绝对位置测量设备制造技术

一种绝对位置测量设备，包括一主体、可移动地设置在所述主体内的主轴、两组旋转编码器、一算术运算部分和一显示部分。该转动编码器产生两个对应于主轴运动量的、周期不同的相位信号。算术运算部分对所述相位信号进行算术运算，获得主轴的绝对位置。显示部分采用数字模式显示该绝对位置。在主轴的不同位置，两组相位信号具有不同的相位差。所述算术运算部分包括一相位信号处理部分，用于比较两组相位信号，从而获得不同相位信号之间的相位差，用于计算主轴绝对位置的绝对位置计算部分根据相位信号处理部分所获得的相位差计算所述可运动元件的绝对位置。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种绝对位置测量设备，更具体地说，本专利技术涉及一种利用测微头、测微计或空穴测试等测量主轴位置的绝对位置的测量设备。
技术介绍
在用于测量长度、尺寸或角度的小测量仪器中，例如测微头、测微计，通过检测可运动元件相对于固定元件的移动数量的信息，对测量目标进行测量。用于测量可运动元件相对于固定元件的移动数量的方法包括增量类型和绝对类型，本申请人在日本专利申请平成3-79647中已经介绍了上述增量类型。前者包括一固定元件、一能够相对于所述固定元件运动的可运动元件以及一用于检测周期信号的相位的静电电容传感器，所述周期信号来源于可运动元件的运动。在这种结构中，如图10所示，如果可运动元件被移动，相对于可运动元件(主轴)的运动量而周期性改变的相位信号被位移传感器检测。通过计算这种相位信号的变化量，根据可运动元件的运动量和相位信号之间的关系，可以计算出可运动元件的运动量。后者涉及检测多个具有不同周期的起源于可运动元件的运动的相位信号。在这种结构中，如果可运动元件移动，检测到两个或多个具有不同周期的相位信号，从而主轴的绝对位置从这些相位信号的相位中被测量出来。例如检测一长周期的相位信号(非密相位信号，non-dense phase signal)和一短周期的相位信号(密相位信号，dense phase signal)。然后利用电路(相位变换电路、插值电路)获得非密相位信号以及密相位信号在一个周期内的位置。从这些相位之间的关系，计算发生在非密相位信号周期内的密相位信号相位周期数。根据这个结果，从非密相位信号的相位中计算出高位数字(upper digits)，从密相位信号的相位中计算出低位数字(lowerdigits)。所计算出的高位数字和低位数字被加权和综合。用于确定发生在非密相位信号周期内的密相位信号的相位的周期数的方法涉及利用包含在非密相位信号一个周期内的密相相位信号的周期(步骤)数量分隔非密相位信号。另一种方法涉及一种从记数脉冲中计算下数字的方法，通过分别计算密相位信号和基准信号之间的相位差获得所述记数脉冲，还涉及将从非密相位信号中获得的上数字与下数字进行合成。然而增量类型具有如下问题(1)由于必须计算由可运动元件的运动所引起的相位信号，在可运动元件运动的同时，设备总是处于计算状态。如果可运动元件运动的太快，相位信号高速变化，必须增加计算响应速度，以便高速计算这个相位信号的变化。(2)一旦计算出错，如果用户没有发现这个错误，则出现测量错误。为了校正测量，必须设定可运动元件的基准位置(零位调整)。(3)一旦切断动力，当在下次使用时，必须重新设定可运动元件的基准位置。绝对类型具有下列问题(4)虽然必须准确地检测非密或密相位信号之间的相位差，在一个宽范围内仍然很难保证相位检测的精度。为了计算绝对位置，要求一种用于计算在非密相位信号周期内的密相位信号的过程，利用适合于具有不同相位周期的相位信号的逻辑操作，利用非常复杂的操作步骤，称量每个周期，对该相位信号进行合成。(5)此外，相对于基准信号计算计数脉冲需要同步调制控制，这是非常复杂的。为了增加测量精度，可能利用三种不同模式的信号，即非密模式、中间模式和密模式。然而数据处理是如此复杂，数据显示不能总是跟随可运动元件的快速运动。如果试图更高速地进行数据处理，则必须增加数据处理装置的尺寸，则导致该方法不适合于手动工具类型的测量仪器。
技术实现思路
本专利技术已经解决了现有技术中所存在的问题。本专利技术的一个目的是提供一种绝对位置测量设备，利用结构简单尺寸小的设备，能够准确地检测绝对位置。为了实现上述目的，采用下述装置，根据本专利技术第一方面，提供一种绝对位置测量设备，它包括一主体；可移动地设置在所述主体内的一可运动元件；一相位信号发源部分，根据所述可运动元件的运动量，用于产生两个或多个具有不同周期的相位信号；一算术运算部分，用于对所述相位信号进行算术运算，获得所述可运动元件的绝对位置，所述算术运算部分包括一相位信号处理部分，用于比较所述相位信号，从而获得所述相位信号之间的相位差，还包括一绝对位置计算部分，用于根据相位信号处理部分所获得的相位差计算所述可运动元件的绝对位置，其中，当在所述可运动元件的运动范围内所述可运动元件的不同位置时，所述两个或多个相位信号具有不同的相位差。利用这种结构，如果可运动元件运动，相位信号发源部分产生具有不同周期的相位信号，算术运算部分对该相位信号进行算术运算。此时，相位信号发源部分所产生的相位信号首先被算术运算部分内的相位信号处理部分处理，从而获得相位差。由于这个相位差在可运动元件的不同位置是变化的，可运动元件的绝对位置可以唯一地从相位差中获得。因此根据相位信号处理部分所获得的相位差，利用绝对位置计算部分计算出可运动元件的绝对位置。利用数字模式将该绝对位置显示在显示部分上，从而可以知道可运动元件的绝对位置。在现有技术中，通过对非密和密相位信号进行算术运算，通过计算非密相位信号周期内的密相位信号的周期数，获得上数字。此外从密相位信号内获得下数字，对上数字和下数字进行合成。然而在本专利技术中，仅从相位差中获得绝对值。因此通过使算术运算部分的结构简单化可以使设备结构更紧凑，确保快速算术运算，降低成本。根据本专利技术的第二个方面，在本专利技术第一方面确定的绝对位置测量设备中，最好用绝对位置计算部分计算周期数，即所述任一个相位信号在所述相位差基础上距基准点的周期数，计算对应于基于所述周期数的相位变化量的所述可运动元件的运动量，计算所述可运动元件对应于任何一个所述相位信号相位变化的数量的运动量，通过对所述可运动元件基于该周期数的运动量和所述可运动元件对应于任何一个所述相位信号相位变化量的运动量进行合成，计算可运动元件的总运动量，从而计算可运动元件的绝对位置。利用这种结构，首先计算任一个相位信号距基准点的周期数。在可运动元件的不同位置，所述相位信号处理部分所获得的相位差是变化的，因此具有适合于不同周期数的宽度。因此任何一个相位信号的周期数被唯一地确定为例如根据相位差所获得的“第N个周期”。如果确定了周期数N，任何一个已经通过N个周期的相位信号的相位变化量被获得。然后，根据周期数N和可运动元件每周期的运动量，已经经历N个周期的可运动元件的运动量可以被获得。根据任何一个相位信号和可运动元件每周期的运动量，可运动元件从第N个周期移动到任何一个相位信号的运动量可以被获得。通过将运动了N个周期的可运动元件的运动量和可运动元件从第N个周期运动到任何一个相位信号的运动量进行合成，获得可运动元件的总的运动量。根据本专利技术，直接反应可运动元件的绝对位置的相位信号是任何一个相位信号，只要求该相位信号精确。通过比较任何一个相位信号获得相位差，其它相位信号被用于根据所述相位差获得周期数，只要误差范围不引起错读周期数，就能被允许。因此具有产生相位信号并检测相位信号而无需任何精确操作的结构，省去了处理步骤，降低了成本。根据本专利技术第三个方面，在本专利技术第一方面确定的绝对位置测量设备中，最好绝对位置计算部分计算周期数，即所述任一个相位信号在所述相位差基础上距基准点的周期数，根据基于周期数的相位变化量和所述任一个相位信号的相位变化量计算总的相位变化量，在总相位变化量的基础上，计算可运动元件的绝对位置。利用这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绝对位置测量设备，包括： 一主体； 可移动地设置在所述主体内的一可运动元件； 一相位信号发源部分，根据所述可运动元件的运动量，用于产生两个或多个具有不同周期的相位信号； 一算术运算部分，用于对所述相位信号进行算术运算，获得所述可运动元件的绝对位置，所述算术运算部分包括一相位信号处理部分，用于比较所述相位信号，从而获得所述相位信号之间的相位差，还包括一绝对位置计算部分，用于根据相位信号处理部分所获得的相位差，计算所述可运动元件的绝对位置， 其中，当所述可运动元件在其运动范围内处于不同位置时，所述两个或多个相位信号具有不同的相位差。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：佐佐木康二，
申请(专利权)人：三丰株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]