發(fā)布時(shí)間：2017-09-16 09:52

  本文關(guān)鍵詞：絕對(duì)式液晶光柵尺測(cè)量系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 絕對(duì)式液晶光柵尺 CMOS顯微細(xì)分 邊緣基點(diǎn)定位 中心峰基點(diǎn)定位

【摘要】：絕對(duì)式光柵尺作為直線測(cè)量的工具,廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化工業(yè)、教學(xué)科研等領(lǐng)域,隨著國(guó)家對(duì)自動(dòng)化制造業(yè)的重視,絕對(duì)式光柵尺成為研究的熱點(diǎn)。絕對(duì)式液晶光柵尺測(cè)量系統(tǒng)屬于絕對(duì)式光柵測(cè)量,不僅具有傳統(tǒng)絕對(duì)式光柵定位的高精度、大量程、無需歸零操作等優(yōu)點(diǎn),而且具有絕對(duì)碼可編程、低成本等優(yōu)勢(shì)。隨著液晶屏制造工藝的成熟,大尺寸高分辨率的液晶屏已經(jīng)在市場(chǎng)上隨處可見,液晶屏中的液晶像素陣列具有很高的空間均勻性,整個(gè)液晶屏可視作一個(gè)巨大的光柵。本文基于格雷碼,針對(duì)本系統(tǒng)的定位原理設(shè)計(jì)了新的編碼方式,該編碼稱為“變形格雷碼”,“變形格雷碼”能夠大大減小由機(jī)械誤差導(dǎo)致的對(duì)編碼的誤判率。液晶屏上的各個(gè)像素點(diǎn)都是編程可控的,可在液晶屏上顯示任意的圖形,將“變形格雷碼”圖顯示在液晶屏上,液晶屏馬上變成了一塊絕對(duì)式光柵尺,稱為絕對(duì)式液晶光柵尺。本文介紹的絕對(duì)式液晶光柵尺測(cè)量系統(tǒng)的的最大量程為256000μm,最大像素級(jí)分辨率為2.4μm,去除了導(dǎo)軌機(jī)械波動(dòng)的誤差,測(cè)量精度能夠達(dá)到±2.1μm。絕對(duì)式液晶光柵尺要實(shí)現(xiàn)高精度定位,關(guān)鍵在于細(xì)分技術(shù)。本系統(tǒng)結(jié)合CMOS顯微細(xì)分技術(shù),可以將絕對(duì)式液晶光柵尺上的碼元進(jìn)一步細(xì)分。細(xì)分距的計(jì)算主要通過邊緣基點(diǎn)定位算法或者中心峰基點(diǎn)定位算法來獲取,通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)邊緣基點(diǎn)定位算法對(duì)獲取圖像的質(zhì)量較高,而中心基點(diǎn)定位算法對(duì)圖像的質(zhì)量要求不高,本系統(tǒng)采用羅技C270攝像頭和變焦鏡頭,成本低但是獲取圖像質(zhì)量不高,所以本系統(tǒng)最后采用中心基點(diǎn)定位算法來計(jì)算細(xì)分距。絕對(duì)式液晶光柵尺測(cè)量系統(tǒng)的軟件部分是基于Android平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的,脫離PC機(jī)大大減小了系統(tǒng)的體積,而且還能提供友善的人機(jī)交互界面。
【關(guān)鍵詞】：絕對(duì)式液晶光柵尺 CMOS顯微細(xì)分 邊緣基點(diǎn)定位 中心峰基點(diǎn)定位
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH741
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-19
• 1.1 研究背景及意義11
• 1.2 絕對(duì)式光柵尺測(cè)量系統(tǒng)研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 多碼道絕對(duì)位置編碼測(cè)量技術(shù)12-14
• 1.2.2 單碼道絕對(duì)位置編碼測(cè)量技術(shù)14-15
• 1.3 光柵細(xì)分技術(shù)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容17-19
