基于光栅尺高速飞拍锁存的高精度测量装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开并提供了一种基于光栅尺高速飞拍锁存的高精度测量装置及其使用方法，其测量精度高，硬件成本低，结构简单，拍照速度快。本发明专利技术所采用的技术方案是：本发明专利技术包括一种基于光栅尺高速飞拍锁存的高精度测量装置，它包括相机模块、光栅尺模块和两组对称设置的直线运动机构，直线运动机构包括支架和均设置在支架上部的滚珠丝杆、联轴器以及驱动电机，滚珠丝杆上适配设置有螺母滑块，相机模块包括相机和相机安装座，相机安装座的两侧分别与两组直线运动机构中的螺母滑块固定连接，光栅尺模块包括光栅尺和读数头，读数头与螺母滑块相连接，光栅尺设置在支架上且平行于滚珠丝杆的轴向方向。本发明专利技术可用于长距离测试技术应用的技术领域。

High Precision Measuring Device Based on Grating Ruler High Speed Flying Beat Lock and Its Application Method

The invention discloses and provides a high-precision measuring device based on high-speed flying photograph latch of grating ruler and its use method. The device has high measuring accuracy, low hardware cost, simple structure and fast photographing speed. The technical scheme of the invention is that the invention includes a high precision measuring device based on high-speed flying racket latch of grating ruler, which includes camera module, grating ruler module and two sets of linear motion mechanism symmetrically arranged. The linear motion mechanism includes a bracket and a ball screw, a coupling and a drive which are all arranged on the upper part of the bracket. Motorized motor and ball screw are fitted with nut slider. Camera module includes camera and camera mounting seat. Both sides of camera mounting seat are fixed with nut slider in two groups of linear motion mechanism. Grating ruler module includes grating ruler and reading head, reading head is connected with nut slider, and grating ruler is set on bracket. Upper and parallel to the axial direction of the ball screw. The invention can be used in the technical field of the application of long-distance testing technology.

【技术实现步骤摘要】
基于光栅尺高速飞拍锁存的高精度测量装置及其使用方法
本专利技术涉及一种基于光栅尺高速飞拍锁存的高精度测量装置及其使用方法。
技术介绍
如果在单图上要实现长距高精度测量，势必要选择像素高的相机配小倍率镜头，如果测量距离越长硬件成本成几何倍数增长，超过一定程度距离目前硬件最高配置也无法达到测量要求。相机像素越高，镜头倍率越大相应重量和体积也增加，进而增加了结构空间设计的复杂性。传统长距离测量结构存在如下不足：1）测量精度差，数据不准确。传统测量结构都是把相机挂在直线模组上，通过控制电机分别在AB两个测量端位置上拍照，然后把两个图像特征位置偏差叠加电机运动距离即为测量距离，此类测量完全忽略了电机运动到位有振定过程误差、电机齿轮或联轴器扭力间隙误差、丝杆间隙误差、环境空间温度膨胀误差等等，这些误差直接影响测量精度，结构件的松动还会造成测量数据错误。2）硬件成本高，结构复杂。如果测量距离较大又不想牺牲测量精度，就得选择大像素相机和小倍率镜头，方案成本就极高；高像素相机和小倍率镜头的重量和体积都比较大，增加了结构设计的复杂性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于光栅尺高速飞拍锁存的高精度测量装置及其使用方法，其测量精度高，硬件成本低，结构简单，拍照速度快。本专利技术所采用的技术方案是：本专利技术包括一种基于光栅尺高速飞拍锁存的高精度测量装置，它包括相机模块、光栅尺模块和两组对称设置的直线运动机构，所述直线运动机构包括支架和均设置在所述支架上部的滚珠丝杆、联轴器以及驱动电机，所述滚珠丝杆上适配设置有螺母滑块，所述相机模块包括相机和相机安装座，所述相机安装座的两侧分别与两组所述直线运动机构中的螺母滑块固定连接，所述光栅尺模块包括光栅尺和读数头，所述读数头与所述螺母滑块相连接，所述光栅尺设置在所述支架上且平行于所述滚珠丝杆的轴向方向。进一步地，它还包括PLC模块，所述PLC模块包括编码器采集单元、高速输出单元和高速输入单元，所述编码器采集单元用于实时采集光栅尺数据，所述高速输出单元与相机相配合并用于触发相机拍照，所述高速输入单元与所述读数头信号配合并用于锁存当前光栅尺位置信息。进一步地，所述相机在运动路径上设置有拍照工位，所述高速输出单元安装在所述支架上且对应在所述拍照工位处，所述相机上设置有与所述高速输出单元信号配合的接收器，所述编码器采集单元和所述高速输入单元均安装在相机安装座上。进一步地，所述支架的上部内侧设置有直线导轨，所述直线导轨与所述滚珠丝杆相平行，所述相机安装座的底部设置有与所述直线导轨相滑动配合的滑块。进一步地，所述直线导轨在宽度方向的两侧上设置有内凹槽，所述滑块的底部设置有与所述直线导轨的上部相适配的卡槽。本专利技术还包括一种基于光栅尺高速飞拍锁存的高精度测量装置的使用方法，它包括如下步骤：A、在待测产品上标记A特征点和B特征点，在相机的视野内放置1*1mm的方格标定板；B、启动驱动电机，令相机模块进行直线运动；C、相机模块先后运动到预先设置好的对应A特征点和B特征点拍照工位上，高速输出单元触发相机并对进行拍照，同时触发高速输入单元锁存当前光栅尺的位置，并相继得到A特征点的图像1和B特征点的图像2；D、记录图像1中A特征的偏差（S1），光栅尺间距（S2）以及图像2中B特征的偏差（S3），计算特征点距离：特征点的距离（S1）+（S2）+（S3）。进一步地，重复步骤B-步骤D，得到多组特征点的距离、A特征的偏差（S1）、光栅尺间距（S2）以及B特征的偏差（S3）的值并记录，用于验证AB两点拍照固定线距离的重复性。进一步地，重复次数为100次。本专利技术的有益效果为：本专利技术引入光栅尺模块，直接反应运动端的实际数据，拍照瞬间锁存光栅尺当前位置，确保图像和实际位置真实对应，消除了控制端和运动端引入的任何误差，极大的提高了测量精度；本专利技术使用光栅尺实际测量，可以选择小像素相机和普通倍率镜头都完全不影响精度，极大的降低了开发成本。本专利技术解决了高成本设计难的问题，极大提高了产品的竞争力。附图说明图1是本专利技术中的测量装置的结构示意图；图2是PLC模块与光栅尺和相机的配合示意图；图3是工作原理示意图；图4是图像1偏差（S1）的折线图；图5是光栅尺间距（S2）的折线图；图6是图像2偏差（S3）的折线图；图7是测量距离的折线图。具体实施方式如图1至图3所示，本专利技术的具体实施方式是：本专利技术包括一种基于光栅尺高速飞拍锁存的高精度测量装置，它包括相机模块、光栅尺模块和两组对称设置的直线运动机构，所述直线运动机构包括支架1和均设置在所述支架1上部的滚珠丝杆2、联轴器3以及驱动电机4，所述滚珠丝杆2上适配设置有螺母滑块5，所述相机模块包括相机6和相机安装座7，所述相机安装座7的两侧分别与两组所述直线运动机构中的螺母滑块5固定连接，所述光栅尺模块包括光栅尺8和读数头9，所述读数头9与所述螺母滑块5相连接，所述光栅尺8设置在所述支架1上且平行于所述滚珠丝杆2的轴向方向。进一步地，它还包括PLC模块10，所述PLC模块10包括编码器采集单元11、高速输出单元12和高速输入单元13，所述编码器采集单元11用于实时采集光栅尺数据，所述高速输出单元12与相机6相配合并用于触发相机6拍照，所述高速输入单元13与所述读数头9信号配合并用于锁存当前光栅尺位置信息。