[發明專利]一種絕對式光柵尺絕對位置信息的校正及讀取電路

有效

• 申請號: 201310269920.9
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103335671A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 吳宏圣;喬棟;孫強;劉陽;張立華
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 張偉

技術領域

本發明屬于精密儀器檢測領域，具體涉及一種絕對式光柵尺絕對位置信息的校正及讀取電路。

背景技術

光柵尺在精密儀器、精密微加工、高精度數控機床中等機械加工被廣泛采用，其性能對機械加工的質量有很大的影響。

一般光柵尺分為絕對式光柵尺和增量式光柵尺。增量式光柵尺實現方法簡單，制造成本低，但在系統斷電之后數據將丟失。絕對式光柵尺在光柵尺上利用碼道絕對編碼技術記錄絕對位置信息，系統上電后只需讀取光柵尺上的編碼信息即可知道位置信息。

由于絕對式光柵尺采用了碼道編碼技術讀取絕對位置信息，因此共模噪聲、光源的非均勻分布、光電探測器的不完全匹配等因素對輸出信號的擺幅和信噪比有很大的影響，需要大量的后處理電路，增加了處理電路的復雜性。若由于共模噪聲、光源的非均勻分布、光電探測器的不完全匹配等因素造成絕對碼道的輸出信號擺幅無法達到要求，則后處理電路也無法完成位置信息的處理。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種絕對式光柵尺絕對位置信息的校正及讀取電路，該電路解決了絕對式光柵尺中共模噪聲、光源的非均勻分布、光電探測器的不完全匹配等因素對輸出信號的擺幅和信噪比的影響大和處理電路復雜的問題。

本發明解決技術問題所采用的技術方案如下：

一種絕對式光柵尺絕對位置信息的校正及讀取電路，該電路包括：光電探測器陣列和采樣保持電路陣列，該電路還包括：信號基準校正電路、信號放大電路陣列信號增益校正電路和校正數據存儲器；光電探測器陣列將具有絕對位置信息的光信號發送到信號放大電路陣列，信號放大電路陣列將信號放大，并將放大的信號發送至采樣保持電路陣列；信號基準校正電路讀取校正數據存儲器中的基準校正數據產生一偏置電壓，同時信號增益校正電路讀取校正數據存儲器的中的增益校正數據，設定增益范圍；信號基準校正電路和信號增益校正電路對采樣保持電路陣列輸出的絕對位置信號進行信號基準校正以及信號增益校正，將信號進一步放大到一定的幅度，提供給后續的A/D使用。

本發明的有益效果是：

該電路解決了絕對式光柵尺中共模噪聲、光源的非均勻分布、光電探測器的不完全匹配等因素對輸出信號的擺幅和信噪比的影響大和處理電路復雜的問題，并具有結構簡單、電路參數可配置的、可片內集成的特定。

附圖說明

圖1本發明絕對式光柵尺絕對位置信息的校正及讀取電路的結構圖。

圖2本發明實施例結構示意圖。

圖3本發明在一個讀取周期里的主要時序示意圖。

圖4是本發明的輸出結果示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細說明。

如圖1所示，一種絕對式光柵尺絕對位置信息的校正及讀取電路，該電路包括：光電探測器陣列1、信號放大電路陣列2、采樣保持電路陣列3、信號基準校正電路4、信號增益校正電路5和讀取校正數據存儲器6；光電探測器陣列1中的各光電探測器單元接收代表絕對位置信息的光信號，光電探測器單元相互平行排成一排，具有一定的周期和空比，光電探測器單元的尺寸根據光電響應效率、所用光強、采樣保持電路單元的大小、曝光時間等要素設定為一特定值，光電探測器單元數目根據實際需要而設定。

該光信號被信號放大電路陣列2放大，信號放大電路陣列2的放大倍數根據光電響應效率、所用光強、采樣保持電路單元的大小、曝光時間要素設定。

在讀取絕對位置信息的觸發信號沒有被觸發之前，該被放大的信號不進入采樣保持電路陣列3，并且采樣保持電路陣列3處于清零階段。采樣保持電路線陣3的大小根據光電響應效率、所用光強、信號放大倍數、曝光時間等要素設計為某一值，采樣保持電路線陣3存儲代表位置信息的光電荷。在讀取絕對位置信息的觸發信號被觸發后，采樣保持電路陣列3的每一路同時對信號放大電路陣列2輸出的信號進行采樣保持操作。

在每次信號基準校正電路4開始工作之前，都要對其內部的電路進行清零，消除殘留電荷對下個探測器單元所存儲的絕對位置信息的影響，信號基準校正電路4從校正數據存儲器6中按照時序依次讀取每一路絕對位置信號的基準校正數據，并將光電探測器陣列1、信號放大電路陣列2和采樣保持電路陣列3輸出的每一路絕對位置信號按照時序依次提供一個偏置電壓，進行信號基準校正，校正由于共模噪聲、光源的非均勻分布、光電探測器陣列1的不完全匹配等因素對輸出信號的影響。