《一種單軌絕對光柵尺及其圖像編碼方法》是廣東工業大學於2012年5月24日申請的專利，該專利的申請號為2012101652944，公布號為CN102706373A，授權公布日為2012年10月3日，發明人是陳新、王晗、陳新度、劉強、李克天、馬平、李鍛能、陳學松。
《一種單軌絕對光柵尺及其圖像編碼方法》包括光源、反射鏡、增量標尺柵線、玻璃基板、移動光闌、光電接收器、指示光柵，其中光源與反射鏡組合為照明光路，玻璃基板上刻畫有等寬等距的增量標尺柵線，玻璃基板在增量標尺柵線下方刻畫有平行等距的里程碑標誌位，移動光闌的左上方開口內嵌指示光柵，移動光闌的右邊的上下對稱開口分別嵌入上側CMOS感測器和下側CMOS感測器，指示光柵緊貼玻璃基板安裝，上側CMOS感測器的安裝位置對準增量標尺柵線，下側CMOS感測器的安裝位置對準里程碑標誌位，增量標尺柵線和指示光柵的光線形成莫爾條紋投射在光電接收器。該發明提高了圖像信息採集的速度，提高編碼的測量精度，能可靠編碼、方便解碼及快速給出結果。
2016年12月7日，《一種單軌絕對光柵尺及其圖像編碼方法》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種單軌絕對光柵尺及其圖像編碼方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種單軌絕對光柵尺及其圖像編碼方法
- 公布號：CN102706373A
- 授權日：2012年10月3日
- 申請號：2012101652944
- 申請日：2012年5月24日
- 申請人：廣東工業大學
- 地址：廣東省廣州市番禺區廣州大學城外環西路100號
- 發明人：陳新、王晗、陳新度、劉強、李克天、馬平、李鍛能、陳學松
- Int.Cl.：G01D5/347(2006.01)I
- 代理機構：廣州粵高專利商標代理有限公司
- 代理人：林麗明
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
計量光柵技術的基礎是莫爾條紋，1874年由英國物理學家L.Rayleigh首先提出這種圖案的工程價值，直到20世紀50年代人們才開始利用光柵的莫爾條紋進行精密測量。1950年德國Heidenhain首創DIADUR複製工藝，也就是在玻璃基板上蒸發鍍鉻的光刻複製工藝，這才能製造高精度、價廉的光柵刻度尺，光柵計量儀器才能為用戶所接受，進入商品市場。1953年英國Ferranti公司提出了一個4相信號系統，可以在一個莫爾條紋周期實現4倍頻細分，並能鑑別移動方向，這就是4倍頻鑒相技術，是光柵測量系統的基礎，並一直廣泛套用至今（截至2012年5月）。
截至2012年5月，常用的光柵尺可以分為增量式光柵尺、半絕對式光柵尺以及絕對式光柵尺，數控工具機製造行業使用較多。
增量式光柵尺是最常用的高精密測量裝置，它有一個絕對零點標誌，其後標尺光柵等距分布，讀數頭相對標尺光柵運動，經過的柵格所形成的莫爾條紋會經過電信號處理，得到相對絕對零點的距離。這種測量模式簡單易行，但在使用中，由於必須每次回到絕對零點附近重新定標，所以工作效率難以大幅提高。
為適應數控工具機升級的需要，半絕對式光柵尺逐漸得到普遍使用。半絕對式光柵是在增量光柵上設定絕對軌，在絕對軌上設計了用不同距離編碼的一系列零位光柵，使用時通過探測相鄰零位光柵的距離來確定絕對位置，大大減少了回零的時間，提高了工作效率，此外，這類光柵尺出現故障時還能即時向數控工具機發出報警信號，以保證加工的安全性。
截至2012年5月，絕對光柵尺的出現引發了裝備製造業革命性進步，相比半絕對式光柵尺，絕對編碼光柵尺有更多優勢，由於在任何點都有相應絕對唯一的碼值，所以沒有累計誤差，具有測量精度高、抗干擾能力強、穩定性高等特點，並且還可以進行非線性修正。另外絕對編碼範圍大，所以可測量較大量程的線性位移。
絕對光柵尺的結構相對簡單，其關鍵點在於絕對編碼的實現，及每一個絕對編碼對應著光柵標尺上的一個絕對位置，將出發點到終止點的絕對位置相減就可以得到相對的移動距離，避免了累計誤差，也消除了回讀零點的工序。2012年5月前，出現了一些種絕對編碼方法，較多集中在多軌光柵條紋編碼領域，這種編碼的優點在於直讀縱列二進制編碼，方便光電元件讀取數據，同時可以提高細分的精度，但缺點主要是提高了對光柵標尺的刻畫難度，編碼範圍有限，難以擴大測量範圍。
單軌絕對編碼技術解決了這一難題。單軌絕對編碼技術代表了國際上光柵測量的發展方向，它符合了快速測量和小型化這兩種趨勢。但是，由於2012年5月前單軌絕對編碼相對複雜，解碼方法繁瑣，錯碼率高，仍然沒有大量普及。
發明內容
專利目的
《一種單軌絕對光柵尺及其圖像編碼方法》的目的在於考慮上述問題而提供一種避免了多軌光柵製造的低成品率，同時降低了製造成本，提高了圖像信息採集的速度，提高編碼的測量精度的單軌絕對光柵尺。該發明設計合理，方便實用。
該發明的另一目的在於提供一種達到可靠編碼、方便解碼及快速給出結果的圖像編碼方法。
技術方案
《一種單軌絕對光柵尺及其圖像編碼方法》的單軌絕對光柵尺，包括有光源、反射鏡、里程碑標誌位、增量標尺柵線、玻璃基板、上側CMOS感測器、下側CMOS感測器、移動光闌、光電接收器、指示光柵，其中光源與反射鏡組合構成照明光路，提供平行光，玻璃基板上刻畫有等寬、等距的增量標尺柵線，玻璃基板在增量標尺柵線的下方刻畫有平行等距的里程碑標誌位，移動光闌的左上方開口，該開口內嵌指示光柵，移動光闌的右邊上下對稱開口，該對稱開口分別嵌入用於採集圖像信息的上側CMOS感測器和下側CMOS感測器，且指示光柵緊貼玻璃基板安裝，上側CMOS感測器的安裝位置對準增量標尺柵線，下側CMOS感測器的安裝位置對準里程碑標誌位，光源、移動光闌以及光電接收器相對位置固定裝設在動尺上，動尺相對玻璃基板能前後移動，光源、移動光闌以及光電接收器能同時平行運動，增量標尺柵線和指示光柵的光線形成莫爾條紋投射在光電接收器。
上述光源是藍光光源。
上述里程碑標誌位所在行由若干等間距的柵線組成，其下從零點位置起，每隔一定距離設定一個絕對位置標記就是里程碑標誌位，里程碑標誌位分為用於標誌里程碑的出現與結束的里程碑編碼邊界標誌柵線，用於進行編碼，擴大其位數，即能擴大編碼的範圍的里程碑條紋組內有效編碼位；用於確定是否刻畫柵線的具體位置的有效編碼柵線位，刻畫柵線處表示為0，不刻畫柵線而留白，此處表示為1，相鄰里程碑標誌位的間距為d。
上述有效編碼柵線位共16條，兩端的端線作為邊界位始終刻畫柵線，下側CMOS感測器一旦發現兩端都經過就知道能讀完整的里程碑柵線陰影圖形了。
