[发明专利]绝对式光栅尺绝对信号一致性校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种绝对式光栅尺绝对信号一致性校正方法，属于绝对式光栅尺测量领域。

背景技术

绝对式光栅尺主要应用于高档数控系统中做全闭环，其优点为：系统上电便可得到绝对位置，无需寻找零位，并且是光学探测，非接触式不易磨损。绝对式光栅尺是未来数控行业的必备关键部件。

绝对式光栅尺是在玻璃尺板上刻划绝对位置编码，经过平行光照射，投影到光电二极管阵列，光电二极管阵列将具有绝对位置信息的光信号转换为电信号，通过分析便可以知道绝对位置。但是由于一些不良因素如：光照强度不均匀、绝对编码刻线质量不高以及光电二极管阵列光电响应不均匀等，这些不良因素会导致最终输出的具有绝对位置的电信号不一致，影响绝对位置的精确判断，降低绝对式光栅尺的精度。

因此，在绝对式光栅尺的生产制造过程中，需要一种一致性校正方法来弥补上述不足，以使得绝对式光栅尺最终输出的绝对信号能够准确精确的反映真实的绝对位置。

发明内容

本发明为克服光照强度不均匀、绝对编码刻线质量不高以及光电二极管阵列光电响应不均匀等导致最终输出的具有绝对位置的电信号不一致问题，使得绝对式光栅尺最终输出的绝对信号能够准确精确的反映真实的绝对位置，提供一种绝对式光栅尺绝对信号一致性校正方法，增强绝对信号质量，提高系统测量精度。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方法，

绝对式光栅尺绝对信号电压值一致校正方法，采用公式为：

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

其中，v为绝对式光栅尺光电二极管阵列4经过一致性校正结构8后输出的电压值。I为光源1的偏置电流。A为绝对式光栅尺光电二极管阵列4增益校正电路7的校正向量，C为绝对式光栅尺光电二极管阵列4偏置校正电路6的校正向量。P和Q为绝对式光栅尺光电二极管阵列4的常量系数向量，与系统结构有关。D为常量电压值。

将(1)式简化为

v＝K·I+B                             (2)

其中，

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

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

如图1所示，绝对式光栅尺绝对信号一致性校正方法，具体步骤如下：

步骤1，上位机10通过存储器9给绝对式光栅尺的光电二极管阵列4(共n个光电二极管)的一致性校正结构8的增益校正电路7和偏置校正电路6分别输入两组初始校正数据向量a₁[1:n]和b₁[1:n]，然后调节光源1的偏置电流由弱到强分别为I₁、I₂、I₃、…、I_m(m为调节的档数)，并同时记录下n个光电二极管在m档光源1偏置电流下经过一致性校正结构8后输出的电压值v1₁[1:m]、v1₂[1:m]、v1₃[1:m]、…、v1_n[1:m]。

步骤2，根据步骤1中得到数据，将n个光电二极管在m档光源1偏置电流下经过一致性校正结构8后输出的电压响应曲线进行直线性拟合如图3(a)所示，然后，计算n条光电二极管在m档光源1偏置电流下经过一致性校正结构8后输出电压响应直线的斜率向量K[1:n]和截距向量B[1:n]，继而可以得到n条光电二极管的常量系数向量P[1:n]和Q[1:n]。

步骤3，在步骤2中得到的n条响应直线中选取一条作为目标直线，并将剩余其他n-1条响应直线向该目标响应直线拟合，拟合过程如图3所示，图3(a)是拟合前的情况，图3(b)是拟合后的情况。图3(b)是理想情况，实际拟合效果如图4(a)所示，还是有一定的离散度。此时得到绝对式光栅尺光电二极管阵列4增益校正电路7校正数据向量a₂[1:n]和偏置校正电路6校正数据向量b₂[1:n]。