大長度線紋計量器具自動校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種大長度線紋計量器具自動校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法，校準(zhǔn)系統(tǒng)包括：支撐導(dǎo)軌；運(yùn)動小車，能夠沿支撐導(dǎo)軌移動；電驅(qū)動裝置，為運(yùn)動小車供電，通信為無線通信，運(yùn)動小車具備鎖停、快速粗動、精密慢速微動調(diào)節(jié)功能；CCD顯微鏡，用于獲取刻線圖像和刻線信號，具有圖像接收和無線發(fā)送功能；測長標(biāo)準(zhǔn)器，檢測運(yùn)動小車移動距離；計算機(jī)，控制小車定位瞄準(zhǔn)刻線，以及計算示值誤差實(shí)現(xiàn)刻線間距自動校準(zhǔn)。本發(fā)明提供的校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法，實(shí)現(xiàn)了大長度線紋計量器具的高精度刻線瞄準(zhǔn)的自動校準(zhǔn)，能夠解決目前人工校準(zhǔn)存在費(fèi)時費(fèi)力、效率低下且校準(zhǔn)精度較低的問題。
【專利說明】大長度線紋計量器具自動校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及線紋器具校準(zhǔn)【技術(shù)領(lǐng)域】，更為具體地說，涉及一種大長度線紋計量器具自動校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼卷尺、標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺等大長度線紋計量器具廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活中。保證大長度計量器具的精度是一項(xiàng)重要的任務(wù)。目前許多計量機(jī)構(gòu)都建立了鋼卷尺、標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺等大長度線紋計量器具的標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)裝置。
[0003]目前對大長度線紋計量器具的校準(zhǔn)多數(shù)為人工校準(zhǔn)，這導(dǎo)致校準(zhǔn)費(fèi)時費(fèi)力，效率低下，而且對大長度線紋計量器具的校準(zhǔn)精度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種大長度線紋計量器具自動校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法，以解決目前的人工校準(zhǔn)存在的費(fèi)時費(fèi)力，效率低下且校準(zhǔn)精度較低的問題。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0006]大長度線紋計量器具自動校準(zhǔn)系統(tǒng)，包括:
[0007]支撐導(dǎo)軌；
[0008]運(yùn)動小車，設(shè)置在所述支撐導(dǎo)軌上，且能夠沿所述支撐導(dǎo)軌移動；
[0009]電驅(qū)動裝置，用于驅(qū)動所述運(yùn)動小車移動；
[0010]CXD顯微鏡，設(shè)置在所述運(yùn)動小車上，用于瞄準(zhǔn)沿所述支撐導(dǎo)軌展開的大長度線紋計量器具的刻線，所述CCD顯微鏡具有用于獲取刻線圖像的刻線圖像接收CCD以及與所述刻線圖像接收CCD相連，用于將所述刻線圖像發(fā)出的CCD圖像無線發(fā)送器；
[0011]測長標(biāo)準(zhǔn)器，用于檢測所述CCD顯微鏡的視場中心距大長度線紋計量器具零刻線的距離，得到大數(shù)值；
[0012]CCD圖像無線接收器，用于接收所述刻線圖像；
[0013]計算機(jī)，與所述CCD圖像無線接收器和所述測長標(biāo)準(zhǔn)器均相連，所述計算機(jī)的軟件模塊具有測量模塊、控制模塊和結(jié)果輸出模塊，所述測量模塊用于根據(jù)所述刻線圖像計算CCD小數(shù)值，以及根據(jù)所述大數(shù)值和所述CCD小數(shù)值計算示值誤差，所述示值誤差為刻線距零刻線間距的實(shí)際長度值與名義值的差，所述控制模塊用于控制所述電驅(qū)動裝置啟閉，以實(shí)現(xiàn)所述運(yùn)動小車帶動CCD顯微鏡的自動定位瞄準(zhǔn)，所述結(jié)果輸出模塊用于測量結(jié)果的顯示和輸出，所述測量結(jié)果至少包括示值誤差。
[0014]優(yōu)選的，上述校準(zhǔn)系統(tǒng)中，所述校準(zhǔn)系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述C⑶顯微鏡的物鏡周圍的顯微鏡環(huán)形照明。
[0015]優(yōu)選的，上述校準(zhǔn)系統(tǒng)中，所述校準(zhǔn)系統(tǒng)還包括鎖定裝置，所述鎖定裝置包括:
[0016]與所述支撐導(dǎo)軌并排延伸的鐵板；
[0017]通過彈簧片與所述運(yùn)動小車相連的電磁鐵，所述彈簧片豎直延伸，且連接在所述電磁鐵的中心，所述鐵板的側(cè)面與所述電磁鐵的側(cè)面均為豎直延伸的吸附面。
[0018]優(yōu)選的，上述校準(zhǔn)系統(tǒng)中，所述運(yùn)動小車包括承載段、驅(qū)動控制段、微動螺桿和拉緊彈黃；其中，
[0019]所述CCD顯微鏡位于所述承載段上，所述驅(qū)動電機(jī)和所述電磁鐵設(shè)置在所述驅(qū)動控制段上，所述拉緊彈簧連接所述承載段和所述驅(qū)動控制段，所述微動螺桿的兩端分別與所述承載段和所述驅(qū)動控制段螺紋連接，所述驅(qū)動電機(jī)包括驅(qū)動所述運(yùn)動小車的驅(qū)動輪的第一驅(qū)動電機(jī)和驅(qū)動所述微動螺桿旋轉(zhuǎn)以調(diào)節(jié)所述承載段和所述驅(qū)動控制段之間距離的第二驅(qū)動電機(jī)，所述驅(qū)動輪設(shè)置在所述驅(qū)動控制段。
[0020]優(yōu)選的，上述校準(zhǔn)系統(tǒng)中，所述電驅(qū)動裝置的供電設(shè)備包括直流電源、供電銅條和碳刷導(dǎo)電滑條；所述供電銅條并排設(shè)置在所述鐵板內(nèi)側(cè)，且通過導(dǎo)線與所述直流電源相連；所述碳刷導(dǎo)電滑條一端與所述第一驅(qū)動電機(jī)和第二驅(qū)動電機(jī)的取電端連接，另一端與所述供電銅條滑動配合以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動取電。
