近年来,随着计算机控制相关技术的蓬勃发展,高度集成芯片、高精度设备的需求越来越大,IC制芯、高精度数控系统等超精密加工产业都己成为一个国家的核心技术。超精密的加工设备离不开高精度的伺服控制系统,永磁同步直线电机避免了旋转电机驱动工作台所必须的传动环节,可直接驱动负载,具有高速、高精度的优点,在直线进给伺服控制系统中应用越来越多。直线电机的精密控制依赖于电机动子的实时、精确的位置反馈,传统的电机动子位置测量方法存在成本高、易受复杂环境影响、安装复杂等问题,限制了直线电机的推广和发展。本课题结合数字图像测量算法的高速、高精、非接触以及实时性好的优点,把图像测量技术引入到直线电机动子位置测量中,提出了一种基于图像熵的栅栏图像筛选方法,并通过改进的数字图像相关标准函数和简化的粒子群优化搜索算法(Particle Swarm Optimization, PSO)测量出摄像机间隔拍摄的两幅栅栏图像的位移量,实现对直线电机动子位置、速度的实时精密测量。本课题紧紧围绕结合了数字图像测量的直线电机动子位置精密测量方法进行的主要研究包括以下几个方面：1.介绍了直线电机动子位置测量目前的主要方法,并分析其优劣点,解释了图像测量技术的主要原理和诸多优点,阐述了图像测量技术广泛的应用背景特别是工业检测、测量等领域,由此引出本课题的研究背景和主要内容。2.阐述了图像测量系统目前的相关标定方法,包括传统标定方法、自标定法以及改进的CCD相机标定方法,分析以上标定法的应用场合和优劣点,然后提出了本课题图像测量系统的标定方法,并介绍本课题测量系统的组成和摄像机镜头的选型,最后通过实验完成标定。3.研究了一种结合PSO搜索方法的改进的数字图像相关测量算法,实现图像的亚像素高精度测量。首先通过实验对比验证了数字图像相位相关测量算法只适应于微小距离的、整像素级别的测量,因此本课题选择了数字图像相关算法,并提出了一种改进的相关标准函数和抽样计算子区概念,然后通过自适应惯性权重的PSO快速搜索算法获得图像亚像素的位移值。最后以普通的拍摄图像进行了实验验证,实验结果表明测量精度能达0.05像素。4.根据直线电机动子运动的固有特点,构造栅栏条纹图像作为目标源图像。深入研究了数字图像的不同特征对图像测量算法精度和鲁棒性的影响,得出了图像灰度分布地越不规则对测量的结果越有利。分析了栅栏图像的Pnatt熵与像素相关性之间的关系,提出了采用图像熵表征栅栏图像筛选的特征值,最后筛选出非周期性,抗干扰性更好的栅栏图像作为拍摄目标图像。5.最终通过对比实验验证了基于图像熵筛选获得的目标图像结合本课题提出的图像测量算法的准确性、抗干扰性和实时性较好。因此本课题所进行的基于图像熵的直线电机动子位置测量方法的研究可以为直线电机动子位置测量提供一个很好的方案和新的思路。