CN206627144U - 基于图像处理的光电编码器码盘不均匀误差检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及了一种基于图像处理的光电编码器码盘不均匀误差检测系统，该检测系统包括一个底座，一个设置在底座上的工作台，一个设置在底座上的立柱支架，一个设置在立柱支架上的工业数码相机，一个通过数据线与工业数码相机连接的PC机，所述的立柱支架由竖梁和垂直设置在竖梁上的横梁构成，其中所述的竖梁上带有滑槽，横梁的固定端设置在滑槽可以上下滑动，所述横梁的固定端处还设置有一个锁紧螺母实现横梁的位置固定。本实用新型系统消除了现有的基于电信号处理的码盘误差检测中检测系统中的安装偏心、转轴转速变化、信号转换和延时等引入的误差，以及本实用新型所用检测系统安装和成像误差的影响，提高了码盘不均匀误差的检测精度。
Description
技术领域
本实用新型图像处理、检测技术领域具体的说涉及一种基于图像处理的光电编码器码盘不均匀误差检测系统。
背景技术 码盘是光电编码器的核心元件，在其上不同的码道上有环形黑白(或通、暗)刻线。光电编码器利用码盘的各码道上均匀分布的黑白刻线获得脉冲信号，因此刻线的均匀误差直接影响编码器的精度。码盘刻划均匀性检测是保证光电编码器质量的必要手段。码盘的不均匀误差是指码盘线宽的变化。黑白比是指码道刻线中的相邻黑白线宽之比。码盘刻划均匀性误差会表现为码道黑白线宽的变化，但不一定会反映为单方向上黑白比的变化。因此，提出用码道双向黑白比的变化来评价码盘的不均匀误差。
目前，针对编码器码道均匀性误差检测，均采用光电转化获得匀速转动编码器码道的电信号后，对电信号处理的方法，如描录法、分流法、光量法。描录法是读取光电信号后，通过记录仪，逐个将波形变化描录在记录仪上。这种方法工作量大，效率低。分流法是将光电信号的交直流分流分开，通过滤波器将大部分交流分流滤掉，而将直流变化部分记录在记录仪。对于高精度的光栅检测这种方法不能满足。光量法是将光通量转换为光电流，然后由电位差计或笔录仪划出曲线，但这种方法对信号的对比度要求较高。此外，还有比相法。即利用示波器观察编码器码道原始信号的波形，通过比较其相位的偏移量以判断缺陷大小及所在位置。然而使用该种方法并不能找出码道的所有缺陷，粗码码道缺陷比较容易发现，但精码码道的亮点或暗斑基本难以察觉。
上述基于电信号处理的方法，获得的信号中含有码盘在测量过程中的安装偏心、转轴转速变化、信号转换和延时等误差，码道不均匀误差检测的准确性差、精度低。
发明内容
本实用新型为解决现有的基于电信号处理方法对编码器码盘不均匀性误差检测中精度低的不足，提供了一种基于图像处理技术的编码器码盘不均匀误差检测系统。
本实用新型的目的是这样实现的，一种基于图像处理技术的编码器码盘不均匀误差检测系统，该检测系统包括一个底座，一个设置在底座上的工作台，一个设置在底座上的立柱支架，一个设置在立柱支架上的工业数码相机，一个通过数据线与工业数码相机连接的PC机，所述的立柱支架由竖梁和垂直设置在竖梁上的横梁构成，其中所述的竖梁上带有滑槽，横梁的固定端设置在滑槽可以上下滑动，所述横梁的固定端处还设置有一个锁紧螺母实现横梁的位置固定。
本实用新型利用工业数码相机获得光电编码器码盘精码码道的局部图像，在PC机上采用图像数据处理获得码道各条刻线的双向黑白比，以双向黑白比计算各条刻线的相对差，以刻线相对差的变化范围作为码盘不均匀误差。
本实用新型的有益效果是：本实用新型系统适用于对多种编码器的码盘均匀性误差检测，具有适应范围广，操作简单的特点；该方法消除了传统的基于电信号处理的码盘误差检测中检测系统中的安装偏心、转轴转速变化、信号转换和延时等引入的误差。
附图说明
图1为本实用新型所述的光电编码器码盘均匀性误差检测系统结构图。
图2为本实用新型立柱支架部分结构示意图。
图3为采用本实用新型所述检测系统的检测方法中图像采集视场示意图。
图1中的附图标记：1-底座、2-工作台、3-码盘、4-立柱支架、5-工业相机、6-数据线、7-PC机、竖梁4-1、横梁4-2、滑槽4-3、锁紧螺母4-4。
具体实施方式