[0021]優(yōu)選的，上述校準(zhǔn)系統(tǒng)中，所述校準(zhǔn)系統(tǒng)還包括線激光源、激光掃描信號接收器、DSP信號處理器和設(shè)置在所述CCD顯微鏡的鏡腔內(nèi)的反射鏡組；
[0022]所述反射鏡組將線激光反射到被測大長度線紋計量器具的尺面上，并將尺面條碼的光強(qiáng)信號反射到所述激光掃描信號接收器的接收端，所述DSP信號處理器用于將所述激光掃描信號接收器接收的光強(qiáng)信號；
[0023]所述DSP信號處理器與所述計算機(jī)相連，所述計算機(jī)還包括獲取模塊，所述獲取模塊根據(jù)所述光強(qiáng)信號獲取所述測長標(biāo)準(zhǔn)器檢測的長度值。
[0024]大長度線紋計量器具的校準(zhǔn)方法，采用如上任意一項(xiàng)所述的校準(zhǔn)系統(tǒng)完成，所述校準(zhǔn)方法包括如下步驟:
[0025]操作人員人工控制CCD顯微鏡對準(zhǔn)大長度線紋計量器具的零刻線；
[0026]自大長度線紋計量器具的零刻線開始，逐步控制所述運(yùn)動小車在設(shè)定的刻線處停止;
[0027]調(diào)節(jié)所述運(yùn)動小車以使CXD顯微鏡停靠在對應(yīng)的刻線處；
[0028]確定最終CXD小數(shù)值；
[0029]根據(jù)所述最終CCD小數(shù)值和測長標(biāo)準(zhǔn)器所獲取的大數(shù)值，計算所述刻線距所述零刻線間距的實(shí)際長度值；
[0030]根據(jù)所述實(shí)際長度值和所述刻線距所述零刻線間距的名義值計算刻線間距的示
值誤差。
[0031]優(yōu)選的，上述校準(zhǔn)方法中，確定最終CXD小數(shù)值包括:
[0032]A、抓拍所述刻線圖像，以及確定所述刻線的瞄準(zhǔn)中心位置；
[0033]B、確定中間CXD小數(shù)值；
[0034]C、判斷所述中間CXD小數(shù)值是否小于設(shè)定值，若是，轉(zhuǎn)入步驟D，否則，轉(zhuǎn)入步驟E ；
[0035]D、將所述中間CXD小數(shù)值作為所述最終CXD小數(shù)值；
[0036]E、調(diào)節(jié)所述CXD顯微鏡的位置，轉(zhuǎn)入步驟B。
[0037]優(yōu)選的，上述校準(zhǔn)方法中，采用雙直邊擬合瞄準(zhǔn)方法或刻線信號處理瞄準(zhǔn)方法確定所述刻線的瞄準(zhǔn)中心位置。[0038]優(yōu)選的，上述校準(zhǔn)方法，確定中間CCD小數(shù)值包括采用大長度線紋計量器具和測長標(biāo)準(zhǔn)器標(biāo)定CCD顯微鏡的像素間距；
[0039]采用大長度線紋計量器具和測長標(biāo)準(zhǔn)器標(biāo)定CCD顯微鏡的像素間距，包括:
[0040]選擇大長度線紋計量器具質(zhì)量較好的一條刻線作為標(biāo)定刻線；
[0041]控制C⑶顯微鏡相對于標(biāo)定刻線向一個方向移動Λ Pl個像素，移動距離不超過該標(biāo)定刻線寬度的1/3，從測長標(biāo)準(zhǔn)器上讀取CXD顯微鏡移動的距離Λ LI，控制CXD顯微鏡相對于標(biāo)定刻線向另一個方向移動ΛΡ2個像素，移動距離不超過該標(biāo)定刻線寬度的1/3，從測長標(biāo)準(zhǔn)器上讀取CXD顯微鏡移動的距離AL2 ；
[0042]根據(jù)Δ = ( Λ LI/ Λ Pl+ Λ L2/ Δ Ρ2) /2 計算像素間距值 Δ。
[0043]相比于【背景技術(shù)】而言，本發(fā)明提供的校準(zhǔn)系統(tǒng)采用自動瞄準(zhǔn)方式，在電驅(qū)動裝置的驅(qū)動下，運(yùn)動小車在支撐導(dǎo)軌上運(yùn)動，進(jìn)而使得CCD顯微鏡停靠在大長度線紋計量器具的被測刻線處。通過CXD顯微鏡獲取的刻線圖像計算CXD小數(shù)值，測長標(biāo)準(zhǔn)器檢測大數(shù)值，計算刻線距零刻線間距的實(shí)際長度值，最終得到刻線間隔的示值誤差。相比于人工瞄準(zhǔn)的方式而言，本發(fā)明提供的校準(zhǔn)系統(tǒng)能夠減少人工瞄準(zhǔn)的次數(shù)，進(jìn)而提高校準(zhǔn)效率同時降低人工操作帶來的校準(zhǔn)誤差。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0044]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0045]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的大長度線紋計量器具自動校準(zhǔn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖2是一種電磁鐵吸附鎖定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖3是另一種電磁鐵吸附鎖定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖4是運(yùn)動小車的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖5和圖6是CXD顯微鏡的視場中心與刻線瞄準(zhǔn)中心位置調(diào)節(jié)過程中的兩個狀態(tài)示意圖；
[0050]圖7為紅色激光線輔助自動定位刻線的示意圖；
[0051]圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的大長度線紋計量器具自動校準(zhǔn)方法的流程示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0052]本發(fā)明實(shí)施例提供的大長度線紋計量器具自動校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法，解決了目前人工校準(zhǔn)存在的費(fèi)時費(fèi)力，效率低下且校準(zhǔn)精度較低的問題。
[0053]為了便于對本發(fā)明實(shí)施例的理解，現(xiàn)將本專利申請中出現(xiàn)的術(shù)語解釋如下:
[0054]大長度或大尺寸計量是近年來大型制造業(yè)發(fā)展的需求，根據(jù)應(yīng)用環(huán)境不同，可分為室內(nèi)和室外大長度計量。通常，測量范圍為6m-100m的長度或尺寸計量屬于室內(nèi)大長度計量范疇；測量范圍大于10m的長度或尺寸計量屬于室外大長度計量范疇。相對應(yīng)的，大長度線紋計量器具所對應(yīng)的大長度也屬于上述長度范圍內(nèi)。
