中未示)、图像探测器500a及500b、图像采集单元300、数据处理单元400、译码单元600、微处理器700、显示单元800。所述编码标尺设置在准点光源的上方，图像探测器的下方；移动导轨机构与编码标尺装于一体，图像探测器输出图像信息给图像采集单元。所述准点光源发出的光照射到所述编码标尺，经此编码标尺后的光线携带了位置坐标编码信息，并由图像探测器接收，图像探测器将接收到的图像信息，发送到图像采集单元进行处理；处理后的信息分别送到译码单元和数据处理单元，从而得到位置坐标的整数部分和位置坐标的小数部分，再将这两部分组合起来，得到完整的位置坐标。现分述如下:(I) 一个简捷紧凑的光电转换机构(见图1)，确保能以较低成本来实现较高的使用精度。其关键部件为:——准点光源:高亮度贴片发光二极管(LED)，其发光区约0.3x0.3毫米，越小就越接近“点光源”，从而可以省去聚光系统。发光波段，可选红色、黄色等，应和图像探测器的灵敏波长匹配。—编码标尺及其移动导轨机构:标尺上代表“I”的宽条码和代表“O”的窄条码之排列按下列码表:1111100100 0011111000 1110111110 0011001111 1000101011 11100010001111100001 10111110000100111110 0000101111 1000000011 1101111010 1111011110 00111101110110111101 11010011110111001011 1101110000 1111011011 1011110110 1100111101 10101011110110100011 11011001101111011001 0011110110 0010111101 1000001111 0101110011 11010110101111010110 00111101010110111101 0101001111 0101001011 1101010000 1111010011 10111101001100111101 00101011110100100011 1101000110 1111010001 0011110100 0010111101 00000011110011101011 11001110001111001101 1011110011 0100111100 1100101111 0011000011 11001011101111001011 0011110010 1010111100 1010001111 0010011011 1100100100 1111001000 10111100100000111100 0111001111 0001101011 1100011000 1111000101 1011110001 0100111100 01001011110001000011 11000011101111000011 0011110000 1010111100 0010001111 0000011011 11000001001111000000 10111100000000111011 1011001110 1110101011 1011101000 1110111001 10111011100100111011 10001011101110000011 1011011100 1110110110 1011101101 1000111011 01011011101101010011 10110100101110110100 0011101100 1100111011 0010101110 1100100011 10110001101110110001 00111011000010111011 0000001110 1011100011 1010110110 1110101101 00111010110010111010 11000011101010110011 1010101010 1110101010 0011101010 0110111010 10010011101010001011 1010100000此码表的计算是以保证取相邻12位以上的“码组”在任何区段都具有“唯一性”，故每错移一位选取的码组就可以形成一个按设计的“节距t”依次递推排列的码表:一个“码组”代表一个“位置”，相邻码组只错过一位，它们代表的位置相差一个“节距t”。在使用中，“节距t”的设计最好0.2 0.25毫米。例如以节距t=0.2毫米为例:111110010000 代表 O111100100001 代表 0.2111001000011 代表 0.4此时上述码表可供制作236毫米标尺用。在选t为其它数值时，利用上述码表制作的编码标尺长度则随之不同。编码标尺的制造:在低精度时用精密印制电路铬版及光刻胶工艺在玻璃尺坯上制成。在中高精度时用中规模IC铬版及光刻胶工艺在玻璃尺坯上制成。编码标尺的示意图如图2所示。—图像探测器:在低精度接收时可用市售CMOS摄像头，通常100万像素以上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字式绝对位置、位移检测系统，其特征在于，包括：准点光源、编码标尺、移动导轨机构、图像探测器、图像采集单元、数据处理单元、译码单元、微处理器、显示单元；所述编码标尺设置在准点光源的上方，图像探测器的下方；编码标尺装于移动导轨机构上，图像探测器输出信号到图像采集单元及后续单元；所述准点光源发出的光透过所述编码标尺到达图像探测器，移动导轨机构可使编码标尺产生位移，而图像探测器将检测到的图像信息，发送到图像采集单元及后续单元进行处理，处理后分别得到位置坐标的整数部分和位置坐标的小数部分，再将这两部分组合起来，得到完整的位置坐标。

【技术特征摘要】
1.一种数字式绝对位置、位移检测系统，其特征在于，包括:准点光源、编码标尺、移动导轨机构、图像探测器、图像釆集单元、数据处理单元、译码单元、微处理器、显示单元；所述编码标尺设置在准点光源的上方，图像探测器的下方；编码标尺装于移动导轨机构上，图像探测器输出信号到图像釆集单元及后续单元；所述准点光源发出的光透过所述编码标尺到达图像探测器，移动导轨机构可使编码标尺产生位移，而图像探测器将检测到的图像信息，发送到图像釆集单元及后续单元进行处理，处理后分别得到位置坐标的整数部分和位置坐标的小数部分，再将这两部分组合起来，得到完整的位置坐标。2.根据权利要求1所述的数字式绝对位置、位移检测系统，其特征在于，该系统由坐标位置光电检测部分和信息处理显示部分组成，前者包括:准点光源、编码标尺、移动导轨、图像探测器；后者包括:图像釆集单元、数据处理单元、译码单元、微处理器、显示单元。3.根据权利要求1所述的数字式绝对位置、位移检测系统，其特征在于，所述图像探测器为CMOS摄像头或线阵CCD。4.根据权利要求1所述的数字式绝对位置、位移检测系统，其特征在于，所述编码标尺的标尺上代表“I”的宽条码和代表“O”的窄条码之排列按下列码表进行排列: . 1111100100 0011111000 1110111110 0011001111 1000101011 1110001000.1111100001 1011111000.0100111110 0000101111 1000000011 1101111010 1111011110 0011110111.0110111101 1101001111.0111001011 1101110000 1111011011 1011110110 1100111101 1010101111.0110100011 1101100110.1111011001 0011110110 0010111101 1000001111 0101110011 1101011010.1111010110 0011110101.0110111101 0101001111 0101001011 1101010000 1111010011 1011110100.1100111101 0010101111.0100100011 1101000110 1111010001 0011110100 0010111101 0000001111.0011101011 1100111000.1111001101 1011110011 0100111100 1100101111 0011000011 1100101110.1111001011 0011110010.1010111100 1010001111 0010011011 1100100100 1111001000 1011110010.0000111100 0111001111.0001101011 1100011000 1111000101 1011110001 0100111100 0100101111.0001000011 1100001110.1111000011 0011110000 1010111100 0010001111 0000011011 1100000100.1111000000 1011110000.0000111011 1011001110 1110101011 1011101000 1110111001 1011101110.0100...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱建，朱勤，
申请(专利权)人：邱建，朱勤，
类型：发明
国别省市：