一种基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定方法、系统及平台与流程

1.本发明属于激光测量技术领域，具体涉及一种基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定方法、系统及平台。


背景技术：

2.现目前，常规的单激光和双激光精密测距都受制于激光的测量量程，当选激光量程大则激光分辨率下降，因而与精度要求兼容性差。特别是测量高精度 0.005mm以下物体，该方法远远无法满足测量需求。
3.此外，结合线性光栅尺的双激光因为激光搭载在可移动轴上，因而存在机械结构随着温差的热胀冷缩。导致双激光的相对固定偏差也随之产生变动，影响测量结果的准确性。
4.因此，针对以上精度要求兼容性差；特别是测量高精度0.005mm以下物体，该方法远远无法满足测量需求，以及因而存在机械结构随着温差的热胀冷缩。导致双激光的相对固定偏差也随之产生变动，影响测量结果的准确性的技术问题缺陷，急需设计和开发一种基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定方法、系统及平台。


技术实现要素：

5.针对上述精度要求兼容性差；特别是测量高精度0.005mm以下物体，该方法远远无法满足测量需求，以及因而存在机械结构随着温差的热胀冷缩。导致双激光的相对固定偏差也随之产生变动，影响测量结果的准确性的技术问题缺陷，本发明提供一种基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定方法、系统及平台。
6.具体地：
7.本发明的第一目的在于提供一种基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定方法；
8.本发明的第二目的在于提供一种基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定系统；
9.本发明的第三目的在于提供一种基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定平台；
10.本发明的第一目的是这样实现的：所述方法具体包括如下步骤：
11.根据线性光栅尺搭载的激光，实时计算生成线性光栅尺的相对运动距离；
12.结合计算机的计时及比较功能，实时计算生成双激光的相对偏差定间隔标定数据；
13.通过线性光栅尺的相对运动距离，以及双激光的相对偏差定间隔标定数据，实时上下双激光超激光量程高精密测量作业。
14.进一步地，所述步骤根据线性光栅尺搭载的激光，实时计算生成线性光栅尺的相对运动距离之中，还包括如下步骤：
15.将上激光搭载在移动纵轴上；并将下激光固定在平台上。
16.进一步地，所述步骤根据线性光栅尺搭载的激光，实时计算生成线性光栅尺的相
对运动距离之中，还包括如下步骤：
17.通过仪器激光移动纵轴实现测量纵轴行程内的物体。
18.进一步地，所述仪器激光具体为使用量程1mm激光。
19.进一步地，所述上下双激光分别搭载在不同的结构本体上。
20.进一步地，所述步骤合计算机的计时及比较功能，实时计算生成双激光的相对偏差定间隔标定数据之中，还包括如下步骤：
21.实时增加生成动态的标定上下双激光的相对偏差值。
22.本发明的第二目的是这样实现的：所述系统具体包括：
23.第一生成单元，用于根据线性光栅尺搭载的激光，实时计算生成线性光栅尺的相对运动距离；
24.第二生成单元，用于结合计算机的计时及比较功能，实时计算生成双激光的相对偏差定间隔标定数据；
25.测量单元，用于通过线性光栅尺的相对运动距离，以及双激光的相对偏差定间隔标定数据，实时上下双激光超激光量程高精密测量作业。
26.进一步地，所述第一生成单元中，还设置有：
27.搭载固定模块，用于将上激光搭载在移动纵轴上；并将下激光固定在平台上；
28.测量模块，用于通过仪器激光移动纵轴实现测量纵轴行程内的物体。
29.进一步地，所述第二生成单元中，还设置有：
30.动态标定模块，用于实时增加生成动态的标定上下双激光的相对偏差值。
31.本发明的第三目的是这样实现的：包括：处理器、存储器以及基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定平台控制程序；
32.其中在所述的处理器执行所述的基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定平台控制程序，所述的基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定平台控制程序被存储在所述存储器中，所述的基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定平台控制程序，实现所述的基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定方法步骤。
33.本发明通过方法根据线性光栅尺搭载的激光，实时计算生成线性光栅尺的相对运动距离；结合计算机的计时及比较功能，实时计算生成双激光的相对偏差定间隔标定数据；通过线性光栅尺的相对运动距离，以及双激光的相对偏差定间隔标定数据，实时上下双激光超激光量程高精密测量作业，以及与所述方法相应的系统、平台，本方案可以解决结合线性光栅尺的双激光测量常规中测距受制激光量程影响及兼容性差的问题；并且解决激光搭载轴结构受温度影响，导致的热胀冷缩影响测量结果问题。
34.也就是说，通过本方案可以实现双激光传统测量受限制与激光量程，当测量物体超激光量程时则无法测量。结合线性光栅尺可测量超激光量程的距离物体；同时双激光结合线性光栅尺相对偏移的动态标定方法，可以解决由于机械结构受温度影响而导致的测量结果不准问题。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于
