位置测量装置制造方法及图纸

用本发明专利技术给出一种位置测量装置，在这种情况，一个有序伪随机代码（Ｃ）的每个码元（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）由两个在测量方向Ｘ上彼此相继的分区（Ａ，Ｂ）组成，该两个分区有互补特性。一个码元（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）的二进制信息（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）是通过比较两个分区（Ａ，Ｂ）的扫描信号（Ｓ）得到的。通过这种比较也可检验位置测量装置正确的运行方式。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及按照权利要求1确定绝对位置的一种位置测量装置以及按照权利要求9绝对位置测量的一种方法。在很多领域，使用绝对位置测量装置日益增多，在这种情况由一个代码轨迹(Kodespur)用在测量方向一个接一个排列的码元推导出绝对位置信息。码元是以伪随机的分布规定的，致使一定数量相继的码元各形成一个位模式。在扫描装置相对于代码轨迹移动一个单一码元时，就已经形成一个新的位模式，且在整个要确定的绝对测量范围内有一序列不同的位模式供使用。一个这类的有序代码被称作为链码或伪随机码。出版物“Absolute position measurement using opticaldetection of coded patterns”，作者J.T.M.Stevenson und J.R.Jordan发表在Journal of Physics E/Scientific Instruments21(1988)，No.12中，在1140至1145页提出，每个码元由具有互补光学特性的两个分区的一个规定序列组成。在出版物中指出了GB 2 126 444A。在那里，在一个这类Manchester(曼彻斯特)编码时为了产生二进制信息，推荐将代码范围的模拟扫描信号与一个规定的触发阈比较并与此有关产生一个二进制信息0或1。这个与一个固定规定的触发阈的比较有缺点，即在模拟扫描信号中的起伏能导致错误地产生二进制信息。因此本专利技术的任务在于，创造一种具有高可靠性或高操作安全性的绝对位置测量装置，用这种装置就有可能尽可能无错误地产生绝对位置。该任务通过权利要求1的特征来解决。此外，本专利技术的任务还在于，给出确定一个绝对位置的一种方法，用该方法使一个尽可能无错误产生二进制信息和从而绝对位置成为可能。该任务通过权利要求9的特征来解决。本专利技术的扩展方案由从属权利要求给出。本专利技术用附图详细阐述，示出的有附图说明图1一种位置测量装置的示意图；图2误差检验的原理；图3按照图2用于误差检验的信号图4用一个增量轨迹产生控制信号的一种位置测量装置；图5a增量轨迹的模拟扫描信号；图5b按照图5a来自模拟扫描信号的控制信号；图6a位置测量装置的第一扫描位置；图6b位置测量装置的第二扫描位置；图6c位置测量装置的第三扫描位置和图6d位置测量装置的第四扫描位置。在图1中，示意示出的是一个按照本专利技术设计的位置测量装置。该位置测量装置按照光学扫描原理工作，在这个原理中以透光法扫描代码C。一个扫描装置AE用于扫描代码C，它布置在沿测量方向X可相对于代码C移动。代码C由在测量方向X一个接一个排列的相同长度的码元C1，C2，C3的序列组成。每个码元C1，C2，C3又由两个相同长度的、在测量方向X并列直接连接排列的分区A和B组成，它们是互补的。这里互补意味着，它们具有相反特性，即在光学扫描原理时是透明的和不透明的或在反射光扫描时是反射的或不反射的。有序的代码C由有一个光源L的扫描装置AE扫描，光源的光经过一个准直仪透镜K照射多个彼此相继的码元C1，C2，C3。代码C与位置有关地将光进行调制，致使在代码C的后面形成一个与位置有关的光分布，并由扫描装置AE的一个探测装置D来收集。探测装置D是一个行传感器，具有一个在测量方向X排列的探测器元件D1至D11的序列。在每个相对位置单义地至少分配一个探测器元件D1至D11给码元C1，C2，C3的每个分区A，B，使在探测装置D的每个相对位置面对代码C从每个分区A，B得到一个扫描信号S1A至S3A。将这些扫描信号S1A至S3A输送给一个分析处理单元AW，它将一个码元C1，C2，C3的两个分区C1A，C1B；C2A，C2B；C2A，C2B；C3A，C3B的两个扫描信号S1A，S1B；S2A，S2B；S3A，S3B各相互进行比较，通过这种比较为每个码元C1，C2，C3产生一个数字数值或一个位B1，B2，B3。多个数字数值B1，B2，B3的序列得出一个定义绝对位置的代码字CW。在探测装置D相对于代码C移动一个码元C1，C2，C3的宽度或长度时，产生一个新的代码字CW，并经过绝对要测量的测量范围形成一些不同的代码字CW。图1示出代码C相对于扫描装置AE的一个瞬时位置。探测器元件D1至D11是以代码C的一个分区C1A至C3B的半个宽度的距离彼此相继排列的。借此，确保在每个位置单义地给一个分区C1A至C3B至少分配一个探测器元件D1至D11，且不扫描两个分区C1A至C3B之间的接头。在示出的位置中，探测器元件D1扫描分区C1A，探测器元件D3扫描分区C1B。探测器元件D1，D3收集光分布，并与光强度有关产生一个与光强度成正比的模拟扫描信号S1A，S1B。因为两个分区C1A和C1B形成互补，扫描信号S1A和S1B的强度也就是相互反转的，也就是信号电平就相互远离。该信号距离被充分地用来产生二进制信息B1，此时要检验码元C1的两个扫描信号S1A，S1B哪个较大。该检验能通过求商或求差进行。在实施例中，利用求差，为此按照图1用一个触发组件T1作为比较装置。如果S1A小于S1B，则触发组件T1产生B1＝0，如果S1A大于S1B，则产生B1＝1。以同样方式，通过扫描码元C2，C3和用触发组件T2，T3的比较各码元C2，C3分区C2A，C2B；C3A，C3B的模拟扫描信号S2A，S2B；S3A，S3B，得到二进制信息B2和B3。给互补形成的分区A，B的第一序列分配第一数字数值，给互补形成的分区A，B的第二序列分配第二数字数值。在例中，将值0分配给序列不透明-透明(opak→transparent)和将值1分配给序列透明-不透明(transparent→opak)。因为每个码元C1，C2，C3的两个分区A和B是互补的，所以扫描信号S的信噪比很大。光源L光强度的改变，以同等程度影响两个分区A和B的扫描信号S。基于一个码元C1，C2，C3各两个分区A，B的互补布置，必须在位置测量装置正确运行方式时，通过扫描这些分区A，B各产生模拟扫描信号S，它们的差超过一个预先规定的值。通过观察该差值，就可能有个良好的误差检验。该误差检验的基础是，能这样去考虑即在误差值低于一个预先规定的数值时，二进制信息B1，B2，B3不可靠，因此要为这个二进制信息B1，B2，B3，产生一个误差信号F1。产生误差信号F1的原理，示于图2中。将码元C1的模拟扫描信号S1A和S1B输送给一个误差检验装置P。误差检验装置P通过求差(S1A-S1B)比较S1A和S1B并检验，是否差值超过或没超过一个预先规定的比较值V。如果差值(S1A-S1B)没超过预先规定的比较值V，则输出一个误差信号F1。在图3中示出了这些信号关系。每个码元C1，C2，C3的两个分区A，B在测量方向X相继直接并排的排列有个优点，即能将探测元件D1至D11以一个微小的距离并排地排列在测量方向X，因而位置测量装置对探测装置D面对代码C的偏转，即对Moire’起伏是不敏感的。此外对污染的干扰的灵敏度小，因为能这样去考虑，即一个码元C1，C2，C3的两个分区A，B受的是相同的影响。在图1中探测元件D1和D2的例子上很容易看出，在代码C向左移动一个分区A，B的长度时，探测元件D1扫描分区C1B和探测元件D3扫描分区C2A，即两个码元C1，C本文档来自技高网...

【技术保护点】
位置测量装置具有－一个由一序列在测量方向Ｘ相继排列的码元（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）组成的一个代码（Ｃ），每个码元（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）各由两个互补的和在测量方向Ｘ彼此相继排列的分区（Ａ，Ｂ）组成；－一个扫描装置（ＡＥ）具有多个探测元 件（Ｄ１至Ｄ１１），为了扫描多个码元（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）和为了在被扫描码元（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）的每个分区（Ａ，Ｂ）之内形成至少一个扫描信号（Ｓ）；－一个分析处理单元（ＡＷ）具有一个比较装置（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３），它每次使一个码元（Ｃ１ ，Ｃ２，Ｃ３）分区（Ａ，Ｂ）的扫描信号（Ｓ）互相比较并与比较结果有关为码元（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）形成一个二进制信息（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：E施特拉泽尔，R米特曼，
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]