本发明专利技术涉及一种用于确定可围绕旋转轴线(A)旋转的元件的旋转角度的位置检测器，包括：光源(3)；用于检测由光源(3)发出的光辐射的检测器元件(18、19、20、21)，其围绕旋转轴线(A)设置；光束整形元件(7、207)，其这样设置在光源(3)和检测器元件(18、19、20、21)之间，使得光从光源(3)被导向检测器元件(18、19、20、21)；阻光元件(5)，其这样设置在光束整形元件(7、207)和检测器元件(18、19、20、21)之间，以致其能够与可旋转元件一起围绕旋转轴线(A)旋转，由此根据旋转角度阻止光射入到检测器元件(18、19、20、21)的不同局部区域上。所述光束整形元件(7、207)具有自由曲面(6、206)，在该自由曲面上光源(3)的光在其行程上被反射向检测器元件(18、19、20、21)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于确定旋转元件的角度位置的光学角度位置检测器(亦简称“位置检测器”)，其例如用于检流计驱动装置中。除了读取头在硬盘和CD播放器中的运动夕卜，检流计驱动装置尤其是用于在(激光)扫描装置中旋转反射镜。这种扫描装置例如用于立体成形制造工艺领域中，在其中，激光束被导向所选择的建筑材料层的位置上，以便选择性地固化建筑材料。为此在可旋转的轴上固定偏转反射镜，由此通过该镜的旋转影响被偏转的激光束的入射位置。很明显，为了高的制造精度必须尽可能精确地调整并且持续地监测反射镜的旋转位置。
技术介绍
角度位置的监测通常借助位置检测器进行，位置检测器测定角度位置。为了这种检测器的高测量精度需要良好的温度稳定性、高的信噪比和输出值良好的可再现性。在运行作速度方面要求不通过添加传感器显著增加旋转时的运动质量。在可操纵性方面这种检测器的小尺寸也是有利的。过去主要使用电容位置检测器，现在趋于使用光学位置检测器，因为光学位置检测器的制造具有低成本和体积更小的趋势。光学位置检测器首先是指这样的检测器，在其中光源的光在其朝向检测器阵列的行程上穿过具有不透光条形码的盘，所述盘围绕轴的旋转轴线转动，其角度位置应被确定。角度信息在此通过盘上的条形码编码。一方面通过计数脉冲来确定角度位置，所述脉冲通过由条形码运动引起的亮/暗过渡产生(增量编码器)。或者可通过盘上的代码为绝对角度位置编码(绝对编码器)。与此相反，本申请涉及这样的光学位置检测器，在其中在没有编码辅助的情况下(未编码)由检测器阵列的模拟输出信号确定角度位置。这种光学检测器的基本作用原理在于，光可射到传感器上，在此根据轴的角度位置遮挡传感器表面的不同区域。由此获得由光传感器区域发出的信号一一其正比于光入射表面一一和旋转轴角度位置之间的关联。欧洲专利EP 1 071 929 B1中描述了这种传感器的一个示例。在根据EP 1 071929 B1的、参考图5和6描述的位置检测器中，旋转轴114安装在壳体116中并且在那里借助轴承118和120可旋转地支承。旋转反射镜安装在轴114的一个端部125上。在轴的另一端部132上设置位置检测器112。后者包括检测器壳体121，在其中设有光传感器134、136、138和140，阻光元件130和LED光源146。LED光源146和光传感器134、136、138、140是位置固定的，阻光元件130则与旋转轴114连接。尤其是由图6可见，圆环段形的光感应器134、136、138、140对称地围绕旋转轴设置。阻光元件130具有蝴蝶领结(通常称为“蝶形”)的形状并且根据其角度位置遮挡光传感器的不同局部区域。在这种位置检测器中测量精度受到轴的径向和轴向运动的损害。为了实现尽可能高的信噪比，在EP 1 071 929 B1中使用了广角LED，其尽可能靠近光传感器设置，以致尽可能多的光能够在没有其它位于之间的光学元件的情况下从光源射到光传感器上。这种结构还具有非常紧凑的优点。为了提高相对于轴114的径向运动的不敏感性，在读取光传感器时将两个相对置的光传感器的信号相加并且将由此获得的两个和信号输入差分放大器的不同输入端。现有技术中的上述位置检测器的基本前提条件是设置广角LED，其尽可能均匀地向所有角度方向辐射。由于广角LED的这种均匀性只能在有限的范围内实现，因此存在不同光传感器提供不同输出信号的危险，因为它们获得不同量的光，这最终导致角度测量精度的减小、尤其是导致线性度不足。此外，广角LED靠近光传感器的设置也导致位置检测器的输出信号更加受到轴的轴向运动的影响。这是因为射入光传感器的光辐射是剧烈发散的。这也是例如美国专利US 7 688 432 B1中借助透镜确保射入光传感器的光准直的原因。