[發明專利]絕對式光柵尺絕對信號一致性校正方法

有效

• 申請號: 201410617422.3
• 申請日: 2014-10-31
• 公開（公告）號: CN104296661A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 劉陽;許家林;喬棟;楊帆;吳宏圣;曾琪峰;孫強;尤佳
• 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: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 劉慧宇

技術領域

本發明涉及一種絕對式光柵尺絕對信號一致性校正方法，屬于絕對式光柵尺測量領域。

背景技術

絕對式光柵尺主要應用于高檔數控系統中做全閉環，其優點為：系統上電便可得到絕對位置，無需尋找零位，并且是光學探測，非接觸式不易磨損。絕對式光柵尺是未來數控行業的必備關鍵部件。

絕對式光柵尺是在玻璃尺板上刻劃絕對位置編碼，經過平行光照射，投影到光電二極管陣列，光電二極管陣列將具有絕對位置信息的光信號轉換為電信號，通過分析便可以知道絕對位置。但是由于一些不良因素如：光照強度不均勻、絕對編碼刻線質量不高以及光電二極管陣列光電響應不均勻等，這些不良因素會導致最終輸出的具有絕對位置的電信號不一致，影響絕對位置的精確判斷，降低絕對式光柵尺的精度。

因此，在絕對式光柵尺的生產制造過程中，需要一種一致性校正方法來彌補上述不足，以使得絕對式光柵尺最終輸出的絕對信號能夠準確精確的反映真實的絕對位置。

發明內容

本發明為克服光照強度不均勻、絕對編碼刻線質量不高以及光電二極管陣列光電響應不均勻等導致最終輸出的具有絕對位置的電信號不一致問題，使得絕對式光柵尺最終輸出的絕對信號能夠準確精確的反映真實的絕對位置，提供一種絕對式光柵尺絕對信號一致性校正方法，增強絕對信號質量，提高系統測量精度。

為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方法，

絕對式光柵尺絕對信號電壓值一致校正方法，采用公式為：

v＝P·(1+A)·I+Q·(1+A)·(C-D)+D?????????????????(1)

其中，v為絕對式光柵尺光電二極管陣列4經過一致性校正結構8后輸出的電壓值。I為光源1的偏置電流。A為絕對式光柵尺光電二極管陣列4增益校正電路7的校正向量，C為絕對式光柵尺光電二極管陣列4偏置校正電路6的校正向量。P和Q為絕對式光柵尺光電二極管陣列4的常量系數向量，與系統結構有關。D為常量電壓值。

將(1)式簡化為

v＝K·I+B?????????????????????????????(2)

其中，

K＝P·(1+A)?????????????????????????????(3)

B＝Q·(1+A)·(C-D)+D?????????????????????(4)

如圖1所示，絕對式光柵尺絕對信號一致性校正方法，具體步驟如下：

步驟1，上位機10通過存儲器9給絕對式光柵尺的光電二極管陣列4(共n個光電二極管)的一致性校正結構8的增益校正電路7和偏置校正電路6分別輸入兩組初始校正數據向量a₁[1:n]和b₁[1:n]，然后調節光源1的偏置電流由弱到強分別為I₁、I₂、I₃、…、I_m(m為調節的檔數)，并同時記錄下n個光電二極管在m檔光源1偏置電流下經過一致性校正結構8后輸出的電壓值v1₁[1:m]、v1₂[1:m]、v1₃[1:m]、…、v1_n[1:m]。

步驟2，根據步驟1中得到數據，將n個光電二極管在m檔光源1偏置電流下經過一致性校正結構8后輸出的電壓響應曲線進行直線性擬合如圖3(a)所示，然后，計算n條光電二極管在m檔光源1偏置電流下經過一致性校正結構8后輸出電壓響應直線的斜率向量K[1:n]和截距向量B[1:n]，繼而可以得到n條光電二極管的常量系數向量P[1:n]和Q[1:n]。

步驟3，在步驟2中得到的n條響應直線中選取一條作為目標直線，并將剩余其他n-1條響應直線向該目標響應直線擬合，擬合過程如圖3所示，圖3(a)是擬合前的情況，圖3(b)是擬合后的情況。圖3(b)是理想情況，實際擬合效果如圖4(a)所示，還是有一定的離散度。此時得到絕對式光柵尺光電二極管陣列4增益校正電路7校正數據向量a₂[1:n]和偏置校正電路6校正數據向量b₂[1:n]。