《一種單軌絕對光柵尺及其圖像編碼方法》套用單軌絕對光柵尺的圖像編碼方法，上述里程碑標誌位由若干條等寬度柵線位組成，其呈現二進制編碼，成為第一編碼條碼，光源與反射鏡組合構成的照明光路提供的平行光通過增量標尺柵線產生的柵線陰影條紋組成第二編碼區，超過里程碑標誌位編碼視窗內最後一個里程碑標誌位後的柵線條紋組成的圖像，通過CMOS感測器，進行數位化採集，得到二進制數字編碼，構成第二編碼條碼，最後兩柵線線條內未及一個步長的餘量則由CMOS像元插入進行編碼，此為第三編碼段，三段編碼進行組合，可以得到一個有效位置碼，此位置碼對應標尺上的一個絕對位置，換而言之，光柵尺上的任何一個絕對位置，都有一個三段碼組成的絕對編碼相對應，只要得到可靠的指示光闌起始位置的絕對編碼，就可以通過求差，得到行程的絕對距離。上述下側CMOS感測器直接採集里程碑標誌位的圖像編碼信息，其編碼數值為Nx，為第一絕對位置編碼段，即里程碑標誌位對應的絕對位置為
，上側CMOS感測器直接採集增量標尺柵線的圖像，並按照以下方法進行編碼：
當里程碑標誌位條紋組完全出現在下側CMOS感測器（7）的監視陣列時，對應的增量標尺柵線的條紋，也瞬時出現在上側CMOS感測器的陣列上，這一條紋將被上側CMOS感測器鎖定，超過里程碑標誌位條紋組的標尺柵線條紋將以圖像的形式加以保存和編碼，從圖像中，能迅速分辨出柵線的數量為K，設標尺柵線間距為δ，那么超過絕對位置標誌位的精確增量距離L則通過對增量柵線圖中暗紋數量K得到，如下:
當指示光闌遮光區域左側端線處於增量標尺光柵相鄰柵線之間，餘量位移不足一個標尺柵線間間距，設此標尺柵線間測量餘量為1L，這段位移的測量精度將直接影響到全局的測量精度以及絕對編碼的客觀性，由於左右CMOS像元間距的CMOS像元出現，CMOS像元尺寸也越來越小,標尺柵線間測量餘量的編碼即為第三段絕對編碼;
上述標尺柵線間間距是指標尺光柵兩個相鄰柵線間的直線距離，標尺柵線間測量餘量是指指示光闌遮光區域左側端線到里程碑最左端的直線距離，CMOS像元尺寸是指CMOS像元的寬度，CMOS像元間距是指兩個相鄰CMOS像元間的直線距離，指示光闌遮光區域是指指示光闌不透光的區域，即不開口區域，其表示了超過測量端區域，CMOS像元間測量餘量是指指示光闌遮光區域左側端線到左端最近的一個CMOS像元的直線距離；
第三段絕對編碼分為兩個部分，即標尺柵線間測量餘量插入整數個CMOS像元的數值編碼為B，為第一部分編碼；CMOS像元間測量餘量的行進顯微細分值編碼C，這樣則將編碼擴大到解析度級別，標尺柵線間測量餘量的編碼通過以下公式表達：
最終的絕對位置編碼由三部分組成：里程碑標誌位的編碼、增量標尺光柵的柵線編碼、標尺柵線間測量餘量的編碼，由於標尺柵線間測量餘量細分位置編碼中C部分僅為解析度級別，所以只保存B部分，經三段編碼、解碼，得到任意絕對位置：
上述指示光柵產生的莫爾條紋，作為低精度編碼，和CMOS得到的絕對位置進行對比分析，若誤差在合理範圍內，則認定編碼正常；若超出誤差範圍，則認為編碼錯誤，重新讀取圖像信息進行相關的編碼對比，新的碼值如等於前面分析數據的某一個，則認為重新編碼的碼值正確，反之則輸出光柵尺故障報警信息。
上述里程碑標誌位由14條等寬度柵線位組成，其呈現二進制編碼，14條柵線能組成從0-16383範圍的數字。
上述最後一個標尺柵線間間距利用投射顯微放大技術平均放大10倍，這段距離內將平均分布100個像素單元，將標尺柵線間間距間距離等分成100份，即測量精度達到0.1σ，即十分之一CMOS像元間距。
上述標尺柵線間測量餘量根據上述十分之一CMOS像元間距的精度加以精確量化，而指示光闌遮光區域左側端線在像素間的行進距離，即CMOS像元間測量餘量通過電子細分為128份，使得解析度達到
以內。
上述上側CMOS感測器對準增量標尺柵線，下側CMOS感測器對準里程碑標誌位，高速運動時，利用里程碑標誌位定位，減少圖像採集的數據量，提高直線運動的速度，當運動的目標附近時，減速採集分析增量標尺柵線的編碼信息。
改善效果
1、《一種單軌絕對光柵尺及其圖像編碼方法》通過單軌光柵進行絕對編碼，避免了多軌光柵製造的低成品率，同時降低了製造成本。
2、該發明利用了CMOS感測技術，提高了圖像信息採集的速度，藉助半導體器件的加工精度，間接提高編碼的測量精度。
3、該發明引入了顯微放大技術，將最後一對柵線間餘量進行放大，利用像元插入模式，進一步提高位置編碼的精度。
4、該發明降低了傳統增量式編碼在測量中的重要性，但保留其部分功能，為誤碼糾錯提供了參考，從而提高了絕對光柵尺編碼、解碼的可靠性，同時為絕對光柵尺失效時，做為備份測量工具，在故障狀態下保證光柵尺一定的測量功能。
該發明是一種設計巧妙，性能優良，方便實用的單軌絕對光柵尺及其圖像編碼方法。
附圖說明
圖1為《一種單軌絕對光柵尺及其圖像編碼方法》的單軌絕對光柵尺的結構示意圖。
圖2為該發明的絕對光柵尺光柵尺柵線構成示意圖。
圖3為該發明的絕對光柵尺標尺光柵柵線間細分測量示意圖。
技術領域
《一種單軌絕對光柵尺及其圖像編碼方法》是一種單軌絕對光柵尺及其圖像編碼方法，屬於單軌絕對光柵尺及其圖像編碼方法的改造技術。
權利要求
1.一種單軌絕對光柵尺，其特徵在於包括有光源（1）、反射鏡（2）、里程碑標誌位（3）、增量標尺柵線（4）、玻璃基板（5）、上側CMOS感測器（6）、下側CMOS感測器（7）、移動光闌（8）、光電接收器（9）、指示光柵（10），其中光源（1）與反射鏡（2）組合構成照明光路，提供一定光強的平行光，玻璃基板（5）上刻畫有等寬、等距的增量標尺柵線（4），玻璃基板（5）在增量標尺柵線（4）的下方刻畫有平行等距的里程碑標誌位（3），移動光闌（8）的左上方開口，該開口內嵌指示光柵（10），移動光闌（8）的右邊上下對稱開口，該對稱開口分別嵌入用於採集圖像信息的上側CMOS感測器（6）和下側CMOS感測器（7），且指示光柵（10）緊貼玻璃基板（5）安裝，上側CMOS感測器（6）的安裝位置對準增量標尺柵線（4），下側CMOS感測器（7）的安裝位置對準里程碑標誌位（3），光源（1）、移動光闌（8）以及光電接收器（9）相對位置固定裝設在動尺（21）上，動尺（21）相對玻璃基板（5）能前後移動，光源（1）、移動光闌（8）以及光電接收器（9）能同時平行運動，增量標尺柵線（4）和指示光柵（10）的光線形成莫爾條紋投射在光電接收器（9）；上述里程碑標誌位（3）所在行由若干等間距的柵線組成，其下從零點位置起，每隔一定距離設定一個絕對位置標記就是里程碑標誌位（3），里程碑標誌位（3）分為用於標誌里程碑的出現與結束的里程碑編碼邊界標誌柵線（12），用於進行編碼，擴大其位數，即能擴大編碼的範圍的里程碑條紋組內有效編碼位（11）；用於確定是否刻畫柵線的具體位置的有效編碼柵線位（13），刻畫柵線處表示為0，不刻畫柵線而留白，此處表示為1，相鄰里程碑標誌位（3）的間距為d。
2.根據權利要求1所述的單軌絕對光柵尺，其特徵在於上述光源（1）是藍光光源。
3.根據權利要求1所述的單軌絕對光柵尺，其特徵在於上述有效編碼柵線位（13）共16條，兩端的端線作為邊界位始終刻畫柵線，下側CMOS感測器（7）一旦發現兩端都經過就知道能讀完整的里程碑柵線陰影圖形了。
4.一種套用權利要求1所述的單軌絕對光柵尺的圖像編碼方法，其特徵在於上述里程碑標誌位（3）由若干條等寬度柵線位組成，其呈現二進制編碼，成為第一編碼條碼，光源（1）與反射鏡（2）組合構成的照明光路提供的平行光通過增量標尺柵線（4）產生的柵線陰影條紋組成第二編碼區，超過里程碑標誌位（3）編碼視窗內最後一個里程碑標誌位（3）後的柵線條紋組成的圖像，通過CMOS感測器，進行數位化採集，得到二進制數字編碼，構成第二編碼條碼，最後兩柵線線條內未及一個步長的餘量則由CMOS像元插入進行編碼，此為第三編碼條碼，三段編碼條碼進行組合，可以得到一個有效位置碼，此位置碼對應標尺上的一個絕對位置，換而言之，光柵尺上的任何一個絕對位置，都與一個由三段編碼條碼組成的絕對編碼相對應，只要得到可靠的指示光闌起始位置的絕對編碼，就可以通過求差，得到行程的絕對距離。
5.根據權利要求4所述的圖像編碼方法，其特徵在於上述下側CMOS感測器（7）直接採集里程碑標誌位（3）的圖像編碼信息，其編碼數值為Nx，為第一編碼條碼，即里程碑標誌位（3）對應的絕對位置為，上側CMOS感測器（6）直接採集增量標尺柵線（4）的圖像，並按照以下方法進行編碼：當里程碑標誌位（3）條紋組完全出現在下側CMOS感測器（7）的監視陣列時，對應的增量標尺柵線（4）的條紋，也瞬時出現在上側CMOS感測器（6）的陣列上，這一條紋將被上側CMOS感測器（6）鎖定，超過里程碑標誌位（3）條紋組的標尺柵線條紋將以圖像的形式加以保存和編碼，從圖像中，能迅速分辨出柵線的數量為K，設標尺柵線間距為δ，那么超過絕對位置標誌位的精確增量距離L則通過對增量柵線圖中暗紋數量K得到，如下：，此為第二編碼條碼；
當指示光闌遮光區域（19）左側端線處於增量標尺柵線（4）相鄰柵線之間，餘量位移不足一個標尺柵線間間距（15），設此標尺柵線間測量餘量（16）為ΔL，這段位移的測量精度將直接影響到全局的測量精度以及絕對編碼的客觀性，由於左右CMOS像元間距（18）的CMOS像元（14）出現，CMOS像元尺寸（17）也越來越小，標尺柵線間測量餘量（16）的編碼即為第三編碼條碼；
上述標尺柵線間間距（15）是指標尺光柵兩個相鄰柵線間的直線距離，標尺柵線間測量餘量（16）是指指示光闌遮光區域（19）左側端線到與指示光闌遮光區域（19）左側端線相鄰的增量標尺柵線（4）的直線距離，CMOS像元尺寸（17）是指CMOS像元的寬度，CMOS像元間距（18）是指兩個相鄰CMOS像元間的直線距離，指示光闌遮光區域（19）是指指示光闌不透光的區域，即不開口區域，其表示了超過測量端區域，CMOS像元間測量餘量（20）是指指示光闌遮光區域（19）左側端線到左端最近的一個CMOS像元的直線距離；第三編碼條碼分為兩個部分，即標尺柵線間測量餘量（16）插入整數個CMOS像元（14）的數值編碼為B，為第一部分編碼；CMOS像元間測量餘量（20）的行進顯微細分值編碼C，這樣則將編碼擴大到解析度級別，標尺柵線間測量餘量（16）的編碼通過以下公式表達：
上式中，σ為CMOS像元間距，最終的絕對位置編碼由三部分組成：里程碑標誌位（3）的編碼、增量標尺柵線（4）的柵線編碼、標尺柵線間測量餘量（16）的編碼，由於標尺柵線間測量餘量（16）細分位置編碼中C部分僅為解析度級別，所以只保存B部分，經三段編碼、解碼，得到任意絕對位置：
上述指示光柵（10）產生的莫爾條紋，作為低精度編碼，和CMOS得到的絕對位置進行對比分析，若誤差在合理範圍內，則認定編碼正常；若超出誤差範圍，則認為編碼錯誤，重新讀取圖像信息進行相關的編碼對比，新的碼值如等於前面分析數據的某一個，則認為重新編碼的碼值正確，反之則輸出光柵尺故障報警信息。
6.根據權利要求5所述的圖像編碼方法，其特徵在於上述里程碑標誌位（3）由14條等寬度柵線位組成，其呈現二進制編碼，14條柵線能組成從0-16383範圍的數字。
7.根據權利要求5所述的圖像編碼方法，其特徵在於最後一個標尺柵線間間距（15）利用投射顯微放大技術平均放大10倍，這段距離內將平均分布100個像素單元，將標尺柵線間間距（15）間距離等分成100份，即測量精度達到0.1σ，即十分之一CMOS像元間距（18）。
8.根據權利要求7所述的圖像編碼方法，其特徵在於上述標尺柵線間測量餘量（16）根據上述十分之一CMOS像元間距（18）的精度加以精確量化，而指示光闌遮光區域（19）左側端線在像素間的行進距離，即CMOS像元間測量餘量（20）通過電子細分為128份，使得解析度達到以內。
9.根據權利要求5所述的圖像編碼方法，其特徵在於上述上側CMOS感測器（6）對準增量標尺柵線（4），下側CMOS感測器（7）對準里程碑標誌位（3），高速運動時，利用里程碑標誌位（3）定位，減少圖像採集的數據量，提高直線運動的速度，當運動到達目標附近時，減速採集分析增量標尺柵線（4）的編碼信息。
實施方式
實施例：
《一種單軌絕對光柵尺及其圖像編碼方法》單軌絕對光柵尺的結構示意圖的結構示意圖如圖1所示，在圖1中，光源1、反射鏡2組合構成照明光路，可以提供一定光強的平行光，該實施例中，光源1是藍光光源，是一種特種光源。平行光的光線投射到里程碑標誌位3和增量標尺柵線4時，柵線的投影會被上側CMOS感測器6和下側CMOS感測器7分別掃描接收，兩個CMOS感測器鑲嵌在移動光闌8上，光源1、反射鏡2、移動光闌8、光電接收器9相對位置固定組成動尺測量系統，都平行於玻璃基板移動，外部和測量端機構連線，移動光闌8上嵌入一指示光柵10，光線通過標尺柵線4和指示光柵10後產生的莫爾條紋被光電接收器9接收，形成模擬增量信號。圖1中，下側CMOS感測器7可以直接採集里程碑標誌位3圖像的編碼信息，其編碼數值為Nx，為第一絕對位置編碼段，即里程碑標誌位（3）對應的絕對位置為：
而上側CMOS感測器6可以直接採集增量標尺柵線圖像，但要依靠以下技術進行編碼。
增量柵線圖像編碼技術如下：
如圖2中，當里程碑標誌位3條紋組的標誌柵線完全出現在下側CMOS監視陣列時，對應的增量標尺柵線條紋，也瞬時出現在上側CMOS感測陣列上，這一條紋將被圖像電子系統鎖定，超過里程碑標誌位3條紋組的柵線條紋將以圖像的形式加以保存和編碼。從圖像中，可以迅速分辨出暗線的數量為K，設標尺柵線間距為δ，那么超過絕對位置標誌位的精確增量距離L則可以通過對增量柵線圖中的柵線數量K得到，如下：