进一步地，所述相机6在运动路径上设置有拍照工位，所述高速输出单元12安装在所述支架1上且对应在所述拍照工位处，所述相机6上设置有与所述高速输出单元12信号配合的接收器，所述编码器采集单元11和所述高速输入单元13均安装在相机安装座7上。进一步地，所述支架1的上部内侧设置有直线导轨14，所述直线导轨14与所述滚珠丝杆2相平行，所述相机安装座7的底部设置有与所述直线导轨14相滑动配合的滑块15。进一步地，所述直线导轨14在宽度方向的两侧上设置有内凹槽，所述滑块15的底部设置有与所述直线导轨14的上部相适配的卡槽。本专利技术还包括一种基于光栅尺高速飞拍锁存的高精度测量装置的使用方法，它包括如下步骤：a、在待测产品上标记A特征点16和B特征点17，在相机6的视野内放置1*1mm的方格标定板；b、启动驱动电机4，令相机模块进行直线运动；c、相机模块先后运动到预先设置好的对应A特征点16和B特征点17拍照工位上，高速输出单元12触发相机6并对进行拍照，同时触发高速输入单元13锁存当前光栅尺8的位置，并相继得到A特征点16的图像1和B特征点17的图像2；d、记录图像1中A特征的偏差（S1），光栅尺间距（S2）以及图像2中B特征的偏差（S3），计算特征点距离：特征点的距离=（S1）+（S2）+（S3）。进一步地，重复步骤B-步骤D，得到多组特征点的距离、A特征的偏差（S1）、光栅尺间距（S2）以及B特征的偏差（S3）的值并记录，用于验证AB两点拍照固定线距离的重复性。进一步地，重复次数为100次。进一步地，在步骤D中光栅尺间距（S2）为图像2锁存光栅尺的位置与图像1锁存光栅尺的位置的差值。本专利技术的有益效果为：本专利技术引入光栅尺模块，直接反应运动端的实际数据，拍照瞬间锁存光栅尺8当前位置，确保图像和实际位置真实对应，消除了控制端和运动端引入的任何误差，极大的提高了测量精度；本专利技术使用光栅尺8实际测量，可以选择小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光栅尺高速飞拍锁存的高精度测量装置，其特征在于：它包括相机模块、光栅尺模块和两组对称设置的直线运动机构，所述直线运动机构包括支架（1）和均设置在所述支架（1）上部的滚珠丝杆（2）、联轴器（3）以及驱动电机（4），所述滚珠丝杆（2）上适配设置有螺母滑块（5），所述相机模块包括相机（6）和相机安装座（7），所述相机安装座（7）的两侧分别与两组所述直线运动机构中的螺母滑块（5）固定连接，所述光栅尺模块包括光栅尺（8）和读数头（9），所述读数头（9）与所述螺母滑块（5）相连接，所述光栅尺（8）设置在所述支架（1）上且平行于所述滚珠丝杆（2）的轴向方向。

【技术特征摘要】
1.一种基于光栅尺高速飞拍锁存的高精度测量装置，其特征在于：它包括相机模块、光栅尺模块和两组对称设置的直线运动机构，所述直线运动机构包括支架（1）和均设置在所述支架（1）上部的滚珠丝杆（2）、联轴器（3）以及驱动电机（4），所述滚珠丝杆（2）上适配设置有螺母滑块（5），所述相机模块包括相机（6）和相机安装座（7），所述相机安装座（7）的两侧分别与两组所述直线运动机构中的螺母滑块（5）固定连接，所述光栅尺模块包括光栅尺（8）和读数头（9），所述读数头（9）与所述螺母滑块（5）相连接，所述光栅尺（8）设置在所述支架（1）上且平行于所述滚珠丝杆（2）的轴向方向。2.根据权利要求1所述的基于光栅尺高速飞拍锁存的高精度测量装置，其特征在于：它还包括PLC模块（10），所述PLC模块（10）包括编码器采集单元（11）、高速输出单元（12）和高速输入单元（13），所述编码器采集单元（11）用于实时采集光栅尺数据，所述高速输出单元（12）与相机（6）相配合并用于触发相机（6）拍照，所述高速输入单元（13）与所述读数头（9）信号配合并用于锁存当前光栅尺位置信息。3.根据权利要求2所述的基于光栅尺高速飞拍锁存的高精度测量装置，其特征在于：所述相机（6）在运动路径上设置有拍照工位，所述高速输出单元（12）安装在所述支架（1）上且对应在所述拍照工位处，所述相机（6）上设置有与所述高速输出单元（12）信号配合的接收器，所述编码器采集单元（11）和所述高速输入单元（13）均安装在相机安装座（7）上。4.根据权利要求1所述的基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘有能，
申请(专利权)人：珠海市运泰利自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44