用于位置确定的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于位置确定的装置，具有光源，至少沿着测量方向可移动的平的测量反射器（其中测量方向关于测量反射器垂直定向）以及检测器布置。至少一个从光源发射的射线束在施加测量反射器之后碰撞到检测器布置上，使得测量反射器沿着测量方向运动的情况下产生至少一个信号，该信号依赖于测量反射器的位置并且从该信号可以产生定义的参考位置上的参考信号。射线束对测量反射器施加两次并且测量反射器的施加之间通过转向单元，该转向单元设计成，使得由测量反射器倾斜在第一反射之后产生的辐射方向偏差在第二反射之后补偿。

【技术实现步骤摘要】
用于位置确定的装置
本专利技术涉及一种用于沿着垂直的测量方向进行位置确定的装置。
技术介绍
除了检测两个相对移动的物体在横向方向上的位置变化之外，还存在测量任务，其中仅仅或可能此外还需要确定这些物体在与其垂直的垂直测量方向上的距离。为了沿着这样的测量方向的高度精确测量而提供用于干涉距离测量的装置，例如在DE102013203211.0中申请人所提及。由该公布已知的装置提供输出侧的高分辨率相移的增量信号，通过该增量信号可检测出所述的距离变化。此外由EP2587212A2已知相似的装置。此处也在参照图7-9的第三实施例中提出产生用于增量测量的绝对参考的可能性。为此，由光源发射的射线束首先通过准直光学元件、分束器、相位板和聚焦光学元件抵达到沿测量方向移动的测量反射器上。由该测量反射器使该射线束转向到光栅方向上。设计为反射光栅的光栅将射线束最终对准在检测器装置上，该检测器装置由两个相邻布置并有差别地相互连接的检测器元件组成。在测量反射器沿测量方向上的移动的情况下，检测器装置检测出信号，该信号取决于测量反射器的位置，并可从其中产生沿测量方向的在定义的参考位置上的参考信号。随后高分辨率增量信号可与这样确定的参考位置相关联，使得可实现沿垂直的测量方向上的测量反射器的位置的精确绝对确定。然而，由EP2587212A2已知的装置不利的是：在测量反射器从其标称位置的倾斜的情况下，在位置确定时可产生误差。这是因为在沿垂直的测量方向上的距离变化的情况下变化的信号相位也随倾斜角度而线性变化。
技术实现思路
本专利技术以所述问题为基础，实现一种用于沿垂直的测量方向进行高度精确位置确定的装置，其对于测量反射器关于至少一个倾斜轴的倾斜是尽可能不敏感的。尤其是，沿测量方向待确定的参考位置应尽可能仅取决于垂直距离，而不取决于测量反射器可能的倾斜。这个任务根据本专利技术通过如下所述的装置来解决。根据本专利技术的装置的有利实施方案将由下文而获悉。根据本专利技术的用于位置确定的装置包含光源、平的测量反射器和检测器装置，所述测量反射器至少可沿测量方向移动，其中将测量方向定向成相对于测量反射器垂直。在施加测量反射器后至少一个由光源发射的射线束碰上检测器装置，以使得在测量反射器沿测量方向的移动的情况下产生至少一个信号，该信号依赖于测量反射器的位置，并从中可产生在定义的参考位置上的参考信号。射线束施加到测量反射器两次并在测量反射器的施加之间通过转向单元，该转向单元如此设计：在第一反射后由测量反射器倾斜导致的射线束的辐射方向偏差在第二反射后补偿。在此有利地转向单元包括一个或多个光学元件并且设计成，相对于不倾斜的测量反射器上的法线在角度θ下第一次射入的射线束在测量反射器关于倾斜轴以角度α倾斜的情况下在通过转向单元之后相对于不倾斜的测量反射器上的法线(N)在角度θ–2α下第二次射入测量反射器。可以规定，转向单元包括一个或多个光学元件，其-对射入测量反射器的发散的射线束给予会聚的光学效果或-对射入测量反射器的会聚的射线束给予发散的光学效果。对此可能的是，至少一个光学元件设计为折射或衍射光学部件。此外作为衍射光学部件的转向单元可包括第一和第二转向光栅。可能的是，转向单元包括一个或多个光学元件并设计成，在射入面中实现第一次射入测量反射器的射线束到在第二反射之后从测量反射器离开传播的射线束的镜像对称的投影。有利地，沿着光源和转向单元之间的射线束的光路布置第一透射光栅并且在转向单元和检测器装置之间布置第二透射光栅。对此可以规定，两个透射光栅，转向单元和所述测量反射器如此相对彼此布置，使得射线束在第一和第二透射光栅的通过之间在两个碰撞位置上施加到测量反射器，碰撞位置沿着第一方向(x)彼此间隔，第一方向平行于射线束的射入方向定向到第一透射光栅(14；114；214)。此外可能的是，光源，透射光栅，转向单元和检测器装置布置在探测单元中，探测单元布置成可相对于测量反射器沿着测量方向移动。