本发明专利技术涉及一种光电式角度测量装置，其包括具有可被光学检测的位置编码（Ｃ１）的编码载体；还包括光敏的带状或面状形式的扫描装置，该扫描装置用于检测所述位置编码（Ｃ１）并生成与位置相关的扫描信号。特别是被构造为扫描膜（Ｆ１）的所述扫描装置沿周边基本完全包围所述编码载体，或者所述编码载体沿着周边基本完全包围所述扫描装置。由于大部分位置编码（Ｃ１），尤其是全部位置编码（Ｃ１）能够被检测，因此提供了一种极为精确的角度测量装置。
【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光电式角度测量装置，其用于确定围绕至少一个轴 的至少一个角度。
技术介绍
在例如测地和工业测量的许多应用领域中要求确定方向和角度。在 现有技术中角度测量技术的发展经历了从机械式的读取过程到全自动的 角度测量。借助自动化技术，能够达到很高的测量精度，能够縮减观察 时间并且可以直接存储测量值并以数字形式对其进行进一步处理。己知的角度测量装置一般包括所谓的刻度盘和扫描装置。刻度盘被 设计为编码载体，其具有用于在度盘上确定位置的刻度或者编码。构造 成具有刻度或编码并用于确定角度的装置在下文将被称为编码载体或者 刻度盘。编码被施加在编码载体的度盘一个表面(圆面或者侧表面)上。为了自动地检测角度值，将借助不同的技术对编码载体进行扫描， 所述编码载体相对于扫描装置而言可绕轴转动。已知的扫描方法是电磁 方法、电方法和光电子方法。稍后描述的实施方式涉及光电扫描方法和 扫描装置。为了确定从0°到360。的角度位置，通常在整圆刻度盘中设置编码。 整圆刻度盘的角度分辨率根据编码的方式并且根据为了读取该编码而设 置的扫描装置来确定。因此，例如通过施加由很多轨线组成的编码或者 通过精细的刻度可提高角度分辨率，其中可实现的分辨率受限于制造原 因和技术成本原因。为了读取所述编码，例如在刻度盘上布置一个或多 个扫描元件是已知的。例如这种扫描元件可以表现为CCD线阵或者CCD 面阵列。由于此类扫描装置始终只能检测小的编码范围，因此为了达到所需测量精度(例如对于测地应用而言，该精度的范围小于3mgon)而开发 出了不同的方法和装置。因此特别普遍的是，结合粗略测量和精细测量， 或者通过内插法和计算机分析以达到所需分辨率，同时降低测量误差。 与此相关的角度测量装置包括例如附加的编码、扫描栅格或者用于多重 扫描的多个扫描器。然而这种已知的解决方案在技术上复杂且成本很高， 或者表现出在测量精度与测量速度之间的折衷。
技术实现思路
本专利技术的任务在于提供一种角度测量装置，该角度测量装置在保证 符合此类产品的所必须的测量精度的同时实现了技术复杂性的简化。根据本专利技术，该任务通过权利要求1或其从属权利要求所述的装置 来实现或者被进一步改进。根据本专利技术的角度测量装置具有编码载体，该编码载体承载了可被 光学地检测的位置编码；还具有扫描装置，该扫描装置以光敏的线状或 者面状形式构成，其中借助该扫描装置能够同时检测所述编码载体的较 大的编码区域，特别是全部的编码区域。这样， 一方面能够借助复杂程 度较低的编码执行位置确定，另一方面，通过检测比用于明确地确定位 置所必须的区域还要大的区域，可以获得冗余信息。通过附加的测量信 息保证了可靠的测量。此外，通过检测一个较大的编码区域(可能是360。) 而提高了测量精度，例如通过结合大量的测量值进行检测。如开始描述的，借助如此构造的扫描装置来完成对被编码区域的检 测，即所述扫描装置沿着编码载体的内周或者外周(所述内周或外周承 载了所述编码)设置，由此所述扫描装置基本完全包围了所述编码载体 或者所述编码载体基本完全包围了所述扫描装置。所述扫描装置沿着至 少一个周边完全环绕所述编码载体或者所述编码载体沿着至少一个周边 完全环绕扫描装置是有利的。在本专利技术范围内，编码区域还可以被理解 为单独的点状或者线状的元件(如刻度线)。编码载体和扫描装置如此布置，即，能够在它们之间实现相对旋转 运动。所述旋转运动围绕编码载体和/或扫描装置的至少一个轴。通常，编码载体和扫描装置围绕相同的轴。编码载体被设置成例如围绕一个轴 (转动轴)可转动，并且跟随一个其角度位置将被检测的元件转动，而 此时扫描装置是固定安装的，或者扫描装置是跟随转动的而编码载体是 固定的。编码载体或刻度盘具有特别是圆形横截面的几何形状，例如圆柱形 或者圆筒形。当然编码载体也能够构造成扇形。该编码载体可以由玻璃、 塑料或者其他光学上透明的材料，以及不透明的但具有切口和/或孔的材 料制成。当借助在编码载体上反射的光信号来完成光学测量时，也可以 通过不透光的材料来构成编码载体。在本专利技术的一个优选实施方式中， 可光学检测的位置编码被施加到编码载体的平行于轴的周面/侧表面。位 置编码的概念是光学可检测的装置的总称，其中通过所述装置的光学检 测能够生成与位置相关的信号。位置相关性在这里能够通过编码或者通 过检测位置推导出来。基于所述信号在后续步骤中能够直接或者间接地 确定相对位置值或者绝对位置值。位置编码可以由在周向和/或轴向上保持间隔的多个标记组成，或者 仅由一个单独标记组成。作为位置编码而施加在侧表面的刻度或者进入 表面内的刻度，在增量刻度的情况下，提供用于检测相对值的编码载体。 这样一种编码载体经常设置有粗刻度和细刻度。用于给出绝对测量值的 编码载体具有绝对编码。该编码能够以一组或者多组同心轨线施加到编 码载体的侧表面，或者特别是借助光蚀刻法施加到其上。同样，所述侧 表面可以具有沿其周向和轴向延伸的编码，例如螺旋形围绕轴的编码。借助本专利技术的角度测量装置的扫描装置和编码载体，增加了编码载 体的编码的各种设计的可能性，所述扫描装置和所述编码载体彼此相对 地沿着周边(特别是全部的周边)安置。这样，就能够根据复杂性、经 济性、测量准确性和/或误差检测的观点来选择编码的方式。例如，具有扫描装置的角度测量装置能够具有明显简化的编码载体 或者编码，所述扫描装置沿着编码载体的承载了编码的外周或者内周这样布置，即，能够检测承载了编码的周边的较大的角度范围，特别是360° 或者接近360。或者该布置方式所允许的角度范围(参见图6)。在360。扫描装置的情况下，所述编码甚至可以简化为一个点或者一个刻度线。在 校准扫描装置之后，位置信息能够由位于扫描装置上的位置编码的检测 位置推导出来，其中位置编码也能够实施为单独的编码元件(如刻度线) 或者编码载体自身能够实施为刻度线元件。通过对较大的、特别是承载编码的整个编码载体区域进行检测，能 够以较高的精度执行角度测量。此外，在增量编码情况下，总是可确定 相应的标志性的开始位置和终点位置。例如圆周刻度误差的误差源能够 通过完整的或者尽可能完整的刻度盘编码的映像确定出来，并且相应地 被校正。此外，在完整映像的情况下，任何时刻都保证了唯一的编码分 配，由此正如上文所述的那样可以省却编码元件。因此在根据本专利技术的 角度测量装置中，编码载体可以使用复杂程度简化的编码，这样就有利 于制造并且降低技术开销。编码载体的位置编码通过光辐射(例如由照明装置提供)而投射在 光敏的扫描装置上。构造成光敏带状形式的扫描装置具有沿着周向布置 的带状光敏区域。利用布置成沿着编码载体的周向和轴向的带状、特别 是点阵形式的区域，形成光敏面。该光敏区域表现为例如光敏的有机光电二极管。通过具有多个有机 光电二极管的透明聚合物点阵的设计，可以提供柔性的、透明或者部分 透明的扫描膜。如果所述膜相对于编码载体相应布置，则照射到编码载 体的光辐射(根据不同的编码载体和编码的实施方式)以反射或透射的 辐射被所述光敏区域检测。例如被反射或透射的辐射被作为光敏区域的 多个有机光电二极管接收并被作为电压输出。该电压值随后被数字化， 并被作为数字值继续处理。因为这种扫描膜可以批量生成，因此能够获 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光电式角度测量装置，该光电式角度测量装置用于确定围绕至少一个轴（Ａ，Ａ１，Ａ２，Ａ３）的至少一个角度，该光电式角度测量装置包括： 在轴（Ａ，Ａ１，Ａ２，Ａ３）周围的编码载体，该编码载体承载了可被光学地检测的位置编码（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）；以及 光敏的带状或者面状形式的至少一个扫描装置，借助所述扫描装置可以检测所述位置编码（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３），并且可以生成与位置相关的扫描信号，所述扫描信号与所述编码载体和所述扫描装置之间的角度相关联； 其特征在于， 所述扫描装置沿着所述编码载体的至少一个周边基本完整地包围所述编码载体，或者所述编码载体沿着所述扫描装置的至少一个周边基本完整地包围所述扫描装置，并且 所述扫描装置特别被构造为整体件。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2005-11-4 05110357.01.一种光电式角度测量装置，该光电式角度测量装置用于确定围绕至少一个轴(A，A1，A2，A3)的至少一个角度，该光电式角度测量装置包括在轴(A，A1，A2，A3)周围的编码载体，该编码载体承载了可被光学地检测的位置编码(C1，C2，C3)；以及光敏的带状或者面状形式的至少一个扫描装置，借助所述扫描装置可以检测所述位置编码(C1，C2，C3)，并且可以生成与位置相关的扫描信号，所述扫描信号与所述编码载体和所述扫描装置之间的角度相关联；其特征在于，所述扫描装置沿着所述编码载体的至少一个周边基本完整地包围所述编码载体，或者所述编码载体沿着所述扫描装置的至少一个周边基本完整地包围所述扫描装置，并且所述扫描装置特别被构造为整体件。2.根据权利要求1所述的光电式角度测量装置，其特征在于，所述 扫描装置具有多个例如光电二极管或者光电管的有机光电检测器。3，根据权利要求2所述的光电式角度测量装置，其特征在于，所述 扫描装置具有有机光电二极管区和相重叠的有机晶体管区。4. 根据权利要求1或2或3所述的光电式角度测量装置，其特征在 于，所述扫描装置被构造为柔性的扫描膜(Fl， F2)。5. 根据权利要求1至4之一所述的光电式角度测量装置，其特征在 于，设置有多个、特别是横向于周向相互间隔布置的扫描装置。6. 根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：贝亚特埃比舍尔，海因茨利普纳，伯恩哈德布劳内克，
申请(专利权)人：莱卡地球系统公开股份有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]
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