• 2 絕對(duì)式液晶光柵尺測(cè)量系統(tǒng)原理19-50
• 2.1 絕對(duì)式液晶光柵尺測(cè)量模型19-20
• 2.2 絕對(duì)式液晶光柵尺信號(hào)發(fā)生模塊20-27
• 2.2.1 液晶光柵尺的空間均勻性20-22
• 2.2.2 絕對(duì)式液晶光柵尺的編碼設(shè)計(jì)22-27
• 2.3 絕對(duì)式液晶光柵尺采樣模塊27-29
• 2.3.1 像素級(jí)細(xì)分物理模型27-28
• 2.3.2 亞像素級(jí)細(xì)分物理模型28-29
• 2.4 絕對(duì)式液晶光柵尺圖像處理模塊29-49
• 2.4.1 定位數(shù)學(xué)模型29-32
• 2.4.1.1 像素級(jí)細(xì)分定位數(shù)學(xué)模型29-31
• 2.4.1.2 亞像素級(jí)細(xì)分定位數(shù)學(xué)模型31-32
• 2.4.1.3 細(xì)分距計(jì)算模型32
• 2.4.2 定位流程32-34
• 2.4.2.1 基于邊緣基點(diǎn)的定位流程33
• 2.4.2.2 基于中心峰基點(diǎn)的定位流程33-34
• 2.4.3 液晶光柵尺區(qū)域提取算法34-36
• 2.4.4 縱向碼道識(shí)別36-37
• 2.4.5 圖像去噪算法37-41
• 2.4.5.1 高斯去噪38-40
• 2.4.5.2 整直去噪40-41
• 2.4.6 邊緣基點(diǎn)定位算法41-46
• 2.4.6.1 緩變邊緣區(qū)域定位41-43
• 2.4.6.2 面積比例法邊緣基點(diǎn)定位43-46
• 2.4.7 中心峰基點(diǎn)定位算法46-48
• 2.4.8 標(biāo)定算法48-49
• 2.5 本章小結(jié)49-50
• 3 液晶光柵尺測(cè)量系統(tǒng)的硬件部分50-57
• 3.1 系統(tǒng)性能參數(shù)分析50-52
• 3.1.1 分辨率50-51
• 3.1.2 量程51-52
• 3.1.3 精度52
• 3.2 硬件的選型52-54
• 3.2.1 液晶屏的選型52-53
• 3.2.2 相機(jī)和鏡頭的選型53-54
• 3.2.3 處理系統(tǒng)的選型54
• 3.3 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)54-55
• 3.4 本章小結(jié)55-57
• 4 液晶光柵尺測(cè)量系統(tǒng)的軟件部分57-64
• 4.1 功能分析57
• 4.2 功能模塊劃分57-60
• 4.3 界面設(shè)計(jì)及操作60-62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 5 靜態(tài)實(shí)驗(yàn)分析64-73
• 5.1 圖像中液晶光柵尺區(qū)域提取分析實(shí)驗(yàn)65-66
• 5.2 緩變邊緣區(qū)域定位算法分析實(shí)驗(yàn)66-69
• 5.3 邊緣基點(diǎn)定位算法分析實(shí)驗(yàn)69-71
• 5.4 中心峰基點(diǎn)定位算法分析實(shí)驗(yàn)71-72
• 5.5 本章小結(jié)72-73
• 6 動(dòng)態(tài)測(cè)試實(shí)驗(yàn)分析73-86
• 6.1 視場(chǎng)最佳亮度分析實(shí)驗(yàn)74-76
• 6.2 液晶光柵尺最佳成像距離分析實(shí)驗(yàn)76-77
• 6.3 平行度實(shí)驗(yàn)77-79
• 6.4 標(biāo)定實(shí)驗(yàn)79-80
• 6.5 圖像采樣波動(dòng)分析80-82
• 6.6 動(dòng)態(tài)定位實(shí)驗(yàn)82-85
• 6.7 本章小結(jié)85-86
• 7 總結(jié)與展望86-88
• 7.1 主要研究成果86
• 7.2 研究展望86-88
• 參考文獻(xiàn)88-91
• 作者簡(jiǎn)介91

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：862354