如圖3，指示光闌遮光區域19左側端線處於標尺光柵兩相鄰柵線之間，餘量位移不足一個柵線間距時，設此標尺柵線間測量餘量16為1L，這段位移的測量精度將直接影響到全局的測量精度以及絕對編碼的客觀性。在此充分利用到CMOS發展的新技術，由於左右CMOS像元間距18的CMOS像元14出現，CMOS像元尺寸17也越來越小，細分技術進一步升級。利用投射顯微放大技術，可以將最後一個標尺柵線間間距15平均放大10倍，假定這段距離內將平均分布100個像素單元，將兩柵線間距離等分成100份，即測量精度可以達到0.1σ，動尺測端在像素間的行進距離還可以通過電子細分為128份，使得解析度可以達到以內。這部分的編碼即第三段絕對編碼，這段編碼可以分為兩個部分，即標尺柵線間測量餘量1插入整數個像元的數值編碼為B，為第一部分編碼；CMOS像元間測量餘量（20）的行進顯微細分值編碼G，這樣則可以將編碼擴大到解析度級別，如下所示，標尺柵線間測量餘量4可以通過以下公式表達
最終的絕對位置編碼由三部分組成：里程碑絕對參考點標誌位編碼、相對位置編碼、細分位置編碼，由於細分位置編碼中C部分僅為解析度級別，所以只保存B部分。
經三段編碼、解碼，就可以得到絕對位置：
上述指示光柵10產生的莫爾條紋，作為低精度編碼，和CMOS得到的絕對位置進行對比分析，若誤差在合理範圍內，則認定編碼正常；若超出誤差範圍，則認為編碼錯誤，重新讀取圖像信息進行相關的編碼對比，新的碼值如等於前面分析數據的某一個，則認為重新編碼的碼值正確，反之則輸出光柵尺故障報警信息。
《一種單軌絕對光柵尺及其圖像編碼方法》的工作原理如下：增量標尺光柵下平行排列並等距刻畫了里程碑絕對參考點位置標誌，此標誌為若干條柵線組成。可以編碼的方式很多，有二進制和十進制等。以二進制為例，16條柵線位，左右端面處柵線位始終刻畫不透光光柵，作為編碼邊界標誌，中間14條柵線位中，每條柵線位對應著一個唯一的數字0或1，共可以組成一萬餘組不同的數字編碼，如相鄰兩里程碑間距為1毫米，可編碼範圍將超過10米。指示光闌上有三個開孔，左上一個可以透光，安放有指示光柵，其與標尺光柵所形成的莫爾條紋信號可以被光電接收器接收。右邊開有等寬度光闌開口，上下分別嵌入一塊CMOS感光元件，上側CMOS用來蒐集增量標尺柵線圖像信息，而下側CMOS用來識別里程碑絕對位置標誌，由下側CMOS檢測到的里程碑絕對位置編碼為第一編碼分段Nx，由上側CMOS得到的柵線投影暗區條紋個數編碼為第二編碼分段K。兩相鄰柵線間位移餘量顯微放大10倍，細分插入的像素個數編碼為B，最後兩像素間位移餘量再次細分128份後編碼為G，這部分可以稱為第三編碼段。設相鄰兩里程碑間距為d＝2毫米，標尺柵線間距為δ＝10微米，CMOS像素間距為σ＝1微米，那么絕對位置Mx可以由以下公式得到：
由於第三編碼段內C碼值代表這解析度級別，還無法上升到精度級別，所以最終的絕對位置編碼將由Nx、K、B等三個編碼段組成。指示光闌每移動到一個位置，光闌內上下側的CMOS將得到Nx、K、B的編碼信息，通過計算解碼，即可以得到當前的絕對位置信息。由於保留了傳統的增量式編碼方式，可以將圖像得到的編碼信息與傳統增量式編碼信息進行比較，如果誤差在允許範圍內，則順利輸出，否則再次採樣對比，如仍然不符，則輸出故障信息。
榮譽表彰
2016年12月7日，《一種單軌絕對光柵尺及其圖像編碼方法》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
