光学测位装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及确定第一对象相对于相对于第一对象沿至少一个测量方向可移动的第二对象的位置的光学测位装置，包括沿测量方向延伸的与第一对象连接的量具。量具具有带增量测量刻度的第一轨道和带绝对测量刻度的第二轨道。具有至少一个光源和探测器的扫描单元与第二对象连接。探测器包括检测从绝对测量刻度传输到探测平面内的非周期光图案的绝对探测装置和检测从增量测量刻度传输到探测平面内的周期光图案的增量探测装置。还设置光纤板，其由多个彼此相邻布置的光纤组成，其图像入射面面向量具且其图像出射面面向探测器。光纤板作为连续构件布置在绝对探测装置和增量探测装置前面，使得通过光纤板将绝对轨道信息和增量轨道信息都传输到相应探测平面内。信息都传输到相应探测平面内。信息都传输到相应探测平面内。

【技术实现步骤摘要】
光学测位装置


[0001]本专利技术涉及一种光学测位装置。该光学测位装置适合于确定第一对象相对于第二对象的位置。

技术介绍

[0002]比如从DE 10 2016 211 150 A1公知这种测位装置。该测位装置用于确定第一对象相对于第二对象的位置，其中这些对象相对于彼此沿着至少一个测量方向可移动地布置。在这种情况下，一方面提供沿着测量方向延伸的量具，该量具与第一对象连接。该量具包括带有增量测量刻度的第一轨道，该增量测量刻度由具有不同光学特性的刻度区域组成。这些刻度区域沿着测量方向交替地以测量刻度周期P
INC
周期性地布置，其中该测量刻度周期P
INC
说明了相邻的、不同的刻度区域的宽度之和。该量具还包括带有绝对测量刻度的第二轨道，该绝对测量刻度具有用于确定绝对位置的编码并且由具有不同光学特性的刻度区域组成，这些刻度区域沿着测量方向非周期性地布置。该测位装置还具有与第二对象连接的扫描单元。该扫描单元包括至少一个光源以及探测器，该探测器具有：绝对探测装置，用于检测从绝对测量刻度传输到探测平面内的非周期性的光图案；和增量探测装置，用于检测从增量测量刻度传输到该探测平面内的周期性的光图案。该扫描单元还具有光纤板，该光纤板由多个彼此相邻布置的光纤组成，这些光纤的图像入射面面向该量具并且这些光纤的图像出射面面向探测器。
[0003]这样的测位装置例如能够在机器中确定可移动的机器组件相对于相对于此静止的机器框架的位置。这里，一方面可移动的机器组件而另一方面静止的机器框架因此充当两个彼此可移动的对象。上级机器控制器用作后续电子装置，该上级机器控制器将所产生的取决于位置的信号比如用于对可移动的机器组件的定位。
[0004]在扫描单元中使用的光纤板在上述出版文献的所阐述的实施例中被用于扫描被编码的绝对测量刻度。也就是说，在测量运行时，通过光纤板将光图案传输到探测器的探测平面内，该光图案由从光源发射的光束与绝对测量刻度的相互作用产生。为了扫描在该量具上的增量测量刻度，在扫描单元中与光纤板相邻地布置有单独的扫描板，该扫描板具有适合的扫描光栅。在安装扫描单元时，这样的结构导致：接着必须用光纤板和扫描板使两个组件相对于相应的探测装置非常准确地取向或安装。光纤板和扫描板的由制造造成的、不同的厚度还导致：在相邻布置的组件之间形成边缘。在测量运行时，在该边缘处可能聚集污垢并且由此威胁测位装置的功能能力。
[0005]此外，从EP 3 633 323 A1也公知在光学测位装置的扫描单元中使用光纤板。然而，在那里描述的测位装置没有带用于增量测量刻度和绝对测量刻度的单独轨道的量具。由于借此上述问题在该测位装置中没有出现，所以从该文献中也没有取得优化开头所讨论的测位装置或解决上文提及的问题的启示。

技术实现思路

[0006]本专利技术所基于的任务在于：说明开头阐述的类型的光学测位装置，该光学测位装置能够实现对扫描单元的组件的简化安装并且同时相对于可能的污垢而言尽可能不敏感。
[0007]按照本专利技术，该任务通过具有权利要求1的特征的光学测位装置来解决。
[0008]按照本专利技术的光学测位装置的有利的实施方案从在从属权利要求中提及的措施中得到。
[0009]按照本专利技术的光学测位装置用于确定第一对象相对于相对于该第一对象沿着至少一个测量方向可移动的第二对象的位置。该光学测位装置包括沿着测量方向延伸的量具，该量具与第一对象连接。该量具具有带有增量测量刻度的第一轨道，该增量测量刻度由具有不同光学特性的刻度区域组成，这些刻度区域沿着测量方向交替地以测量刻度周期来周期性地布置，其中该测量刻度周期说明了相邻的、不同的刻度区域的宽度之和。该量具还具有带有绝对测量刻度的第二轨道，该绝对测量刻度具有用于确定绝对位置的编码并且由具有不同光学特性的刻度区域组成，这些刻度区域沿着测量方向非周期性地布置。该测位装置还包括与第二对象连接的扫描单元。在该扫描单元的侧面设置有至少一个光源以及探测器，该探测器具有：绝对探测装置，用于检测从绝对测量刻度传输到探测平面内的非周期性的光图案；和增量探测装置，用于检测从增量测量刻度传输到该探测平面内的周期性的光图案。该扫描单元还包括光纤板，该光纤板由多个彼此相邻布置的光纤组成，这些光纤的图像入射面面向该量具并且这些光纤的图像出射面面向探测器。光纤板作为连续构件布置在绝对探测装置和增量探测装置前面，使得这样通过该光纤板不仅将绝对轨道信息而且将增量轨道信息传输到相应的探测平面内。
[0010]优选地，光纤板在增量探测装置前面的区域内具有扫描光栅。
[0011]在这种情况下，扫描光栅可以构造成振幅光栅，并且由沿着测量方向交替布置的、可透过和不可透过的条形光栅区域组成，其中扫描光栅的光栅区域以扫描光栅周期来周期性地布置，并且该扫描光栅周期说明了相邻的可透过和不可透过的光栅区域的宽度之和。
[0012]在此，有利的是，在光纤板中的光纤沿着测量方向布置在具有平均光纤周期的网格中，对于该平均光纤周期来说适用其中P
Fx := 沿着测量方向x的平均光纤周期P
AG := 扫描光栅周期。
[0013]还可能的是：扫描光栅布置在光纤板的面向该量具的图像入射侧。
[0014]还可以规定：在光纤板的面向该量具的图像入射侧至少部分地布置有具有增量扫描窗以及绝对扫描窗的扁平的、不透光的涂层，其中该扫描光栅布置在增量扫描窗中。
[0015]此外，可以选择与增量测量刻度的测量刻度周期不同的扫描光栅周期。
[0016]例如，扫描光栅周期可以按照来选择，其中：P
AG := 扫描光栅周期P
INC := 增量测量刻度的测量刻度周期
P
DET := 增量探测装置的探测器周期k := 3、4。
[0017]在此，还可以适用其中：P
AG := 扫描光栅周期P
DET := 增量探测装置的探测器周期n := 1, 2, 3,
ꢀ……
。
[0018]替代地，也可能的是：扫描光栅周期至少在扫描光栅范围内被选择得等于增量测量刻度的测量刻度周期。
[0019]有利地规定：增量探测装置包括多个光敏探测元件，所述多个光敏探测元件以探测器周期沿着测量方向周期性地布置，其中该探测器周期说明了探测元件沿着测量方向的宽度。
[0020]在这种情况下，在从增量测量刻度传输到探测平面内的周期性的光图案的周期内可以沿着测量方向布置三个或四个探测元件。
[0021]还可以规定：增量探测装置和绝对探测装置集成到光电ASIC中，该光电ASIC布置在载体元件的凹陷部中，其中该光电ASIC的上侧从载体元件的上侧突出。
[0022]在此，光纤板可以布置在该光电ASIC的上侧，其中至少在光纤板的图像出射面与这些探测装置之间存在空隙介质。
[0023]按照本专利技术的解决方案的一个关键优点在于：在安装扫描单元时，现在只还必须使唯一的构件相对于探测器取向和安装，原因在于在这两个探测装置前面设置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. 一种光学测位装置，用于确定第一对象相对于相对于所述第一对象沿着至少一个测量方向（x）可移动的第二对象的位置，所述光学测位装置具有：
‑ꢀ
沿着所述测量方向（x）延伸的量具，所述量具与所述第一对象连接，而且
‑‑ꢀ
所述量具包括带有增量测量刻度的第一轨道，所述增量测量刻度由具有不同光学特性的刻度区域组成，所述刻度区域沿着所述测量方向（x）交替地以测量刻度周期（P
INC
）周期性地布置，其中所述测量刻度周期（P
INC
）说明了相邻的、不同的刻度区域的宽度之和，而且
‑‑ꢀ
所述量具包括带有绝对测量刻度的第二轨道，所述绝对测量刻度具有用于确定绝对位置的编码并且由具有不同光学特性的刻度区域组成，所述刻度区域沿着所述测量方向（x）非周期性地布置；
‑ꢀ
扫描单元，所述扫描单元与所述第二对象连接，所述扫描单元具有：
‑‑ꢀ
至少一个光源，
‑‑ꢀ
探测器，所述探测器具有：绝对探测装置，用于检测从所述绝对测量刻度传输到探测平面内的非周期性的光图案；和增量探测装置，用于检测从所述增量测量刻度传输到所述探测平面内的周期性的光图案，以及
‑‑ꢀ
光纤板，所述光纤板由多个彼此相邻布置的光纤组成，所述光纤的图像入射面面向所述量具并且所述光纤的图像出射面面向所述探测器，其特征在于，所述光纤板（23）作为连续的构件布置在所述绝对探测装置（27）和所述增量探测装置（26）前面，而且这样通过所述光纤板（23）不仅将绝对轨道信息而且将增量轨道信息传输到相应的探测平面内。2.根据权利要求1所述的光学测位装置，其特征在于，所述光纤板（23）在所述增量探测装置（26）前面的区域内具有扫描光栅（24）。3. 根据权利要求2所述的光学测位装置，其特征在于，所述扫描光栅（24）构造成振幅光栅，并且由沿着所述测量方向（x）交替布置的、可透过和不可透过的条形光栅区域组成，其中所述扫描光栅（24）的光栅区域以扫描光栅周期（P
AG
）来周期性地布置，并且所述扫描光栅周期（P
AG
）说明了相邻的可透过和不可透过的光栅区域的宽度之和。4.根据权利要求3所述的光学测位装置，其特征在于，在所述光纤板（23）中的光纤沿着所述测量方向（x）布置在具有平均光纤周期（P
Fx
）的网格中，对于所述平均光纤周期来说适用其中P
Fx := 沿着测量方向x的平均光纤周期P
AG := 扫描光栅周期。5.根据权利要求2所述的光学测位装置，其特征在于，所述扫描光栅（24）布置在所述光纤板（23）的面向所述量具（10）的图像入射侧。6.根据权利要求2所述的光学测位装置，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：U，
申请(专利权)人：约翰内斯，
类型：发明
国别省市：