具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

磁悬浮轴承系统需获得转子偏移的位移量，对其进行调节控制，使转子保持在标准悬浮工作状态。位移传感器是磁轴承系统中常用的测量部件，但其本身结构复杂，易受材料、环境温度等影响；使用无传感器测量方法，当磁轴承转子处于静止状态时，对基波的测量无法实现；使用磁悬浮绕组与开关转矩绕组之间的互感和转子径向位移量的非线性关系进行测量，测量精度差且需要人工介入判定，不能同时测出轴向位移。

本发明提供一种磁悬浮轴承转子位置检测方法和装置。基于图像识别对磁悬浮轴承转子进行位置判断，可替代位移传感器判断磁悬浮轴承转子位置。

本发明的磁悬浮轴承转子位置检测方法和装置，通过微型摄像装置采集转子图像，以根据图像测量磁悬浮轴承转子位置。在所述磁悬浮轴承系统中布置微型摄像装置，所述微型摄像装置例如为微型摄像头。通过微型摄像装置进行转子图像采集，实现转子位置的测量。所述微型摄像装置的数量为两个以上。

图2示出了根据本发明实施例的磁悬浮轴承转子单自由度的控制示意图。参考图2所示，通过微型摄像头获取转子位置信息后，通过反馈电路将转子位置信息与标准位置参考电路进行比较。若有偏差信号e(转子发生位置偏移、弯曲等)，则控制器根据偏差信号产生电压控制信号，经过功率放大器(图中所示“功放”)得到电流信号，作用到电磁铁上，从而产生电磁力使得转子回到平衡位置。

在一些具体实施方式中，通过设置在转子侧方位置的两个微型摄像装置检测转子是否发生弯曲，以及弯曲程度：其中一个微型摄像装置设置在转子侧上方，另一个微型摄像装置设置在转子侧下方，上方与侧方为相对而言，在确定某一方向为上方时，与上方相反的方向即为下方；优选地，通过设置在转子侧方中心位置的微型摄像装置检测转子是否发生弯曲，以及弯曲程度。例如，图3中所示的前微型摄像头B和前微型摄像头C。其中，前微型摄像头B设置在转子侧上方，前微型摄像头C设置在转子侧下方。

在一些具体实施方式中，通过设置在转子同一端的不同位置的两个微型摄像装置检测转子偏移量，其中一个微型摄像装置设置在转子一端的正上方，另一个微型摄像装置设置在同一端的正侧方，上方与侧方为相对而言，在确定某一方向为上方时，垂直于上方的方向即为侧方，所述正上方即垂直于转子(轴向)且经过转子的中心线。例如，图3中所示的上微型摄像头E和前微型摄像头A，或上微型摄像头F和前微型摄像头D。其中，上微型摄像头E位于转子一端的正上方，前微型摄像头A位于转子一端的正侧方，转子在正常悬浮状态时，微型摄像头E与A拍摄范围内不应全是同一轴段转子，或上微型摄像头F位于转子另一端的正上方，前微型摄像头D位于转子另一端的正侧方，转子在正常悬浮状态时，微型摄像头F与D拍摄范围内不应全是同一轴段转子。微型摄像头A和微型摄像头E的位置与微型摄像头D和微型摄像头F的位置相同，微型摄像头A与微型摄像头D位于转子的同一侧，微型摄像头E与微型摄像头F位于转子的同一侧。

在一些具体实施方式中，通过设置在转子两端的两个微型摄像装置检测转子的伸长量，例如，图3中所示的前微型摄像头A和前微型摄像头D。

图1是本发明提供的磁悬浮轴承转子位置检测方法的一实施例的方法示意图。如图1所示，根据本发明的一个实施例，所述磁悬浮轴承转子位置检测方法至少包括步骤S110和步骤S120。

步骤S110，通过所述微型摄像装置对所述磁悬浮轴承的转子进行图像采集，得到目标区域的转子图像。

以磁悬浮轴承转子单自由度为例，如图2所示，通过微型摄像头非接触式测量位置。考虑到获取一个像素点或一条线的图像时，由于系统干扰、转子的金属材质，在高速旋转中若有外部光线进入可能造成小范围内强反光等问题，会导致识别的像素点值发生质的变化(原0识别为1，原1识别为0)。因此，本发明获取目标区域的预设尺寸的矩形图像(所述预设尺寸例如为像素尺寸，需考虑在不失真前提下又能获取完整信息，例如获取150×150像素点的矩形图像)。

