[发明专利]视觉扫描线性变密度条纹尺的大量程位移测量装置及方法

权利要求书

1.一种视觉扫描线性变密度条纹尺的大量程位移测量方法，其特征在于，提供一大量程位移测量装置，包括：

线性变密度条纹尺，用以测量滑轨的实际位移信息；

成像模块，安装固定于滑轨上，用以对线性变密度条纹尺表面的线性变密度条纹进行连续成像及数据采集，并将采集到的成像条纹信息传输至处理模块中；

位移滑动平台，用以驱动滑轨带动成像模块做直线运动，以使成像模块对线性变密度条纹进行线性成像；以及

处理模块，用以对成像模块进行控制，并对成像条纹信息进行实时处理，根据成像条纹的密度变化规律，得到条纹密度信号频率变化曲线，建立频率变化信息与滑轨实际位移之间的映射关系和数学模型，进而计算出滑轨的实际位移信息；条纹频率与滑轨实际位移之间的数学关系式为：

其中，Δx(i)为第i帧采集线性变密度条纹尺时的滑轨实际位移，L为线性变密度条纹尺的实际长度，f_i为第i帧成像线性变密度条纹的频率，f_e为线性变密度条纹的最大频率，f_s为线性变密度条纹的初始频率；

基于所述大量程位移测量装置的大量程位移测量方法，包括以下步骤：

步骤S1：将线性变密度条纹尺安装在位移滑动平台上，将成像模块安装固定在位移滑动平台的滑轨上，并调整成像模块的成像位置，使其对准线性变密度条纹尺，以使条纹中心在成像模块的成像范围中；

步骤S2：当位移滑动平台驱动滑轨运动时，滑轨带动成像模块运动，成像模块对线性变密度条纹尺表面的线性变密度条纹进行连续成像；

步骤S3：成像模块将采集到的成像条纹信息传输至处理模块中，由于是对线性变密度条纹进行连续成像，因此成像条纹的密度会随着成像过程发生变化，处理模块处理获得成像条纹的密度变化规律，从而得到条纹密度信号频率变化曲线，建立频率变化信息与滑轨实际位移之间的映射关系和数学模型，进而计算出滑轨的实际位移信息。

2.根据权利要求1所述的视觉扫描线性变密度条纹尺的大量程位移测量方法，其特征在于，所述线性变密度条纹尺为表面喷涂有线性变密度条纹的钢尺，所述线性变密度条纹尺沿滑轨运动方向固定设置于成像模块前侧，以让成像模块在随滑轨运动过程中采集到成像条纹信息。

3.根据权利要求2所述的视觉扫描线性变密度条纹尺的大量程位移测量方法，其特征在于，所述线性变密度条纹尺的条纹图像密度沿条纹明暗变化方向进行线性变化。

4.根据权利要求2所述的视觉扫描线性变密度条纹尺的大量程位移测量方法，其特征在于，所述线性变密度条纹尺安装在位移滑动平台上，根据条纹密度变化规律，计算出滑轨的实际位移信息。

5.根据权利要求1所述的视觉扫描线性变密度条纹尺的大量程位移测量方法，其特征在于，所述成像模块主要由成像镜头、线阵传感器和控制电路组成。

6.根据权利要求1所述的视觉扫描线性变密度条纹尺的大量程位移测量方法，其特征在于，所述成像模块的采样帧率和成像分辨率可根据位移滑动平台的测量精度要求进行调整。

7.根据权利要求1所述的视觉扫描线性变密度条纹尺的大量程位移测量方法，其特征在于，所述成像模块对线性变密度条纹进行成像时，其成像光轴与条纹平面垂直，且成像模块的成像范围与条纹平面相对应。