莫尔条纹的自适应去噪方法技术

本发明专利技术涉及光电位移精密测量技术领域，尤其涉及一种莫尔条纹的自适应去噪方法，包括：

【技术实现步骤摘要】
莫尔条纹的自适应去噪方法


[0001]本专利技术涉及光电位移精密测量
，尤其涉及一种莫尔条纹的自适应去噪方法
。

技术介绍

[0002]计量用莫尔条纹是目前用于角度和长度的光学测量的主要手段之一，因其具备高精度
、
高可靠性和环境适应力强等优点，在光学测量中得到了广泛的应用
。
莫尔条纹信号中的噪声分为两种，其一，低频噪声；其二，高频噪声
。
低频噪声通过合理的机械安装调试即可得到解决，通常对于莫尔条纹信号降噪主要是处理高频噪声
。
目前莫尔条纹信号降噪处理方法有硬件和软件两种，其中硬件采用滤波电路，软件则采用滤波算法
。
由于常见的硬件滤波电路使用固定值元器件，因此一旦噪声的频率或者莫尔条纹信号的频率发生改变，滤波将无法达到预期效果，甚至导致测量功能的丧失
。
软件滤波则对处理器性能的要求较高，且会降低数据处理的带宽
。

技术实现思路

[0003]本专利技术为解决现有的硬件去噪方法存在的无法对变化的莫尔条纹频率进行实时去噪以及软件去噪方法存在的处理速度慢等问题，提供一种莫尔条纹的自适应去噪方法，通过采用以数字电位计和数字可调电容器代替固定阻值的电阻和固定容值的电容，构成
RC
滤波电路的方式，对莫尔条纹进行自适应去噪，且能够减轻处理器的数据处理负担，提高数据处理速度
。
[0004]本专利技术提供的莫尔条纹的自适应去噪方法，利用检测模块和信号处理系统实现，检测模块包括码盘或光栅尺，信号处理系统包括整形电路
、ADC
电路
、
处理器和通信电路，信号处理系统还包括
RC
滤波电路，
RC
滤波电路包括数字电位计和数字可调电容器，具体包括如下步骤：
[0005]S1、
将莫尔条纹信号分别输入
RC
滤波电路和整形电路，
RC
滤波电路消除莫尔条纹信号中的噪声，整形电路将莫尔条纹信号整形成方波信号并输入处理器
。
[0006]S2、RC
滤波电路将消除噪声的莫尔条纹信号输入
ADC
电路中，
ADC
电路将莫尔条纹信号转换为数字信号并输入处理器，处理器通过对数字信号进行处理获得精波信号，将精波信号与方波信号进行结合获得精粗矫正信号，处理器对精粗矫正信号进行计时，获得莫尔条纹信号的频率
。
[0007]S3、
通过利用检测模块获得的码盘的转速或光栅尺的运行速度计算莫尔条纹信号的频率，并将莫尔条纹信号的频率通过通信电路输入处理器
。
[0008]S4、
将步骤
S2
与步骤
S3
得到的莫尔条纹信号的频率在处理器中进行比较，以确定莫尔条纹信号的稳定频率
。
[0009]S5、
根据莫尔条纹信号的稳定频率计算
RC
滤波电路的截止频率
f
：
[0010]f
＝
3f
signal
(3)
；
[0011]S6、
根据截止频率计算电容值与电阻值，并通过总线将电容值与电阻值对应写入数字电位计和数字可调电容器，完成对莫尔条纹信号的自适应去噪
。
[0012]优选地，处理器包括定时计数器，定时计数器用于获得精粗矫正信号的时钟周期，通过精粗矫正信号的时钟周期计算获得莫尔条纹信号的频率
f
signal
：
[0013][0014]其中，
T
为精粗矫正信号的时钟周期
。
[0015]优选地，在步骤
S3
中，通过码盘的转速或光栅尺的运行速度计算获得莫尔条纹信号的频率，具体包括如下步骤：
[0016]S31、
通过码盘的转速或光栅尺的运行速度计算莫尔条纹信号的时钟周期
。
[0017][0018]其中，
ω
为码盘的转速或光栅尺的运行速度，
n
为码盘或光栅尺的刻线数
。
[0019]S32、
根据式
(1)
计算莫尔条纹信号的频率
。
[0020]优选地，步骤
S4
具体包括如下步骤：
[0021]S41、
确认检测模块是否输入有码盘的转速或光栅尺的运行速度，若确认无输入，则执行步骤
S42
，否则执行步骤
S44。
[0022]S42、
通过定时计数器连续采集