步骤S120，将采集得到的目标区域的转子图像与所述目标区域的转子标准悬浮位置图像进行比对，以确定所述转子的位置信息。

图4是将采集得到的目标区域的转子图像与所述目标区域的转子标准悬浮位置图像进行比对，以确定所述转子的位置信息的步骤的一具体实施方式的流程示意图。如图4所示，步骤S120包括步骤S121、步骤S122和步骤S123。

步骤S121，识别所述目标区域的转子图像中的图像像素点，并对所述图像像素点进行数值化转换。

具体地，对获取到图像像素点的位置识别为1、未获取到图像像素点的位置识别为0。每个像素点的像素值大小在0-255之间，0为纯黑，255为纯白，图像存储时变成数字矩阵，即通过像素点存储。本发明将此过程简化描述，将获取到图像像素点的位置记为1，未获取到图像像素点的位置记为0。例如，将采集的目标区域的转子图像经过DSP进行数值转换处理，对获取到图像像素点的位置识别为数值1、未获取到图像像素点的位置识别为数值0，可参考图5所示的图像像素点转换原理示意图。

步骤S122，将转换后得到的目标区域的转子图像与转子标准悬浮位置图像进行比对得到差异参数图像。

具体地，将转换后得到的转子图像与所述目标区域的转子标准悬浮位置图像中对应位置的数值进行与运算得到差异像素点，从而得到差异参数图像。所述目标区域的转子标准悬浮位置图像可以预先设置，例如，与现获取处于转子标准悬浮位置时所述目标区域的图像，设置为所述目标区域的转子标准悬浮位置图像，所述目标区域的转子标准悬浮位置图像的尺寸与所述预设尺寸相同，例如为150×150像素点的矩形图像。

例如，在设定150×150像素的区域内，按照从左至右、从上至下的顺序，将转换后得到的转子图像与转子标准悬浮位置图像进行比对，二者对应位置的数值进行与运算，确定差异像素点，从而得到差异参数图像。

步骤S123，根据比对得到的所述差异参数图像确定所述转子的位置信息。

在一种具体实施方式中，对所述差异参数图像进行测量，以得到所述转子的位置信息。更具体地，通过万分表对所述差异参数图像进行测量，以得到所述转子的位置信息。例如，可选用数显万分表D62S，其参数如表1所示，可见万分表的精度达0.1um，满足磁悬浮轴承悬浮误差精度条件，可实现直接对差异参数图像进行水平和垂直位移的标定微测量，进而获得位置信息。

D62S数显万分表

表1

可选地，所述位置信息包括转子位移量、转子弯曲量和转子伸长量中的至少之一。不同的位置信息对应的目标区域不同。例如，对于转子位移量，目标区域可以设置为转子的两端区域，即可以采集转子的两端中任一端的区域图像；对于转子弯曲量，目标区域可以设置为转子侧面的中部区域，优选为转子侧面轴向中间位置的区域。对于转子伸长量，目标区域可以设置为转子的两端区域，即可以采集转子的两端区域图像。

以下分别说明通过万分表对所述差异参数图像进行测量得到转子位移量、转子弯曲量和转子伸长量的具体方式：

(1)转子位移量：

通过所述万分表探头在所述差异参数图像上测量所述转子在x轴方向和y轴方向的最大偏移量，以根据所述转子在x轴方向和y轴方向的最大偏移量计算转子位移量。转子发生位置偏移的图像可参考图6所示。例如，获取实际磁轴承系统运转中转子发生位置偏移与转子标准悬浮位置的差异参数图像，通过确定转子在x方向与y方向的最大偏移，根据勾股定理进行计算即可得到转子位移量。确定转子x轴与y轴的最大偏移量可使用万分表探头直接测量，例如将万分表探头放置在差异参数图像边缘即可确定阴影区域边长。

(2)转子弯曲量：

通过所述万分表探头在所述差异参数图像上测量所述转子发生弯曲的最大位移，以作为转子弯曲量。转子发生弯曲时的原理可参考图7所示。确定实际磁轴承系统运转中转子发生弯曲与转子标准悬浮位置的差异参数图像中最大位移，即为转子弯曲量△x。微型摄像装置实际获取的转子发生弯曲图像如图8所示，实际磁轴承系统运转中转子发生弯曲与转子标准悬浮位置的差异参数图像中最大位移为△x。

