一种绝对位置检测装置，可用于测量两个单元之间的相对位置，所述绝对位置检测装置包括读出头和标度，所述标度包括沿测量轴延伸的经组合的标度轨迹，所述经组合的标度轨迹包括： 放置在沿测量轴的经组合的标度轨迹中的多个周期性部分，每个周期性部分包括沿测量轴的多个Ｎ个连续周期标度单元，其中，Ｎ是大于或等于３的整数；以及 放置在沿经组合的标度轨迹的测量轴方向与周期性部分交错的经组合的标度轨迹中的多个非周期性部分，每个非周期性部分包括多个定义代码字的代码单元，所述代码字可用于识别沿测量轴的本地数据的测量值； 其中，配置多个周期性部分和多个非周期性部分，致使沿经组合的标度轨迹的测量轴方向，读出头的检测窗包括许多足以定义可用于识别本地数据的测量值的代码字的许多代码单元，并进一步包括至少Ｎ－１个完整的周期性标度单元而不管沿测量轴的检测窗的位置如何。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及绝对位置光学位移检测装置。(2)
技术介绍
绝对位置编码器使用一种标度结构，该结构允许相对于标度确定读出头的位置而不需要沿标度的给定起始点的任何参考。已知多种绝对位置编码器，它们使用沿标度的多个信息轨迹。在许多传统的电容性和电感性绝对位置编码器中，标度结构包括具有不同周期空间波长的两个或多个轨迹的组合，在有限距离内唯一地识别读出头相对于标度的位置。美国专利5,886,519揭示了这种电感性绝对位置编码器的一个519专利还揭示一个实施例，该实施例包括具有感测元件的周期性空间布局的轨迹以及分立的、代码、轨迹，它包括安排成伪随机序列的一系列感测元件。尤其，对于位于读出头传感器元件的范围内的这种代码轨迹的感测元件的任何子集，感测元件形成唯一的二进制、三进制或更高模数代码字，所述代码字唯一地识别相对于第一分辨率标度的读出头位置，而具有周期性空间布局的轨迹识别相对于较精确分辨率标度的读出头位置。与此类似，许多传统光学位置编码器使用沿标度的多个信息轨迹，其中，对于沿标度的每个“位置”，代码轨迹或代码轨迹的组合定义一个唯一的值，该值唯一地识别沿标度的位置。通常，还使用一些方法，这些方法确定周期性轨迹相对于读出头的位置，位置的分辨率小于一个或多个代码轨迹单独提供的分辨率。美国专利3,882,482、5,965,879以及5,279,044揭示了这种多代码轨迹光学编码器，在此引用作为参考。美国专利4,631,519以及044专利揭示光学绝对位置编码器的实施例，这些实施例把以前提到的代码轨迹功能和周期性轨迹功能组合成单个经组合的轨迹。在这些实施例中，沿轨迹非周期性地安排代码元件，但是安置每个单独的代码元件使之与下面的连续的周期性网格对准。(3)
技术实现思路
本专利技术的专利技术人已经确定上述光编码器配置具有许多缺点。多个轨迹的缺点包括需要过分大尺寸的读出头、过分宽的标度以及在至少某些轨迹中的较差的“信息密度”。相反，如果把多个轨迹配置做得较窄，则发生较敏感于静态和/或动态安装对不准和/或需要更复杂的读出头检测或信号处理。以前组合的轨迹光学编码器还具有许多缺点。这些缺点包括如果要求高分辨率则标度长度有限，如果要求较长的标度长度，则分辨率相当低，和/或与使用周期性安排的单元轨迹相比，需要更复杂的读出头检测或信号处理来得到速度、正确度和分辨率。此外，制造具有代码单元序列的标度是相当昂贵的，所述代码单元序列沿标度任何地方都是唯一的，但必须与下面连续的周期性网格精确地对准，以便提供正确的和高分辨率的绝对测量值。可以防止这些缺点中的任何一个或多个的光学绝对位置编码器将是有用的。本专利技术提供具有相当小的读出头尺寸和/或相当窄的标度宽度的光学绝对位置编码器。本专利技术还提供光学绝对位置编码器，所述光学绝对位置编码器通过使用组合周期性和代码结构两者的经组合标度轨迹来减小读出头尺寸和/或标度的宽度。本专利技术独立地提供光学绝对位置编码器，所述光学绝对位置编码器对于在横切测量轴的方向上的静态和动态误对准相当不敏感。本专利技术独立地提供具有长的标度长度和高分辨率两者的光学绝对位置编码器。本专利技术还提供光学绝对位置编码器，它通过使用经组合的标度轨迹而得到长的标度长度和高分辨率，所述经组合的标度轨迹包括允许长标度长度的代码部分以及允许以高分辨率确定读出头和标度之间的相对位置的周期性部分。本专利技术独立地提供光学绝对位置编码器的一种标度，它具有包括代码部分和周期性部分两者的经组合的标度轨迹。本专利技术还提供具有经组合标度轨迹的一种标度，其中，沿标度的长度轮流出现代码部分和周期性部分。本专利技术另外还提供一种标度轨迹，其中，沿标度轮流出现的代码部分和周期性部分是相互接近的。本专利技术独立地提供一些方法，用于确定光学绝对位置编码器的读出头相对于来自经组合的标度轨迹的图象的光学绝对位置编码器的一种标度的绝对位置，所述经组合的标度轨迹包括非周期性部分和周期性部分两者。本专利技术还提供一些方法，用于通过对出现在标度的图象中的代码部分定位和根据在经定位的代码部分中出现的代码来确定第一分辨率相对位置而确定读出头相对于标度的绝对位置。本专利技术另外还提供一些方法，用于通过对出现在标度的图象中的预定部分定位和根据标度的图象中的预定部分的定位确定第二分辨率相对位置而确定读出头相对于标度的绝对位置。本专利技术还提供一些方法，用于通过确定在出现在图象中的周期性部分和周期性参考结构之间的偏移距离和根据偏移距离确定第三分辨率相对位置而确定读出头相对于标度的绝对位置。在根据本专利技术的标度的各种示例实施例中，所述标度包括沿测量轴延伸的经组合的标度轨迹。经组合的标度轨迹包括沿测量轴设置的一个或多个周期性部分，其中，每个周期性部分具有多个周期性单元。经组合的标度轨迹还包括设置在周期性部分之间的非周期性代码部分。每个非周期性代码部分是代码单元的唯一的一个集或一组，因此识别沿标度的特定位置。在各种示例实施例中，每个非周期性代码部分包括沿测量轴延伸的一个预定部分。预定部分可以是具有预定特征的单个单元或空间，或是预定型式的单元。在各种其它示例实施例中，在非周期性代码部分的标度上接近一端处，或甚至在两端上，提供沿测量轴延伸的预定部分。在任何情况下，这个预定部分允许从标度的代码部分产生的读出头信号可以快速地与从标度的其它部分产生的读出头信号进行区分。在根据本专利技术的各种其它示例实施例中，沿标度设置周期性标度单元使之符合下面的增量间隔，所述增量间隔是连续的，而且在周期性部分之间在空间上是同步的，即使非周期性代码部分中断了沿测量轴的周期性单元的连续性。在根据本专利技术的各种其它示例实施例中，在沿测量轴的方向上，非周期性代码部分的至少某些个别的代码单元要比周期性标度单元窄。在根据本专利技术的各种其它示例实施例中，通过读出头的检测器阵列的维数和读出头施加于标度图象的放大倍数，一组代码单元与相邻的一组代码单元的间隔可以达到预定的极限。在各种示例实施例中，有效的每一组代码单元表示局部数据特征的位置或测量值，以提供粗分辨率绝对位置值。局部数据特征与多个周期性标度单元相关联。在根据本专利技术的各种其它示例实施例中，读出头的检测器阵列进一步以比周期性标度单元的周期还要精细的更高分辨率来确定局部数据特征相对于检测器阵列的位置。在根据本专利技术的各种其它示例实施例中，读出头的检测器阵列还确定至少某些周期性标度单元相对于检测器阵列和/或读出头的位置，以提供最高分辨率的绝对位置测量值。在根据本专利技术的各种其它示例实施例中，选择检测器阵列间隔，致使对于通过阵列成象的每个周期性标度单元存在多个检测器单元。在各种示例实施例中，选择检测器阵列间隔，致使对于通过阵列成象的每个代码单元存在多个检测器单元。在根据本专利技术的绝对标度的各种示例实施例中，一些代码单元组形成沿标度的序列代码字。在根据本专利技术的各种其它示例实施例中，序列代码字直接表示沿标度的对应位置。在根据本专利技术的各种其它示例实施例中，使用解码器查找表把序列代码字转换成绝对位置测量值。在根据本专利技术的各种示例实施例的下列详细说明中描述，并能从其中明白，本专利技术的这些和其它特征和优点。(4)附图说明将参考下列附图详细说明本专利技术的较佳实施例，其中图1是根据本专利技术的光学位置传感器的方框图；图2是根据本专利技术漫反射标度的一个示例实施例的侧视图；图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：M·内厄姆，B·K·琼斯，A·M·茨维林，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：
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