位置测量装置及运行位置测量装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种位置测量装置以及一种用于运行位置测量装置的，尤其用于生成至少一个参考脉冲信号的方法。所述的位置测量装置包括一个具有迹线的刻度尺，在该迹线中布置了在测量方向上延伸的周期性的增量刻度。所述的迹线在至少一个规定的参考位置上具有有关光学特性的不连续性。所述的位置测量装置还包括一个扫描单元，该扫描单元在测量方向上可以相对于刻度尺经某个测量线段移动，以及除了光源之外还具有多个用于光电扫描增量刻度的检测器元件。在所述测量线段的相邻段中，所述的增量刻度具有不同的横向子结构，这些横向子结构将入射的射线束向第一和第二空间方向偏转。在所述的扫描单元方面，在不同的空间方向上布置了参考脉冲检测器元件，在这些参考脉冲检测器元件上施加着参考脉冲信号分量或区域信号，从这些参考脉冲信号分量或区域信号的处理中产生所述的参考脉冲信号。（*该技术在2022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按权利要求1前序部分所述的位置测量装置。此外本专利技术还涉及一种按权利要求19前序部分所述的、用于运行位置测量装置的方法。除了有关两个互相移动物体的相对偏差的增量信号之外，公知的位置测量装置常常也提供所谓的参考脉冲信号。在互相移动物体的规定的相对位置上，通过这些信号可以建立位置测量的一个确切的绝对基准。为了生成参考脉冲信号，在位置测量装置的刻度尺方面在一个或多个位置上安排了具有参考标记的区段。关于刻度尺上的参考标记的布置存在着一系列公知的可能性。因此例如从US 4,263,506中公开了，侧向相邻于具有增量刻度的刻度迹线来布置刻度尺上的参考标记。但是在此成问题的是，在刻度尺和扫描单元围绕垂直于刻度尺平面或扫描平面的轴线的可能扭转的情况下，通常不再确保向增量信号的某个周期正确地分配参考脉冲信号。除此之外，正象例如在US 3,985,448中所建议的那样，也可能将参考标记直接集成到具有增量刻度的迹线中，并于是直接从增量刻度中导出参考脉冲信号。这种装置尤其提供在向增量信号分配参考脉冲信号方面的优点，因为在刻度尺和扫描单元的上述扭转的情况下也总是保持确保正确的分配。在刻度尺上的所希望的参考位置上，在增量刻度中例如增量刻度的一个或多个略去的凸线或刻线可以用作为参考标记，即具有增量刻度的迹线在一个或多个规定的位置上具有涉及光学特性的不连续性，以便生成参考脉冲信号。此外从DE 35 36 466 A1中或从US 4,866,269中公开了关于参考标记集成到具有增量刻度的迹线中的其它变型方案。在这些文献中建议了，在增量刻度中将参考标记构成为非周期性的刻线序列或凸线序列，或又将具有变化的光学特性的区域用作为区别于其余增量刻度的参考标记。但是在将参考标记集成到增量刻度中时原则上已证明成问题的是，在该位置上的周期性的增量信号也因此受到干扰，因为人们被迫保证参考脉冲信号的足够的检测可靠性。尤其在希望增量信号的高度内插性的情况下，该内插性又以同一增量信号的尽可能良好的信号质量为前提，如果在参考位置上的该增量信号显著地偏离理想的信号形状，则会产生困难。此外从DE 41 11 873 C2中公开了，从迹线中生成一个参考脉冲信号，布置了该迹线仅仅用于生成刻度尺上的区域信息，即用于识别，扫描单元正好位于刻度尺参考位置的哪一侧上。在两个不同区域之间的过渡处，从相应的区域信号中也可以生成参考脉冲信号。但是在此成问题的是在该位置上正确检测参考脉冲信号。本专利技术的一个第一任务所以就是创造一种位置测量装置，该位置测量装置实现从具有增量刻度的迹线中生成参考脉冲信号。在此，增量信号的生成应尽可能少受干扰。此外，本专利技术的一个第二任务是提供一种用于运行位置测量装置的方法，该方法尤其适合于从具有区域信号的迹线中正确地生成参考脉冲信号。通过一个具有权利要求1特征部分中所述特征的位置测量装置来解决第一任务。从在从属于权利要求1的权利要求中所列举的措施中产生本专利技术位置测量装置的有利的实施形式。通过一种具有权利要求19特征部分中所述特征的方法来解决第二任务。从在从属于权利要求19的权利要求中所列举的措施中产生用于运行位置测量装置的本专利技术方法的有利的实施形式。现在按本专利技术在所述的位置测量装置中，增量刻度沿测量线段的不同的段具有不同的周期性的横向子结构，这些子结构促使入射的射线束向不同的空间方向偏转。在此给每个段分配了具有不同偏转作用的不同的横向子结构。在相邻段之间的过渡区域中存在着横向子结构的有关光学偏转作用的不连续性，该不连续性被用来在该位置上，即在参考位置上生成参考脉冲信号。为此在扫描单元方面，在不同的空间方向上布置了至少两个参考脉冲检测器元件。在所述的参考脉冲检测器元件上施加了参考脉冲信号分量，从这些参考脉冲信号分量的处理中产生所希望的参考脉冲信号。通过这种方式的参考脉冲信号的生成确保了，在参考位置上的周期性的增量刻度也在其周期性方面不受干扰，并所产生的增量信号因此也不被参考脉冲信号的生成所干扰。尤其由于按本专利技术来生成参考脉冲信号，所述的增量信号也不经受不受欢迎的强度损失。除了从增量刻度中所导出参考脉冲信号的在以下方面的优点之外，即位置测量装置的微小结构尺寸和不复杂的安装，基于本专利技术的措施还具有其它的优点。因此现在没有其它的附加措施，也可以从参考脉冲信号分量中生成一个有关扫描单元正好位于参考标记的哪一侧，或哪一区域中的信息。因此也可以将参考脉冲信号分量作为所谓的区域信号来分析处理。此外还可以通过处理参考脉冲信号分量的方式和方法来明确地调节所产生矩形参考脉冲信号的所希望的宽度，并与增量信号的信号周期相协调。在生成至少一个第一和一个第二区域信号的情况下，和从在第一区域信号或从中导出的其它区域信号与第二区域信号或从中导出的其它区域信号之间的比较中，在此可以生成参考脉冲信号。显然本专利技术的措施既可以用在旋转的，也可以用在线性的位置测量装置中。此外，按本专利技术既可以构成反射光位置测量装置，也可以构成透射光位置测量装置。借助附图从实施例的以下说明中得到本专利技术的其它的优点以及细节。这些附图是附图说明图1展示了本专利技术位置测量装置的实施例的侧视图；图2展示了图1实施例中的扫描光程的示意性空间示图；图3a和3b分别展示了对来自图1的刻度尺的俯视图；图4a-4c展示了不同的信号图，借助其阐述按本专利技术生成参考脉冲信号的第一变型方案；图5展示了用于说明生成参考脉冲信号的第一变型方案的方框电路图示图；图6展示了一个其它实施例的扫描光程的示意性空间示图，该实施例用于阐述生成参考脉冲信号的第二变型方案；图7展示了用于阐述生成参考脉冲信号的第二变型方案的方框电路图示图；图8a-8c展示了不同的信号图，借助其阐述按本专利技术生成参考脉冲信号的第二变型方案。图1中以示意的形式在剖视图中示出了本专利技术位置测量装置的一个实施例。位置测量装置所展示的变型方案在此用来采集两个互相移动物体围绕旋转轴1的旋转运动，并包括分别与两个物体之一相连接的一个刻度尺10以及一个扫描单元20。在本情况下，两个物体在其中互相相对移动的测量方向x是对旋转轴1旋转对称地取向的。刻度尺10构成为一个由盘形载体元件11(Trgerelement)所组成的刻度盘，在该刻度盘上以圆形在周围方向上布置了具有增量刻度的迹线12。图1中不能详细识别的增量刻度由一个在测量方向x上以增量刻度周期TPINC周期性地布置的子区域序列组成，这些子区域具有不同的光学特性。所述的子区域在此具有在方向y上的纵向尺寸，该方向y垂直于测量方向x取向。就增量刻度的具体构成而言请参阅图3a和3b的以下的说明。在本实例中增量刻度被构成为透射光相位刻度，即相继的子区域对于透射过去的射线束分别具有不同相移的光学作用；载体元件11由玻璃制成。在扫描单元20方面布置了一个光源21；此外扫描单元20还包括扫描刻度22.1，22.2以及多个用来生成不同扫描信号的检测器元件23-27。在此用参考符号23表示仅示意性表明的增量信号检测器元件，该增量信号检测器元件用来采集周期性的增量信号INC。增量信号检测器元件23可以以公知的方式和方法构成为所谓的结构化的检测器装置，或又可以构成为具有多个单独的光电池的装置。借助增量信号检测器元件23以公知的方式和方法生成本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于生成周期性增量信号和至少一个参考脉冲信号的位置测量装置，包括　　　　－一个具有迹线（１２）的刻度尺（１０），在该迹线（１２）中布置了一个具有某个增量刻度周期（ＴＰ↓［ＩＮＣ］）的周期性的增量刻度，该增量刻度在测量方向（ｘ）上延伸，以及其中，所述的迹线（１２）在至少一个规定的参考位置（ｘ↓［ＲＥＦ］）上具有用于生成参考脉冲信号（ＲＥＦ）的有关光学特性的不连续性，以及　　　　－一个扫描单元（２０），该扫描单元（２０）相对于所述的刻度尺（１０）是可以在测量方向（ｘ）上经某个测量线段（Ｄ）移动的，而该扫描单元（２０）除了光源（２１）之外还包括多个用于光电扫描所述增量刻度的检测器元件（２３，２４，２５，２６，２７），其特征在于，　　　　－所述的增量刻度在所述测量线段的一个第一段（Ｄ↓［１］）中具有一个第一横向子结构，该第一横向子结构将入射的射线束（Ｓ）向至少一个第一空间方向（ＲＲ１）偏转，并在所述测量线段的一个第二段（Ｄ↓［２］）中具有一个第二横向子结构，该第二横向子结构将入射的射线束（Ｓ）向至少一个不同于所述第一空间方向（ＲＲ１）的第二空间方向（ＲＲ２）偏转，使得在所述第一和第二段（Ｄ↓［１］，Ｄ↓［２］）之间的过渡区域中存在着所述增量刻度横向子结构的有关光学偏转作用的不连续性，以及　　　　－在所述的扫描单元（２０）方面，在所述不同的空间方向（ＲＲ１，ＲＲ２）上各自布置了一个或多个参考脉冲检测器元件（２４，２５，２６，２７），在这些参考脉冲检测器元件（２４，２５，２６，２７）上施加着参考脉冲信号分量（ＲＥＦ↓［１］－ＲＥＦ↓［４］），从这些参考脉冲信号分量（ＲＥＦ↓［１］－ＲＥＦ↓［４］）的处理中产生所述的参考脉冲信号（ＲＥＦ）。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：W霍尔扎普菲尔，K桑迪，
申请(专利权)人：约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]