(3)转子伸长量：

通过所述万分表探头在所述差异参数图像上测量所述转子两端与转子标准悬浮位置两端的矩形宽度，以作为转子伸长量。微型摄像头实际获取的转子发生伸长图像如图9所示，确定实际磁轴承系统运转中转子两端边侧与转子标准悬浮位置两端边侧的差异参数图像中矩形宽度，即为转子伸长量。根据转子发生伸长后的图像与转子标准位置图像可得到差异图像，在转子只发生伸长变化时(即图9所示情况)，获取的差异图像是一个矩形区域，此时得到矩形宽度即可得到转子伸长量。

在另一种具体实施方式中，基于所述差异参数图像，通过坐标法确定所述转子的位置信息。图10是基于所述差异参数图像，通过坐标法确定所述转子的位置信息的步骤的一具体实施方式的流程示意图。

如图10所示，步骤S123包括步骤S1231和步骤S1232。

步骤S1231，基于所述差异参数图像，通过坐标法进行像素点定位，得到所述差异参数图像中的差异像素点坐标。

在一些具体实施方式中，通过两个微型摄像装置采集所述目标区域的转子图像，在所述转子的径向方向的横截面上，分别经过所述两个微型摄像装置的中心的径向方向的直线与所述转子的边缘分别形成两个交点，且经过所述两个交点的转子切线相互垂直；即，以经过所述两个微型摄像装置的中心的转子径向方向的直线与所述转子的边缘的交点为切点的转子切线相互垂直。

在一些具体实施方式中，采用三点协作坐标法进行像素点定位。具体地，通过坐标法进行像素点定位，得到所述差异参数图像中的差异像素点坐标，具体可以包括：分别以经过所述两个微型摄像装置的中心的转子径向方向的直线与所述转子的边缘的交点为切点做转子切线，以两切线交点为坐标原点，两切线分别作为x轴和y轴建立坐标系；基于坐标原点和所述两个微型摄像装置的坐标，通过三点协作坐标法确定差异像素点的坐标。

参考图3所示，将前微型摄像头A的和上摄型摄像头E看作立方体，以经过前微型摄像头A的中心的转子径向方向的直线与转子的边缘的交点为切点做转子切线，以经过上微型摄像头E的中心的直线与转子的边缘的交点为切点做转子切线(或前微型摄像头D和上摄型摄像头F同理)，两切线交于一点O记为坐标原点，两切线分别记为x轴、y轴。

图16是前微型摄像头A的和上微型摄像头E与转子位置关系示意图。如图16所示，从箭头方向看下去，点2为经过前微型摄像头A的中心的转子径向方向的直线(可选地，该直线经过前微型摄像头A的镜头中心)与转子1的边缘的交点，即为切点；点3为经过前微型摄像头E的中心的转子径向方向的直线与转子1的边缘的交点，即为切点。实际情况如图16所示：为从摄像头处俯视图与转子重合区域，在转子边缘处的一点为切点。

图11是三点协作坐标法定位像素点的简化示意图。如图11所示，M、N为磁轴承系统放置的微型摄像头，其坐标分别为：M(m,0)、N(0,n)、O(0,0)。获取的任一像素点坐标记为Q(x,y)，其相对于M、N和O的角度记为β1、β2、β3，根据图11所示关系有：

联立①式和②式，对目标像素点进行一次位置确定，有：

联立②式和③式，对目标像素点进行二次位置确定，有：

联立①式和③式，对目标像素点进行三次位置确定，有：

根据三次位置确定结果，实现对目标像素点的位置确定，有Q点坐标：

理论上用两个微型摄像头即可确定目标像素点的位置，且④、⑤、⑥式理想情况下结果相等。但考虑在实际情况中，磁悬浮轴承的转子高速旋转，会导致转子图像的细微像素点处发生质变(0-1/1-0)，因此引入一个坐标原点参与位置确定进而提升精确度。

步骤S1232，根据得到的所述差异参数图像中的差异像素点坐标，确定所述转子的位置信息。

可选地，所述位置信息，包括转子位移量、转子弯曲量和转子伸长量中的至少之一。以上通过三点协作坐标法确定差异像素点的坐标优选地适用于确定转子位移量的情况；对于其他位置信息，可根据需求建立其他平面的坐标系，进而确定摄像头获取图像的像素点在其余平面中坐标。例如，在确定转子弯曲量时，根据摄像头B、C所获取的图像中像素点坐标确定；确定转子伸长量时，可根据摄像头A、D所获取的图像像素点坐标确定，或者根据摄像头E、F所获取的图像像素点坐标确定。