[0055]CO),是Charge-Coupled Device的縮寫,指的是電I禹合器件,也可以稱為CO)圖像
傳感器。[0056]DSP,是Digital Singnal Processor的縮寫，指的是數(shù)字信號處理器。
[0057]為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，并使本發(fā)明實(shí)施例的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0058]請參考附圖1，圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的大長度線紋計量器具自動校準(zhǔn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
[0059]圖1所示的校準(zhǔn)系統(tǒng)包括支撐導(dǎo)軌2、運(yùn)動小車1、電驅(qū)動裝置、CXD顯微鏡4、測長標(biāo)準(zhǔn)器18、CXD圖像無線接收器20和計算機(jī)15。
[0060]其中，支撐導(dǎo)軌2安裝在整個校準(zhǔn)系統(tǒng)的基座上，為運(yùn)動小車I的移動起到支撐和導(dǎo)向作用。
[0061]運(yùn)動小車I設(shè)置在支撐導(dǎo)軌2上，能夠沿著支撐導(dǎo)軌2移動。通常，支撐導(dǎo)軌2可以為氣浮式支撐導(dǎo)軌，也可以為其它形式的導(dǎo)軌，例如圓柱支撐導(dǎo)軌，即導(dǎo)軌為圓柱狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)軌與運(yùn)動小車I之間的移動配合可以通過滾珠或者軸承實(shí)現(xiàn)。運(yùn)動小車I為CCD顯微鏡4提供安裝基礎(chǔ)，且在電驅(qū)動裝置的驅(qū)動下能夠沿著支撐導(dǎo)軌2移動。
[0062]CXD顯微鏡4設(shè)置在運(yùn)動小車I上，且隨著運(yùn)動小車I的移動而移動，以實(shí)現(xiàn)對沿支撐導(dǎo)軌2延伸方向鋪展開的大長度線紋計量器具7刻線的瞄準(zhǔn)。CCD顯微鏡4具有刻線圖像接收C⑶12和CXD圖像無線發(fā)送器13。刻線圖像接收(XD12用于獲取CXD顯微鏡4的鏡頭所對準(zhǔn)刻線的刻線圖像。CCD圖像無線發(fā)送器13與刻線圖像接收CCD12相連，用于將刻線圖像無線發(fā)出。優(yōu)選的，本實(shí)施例提供的校準(zhǔn)系統(tǒng)還包括顯微鏡環(huán)形照明6，顯微鏡環(huán)形照明6設(shè)置在CCD顯微鏡4底部物鏡的周圍。通過調(diào)節(jié)顯微鏡環(huán)形照明6的亮度實(shí)現(xiàn)對尺面補(bǔ)光，進(jìn)而獲取更清楚的刻線圖像。
[0063]測長標(biāo)準(zhǔn)器18實(shí)現(xiàn)運(yùn)動小車I移動距離的測量，確切地說，用于檢測CXD顯微鏡4的視場中心與大長度線紋計量器具7的零刻線之間的距離，即得到大數(shù)值。測長標(biāo)準(zhǔn)器18可以是激光干涉儀、光柵尺等精密測長裝置。隨著運(yùn)動小車I帶動CXD顯微鏡4的移動，測長標(biāo)準(zhǔn)器18就能夠檢測出CXD顯微鏡4的視場中心距離零刻線的距離。
[0064]CXD圖像無線接收器20用于接收刻線圖像。CXD圖像無線接收器20和CXD圖像無線發(fā)送器13通無線的方式實(shí)現(xiàn)圖像信息的傳輸，以避免采用有線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸帶來的連線纏繞，連線太長，線拖拽受力等因素對校準(zhǔn)精度的影響。
[0065]計算機(jī)15與CXD圖像無線接收器20和測長標(biāo)準(zhǔn)器18均相連。所述計算機(jī)15的軟件模塊具有測量模塊、控制模塊和結(jié)果輸出模塊，所述測量模塊用于根據(jù)所述刻線圖像計算CCD小數(shù)值，以及根據(jù)所述大數(shù)值和CCD小數(shù)值計算出刻線距零刻線間距的實(shí)際長度值與刻線(即被測刻線)距零刻線間距的名義值的差，即示值誤差。所述控制模塊用于控制所述電驅(qū)動裝置啟閉，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動小車I帶動CCD顯微鏡4的自動瞄準(zhǔn)定位，所述結(jié)果輸出模塊用于測量結(jié)果的顯示和輸出，如自動給出測量報告。所述測量結(jié)果至少包括示值誤差。當(dāng)然，測量結(jié)果還可以包括由其它傳感器檢測的數(shù)據(jù)，例如溫度數(shù)據(jù)、濕度數(shù)據(jù)等。
[0066]本發(fā)明實(shí)施例提供的校準(zhǔn)系統(tǒng)在工作時，將大長度線紋計量器具7沿著支撐導(dǎo)軌2鋪展開，自零刻線位置起向著距零刻線間距的名義值增大的方向移動運(yùn)動小車1，將運(yùn)動小車I?？吭谀骋豢叹€位置，CXD顯微鏡4對準(zhǔn)刻線后刻線圖像接收(XD12獲取刻線圖像，然后將刻線圖像通過C⑶圖像無線發(fā)送器13和CXD圖像無線接收器20傳遞到計算機(jī)15中，測長標(biāo)準(zhǔn)器18檢測到CCD顯微鏡4的視場中心距離零刻線的距離，得到大數(shù)值。我們知道，刻線有一定的寬度，為了消除刻線寬度對測量結(jié)果的影響，優(yōu)選以刻線的中心作為刻線的瞄準(zhǔn)位置，理想情況下當(dāng)CCD顯微鏡4的視場中心與刻線中心重合時，測長標(biāo)準(zhǔn)器檢測的長度即為刻線距離零刻線的實(shí)際長度值。但是在實(shí)際的操作過程中，CCD顯微鏡4的視場中心很難完全與刻線中心重合，視場中心只是瞄準(zhǔn)在刻線上，通常會偏離刻線中心一定距離，這部分偏離所對應(yīng)的位移即為CCD小數(shù)值。因此，刻線的實(shí)際長度值即為大數(shù)值與CCD小數(shù)值之和，即刻線中心距離零刻度線的實(shí)際距離。而CXD小數(shù)值是通過刻線圖像計算得到，即CXD小數(shù)值=偏離的像素單位*像素間距，此處偏離指的是CXD顯微鏡的視場中心偏離刻線中心，像素單位即為像素數(shù)。像素間距通過對CCD像素標(biāo)定得到，通過從刻線圖像讀取偏離的像素單位數(shù)即可計算得到CCD小數(shù)值。當(dāng)視場中心偏離在刻線中心距零刻線較近的一側(cè)時，CCD小數(shù)值為負(fù)值，當(dāng)視場中心偏離在刻線中心距零刻線較遠(yuǎn)的一側(cè)時，CCD小數(shù)值為正值。當(dāng)?shù)玫娇叹€間距的實(shí)際長度值時，刻線距零刻線間距的名義值與刻線距零刻線間距的實(shí)際長度值之差即得到刻線間距的示值誤差，上述刻線間距指的是被測刻線距零刻線的間距。
[0067]本實(shí)施例提供的校準(zhǔn)系統(tǒng)采用自動瞄準(zhǔn)方式，在電驅(qū)動裝置的驅(qū)動下，運(yùn)動小車I在支撐導(dǎo)軌2上運(yùn)動，使CCD顯微鏡4視場中心停靠在大長度線紋計量器具7的設(shè)定刻線(或者說待測刻線)處。從CCD顯微鏡4獲取的刻線圖像計算CCD小數(shù)值，從測長標(biāo)準(zhǔn)器18讀取大數(shù)值，CCD小數(shù)值和大數(shù)值之和為刻線距零刻線間距的實(shí)際長度值，進(jìn)一步得到當(dāng)前刻線距零刻線間距的示值誤差。相比于人工瞄準(zhǔn)的方式而言，本實(shí)施例提供的校準(zhǔn)系統(tǒng)能夠減少人工瞄準(zhǔn)的次數(shù)，提高校準(zhǔn)效率同時能夠降低人工操作帶來的校準(zhǔn)誤差。
[0068]在校準(zhǔn)的過程中，為了保證運(yùn)動小車I?？康姆€(wěn)定性和實(shí)現(xiàn)快速定位需要，本實(shí)施例提供的校準(zhǔn)系統(tǒng)還包括用于運(yùn)動小車I粗動的鎖定裝置。鎖定裝置用于將運(yùn)動小車I相對于支撐導(dǎo)軌2鎖定。對于采用氣浮支承導(dǎo)軌的校準(zhǔn)系統(tǒng)而言，鎖定裝置可以是氣吸附真空鎖定裝置。對于采用其它種類的支撐導(dǎo)軌而言，鎖定裝置可以是電磁鐵吸附鎖定裝置。
[0069]請參考附圖2，圖2示出了電磁鐵吸附鎖定裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖2所示的電磁鐵吸附鎖定裝置包括彈簧片a、電磁鐵c和鐵板b。圖2中e為磁力示意箭頭，磁力示意箭頭的方向代表磁力方向。上述電磁鐵吸附鎖定裝置中，電磁鐵c通過傾斜延伸(相對于豎直方向而言)的彈簧片a與運(yùn)動小車I上的安裝基礎(chǔ)d相連。彈簧片a傾斜延伸使得電磁鐵c能夠在豎直方向自由運(yùn)動，進(jìn)而使得電磁鐵c與位于其下方的鐵板b吸附，電磁鐵c在運(yùn)動方向(水平方向)保持剛度。此種情況下，電磁鐵c的自身重量會影響電磁鐵c的吸附面處于非水平面，使得電磁鐵c的吸附面的電磁吸附力不均勻(圖2中箭頭可知看出)，最終影響電磁鐵c與鐵板b的吸附效果，進(jìn)而影響運(yùn)動小車I的鎖定。為了解決此問題，本實(shí)施例提供了另一種結(jié)構(gòu)的電磁鐵吸附鎖定裝置，如圖3所示。圖3所示的電磁鐵吸附鎖定裝置中，彈簧片9豎直延伸，且連接在電磁鐵10的中心，電磁鐵10的側(cè)面和鐵板3的側(cè)面均為豎直面，且兩者在電磁鐵10通電后形成鎖定吸附面。圖3中E為磁力示意箭頭，磁力示意箭頭的方向代表磁力方向。改進(jìn)后的電磁鐵吸附鎖定裝置將水平吸附面轉(zhuǎn)換成豎直吸附面實(shí)現(xiàn)吸附。這種方式使得彈簧片9豎直方向?yàn)閯傂?，在水平面可發(fā)生形變實(shí)現(xiàn)吸附，最終能夠避免電磁鐵10的重力對吸附面吸附的影響，最終能夠提高對運(yùn)動小車I的鎖定效果O[0070]運(yùn)動小車I很難快速準(zhǔn)確地?？康轿?，往往需要人工調(diào)整運(yùn)動小車I的位置來使得CCD顯微鏡4的視場中心瞄準(zhǔn)被測刻線，很顯然，對運(yùn)動小車I位置的調(diào)整需要頻繁地啟閉鎖定裝置，這導(dǎo)致控制資源的利用率較低，而且運(yùn)動小車I的?？烤热匀徊桓摺榱私鉀Q刻線的自動快速瞄準(zhǔn)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種結(jié)構(gòu)的運(yùn)動小車，如圖1或4所示。圖1或圖4所示的運(yùn)動小車I包括承載段101、驅(qū)動控制段102和微動螺桿103，CXD顯微鏡4位于承載段101上，電驅(qū)動裝置位于驅(qū)動控制段102上。微動螺桿103連接承載段101和驅(qū)動控制段102，且與兩者形成絲杠機(jī)構(gòu)。電驅(qū)動裝置包括驅(qū)動運(yùn)動小車I的驅(qū)動輪的第一驅(qū)動電機(jī)和驅(qū)動微動螺桿103旋轉(zhuǎn)的第二驅(qū)動電機(jī)，微動螺桿103在第二驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動旋轉(zhuǎn)下發(fā)生移動，進(jìn)而調(diào)節(jié)承載段101和驅(qū)動控制段102之間的距離。上述驅(qū)動輪和鎖定裝置設(shè)置在驅(qū)動控制段102上，第一驅(qū)動電機(jī)驅(qū)使驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動進(jìn)而使得整個運(yùn)動小車I移動，當(dāng)運(yùn)動小車I停止時，鎖定裝置鎖定驅(qū)動控制段102，進(jìn)而使得鎖定驅(qū)動控制段102相對于支撐導(dǎo)軌2固定。此時可以通過第二驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動微動螺桿103轉(zhuǎn)動，進(jìn)而調(diào)節(jié)承載段101相對于被鎖定的驅(qū)動控制段102之間的距離，最終實(shí)現(xiàn)對位于承載段101上的CCD顯微鏡4位置的調(diào)節(jié)。上述通過微動螺桿103轉(zhuǎn)動能夠?qū)崿F(xiàn)CXD顯微鏡4位置的微調(diào)，相比于移動整個運(yùn)動小車I而言，能夠提高CXD顯微鏡4的位置調(diào)節(jié)效率和精度。上述運(yùn)動小車I能夠提高CCD顯微鏡4的定位精度和速度，使得CCD顯微鏡4的視場中心與刻線中心相差較小，進(jìn)而使得CCD小數(shù)值較小，最終使得被瞄準(zhǔn)的刻線距零刻線間距的實(shí)際長度值的精度較高，能夠進(jìn)一步提高校準(zhǔn)精度。本實(shí)施例中驅(qū)動輪的輪面摩擦系數(shù)大于其它輪子的輪面摩擦系數(shù)，能夠輔助運(yùn)動小車I剎車。優(yōu)選的，驅(qū)動輪為橡膠輪。
[0071]更為優(yōu)選的，上述運(yùn)動小車I還包括連接承載段101和驅(qū)動控制段102的拉緊彈簧104。拉緊彈簧104使得承載段101和驅(qū)動控制段102處于被拉緊的狀態(tài)，進(jìn)而能夠克服微動螺桿103的螺紋間隙導(dǎo)致的CCD顯微鏡4的位置不穩(wěn)定問題，進(jìn)一步提高微動調(diào)節(jié)的精度和穩(wěn)定性。
