[发明专利]一种基于视场分离的X-Y-θ三自由度测量方法

权利要求书

1.一种基于视场分离的X-Y-θ三自由度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将二维绝对位置编码盘固定在二维位移台上，二维绝对位置编码盘随二维位移台进行X、Y方向和阿贝角θ方向上的移动；

步骤2、远心镜头内的同轴光经过视场分离装置垂直照射在二维绝对位置编码盘上，形成两个间隔一定距离的独立光学视场，CCD相机获取两个视场内的编码图像并通过数据线传输到图像处理系统；

步骤3、图像处理系统对接收到的编码图像进行模块化处理，得到精确的二维绝对位置值X、Y和阿贝角θ。

2.如权利要求1所述的一种基于视场分离的X-Y-θ三自由度测量方法，其特征在于，所述二维绝对位置编码盘包括平面玻璃板和刻划在平面玻璃板上的二维编码序列，所述二维编码序列是由伪随机序列和二进制序列组合而成，二维编码序列的每一行或列a₁ a₂ …a_n，按照公式b_i＝a_i^∧d₁a_i+1^∧d₂a_i+2^∧…^∧d_ha_i+h变换得到，其中^∧表示位异或运算，d₁，d₂，…，d_h为0或者1，d₁，d₂，…，d_h有且仅有奇数个为1，每一位b_i是由a_i及其后面的连续h位逻辑运算得来，b_i满足：(1)奇数项或偶数项为m序列，若m序列为j阶，则它的循环长度为2j-1；(2)偶数项或奇数项为表示数值大小的一段序列，以2j-1为循环长度，后一段表示的数值大小比前一段大1。

3.如权利要求1所述的一种基于视场分离的X-Y-θ三自由度测量方法，其特征在于，所述视场分离装置包括一个直角棱镜和两个反射镜，反射镜分别设置在直角棱镜两侧且分别平行于直角棱镜的一个垂直平面，视场分离过程具体为：远心镜头发出的同轴光照射在直角光学棱镜的两个垂直平面上，接着分别反射到左右两个反射镜上，再由反射镜反射垂直射向二维绝对位置编码盘，最终在二维绝对位置码盘上形成两个相隔一定距离的独立光学视场。

4.如权利要求1所述的一种基于视场分离的X-Y-θ三自由度测量方法，其特征在于，所述图像处理系统包括图像采集与预处理模块、位置识别与细分模块、阿贝角测量模块、误差修正模块和二维绝对位置与阿贝角结果输出模块，所述编码图像模块化处理过程为：图像采集与预处理模块接收CCD相机发送的图像，对编码图像进行中值滤波及二值化处理，位置识别与细分模块对图像中识别到的二维绝对编码值进行译码处理，获得当前二维位置信息，同时对编码图像进行亚像素细分，获取更加精确的位置信息，阿贝角测量模块读取两个区域的图像位置信息，从而得到二维编码盘与CCD相机之间的阿贝角，误差修正模块根据得到的阿贝角对二维位置信息进行补偿，最终获得准确的三自由度坐标信息，再由二维绝对位置与阿贝角结果输出模块输出准确的三自由度坐标信息。

5.如权利要求4所述的一种基于视场分离的X-Y-θ三自由度测量方法，其特征在于，准确的三自由度坐标信息的获取方法具体为：

通过编码成像系统获得的两个视场A和B，位置识别与细分模块利用解码算法并细分之后分别读取两个图像的位置值(X₁,Y₁)和(X₂,Y₂)，则阿贝角θ为

误差修正模块根据得到的阿贝角对二维位置信息进行补偿，得到二维绝对位置值修正结果