如图1所示：一种基于图像处理技术的编码器码盘不均匀误差检测系统，该检测系统包括一个底座1，一个设置在底座1上的工作台2，一个设置在底座1上的立柱支架4，一个设置在立柱支架4上的工业数码相机5，一个通过数据线6与工业数码相机5连接的PC机7，所述的立柱支架4由竖梁4-1和垂直设置在竖梁4-1上的横梁4-2构成，其中所述的竖梁4-1上带有滑槽4-3，横梁4-2的固定端设置在滑槽4-3可以上下滑动，所述横梁4-2的固定端处还设置有一个锁紧螺母4-4实现横梁4-2的位置固定。
本实用新型利用工业数码相机5获得光电编码器码盘3精码码道的局部图像，在PC机7上采用图像数据处理获得码道各条刻线的双向黑白比，以双向黑白比计算各条刻线的相对差，以刻线相对差的变化范围作为码盘不均匀误差。
采用本实用新型检测系统进行检测时，将被测码盘3置于工作台上，利用工业数码相机5获得光电编码器码盘精码码道的局部图像，在PC机7中用图像处理获得码道各条刻线的双向黑白比，以双向黑白比计算各条刻线的相对差，以刻线相对差的变化范围作为码盘不均匀误差。该方法的实现需要由工业数码相机、可转动的工作台组成的检测系统来完成。
具体检测方法步骤如下：
步骤一、图像采集：将被测光电编码器码盘3置于检测系统的工作台2，调节工业相机5的光圈、焦距，使码盘上精码码道的刻线在视场中清晰成像；调节工作台2，使相机视场中的黑刻线处于视场中心、刻线径向方向平行视场坐标系中的X轴，且白刻线数不少于两个，进行图像采集，获得一帧的图像数据。转动工作台，依次采集每条黑刻线处于视场中心的图像，获得n帧的图像数据(n为码盘的码数)。
步骤二、图像及数据处理：对每帧的刻线图像如下处理和计算：
1)、图像处理：每帧的刻线图像进行二值化、滤波、提取边缘等处理，获得刻线的边缘像素，提取视场中心的三条刻线(分别为第k个码的白线、黑线和第k+1个码的白线，k＝1，2，…，n)的径向边缘点，最小二乘拟合得4条径向边缘的拟合直线Li(i＝0～3)的方程：
y＝kix+bi (1)
2)、计算双向黑白比：利用直线方程的参数ki、bi，取直线Li(i＝1～2)对应的径向边缘的m个点(xij，yij)(j＝1～m)，计算每个点到其相邻直线Li-1和Li+1间的像素距离Dij1和Dij2：
计算由L1和L2之间黑线的前、后向黑白比R1和R2：
步骤三、计算刻线不均匀误差E：按步骤二处理步骤一获得的n帧图像数据，得到被测码盘精码码道上所有码的双向黑白比Rk,1和Rk,2，分别求各条黑白线宽相对差Δbk和Δwk：
式中：Wbk和Wwk分别为第k个码的黑线和白线的线宽，Wbk+1和Wwk+1分别为第k+1个码的黑线和白线的线宽。Rk,1和Rk,2分别为第k个码的双向黑白比，Rk+1,1为第k+1个码的前向黑白比。当k＝n时，k+1取1。
求Δbk和Δwk合并集的最大值Δmax和最小值Δmin，二者之差即为刻线不均匀误差E＝Δmax－Δmin。
Claims (1)
1.一种基于图像处理的光电编码器码盘不均匀误差检测系统，其特征在于：该检测系统包括一个底座（1），一个设置在底座（1）上的工作台（2），一个设置在底座（1）上的立柱支架（4），一个设置在立柱支架（4）上的工业数码相机（5），一个通过数据线（6）与工业数码相机（5）连接的PC机（7），所述的立柱支架（4）由竖梁（4-1）和垂直设置在竖梁（4-1）上的横梁（4-2）构成，其中所述的竖梁（4-1）上带有滑槽（4-3），横梁（4-2）的固定端设置在滑槽（4-3）可以上下滑动，所述横梁（4-2）的固定端处还设置有一个锁紧螺母（4-4）实现横梁（4-2）的位置固定。
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| CN201720410927.1U CN206627144U (zh) | 2017-04-19 | 2017-04-19 | 基于图像处理的光电编码器码盘不均匀误差检测系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111239158A (zh) * | 2020-03-13 | 2020-06-05 | 苏州鑫睿益荣信息技术有限公司 | 一种基于机器视觉的汽车仪表盘检测系统和检测方法 |
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2017
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