[0072]電驅(qū)動裝置是運(yùn)動小車I的動力源。電驅(qū)動裝置常采用電池供電方式。大容量的電池勢必會增大電池的體積而不適應(yīng)大功率的驅(qū)動供電。另外，電池供電的方式會帶來電池更換不便和成本增大的問題。為此，本發(fā)明實(shí)施例提供的校準(zhǔn)系統(tǒng)中，電驅(qū)動裝置的供電設(shè)備包括直流電源16、供電銅條17和碳刷導(dǎo)電滑條或圓柱滾動軸承。供電銅條17為兩條，分別以絕緣方式并排安裝在鐵板3內(nèi)側(cè)，且通過導(dǎo)線21與直流電源16相連，碳刷導(dǎo)電滑條一端與第一驅(qū)動電機(jī)和第二驅(qū)動電機(jī)的取電端連接，另一端與供電銅條17滑動配合以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動取電。當(dāng)然還可以采用圓柱滾動軸承代替碳刷導(dǎo)電滑條，圓柱滾動軸承與供電銅條17和第一驅(qū)動電機(jī)和第二驅(qū)動電機(jī)滾動配合，進(jìn)而將電流傳遞至第一驅(qū)動電機(jī)和第二取電電機(jī)的取電端，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動供電。上述供電設(shè)備實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動小車I運(yùn)動中大功率持續(xù)動態(tài)的供電，而且避免采用電池供電需要定期更換及導(dǎo)致使用成本較高的問題。
[0073]請再次參考附圖1，本實(shí)施例提供的校準(zhǔn)系統(tǒng)的CCD顯微鏡4可以為激光掃描CCD顯微鏡，即包括線激光源14、激光掃描信號接收器11、DSP信號處理器22、反射鏡組5。其中:線激光源14發(fā)出線激光，反射鏡組5設(shè)置在CCD顯微鏡4內(nèi)，將線激光反射到被測大長度線紋計量器具7的尺面上，并將尺面條碼的光強(qiáng)信號反射到激光掃描信號接收器11的接收端，DSP信號處理器22將激光掃描信號接收器11接收的光強(qiáng)信號。DSP信號處理器22與計算機(jī)15相連，計算機(jī)15還包括獲取模塊，獲取模塊根據(jù)光強(qiáng)信號獲取測長標(biāo)準(zhǔn)器18檢測的條碼所對應(yīng)的長度值。上述部件的設(shè)置使得本實(shí)施例提供的校準(zhǔn)系統(tǒng)不但能校準(zhǔn)鋼卷尺等一般尺子，還可以校準(zhǔn)新型大長度線紋尺，例如條碼尺，從而拓寬了校準(zhǔn)系統(tǒng)的適用范圍。另外，上述線激光源14的線激光反射到尺面上，還可以用于CCD顯微鏡4的刻線圖像處理時輔助定位刻線。因?yàn)榧す馐鵀榘l(fā)自顯微鏡的紅色線激光束，激光照射在尺面上的位置可以大致代表CXD顯微鏡4的位置，在沒有激光掃描線指示的情況下，定位瞄準(zhǔn)刻線是用CXD顯微鏡4視場中心位置為參考，選擇離CXD顯微鏡4視場中心最近的一條刻線作為瞄準(zhǔn)的刻線。為了使得CXD顯微鏡4瞄準(zhǔn)刻線選擇的適應(yīng)性，可以利用從CXD顯微鏡4發(fā)出的激光掃描線實(shí)現(xiàn)貓準(zhǔn)任意一條非位于(XD顯微鏡4視場中心的刻線，以輔助(XD顯微鏡4的視場中心與所需對準(zhǔn)刻線的瞄準(zhǔn)。舉例而言，在CCD顯微鏡4瞄準(zhǔn)的過程中，例如要瞄準(zhǔn)名義值為4m的刻線，此時在移動CCD顯微鏡4的過程中紅色激光的移動，可以輔助操作人員從CXD顯微鏡4的一側(cè)觀察CXD顯微鏡4大致的位置，當(dāng)紅色的激光靠近所需對準(zhǔn)的刻線或所需對準(zhǔn)刻線相鄰的刻線時，然后用CCD顯微鏡4實(shí)現(xiàn)CCD顯微鏡4的視場中心與刻線中心瞄準(zhǔn)定位。如圖7所示，可以從刻線圖像的RGB分量分解出的R分量信號(即紅色激光信號)，確定紅色激光束當(dāng)前位置即可以大概確定CXD顯微鏡4的位置，從刻線圖像獲得刻線圖像RGB分解G分量信號(即綠色刻線信號)確定需要對準(zhǔn)刻線的當(dāng)前位置，計算出掃描線與激光線的重疊間距D來判斷選擇與激光束最近的一條刻線作為需要瞄準(zhǔn)測量的刻線，進(jìn)而可以確定需測量刻線與CXD顯微鏡4中心距L(D和L均可以通過像素數(shù)乘以像素間距計算得出)，中心距L與從測長標(biāo)準(zhǔn)器18獲得的大數(shù)值相加就是需瞄準(zhǔn)刻線距零刻線間距的實(shí)際長度值。對于不采用圖像處理而使用激光掃描線測量的情況，激光掃描線的功能是直接掃描尺面獲得刻線信號，上述DSP信號處理器22首先將光電信號進(jìn)行存儲到電路的內(nèi)存單元，然后通過測控?zé)o線通信模塊8和測控?zé)o線通信模塊19傳輸至計算機(jī)15，進(jìn)而可以通過計算機(jī)15進(jìn)行長度編碼信號的解算而獲得測量結(jié)果，具體的，計算機(jī)15包括獲取模塊，獲取模塊根據(jù)光強(qiáng)信號獲取測長標(biāo)準(zhǔn)器18檢測到的長度值。在實(shí)際的檢測過程中沒接收一次光強(qiáng)信號與測長標(biāo)準(zhǔn)器18獲取的長度值是一一對應(yīng)的，獲取模塊均能夠獲取到。
[0074]基于本發(fā)明實(shí)施例提供的大長度線紋計量器具自動校準(zhǔn)系統(tǒng)，本發(fā)明實(shí)施例還公開了一種大長度線紋計量器具自動校準(zhǔn)方法。請參考附圖1和8，所述的校準(zhǔn)方法包括以下步驟:
[0075]S101、計算機(jī)測量軟件從計算機(jī)硬盤調(diào)入自動測量配置文件，自動測量配置文件是含有測量位置的參數(shù)的文件，測量位置等參數(shù)可以通過記事本軟件編輯修改，編輯的依據(jù)是大長度線紋計量器具的校準(zhǔn)規(guī)范，一般是從零刻線開始向遠(yuǎn)處(例如以米的間隔)向著刻線距零刻線間距的名義值逐漸增大的方向測量(即前測)，刻線尺全部測量完畢后再回測，回測位置可以是前測位置的全部或者部分，但是最終零位置一定要回測，所述的回測指的是自大長度線紋計量器的末端向著零刻線的方向檢測。
[0076]在校準(zhǔn)的過程中，大長度線紋計量器具7沿著支撐導(dǎo)軌2的延伸方向鋪展，計算機(jī)15的控制模塊控制電驅(qū)動裝置啟閉，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動小車I的移動或停止。通常運(yùn)動小車I自大長度線紋計量器具7的零刻線開始，逐漸向著刻線距零刻線間距名義值逐漸增大的方向運(yùn)動，即所謂的前側(cè)。運(yùn)動小車I在設(shè)定的刻線(即被測刻線)處?？?。
