因此，可以建立光栅条纹的高度与长度测量值之间的对应关系并添加到预设的编码数据库中。同样的，细分码道12通过二进制码道将每个光栅条纹的长度进行细分，假设二进制码道为8位，则将2mm的光栅条纹细分为256份，从而可以获得每个二进制编码对应的测量长度，因此也可以建立二进制编码与其对应的测量长度之间的对应关系并添加到预设的编码数据库中。
[0031]实施例二
实施例一的基于CMOS图像传感器的绝对式光栅尺的测量方法，包括步骤:
51、将光栅尺主体I安装在待测物体上，并驱动待测物体进行移动；
52、光学放大系统2收集经测量码道11和细分码道12反射或透射的光线并会聚入射到CMOS图像传感器3上；
53、CM0S图像传感器3采集到达的光信号后获得当前测量位置的模拟图像并发送到信号处理模块4;
54、信号处理模块4将模拟图像转化为数字图像后发送到主控模块5;
55、主控模块5对数字图像进行处理后分别获得粗测位置值及细分位置值进而组合获得绝对位置测量值，具体包括步骤S51?S53:
551、将数字图像分割获得测量码道图像块和细分码道图像块后，进行二值化处理;二值化处理可以使得图像更加清晰，便于后期进行算法比对；因为本发明所采集的图像的几何轮廓边界较为简单，可以采用“双峰法”来确定灰度阈值，然后将测量码道图像块和细分码道图像块处理成只有黑白信息的图像。前者经二值化处理后的图像为一条具有高度信息的直线图像，后者经二值化处理后为黑白方格交替的较清晰的图像，可以根据该图像的最左边或最右边的一列方格所对应的编码信息来获得细分位置测量值；
552、分别将二值化后的测量码道图像块和细分码道图像块与预设的编码数据库进行比对后，对应获得粗测位置值和细分位置值，具体为:获取二值化后的测量码道图像块中的直线的高度，进而将该高度与预设的编码数据库进行比对后，获得粗测位置值，同时获取二值化后的细分码道图像块中的二进制编码信息，并将二进制编码信息与预设的编码数据库进行比对后，获得细分位置值。
[0032]另外，当处理过程中，发现测量码道图像块或细分码道图像块刚好位于两个相邻码道之间，则采用边缘模糊算法对其进行处理，比较两个相邻码道哪个码道的图像信息较多，并将图像信息较多的码道标记为测量位置的码道。
[0033]S53、将两者组合获得绝对式光栅尺的绝对位置测量值。
[0034]以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【主权项】
1.基于CMOS图像传感器的绝对式光栅尺，其特征在于，包括光栅尺主体、光学放大系统、CMOS图像传感器、信号处理模块和主控模块，所述光栅尺主体上设有测量码道和细分码道，所述光学放大系统用于收集经测量码道和细分码道反射或透射的光线并会聚入射到CMOS图像传感器上，所述CMOS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模拟图像并发送到信号处理模块，所述信号处理模块用于将模拟图像转化为数字图像后发送到主控模块，所述主控模块用于对数字图像进行处理后分别获得粗测位置值及细分位置值进而组合获得绝对位置测量值。2.根据权利要求1所述的基于CMOS图像传感器的绝对式光栅尺，其特征在于，所述测量码道包括多个在水平方向上紧密排列的长度相同且高度依次递增的光栅条纹，所述细分码道设有多个二进制码道且每个二进制码道与一光栅条纹相对应。3.根据权利要求2所述的基于CMOS图像传感器的绝对式光栅尺，其特征在于，所述CMOS图像传感器被配置为设有一与高度最高的光栅条纹相匹配的第一开窗以及一与二进制码道相匹配的第二开窗。4.根据权利要求2所述的基于CMOS图像传感器的绝对式光栅尺，其特征在于，所述主控模块具体用于:将数字图像分割获得测量码道图像块和细分码道图像块后，进行二值化处理，进而分别将二值化后的测量码道图像块和细分码道图像块与预设的编码数据库比对后，对应获得粗测位置值和细分位置值，进而将两者组合获得绝对式光栅尺的绝对位置测量值。5.根据权利要求1所述的基于CMOS图像传感器的绝对式光栅尺，其特征在于，还包括用于对CMOS图像传感器进行运动补偿的校正补偿单元。6.根据权利要求5所述的基于CMOS图像传感器的绝对式光栅尺，其特征在于，所述校正补偿单元包括陀螺仪传感器、微处理器和压电陶瓷片组，所述微处理器分别与陀螺仪传感器和压电陶瓷片组连接。7.权利要求1所述的基于CMOS图像传感器的绝对式光栅尺的测量方法，其特征在于，包括步骤: 51、将光栅尺主体安装在待测物体上，并驱动待测物体进行移动； 52、光学放大系统收集经测量码道和细分码道反射或透射的光线并会聚入射到CMOS图像传感器上； 53、CM0S图像传感器采集到达的光信号后获得当前测量位置的模拟图像并发送到信号处理模块； 54、信号处理模块将模拟图像转化为数字图像后发送到主控模块； 55、主控模块对数字图像进行处理后分别获得粗测位置值及细分位置值进而组合获得绝对位置测量值。8.根据权利要求7所述的基于CMOS图像传感器的绝对式光栅尺的测量方法，其特征在于，所述步骤S5，具体包括: 551、将数字图像分割获得测量码道图像块和细分码道图像块后，进行二值化处理； 552、分别将二值化后的测量码道图像块和细分码道图像块与预设的编码数据库进行比对后，对应获得粗测位置值和细分位置值； 553、将两者组合获得绝对式光栅尺的绝对位置测量值。9.根据权利要求8所述的基于CMOS图像传感器的绝对式光栅尺的测量方法，其特征在于，所述S52，其具体为: 获取二值化后的测量码道图像块中的直线的高度，进而将该高度与预设的编码数据库进行比对后，获得粗测位置值，同时获取二值化后的细分码道图像块中的二进制编码信息，并将二进制编码信息与预设的编码数据库进行比对后，获得细分位置值。
【专利摘要】本发明公开了基于CMOS图像传感器的绝对式光栅尺及其测量方法，该绝对式光栅尺包括光栅尺主体、光学放大系统、CMOS图像传感器、信号处理模块和主控模块，光栅尺主体上设有测量码道和细分码道，光学放大系统用于收集经测量码道和细分码道反射或透射的光线并会聚入射到CMOS图像传感器上，CMOS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模拟图像并发送到信号处理模块，信号处理模块用于将模拟图像转化为数字图像后发送到主控模块，主控模块用于对数字图像进行处理后分别获得粗测位置值及细分位置值进而组合获得绝对位置测量值。本发明测量精度高、大大提高了测量分辨率，可广泛应用于光栅测量行业中。
【IPC分类】G01B11/02
【公开号】CN105674893
【申请号】CN201610158640
【发明人】王晗, 韩锦, 李彬, 黄明辉, 刘江成, 张芳剑, 廖剑祥, 柴宁
【申请人】广东工业大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年3月18日