[发明专利]一种具有敏感元一致性修正功能的图像传感器

说明书

技术领域

本发明涉及光栅位移测量领域，具体涉及一种具有敏感元一致性修正功能的图像传感器。

背景技术

目前线位移和角位移光栅传感器构成的测量系统从增量式测量方法逐步发展为绝对式测量方法。安装有绝对式光栅线位移传感器的机床或生产线在重新开机后不需要找寻零位，立刻重新获得各个轴的绝对位置以及刀具的空间指向，因此可以马上从中断处开始继续原来的加工程序，缩短了数控机床的有效加工时间。

当前，单轨道绝对位置编码技术代表了绝对式光栅线位移传感器的最高技术水平。绝对式光栅线位移传感器的标尺光栅是其位置测量的基准，标尺光栅上刻有两个码道:绝对位置码道和增量位置码道。这个绝对位置码道所刻划的就是单轨道绝对位置编码，绝对位置码道将不同宽度和不同间距的栅线以绝对位置数据编码形式直接制作到标尺上用来确定绝对位置，也叫绝对粗位置，编码方式多采用伪随机编码（PRC）；增量码道通过信号细分提供高分辨力的位置值，用来确定光栅的精度和分辨力，通过两个码道位置值的结合实现最终的高精度绝对位置测量。用来接收和处理这两个码道的部件通常是两种光电传感器，然而，在实际应用中，两个部件的体积较大，很难实现单光源集成照明，这样会影响信号的稳定性。将这两种光电传感器集成化设计是绝对式光栅线位移传感器发展的方向。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明将提供一种具有敏感元一致性修正功能的图像传感器，该传感器可同时接收代表绝对位置信息的光学信号和代表增量位置信号的的光学信号，而且可实现对绝对位置信息的均匀性修正。

一种具有敏感元一致性修正功能的图像传感器，该传感器包括：增量位置信息接收模块、绝对位置信息接收模块、信号均匀性修正数据存储与读取控制模块、信号均匀性修正数据存储模块和偏置模块；

传感器工作时，外部启动控制信号控制偏置模块的两组包含了偏置电流和偏置电压信号的偏置信号发送至增量位置信息接收模块和绝对位置信息接收模块；

外部输入的共模信号为增量位置信息接收模块提供了电压参考信号，增量位置信息接收模块对所接收的光信号进行处理后输出一组四路相位分别相差90°的正弦信号，同时输出做差后的两路信号，并输出四路信号加和后的信号；

绝对位置信息接收模块工作时，根据第二外部启动控制信号和信号均匀性修正数据存储与读取控制模块发送的信号均匀性修正数据，将光信号处理后输出串行的代表绝对位置信息的模拟电压信号；

信号均匀性修正数据存储与读取控制模块在传感器上电初始化时，接收外部送来的信号均匀性修正数据，将其存储于信号均匀性修正数据存储模块中；在传感器工作过程中，信号均匀性修正数据存储与读取控制模块将信号均匀性修正数据存储模块中的信号均匀性修正数据读出，并输给绝对位置信息接收模块。

本发明的有益效果是：将两种光电接收器件增量位置信息接收模块和绝对位置信息接收模块集成在一起，减小了系统的体积，使单光源照明成为可能，同时绝对位置信息接收模块的输出信号进行均匀性修正，提高了位置测量值的准确性和稳定性。

附图说明

图1为本发明一种具有敏感元一致性修正功能的图像传感器系统结构图。

图2为增量位置信息接收模块的系统结构图。

图3为增量位置信息接收模块中增量位置信息处理放大模块的结构示意图。

图4为增量位置信息处理放大模块中电流/电压转化模块的结构示意图。

图5为增量位置信息处理放大模块中运算处理模块的结构示意图。

图6为绝对位置信息接收模块的系统结构图。

图7为绝对位置信息接收模块中传感器阵列与预处理模块的结构示意图。

图8为绝对位置信息接收模块中信号处理模块的结构示意图。

图9为信号均匀性修正数据存储与读取控制模块的系统结构图。

图10为传感器阵列模块的一种实现方式。

具体实施方式

以下给出本发明的一种具体实现方式。

如图1所示，本发明所设计的的图像传感器包括五个模块：增量位置信息接收模块1、绝对位置信息接收模块2、信号均匀性修正数据存储与读取控制模块3、信号均匀性修正数据存储模块4和偏置模块5。

传感器工作时，外部启动控制信号BC控制偏置模块5的两组偏置信号BS1和BS2的输出，其中偏置信号BS1送给增量位置信息接收模块1，偏置信号BS2送给绝对位置信息接收模块2。偏置信号BS1和BS2均包含了偏置电流和偏置电压信号。