本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1为本发明一种基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定方法流程示意图；
37.图2为本发明一种基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定系统架构示意图；
38.图3为本发明一种基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定平台架构示意图；
39.图4为本发明一种实施例中计算机可读取存储介质架构示意图；
40.图5为本发明一种基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定之上下双激光结合线性光栅尺的实例测量厚度及距离的测量仪器示意图；
41.图中：1-移动z轴；2-光栅尺；3-上激光机构；4-下激光机构；
42.本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
43.为便于更好的理解本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步说明，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。
44.本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
45.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
46.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。其次，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
47.优选地，本发明一种基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定方法应用在一个或者多个终端或者服务器中。所述终端是一种能够按照事先设定或存储的指令，自动进行数值计算和/或信息处理的设备，其硬件包括但不限于微处理器、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、可编程门阵列(field －programmable gate array，fpga)、数字处理器(digital signal processor， dsp)、嵌入式设备等。
48.所述终端可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端可以与客户通过键盘、鼠标、遥控器、触摸板或声控设备等方式进行人机交互。
49.本发明为实现一种基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定方法、系统、平台及存储介质。
50.如图1所示，是本发明实施例提供的基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定方法的流程图。
51.在本实施例中，所述基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定方法，可以应用于具备显示功能的终端或者固定终端中，所述终端并不限定于个人电脑、智能手机、平板电
脑、安装有摄像头的台式机或一体机等。
52.所述基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定方法也可以应用于由终端和通过网络与所述终端进行连接的服务器所构成的硬件环境中。网络包括但不限于：广域网、城域网或局域网。本发明实施例的基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定方法可以由服务器来执行，也可以由终端来执行，还可以是由服务器和终端共同执行。
53.例如，对于需要进行基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定终端，可以直接在终端上集成本发明的方法所提供的基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定功能，或者安装用于实现本发明的方法的客户端。再如，本发明所提供的方法还可以软件开发工具包(software developmentkit，sdk)的形式运行在服务器等设备上，以sdk的形式提供基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定功能的接口，终端或其他设备通过所提供的接口即可实现基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定功能。
54.以下结合附图对本发明作进一步阐述。
55.如图1所示，本发明提供了一种基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定方法，所述的方法具体包括如下步骤：
56.s1、根据线性光栅尺搭载的激光，实时计算生成线性光栅尺的相对运动距离；
57.具体地，由于光栅尺和上下激光都是基于出厂校准的零点计数，因此要实现三者关联需要用到标准的厚度量块；具体计算相对运动间距如下：1.将上激光测量结果(l1)和运动轴的光栅尺(l2)计数方向硬件安装一致，计算结果可得上激光基于光栅尺零点测量结果：lup＝l1+l2；2.将标准量块(厚度为:m)水平放置于下激光上方，此时调整上下激光位置，使得上下激光计数有效，上激光计数为 lup,下激光计数为ldown,计算结果可得出相对运动间距x＝lup+ldown-m。
