[发明专利]一种单圈绝对式光电码盘的图像式译码方法

说明书

本发明公开了一种单圈绝对式光电码盘的图像式译码方法，该方法结合光电编码器单圈编码技术和CCD图像测量方式，通过图像处理算法对获取的码盘图案进行灰度化、滤波、二值化等处理后得到较清晰的黑白编码条纹，将条纹经过软件译码算法，首先找到一条条纹的宽度作为基准，其次依靠基准值进行条纹图案的分割，分割后的条纹根据黑白颜色和同种颜色所占的宽度翻译为“0”“1”表示的编码，在与单圈编码方式对应的译码表中搜寻“01”编码的绝对位置，最后加上细分部分的编码得到精确的位移或角度信息。本发明提出了光电码盘详细的基于图像处理的译码方式，不同于传统的光电编码器，它采用软件译码算法代替硬件电路译码，有效减少电路空间。

技术领域

本发明属于光电技术领域，具体涉及一种单圈绝对式光电码盘的图像式译码方法。

背景技术

从莫尔条纹的发现到数字计算机及数字系统的发展，以及激光的问世和应用，光电位移精密测量技术得到迅速发展，各种光栅传感器被广泛应用，高精度的光栅计量测试仪器设备大量应用于各个领域中。在机械和电子集成领域的产品已经被大规模应用，同时被广泛应用于国防、工业、生物工程和科技领域的精密测量和实时控制系统中，它是高精度机器中必不可少的精密测量仪器。

传统绝对式编码器是利用光栅测量，主要根据光从码盘的一侧照射在另一侧接受码盘的透光信息，通过透光/不透光情况来获得角度位置信息。但是随着分辨率要求越来越高，在圆盘一周内刻划的划线也越来越多，越来越密级，划线的宽度也会相应越来越细，然而过细的划线会造成光线不能顺利的通过，导致透光亮不足，透光区域和不透光区域的区分产生困难，另一方面划线距离小形成狭缝，易产生衍射现象导致信号串扰。

为了解决码盘尺寸和分辨率这一对矛盾，提出引入图像传感器运用在光电编码器中，使用图像传感器接受码盘编码图案，先读取粗码，再利用传感器像素的空间均匀性进行细分，运用该技术可以在原有编码方式不改变的前提下提高分辨率，采用成像的方式，同时简化了码盘的安装和调节。半导体技术不断发展，CCD、CMOS图像传感器等技术日趋成熟，为光电编码器的进一步发展提供了新的技术，因此图像式光电编码器是未来探究的新的方向，具有重要的应用意义。

发明内容

本发明的目的在于提出一种单圈绝对式光电码盘的图像式译码方法，利用图像传感器获取码盘图像，通过图像处理算法进行译码。该方法具体实现了光电轴角编器码盘的图像式译码算法，算法简单可行，易操作，有实际应用价值，能提高译码精度。

本发明采用的技术方案为：一种单圈绝对式光电码盘的图像式译码方法，包括以下步骤：

步骤(一)：用带有CCD摄影功能的器件获取单圈编码盘局部图像；

步骤(二)：将获取的多组条码图案进行图像处理，得到较清晰的二值化黑白条纹图形；

步骤(三)：将二值化图像通过译码算法，确定编码单位码元，用作粗码译码的基准，最终将按一定编码顺序排列的黑白条纹翻译为用“01”表示的数字编码；

步骤(四)：在译码表中搜寻相应数字编码对应的绝对位置信息，绝对位置乘上码盘的刻画精度得到粗码值；

步骤(五)：根据视场中的边缘条码进行细分，提高译码精度，得到精码值；

步骤(六)：粗码值加上精码值得到精确的译码值，精码与粗码的衔接；

其中，通过摄影拍摄的方式获得单圈编码盘局部图像，拍摄时要保证变量唯一，只是码盘在朝着固定方向移动，其他条件不变。

其中，拍摄码盘上的编码条纹时，视场中包含的条纹数要远大于编码位数，以此保证后续作为基准的编码单位码元的确定。

其中，图像处理经过灰度化、滤波、二值化的过程，减少图像采集过程中由于光照条件等影响产生的干扰噪声，得到黑白边缘分明的编码条纹。