图7示出根据US 7 688432 B1的结构，其包括LED 41、透镜42、光传感器44、阻光元件45和电路板46，它们作为旋转位置检测器40设置在马达壳体47上方。通过使用透镜42除准直外还确保以大的角度从LED 41发出的光束不损失，而是也被利用，由此提高了信噪比。但上述实施方式的缺点在于，为了利用以特别大的角度从LED 41发出的光束，透镜42的直径必须相当大。另外，虽然平行光从透镜42到达传感器44，但并非所有平行光都是需要的，因为传感器44仅占电路板46表面的一小部分。因此通过使用透镜42仅有限地改善了信噪比。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的任务在于提供一种位置检测器，其具有高的信噪比。该任务通过根据权利要求1的位置检测器来解决。本专利技术的扩展方案在从属权利要求中给出。【附图说明】附图如下:图1示出本专利技术角度位置检测器的示意性侧向横截面图；图2示出图1中所示角度位置检测器的检测器元件和阻光元件所在区段的俯视图；图3示出根据第一种实施方式的角度位置检测器的光路；图4示出根据第二种实施方式的角度位置检测器的光路；图5和6示出根据现有技术EP 1 071 929 B1的位置检测器的侧向剖面图和在该位置检测器中所使用的光传感器的俯视图；图7示出根据现有技术US 7 668 432 B1的位置检测器。【具体实施方式】下面参考图1至4说明本专利技术的实施例。图1示出本专利技术位置检测器的仅示意性示出的侧向横截面图。图2示出具有光传感器和阻光元件的检测器区段的俯视图并且图3和4示出在使用图1所示结构时由光源发出的光的光路。在图2中示出S1-S1的剖面图，其应表示图1中横截面平面的位置。图1和图2所示的基本结构与图5和6所示的基本结构非常相似。如已经在
技术介绍
中所提到的，本专利技术涉及一种位置检测器，在其中在没有编码辅助的情况下(未编码)由检测器阵列的模拟输出信号确定角度位置。尤其是上下叠置地设置印刷电路板9、光传感器18、19、20和21、蒙片10和阻光元件5。应指出，在图1中为了更好的理解仅示出光传感器19、20。严格地说，沿图2所示的剖线不能看到光传感器。在图1中未示出包围图1中整体结构的壳体，该壳体相对于环境不透光地包围所述结构。与图5的结构类似，图1所示结构与旋转轴连接，在该旋转轴上例如可固定检流计镜。旋转轴1在此这样设置在图1中结构的下方，使得旋转轴的纵向轴线一一其同时构成旋转轴线A—一沿垂直方向在中间穿过紧固螺钉12。通过紧固螺钉12在此阻光元件5这样固定在旋转轴上，使得阻光元件可与旋转轴一起旋转，而印刷电路板9、光传感器18、19、20和21以及蒙片10是位置固定的。如图2可见，作为检测器元件四个光传感器18、19、20、21围绕轴的纵轴线对称地设置并且阻光元件5—一其与现有技术相同是蝴蝶领结形的(蝶形)元件一一这样定位，使得阻光元件的对称轴与轴的纵轴线A重合。蒙片10局部覆盖光传感器18、19、20、21并且在每个光传感器上方具有圆环段形的缺口。圆环段形的缺口是有利的，因为由此在蝴蝶领结状的(蝶形)元件旋转时光传感器18、19、2当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于确定围绕旋转轴线(A)可旋转的元件的旋转角度的位置检测器，包括：光源(3)；用于检测由光源(3)发出的光辐射的检测器元件(18、19、20、21)，所述检测器元件围绕旋转轴线(A)设置并且具有至少两个光传感器(19、20)，所述光传感器设置在一个平面(23)中；光束整形元件(7、207)，该光束整形元件在空间上设置在光源(3)和检测器元件(18、19、20、21)之间，通过光束整形元件(7、207)光源(3)的光被转向检测器元件(18、19、20、21)；阻光元件(5)，该阻光元件在光束整形元件(7、207)和检测器元件(18、19、20、21)之间设置成能够与所述可旋转的元件一起围绕旋转轴线(A)旋转，由此根据旋转角度阻止光射入到检测器元件(18、19、20、21)的不同局部区域上，其特征在于，所述光束整形元件(7、207)具有至少一个自由曲面(6、206)，在该自由曲面上光源(3)的光在其行程上被反射向检测器元件(18、19、20、21)。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：N·派特斯驰克，HJ·闵采尔，N·基尔，
申请(专利权)人：施肯拉公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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