永磁同步直线电机(Permanent Magnet Synchronous Linear Motor,PMSLM)伺服系统由于其响应速度快、功率损耗小、高可靠性、行程不受限制等一系列优点,被广泛应用于增材制造、激光加工、玻璃基板检测机、高精度扫描检测等精密加工领域。而直线电机动子位置测量的精密性和实时性制约着伺服系统的控制精度,从而影响产品的加工精度。目前直线电机动子位置检测主要是利用磁栅、光栅等位移传感器来进行位移的测量,它们在直线位置测量中均有一定的应用,但对工作环境、安装要求较高,投入到实际应用中仍有诸多限制。数字图像测量方法(Digital Image Measurement Method,DIMM)是一种新的位移测量方法,其能够实现非接触全场测量,具有精度高、鲁棒性强、受环境影响小等优点,被广泛应用于目标跟踪和图像匹配等研究领域。将DIMM引入直线电机动子位置实时精密测量上,对于提高动子位置的反馈精度,进一步提高机床的产品加工精度具有重要意义。本课题以从目标拍摄源上提高直线电机动子位置检测的精度和抗干扰性为目标,构造并优选出一种具有非周期性的正弦条纹图像,并研究一种基于非周期正弦条纹的动子位置快速稳定检测方法,实现对动子位置的快速、高精度测量。本课题主要开展了以下几个方面研究:(1)建立了基于图像测量技术的直线电机动子位置测量模型,并简要阐述了动子位置测量原理。针对栅栏图像在单个条纹宽度内无灰度变化的不足,构造出正弦条纹图像,并根据灰度共生矩阵优选出具有强鲁棒性的非周期正弦条纹图像,将其作为目标拍摄图像,保证测量的准确性。(2)根据动子运动的特性,研究了基于面阵CCD的直线电机动子位置测量方法,阐述了基于面阵图像进行图像匹配的原理,并引入了一种基于Barron算子的梯度法的图像亚像素测量方法。进行了仿真验证及结果分析,对比了不同目标图像的鲁棒性及测量精度,验证了非周期正弦条纹图像的有效性。(3)围绕直线电机动子位置检测的精度、稳定性及实时性要求,研究了基于线阵CCD的直线电机动子位置测量方法。线阵CCD相机扫描目标图像信息可直接获得一维条纹信息,减少了运动信息量,从而提高了位置检测的实时性;并引入线性调频变换算法(Chirp Transform Algorithm,CTA)进行位移估计,以达到提高位置检测的精度和稳定性的目的。最终实验结果验证了基于线阵CCD的直线电机动子位置测量方法的精度、稳定性及快速性。(4)根据直线电机动子位置测量系统分别搭建了面阵CCD和线阵CCD测量实验平台,制备了非周期正弦条纹图像为目标拍摄图像,并根据标定系统确定物像标定系数。进行了一系列对比实验,并分析实验结果和误差情况,结果表明本课题研究的基于非周期正弦条纹图像的检测方法能够快速实现动子位置的高精度测量,且测量系统具有较高的稳定性。