[0077]在測量之前，操作人員需要人工控制CCD顯微鏡4對準(zhǔn)大長度線紋計量器具7的零刻線。
[0078]S102、由自動測量配置文件讀取所需校準(zhǔn)刻線的運(yùn)動定位位置參數(shù)，通過粗動、微動方式控制運(yùn)動小車使CCD顯微鏡視場中心瞄準(zhǔn)所需校準(zhǔn)刻線，依次完成刻線的定位瞄準(zhǔn)。
[0079]本步驟中CXD顯微鏡4的視場中心對準(zhǔn)刻線是為了減少顯微鏡光學(xué)像差的影響，即使得刻線盡量靠近成像系統(tǒng)的軸線的近軸區(qū)域，即所以CCD顯微鏡4的視場中心與刻線的中心間的間距小于1.5倍的刻線寬度所確定的區(qū)域都可。從配置文件讀入的定位間距是測量的名義間隔，實(shí)際的定位間隔需要隨著實(shí)際測量間隔做出動態(tài)調(diào)整，方法是當(dāng)前運(yùn)動間隔值的確定需要參考前一個實(shí)際的間隔值而不是直接采用名義間隔，這種方式便于運(yùn)動小車I的運(yùn)動帶動CCD顯微鏡4對準(zhǔn)下一個需要對準(zhǔn)的被測刻線。定位過程分為兩步，第一步采用當(dāng)前間隔值完成一次定位，一次定位完成后CCD顯微鏡4視場中心與所需校準(zhǔn)刻線的中心已較為接近。一次定位完成后，計算機(jī)拍照刻線圖像，通過圖像處理計算出刻線中心與顯微鏡視場中心的位移，該位移值即是一次定位的誤差，為了減小該誤差，計算機(jī)繼續(xù)控制CCD顯微鏡4定位刻線，通過二次定位實(shí)現(xiàn)顯微鏡視場中心基本與刻線中心重合，使得圖像測量的CCD小數(shù)值較小，從而減小CCD像素引入的誤差對測量結(jié)果的影響。
[0080]S103、完成需要測量的刻線的定位，計算機(jī)對刻線獲取刻線圖像，計算刻線最終CCD小數(shù)值、讀取測量的大數(shù)值，由大數(shù)值和最終CCD小數(shù)值計算刻線距零刻線間距的實(shí)際長度值。
[0081]本步驟中最終CXD小數(shù)值指的是CXD顯微鏡4完成至少兩次定位后的最終CXD小數(shù)值。CCD小數(shù)值的計算過程為首先獲得CCD顯微鏡獲取的刻線圖像計算激光掃描CCD顯微鏡的視場中心與刻線中心之間的像素數(shù)量，然后通過像素數(shù)量與像素間距單位相乘計算即是CCD小數(shù)值。多次圖像處理過程中會得到多次CCD小數(shù)值，稱為中間CCD小數(shù)值，步驟S103中的CCD小數(shù)值是最終CCD小數(shù)值，確定最終CCD小數(shù)值包括以下步驟:
[0082]A、抓拍圖像，以及確定刻線的瞄準(zhǔn)中心位置，以完成刻線的初步對準(zhǔn)，使得需要瞄準(zhǔn)測量的刻線的瞄準(zhǔn)中心位置位于激光掃描CCD顯微鏡視場中心附近，如圖5所示，圖5中f為刻線，h為刻線瞄準(zhǔn)中心位置，g為激光掃描CCD顯微鏡的視場，視場中的十字中心點(diǎn)為視場中心。當(dāng)然，上述瞄準(zhǔn)中心位置即為上文所述的刻線中心。
[0083]確定刻線的瞄準(zhǔn)中心位置，通常采用雙直邊擬合瞄準(zhǔn)方法或刻線信號處理瞄準(zhǔn)方法確定瞄準(zhǔn)中心位置。雙直邊擬合瞄準(zhǔn)方法是對刻線的二維圖片的灰度值進(jìn)行二維的陣列處理。其基本過程是:首先找到刻線的兩個最佳直線擬合的邊緣，然后由兩個擬合出的直線及設(shè)定的刻線高度邊界確定刻線處理區(qū)域，以該區(qū)域的中心作為刻線的瞄準(zhǔn)中心位置。雙直邊擬合瞄準(zhǔn)方法由于采用直線擬合方法獲取刻線輪廓，使得局部的刻線缺陷對于刻線整體輪廓的識別影響較小，因而可以適用于刻線上游臟點(diǎn)、斑點(diǎn)、污點(diǎn)情況下的自動精確瞄準(zhǔn)測量。但是對于尺面有豎劃痕的尺子而言，雙直邊擬合瞄準(zhǔn)方法就有可能識別出錯誤的刻線直邊緣，進(jìn)而會導(dǎo)致刻線的整體輪廓初現(xiàn)偏差，最終影響刻線瞄準(zhǔn)中心位置的確定?？叹€信號處理瞄準(zhǔn)方法可以彌補(bǔ)雙直邊擬合瞄準(zhǔn)方法的不足?？叹€信號處理瞄準(zhǔn)方法包括以下步驟:首先將二維陣列的刻線圖片轉(zhuǎn)換為一維的刻線信號，此時豎劃痕將轉(zhuǎn)換為刻線信號的高頻噪聲，此時采用濾波的方式將高頻噪聲去除，得到確定刻線輪廓信號，最終通過對刻線輪廓信號的的計算處理確定刻線的中心位置。[0084]S103步驟得到實(shí)際長度值后可以進(jìn)行示值誤差的計算。為了獲取更精確的實(shí)際長度值，可進(jìn)行步驟S104。此處實(shí)際長度值指的是被測刻線距零刻線間距的實(shí)際長度值。
[0085]B、確定中間C⑶小數(shù)值。
[0086]根據(jù)上文CXD小數(shù)值的計算方法計算中間CXD小數(shù)值。
[0087]C、判斷中間CXD小數(shù)值是否小于或等于設(shè)定值。
[0088]如前文所述，CCD小數(shù)值越大，校準(zhǔn)精度越低。步驟C判斷中間CCD小數(shù)值是否小于設(shè)定值，若是，則轉(zhuǎn)入步驟D中，否則，轉(zhuǎn)入步驟E中。
[0089]D、將所述中間CXD小數(shù)值作為最終CCD小數(shù)值。
[0090]E、調(diào)節(jié)CXD顯微鏡4的位置，轉(zhuǎn)入步驟B。
[0091 ] 步驟E中調(diào)節(jié)CXD顯微鏡4的位置使得CXD顯微鏡4的視場中心與刻線瞄準(zhǔn)中心位置更加靠近(如圖6所示，圖6中f為刻線，h為刻線瞄準(zhǔn)中心位置，g為激光掃描CXD顯微鏡的視場，視場中的十字中心點(diǎn)為視場中心)，以降低CCD小數(shù)值，進(jìn)而提高對準(zhǔn)精度。
[0092]本優(yōu)選方案中，確定最終CCD小數(shù)值采用反饋式調(diào)節(jié)方式，直至將CCD小數(shù)值降至設(shè)定值以下，這能夠提高校準(zhǔn)的精度。需要說明的是，本實(shí)施例中設(shè)定值指的是能夠保證校準(zhǔn)精度的最大CCD小數(shù)值。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)不同長度的線紋計量器具合理地確定設(shè)定值的大小，本實(shí)施例不對設(shè)定值的具體大小作限制，一般為不超過2個像素的間距。上述優(yōu)選方案能夠使得普通光學(xué)顯微鏡在成像質(zhì)量欠佳情況下實(shí)現(xiàn)高精度刻線瞄準(zhǔn)，進(jìn)而降低CCD小數(shù)值，提高校準(zhǔn)精度。
