一种自同步条形码位移传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种自同步条形码位移传感器，包括一条具有特定一维条形码尺带，一个读数装置朝向特定一维条形码的读数盒，读数盒与尺带相对移动进行绝对位置信息的编码读取从而测得绝对位置信息；该编码读取传感器基于智能图像处理技术和条纹差分原理，将含有绝对位置信息的编码，利用特定一维条形码表达出来，并通过读数盒读取，可精确测量物体的位移量和绝对位置值，其量程几乎不受限制该尺带为柔性尺带，可跟随直线或曲线轨迹安装，相对运动无接触摩擦，读取间隙自适应，编码长度几乎无限制，可广泛应用于水利水电、工矿企业、交通运输、绿色环保、军工装备等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种自同步条形码位移传感器
本技术涉及一种新型的绝对式自同步条形码位移传感器，属于仪器仪表
中的非接触式位移传感器。
技术介绍
在现代水利工程中，测量闸门开度的位移传感器装置有很多种形式，大致可分如下三种：钢丝绳旋转编码器、黑色陶瓷活塞杆加CMS行程检测、刚性无接触位移传感器。钢丝绳旋转编码器位移传感器装置是水利工程上最早成熟的产品，它利用钢丝绳滚轮周长来测量物体的长度和距离，其主要组成部件为旋转编码器、恒力弹簧、钢丝绳及卷筒。钢丝绳传感器在闸门油缸上的安装分为内置式与外置式。内置式工作原理是采用钢丝绳作为传动件，一端与油缸活塞杆相连，另一端缠绕在卷筒上，卷筒上装有发条式恒力弹簧，控制钢丝绳随活塞杆的活塞运动来回伸缩，在卷筒连轴的旋转编码器上输出闸门开度数据。该方式缺点是维修麻烦，一旦出现弹簧回卷力不足，钢丝绳被拉断就可能拉伤油缸内壁，不仅需更换传感器本身，尤其需拆卸维修油缸，代价巨大。外置式钢丝绳传感器虽然维修方便，但其受环境影响较大，尤其是钢丝绳侵入水中时，水流冲击、水面漂浮物、水冰冻等因素导致测量受阻。黑色陶瓷CMS行程检测装置体积小，安装在油缸外部前端与黑色陶瓷活塞杆结合部。他的工作原理是，活塞杆在喷涂陶瓷前做了刻环刻槽预处理，CMS行程检测装置通过采集这些环槽移动的脉冲信号来确定行程。黑色陶瓷CMS行程检测装置缺点在于它是增量型编码，断电后需重新从零位开始检测，这在工业应用环境中是个重要缺陷。刚性无接触位移传感器常见的为磁致伸缩技术，该类传感器大多采用内置式，其原理是波导管在磁场中运动发出电信号来确定位移量。这类传感器缺点有：检测长度越长，误差越大，目前行程检测大多在5米内，行程过长对油缸工作状态也有限制，油缸过于水平会导致波导管因挠度而磨损，缩短传感器的使用寿命，后期维护不方便。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是，针对现有技术的上述使用缺陷，提出一种新型的无接触式自同步条形码位移传感器，实现绝对位置读取，不怕掉电；同时理论编码长度无限制，可以用于刚性测量也可以用于柔性测量，读取精度高，可以实现大行程和微距的读取；适用性广。本技术为解决上述技术问题，采用如下技术方案：一种自同步条形码位移传感器，包括尺带、和可移动的读数头；读数头与尺带相隔设置且包含有摄像装置，其特征在于：尺带朝向摄像装置的表面设置成摄像装置能够识别的特定一维条形码；所述特定一维条形码，为在尺带长度范围内连续分布的多条黑白相间、宽窄不一的多根条形码相互平行排列构成的定数位、非重复滚动绝对编码，每根条形码长度与摄像装置取景框尺寸匹配。进一步的，读数头上还设置显示屏、功能按钮、microUSB数据接口、信号指示灯，读数头下端面设置所述摄像装置，读数头固定在与待测装置位移同步的移动装置上或直接固定在待测装置上；尺带设置于被测位移机器的固定部件上，长度方向与机器活动部件运动方向一致。进一步的，摄像装置沿尺带表面长度所在方向与尺带始终保持平行，摄像装置读码时移动方向与尺带长度方向一致。进一步的，所述特定一维条形码，编码最小异动间隔为任意相邻两根条形码中心轴线间距，编码理论位移分辨率与此间距对应；所述滚动绝对编码，即摄像装置取景框在移出编码首位同时移入末尾形成新编码或者相反的这一运动过程。进一步的，所述特定一维条形码中，每根条形码包括至少一个单位白条码或单位黑条码，单位白条码或单位黑条码的宽度相等，均为编码元值数，该编码元值数与编码理论位移分辨率相关，且由摄像装置识别精度确定。进一步的，所述尺带采用PC材质的薄膜制成，适用于平面或曲面安装，且能够定距离拼接而成；所述特定一维条形码通过UV打印在尺带上，将尺带贴附于被测机器的固定部件上，长度方向与机器活动部件运动方向一致。进一步的，摄像装置为CCD摄像机。上述自同步条形码位移传感器的位移检测方法如下：工作时，被测位移机器或与被测位移机器同步的装置带动读数头运动，读数头的摄像装置读取尺带上的特定一维条形码，获得当前读数头所处的绝对位置，即被测位移机器的当前位置，当前位置与起始位置间差值即为检测位移结果。进一步的，读数过程中，读数头在设定时间内先后进行整数读取和小数读取，读取完毕后继续移动并实时更新；读数头或摄像装置在移动过程中将所拍摄到的特定一维条形码直接进行模拟转编码后进行整数读取；小数读取过程基于智能图像处理技术和条纹差分原理，将含有绝对位置信息的模拟转换编码后，在移动过程中利用条纹差分原理移动读取。进一步的，整数读取过程为：起始位置特维条码的与读取条纹区域长度相当位数的二进制的编码信息，进入摄像装置的取景框也即读取条纹区域后，读数头输出该位置的绝对位置值；摄像装置获取特定一维条码时，同时也将其转化并生成黑白相间、宽度相等均为a毫米的模拟条纹，然后通过模拟条纹计算出所获取位置的绝对位置值；当读数头向右移动设定距离后到达新位置时，得到与读取条纹区域长度相当位数的二进制的新编码信息，该新编码信息便对应此时设定距离后的绝对位置；该设定距离即为编码精度；通过起始位置和新位置的绝对位置差值计算绝对移动距离；小数读取过程为：首先在起始位置读数头或摄像装置中将取景框或读取条纹区域所拍摄到的特定一维条形码进行模拟转换，形成黑白条纹宽度均为a毫米的等宽度模拟条纹；再模拟一长串总宽度与模拟条纹总宽度相当、由左至右排列的包括黑条纹和白条纹的差分条纹，该差分条纹中黑条纹宽度为a毫米，白条纹宽度为b毫米，b＜a；最后，由左至右，将差分条纹的第一条黑条纹与模拟条纹中的第一条黑条纹对齐，使差分条纹的黑条纹与模拟条纹第N条白条纹对齐，则此时可得差分条纹的白条纹宽度b和条纹差分精度为将差分条纹随读数头移动并最终与模拟条纹重合，在此过程中开始小数部分的绝对位置识别和计算。进一步的，本技术中的有些技术术语释义如下：“自同步”释义如下：因为读数头始终是从读取框中从左到右读取与取景框尺寸相符位数的二进制，所以只要在读数头的摄像头自动调焦范围内能拍到清晰的图片，纵向也即垂直于尺带表面的的抖动是不影响读数的准确度的，所以称为自同步。“特定一维条形码”释义如下：通用一维条形码以黑白相间，宽窄不一的条纹编码表达数字，遵从标准多样。但无论遵从哪种标准，均采用“起始码”-“数据码”-“结束码”格式。用于位移检测的特定一维条形码，为在有效量程范围内分布安装的多条纹极长条形码，其长度范围优选在40至60毫米之间，受CCD摄像机视窗尺寸限制，采用特定一维条形码解读位移更为有利。特定一维条形码为连续多条黑白相间、宽窄不一的条形码长阵列相互平行排列构成，每根条形码包括至少一个单位白条码或单位黑条码，单位白条码的宽度或单位黑条码的宽度相等；单位白条码的宽度或单位黑条码的宽度均为编码元值，编码元值可初始定义为2～9中间的任意数，表明参加编码的基元个数，此个数，受CCD摄像机分辨率限制。例如，当编码元值取3时，参加编码的基元数为3，自同步条形码相应有3种不同线宽；如当编码元值取5时，参加编码的基元数为5，自同步条形码相应有5种不同线宽；自同步条形码位移传感器以绝对位置条形码定位加差分解析机制共同工作。在CCD摄像机视窗限制长扁形取景框中，随着智能调焦系统的快速有效跟踪，摄取的编码条数可以自行定义，保证摄像机与尺带之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自同步条形码位移传感器，包括尺带、和可移动的读数头；读数头与尺带相隔设置且包含有摄像装置，其特征在于：尺带朝向摄像装置的表面设置成摄像装置能够识别的特定一维条形码；所述特定一维条形码，为在尺带长度范围内连续分布的多条黑白相间、宽窄不一的多根条形码相互平行排列构成的定数位、非重复滚动绝对编码，每根条形码长度与摄像装置取景框尺寸匹配。

【技术特征摘要】
1.一种自同步条形码位移传感器，包括尺带、和可移动的读数头；读数头与尺带相隔设置且包含有摄像装置，其特征在于：尺带朝向摄像装置的表面设置成摄像装置能够识别的特定一维条形码；所述特定一维条形码，为在尺带长度范围内连续分布的多条黑白相间、宽窄不一的多根条形码相互平行排列构成的定数位、非重复滚动绝对编码，每根条形码长度与摄像装置取景框尺寸匹配。2.根据权利要求1所述的自同步条形码位移传感器，其特征在于：读数头上还设置显示屏、功能按钮、microUSB数据接口、信号指示灯，读数头下端面设置所述摄像装置，读数头固定在与待测装置位移同步的移动装置上或直接固定在待测装置上；尺带设置于被测位移机器的固定部件上，长度方向与机器活动部件运动方向一致。3.根据权利要求1所述的自同步条形码位移传感器，其特征在于：摄像装置沿尺带表面长度所在方向与尺带始终保持平行，摄像装置读码时移动方向与尺带长度方向一致。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐传仁，王汉兵，陈彬，周金波，杨艳娟，
申请(专利权)人：武汉静磁栅机电制造有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42