本申请涉及传感器，特别是涉及一种接触式位移传感器、及基于接触式位移传感器的测距方法。
背景技术：
1、本申请发明人在高精度传感器的设计研究中，针对市面上的高精度的接触式位移传感器的原理、优缺点进行了分析，将目前已知的接触式位移传感器按照检测原理主要分为如下三种：
2、第一，差动电压lvdt（linear variable differential transformer，线性可变差动变压器），其原理是电流通过内部线圈时产生磁场。请参阅图1，如果在其中插入纤芯，则线圈的阻抗会根据插入量而变化，而且信号等级也会发生变化，通过检测该信号等级的变化，换算为移动量。
3、lvdt 的初级绕组 p 由恒定振幅交流电源进行通电。由此形成的磁通量由纤芯耦合到相邻的次级绕组 s1 和 s2。如图1中（b）所示，如果纤芯位于 s1 和 s2 的中间，则会向每个次级绕组耦合相等的磁通量，因此次级绕组 s1 和 s2 中各自包含的 e1 和 e2 是相等的，在该参考中间纤芯位置（称为零点），差分电压输出 （e1 - e2） 本质上为零。如图1中（a）所示，如果移动纤芯，使其与 s1 的距离小于与 s2 的距离，则耦合到 s1 中的磁通量会增加，而耦合到 s2 中的磁通量会减少，因此感生电压 e1 增大，而 e2 减小，从而产生差分电压 （e1 - e2）。相反，如图1中（c）所示，如果纤芯移动得更加靠近 s2，则耦合到s2 中的磁通量会增加，而耦合到 s1 中的磁通量会减少，因此 e2 增大，而 e1 减小，从而产生差分电压（e2 - e1）。
4、该差动电压lvdt的优点是：由于信号等级会根据主轴的位置发生改变，因此可掌握测量“绝对位置”（无需零点调整，不产生追踪误差）。缺点是：（1）精度在主轴的端附近下降。由于利用了线圈的原理，因此在中心附近磁场均匀，但存在端附近失去平衡的倾向。（2）需要考虑直线性或者温度特性。（3）常见的商业产品精度为5-50um左右。
5、第二，光栅式位移传感器，指采用光栅叠栅条纹原理测量位移的传感器。请参阅图2，光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线，刻线密度为10~200lines/mm。由光栅形成的叠栅条纹具有光学放大作用和误差平均效应，因而能提高测量精度。传感器由移动光栅51、固定光栅52、光路系统53和测量系统54组成。测量系统包括框架541，测量杆542、套设测量杆542上的轴管543及位于测量杆542末端的测定探头544。移动光栅51相对于固定光栅52移动，便形成大致按正弦规律分布的明暗相间的叠加条纹。这些条纹以光栅的相对运动速度移动，并直接照射到光电元件上，在它们的输出端得到一串电脉冲，通过放大、整形、计数系统产生数字信号输出，直接显示被测的位移量。
6、该光栅式位移传感器的优点是：（1）精度基本由刻度尺的刻度精度来决定，精度较高。（2）不管是刻度尺的中心附近还是端附近，刻度尺的刻度宽度均不变，因此无需考虑直线性。（3）即使存在温度变化，刻度尺的刻度仍不会发生很大改变，因此温度特性较佳。（4）常见的商业产品精度为0.1-2um左右。缺点是：（1）高精度光栅制造成本高昂。（2）相对测量方法，不能直接测量绝对位置，每次开机需要重新零点开始计数。（3）主轴因振动等发生剧烈活动时，光电传感器还来不及响应，就会发生追踪误差。
7、第三，光栅刻度尺脉冲系统，如基恩士gt2 系列产品，内置了发射器、接收器和刻度尺。但如一般的刻度尺法一样，在gt2 系列的刻度尺中，嵌入了复杂图案的狭缝板，可通过读取该图案来特定主轴的位置。
8、该光栅刻度尺脉冲系统的优点是：（1）可检测绝对位置位置信息，因此无需零点调整，且不产生追踪误差。（2）由于为刻度尺法，因此整个测量范围均可实现高精度操作。（3）温度特性较佳。缺点是：（1）整体算法复杂，涉及到fft算法，对mcu性能要求较高。（2）光栅刻度尺制造工艺较为复杂，除需要标准等间隔精度光栅刻度外，还需要涉及高精度的宽度编码条纹。
技术实现思路
1、为解决现有存在的技术问题，本申请提供一种精度较高、无需考虑直线性和温度特性、且可实现绝对值测量的接触式位移传感器及其测距方法。
2、第一方面，一种接触式位移传感器，其特征在于，包括：
3、光源组件，用于提供照射光；
4、绝对值编码刻度尺，与测量目标相对固定地连接，与所述测量目标同步运动，所述绝对值编码刻度尺上设有多个编码单元，每一所述编码单元包括由标准宽度条纹表征的多个编码位，所述编码位包括起始段编码位、固定编码位及单元标识编码位；
5、线性图像传感器，用于获取照射光透射通过所述绝对值编码刻度尺的图像，对所述图像进行识别，识别所述起始段编码位以确定所述图像中包含的目标编码单元的位置，基于所述目标编码单元的位置提取所述单元标识编码位的信息以计算模糊位置、以及提取所述固定编码位的信息以计算精准位置，根据所述模糊位置和所述精准位置得到当前运动位移。
6、第二方面，提供一种基于本申请任一实施例提供的接触式位移传感器的测距方法，包括：
7、获取线性图像传感器采集得到的照射光透射通过绝对值编码刻度尺的图像；
8、提取所述图像中像素的灰度信息，计算黑色蚀刻条纹的半高全宽以识别起始段编码位，确定所述图像中目标编码单元的位置；
9、基于所述目标编码单元的位置，提取所述目标编码单元包含的单元标识编码位的信息，以确定所述目标编码单元的单元号编码，基于所述编码单元的可测量范围及所述单元号编码计算模糊位置；
10、基于所述目标编码单元的位置，提取所述目标编码单元包含的固定编码位的信息，以确定所述固定编码位对应的亚像素质心位置，利用所述亚像素质心位置计算精准位置；
11、根据所述模糊位置和所述精准位置得到当前运动位移。
12、上述实施例所提供的接触式位移传感器，通过设置绝对值编码刻度尺和线性图像传感器，利用绝对值编码刻度尺上的单元标识编码位携带区分不同编码单元的标识信息，利用不同编码单元的位置对应可表征的有效可测量范围，线性图像传感器可基于照射光透射通过绝对值编码刻度尺的图像，识别当前图像中包含的起始段编码位确定对应的目标编码单元的位置，基于目标编码单元的位置提取单元标识编码位的信息，基于该对应的目标编码单元可表征的有效可测量范围计算模糊位置、及提取固定编码位的信息以计算精准位置，根据所述模糊位置和所述精准位置得到当前运动位移，如此，利用绝对值编码刻度尺和线性图像传感器的组合，可以有效减小计算量，避免复杂运算即可获得高精度的绝对值位置检测信息，绝对值编码刻度尺的刻度宽度均匀且不存在温度变化影响，无需考虑直线性和温度特性，可确保高精度测量。
13、上述实施例提供的基于接触式位移传感器的测距方法，与对应的接触式位移传感器实施例属于同一构思，从而与对应的接触式位移传感器实施例具有相同的技术效果，在此不再赘述。
1.一种接触式位移传感器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的接触式位移传感器，其特征在于，所述标准宽度条纹为黑色蚀刻条纹或白色透明无蚀刻条纹。
3.根据权利要求1所述的接触式位移传感器，其特征在于，所述起始段编码位包括连续排列的第一预设数量的黑色蚀刻条纹；
4.根据权利要求3所述的接触式位移传感器，其特征在于，所述第三预设数量为9bit位；
5.根据权利要求3所述的接触式位移传感器，其特征在于，每组内连续排列的所述黑色蚀刻条纹的数量不大于5bit位，所述第一预设数量为6bit位。
6.一种基于权利要求1至5中任一项所述接触式位移传感器的测距方法，其特征在于，包括：