以下分别说明根据得到的所述差异参数图像中的差异像素点坐标，确定所述转子的转子位移量、转子弯曲量和转子伸长量的具体方式：

(1)转子位移量：

根据得到的所述差异参数图像中的差异像素点坐标，确定所述转子在x轴方向和y轴方向的最大偏移量，以根据所述转子在x轴方向和y轴方向的最大偏移量计算转子位移量。

转子发生位置偏移的图像可参考图6所示。例如，获取实际磁轴承系统运转中转子发生位置偏移与转子标准悬浮位置的差异参数图像，通过确定转子在x方向与y方向的最大偏移，根据勾股定理进行计算即可得到转子位移量。根据差异参数图像中各个差异像素点坐标，可以确定转子在x方向与y方向的最大偏移，根据勾股定理进行计算即可得到转子位移量。

(2)转子弯曲量：

根据得到的所述差异参数图像中的差异像素点坐标，确定所述转子发生弯曲的最大位移，以作为转子弯曲量；为方便描述，将正视图中的转子视为一条直线，转子发生弯曲时的原理可参考图7所示。根据差异参数图像中各个差异像素点坐标，确定实际磁轴承系统运转中转子发生弯曲与转子标准悬浮位置的差异参数图像中最大位移，即为转子弯曲量△x。微型摄像头实际获取的转子发生弯曲图像如图8所示，实际磁轴承系统运转中转子发生弯曲与转子标准悬浮位置的差异参数图像中最大位移为△x。

(3)转子伸长量：

根据得到的所述差异参数图像中的差异像素点坐标，所述转子两端边侧与转子标准悬浮位置两端边侧的矩形宽度，以作为转子伸长量。微型摄像头实际获取的转子发生伸长图像如图9所示，根据差异参数图像中各个差异像素点坐标，确定实际磁轴承系统运转中转子两端边侧与转子标准悬浮位置两端边侧的差异参数图像中矩形宽度，即为转子伸长量。根据转子发生伸长后的图像与转子标准位置图像可得到差异图像，在转子只发生伸长变化时(即图9所示情况)，获取的差异图像是一个矩形区域，此时得到矩形宽度即可得到转子伸长量。

为清楚说明本发明技术方案，下面再以一些具体实施例对本发明提供的磁悬浮轴承转子位置检测方法的执行流程进行描述。

图12是本发明提供的磁悬浮轴承转子位置检测方法的一具体实施例的方法示意图。如图12所示，为使用万分表确定位置检测逻辑：

预先记录转子标准悬浮位置，设置转子初始区域图像，并初始化DSP参数，微型摄像头获取目标区域图像，识别图像像素点，并经过DSP(数字信号处理器)进行数值转换处理，对获取到图像像素点的位置识别为1、未获取到图像像素点的位置识别为0，比较目标区域图像的差异，得到差异参数图像，通过万分表探头直接进行测量，得到位置信息，即完成一次测量。

图13是本发明提供的磁悬浮轴承转子位置检测方法的另一具体实施例的方法示意图。如图13所示，为基于确定位置检测逻辑；

预先记录转子标准悬浮位置，设置转子初始区域图像，并初始化DSP参数，微型摄像头获取目标区域图像，识别图像像素点，并经过DSP进行数值转换处理，对获取到图像像素点的位置识别为1、未获取到图像像素点的位置识别为0，比较目标区域图像的差异，得到差异参数图像，确定差异参数图像像素点坐标，通过DSP处理坐标参数得到位置信息，即完成一次测量。

图14是本发明提供的磁悬浮轴承转子位置检测装置的一实施例的结构框图。如图14所示，所述装置100包括采集单元110和确定单元120。

采集单元110用于通过所述微型摄像装置对所述磁悬浮轴承的转子进行图像采集，得到目标区域的转子图像。

以磁悬浮轴承转子单自由度为例，如图2所示，通过微型摄像头非接触式测量位置。考虑到获取一个像素点或一条线的图像时，由于系统干扰、转子的金属材质，在高速旋转中若有外部光线进入可能造成小范围内强反光等问题，会导致识别的像素点值发生质的变化(原0识别为1，原1识别为0)。因此，本发明获取目标区域的预设尺寸的矩形图像(所述预设尺寸例如为像素尺寸，需考虑在不失真前提下又能获取完整信息，例如获取150×150像素点的矩形图像)。

