一种高分辨率图像式圆光栅角位移测量装置

本发明涉及圆光栅角位移测量领域，更具体地说，涉及一种高分辨率图像式圆光栅角位移测量装置。

背景技术：

1、图像式光栅角位移测量装置是一种用于测量物体旋转角度变化的装置。它通常由一个光源、光栅器件、图像传感器以及信号处理部分组成，在工作时，光源照射在被测物体上，光栅器件会产生一定的光栅图案，当物体发生旋转时，光栅图案会相应地发生变化，图像传感器会捕获这些变化后的图像，然后通过信号处理部分对图像进行处理，计算出物体旋转的角度变化。

2、图像式光栅角位移测量装置中的光源大多采用点光源与平行光源，实际中无论是点光源的光线漫射尤为严重，平行光源虽然一定程度的限制光线的照射角度，但是无法完全避免小部分光线的反射，这部分光线从其他角度漫射出去后，经过多次折射是可能被图像传感器所接收，从而对光栅图案的采集清晰度造成影响，最终影响角位移测量装置的测量结果增大误差，且单一的图像传感器在对角度位移值测量时，容易受到外界影响如光栅盘的局部震动等因素造成测量结果误差较大。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高分辨率图像式圆光栅角位移测量装置。

2、为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案；

3、一种高分辨率图像式圆光栅角位移测量装置，包括：

4、主轴与待测物体对接的光栅盘，所述光栅盘上设置有与主轴圆心重叠的透光刻线，所述光栅盘除透光刻线以外的其他区域均为不透光的吸光区域；

5、光源，所述光源位于光栅盘的下方，并用于提供映射光刻线图像的光线；

6、图像传感器，所述图像传感器位于光栅盘的上方，并采集透过透光刻线的光学映射图案，获取光学映射图案的图案数据；

7、数据处理电路板，用于接收图像传感器所获取的光学映射图案的图案数据，并对该图案数据进行识别计算，得出光栅盘的角度位移值。

8、作为上述技术方案的进一步描述：

9、还包括遮光罩与吸光盒，所述光栅盘、光源、图像传感器与数据处理电路板均位于遮光罩的内部，其中数据处理电路板与遮光罩之间固定安装有支撑柱，所述支撑柱用于固定处理电路板的结构，所述光源安装于吸光盒的内侧，吸光盒用于约束光源的光线扩散。

10、作为上述技术方案的进一步描述：

11、所述图像传感器与光源的数量为一个或两个，且图像传感器与光源的数量对应。

12、作为上述技术方案的进一步描述：

13、所述图像传感器位于透光刻线某一区域的正上方，且光源对应安装于该区域的正下方。

14、作为上述技术方案的进一步描述：

15、所述遮光罩的内底壁一体成型有稳定环，所述光源位于稳定环的内侧，所述光源与数据处理电路板通过导线连接，数据处理电路板为光源提供电源，其中光源与数据处理电路板的连接导线穿插于支撑柱的内侧，并贯穿稳定环。

16、作为上述技术方案的进一步描述：

17、还包括数据线，所述数据线用于连接数据处理电路板与外部设备，将数据处理电路板计算所得的角度位移值输出上传。

18、作为上述技术方案的进一步描述：

19、所述透光刻线由多个透光条纹孔组成，相邻的光栅条纹之间的距离不同，且数据处理电路板预先记录光栅条纹的间距数值。

20、相比于现有技术，本发明的优点在于：

21、(1)本方案，设置吸光盒约束光源的光线照射方向，同时减少过着避免光源的光线漫射，避免光线除光刻线的孔洞外从其他路径经漫射与反射被图像传感器接收，确保图像传感器对光栅盘形成映射图案的采集清晰度，提高对待测物体角度旋转测量的准确性。

22、(2)本方案，根据需求设置对称的两个图像传感器对同一光栅盘上透光刻线不同区域的映射图案采集，互相验证或二次计算，减小对角度位移值的测量误差，提高测量精准度。

技术特征：

1.一种高分辨率图像式圆光栅角位移测量装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种高分辨率图像式圆光栅角位移测量装置，其特征在于：还包括遮光罩(5)与吸光盒(6)，所述光栅盘(1)、光源(2)、图像传感器(3)与数据处理电路板(4)均位于遮光罩(5)的内部，其中数据处理电路板(4)与遮光罩(5)之间固定安装有支撑柱(7)，所述支撑柱(7)用于固定处理电路板(4)的结构，所述光源(2)安装于吸光盒(6)的内侧，吸光盒(6)用于约束光源(2)的光线扩散。

3.根据权利要求1所述的一种高分辨率图像式圆光栅角位移测量装置，其特征在于：所述图像传感器(3)与光源(2)的数量为一个或两个，且图像传感器(3)与光源(2)的数量对应。

4.根据权利要求1所述的一种高分辨率图像式圆光栅角位移测量装置，其特征在于：所述图像传感器(3)位于透光刻线(110)某一区域的正上方，且光源(2)对应安装于该区域的正下方。

5.根据权利要求2所述的一种高分辨率图像式圆光栅角位移测量装置，其特征在于：所述遮光罩(5)的内底壁一体成型有稳定环(8)，所述光源(2)位于稳定环(8)的内侧，所述光源(2)与数据处理电路板(4)通过导线连接，数据处理电路板(4)为光源(2)提供电源，其中光源(2)与数据处理电路板(4)的连接导线穿插于支撑柱(7)的内侧，并贯穿稳定环(8)。

6.根据权利要求1所述的一种高分辨率图像式圆光栅角位移测量装置，其特征在于：还包括数据线(9)，所述数据线(9)用于连接数据处理电路板(4)与外部设备，将数据处理电路板(4)计算所得的角度位移值输出上传。

7.根据权利要求1所述的一种高分辨率图像式圆光栅角位移测量装置，其特征在于：所述透光刻线(110)由多个透光条纹孔组成，相邻的光栅条纹之间的距离不同，且数据处理电路板(4)预先记录光栅条纹的间距数值。

技术总结本发明公开了一种高分辨率图像式圆光栅角位移测量装置，包括：主轴与待测物体对接的光栅盘，所述光栅盘上设置有与主轴圆心重叠的透光刻线，所述光栅盘除透光刻线以外的其他区域均为不透光的吸光区域；光源，所述光源位于光栅盘的下方，并用于提供映射光刻线图像的光线；图像传感器，所述图像传感器位于光栅盘的上方，并采集透过透光刻线的光学映射图案。本发明，减少过着避免光源的光线漫射，避免光线除光刻线的孔洞外从其他路径经漫射与反射被图像传感器接收，确保图像传感器对光栅盘形成映射图案的采集清晰度，提高对待测物体角度旋转测量的准确性；互相验证或二次计算，减小对角度位移值的测量误差，提高测量精准度。技术研发人员：许涵钰,李科宇,唐新越,邹海馨受保护的技术使用者：常州大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25