[0093]S104、判斷同一刻線位置的前測結(jié)果與回測結(jié)果的差值是否大于設(shè)定限制值，若不超過，則取前測結(jié)果與回測結(jié)果的均值作為該刻線距零刻線間隔的實(shí)際長度值，否則計算機(jī)軟件提示出現(xiàn)結(jié)果異常，軟件需要人工干預(yù)的方式進(jìn)行結(jié)果異常處理之后才能開始下一個位置的測量，兩種方法用于結(jié)果異常的處理，一是再次拍照刻線圖像重新處理瞄準(zhǔn)刻線圖像以更新結(jié)果，二是可以采用人工瞄準(zhǔn)讀數(shù)更新結(jié)果。如果結(jié)果正常常則進(jìn)入下一個刻線位置繼續(xù)測量。當(dāng)然，上述發(fā)生異常是可以進(jìn)行報警。
[0094]當(dāng)然步驟S104是在進(jìn)行回測的基礎(chǔ)之上進(jìn)行的，為優(yōu)選的步驟，能夠進(jìn)一步提高對校準(zhǔn)精度，即示值誤差的精度。
[0095]S105、測量結(jié)果的顯不與輸出，輸出測量結(jié)果報告。
[0096]步驟S105中，測量結(jié)果至少包括示值誤差。
[0097]本發(fā)明實(shí)施例提供的校準(zhǔn)方法中，獲取的刻線圖像的像素間距是一個重要的技術(shù)環(huán)節(jié)即CCD像素的標(biāo)定，CCD像素的標(biāo)定直接決定校準(zhǔn)的精度?，F(xiàn)有技術(shù)方案采用標(biāo)準(zhǔn)尺標(biāo)定像素間距，此種情況下標(biāo)準(zhǔn)尺本身的誤差會直接傳遞給像素間距本身，從而影響像素間距的精度。為了解決此問題，本發(fā)明實(shí)施例的一個優(yōu)選方案中，確定中間CCD小數(shù)值包括采用大長度線紋計量器具7和測長標(biāo)準(zhǔn)器18標(biāo)定CXD顯微鏡的像素間距(即CXD像素間距)，具體的標(biāo)定包括如下步驟:
[0098]S1、選擇大長度線紋計量器具7質(zhì)量較好的一條刻線作為標(biāo)定刻線。
[0099]本步驟中質(zhì)量較好指的是刻線較清楚，例如劃痕較少，污垢較少，線條較明顯等。
[0100]S2、控制CXD顯微鏡4相對于標(biāo)定刻線向一個方向移動ΛΡ1個像素，移動距離不超過該標(biāo)定刻線寬度的1/3，從測長標(biāo)準(zhǔn)器18上讀取移動的距離Λ LI，控制CXD顯微鏡4相對于標(biāo)定刻線向另一個方向移動ΛΡ2個像素，移動距離不超過該標(biāo)定刻線寬度的1/3，從測長標(biāo)準(zhǔn)器18上讀取移動的距離AL2。
[0101]S3、計算像素間距值Δ,計算公式為Δ = (ALl/APl+AL2/AP2)/2。
[0102]當(dāng)然上述求均值的方式能夠使得像素間距的誤差較小，也可以不采用平均值的方式。即直接使得CXD顯微鏡4相對于標(biāo)定刻線向一個方向移動ΛΡ1個像素，移動距離可以不超過該標(biāo)定刻線寬度的1/3，從測長標(biāo)準(zhǔn)器18上讀取移動的距離AL1，然后通過ALl除以移動的像素數(shù)量ΛΡ1得到單個像素的間隔。
[0103]上述優(yōu)選方案利用測長標(biāo)準(zhǔn)器18和待測的大長度線紋計量器具7本身來標(biāo)定CCD像素間距，可以減少標(biāo)準(zhǔn)尺標(biāo)定像素間距帶來的中間誤差，減少一個誤差傳遞環(huán)節(jié)，能夠提聞對像素間距的標(biāo)定精度，最終能夠提聞校準(zhǔn)精度。
[0104]需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例提供的校準(zhǔn)系統(tǒng)和校準(zhǔn)方法相對應(yīng)，實(shí)施例中關(guān)于兩部分的描述不是孤立存在，相關(guān)聯(lián)內(nèi)容可以相互借鑒，而不應(yīng)該受到限制。
[0105]本發(fā)明實(shí)施例提供的大長度線紋計量器具校準(zhǔn)方法，對于長度較大的計量器具，往往會因?yàn)槠淇叹€間距偏差較大而會出現(xiàn)自動瞄準(zhǔn)對線錯誤的情況，安裝使用雙攝像系統(tǒng)進(jìn)行局部和全局線紋的攝像和圖像處理可以解決該問題，但是這樣的系統(tǒng)軟硬件構(gòu)成復(fù)雜不易實(shí)現(xiàn)，因而如何不增加硬件的基礎(chǔ)上用簡單的方法即可以解決大間距線紋的自動測量問題。本實(shí)施例提供的校準(zhǔn)方法中，依據(jù)相鄰的刻線之間偏差值較小的特點(diǎn)，采用中間過渡多位置的測量方法避免了大間距直接測量時由于刻線間距偏差的累積值較大而導(dǎo)致錯誤瞄準(zhǔn)刻線的問題。
[0106]上述實(shí)施例公開了多個優(yōu)選的方案，各個優(yōu)選的方案只要不矛盾，都可以任意組合形成新的技術(shù)方案，而這些技術(shù)方案均在本發(fā)明實(shí)施例公開的范疇內(nèi)。
[0107]以上所述的本發(fā)明實(shí)施方式，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.大長度線紋計量器具自動校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 支撐導(dǎo)軌⑵； 運(yùn)動小車(I)，設(shè)置在所述支撐導(dǎo)軌(2)上，且能夠沿所述支撐導(dǎo)軌(2)移動； 電驅(qū)動裝置，用于驅(qū)動所述運(yùn)動小車(I)移動； CCD顯微鏡(4)，設(shè)置在所述運(yùn)動小車⑴上，用于瞄準(zhǔn)沿所述支撐導(dǎo)軌(2)展開的大長度線紋計量器具(7)的刻線，所述CCD顯微鏡(4)具有用于獲取刻線圖像的刻線圖像接收CCD(12)以及與所述刻線圖像接收CCD(12)相連，用于將所述刻線圖像發(fā)出的CCD圖像無線發(fā)送器(13)； 測長標(biāo)準(zhǔn)器(18)，用于檢測所述CCD顯微鏡(4)的視場中心距大長度線紋計量器具(7)零刻線的距離，得到大數(shù)值； CCD圖像無線接收器(20)，用于接收所述刻線圖像； 計算機(jī)(15)，與 所述CCD圖像無線接收器(20)和所述測長標(biāo)準(zhǔn)器(18)均相連，所述計算機(jī)(15)的軟件模塊具有測量模塊、控制模塊和結(jié)果輸出模塊，所述測量模塊用于根據(jù)所述刻線圖像計算CCD小數(shù)值，以及根據(jù)所述大數(shù)值和所述CCD小數(shù)值計算示值誤差，所述示值誤差為刻線距零刻線間距的實(shí)際長度值與名義值的差，所述控制模塊用于控制所述電驅(qū)動裝置啟閉，以實(shí)現(xiàn)所述運(yùn)動小車(I)帶動CCD顯微鏡(4)的自動定位瞄準(zhǔn)，所述結(jié)果輸出模塊用于測量結(jié)果的顯示和輸出，所述測量結(jié)果至少包括示值誤差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述校準(zhǔn)系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述CCD顯微鏡(4)的物鏡周圍的顯微鏡環(huán)形照明(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述校準(zhǔn)系統(tǒng)還包括鎖定裝置，所述鎖定裝置包括: 