位置測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】利用本發(fā)明說(shuō)明了一種位置測(cè)量裝置，其中通過(guò)對(duì)由具有彼此互補(bǔ)構(gòu)成的子區(qū)域（C1A，C1B；C2A，C2B；C3A，C3B；C4A，C4B）的代碼元件組成的代碼以及增量分布進(jìn)行共同掃描，簡(jiǎn)單地通過(guò)相加和相減來(lái)產(chǎn)生可靠的代碼信息（B1）和周期性增量信號(hào)（I1），所述增量分布以增量子軌跡（S1，S2，S3）來(lái)布置。通過(guò)對(duì)代碼和增量分布的共同掃描，可以將所需要的探測(cè)器（D1，D2）以及代碼和增量分布節(jié)省空間地布置在代碼載體（1）上。
【專利說(shuō)明】位置測(cè)量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及用于確定絕對(duì)位置的位置測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在很多領(lǐng)域都越來(lái)越多地采用絕對(duì)位置測(cè)量裝置，其中利用在測(cè)量方向上連續(xù)布置的代碼元件從代碼軌跡中推導(dǎo)出絕對(duì)位置信息。這些代碼元件在此以偽隨機(jī)分布設(shè)置，從而特定數(shù)量的前后相繼的代碼元件分別形成位模式。在掃描裝置相對(duì)于代碼軌跡移動(dòng)唯一的一個(gè)代碼元件的情況下， 已經(jīng)形成新的位模式并且在整個(gè)要以絕對(duì)方式檢測(cè)的測(cè)量范圍上提供了不同位模式的序列。
[0003]這種串行代碼被稱為鏈代碼或被稱為偽隨機(jī)代碼(PRC)。
[0004]本發(fā)明所基于的絕對(duì)位置測(cè)量裝置在EP 2 416 126 Al中描述。根據(jù)在該文獻(xiàn)的圖3中所公開(kāi)的實(shí)施例，該位置測(cè)量裝置具有包括代碼軌跡的代碼載體，所述代碼軌跡由在測(cè)量方向上連續(xù)布置的代碼元件的序列組成。在與該代碼軌跡平行布置的軌跡中布置周期性的增量分布。掃描裝置的探測(cè)器分別共同掃描該代碼軌跡以及該增量分布，并由此從這兩個(gè)軌跡中產(chǎn)生共同的掃描信號(hào)。該掃描信號(hào)被輸送給分析單元，該分析單元從中形成代碼信息以及周期性的增量信號(hào)。
[0005]在此缺點(diǎn)是所述掃描信號(hào)的調(diào)制度相對(duì)較小并且分析相對(duì)費(fèi)事。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所基于的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)一種絕對(duì)位置測(cè)量裝置，利用該位置測(cè)量裝置可以通過(guò)簡(jiǎn)單的方式以高的可靠性產(chǎn)生正確的絕對(duì)位置以及可以產(chǎn)生至少一個(gè)周期性的增量信號(hào)。
[0007]該任務(wù)通過(guò)權(quán)利要求1的特征解決。據(jù)此，該位置測(cè)量裝置包括 -代碼載體，該代碼載體具有
?代碼元件的序列，其中每個(gè)代碼元件由第一子區(qū)域和第二子區(qū)域組成，所述第一子區(qū)域和所述第二子區(qū)域具有彼此互補(bǔ)的特性，以及?周期性增量分布；
-具有多個(gè)探測(cè)器的掃描裝置，
?其中第一探測(cè)器被構(gòu)造用于共同掃描這些代碼元件中一個(gè)代碼元件的第一子區(qū)域以及所述增量分布，并由此可以產(chǎn)生第一掃描信號(hào)，以及
?其中第二探測(cè)器被構(gòu)造用于共同掃描所述一個(gè)代碼元件的第二子區(qū)域以及所述增量分布，并由此可以產(chǎn)生第二掃描信號(hào)；
-分析單元，向該分析單元輸送所述第一掃描信號(hào)和所述第二掃描信號(hào)，并且該分析單元被構(gòu)造用于從中形成代碼元件的代碼信息以及周期性增量信號(hào)。
[0008]按照已知方式依據(jù)掃描原理來(lái)選擇代碼元件的構(gòu)型。從而代碼元件可以被構(gòu)造為可以光學(xué)、磁、電容或電感的方式掃描。還根據(jù)代碼元件的構(gòu)型來(lái)選擇探測(cè)器。[0009]互補(bǔ)的特性在此意味著，代碼元件的子區(qū)域擁有相反的特性，使得這些子區(qū)域在掃描時(shí)形成彼此相反變化的掃描信號(hào)。由此在代碼元件內(nèi)產(chǎn)生的掃描信號(hào)因此也被稱為時(shí)鐘信號(hào)和反時(shí)鐘信號(hào)。
