光栅速度测量方法及装置制造方法
【专利摘要】位置控制系统中为提高控制精度采用位移、速度等多重反馈。光栅以精密、大量程、低成本等优势为位移反馈，本文提出了利用小波变换实现光栅莫尔条纹的位移和速度的双参数同步提取，其中尺度因子对应速度，平移因子对应位移，调制改变了传统的光栅莫尔条纹只测量位移单参数和多个参数的传感器实现多参数反馈的方式，对提高定位精度和简化定位系统的结构具有重要意义。
【专利说明】光栅速度测量方法及装置
【技术领域】:
[0001]本发明专利主要涉及光栅位移、速度、加速度等多个参数测量，及光栅莫尔条纹细分技术。
【背景技术】:
[0002]计量光栅是一种利用光栅莫尔条纹现象进行长度和角度测量的传感器，由于其测量分辨率高、使用可靠、体积小、易维护等特点，在工业控制检测系统中被广泛应用。例如:在机器人的位置、速度测量系统中使用光栅传感器，它将位置、速度等物理量转换成相应的数字量，实现对机器人的位置和速度的测量和控制。因而光栅传感器是机器人系统的一个重要组成部分，它的测量精度与分辨率直接影响到机器人系统的精度与性能。目前高精度精密数控系统需要速度、位置双参数的反馈，传统的光栅多用于实现位移测量，并不能实现速度测量，无法满足要求。
【发明内容】
:
[0003]发明目的:本发明提供一种光栅速度测量方法及装置，其目的是解决以往的装置无法实现速度测量的问题。其改进传统的光电管采集莫尔条纹的方法，位移和速度同时测量。
[0004]技术方案:本发明专利是通过以下技术方案来实现的。
[0005]一种光栅速度测量方法，其特征在于:利用CMOS采集光栅传感器的莫尔条纹光强信号，并调制到小波基的频率上，再对调制后的信号进行小波变换，确定最大脊对应的频率值，根据频率值再计算速度值，该方法的步骤如下:
[0006]①提取CMOS的相差90°的两路光栅信号
[0007]由正交后的两路光栅信号构成复数:U(x)=Ue(x)+jUs(x)，
[0008]②小波调频信号:
[0009]小波基函数可以任选，当选取复Shannon小波基函数时，光栅传感器输出信号调制复Shannon小波基函数就是将输出信号与小波基相乘，调制后信号的表达式为:
[0010]
【权利要求】
1.一种光栅速度测量方法，其特征在于:利用CMOS采集光栅传感器的莫尔条纹光强信号，并调制到小波基的频率上，再对调制后的信号进行小波变换，确定最大脊对应的频率值，根据频率值再计算速度值，该方法的步骤如下: ①提取CMOS的相差90°的两路光栅信号 由正交后的两路光栅信号构成复数:U (x) =Uc (x) + jUs (x)， ②小波调频信号: 小波基函数可以任选，当选取复Shannon小波基函数时，光栅传感器输出信号调制复Shannon小波基函数就是将输出信号与小波基相乘，调制后信号的表达式为:
2.根据权利要求1所述的光栅速度测量方法，其特征在于:取CMOS图像传感器采集的光栅信号中相差90°的两路光栅信号与复小波基函数相乘实现小波调频。
3.根据权利要求1所述的光栅速度测量方法，其特征在于:②步骤中小波基的函数中心的频率的选取与信号的频率越接近，小波基与信号的相似度越高；最佳尺度为(2 Ti fc+fb) / (2 π fc+fb+fz)。
4.实施权利要求1所述的光栅速度测量方法所使用的光栅速度测量装置，其特征在于:该装置包括光栅传感器，CMOS图像传感器及其驱动电路、小波调频器、微处理器、键盘和显示器；光栅传感器和驱动电路分两路连接至CMOS图像传感器，CMOS图像传感器连接至小波调频器、小波调 频器连接至微处理器，微处理器连接键盘和显示器。
【文档编号】G01B11/02GK103592454SQ201310590729
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日
【发明者】常丽 申请人:沈阳工业大学