58.s2、结合计算机的计时及比较功能，实时计算生成双激光的相对偏差定间隔标定数据；
59.具体地，在本方案实施例中：1.在完成s1操作后即可得到相对偏差定间距标定数据，同时获取当前计算机的万年历日期时间即可得到r1，以及记录s1 操作的相对位置；2.当启动测量时再次获取当前计算机的万年历日期时间既有 r2；3.当r2-r1大于用户设定的标定间隔时间时，计算机软件自动驱动测量仪器移动到s1相对位置执行标定获取相对偏差定间距标定数据，同时获取当前计算机的万年历日期时间更新到r1；4.计算机软件自动循环执行1～3操作即可实现实时计算生成双激光的相对偏差定间距标定功能。
60.s3、通过线性光栅尺的相对运动距离，以及双激光的相对偏差定间隔标定数据，实时上下双激光超激光量程高精密测量作业。
61.具体地，在本方案实施例中：1.当测量精度要求越高，则激光量程越小。这是激光厂家本身的性能决定的，为实现超激光量程，那么就需要把激光搭载到可移动的高精度配光栅尺的运动轴上，使激光计数方向和激光计数方向一致；2. 通过s2方法即可得到双激光的相对偏差定间隔标定数据；3.当需要测量时通过移动上激光运动轴，使得双激光数显数据有效即可计算出被测物体厚度 h＝lup+ldown-x。
62.所述步骤根据线性光栅尺搭载的激光，实时计算生成线性光栅尺的相对运动距离之中，还包括如下步骤：
63.s11、将上激光搭载在移动纵轴上；并将下激光固定在平台上。
64.所述步骤根据线性光栅尺搭载的激光，实时计算生成线性光栅尺的相对运动距离之中，还包括如下步骤：
65.s12、通过仪器激光移动纵轴实现测量纵轴行程内的物体。
66.所述仪器激光具体为使用量程1mm激光。
67.所述上下双激光分别搭载在不同的结构本体上。
68.所述步骤合计算机的计时及比较功能，实时计算生成双激光的相对偏差定间隔标定数据之中，还包括如下步骤：
69.s21、实时增加生成动态的标定上下双激光的相对偏差值。
70.具体地，在本发明实施例中，为了不受激光量程限制，需要将一端的激光搭载在可移动计数的线性光栅尺上。计算距离时加入线性光栅尺的相对运动距离，即可获得超激光量程的精确测量结果。由于双激光一端搭载在运动轴上，因而双激光相对距离存在动态偏差。经大量数据实验研究，发现造成偏差的原因是由于双激光的固定结构受外界温度影响热胀冷缩导致。为解决测量受外界温度影响，设计了一套测量前计算双激光相对偏差定间隔标定方法。该方法需要使用计算机的计时和比较功能，当设定的间隔小于外界温度影响时，再次启动双激光相对偏差标定。通过上诉步骤结合即可实现上下双激光超激光量程高精密测量。
71.在本发明实施例中，通过上下双激光结合线性光栅尺的实例测量厚度及距离的测量仪器。上激光搭载在移动z轴上，下激光固定在平台上。该仪器激光使用量程1mm激光，通过移动z轴可以测量z轴行程内的物体，这样完全解决双激光量程受限于激光量程问题。同时由于上下双激光搭载在不同的结构本体上，不同的结构比较容易受温度影响。例如秋冬季节，昼夜温差较大钢铁结构热胀冷缩比较严重影响精密测量结果。此时增加动态的标定上下双激光的相对偏差，从而弥补结构的热胀冷缩导致的影响，做到精度不受该条件影响。
72.为实现上述目的，本发明还提供一种基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定系统，如图2所示，所述的系统具体包括：
73.第一生成单元，用于根据线性光栅尺搭载的激光，实时计算生成线性光栅尺的相对运动距离；
74.第二生成单元，用于结合计算机的计时及比较功能，实时计算生成双激光的相对偏差定间隔标定数据；
75.测量单元，用于通过线性光栅尺的相对运动距离，以及双激光的相对偏差定间隔标定数据，实时上下双激光超激光量程高精密测量作业。
76.所述第一生成单元中，还设置有：
77.搭载固定模块，用于将上激光搭载在移动纵轴上；并将下激光固定在平台上；
78.测量模块，用于通过仪器激光移动纵轴实现测量纵轴行程内的物体。
79.所述第二生成单元中，还设置有：
80.动态标定模块，用于实时增加生成动态的标定上下双激光的相对偏差值。
81.在本发明系统方案实施例中，所述的一种基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定中涉及的方法步骤，具体细节已在上文阐述，此处不再赘述。
82.为实现上述目的，本发明还提供一种基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定平台，如图3所示，包括：处理器、存储器以及基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定平台控
制程序；
83.其中在所述的处理器执行所述的基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定平台控制程序，所述的基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定平台控制程序被存储在所述存储器中，所述的基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定平台控制程序，实现所述的基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定方法步骤，例如：
84.s1、根据线性光栅尺搭载的激光，实时计算生成线性光栅尺的相对运动距离；
85.s2、结合计算机的计时及比较功能，实时计算生成双激光的相对偏差定间隔标定数据；
86.s3、通过线性光栅尺的相对运动距离，以及双激光的相对偏差定间隔标定数据，实时上下双激光超激光量程高精密测量作业。
87.步骤具体细节已在上文阐述，此处不再赘述。
88.本发明实施例中，所述的基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定平台内置处理器，可以由集成电路组成，例如可以由单个封装的集成电路所组成，也可以是由多个相同功能或不同功能封装的集成电路所组成，包括一个或者多个中央处理器(central processing unit，cpu)、微处理器、数字处理芯片、图形处理器及各种控制芯片的组合等。处理器利用各种接口和线路连接取各个部件，通过运行或执行存储在存储器内的程序或者单元，以及调用存储在存储器内的数据，以执行基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定各种功能和处理数据；
89.存储器用于存储程序代码和各种数据，安装在基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定平台中，并在运行过程中实现高速、自动地完成程序或数据的存取。
90.所述存储器包括只读存储器(read-only memory，rom)，随机存储器(randomaccess memory，ram)、可编程只读存储器(programmable read-onlymemory，prom)、可擦除可编程只读存储器(erasable programmable read-onlymemory，eprom)、一次可编程只读存储器(one-time programmable read-onlymemory，otprom)、电子擦除式可复写只读存储器(electrically-erasableprogrammable read-only memory，eeprom)、只读光盘(compact discread-onlymemory，cd-rom)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。
91.为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读取存储介质，如图4所示，所述计算机可读取存储介质存储有基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定平台控制程序，所述的基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定平台控制程序，实现所述的基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定方法步骤，例如：
92.s1、根据线性光栅尺搭载的激光，实时计算生成线性光栅尺的相对运动距离；
93.s2、结合计算机的计时及比较功能，实时计算生成双激光的相对偏差定间隔标定数据；
94.s3、通过线性光栅尺的相对运动距离，以及双激光的相对偏差定间隔标定数据，实时上下双激光超激光量程高精密测量作业。
95.步骤具体细节已在上文阐述，此处不再赘述。
96.在本发明的实施方式的描述中，需要说明的是，流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过
程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
97.在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理模块的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统) 使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读取介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。
98.另外，计算机可读取介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
99.在本发明实施例中，为实现上述目的，本发明还提供一种芯片系统，所述芯片系统包括至少一个处理器，当程序指令在所述至少一个处理器中执行时，使得所述芯片系统执行所述的基于线性光栅尺上下双激光精密测距标定方法步骤，例如：
100.s1、根据线性光栅尺搭载的激光，实时计算生成线性光栅尺的相对运动距离；
101.s2、结合计算机的计时及比较功能，实时计算生成双激光的相对偏差定间隔标定数据；
102.s3、通过线性光栅尺的相对运动距离，以及双激光的相对偏差定间隔标定数据，实时上下双激光超激光量程高精密测量作业。
103.步骤具体细节已在上文阐述，此处不再赘述。
104.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
105.本发明通过方法根据线性光栅尺搭载的激光，实时计算生成线性光栅尺的相对运动距离；结合计算机的计时及比较功能，实时计算生成双激光的相对偏差定间隔标定数据；通过线性光栅尺的相对运动距离，以及双激光的相对偏差定间隔标定数据，实时上下双激光超激光量程高精密测量作业，以及与所述方法相应的系统、平台，本方案可以解决结合线性光栅尺的双激光测量常规中测距受制激光量程影响及兼容性差的问题；并且解决激光搭载轴结构受温度影响，导致的热胀冷缩影响测量结果问题。
106.也就是说，通过本方案可以实现双激光传统测量受限制与激光量程，当测量物体超激光量程时则无法测量。结合线性光栅尺可测量超激光量程的距离物体；同时双激光结合线性光栅尺相对偏移的动态标定方法，可以解决由于机械结构受温度影响而导致的测量结果不准问题。
107.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。