[发明专利]一种单圈绝对编码器抗干扰及噪声的细分处理方法

说明书

本发明公开了一种单圈绝对编码器抗干扰及噪声的细分处理方法。首先对CCD观测范围内的若干条编码盘刻画图像数据采用质心算法估计出各自脉冲中心，再由这些脉冲中心位置构建细分矩阵并通过矩阵分解的方法求出这些刻画线组各自细分权重，使得受干扰和噪声污染大的刻画线组分配较低权重，受干扰影响小的刻画线组分配较大权重从而提高整体测量精度。本发明具有精度高、抗干扰、抗噪声的优点，非常适合长期在恶劣工况环境下作业的电子经纬仪、全站仪(单码道绝对编码方式)等精密测角仪器上使用。

技术领域

本发明属于光电测量技术领域，特别涉及了一种单圈绝对编码器抗干扰及噪声的细分处理方法。

背景技术

单圈绝对编码器主要由轴系、光源、单圈绝对编码盘、CCD读头和测量电路板等部件以及算法软件构成，具体测量方案是：随着轴系的转动，光源发射的入射光透射过编码度盘并将含有角度信息的编码明暗光斑条纹照射到线阵CCD感光面上，再由信号处理电路板发送CCD时序信号以驱动CCD工作，同时采集投射到CCD感光面上的码盘明暗条纹信息并通过运行在测量电路板上的算法软件处理最终输出测角信息。其中影响测量精度的关键因素之一是电子细分算法。传统的电子细分方法一般可分为2种：硬件细分和软件细分。

硬件细分由于采用硬件电路往往设计过于庞大复杂，成本较高且难以实现较高份数的细分。软件细分法是目前主要采用的细分方法，具有精度高、易于实现的优点，常见的如插值细分法、二值化法、质心细分法等。插值法和二值化法虽然实现简单但精度却较低；质心法细分精度较高但当CCD个别像元信号受干扰出现塌陷时(如编码盘受空气中尘埃颗粒污染或测量电路受到外界强电磁场干扰会使得光电信号质量大幅下降)很容易出现“双波峰”现象从而严重影响到测量准确度。不难看出，传统细分方法要么算法精度难以满足要求，要么受环境因素影响较大，算法的抗干扰、抗噪声的适应能力不足。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种单圈绝对编码器抗干扰及噪声的细分处理方法，提高电子细分的抗干扰、抗噪声能力和精度。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种单圈绝对编码器抗干扰及噪声的细分处理方法，包括以下步骤：

(1)CCD读头采集单圈绝对编码盘上刻画线组明暗条纹数据，并存入测量电路板中；

(2)根据选取的刻画线组明暗条纹数据，采用质心法计算每条刻画线中心位置信息，构建细分测量矩阵，并对该矩阵进行特征分解，求出各刻画线组的细分权重；

(3)根据细分权重计算出细分值。

进一步地，在步骤(2)中，由下式计算刻画线夹角η、刻画线平均间距φ以及以像素为单位的刻画线平均间距L：

上式中，D为编码盘刻画线中径，M为编码盘上的刻画线条数，W为CCD像元宽度；

以编码盘物理中心点为原点O，检测线为纵轴建立平面直角坐标系，以检测线为中心往两侧各选取N个刻画线组，设CCD线阵与坐标系纵轴有一交点A，同时选取的各刻线组的中心线与CCD线阵的交点为E_i和E_-i，i＝1,2,…,N，“i”和“-i”分别表示检测线两侧的刻画线；采用质心法，根据式(1)计算出E_i和E_-i的横坐标和

上式中，P_i为第i条刻画线像元的采样值，G_i为第i条刻画线像元在CCD中的位置编号。

进一步地，在步骤(2)中，当N＜＜M时，∠E_-iOE_i的对角线与CCD线阵的交点e_i的横坐标由下式近似求出：