[0010]為了進(jìn)行特別有利的光學(xué)掃描，代碼元件的兩個(gè)子區(qū)域分別具有彼此互補(bǔ)的光學(xué)特性，由此在透射光掃描的情況下是透明和不透明的子區(qū)域，或者在入射光掃描的情況下是反射或不反射的子區(qū)域。
[0011]為了形成代碼信息和周期性增量信號(hào)，第一掃描信號(hào)和第二掃描信號(hào)被輸送給分析單元。這些掃描信號(hào)可以由分析單元作為電流或電壓形式的模擬信號(hào)處理。替換地，掃描信號(hào)可以由分析單元作為多部分字形式U位，其中n>l)的數(shù)字值處理，為此由探測(cè)器產(chǎn)生的模擬掃描信號(hào)在該處理之前經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換。
[0012]周期性增量信號(hào)優(yōu)選由分析單元通過(guò)將第一掃描信號(hào)與第二掃描信號(hào)相加來(lái)形成。由此獲得在一個(gè)周期內(nèi)能被良好內(nèi)插的周期性增量信號(hào)，由此可以在一個(gè)周期內(nèi)并由此在一個(gè)代碼元件的長(zhǎng)度內(nèi)形成精確的絕對(duì)中間值。
[0013]代碼元件的被構(gòu)造為彼此互補(bǔ)的子區(qū)域的序列確定了相應(yīng)代碼元件的代碼信息。向第一序列分配第一二進(jìn)制值，并且向第二序列分配第二二進(jìn)制值。
[0014]該代碼信息優(yōu)選通過(guò)第一掃描信號(hào)與第二掃描信號(hào)的比較而被形成，尤其是通過(guò)形成差，特別有利地通過(guò)將第一掃描信號(hào)與第二掃描信號(hào)相減。如果在分析單元中進(jìn)行模擬信號(hào)處理，則相互比較的掃描信號(hào)是借助比較器比較的電流或電壓。如果在分析單元中進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，則要相互比較的掃描信號(hào)是借助比較器比較的數(shù)字值，其中在這種情況下在該比較器的輸出端處代碼信息被直接作為數(shù)字值(位)提供。
[0015]代碼元件的兩個(gè)彼此互補(bǔ)的子區(qū)域在本發(fā)明中可以按照單獨(dú)的彼此平行延伸的代碼軌跡來(lái)布置，或者替換地按照共同的代碼軌跡來(lái)布置，其方式是代碼元件的第一子區(qū)域和該代碼元件的第二子區(qū)域分別在測(cè)量方向上前后相繼地布置。
[0016]現(xiàn)在在兩種布置的情況下有利的是，增量分布和/或代碼軌跡被劃分為多個(gè)相同的、彼此平行并且齊平布置的子軌跡。由此可能的是獲得與測(cè)量方向垂直對(duì)稱的軌跡布置。如果在這些對(duì)稱軌跡布置中探測(cè)器垂直于測(cè)量方向的擴(kuò)展被選擇為小于該軌跡布置，則對(duì)于掃描裝置來(lái)說(shuō)在垂直于測(cè)量方向的方向上、也就是在增量分布的刻度方向上形成相對(duì)較大的容差區(qū)域，在該容差區(qū)域中可以相對(duì)于代碼載體進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而不會(huì)導(dǎo)致對(duì)掃描信號(hào)的調(diào)制。
[0017]本法明的其他有利構(gòu)型在從屬權(quán)利要求中說(shuō)明。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]借助附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明，在此:
圖1以示意圖示出第一位置測(cè)量裝置；
圖2示出根據(jù)圖1的位置測(cè)量裝置的第一掃描信號(hào)；
圖3示出根據(jù)圖1的位置測(cè)量裝置的第二掃描信號(hào)；
圖4示出從掃描信號(hào)中獲得的周期性增量信號(hào)；
圖5示出從掃描信號(hào)中獲得的代碼信息；
圖6示出第二位置測(cè)量裝置； 圖7示出第三位置測(cè)量裝置，以及 圖8示出第四位置測(cè)量裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明的絕對(duì)位置測(cè)量裝置可以被用于測(cè)量線性或旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)，其中代碼載體在此過(guò)程中被設(shè)置在待測(cè)量對(duì)象之一處，并且掃描裝置被設(shè)置在其它待測(cè)量對(duì)象處。待測(cè)量對(duì)象在此可以是機(jī)床的臺(tái)面和滑架、坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的臺(tái)面和滑架或者是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子。
[0020]借助圖1至圖5詳細(xì)闡述位置測(cè)量裝置的第一實(shí)施例。該位置測(cè)量裝置包括可由具有多個(gè)探測(cè)器D1，D2，D3，D4的掃描裝置掃描的代碼載體I。代碼載體I可以相對(duì)于掃描裝置在測(cè)量方向X上移動(dòng)。
[0021]位置測(cè)量裝置被設(shè)計(jì)為保證可靠的絕對(duì)位置測(cè)量。
[0022]可靠的位置測(cè)量通過(guò)使用特殊的編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。代碼載體I的編碼是由代碼元件Cl，C2，C3，C4的序列組成的偽隨機(jī)代碼，這些代碼元件前后相繼地布置在測(cè)量方向X上。每個(gè)代碼元件Cl，C2，C3，C4又由兩個(gè)彼此互補(bǔ)地構(gòu)成的子區(qū)域C1A，ClB ；C2A, C2B ；C3A, C3B ；C4A, C4B組成。在此，互補(bǔ)意思是這些子區(qū)域具有相反的特性，也就是在光學(xué)掃描原理中在透射光掃描的情況下是透明的和不透明的，或在入射光掃描的情況下是進(jìn)行反射或不進(jìn)行反射的。代碼元件Cl，C2, C3, C4的第一子區(qū)域C1A，C2A，C3A，C4A在該實(shí)施例中被布置在第一代碼軌跡SA中，而代碼元件Cl，C2, C3, C4的第二子區(qū)域C1B，C2B, C3B, C4B被布置在與第一代碼軌跡SA平行延伸的第二代碼軌跡SB中。
[0023]在根據(jù)圖1所示的例子中，假定每一個(gè)代碼元件Cl至C4的第一代碼軌跡SA的子區(qū)域C1A，C2A，C3A，C4A至第二代碼軌跡SB的子區(qū)域C1B，C2B, C3B, C4B的序列從暗到亮地定義位=0形式的代碼信息B，并且該序列從亮到暗地定義位=1形式的代碼信息B。由此圖1中所示的代碼的代碼元件Cl至C4的序列定義代碼信息0100。
[0024]代碼載體I除了代碼軌跡SA，SB之外還具有周期性增量分布。該增量分布被劃分為增量子軌跡SI，S2，S3并且被布置在第一代碼軌跡SA的兩側(cè)以及第二代碼軌跡SB的兩偵U。增量子軌跡SI，S2，S3在測(cè)量方向X上與兩個(gè)代碼軌跡SA’ SB平行地延伸。
[0025]探測(cè)器Dl，D2，D3，D4包括至少一個(gè)第一探測(cè)器Dl以用于共同掃描代碼元件Cl，C2，C3，C4的每一個(gè)第一子區(qū)域C1A，C2A，C3A，C4A以及所述增量分布。為此第一探測(cè)器Dl被分配給第一代碼軌跡SA以及在第一代碼軌跡兩側(cè)延伸的增量子軌跡SI，S2，并且在位置測(cè)量時(shí)對(duì)它們進(jìn)行掃描。由此該第一探測(cè)器Dl提供第一掃描信號(hào)Al，該第一掃描信號(hào)的沿著代碼元件Cl，C2, C3, C4的與位置有關(guān)的變化曲線在圖2中示意性示出。
[0026]此外，多個(gè)探測(cè)器D1，D2，D3，D4包括至少一個(gè)第二探測(cè)器D2以用于共同掃描每一個(gè)代碼元件Cl，C2, C3, C4的第二子區(qū)域C1B，C2B, C3B, C4B以及所述增量分布。為此第二探測(cè)器D2被分配給第二代碼軌跡SB以及在第二代碼軌跡兩側(cè)延伸的增量子軌跡S2，S3，并且在位置測(cè)量時(shí)對(duì)它們進(jìn)行掃描。由此該第二探測(cè)器D2提供第二掃描信號(hào)A2，該第二掃描信號(hào)的沿著代碼元件Cl，C2，C3，C4的與位置有關(guān)的變化曲線在圖3中示意性示出。
[0027]探測(cè)器Dl，D2在位置測(cè)量時(shí)分別檢測(cè)瞬時(shí)光分布并且依據(jù)光強(qiáng)度產(chǎn)生與位置有關(guān)的、與檢測(cè)的光強(qiáng)度成比例的模擬掃描信號(hào)Al，A2。掃描信號(hào)Al，A2的實(shí)際變化曲線可能與圖2和圖3所示的變化曲線有偏差，尤其是得到?jīng)]有角的流暢的變化曲線。由此導(dǎo)致對(duì)于圖4所示的周期性增量信號(hào)Il在實(shí)際中得到正弦形變化曲線。
[0028]第一掃描信號(hào)Al和第二掃描信號(hào)A2被輸送給分析單元3。分析單元3被設(shè)計(jì)為將第一掃描信號(hào)Al與第二掃描信號(hào)A2相比較。該比較結(jié)果在所示的掃描位置中定義代碼元件Cl的代碼信息BI。該比較可以包括商形成或差的形成?？梢蕴貏e簡(jiǎn)單地形成差。通過(guò)形成第一掃描信號(hào)Al與第二掃描信號(hào)A2之間的差，完全消除了由掃描所述增量分布而導(dǎo)致的分量。此外由掃描代碼元件Cl而導(dǎo)致的分量被相加。定義代碼信息BI的信號(hào)的調(diào)制度由此被加倍。定義代碼信息B的信號(hào)的變化曲線沿著代碼元件C1，C2，C3，C4取決于位置地在圖5中示意性示出。調(diào)制度的提高是由于代碼元件Cl的兩個(gè)子區(qū)域ClA和ClB被構(gòu)造為彼此互補(bǔ)而導(dǎo)致的，從而由此單單第一代碼軌跡SA和第二代碼軌跡SB的掃描信號(hào)的強(qiáng)度也被觀察為是彼此相反的。
[0029]為了比較兩個(gè)掃描信號(hào)Al，A2，在所示的例子中設(shè)置第一比較器3.1，并且為了比較兩個(gè)掃描信號(hào)A3和A4而設(shè)置第二比較器3.2。這兩個(gè)比較器可以被構(gòu)造為將相應(yīng)的掃描信號(hào)Al，A2以及A3，A4作為模擬信號(hào)或替換地作為數(shù)字信號(hào)相互比較。
[0030]還向分析單兀3輸送第一掃描信號(hào)Al和第二掃描信號(hào)A2,以由此通過(guò)組合掃描信號(hào)Al和A2而形成周期性增量信號(hào)II。該組合優(yōu)選是簡(jiǎn)單的相加。在所述相加的情況下，來(lái)自對(duì)代碼軌跡SA，SB掃描的信號(hào)的分量被消除，而來(lái)自對(duì)增量分布、也就是增量子軌跡SI，S2，S3掃描的信號(hào)的分量被相加。周期性增量信號(hào)Il的與位置有關(guān)的變化曲線在圖4中示意性示出。
[0031]為了獲得在瞬時(shí)位置處的多部分代碼字，掃描裝置包括另外的、相對(duì)于第一和第二探測(cè)器Dl，D2分別被設(shè)置為一個(gè)代碼元件Cl，C2，C3，C4的子區(qū)域C1A，ClB, C2A，C2B，C3A，C3B, C4A，C4B的整數(shù)倍長(zhǎng)度的探測(cè)器。在該例子中，在圖1中示出另外的第一探測(cè)器D3和另外的第二探測(cè)器D4。對(duì)由此獲得的掃描信號(hào)A3，A4的處理根據(jù)掃描信號(hào)Al，A2來(lái)進(jìn)行，其方式是通過(guò)形成差來(lái)獲得針對(duì)第二代碼元件C2的第二代碼信息B2，并且通過(guò)相加獲得另外的周期性增量信號(hào)12。這兩個(gè)增量信號(hào)II，12是同相的，從而這兩個(gè)增量信號(hào)可以被相加為一個(gè)共同的周期性增量信號(hào)I，由此提高在分析單元3處提供的周期性增量信號(hào)I的調(diào)制度。
[0032]為了組合兩個(gè)掃描信號(hào)Al，A2，在所示出的例子中設(shè)置第一組件3.3，并且為了組合兩個(gè)掃描信號(hào)A3，A4而設(shè)置第二組件3.4。這兩個(gè)組件可以被構(gòu)造為將相應(yīng)的掃描信號(hào)Al，A2以及A3，A4作為模擬信號(hào)或者替換地作為數(shù)字信號(hào)來(lái)相互組合，尤其是相加。
[0033]特別有利的是，周期性增量分布的周期長(zhǎng)度T與一個(gè)子區(qū)域C1A，ClB, C2A，C2B，C3A，C3B, C4A，C4B的長(zhǎng)度(在測(cè)量方向X上)相應(yīng)。由此在絕對(duì)代碼信息B內(nèi)部提供具有與長(zhǎng)度T相應(yīng)的信號(hào)周期的增量信號(hào)II。
[0034]按照未示出的方式，可以在長(zhǎng)度T內(nèi)設(shè)置附加的探測(cè)器。然后可以利用這些探測(cè)器產(chǎn)生相對(duì)于上述掃描信號(hào)Al, A2移相的掃描信號(hào)，并且從中又產(chǎn)生相對(duì)于現(xiàn)有的代碼信息BI移相的代碼信息以及相對(duì)于增量信號(hào)Il移相的增量信號(hào)。為了產(chǎn)生4個(gè)分別彼此移相90°的周期性增量信號(hào)，在一個(gè)周期T內(nèi)設(shè)置4個(gè)探測(cè)器Dl和4個(gè)探測(cè)器D2。
[0035]周期性增量信號(hào)I或者Il或12可以被用于還更精細(xì)地對(duì)通過(guò)代碼信息B以對(duì)應(yīng)于長(zhǎng)度T的步長(zhǎng)被絕對(duì)地位置分辨的路段進(jìn)行絕對(duì)劃分。為此以公知方式對(duì)增量信號(hào)I或者Il或12進(jìn)行內(nèi)插。
[0036]如果要求還要進(jìn)一步劃分的位置測(cè)量，則可以與已經(jīng)存在的軌跡平行地附加設(shè)置另外的增量軌跡，該另外的增量軌跡的劃分周期于是小于周期長(zhǎng)度T。
[0037]周期性增量信號(hào)II，II，I還可以被用于優(yōu)化代碼元件Cl，C2，C3，C4的掃描。這可以按照已知的方式通過(guò)以下方式進(jìn)行，即在一個(gè)代碼元件Cl，C2，C3，C4的長(zhǎng)度內(nèi)設(shè)置多個(gè)探測(cè)器并且將來(lái)自該增量信號(hào)的位置信息(劃分周期T內(nèi)的內(nèi)插值)用于選擇所述多個(gè)探測(cè)器之一以用于形成代碼信息B。于是選擇盡可能在中心掃描該代碼元件的探測(cè)器，以獲得明確的代碼信息。為此明確地參見(jiàn)EP I 821 073 A2的描述。
[0038]本發(fā)明所需要的代碼元件Cl，C2, C3, C4以及增量分布的幾何布置以有利的方式被選擇為，使得一方面可以實(shí)現(xiàn)節(jié)省空間的布置，但另一方面還可以實(shí)現(xiàn)在掃描時(shí)的大的容差。
[0039]節(jié)省空間的布置通過(guò)借助第一探測(cè)器Dl對(duì)第一代碼軌跡SA和增量分布一在此以增量子軌跡SI，S2的形式一的共同掃描以及通過(guò)借助第二探測(cè)器D2對(duì)第二代碼軌跡SB和增量分布一在此以增量子軌跡S2，S3的形式一的共同掃描來(lái)予以保證。由此能夠?qū)⒋a軌跡SA, SB和增量子軌跡SI，S2，S3直接并排(垂直于測(cè)量方向X地觀察)布置。
[0040]大的容差優(yōu)選通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)，即第一探測(cè)器Dl為了形成第一掃描信號(hào)Al而被分配給第一代碼軌跡SA以及在其兩側(cè)延伸的增量子軌跡SI，S2，并且第二探測(cè)器D2為了形成第二掃描信號(hào)A2而被分配給第二代碼軌跡SB以及在其兩側(cè)延伸的增量子軌跡S2，S3?，F(xiàn)在通過(guò)這些分別關(guān)于代碼軌跡SA，SB對(duì)稱布置的增量子軌跡SI，S2，S3，可以使第一探測(cè)器Dl垂直于測(cè)量方向X地具有擴(kuò)展，使得該第一探測(cè)器分別僅部分地與在第一代碼軌跡SA兩側(cè)延伸的增量子軌跡SI，S2重疊，并且可以使得第二探測(cè)器D2垂直于測(cè)量方向X地具有擴(kuò)展，使得該第二探測(cè)器分別僅部分地與在第二代碼軌跡SB兩側(cè)延伸的增量子軌跡S2，S3重疊。未重疊的區(qū)域用作針對(duì)掃描裝置相對(duì)于代碼載體I垂直于測(cè)量方向X的位置的容差區(qū)域。在該容差區(qū)域內(nèi)，掃描裝置可以改變其相對(duì)于代碼載體I垂直于測(cè)量方向X的位置，而不會(huì)在此過(guò)程中調(diào)制第一掃描信號(hào)Al以及第二掃描信號(hào)A2。
[0041]借助圖6闡述第二實(shí)施例。代碼元件(:1，02，03，(:4的彼此互補(bǔ)的子區(qū)域(:認(rèn)，(:18 ；C2A，C2B ；C3A, C3B ；C4A, C4B又被布置在單獨(dú)的代碼軌跡中。與前面的實(shí)施例不同，為了實(shí)現(xiàn)大的容差(垂直于測(cè)量方向X)所要求的對(duì)稱條件在此通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)，即第一代碼軌跡被布置為彼此平行延伸的第一代碼子軌跡SA1，SA2以及第二代碼軌跡被布置為彼此平行延伸的第二代碼子軌跡SB1，SB2，其中第一代碼子軌跡SA1，SA2分別在增量子軌跡之一S4兩側(cè)與其平行地延伸，并且第二代碼子軌跡SBl，SB2分別在增量子軌跡之一 S5兩側(cè)與其平行地延伸。出于清楚的原因，在圖6中僅為代碼子軌跡SAl’ SA2，SBl, SB2的子區(qū)域C4A和C4B配備附圖標(biāo)記。
[0042]為了掃描，第一探測(cè)器Dl與測(cè)量方向X垂直地具有擴(kuò)展，使得該第一探測(cè)器分別僅部分地與布置在第一增量子軌跡S4兩側(cè)的第一代碼子軌跡SA1，SA2重疊，并且第二探測(cè)器D2與測(cè)量方向X垂直地具有擴(kuò)展，使得該第二探測(cè)器分別僅部分地與布置在第二增量子軌跡S5兩側(cè)的第二代碼子軌跡SBl，SB2重疊。
[0043]在該第二實(shí)施例中,產(chǎn)生與在第一實(shí)施例中相同的掃描信號(hào)Al至A4,從而借助分析單元3按照上述方式進(jìn)行分析并且形成用于兩個(gè)代碼元件Cl和C2的代碼信息BI和B2，以及形成周期性增量信號(hào)I。
[0044]借助圖7和圖8闡述本發(fā)明的第三和第四實(shí)施例。在此每個(gè)代碼元件C1，C2，C3，C4的第一子區(qū)域C1A，C2A，C3A，C4A以及第二子區(qū)域C1B，C2B, C3B, C4B分別在測(cè)量方向X上前后相繼地布置在共同的代碼軌跡SAB中。第一探測(cè)器Dl和第二探測(cè)器D2為了產(chǎn)生代碼信息BI以及周期性增量信號(hào)Il現(xiàn)在被布置為相隔與子區(qū)域C1A，ClB, C2A，C2B, C3A，C3B，C4A，C4B之一的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的距離。從第一子區(qū)域ClA以及所分配的增量分布中，借助第一探測(cè)器Dl通過(guò)共同掃描又產(chǎn)生第一掃描信號(hào)Al。從第二子區(qū)域ClB以及所分配的增量分布中，借助第二探測(cè)器D2通過(guò)共同掃描又產(chǎn)生第二掃描信號(hào)A2。
[0045]為了實(shí)現(xiàn)大的容差，根據(jù)圖7，增量分布被布置在共同的代碼軌跡SAB兩側(cè)與其平行的增量子軌跡S6，S7中。第一探測(cè)器Dl和第二探測(cè)器D2優(yōu)選垂直于測(cè)量方向X地分別具有擴(kuò)展，使得所述探測(cè)器分別僅部分地與在共同的代碼軌跡SAB兩側(cè)延伸的增量子軌跡S6，S7重疊。
[0046]由此產(chǎn)生與在第一實(shí)施例中相同的掃描信號(hào)Al,從而借助分析單兀3按照上述方式進(jìn)行分析，并且形成用于兩個(gè)代碼元件Cl和C2的代碼信息BI和B2，以及形成周期性增
量信號(hào)I。
[0047]為了實(shí)現(xiàn)大的容差，根據(jù)圖8，共同的代碼軌跡被布置在代碼子軌跡SAB1，SAB2中，這些代碼子軌跡在增量軌跡S8兩側(cè)與其平行地延伸。
[0048]第一探測(cè)器Dl和第二探測(cè)器D2垂直于測(cè)量方向X地具有擴(kuò)展，使得這些探測(cè)器分別僅部分地與第一代碼子軌跡SABl以及第二代碼子軌跡SAB2重疊。
[0049]由此產(chǎn)生與在第一實(shí)施例中相同的掃描信號(hào)Al至A4，從而借助分析單元3按照上述方式進(jìn)行分析，并且形成用于兩個(gè)代碼元件Cl和C2的代碼信息BI和B2，以及形成周期性增量信號(hào)I。
[0050]在實(shí)施例中說(shuō)明的將軌跡劃分為子軌跡以實(shí)現(xiàn)大的容差是特別有利的，但是對(duì)于本發(fā)明并非強(qiáng)制的。因?yàn)槿绻麙呙柩b置相對(duì)于代碼載體在位置測(cè)量中在測(cè)量方向X上被良好地引導(dǎo)，則可以忽略掃描單元的橫向運(yùn)動(dòng)。
[0051]所述周期性增量分布在所描述的實(shí)施例中具有與測(cè)量方向X成90°延伸的棱邊。為了進(jìn)行諧波濾波這些棱邊也能夠以已知的方式按照其它方式成型。作為示例參見(jiàn)DE 102004 041 950 Al。在該文獻(xiàn)中，增量分布的棱邊相對(duì)于測(cè)量方向X以不同于90°的角度延伸。
【權(quán)利要求】
1.位置測(cè)量裝置，具有 -代碼載體(I )，該代碼載體具有 ?代碼元件(Cl，C2，C3，C4)的序列，其中每個(gè)代碼元件(Cl，C2，C3，C4)由第一子區(qū)域(C1A，C2A，C3A，C4A)和第二子區(qū)域(C1B，C2B, C3B, C4B)組成，所述第一子區(qū)域和所述第二子區(qū)域具有彼此互補(bǔ)的特性，以及 ?周期性增量分布； -具有多個(gè)探測(cè)器(Dl，D2，D3，D4)的掃描裝置， ?其中第一探測(cè)器(Dl)被構(gòu)造用于共同掃描這些代碼元件中一個(gè)代碼元件(Cl)的第一子區(qū)域(ClA)以及所述增量分布，并由此能夠產(chǎn)生第一掃描信號(hào)(Al)，以及 ?其中第二探測(cè)器(D2)被構(gòu)造用于共同掃描所述一個(gè)代碼元件(Cl)的第二子區(qū)域(ClB)以及所述增量分布，并由此能夠產(chǎn)生第二掃描信號(hào)(A2)； -分析單元(3)，向該分析單元輸送所述第一掃描信號(hào)(Al)和所述第二掃描信號(hào)(A2)，并且該分析單元被構(gòu)造用于從中形成該代碼元件(Cl)的代碼信息(BI)以及周期性增量信號(hào)(II)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的位置測(cè)量裝置，其特征在于，所述代碼元件(Cl，C2，C3，C4)的第一子區(qū)域(C1A，C2A，C3A，C4A)被布置在第一代碼軌跡(SA)中，并且所述代碼元件(Cl，C2,C3, C4)的第二子區(qū)域(C1B，C2B, C3B, C4B)被布置在平行于第一代碼軌跡(SA)的第二代碼軌跡(SB)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的位置測(cè)量裝置，其特征在于，增量分布被布置在所述第一代碼軌跡(SA)兩側(cè)的與其平行的增量子軌跡(SI，S2)中以及在所述第二代碼軌跡(SB)兩側(cè)的與其平行的增量子軌跡(S2，S3)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的位置測(cè)量裝置，其特征在于，為了形成第一掃描信號(hào)(Al)將第一探測(cè)器(Dl)分配給第一代碼軌跡(SA)以及在該第一代碼軌跡兩側(cè)延伸的增量子軌跡(SI，S2)，并且為了形成第二掃描信號(hào)(A2)將第二探測(cè)器(D2)分配給第二代碼軌跡(SB)以及在該第二代碼軌跡兩側(cè)延伸的增量子軌跡(S2，S3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的位置測(cè)量裝置，其特征在于，第一探測(cè)器(Dl)垂直于測(cè)量方向X地具有擴(kuò)展，使得該第一探測(cè)器分別僅部分地與在第一代碼軌跡(SA)兩側(cè)延伸的增量子軌跡(SI，S2)重疊，以及第二探測(cè)器(D2)垂直于測(cè)量方向X地具有擴(kuò)展，使得該第二探測(cè)器分別僅部分地與在第二代碼軌跡(SB)兩側(cè)延伸的增量子軌跡(S2，S3)重疊。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的位置測(cè)量裝置，其特征在于，所述增量分布被布置為增量子軌跡(S4，S5)，所述第一代碼軌跡被布置為第一代碼子軌跡(SA1，SA2)，以及所述第二代碼軌跡被布置為第二代碼子軌跡(SB1，SB2)，其中第一代碼子軌跡(SA1，SA2)分別在增量子軌跡之一(S4 )兩側(cè)與其平行地延伸，并且第二代碼子軌跡(SBl，SB2 )在增量子軌跡之一(S5 )兩側(cè)與其平行地延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的位置測(cè)量裝置，其特征在于，第一探測(cè)器(Dl)與測(cè)量方向X垂直地具有擴(kuò)展，使得該第一探測(cè)器分別僅部分地與布置在第一增量子軌跡(S4)兩側(cè)的第一代碼子軌跡(SA1，SA2)重疊，并且第二探測(cè)器(D2)與測(cè)量方向X垂直地具有擴(kuò)展，使得該第二探測(cè)器分別僅部分地與布置在第二增量子軌跡(S5)兩側(cè)的第二代碼子軌跡(SB1，SB2)重疊。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求2至7之一的位置測(cè)量裝置，其特征在于，多個(gè)第一探測(cè)器(Dl，D3)和多個(gè)第二探測(cè)器(D2，D4)被布置為在測(cè)量方向X上相隔與子區(qū)域(C1A，ClB, C2A，C2B，C3A，C3B, C4A，C4B)之一的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的距離。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的位置測(cè)量裝置，其特征在于，每個(gè)代碼元件(Cl，C2，C3，C4)的第一和第二子區(qū)域(C1A，ClB ；C2A, C2B ；C3A, C3B ；C4A, C4B)在測(cè)量方向X上前后相繼地布置在共同的代碼軌跡(SAB)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的位置測(cè)量裝置，其特征在于，增量分布被布置在在共同的代碼軌跡(SAB)兩側(cè)與其平行的增量子軌跡(S6，S7)中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的位置測(cè)量裝置，其特征在于，第一探測(cè)器(Dl)和第二探測(cè)器(D2)垂直于測(cè)量方向X地分別具有擴(kuò)展，使得所述探測(cè)器分別僅部分地與在共同的代碼軌跡(SAB)兩側(cè)延伸的增量子軌跡(S6，S7)重疊。