此外探测单元中透射光栅可布置在正交于测量反射器定向的载体部件上，其中-第一透射光栅布置在第一载体部件上，-第二透射光栅布置在第二载体部件上以及-两个转向光栅布置在透明的第三载体部件的相反侧上，第三载体部件设计成板状的并且布置在第一和第二载体部件之间。还有可能的是：-从光源发射的射线束通过第一透射光栅第一次转向到测量反射器的方向，-在测量反射器上实现射线束到转向单元的方向的反射，-通过转向单元所述射线束第二次转向到测量反射器的方向，-在测量反射器上实现射线束到第二透射光栅的方向的反射以及-通过第二透射光栅实现射线束到检测器装置的方向的转向。对此可以规定：-第一透射光栅还设计成，使得射入第一透射光栅对准的射线束转变成在通过第一方向和测量方向展开的xz平面中发散的射线束，以及-第一转向光栅还设计成，使得射入第一转向光栅的射线束-在xz平面中对准，-在通过第一方向和与第一方向垂直的第二方向展开的xy平面中经历偏转并且-在xy平面中聚焦在线形的焦点上，焦点中心地在转向单元中位于第一和第二转向光栅之间并且平行于测量方向延展并且-第二转向光栅还设计成，射入第二转向光栅的射线束-在xz平面中经历偏转，-在xz平面中转变成会聚的射线束，以及-在xy平面中对准，-第二透射光栅还设计成，射入第二透射光栅的射线束的中间的辐射方向平行于透射光栅上的法线对齐。此外可能的是：-第一透射光栅还设计成，使得射入第一透射光栅对准的射线束在通过第一方向和测量方向展开的xz平面中使光源投影到第一像点，第一像点位于第一透射光栅和测量反射器之间，使得在xz平面中发散的射线束射入第一转向光栅，-第一转向光栅还设计成，使得射入第一转向光栅的射线束-在xz平面中对准，-在通过第一方向和与第一方向垂直的第二方向展开的xy平面中经历偏转以及-在xy平面中聚焦在线形的焦点上，焦点中心地在转向单元中位于第一和第二转向光栅之间和平行于测量方向延展并且-第二转向光栅还设计成，使得射入第二转向光栅的射线束-在xz平面中经历偏转，-在xz平面中光源投影到测量反射器和第二透射光栅之间的第二像点，使得xz平面中发散的射线束射入第二透射光栅并且-在xy平面中对准，-第二透射光栅还设计成，使得通过其实现在检测器装置的检测面中第二像点的投影。可能的是，第一透射光栅设计成，使得通过其实现参考射线束的分离，使参考射线束在第二透射光栅上与两次对测量反射器施加的射线束进行干涉的叠加。透射光栅和/或转向光栅可以设计成闪耀（geblazte）光栅。作为根据本专利技术的解决方案的决定性的优点产生相对测量反射器关于至少一个倾斜轴的倾斜的高不灵敏性。在位置确定时或者在产生参考信号时因此可以可靠地避免错误。此外可以通过其他措施确保，也保证了关于围绕其他倾斜轴的倾斜的位置确定的不灵敏性。根据按照本专利技术的装置的实施例的下面描述连同附图解释本专利技术的其他细节和优点。附图说明其示出图1a示出根据本专利技术的装置的第一实施例的示意性第一截面图；图1b示出根据本专利技术的装置的第一实施例的示意性第二截面图；图1c示出用于解释根据本专利技术的装置的决定性的组件的示意性部分-光路-表示；图2a-2c分别示出具有其上布置的透射光栅的第一实施例的载体部件上的俯视图；图3示出用于产生第一实施例的参考信号的检测器部件包括下属的电路布置；本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于位置确定的装置，具有‑光源，‑平的测量反射器，所述测量反射器至少可沿着测量方向移动，其中所述测量方向关于测量反射器垂直定向以及‑检测器布置，‑其中至少一个从所述光源发射的射线束在施加测量反射器之后碰到所述检测器布置，使得在测量反射器沿着测量方向运动的情况下产生至少一个信号，所述信号依赖于测量反射器的位置并且可从所述信号产生定义的参考位置上的参考信号，其特征在于，所述射线束两次施加到所述测量反射器(M；1；101；201)并且在测量反射器(M；1；101；201)的施加之间通过转向单元(U；16；116；216)，所述转向单元设计成，在第一反射之后由测量反射器倾斜导致的射线束的辐射方向偏差在第二反射之后补偿。

【技术特征摘要】