确定单元120用于将所述采集单元110采集得到的目标区域的转子图像与所述目标区域的转子标准悬浮位置图像进行比对，以确定所述转子的位置信息。

图15示出了确定单元的一具体实施方式的结构框图。如图15所示，确定单元120包括识别子单元121、比对子单元122和确定子单元123。

识别子单元121用于识别所述目标区域的转子图像中的图像像素点，并对所述图像像素点进行数值化转换。

具体地，识别子单元121对获取到图像像素点的位置识别为1、未获取到图像像素点的位置识别为0，每个像素点的像素值大小在0-255之间，0为纯黑，255为纯白，图像存储时变成数字矩阵，即通过像素点存储。本发明将此过程简化描述，将获取到图像像素点的位置记为1，未获取到图像像素点的位置记为0。例如，将采集的目标区域的转子图像经过DSP进行数值转换处理，对获取到图像像素点的位置识别为数值1、未获取到图像像素点的位置识别为数值0，可参考图5所示的图像像素点转换原理示意图。

比对子单元122用于将转换后得到的目标区域的转子图像与转子标准悬浮位置图像进行比对得到差异参数图像。

具体地，将转换后得到的转子图像与所述目标区域的转子标准悬浮位置图像中对应位置的数值进行与运算得到差异像素点，从而得到差异参数图像。所述目标区域的转子标准悬浮位置图像可以预先设置，例如，与现获取处于转子标准悬浮位置时所述目标区域的图像，设置为所述目标区域的转子标准悬浮位置图像，所述目标区域的转子标准悬浮位置图像的尺寸与所述预设尺寸相同，例如为150×150像素点的矩形图像。

例如，在设定150×150像素的区域内，按照从左至右、从上至下的顺序，将转换后得到的转子图像与转子标准悬浮位置图像进行比对，二者对应位置的数值进行与运算，确定差异像素点，从而得到差异参数图像。

确定子单元123用于根据比对得到的所述差异参数图像确定所述转子的位置信息。

在一种具体实施方式中，确定子单元123对所述差异参数图像进行测量，以得到所述转子的位置信息。更具体地，确定子单元123通过万分表对所述差异参数图像进行测量，以得到所述转子的位置信息例如，可选用数显万分表D62S，其参数如表1所示，可见万分表的精度达0.1um，满足磁悬浮轴承悬浮误差精度条件，可实现直接对差异参数图像进行水平和垂直位移的标定微测量，进而获得位置信息。

D62S数显万分表

表1

可选地，所述位置信息包括转子位移量、转子弯曲量和转子伸长量中的至少之一。不同的位置信息对应的目标区域不同。例如，对于转子位移量，目标区域可以设置为转子的两端区域，即可以采集转子的两端中任一端的区域图像；对于转子弯曲量，目标区域可以设置为转子的中部区域，优选为转子侧面轴向中间位置的区域。对于转子伸长量，目标区域可以设置为转子的两端区域，即可以采集转子的两端区域图像。

以下分别说明通过万分表对所述差异参数图像进行测量得到转子位移量、转子弯曲量和转子伸长量的具体方式：

(1)转子位移量：

通过所述万分表探头在所述差异参数图像上测量所述转子在x轴方向和y轴方向的最大偏移量，以根据所述转子在x轴方向和y轴方向的最大偏移量计算转子位移量。转子发生位置偏移的图像可参考图6所示。例如，获取实际磁轴承系统运转中转子发生位置偏移与转子标准悬浮位置的差异参数图像，通过确定转子在x方向与y方向的最大偏移，根据勾股定理进行计算即可得到转子位移量。确定转子x轴与y轴的最大偏移量可使用万分表探头直接测量，例如将万分表探头放置在差异参数图像边缘即可确定阴影区域边长。

(2)转子弯曲量：

通过所述万分表探头在所述差异参数图像上测量所述转子发生弯曲的最大位移，以作为转子弯曲量。转子发生弯曲时的原理可参考图7所示。确定实际磁轴承系统运转中转子发生弯曲与转子标准悬浮位置的差异参数图像中最大位移，即为转子弯曲量△x。微型摄像装置实际获取的转子发生弯曲图像如图8所示，实际磁轴承系统运转中转子发生弯曲与转子标准悬浮位置的差异参数图像中最大位移为△x。

