[发明专利]一种绝对式光栅尺及其条纹边界定位方法

摘要

本发明公开了一种绝对式光栅尺及其条纹边界定位方法，该条纹边界定位方法包括步骤：S1、对图像传感器采集获得的条纹图像进行高斯滤波；S2、采用边缘自动检测算法对高斯滤波后的位于测量参考点之后的条纹图像进行图像边缘定位，获得光栅条纹的像元级边缘位置；S3、采用多项式插值算法对最接近测量参考点的明暗条纹突变处的像元级边缘位置进行插值运算后，获得光栅条纹的亚像元级边缘位置。本发明可以准确地定位到光栅条纹边界的位置，提高绝对式光栅尺的测量精度，而且算法简单，处理时间短，实时性较好，易于在FPGA、DSP等平台上实现，适用性强，可广泛应用于光栅测量行业中。

主权项

1.一种绝对式光栅尺，其特征在于，包括平行光源、标尺光栅、光学放大系统、图像传感器以及信号处理模块，所述标尺光栅上设有绝对码道，所述绝对码道由多个宽度相同的随机透光或不透光的码元构成，其编码规则采用伪随机码且若干个连续的码元构成一绝对位置编码，所述平行光源发出的平行光束通过绝对码道后，经光学放大系统汇聚入射到图像传感器，所述图像传感器用于采集到达的光信号后获得当前测量位置的编码图像并发送到信号处理模块，所述信号处理模块用于对编码图像进行图像处理后获得绝对位置测量值；所述信号处理模块具体用于：将编码图像由模拟图像转化为数字图像后，依次进行高斯滤波处理、边缘检测和条纹提取，进而根据绝对位置编码的码元个数从条纹提取后的编码图像中选择测量码区后，读取该测量码区中的编码值，并将该编码值与预设的编码数据库比对后，获得粗测位置值，同时通过边界定位算法精确定位获得该测量码区中最接近测量参考点的明暗条纹突变处的边界点位置后，获得边界点位置与测量参考点之间的距离作为精测位置值，进而将粗测位置值减去精测位置值后获得绝对位置测量值；进一步，所述绝对位置测量值为：L＝M_x‑ΔL，其中L表示绝对位置测量值，M_x表示粗测位置值，ΔL表示精测位置值且x_p表示图像传感器上测量参考点的像元位置，x_e表示测量码区中最接近测量参考点的明暗条纹突变处的边界像元位置，d表示图像传感器的像素中心距，K表示光学放大系统的放大倍数。