N
次精粗矫正信号的时钟周期，若
N
次采集结果不同，
N≥3
，则执行步骤
S43
，否则执行步骤
S5。
[0023]S43、
将比较结果或采集结果输送至检测模块，重新执行步骤
S41。
[0024]S44、
通过码盘的转速或光栅尺的运行速度计算获得莫尔条纹信号的频率，并与步骤
S2
获得的莫尔条纹信号的频率进行比较，若比较结果相等，则执行步骤
S5
，否则执行步骤
S43。
[0025]与现有技术相比，本专利技术能够取得如下有益效果：
[0026](1)
本专利技术采用阻值可调的数字电位计和容值可调的数字可调电容器代替固定阻值的电阻和固定容值的电容，构成
RC
滤波电路，利用处理器实时监控在电路工作时的莫尔条纹的频率，并实时调整设置数字电位计和数字可调电容器，达到自适应滤波的效果
。
[0027](2)
本专利技术通过处理器计算莫尔条纹信号的频率可获得速度，将该速度传给检测模块，可获得被测目标的角速度和线速度
。
附图说明
[0028]图1是根据本专利技术实施例提供的莫尔条纹的自适应去噪方法的结构示意图；
[0029]图2是根据本专利技术实施例提供的
RC
滤波电路的电路结构示意图；
[0030]图3是根据本专利技术实施例提供的莫尔条纹的自适应去噪方法的流程示意图；
[0031]图4是根据本专利技术实施例提供的方波信号的周期测量原理示意图
。
[0032]附图标记包括：
RC
滤波电路
1、ADC
电路
2、
处理器
3、
通信电路
4、
检测模块5和整形电路
6。
具体实施方式
[0033]在下文中，将参考附图描述本专利技术的实施例
。
在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示
。
在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同
。
因此，将不重复其详细描述
。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种莫尔条纹的自适应去噪方法，利用检测模块和信号处理系统实现，所述检测模块包括码盘或光栅尺，所述信号处理系统包括整形电路
、ADC
电路
、
处理器和通信电路，其特征在于，所述信号处理系统还包括
RC
滤波电路，所述
RC
滤波电路包括数字电位计和数字可调电容器，具体包括如下步骤：
S1、
将所述莫尔条纹信号分别输入所述
RC
滤波电路和所述整形电路，所述
RC
滤波电路消除莫尔条纹信号中的噪声，所述整形电路将所述莫尔条纹信号整形成方波信号并输入所述处理器；
S2、
所述
RC
滤波电路将消除噪声的莫尔条纹信号输入所述
ADC
电路中，所述
ADC
电路将所述莫尔条纹信号转换为数字信号并输入所述处理器，所述处理器通过对所述数字信号进行处理获得精波信号，将所述精波信号与所述方波信号进行结合获得精粗矫正信号，所述处理器对所述精粗矫正信号进行计时，获得所述莫尔条纹信号的频率；
S3、
通过利用所述检测模块获得的所述码盘的转速或所述光栅尺的运行速度计算所述莫尔条纹信号的频率，并将所述莫尔条纹信号的频率通过所述通信电路输入所述处理器；
S4、
将所述步骤
S2
与所述步骤
S3
得到的莫尔条纹信号的频率在所述处理器中进行比较，以确定所述莫尔条纹信号的稳定频率；
S5、
根据所述莫尔条纹信号的稳定频率计算所述
RC
滤波电路的截止频率
f
：
f
＝
3f
signal
(3)
；
S6、
根据所述截止频率计算电容值与电阻值，并通过总线将所述电容值与所述电阻值对应写入所述数字电位计和所述数字可调电容器，完成对所述莫尔条纹信号的自适应去噪
。2.
根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩庆阳，沈宏海，马天翔，梁超，王志冲，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：