(3)转子伸长量：

通过所述万分表探头在所述差异参数图像上测量所述转子两端与转子标准悬浮位置两端的矩形宽度，以作为转子伸长量。微型摄像头实际获取的转子发生伸长图像如图9所示，确定实际磁轴承系统运转中转子两端边侧与转子标准悬浮位置两端边侧的差异参数图像中矩形宽度，即为转子伸长量。根据转子发生伸长后的图像与转子标准位置图像可得到差异图像，在转子只发生伸长变化时(即图9所示情况)，获取的差异图像是一个矩形区域，此时得到矩形宽度即可得到转子伸长量。

在另一种具体实施方式中，确定子单元123基于所述差异参数图像，通过坐标法确定所述转子的位置信息。图10是基于所述差异参数图像，通过坐标法确定所述转子的位置信息的步骤的一具体实施方式的流程示意图。

如图10所示，步骤S123包括步骤S1231和步骤S1232。

步骤S1231，基于所述差异参数图像，通过坐标法进行像素点定位，得到所述差异参数图像中的差异像素点坐标。

在一些具体实施方式中，通过两个微型摄像装置采集所述目标区域的转子图像，在所述转子的径向方向的横截面上，分别经过所述两个微型摄像装置的中心的径向方向的直线与所述转子的边缘分别形成两个交点，且经过所述两个交点的转子切线相互垂直；即，以经过所述两个微型摄像装置的中心的转子径向方向的直线与所述转子的边缘的交点为切点的转子切线相互垂直。

在一些具体实施方式中，采用三点协作坐标法进行像素点定位。具体地，通过坐标法进行像素点定位，得到所述差异参数图像中的差异像素点坐标，具体可以包括：分别以经过所述两个微型摄像装置的中心的转子径向方向的直线与所述转子的边缘的交点为切点做转子切线，以两切线交点为坐标原点，两切线分别作为x轴和y轴建立坐标系；基于坐标原点和所述两个微型摄像装置的坐标，通过三点协作坐标法确定差异像素点的坐标。

参考图3所示，将前微型摄像头A的和上摄型摄像头E看作立方体，以经过前微型摄像头A的中心的转子径向方向的直线与转子的边缘的交点为切点做转子切线，以经过上微型摄像头E的中心的直线与转子的边缘的交点为切点做转子切线(或前微型摄像头D和上摄型摄像头F同理)，两切线交于一点O记为坐标原点，两切线分别记为x轴、y轴。

图16是前微型摄像头A的和上微型摄像头E与转子位置关系示意图。如图16所示，从箭头方向看下去，点2为经过前微型摄像头A的镜头中心的转子径向方向的直线(可选地，该直线经过前微型摄像头A的镜头中心)与转子1的边缘的交点，即为切点；点3为经过前微型摄像头E的中心的转子径向方向的直线与转子1的边缘的交点，即为切点。实际情况如图16所示：为从摄像头处俯视图与转子重合区域，在转子边缘处的一点为切点。

图11是三点协作坐标法定位像素点的简化示意图。如图11所示，M、N为磁轴承系统放置的微型摄像头，其坐标分别为：M(m,0)、N(0,n)、O(0,0)。获取的任一像素点坐标记为Q(x,y)，其相对于M、N和O的角度记为β1、β2、β3，根据图11所示关系有：

联立①式和②式，对目标像素点进行一次位置确定，有：

联立②式和③式，对目标像素点进行二次位置确定，有：

联立①式和③式，对目标像素点进行三次位置确定，有：

根据三次位置确定结果，实现对目标像素点的位置确定，有Q点坐标：

理论上用两个微型摄像头即可确定目标像素点的位置，且④、⑤、⑥式理想情况下结果相等。但考虑在实际情况中，磁悬浮轴承的转子高速旋转，会导致转子图像的细微像素点处发生质变(0-1/1-0)，因此引入一个坐标原点参与位置确定进而提升精确度。

步骤S1232，根据得到的所述差异参数图像中的差异像素点坐标，确定所述转子的位置信息。

可选地，所述位置信息，包括转子位移量、转子弯曲量和转子伸长量中的至少之一。以上通过三点协作坐标法确定差异像素点的坐标优选地适用于确定转子位移量的情况；对于其他位置信息，可根据需求建立其他平面的坐标系，进而确定摄像头获取图像的像素点在其余平面中坐标。例如，在确定转子弯曲量时，根据摄像头B、C所获取的图像中像素点坐标确定；确定转子伸长量时，可根据摄像头A、D所获取的图像像素点坐标确定，或者根据摄像头E、F所获取的图像像素点坐标确定。

以下分别说明根据得到的所述差异参数图像中的差异像素点坐标，确定所述转子的转子位移量、转子弯曲量和转子伸长量的具体方式：

(1)转子位移量：

根据得到的所述差异参数图像中的差异像素点坐标，确定所述转子在x轴方向和y轴方向的最大偏移量，以根据所述转子在x轴方向和y轴方向的最大偏移量计算转子位移量。转子发生位置偏移的图像可参考图6所示。例如，获取实际磁轴承系统运转中转子发生位置偏移与转子标准悬浮位置的差异参数图像，通过确定转子在x方向与y方向的最大偏移，根据勾股定理进行计算即可得到转子位移量。根据差异参数图像中各个差异像素点坐标，可以确定转子在x方向与y方向的最大偏移，根据勾股定理进行计算即可得到转子位移量。

(2)转子弯曲量：

根据得到的所述差异参数图像中的差异像素点坐标，确定所述转子发生弯曲的最大位移，以作为转子弯曲量；为方便描述，将正视图中的转子视为一条直线，转子发生弯曲时的原理可参考图7所示。根据差异参数图像中各个差异像素点坐标，确定实际磁轴承系统运转中转子发生弯曲与转子标准悬浮位置的差异参数图像中最大位移，即为转子弯曲量△x。微型摄像头实际获取的转子发生弯曲图像如图8所示，实际磁轴承系统运转中转子发生弯曲与转子标准悬浮位置的差异参数图像中最大位移为△x。

(3)转子伸长量：

根据得到的所述差异参数图像中的差异像素点坐标，所述转子两端边侧与转子标准悬浮位置两端边侧的矩形宽度，以作为转子伸长量。微型摄像头实际获取的转子发生伸长图像如图9所示，根据差异参数图像中各个差异像素点坐标，确定实际磁轴承系统运转中转子两端边侧与转子标准悬浮位置两端边侧的差异参数图像中矩形宽度，即为转子伸长量。根据转子发生伸长后的图像与转子标准位置图像可得到差异图像，在转子只发生伸长变化时(即图9所示情况)，获取的差异图像是一个矩形区域，此时得到矩形宽度即可得到转子伸长量。

本发明还提供对应于所述磁悬浮轴承转子位置检测方法的一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现前述任一所述方法的步骤。

本发明还提供对应于所述磁悬浮轴承转子位置检测方法的一种磁悬浮轴承控制器，包括处理器、存储器以及存储在存储器上可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前述任一所述方法的步骤。

本发明还提供对应于所述磁悬浮轴承转子位置检测装置的一种磁悬浮轴承控制器，包括前述任一所述的磁悬浮轴承转子位置检测装置。

据此，本发明提供的方案，通过微型摄像装置对所述磁悬浮轴承的转子进行图像采集，得到目标区域的转子图像，从而将采集得到的目标区域的转子图像与所述目标区域的转子标准悬浮位置图像进行比对，以确定所述转子的位置信息。可替换位移传感器的非接触式测量方法，通过多个微型摄像头获取转子图像、进行数字化处理、与标准值比对进而精准确定转子轴向与径向是否发生弯曲、位移以及其位置改变量大小，其结构简单，减小了磁悬浮轴承结构复杂度，对材料没有特殊要求，不易受温度等环境的影响，能够对转子的位移量、弯曲量和伸长量实现精准测量，具有很强的实用性；使用万分表替换坐标确定像素点的方法，提升了相关技术测量精度。

本文中所描述的功能可在硬件、由处理器执行的软件、固件或其任何组合中实施。如果在由处理器执行的软件中实施，那么可将功能作为一或多个指令或代码存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体予以传输。其它实例及实施方案在本发明及所附权利要求书的范围及精神内。举例来说，归因于软件的性质，上文所描述的功能可使用由处理器、硬件、固件、硬连线或这些中的任何者的组合执行的软件实施。此外，各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为控制装置的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。