2013.10.29 DE 102013221898.21.用于位置确定的装置，具有-光源，-平的测量反射器，所述测量反射器至少可沿着测量方向移动，其中所述测量方向关于测量反射器垂直定向以及-检测器装置，-其中至少一个从所述光源发射的射线束在施加测量反射器之后碰到所述检测器装置，使得在测量反射器沿着测量方向运动的情况下产生至少一个信号，所述信号依赖于测量反射器的位置并且可从所述信号产生定义的参考位置上的参考信号，其特征在于，所述射线束两次施加到所述测量反射器(M；1；101；201)并且在测量反射器(M；1；101；201)的施加之间通过转向单元(U；16；116；216)，所述转向单元被设计成，在第一反射之后由测量反射器倾斜导致的射线束的辐射方向偏差在第二反射之后补偿，而且沿着所述光源(11；111；211)和所述转向单元(U；16；116；216)之间的射线束的光路布置第一透射光栅(14；114；214)，并且在所述转向单元(U；16；116；216)和所述检测器装置(18；118；218)之间布置第二透射光栅(17；117；217)。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述转向单元(U；16；116；216)包括一个或多个光学元件并且被设计成，相对于不倾斜的测量反射器(M；1；101；201)上的法线(N)在角度θ下第一次射入的射线束(Sin)在所述测量反射器(M；1；101；201)关于倾斜轴以角度α倾斜的情况下在通过转向单元(U；16；116；216)之后相对于不倾斜的测量反射器(M；1；101；201)上的法线(N)在角度θ–2α下第二次射入测量反射器(M；1；101；201)。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述转向单元(U；16；116；216)包括一个或多个光学元件，其-对射入测量反射器(M；1；101；201)的发散的射线束(SIN)给予会聚的光学效果，或-对射入测量反射器(M；1；101；201)的会聚的射线束(SIN)给予发散的光学效果。4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，至少一个光学元件被设计为折射或衍射光学部件。5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，作为衍射光学部件的所述转向单元(U；16；116；216)包括第一和第二转向光栅(15.1，15.2；115.1，115.2；215.1a，215.1b，215.2a，215.2b)。6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述转向单元(U；16；116；216)包括一个或多个光学元件并被设计成，在射入面中实现第一次射入测量反射器(M；1；101；201)的射线束(SIN)到在第二反射之后从测量反射器(M；1；101；201)离开传播的射线束(SOUT)的镜像对称的投影。7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，两个透射光栅(14；114；214；17；117；217)所述转向单元(U；16；116；216)和所述测量反射器(M；1；101；201)如此相对彼此布置，使得射线束在第一和第二透射光栅(14；114；214；17；117；217)的通过之间在两个碰撞位置(A1，A2)上施加到测量反射器(M；1；101；201)，所述碰撞位置沿着第一方向(x)彼此间隔，所述第一方向平行于射线束的射入方向定向到所述第一透射光栅(14；114；214)。8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光源(11；111；211)，所述第一和第二透射光栅(14；114；214；17；117；217)，所述转向单元(U；16；116；216)和所述检测器装置(18；118；218)布置在探测单元(10；110；210)中，所述探测单元布置成可相对于测量反射器(M；1；101；201)沿着测量方向(z)移动。9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述探测单元(10；110；210)中所述透射光栅(14；114；214；17；117；217)布置在正交于测量反射器(M；1；101；201)定向的载体部件(19.1，19.2；119.1，119.2；219.1，219.2)上，其中-所述第一透射光栅(14；114；214)布置在第一载体部件(19.1；119.1；219.1)上，-所述第二透射光栅(17；117；217)布置在第二载体部件(19.2；119.2；219.2)上以及-两个转向光栅(15.1，15.2；115.1，115.2；2...

【专利技术属性】
技术研发人员：W胡贝尔，W霍尔茨阿普费尔，R耶格尔，
申请(专利权)人：约翰内斯·海德汉博士有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE