CN107014421B - 基于双向黑白比的光电编码器码盘不均匀误差检测方法 - Google Patents
基于双向黑白比的光电编码器码盘不均匀误差检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107014421B CN107014421B CN201710256126.9A CN201710256126A CN107014421B CN 107014421 B CN107014421 B CN 107014421B CN 201710256126 A CN201710256126 A CN 201710256126A CN 107014421 B CN107014421 B CN 107014421B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- black
- line
- code
- white
- image
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D18/00—Testing or calibrating apparatus or arrangements provided for in groups G01D1/00 - G01D15/00
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/30—Computing systems specially adapted for manufacturing
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明涉及了一种基于双向黑白比的光电编码器码盘不均匀误差检测方法,该方法采用由工业数码相机、转动工作台等组成的检测***。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,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线宽的相对差,以线宽相对差的变化范围作为码盘不均匀误差。该方法消除了现有的基于电信号处理的码盘误差检测中检测***的安装偏心、转轴转速变化、信号转换和延时等引入的误差,提高了码盘不均匀误差的检测精度。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理、检测技术领域,具体的说涉及一种基于双向黑白比的光电编码器码盘不均匀误差检测方法。
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***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
本发明为解决现有技术中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,提供了一种基于双向黑白比的光电编码器码盘不均匀误差检测的方法。
本发明的目的是这样实现的,一种基于双向黑白比的光电编码器码盘不均匀误差检测方法,该方法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,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线宽的相对差,以线宽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、转动工作台、PC机组成的图像检测***来完成,具体实现步骤如下:
步骤一、组建图像检测***:该图像检测***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;
步骤二、图像采集:将被测光电编码器码盘置于检测***的工作台,调节工业数码相机的光圈、焦距,使光电编码器码盘上精码码道的刻线在视场中清晰成像;调节工作台,使工业数码相机视场中的黑刻线(或白刻线)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(或黑刻线)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(或白刻线)处于视场中心的图像,获得2n帧的图像数据(n为码盘的码数)。
步骤三、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、提取边缘处理,获得刻线的边缘像素,选择视场中心相邻的三条刻线,当图像中心为黑线时,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;当图像中心为白线时,三条刻线分别为第k-1个码的黑线和第k+1个码的白线和黑线;k=1,2,…,n;提取三条刻线中居中的径向边缘点,最小二乘拟合得四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:
当图像中心为黑线时,计算由L1和L2之间黑线的前、后向黑白比Rb1和Rb2:
当图像中心为黑线时,计算由L1和L2之间白线的前、后向黑白比Rw1和Rw2:
步骤四、计算刻线不均匀误差E:按步骤2处理步骤1获得的2n帧图像数据,得到被测码盘精码码道上所***黑白线的双向黑白比Rbk,1和Rbk,2、Rwk,1和Rwk,2,分别求各条黑白线宽相对差Δbk和Δwk:
式中: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。
本发明的有益效果是:本发明所述的方法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***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;以局部码道图像计算的相邻刻线黑白比求取码盘刻线不均匀误差,消除了本方法所用的检测***的安装和成像误差。
附图说明
图1为本发明所述的光电编码器码盘均匀性误差检测***结构图。
图2为本发明所述的检测方法的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-工业数码相机、6-数据线、7-PC机。
具体实施方式
一种基于双向黑白比的光电编码器码盘不均匀误差检测方法,该方法采用如图1所示的图像检测***,该图像检测***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;
所述立柱支架4上的横梁部分相对于竖梁部分可以自由上下滑动调节,以使得工业数码相机处在合适的位置。
基于图像处理的双向黑白比的光电编码器码盘不均匀误差检测方法进行检测时,将被测码盘3置于工作台2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线宽的相对差,以线宽相对差的变化范围作为码盘不均匀误差。具体实现步骤如下:
1、图像采集:将被测光电编码器码盘3置于检测***的工作台2,调节工业数码相机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2,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)。
2、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,最小二乘拟合得四条径向边缘的拟合直线Li(i=0~3,如图2所示)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:
