[发明专利]单码道绝对式线位移光栅尺虚拟增量式码道构造方法和解码方法

说明书

技术领域

本发明属于光学计量领域，涉及一种单码道绝对式线位移光栅尺虚拟增量式码道构造方法和解码方法。 

背景技术

单码道绝对式线位移光栅尺是一种属于国际先进水平的光栅尺，用于高档精密机床。在国际上仅有德国、美国、日本等少数国家掌握该技术。由于技术保密原因，国内尚无同类产品，仍处于研发阶段。 

目前单码道绝对式线位移光栅尺的读数基于绝对码道的视频信号。这种方法存在两个基本问题：一是不能做细分处理，影响光栅尺的精度；二是抗干扰能力较差。换言之，光栅尺必须具有高质量的绝对式码道，否则容易产生读数错误。 

解决上述问题的基本方法是在绝对式线位移光栅尺上加刻一条物理增量式码道，使光栅尺成为双码道绝对式线位移光栅尺。但两条物理码道必须对准，这对加工工艺具有很高的要求，增加了光栅尺的制造成本。 

虚拟增量式码道技术为解决单码道绝对式线位移光栅尺读数问题提供了另一种途径。它与增加物理增量式码道技术的不同之处在 于：它通过信号处理方法合成一条虚拟的增量式码道，用于代替物理增量式码道。目前尚无虚拟增量式码道技术的报道。 

发明内容

针对上述绝对式线位移光栅尺的技术问题，本发明提出了一种单码道绝对式线位移光栅尺虚拟增量式码道构造方法和解码方法，通过信号处理方法合成一条虚拟的增量式码道，用于代替物理增量式码道，该方法大大降低了读数错误。 

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 

一种单码道绝对式线位移光栅尺的虚拟增量式码道的构造方法，所述虚拟增量式码道为从绝对式码道接收到绝对位置信号后用该信号生成一串脉冲而组成的信号，所述一串脉冲中的每个脉冲是读数头经过一个栅距时所产生的，其宽度与光栅尺的一个栅距相对应；将线型CCD像素分为两大组，每个大组分为L个小组，每个小组的线视场为光栅尺的二分之一栅距，两个大组中的2L个小组交替设置；当读数头在绝对式码道上运行时，每经过一个栅距，所述像素小组中至少有两个小组各自经过光栅尺上的一条刻线从而产生一个脉冲，将这些脉冲取平均值后即得虚拟增量式码道的输出。 

作为本发明的优选实施例，当读数头移动时，每个小组的输出电平为I_nk(t)，其中，n=1,2，k=1,2,...,L，当I_nk对应字符“0”时，输出低电平，当I_nk对应刻线时，输出高电平，所述虚拟增量式码道输出的信号为：