[发明专利]一种自同步条形码位移传感器及其测量方法

权利要求书

1.一种自同步条形码位移传感器，包括尺带、和可移动的读数头；读数头与尺带相隔设置且包含有摄像装置，其特征在于：尺带朝向摄像装置的表面设置成摄像装置能够识别的特定一维条形码；所述特定一维条形码，为在尺带长度范围内连续分布的多条黑白相间、宽窄不一的多根条形码相互平行排列构成的定数位、非重复滚动绝对编码，每根条形码长度与摄像装置取景框尺寸匹配。

2.根据权利要求1所述的自同步条形码位移传感器，其特征在于：读数头上还设置显示屏、功能按钮、microUSB数据接口、信号指示灯，读数头下端面设置所述摄像装置，读数头固定在与待测装置位移同步的移动装置上或直接固定在待测装置上；尺带设置于被测位移机器的固定部件上，长度方向与机器活动部件运动方向一致。

3.根据权利要求1所述的自同步条形码位移传感器，其特征在于：摄像装置沿尺带表面长度所在方向与尺带始终保持平行，摄像装置读码时移动方向与尺带长度方向一致。

4.根据权利要求1所述的自同步条形码位移传感器，其特征在于：所述特定一维条形码，编码最小异动间隔为任意相邻两根条形码中心轴线间距，编码理论位移分辨率与此间距对应；所述滚动绝对编码，即摄像装置取景框在移出编码首位同时移入末尾形成新编码或者相反的这一运动过程。

5.根据权利要求1所述的自同步条形码位移传感器，其特征在于：所述特定一维条形码中，每根条形码包括至少一个单位白条码或单位黑条码，单位白条码或单位黑条码的宽度相等，均为编码元值数，该编码元值数与编码理论位移分辨率相关，且由摄像装置识别精度确定。

6.根据权利要求1所述的自同步条形码位移传感器，其特征在于：所述尺带采用PC材质的薄膜制成，适用于平面或曲面安装，且能够定距离拼接而成；所述特定一维条形码通过UV打印在尺带上，将尺带贴附于被测机器的固定部件上，长度方向与机器活动部件运动方向一致。

7.根据权利要求1所述的自同步条形码位移传感器，其特征在于：摄像装置为CCD摄像机。

8.一种采用上述权利要求1-7之一所述自同步条形码位移传感器的位移检测方法,其特征在于：

工作时，被测位移机器或与被测位移机器同步的装置带动读数头运动，读数头的摄像装置读取尺带上的特定一维条形码，获得当前读数头所处的绝对位置，即被测位移机器的当前位置，当前位置与起始位置间差值即为检测位移结果。

9.根据权利要求8所述的位移检测方法，其特征在于：读数过程中，读数头在设定时间内先后进行整数读取和小数读取，读取完毕后继续移动并实时更新；读数头或摄像装置在移动过程中将所拍摄到的特定一维条形码直接进行模拟转编码后进行整数读取；小数读取过程基于智能图像处理技术和条纹差分原理，将含有绝对位置信息的模拟转换编码后，在移动过程中利用条纹差分原理移动读取。

10.根据权利要求9所述的位移检测方法，其特征在于：整数读取过程为：起始位置特维条码的与读取条纹区域长度相当位数的二进制的编码信息，进入摄像装置的取景框也即读取条纹区域后，读数头输出该位置的绝对位置值；摄像装置获取特定一维条码时，同时也将其转化并生成黑白相间、宽度相等均为a毫米的模拟条纹，然后通过模拟条纹计算出所获取位置的绝对位置值；当读数头向右移动设定距离后到达新位置时，得到与读取条纹区域长度相当位数的二进制的新编码信息，该新编码信息便对应此时设定距离后的绝对位置；该设定距离即为编码精度；通过起始位置和新位置的绝对位置差值计算绝对移动距离；

小数读取过程为：

首先在起始位置读数头或摄像装置中将取景框或读取条纹区域所拍摄到的特定一维条形码进行模拟转换，形成黑白条纹宽度均为a毫米的等宽度模拟条纹；

再模拟一长串总宽度与模拟条纹总宽度相当、由左至右排列的包括黑条纹和白条纹的差分条纹，该差分条纹中黑条纹宽度为a毫米，白条纹宽度为b毫米，b＜a；

最后，由左至右，将差分条纹的第一条黑条纹与模拟条纹中的第一条黑条纹对齐，使差分条纹的黑条纹与模拟条纹第N条白条纹对齐，则此时可得差分条纹的白条纹宽度b和条纹差分精度为

将差分条纹随读数头移动并最终与模拟条纹重合，在此过程中开始小数部分的绝对位置识别和计算。