绝对位置长度测量型编码器制造技术

一种绝对位置长度测量型编码器，包括具有增量轨迹、绝对轨迹和参考位置轨迹的刻度尺。所述增量轨迹具有包括按第一周期以相等间隔形成的第一明暗图案的增量图案。所述绝对轨迹具有表示绝对位置的绝对图案。所述参考位置轨迹具有包括按比所述第一周期长的第二周期以相等间隔形成的第二明暗图案的参考位置图案。光源向所述刻度尺发射测量光。光电检测器接收在所述刻度尺处反射或通过所述刻度尺透射的测量光。信号处理电路处理所述光电检测器的接收光信号，以检测所述刻度尺的绝对位置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种绝对位置长度测量型编码器。
技术介绍
增量式编码器和绝对编码器是已知用于测量物体的移动距离的装置。增量式编码器测量相对移动距离，而绝对编码器允许绝对位置长度测量。在光电编码器的情况下，增量式编码器具有增量轨迹，增量轨迹具有包括相等间隔的明暗图案的增量图案。基于这些图案，增量式编码器对明暗信号进行计数，以检测相对移动距离。另外，增量式编码器可以通过检测与上述具有相等间隔的明暗图案分开提供的原点检测图案，并然后检测从原点的相对移动距离，来检测绝对移动距离。然而，在测量之前，刻度尺必须被向右和/或向左方向移动，以读取原点检测图案。另一方面，绝对编码器具有绝对轨迹，该绝对轨迹具有表示例如M序列码的伪随机代码的绝对图案，并且该绝对编码器检测通过关于对应目标读取的绝对图案而产生的绝对位置。与增量式编码器不同，绝对编码器不需要基于原点检测图案的任何原点检测，且可以从通电时所在(very)的位置开始测量，而不需要移动刻度尺。然而，绝对编码器具有比增量式编码器低的检测精度。同样地，如例如在JPH7-286861A中所公开的，已知在绝对位置长度测量型编码器中，具有相等间隔的增量图案的增量轨迹和具有表示伪随机代码的绝对图案的绝对轨迹同时(in parallel)位于一个刻度尺上。这种编码器通过读取绝对轨迹上的绝对图案首先检测通电之后的绝对位置。然后，通过读取增量轨迹上的增量图案，该编码器检测从该位置的相对移动距离。这样，可以得到这样的绝对位置长度测量型编码器，其掩饰了增量式和绝对编码器的每一个的缺陷，而同时享有两者的优点。然而，在如此配置的编码器中，因为增量图案具有更细密的明暗间距，所以没有定位误差地关于增量图案形成细密的绝对图案更加困难。另外，随-->着刻度尺的整个长度变得更长，在整个刻度尺上在绝对图案和增量图案之间保持相对相位关系更加困难。因此，很难提供其中使用绝对和增量图案二者的更小的绝对位置长度测量型编码器。
技术实现思路
一种依据本专利技术的绝对位置长度测量型编码器，包括：刻度尺，包含形成于其中的具有包括按第一周期以相等间隔形成的第一明暗图案的增量图案的增量轨迹、形成于其中的具有表示绝对位置的绝对图案的绝对轨迹和形成于其中的具有包括按比第一周期长的第二周期以相等间隔形成的第二明暗图案的参考位置图案的参考位置轨迹；光源，用于向刻度尺发射测量光；光电检测器，用于接收在刻度尺处反射或通过刻度尺透射的测量光；以及信号处理电路，用于处理所述光电检测器的接收光信号，以检测所述刻度尺的绝对位置。根据该编码器，不需要关于具有按第一周期于其中形成的明暗图案的增量图案精确地形成绝对图案，而是关于按比第一周期长的第二周期形成的参考位置图案以预定精确度形成绝对图案就足够了。因此，绝对图案可以容许与增量图案相比更大的位置误差，这可以引起更细密的增量图案，以及改进精度的编码器。附图说明图1是示出根据本专利技术第一实施例的绝对位置长度测量型光电编码器的整体结构的示意图；图2是示出图1中的刻度尺12的结构的平面图；图3是示出图1中的光电二极管阵列14的结构的平面图；图4示出根据第一实施例的绝对位置长度测量型光电编码器的操作；图5是示出根据本专利技术的第二实施例的绝对位置长度测量型光电编码器的整体结构的示意图；图6是示出图5中的刻度尺12的结构的平面图；图7是示出不具有阴影的图6中的刻度尺12的结构的平面图；图8是示出图5中的光电二极管阵列14的结构的平面图；-->图9是示出图5所示的刻度尺12中的ABS/参考位置结合刻度尺34的结构细节的示意图；图10是示出图6中的刻度尺12中的ABS/参考位置结合刻度尺34的结构细节的示意图；图11是示出根据本专利技术第三实施例的绝对位置长度测量型光电编码器的刻度尺12的结构的示意图；图12是示出根据本专利技术第四实施例的绝对位置长度测量型光电编码器的刻度尺12的结构的示意图；图13是示出根据本专利技术第五实施例的绝对位置长度测量型光电编码器的刻度尺12的结构的示意图；图14是示出根据本专利技术第六实施例的绝对位置长度测量型光电编码器的刻度尺12的结构的示意图；图15是示出根据本专利技术第七实施例的绝对位置长度测量型光电编码器的刻度尺12的结构的示意图；图16是示出根据本专利技术第八实施例的绝对位置长度测量型光电编码器的刻度尺12的结构的示意图；并且图17示出了实施例的变形。具体实施方式下面将参照附图详细描述本专利技术的实施例。【第一实施例】图1是示出根据本专利技术第一实施例的绝对位置长度测量型光电编码器的整体结构的示意图。依据该实施例的绝对位置长度测量型光电编码器包括发光元件11、刻度尺12、透镜13、光电二极管阵列14和信号处理电路20。发光元件11是诸如激光二极管的光源，其发射相干光。如图2所示，刻度尺12被配置为在透明玻璃基板上形成下述轨迹：增量轨迹301，具有按排列间距(pitch)Pi(例如40μm)形成的增量图案31，其包括相等间隔的明暗区域；以及绝对轨迹302，具有通常的绝对图案32，该图案以伪随机图案(在这种情况下，M序列码)表示绝对位置。除此之外，刻度尺12还包括具有参考位置图案33的参考位置轨迹303，其每一个在长度测量方向上具有宽度Wr。参考位置图案33相对于绝对图案-->32具有预定的相位关系，且其按排列间距Pr(>Pi)形成，具有相等间隔的明暗区域。即，绝对图案32表示参考位置图案33中的相等间隔图案的绝对位置。增量图案31的排列间距Pi被设置为小于参考位置图案33的排列间距Pr，例如，以整数的因数。在该实施例中，为了描述，假设Pr＝4Pi。例如，如果Pi＝40μm，则设置Pr为160μm。因为遍及编码器的全长分别以相等间隔的排列间距(Pi，Pr)形成增量图案31和参考位置图案33，所以可以容易遍及该全长以精确的方式来形成它们。相反，因为在遍及编码器的全长中没有一个绝对图案32的区域相同，所以很难遍及该长度以精确的方式形成绝对图案32。在这种情况中，在这里假定，如现有技术中的，编码器仅具有增量图案31和绝对图案32，而没有任何参考位置图案33。根据这样的编码器，例如，在刻度尺12的全长中，倘若增量图案31的排列间距是40μm，则绝对图案32必须具有小于该排列间距的一半的精确度，即小于±20μm。在该实施例中，如果以大于增量图案31的排列间距Pi的排列间距Pr形成参考位置图案33，则对于被设置成与参考位置图案33的排列间距Pr具有相同级别的绝对图案32来说，这样的位置精确度是足够的。以这种方式，绝对图案32可以容许更大的位置误差。例如，如果参考位置图案33的排列间距Pr为Pi的4倍，也就是160μm，则绝对图案32在刻度尺12的全长可以容许高达±80μm的位置误差。这意味着可以无需顾及绝对图案32的精确度来确定增量图案31的排列间距Pi。例如，排列间距Pi可以小于绝对图案32的位置精确度。因此，该实施例可以提供更细密的增量图案31的间距，这将提供编码器中的改进的精确度。发光元件11照射刻度尺12。然后，通过刻度尺12传送的辐射光通过透镜13被投射至光电二极管阵列14上。如图3中所示，光电二极管阵列14包括INC光电二极管阵列41、ABS光电二极管阵列42和参考位置光电二极管阵列43，其分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绝对位置长度测量型编码器，包括：　刻度尺，包含形成于其中的具有包括按第一周期以相等间隔形成的第一明暗图案的增量图案的增量轨迹、形成于其中的具有表示绝对位置的绝对图案的绝对轨迹和形成于其中的具有包括按比所述第一周期长的第二周期以相等间隔形成的第二明暗图案的参考位置图案的参考位置轨迹；　光源，用于向所述刻度尺发射测量光；　光电检测器，用于接收在所述刻度尺处反射或通过所述刻度尺透射的所述测量光；以及　信号处理电路，用于处理所述光电检测器的接收光信号，以检测所述刻度尺的绝对位置。

【技术特征摘要】
JP 2007-4-11 104122/071.一种绝对位置长度测量型编码器，包括：刻度尺，包含形成于其中的具有包括按第一周期以相等间隔形成的第一明暗图案的增量图案的增量轨迹、形成于其中的具有表示绝对位置的绝对图案的绝对轨迹和形成于其中的具有包括按比所述第一周期长的第二周期以相等间隔形成的第二明暗图案的参考位置图案的参考位置轨迹；光源，用于向所述刻度尺发射测量光；光电检测器，用于接收在所述刻度尺处反射或通过所述刻度尺透射的所述测量光；以及信号处理电路，用于处理所述光电检测器的接收光信号，以检测所述刻度尺的绝对位置。2.根据权利要求1所述的绝对位置长度测量型编码器，其中，所述信号处理电路基于从所述绝对图案获得的信号来做出关于所述刻度尺位于所述第二周期中的哪一个的判断，并且基于所述判断结果、从所述参考位置图案获得的信号和从所述增量图案获得的信号来检测所述刻度尺的绝对位置。3.根据权利要求1所述的绝对位置长度测量型编码器，其中，所述第一周期小于所述绝对图案的位置精确度。4.根据权利要求1所述的绝对位置长度测量型编码器，其中，利用小于相对于所述参考位置图案的所述第二周期的精确度的一半的精确度来形成所述绝对图案。5.根据权利要求4所述的绝对位置长度测量型编码器，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：草野亘平，
申请(专利权)人：三丰株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]