與所述支撐導(dǎo)軌(2)并排延伸的鐵板(3)； 通過彈簧片(9)與所述運(yùn)動小車(I)相連的電磁鐵(10)，所述彈簧片(9)豎直延伸，且連接在所述電磁鐵(10)的中心，所述鐵板(3)的側(cè)面與所述電磁鐵(10)的側(cè)面均為豎直延伸的吸附面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述運(yùn)動小車(I)包括承載段(101)、驅(qū)動控制段(102)、微動螺桿(103)和拉緊彈簧(104);其中， 所述CCD顯微鏡(4)位于所述承載段(101)上，所述驅(qū)動電機(jī)和所述電磁鐵(10)設(shè)置在所述驅(qū)動控制段(102)上，所述拉緊彈簧(104)連接所述承載段(101)和所述驅(qū)動控制段(102)，所述微動螺桿(103)的兩端分別與所述承載段(101)和所述驅(qū)動控制段(102)螺紋連接，所述驅(qū)動電機(jī)包括驅(qū)動所述運(yùn)動小車(I)的驅(qū)動輪的第一驅(qū)動電機(jī)和驅(qū)動所述微動螺桿(103)旋轉(zhuǎn)以調(diào)節(jié)所述承載段(101)和所述驅(qū)動控制段(102)之間距離的第二驅(qū)動電機(jī)，所述驅(qū)動輪設(shè)置在所述驅(qū)動控制段(102)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述電驅(qū)動裝置的供電設(shè)備包括直流電源(16)、供電銅條(17)和碳刷導(dǎo)電滑條；所述供電銅條(17)并排設(shè)置在所述鐵板(3)內(nèi)側(cè)，且通過導(dǎo)線(21)與所述直流電源(16)相連；所述碳刷導(dǎo)電滑條一端與所述第一驅(qū)動電機(jī)和第二驅(qū)動電機(jī)的取電端連接，另一端與所述供電銅條(17)滑動配合以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動取電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述校準(zhǔn)系統(tǒng)還包括線激光源(14)、激光掃描信號接收器(11)、DSP信號處理器(22)和設(shè)置在所述CCD顯微鏡(4)的鏡腔內(nèi)的反射鏡組(5)； 所述反射鏡組(5)將線激光反射到被測大長度線紋計量器具(7)的尺面上，并將尺面條碼的光強(qiáng)信號反射到所述激光掃描信號接收器(11)的接收端，所述DSP信號處理器(22)用于將所述激光掃描信號接收器(11)接收的光強(qiáng)信號； 所述DSP信號處理器(22)與所述計算機(jī)(15)相連，所述計算機(jī)(15)還包括獲取模塊，所述獲取模塊根據(jù)所述光強(qiáng)信號獲取所述測長標(biāo)準(zhǔn)器(18)檢測的長度值。
7.大長度線紋計量器具的校準(zhǔn)方法，其特征在于，采用如權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的校準(zhǔn)系統(tǒng)完成，所述校準(zhǔn)方法包括如下步驟: 操作人員人工控制CCD顯微鏡(4)對準(zhǔn)大長度線紋計量器具(7)的零刻線； 自大長度線紋計量器具(7)的零刻線開始，逐步控制所述運(yùn)動小車(I)在設(shè)定的刻線處停止； 調(diào)節(jié)所述運(yùn)動小車(I)以使CCD顯微鏡(4)?？吭趯?yīng)的刻線處； 確定最終CCD小數(shù)值； 根據(jù)所述最終CCD小數(shù)值和測長標(biāo)準(zhǔn)器(18)所獲取的大數(shù)值，計算所述刻線距所述零刻線間距的實(shí)際長度值 ；根據(jù)所述實(shí)際長度值和所述刻線距所述零刻線間距的名義值計算刻線間距的示值誤差。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的校準(zhǔn)方法，其特征在于，確定最終CCD小數(shù)值包括: A、抓拍所述刻線圖像，以及確定所述刻線的瞄準(zhǔn)中心位置； B、確定中間CXD小數(shù)值；C、判斷所述中間CCD小數(shù)值是否小于設(shè)定值，若是，轉(zhuǎn)入步驟D，否則，轉(zhuǎn)入步驟E; D、將所述中間CCD小數(shù)值作為所述最終CCD小數(shù)值； E、調(diào)節(jié)所述CXD顯微鏡(4)的位置，轉(zhuǎn)入步驟B。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的校準(zhǔn)方法，其特征在于，采用雙直邊擬合瞄準(zhǔn)方法或刻線信號處理瞄準(zhǔn)方法確定所述刻線的瞄準(zhǔn)中心位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的校準(zhǔn)方法，其特征在于，確定中間CCD小數(shù)值包括采用大長度線紋計量器具(7)和測長標(biāo)準(zhǔn)器(18)標(biāo)定CCD顯微鏡(4)的像素間距；采用大長度線紋計量器具(7)和測長標(biāo)準(zhǔn)器(18)標(biāo)定CCD顯微鏡(4)的像素間距，包括: 選擇大長度線紋計量器具(7)質(zhì)量較好的一條刻線作為標(biāo)定刻線； 控制CXD顯微鏡(4)相對于標(biāo)定刻線向一個方向移動ΛPl個像素，移動距離不超過該標(biāo)定刻線寬度的1/3，從測長標(biāo)準(zhǔn)器(18)上讀取CXD顯微鏡(4)移動的距離Λ LI，控制CXD顯微鏡(4)相對于標(biāo)定刻線向另一個方向移動Λ Ρ2個像素，移動距離不超過該標(biāo)定刻線寬度的1/3，從測長標(biāo)準(zhǔn)器(18)上讀取CXD顯微鏡(4)移動的距離AL2 ； 根據(jù)Λ = ( Λ LI/Λ Pl+Λ L2/Λ Ρ2)/2計算像素間距值Λ。
【文檔編號】G01B3/10GK104034220SQ201410216000
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】高宏堂, 李建雙, 葉孝佑 申請人:中國計量科學(xué)研究院