3、计算刻线不均匀误差E:按步骤2处理步骤1获得的n帧图像数据,得到被测码盘精码码道上所***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,二者只差即为刻线不均匀误差E=Δmax-Δmin。
Claims (1)
1.一种基于双向黑白比的光电编码器码盘不均匀误差检测方法,其特征在于:该方法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,采用图像、数据处理获得码道各条刻线的双向黑白比,黑白比是指码道刻线中的相邻黑白线宽之比,以双向黑白比计算各条刻线线宽的相对差,以线宽相对差的变化范围作为码盘不均匀误差,具体实现步骤如下:
步骤一、组建图像检测***:该图像检测***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);
步骤二、图像采集:将被测光电编码器码盘(3)置于检测***的工作台(2),调节工业数码相机(5)的光圈、焦距,使光电编码器码盘(3)上精码码道的刻线在视场中清晰成像;调节工作台(2),使工业数码相机(5)视场中的黑刻线或白刻线处于视场中心、刻线径向方向平行视场坐标系中的X轴,且白刻线或黑刻线数不少于两个,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或白刻线处于视场中心的图像,获得2n帧的图像数据,n为码盘的码数;
步骤三、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、提取边缘处理,获得刻线的边缘像素,选择视场中心相邻的三条刻线,当图像中心为黑线时,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;当图像中心为白线时,三条刻线分别为第k-1个码的黑线和第k+1个码的白线和黑线;k=1,2,…,n;提取三条刻线中居中的径向边缘点,最小二乘拟合得四条径向边缘的拟合直线Li的方程,其中i=0~3:
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对应的径向边缘的m个点(xij,yij),其中i=1~2、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:
当图像中心为黑线时,计算由L1和L2之间黑线的前、后向黑白比Rb1和Rb2:
当图像中心为黑线时,计算由L1和L2之间白线的前、后向黑白比Rw1和Rw2:
步骤四、计算刻线不均匀误差E:按步骤2处理步骤1获得的2n帧图像数据,得到被测码盘精码码道上所***黑白线的双向黑白比Rbk,1和Rbk,2、Rwk,1和Rwk,2,分别求各条黑白线宽相对差Δbk和Δwk:
式中: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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710256126.9A CN107014421B (zh) | 2017-04-19 | 2017-04-19 | 基于双向黑白比的光电编码器码盘不均匀误差检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710256126.9A CN107014421B (zh) | 2017-04-19 | 2017-04-19 | 基于双向黑白比的光电编码器码盘不均匀误差检测方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107014421A CN107014421A (zh) | 2017-08-04 |
CN107014421B true CN107014421B (zh) | 2023-04-28 |
Family
ID=59447680
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710256126.9A Active CN107014421B (zh) | 2017-04-19 | 2017-04-19 | 基于双向黑白比的光电编码器码盘不均匀误差检测方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107014421B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109751302A (zh) * | 2017-11-07 | 2019-05-14 | 上海安浦鸣志自动化设备有限公司 | 一种编码器码盘安装装置及安装方法 |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60230757A (ja) * | 1984-04-28 | 1985-11-16 | Ricoh Co Ltd | 画像チエツク方式 |
JPH1093811A (ja) * | 1996-09-11 | 1998-04-10 | Canon Inc | 画像処理方法及び装置 |
GB0015217D0 (en) * | 1999-06-24 | 2000-08-16 | Mitutoyo Corp | Linear scale measuring device and position detection method using the same |
JP2001317919A (ja) * | 2000-05-08 | 2001-11-16 | Nec Corp | 回路パターン線幅計測方法および回路パターン線幅計測装置 |
CN1482435A (zh) * | 2003-08-14 | 2004-03-17 | 杨俊志 | 用于距离(高程)和角度测量的绝对编码和解码方法 |
CN201107166Y (zh) * | 2007-10-19 | 2008-08-27 | 中国直升机设计研究所 | 直升机桨叶标定装置 |
CN101551260A (zh) * | 2009-05-20 | 2009-10-07 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 光电轴角编码器细分误差的检测装置 |
CN101872065A (zh) * | 2010-06-11 | 2010-10-27 | 南京中科天文仪器有限公司 | 一种光电角轴编码器的组合式光栅扫描*** |
CN102628811A (zh) * | 2012-03-30 | 2012-08-08 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 光栅刻线缺陷检验装置 |
JP2013217761A (ja) * | 2012-04-09 | 2013-10-24 | Mitsutoyo Corp | スケール蛇行検出装置及びトラック間誤差検出装置 |
CN205280099U (zh) * | 2015-12-18 | 2016-06-01 | 佛山轻子精密测控技术有限公司 | 一种绝对式光栅尺的绝对位置测量装置 |
CN205483009U (zh) * | 2016-03-22 | 2016-08-17 | 哈尔滨理工大学 | 一种旋转式磁电编码器误差校正装置 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7309118B2 (en) * | 2004-11-30 | 2007-12-18 | Xerox Corporation | Systems and methods for reducing cross process direction registration errors of a printhead using a linear array sensor |
JP4946376B2 (ja) * | 2006-11-15 | 2012-06-06 | 富士通株式会社 | 線織線射影抽出プログラム、線織線射影抽出装置および線織線射影抽出方法 |
US9886029B2 (en) * | 2013-12-02 | 2018-02-06 | Daihen Corporation | Workpiece processing apparatus and workpiece transfer system |
-
2017
- 2017-04-19 CN CN201710256126.9A patent/CN107014421B/zh active Active
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60230757A (ja) * | 1984-04-28 | 1985-11-16 | Ricoh Co Ltd | 画像チエツク方式 |
JPH1093811A (ja) * | 1996-09-11 | 1998-04-10 | Canon Inc | 画像処理方法及び装置 |
GB0015217D0 (en) * | 1999-06-24 | 2000-08-16 | Mitutoyo Corp | Linear scale measuring device and position detection method using the same |
JP2001317919A (ja) * | 2000-05-08 | 2001-11-16 | Nec Corp | 回路パターン線幅計測方法および回路パターン線幅計測装置 |
CN1482435A (zh) * | 2003-08-14 | 2004-03-17 | 杨俊志 | 用于距离(高程)和角度测量的绝对编码和解码方法 |
CN201107166Y (zh) * | 2007-10-19 | 2008-08-27 | 中国直升机设计研究所 | 直升机桨叶标定装置 |
CN101551260A (zh) * | 2009-05-20 | 2009-10-07 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 光电轴角编码器细分误差的检测装置 |
CN101872065A (zh) * | 2010-06-11 | 2010-10-27 | 南京中科天文仪器有限公司 | 一种光电角轴编码器的组合式光栅扫描*** |
CN102628811A (zh) * | 2012-03-30 | 2012-08-08 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 光栅刻线缺陷检验装置 |
JP2013217761A (ja) * | 2012-04-09 | 2013-10-24 | Mitsutoyo Corp | スケール蛇行検出装置及びトラック間誤差検出装置 |
CN205280099U (zh) * | 2015-12-18 | 2016-06-01 | 佛山轻子精密测控技术有限公司 | 一种绝对式光栅尺的绝对位置测量装置 |
CN205483009U (zh) * | 2016-03-22 | 2016-08-17 | 哈尔滨理工大学 | 一种旋转式磁电编码器误差校正装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
质心算法检测图像式光电编码器偏心误差;齐荔荔;<<哈尔滨工程大学学报>>;20130305;第34卷(第3期);全文 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107014421A (zh) | 2017-08-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106767565B (zh) | 一种用于刹车片钢背片平面度自动检测装置和检测方法 | |
CN106524934B (zh) | 一种高精度小模数齿轮视觉测量方法 | |
CN109489566B (zh) | 锂电池隔膜材料分切宽度检测方法、检测***及装置 | |
US9945698B2 (en) | Macro-micro composite grating ruler measuring system and measuring method using same comprising a macro-scale reading module, a micro-scale reading module and a measuring reference line | |
CN103323229B (zh) | 基于机器视觉的五轴数控机床旋转轴误差检测方法 | |
CN102778196A (zh) | 一种基于激光标定的图像尺寸测量方法 | |
CN102179726B (zh) | 基于图像技术的数控加工二次装夹偏差测量仪及方法 | |
CN105301007A (zh) | 基于线阵ccd的abs齿圈缺陷在线检测装置及方法 | |
CN106767419A (zh) | 一种基于光学检测的大幅面瓷砖快速检测方法 | |
CN102628811B (zh) | 光栅刻线缺陷检验装置 | |
CN109238157B (zh) | 转盘半径及安装偏心四转位坐标增量检测方法及检测装置 | |
CN109934839A (zh) | 一种基于视觉的工件检测方法 | |
CN110823097A (zh) | 一种密集波分复用器自动装配中光学元件尺寸测量的方法 | |
CN103615980A (zh) | 一种板件上圆孔参数的测量方法及*** | |
CN112001917A (zh) | 一种基于机器视觉的圆形有孔零件形位公差检测方法 | |
CN106679566A (zh) | 一种大幅面瓷砖快速检测仪 | |
CN107014421B (zh) | 基于双向黑白比的光电编码器码盘不均匀误差检测方法 | |
CN214583088U (zh) | 一种工件圆度测量装置 | |
CN209820422U (zh) | 基于四象限分界线的镜头畸变标定转盘装置 | |
CN107091729B (zh) | 一种无机械运动的透镜焦距测试方法 | |
CN105067629B (zh) | 一种色环电阻外观缺陷和阻值集成检测方法 | |
CN102183206A (zh) | 一种pcb板上线路的线宽测量方法 | |
CN113701648A (zh) | 一种基于三维线激光扫描仪的金属轮毂尺寸测量装置及方法 | |
CN110057555B (zh) | 线激光器平面度检测方法 | |
CN206627144U (zh) | 基于图像处理的光电编码器码盘不均匀误差检测*** |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |