CN103063239A - 一种绝对光栅尺测试平台及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种绝对光栅尺测试平台。包括用于采集光栅条纹的COMS传感器、光学聚焦镜、COMS目镜、平行光源、光栅尺支架、双光栅条光栅尺、光栅尺支架、移动平台、直线滑轨、直线推进装置、步进电机、基座，其中步进电机、直线推进装置、直线滑轨组成直线运动系统，COMS传感器、光学聚焦镜、COMS目镜、平行光源和双光栅条光栅尺组成图像处理的采样系统。本发明提高了编码测量的精度和可靠性，可以实现精确定位。本发明的绝对光栅尺测试平台高精度、高控制性、高可靠性。本发明的测试方法提供了一种双编码条加光学放大的编码方法，且通过合理可靠的图像分析，加以闭环控制，使得光栅尺移动性、可靠性、精确性大幅度提升。

Description

一种绝对光栅尺测试平台及其测试方法

技术领域

本发明是一种绝对光栅尺测试平台及其测试方法，属于绝对光栅尺测试平台及其测试方法的创新技术。

背景技术

光栅尺的原理都是基于光栅尺干涉或衍射产生的莫尔条纹。英国物理学家L.Rayleigh在1874年首先提出这种图案的工程价值。光栅尺的测量原理可分为影像原理和干涉原理。基于影像原理的光栅尺，其栅距一般较大，为100μm至20μm，远大于光源光波波长。当两块光栅相对移动时产生低频拍现象形成莫尔条纹，这种光栅尺的分辨率在微米级和亚微米级。然无论是基于影像原理的光栅尺还是基于干涉原理的光栅尺，两者的设计思路都是基于4倍频鉴像技术。4倍频鉴像技术是1953年英国Ferranti公司提出的一个4相信号系统，可以在一个莫尔条纹周期实现4倍频细分，并能鉴别移动方向，它是光栅测量系统的基础，并一直广泛应用至今。4倍频技术这种设计方法发展至今，尽管已相当成熟了，但存在一些不足之处，比如原理比较繁杂，电路的设计比较复杂，要求也比较高。

我国光栅数显技术的发展从上世纪80年代以数显技术改造传统的机床行业为起点, 目前，安装于中高档数控机床全闭环用的绝对式光栅尺全部依赖进口，这已经成为制约我国高档数控机床发展的技术“瓶颈”之一。国内封闭式玻璃光栅尺的最大测量长度为3m，准确度有±15μm、±10μm、±5μm和±3μm，分辨力有5μm、1μm和0.1μm，速度为60m/min，主要应用于手动数显机床。要实现量程上百毫米、纳米级分辨率的位移测量，只有部分激光干涉类和光栅类位移测量仪器可以胜任。但激光干涉仪对环境条件的要求苛刻，致使应用受限。而光栅式测长仪器虽已有成型产品，但主要来自国外公司，这些产品不但价格不菲，部分高精度的产品对中国地区的销售存在着诸多限制。

目前光栅尺技术开始偏向于向绝对式光栅方向发展，因为只有具备的绝对编码技术，安装有绝对式光栅尺的机床或生产线在重新开机后无需执行参考点回零操作，就立刻重新获得各个轴的当前绝对位置值以及刀具的空间指向，因此可以马上从中断处开始继续原来的加工程序，大大地提高数控机床的有效加工时间。同时，为了提高走刀速度、精度，应对高速加工的形变。必须采取闭环的机床光栅位移传感器（光栅尺）进行位置控制。采用全闭环的机床光栅尺的位置控制是精密加工平台的基础，全闭环系统可以提高机床精度和保持性，使得产业化得以实现。

由于绝对位置光栅编码的复杂性、闭环控制算法的复杂性，使得全闭环的双编码条编码光栅尺未能在国内大规模发展。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种高精度、高控制性、高可靠性的绝对光栅尺测试平台。本发明设计合理，方便实用。

本发明的另一目的在于提供一种绝对光栅尺测试平台的测试方法。本发明为了解决增量光栅尺在工作时的不可靠性，提供一种双编码条加光学放大的编码方法，且通过合理可靠的图像分析，加以闭环控制，使得光栅尺移动性、可靠性、精确性大幅度提升。

本发明的技术方案是：本发明的绝对光栅尺测试平台，包括有用于采集光栅条纹的COMS传感器、光学聚焦镜、COMS目镜、平行光源、光栅尺支架、双光栅条光栅尺、光栅尺支架、移动平台、直线滑轨、直线推进装置、步进电机、基座，其中步进电机、直线推进装置、直线滑轨组成直线运动系统，COMS传感器、光学聚焦镜、COMS目镜、平行光源和双光栅条光栅尺组成图像处理的采样系统，用于采集光栅条纹的COMS传感器固定在COMS传感器支架的上端，平行光源固定在COMS传感器支架的下端，光学聚焦镜、COMS目镜组成光学放大系统，光学聚焦镜、COMS目镜置于能提供平行光的平行光源的上方，COMS传感器置于能采集到经光学聚焦镜、COMS目镜放大的图像信息的位置上，双光栅条光栅尺装设在光栅尺支架上，且双光栅条光栅尺置于光学聚焦镜与平行光源之间，COMS传感器支架装设在移动平台上，且移动平台置于滑轨上，滑轨及光栅尺支架装设在基座上，直线滑轨与直线推进装置的从动件连接，直线推进装置的主动件与步进电机的输出轴连接。

上述双光栅条光栅尺上包含有两条编码条，包括增量编码条和绝对位置编码条；上述增量编码条为间距比绝对位置光栅条密度大的等间距等宽度光栅条。

上述绝对位置编码条中包括提供第一位置定位的 L1序列参考位置和提供第二位置定位的 L2序列参考位置；上述L1序列参考位置和L2序列参考位置中，每个序列编码条包含起始识别码、绝对编码条有效编码和结束识别码。

上述起始识别码是图像处理起始信号，结束识别码是结束编码识别，绝对编码条有效编码位于起始识别码与结束识别码之间，绝对编码条有效编码使用宽度编码，通过宽度不同来标记不同的位置。

上述绝对位增量编码条，在经过光学聚焦镜、COMS目镜之前，将在平行光源的照射下，在光学聚焦镜的下端将形成暗纹条纹和明纹条纹，有效宽度均为△d1；上述明纹条纹与结束识别码左侧对齐, 暗纹条纹与结束识别码右侧对齐，对起始识别码无要求。

本发明绝对光栅尺测试平台的测试方法，包括如下步骤：

1）平行光源平行投射光通过双光栅条光栅尺时将产生平行主光轴的像，该像首先经过光学聚焦镜在焦f点处形成聚光后重新发散，故经过焦点的像重新被COMS目镜放大，在平行主光轴的第二平面形成放大的像，求得光学放大系统放大倍数为

；

2）COMS传感器采集到原始图像，并对还有大量噪声的原始图像使用高斯低通滤波柔滑，降噪；

3）图像降噪后，为了通过像素点个数来计算出光栅尺位置信息，经过拉普拉斯变化，得到图像边缘；

4）在排除噪声后还存在由光栅尺部分破损引起的错误，故进行图像纠错和识别，图像纠错和识别的方法如下：

将采集的图像在光栅尺平行方向进行数据投影，取数据宽度最大的段，则是编码有效区，有效区以外不进入下级运算，有干扰将不影响系统工作；

再将数据在垂直光栅尺方向去投影，设置正向阀值T+，反向阀值T-,只有投影数据在T+以上的认为在光栅暗纹区，投影数据在T-以下才认为在光栅明纹区，则在T+T-之间检测为错误，系统将发出警告；

通过此纠错方式，实现对轻微损坏或者灰尘等干扰情况进行数据纠错，对于光栅尺过度损坏进行警告；

5）再经过直方谷门限图像二值化得到可识别的图像序列，最终识别出可视域内的位置信息；

6）COMS传感器（1）识别出L1序列参考位置和L2序列参考位置，由于该这些位置在整个光栅尺中具有唯一性，故识别到相邻编码条的编码后将知道所处位置的范围，不需从回零位置校准；计算L1序列参考位置和L2序列参考位置之间间隔为第一级的检测精度；求得第一级的检测精度△L：

△L=L2-L1

7）由于明纹条纹 (24)与结束识别码左侧对齐, 暗纹条纹与结束识别码右侧对齐，故识别出L1序列参考位置后有多少个增量光栅条，将可以得到精度提升的位置编码；在相邻的L1序列参考位置, L2序列参考位置之间插入n1个明纹条纹和n1个暗纹条纹，则在L1序列参考位置, L2序列参考位置之间有效可以分辨的线性长度为△d1；求得△d1：

8）为了增加线测量精度，增量光栅的暗纹条纹和明纹条纹将经过光学放大系统放大，在COMS目镜端的形成放大暗纹条纹、放大暗纹条纹；放大明文条纹和放大暗纹条纹的像的长度变成△d2,求得△d2：

9）上述两个编码条在光学放大系统中放大后，使用COMS感光单元来细分一个增量光栅的放大暗纹条纹或者放大明文条纹，识别出精度再进一步提升的位置编码；COMS感光单元的线度为 x ,有n2个单元落在放大暗纹条纹或者放大明文条纹的像上，求得 n2：

10）通过以上四级细分，检测最小线度为△d,求得△d：

11）图像处理的时候检测到L1序列参考位置和L2序列参考位置的结束识别码之间有N个黑色的暗纹条纹，如果遮挡物落在暗纹条纹，且检测到放大暗纹条纹之间有K个COMS感光单元，则此时的位置为X：

如果遮挡物落在明纹条纹，且检测到放大明纹条纹之间有K个COMS感光单元检测到遮挡物，则此时的位置为X：

12）通过PID闭环控制，反馈给电机控制卡，用于控制给进速度。

上述在相邻的L1序列参考位置, L2序列参考位置之间插入n1个暗纹条纹和n1个明纹条纹，则在L1序列参考位置, L2序列参考位置之间有效可以分辨的线性长度为

上述检测到L1序列参考位置和L2序列参考位置的结束识别码之间有N个黑色的暗纹条纹，如果遮挡物落在暗纹条纹，且检测到放大暗纹条纹之间有K个COMS感光单元，则此时的位置

如果遮挡物落在明纹条纹，且检测到放大明纹条纹之间有K个COMS感光单元检测到遮挡物，则此时的位置

。

本发明由于采用步进电机、直线推进装置、直线滑轨构成直线运动系统，CMOS传感器、光学放大系统、平行光源和双光栅条光栅尺作为图像处理的硬件采样部分的结构，平行光透过光栅尺后经过光学放大系统到达COMS传感器，在COMS传感器上形成明暗相间的双编码条条纹，其中包括绝对位置光栅条纹和增量光栅条纹。经过数字图像处理后作为PID的输入信号，PID输出给直线控制系统，形成一个全闭环控制网络。由于使用绝对光栅作为一级定位，增量光栅条为二级定位，光学放大系统作为信号无损放大，作为第三级定位，使用工艺成熟的COMS感光单元第四级定位细分成像，提高了编码测量的精度和可靠性，使得装置可以精确定位。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1）本发明使用绝对位置编码条编码光栅尺，使得可以在任意位置采集到图像，知道位置范围，避免回到原点定位，使响应速度大大提升并且可靠性增强。

2）本发明使用等间距等宽度的增量光栅条来细分光栅尺，定位准确，精度提高。

3）本发明采用了光学放大系统，将光栅无损放大，弥补了COMS工艺上的不足，使图像分析输入信号具有信息量更大的信息量，提高了分辨精度。

4）本发明采用经过放大后的图像越过了COMS工艺的缺陷，因此借用半导体器件的小体积，进一步细分光栅尺，得到精度极高的位置编码信息。

5）本发明采用PID全闭环控制，使得光栅尺系统运动速度、加速度，响应周期、和应对系统形变、外接因素等具有良好的特性。提高了光栅尺的性能。

6）本发明提供一种高效纠错的图像切割方式，可以排除大量干扰，提高正确识别率。

7）本发明从原理出发，巧妙的设计和数据处理、信号分析，使得整个装置具有高精度、高控制性、高可靠性等优良性能。

本发明是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的绝对光栅尺测试平台。

附图说明

图1为本发明绝对光栅尺测试平台示意图；

图2为本发明光学放大系统示意图；

图3为本发明双编码光栅示意图；

图4为本发明绝对位置编码结构示意图；

图5为本发明增量光栅条示意图；

图6为本发明光学放大的光栅条和COMS感光单元分布示意图。

具体实施方式

实施例：

本发明的结构示意图如图1、2、3、4所示，本发明的绝对光栅尺测试平台，包括有用于采集光栅条纹的COMS传感器1、光学聚焦镜2、COMS目镜3、平行光源4、光栅尺支架5、双光栅条光栅尺6、光栅尺支架7、移动平台8、直线滑轨9、直线推进装置10、步进电机13、基座14，其中步进电机13、直线推进装置10、直线滑轨9组成直线运动系统，COMS传感器1、光学聚焦镜2、COMS目镜3、平行光源4和双光栅条光栅尺6组成图像处理的采样系统，用于采集光栅条纹的COMS传感器1固定在COMS传感器支架5的上端，平行光源4固定在COMS传感器支架5的下端，光学聚焦镜2、COMS目镜3组成光学放大系统，光学聚焦镜2、COMS目镜3置于能提供平行光的平行光源4的上方，COMS传感器1置于能采集到经光学聚焦镜2、COMS目镜3放大的图像信息的位置上，双光栅条光栅尺6装设在光栅尺支架7上，且双光栅条光栅尺6置于光学聚焦镜2与平行光源4之间，COMS传感器支架5装设在移动平台8上，且移动平台8置于滑轨9上，滑轨9及光栅尺支架7装设在基座14上，直线滑轨9与直线推进装置10的从动件连接，直线推进装置10的主动件与步进电机13的输出轴连接。

上述直线滑轨9为螺旋传动装置，螺旋传动装置的螺杆与步进电机13的输出轴连接，螺旋传动装置的螺母与直线滑轨9连接。

上述螺旋传动装置的螺杆由轴承11支撑，且螺杆通过联轴器12与步进电机13的输出轴连接。

上述双光栅条光栅尺6上包含有两条编码条，包括增量编码条15和绝对位置编码条16；上述增量编码条15为间距比绝对位置光栅条16密度大的等间距等宽度光栅条。

上述绝对位置编码条16中包括提供第一位置定位的 L1序列参考位置17和提供第二位置定位的 L2序列参考位置18；上述L1序列参考位置17和L2序列参考位置18中，每个序列编码条包含起始识别码 19、绝对编码条有效编码20和结束识别码21。

上述起始识别码19是图像处理起始信号，结束识别码 21是结束编码识别，绝对编码条有效编码20位于起始识别码19与结束识别码 21之间，绝对编码条有效编码20使用宽度编码，通过宽度不同来标记不同的位置。

上述绝对位增量编码条15，在经过光学聚焦镜2、COMS目镜3之前，将在平行光源4的照射下，在光学聚焦镜2的下端将形成暗纹条纹23和明纹条纹24，有效宽度均为△d1；上述明纹条纹24与结束识别码21 左侧对齐, 暗纹条纹23与结束识别码21右侧对齐，对起始识别码19无要求。

本发明的绝对光栅尺测试平台的测试方法，包括如下步骤：

1）如图2所示，平行光源4平行投射光通过双光栅条光栅尺6时将产生平行主光轴的像，该像首先经过光学聚焦镜2在焦f点处形成聚光后重新发散，故经过焦点的像重新被COMS目镜3放大，在平行主光轴的第二平面形成放大的像。此步骤求得光学放大系统放大倍数为

2）COMS传感器1采集到原始图像，原始图像还有大量的噪声，不利于图像的识别，而且直接使用二阶拉普拉斯变化将对噪声有不可容忍的敏感性。使用高斯低通滤波柔滑，降噪。

3）图像降噪后，为了通过像素点个数来计算出光栅尺位置信息，需要经过拉普拉斯变化，得到图像边缘。

4）在排除噪声后还存在可以由光栅尺部分破损引起的错误，我们提出了一下的图像纠错和识别的方法：

将采集的图像在光栅尺平行方向进行数据投影，取数据宽度最大的段，则是编码有效区，有效区以外不进入下级运算，有干扰将不影响系统工作。

再将数据在垂直光栅尺方向去投影，设置正向阀值T+，反向阀值T-,只有投影数据在T+以上的认为在光栅暗纹区，投影数据在T-以下才认为在光栅明纹区，则在T+T-之间检测为错误，系统将发出警告。

通过此步骤的纠错方式，可以实现对轻微损坏或者灰尘等干扰情况进行数据纠错，对于光栅尺过度损坏进行警告。

5）再经过直方谷门限图像二值化得到可识别的图像序列，最终识别出可视域内的位置信息。

6）如图3所示，COMS传感器1识别出L1序列参考位置17和L2序列参考位置18，由于该这些位置在整个光栅尺中具有唯一性，故识别到相邻编码条的编码后将知道所处位置的范围，不需从回零位置校准。 计算L1序列参考位置17和L2序列参考位置18之间间隔为第一级的检测精度22。本步骤求得第一级的检测精度22：

△L=L2-L1

7）如图3和图5所示，由于明纹条纹24与结束识别码 21左侧对齐, 暗纹条纹23与结束识别码21右侧对齐，故识别出L1序列参考位置17后有多少个增量光栅条，将可以得到精度提升的位置编码。在相邻的L1序列参考位置17, L2序列参考位置18之间插入n1个明纹条纹24和n1个暗纹条纹 23，则在L1序列参考位置17, L2序列参考位置之间有效可以分辨的线性长度为△d1。本步骤求得△d1：

8）如图6所示,为了增加线测量精度，增量光栅的暗纹条纹23和明纹条纹24将经过光学放大系统放大，在COMS目镜端的形成放大暗纹条纹 25、放大暗纹条纹26。放大明文条纹26和放大暗纹条纹25的像的长度变成△d2,此步骤求得△d2：

9）如图6所示，上述两个编码条在光学放大系统中放大后，使用COMS感光单元27来细分一个增量光栅的放大暗纹条纹25或者放大明文条纹 26，识别出精度再进一步提升的位置编码。COMS感光单元的线度为 x ,有n2个单元落在放大暗纹条纹25或者放大明文条纹26的像上，此步骤求得 n2：

10）通过以上四级细分，将大大提高分辨精度。检测最小线度为△d,此步骤求得△d：

11)图像处理的时候检测到L1序列参考位置17和L2序列参考位置 18的结束识别码21之间有N个黑色的暗纹条纹23，如果遮挡物落在暗纹条纹 23，且检测到放大暗纹条纹25之间有K个COMS感光单元27，则此时的位置

如果遮挡物落在明纹条纹24，且检测到放大明纹条纹26之间有K个COMS感光单元检测到遮挡物，则此时的位置

12）通过PID闭环控制，反馈给电机控制卡，用于控制给进速度。

上述L1序列参考位置17和L2序列参考位置18以及未做标示的有限个编码序列均包含起始识别码19、绝对编码条有效编码20和结束识别码21，使用起始识别码19可以给图像处理起始信号，结束识别码21结束编码识别，从而识别出中间的绝对编码条有效编码20，中间的绝对编码条有效编码20使用宽度编码。

上述在相邻的L1序列参考位置17, L2序列参考位置18之间插入n1个暗纹条纹23和n1个明纹条纹24，则在L1序列参考位置17, L2序列参考位置18之间有效可以分辨的线性长度为

 。

上述检测到L1序列参考位置17和L2序列参考位置 18的结束识别码 21之间有N个黑色的暗纹条纹23，如果遮挡物落在暗纹条纹23，且检测到放大暗纹条纹25之间有K个COMS感光单元27，则此时的位置

如果遮挡物落在明纹条纹24，且检测到放大明纹条纹26之间有K个COMS感光单元检测到遮挡物，则此时的位置

。

Claims (9)

1.一种绝对光栅尺测试平台，其特征在于包括有用于采集光栅条纹的COMS传感器（1）、光学聚焦镜（2）、COMS目镜（3）、平行光源（4）、光栅尺支架（5）、双光栅条光栅尺（6）、光栅尺支架（7）、移动平台（8）、直线滑轨（9）、直线推进装置（10）、步进电机（13）、基座（14），其中步进电机（13）、直线推进装置（10）、直线滑轨（9）组成直线运动系统，COMS传感器（1）、光学聚焦镜（2）、COMS目镜（3）、平行光源（4）和双光栅条光栅尺（6）组成图像处理的采样系统，用于采集光栅条纹的COMS传感器（1）固定在COMS传感器支架（5）的上端，平行光源（4）固定在COMS传感器支架（5）的下端，光学聚焦镜（2）、COMS目镜（3）组成光学放大系统，光学聚焦镜（2）、COMS目镜（3）置于能提供平行光的平行光源（4）的上方，COMS传感器（1）置于能采集到经光学聚焦镜（2）、COMS目镜（3）放大的图像信息的位置上，双光栅条光栅尺（6）装设在光栅尺支架（7）上，且双光栅条光栅尺（6）置于光学聚焦镜（2）与平行光源（4）之间，COMS传感器支架（5）装设在移动平台（8）上，且移动平台（8）置于滑轨（9）上，滑轨（9）及光栅尺支架（7）装设在基座（14）上，直线滑轨（9）与直线推进装置（10）的从动件连接，直线推进装置（10）的主动件与步进电机（13）的输出轴连接。

2.根据权利要求1所述的绝对光栅尺测试平台，其特征在于上述直线滑轨（9）为螺旋传动装置，螺旋传动装置的螺杆与步进电机（13）的输出轴连接，螺旋传动装置的螺母与直线滑轨（9）连接。

3.根据权利要求1所述的绝对光栅尺测试平台，其特征在于上述螺旋传动装置的螺杆由轴承（11）支撑，且螺杆通过联轴器（12）与步进电机（13）的输出轴连接。

4.根据权利要求1至3任一项所述的绝对光栅尺测试平台，其特征在于上述双光栅条光栅尺（6）上包含有两条编码条，包括增量编码条 (15)和绝对位置编码条 (16)；上述增量编码条(15)为间距比绝对位置光栅条(16)密度大的等间距等宽度光栅条。

5.根据权利要求4所述的绝对光栅尺测试平台，其特征在于上述绝对位置编码条 (16)中包括提供第一位置定位的 L1序列参考位置（17）和提供第二位置定位的 L2序列参考位置 (18)；上述L1序列参考位置（17）和L2序列参考位置 (18)中，每个序列编码条包含起始识别码 (19)、绝对编码条有效编码（20）和结束识别码(21)。

6.根据权利要求5所述的绝对光栅尺测试平台，其特征在于上述起始识别码 (19)是图像处理起始信号，结束识别码 (21)是结束编码识别，绝对编码条有效编码（20）位于起始识别码 (19) 与结束识别码 (21)之间，绝对编码条有效编码（20）使用宽度编码，通过宽度不同来标记不同的位置。

7.根据权利要求6所述的绝对光栅尺测试平台，其特征在于上述绝对位增量编码条 (15)，在经过光学聚焦镜（2）、COMS目镜（3）之前，将在平行光源（4）照射下，在光学聚焦镜（2）下端将形成暗纹条纹 (23)和明纹条纹 (24)，有效宽度均为△d1；上述明纹条纹 (24)与结束识别码 (21) 左侧对齐, 暗纹条纹 (23)与结束识别码 (21) 右侧对齐，对起始识别码(19)无要求。

8.一种绝对光栅尺测试平台的测试方法，其特征在于包括如下步骤：

1）平行光源（4）平行投射光通过双光栅条光栅尺（6）时将产生平行主光轴的像，该像首先经过光学聚焦镜（2）在焦f点处形成聚光后重新发散，故经过焦点的像重新被COMS目镜（3）放大，在平行主光轴的第二平面形成放大的像，求得光学放大系统放大倍数为

；

2）COMS传感器（1）采集到原始图像，并对还有大量噪声的原始图像使用高斯低通滤波柔滑，降噪；

3）图像降噪后，为了通过像素点个数来计算出光栅尺位置信息，经过拉普拉斯变化，得到图像边缘；

4）在排除噪声后还存在由光栅尺部分破损引起的错误，故进行图像纠错和识别，图像纠错和识别的方法如下：

将采集的图像在光栅尺平行方向进行数据投影，取数据宽度最大的段，则是编码有效区，有效区以外不进入下级运算，有干扰将不影响系统工作；

再将数据在垂直光栅尺方向去投影，设置正向阀值T+，反向阀值T-,只有投影数据在T+以上的认为在光栅暗纹区，投影数据在T-以下才认为在光栅明纹区，则在T+T-之间检测为错误，系统将发出警告；

通过此纠错方式，实现对轻微损坏或者灰尘等干扰情况进行数据纠错，对于光栅尺过度损坏进行警告；

5）再经过直方谷门限图像二值化得到可识别的图像序列，最终识别出可视域内的位置信息；

6）COMS传感器（1）识别出L1序列参考位置（17）和L2序列参考位置 (18)，由于该这些位置在整个光栅尺中具有唯一性，故识别到相邻编码条的编码后将知道所处位置的范围，不需从回零位置校准；计算L1序列参考位置（17）和L2序列参考位置 (18)之间间隔为第一级的检测精度(22)；求得第一级的检测精度△L：

△L=L2-L1

7）由于明纹条纹 (24)与结束识别码 (21) 左侧对齐, 暗纹条纹 (23)与结束识别码 (21) 右侧对齐，故识别出L1序列参考位置（17）后有多少个增量光栅条，将可以得到精度提升的位置编码；在相邻的L1序列参考位置（17）, L2序列参考位置 (18)之间插入n1个明纹条纹 (24)和n1个暗纹条纹 (23)，则在L1序列参考位置（17）, L2序列参考位置之间有效可以分辨的线性长度为△d1；求得△d1：

8）为了增加线测量精度，增量光栅的暗纹条纹 (23)和明纹条纹 (24)将经过光学放大系统放大，在COMS目镜端的形成放大暗纹条纹 (25)、放大暗纹条纹(26)；放大明文条纹(26)和放大暗纹条纹(25)的像的长度变成△d2,求得△d2：

9）上述两个编码条在光学放大系统中放大后，使用COMS感光单元(27)来细分一个增量光栅的放大暗纹条纹 (25)或者放大明文条纹 (26)，识别出精度再进一步提升的位置编码；COMS感光单元的线度为 x ,有n2个单元落在放大暗纹条纹 (25)或者放大明文条纹 (26)）的像上，求得 n2：

10）通过以上四级细分，检测最小线度为△d,求得△d：

11）图像处理的时候检测到L1序列参考位置（17）和L2序列参考位置 (18)的结束识别码 (21)之间有N个黑色的暗纹条纹(23)，如果遮挡物落在暗纹条纹 (23)，且检测到放大暗纹条纹 (25)之间有K个COMS感光单元(27)，则此时的位置为X：

如果遮挡物落在明纹条纹(24)，且检测到放大明纹条纹(26)之间有K个COMS感光单元检测到遮挡物，则此时的位置为X：

12）通过PID闭环控制，反馈给电机控制卡，用于控制给进速度。

9.根据权利要求8所述的绝对光栅尺测试平台的测试方法，其特征在于上述在相邻的L1序列参考位置（17）, L2序列参考位置 (18)之间插入n1个暗纹条纹 (23)和n1个明纹条纹 (24)，则在L1序列参考位置（17）, L2序列参考位置 (18)之间有效可以分辨的线性长度为

上述检测到L1序列参考位置（17）和L2序列参考位置 (18)的结束识别码 (21)之间有N个黑色的暗纹条纹(23)，如果遮挡物落在暗纹条纹 (23)，且检测到放大暗纹条纹 (25)之间有K个COMS感光单元(27)，则此时的位置

如果遮挡物落在明纹条纹(24)，且检测到放大明纹条纹(26)之间有K个COMS感光单元检测到遮挡物，则此时的位置

。

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