[发明专利]一种绝对式光栅尺绝对位置信息的校正及读取电路

说明书

技术领域

本发明属于精密仪器检测领域，具体涉及一种绝对式光栅尺绝对位置信息的校正及读取电路。

背景技术

光栅尺在精密仪器、精密微加工、高精度数控机床中等机械加工被广泛采用，其性能对机械加工的质量有很大的影响。

一般光栅尺分为绝对式光栅尺和增量式光栅尺。增量式光栅尺实现方法简单，制造成本低，但在系统断电之后数据将丢失。绝对式光栅尺在光栅尺上利用码道绝对编码技术记录绝对位置信息，系统上电后只需读取光栅尺上的编码信息即可知道位置信息。

由于绝对式光栅尺采用了码道编码技术读取绝对位置信息，因此共模噪声、光源的非均匀分布、光电探测器的不完全匹配等因素对输出信号的摆幅和信噪比有很大的影响，需要大量的后处理电路，增加了处理电路的复杂性。若由于共模噪声、光源的非均匀分布、光电探测器的不完全匹配等因素造成绝对码道的输出信号摆幅无法达到要求，则后处理电路也无法完成位置信息的处理。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种绝对式光栅尺绝对位置信息的校正及读取电路，该电路解决了绝对式光栅尺中共模噪声、光源的非均匀分布、光电探测器的不完全匹配等因素对输出信号的摆幅和信噪比的影响大和处理电路复杂的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种绝对式光栅尺绝对位置信息的校正及读取电路，该电路包括：光电探测器阵列和采样保持电路阵列，该电路还包括：信号基准校正电路、信号放大电路阵列信号增益校正电路和校正数据存储器；光电探测器阵列将具有绝对位置信息的光信号发送到信号放大电路阵列，信号放大电路阵列将信号放大，并将放大的信号发送至采样保持电路阵列；信号基准校正电路读取校正数据存储器中的基准校正数据产生一偏置电压，同时信号增益校正电路读取校正数据存储器的中的增益校正数据，设定增益范围；信号基准校正电路和信号增益校正电路对采样保持电路阵列输出的绝对位置信号进行信号基准校正以及信号增益校正，将信号进一步放大到一定的幅度，提供给后续的A/D使用。

本发明的有益效果是：

该电路解决了绝对式光栅尺中共模噪声、光源的非均匀分布、光电探测器的不完全匹配等因素对输出信号的摆幅和信噪比的影响大和处理电路复杂的问题，并具有结构简单、电路参数可配置的、可片内集成的特定。

附图说明

图1本发明绝对式光栅尺绝对位置信息的校正及读取电路的结构图。

图2本发明实施例结构示意图。

图3本发明在一个读取周期里的主要时序示意图。

图4是本发明的输出结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，一种绝对式光栅尺绝对位置信息的校正及读取电路，该电路包括：光电探测器阵列1、信号放大电路阵列2、采样保持电路阵列3、信号基准校正电路4、信号增益校正电路5和读取校正数据存储器6；光电探测器阵列1中的各光电探测器单元接收代表绝对位置信息的光信号，光电探测器单元相互平行排成一排，具有一定的周期和空比，光电探测器单元的尺寸根据光电响应效率、所用光强、采样保持电路单元的大小、曝光时间等要素设定为一特定值，光电探测器单元数目根据实际需要而设定。

该光信号被信号放大电路阵列2放大，信号放大电路阵列2的放大倍数根据光电响应效率、所用光强、采样保持电路单元的大小、曝光时间要素设定。

在读取绝对位置信息的触发信号没有被触发之前，该被放大的信号不进入采样保持电路阵列3，并且采样保持电路阵列3处于清零阶段。采样保持电路线阵3的大小根据光电响应效率、所用光强、信号放大倍数、曝光时间等要素设计为某一值，采样保持电路线阵3存储代表位置信息的光电荷。在读取绝对位置信息的触发信号被触发后，采样保持电路阵列3的每一路同时对信号放大电路阵列2输出的信号进行采样保持操作。

在每次信号基准校正电路4开始工作之前，都要对其内部的电路进行清零，消除残留电荷对下个探测器单元所存储的绝对位置信息的影响，信号基准校正电路4从校正数据存储器6中按照时序依次读取每一路绝对位置信号的基准校正数据，并将光电探测器阵列1、信号放大电路阵列2和采样保持电路阵列3输出的每一路绝对位置信号按照时序依次提供一个偏置电压，进行信号基准校正，校正由于共模噪声、光源的非均匀分布、光电探测器阵列1的不完全匹配等因素对输出信号的影响。