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的位置測(cè)量裝置，其特征在于，所述共同的代碼軌跡包括代碼子軌跡(SAB1，SAB2)，這些代碼子軌跡在具有增量分布的增量軌跡(S8)兩側(cè)與其平行地延伸。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的位置測(cè)量裝置，其特征在于，第一探測(cè)器(Dl)和第二探測(cè)器(D2)垂直于測(cè)量方向X地具有擴(kuò)展，使得所述探測(cè)器分別僅部分地與代碼子軌跡(SAB1，SAB2)重疊。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13之一的位置測(cè)量裝置，其特征在于，多個(gè)第一探測(cè)器(D1，D3)被布置為在測(cè)量方向X上相隔與代碼元件(Cl，C2，C3，C4)之一的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的距離，并且多個(gè)第二探測(cè)器(D2，D4)被布置為在測(cè)量方向X上相隔與代碼元件(Cl，C2，C3，C4)之一的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的距離。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的位置測(cè)量裝置，其特征在于，所述分析單元(3)被構(gòu)造為將第一掃描信號(hào)(Al)和第二 掃描信號(hào)(A2)相互組合，以形成周期性增量信號(hào)(II)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的位置測(cè)量裝置，其特征在于，所述組合是第一掃描信號(hào)(Al)與第二掃描信號(hào)(A2)的相加。
17.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的位置測(cè)量裝置，其特征在于，所述分析單元(3)被構(gòu)造為將第一掃描信號(hào)(Al)與第二掃描信號(hào)(A2)進(jìn)行比較，以形成代碼元件(Cl)的代碼信息(BI)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的位置測(cè)量裝置，其特征在于，所述比較是形成第一掃描信號(hào)(Al)與第二掃描信號(hào)(A2)的差。
19.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的位置測(cè)量裝置，其特征在于，代碼元件(C1，C2，C3，C4)的第一子區(qū)域(C1A，C2A，C3A，C4A)和第二子區(qū)域(C1B，C2B, C3B, C4B)具有分別彼此互補(bǔ)的光學(xué)特性。
20.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的位置測(cè)量裝置，其特征在于，周期性增量分布的周期長(zhǎng)度(T)與代碼元件(Cl，C2, C3, C4)的一個(gè)子區(qū)域(C1A，ClB ；C2A, C2B ；C3A, C3B ；C4A, C4B)的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的位置測(cè)量裝置，其特征在于，在所述周期長(zhǎng)度(T)內(nèi)設(shè)置多個(gè)探測(cè)器，以產(chǎn)生分別相對(duì)于第一掃描信號(hào)(Al)和第二掃描信號(hào)(A2)移相的掃描信號(hào),該移相的掃描信號(hào)被輸送給分析單元(3)，以從中形成至少一個(gè)相對(duì)于周期性增量信號(hào)(Il)移相的周期性增量信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01D5/36GK103575307SQ201310304379
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月20日
【發(fā)明者】J.J.羅森萊納-埃姆德 申請(qǐng)人:約翰尼斯海登海恩博士股份有限公司