用于测量仪器的绝对位置编码器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于测量仪器的绝对位置编码器(10)，该绝对位置编码器包括数字标尺(20)和能够相对于数字标尺移动的读取器(50)。数字标尺20沿着读取器50的行进方向布置。数字标尺包括至少一个绝对位置轨道(30；30a、30b)，其具有通过分离区域(33；33a、33b)彼此明显分离的离散区域(32；32a、32b)的序列。读取器(50)包括第一系列检测器(70a

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测量仪器的绝对位置编码器


[0001]本专利技术涉及一种用于数字测量仪器及其附件的绝对位置编码器，所述绝对位置编码器特别是用于：手持式测量仪器，例如数字滑动卡尺、数字千分尺和比较器；用于便携式测量仪器，例如高度规、测量探针系统和测地系统；以及用于固定测量仪器及其附件，例如坐标测量机、旋转台、旋转轴、铰接探针头和测量探针。测量仪器可以连接测量装置、检查系统或机床，或者是测量装置、检查系统或机床的一部分。

技术介绍

[0002]提供两个元件之间的相对位置的编码器是数字测量仪器的关键元件。
[0003]例如在EP2378252和EP0872712中已知并公开了依赖于具有间隔开恒定节距(pitch)的周期性标记(periodic mark)的数字标尺(scale)的编码器，以提供读取器与标尺之间的相对位置。这些编码器包括具有感测元件的读取器，这些感测元件沿着测量路径彼此间隔开标记节距的一部分，以便提供亚节距(sub
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pitch)测量精度。
[0004]然而，这些编码器的主要缺点源于以下事实：最大明确位移范围(即，其中可以提供明确的唯一位置的段)受限于两个相邻标记之间的节距。该限制通常是通过组合具有不同节距的附加轨道和/或通过考虑读取器在沿着标尺从标尺的原点(例如，零位置)移动时已经超过(全部)节距的数量来克服。零位置和节距计数器的设定(例如，在编码器供电时)通常需要读取器在标尺的原点处的位移。
[0005]被配置成提供始终沿着读取器的位移范围的明确位置的绝对位置编码器也是公知的。例如，US3820110描述了依赖于具有轨道的标尺的绝对位置编码器，该标尺具有布置在相邻轨道上的标记，可以从所述相邻轨道读取唯一数字码，该唯一数字码指示读取器相对于标尺的离散的绝对位置。然而，该编码器的精度与标尺上的标记的尺寸以及标尺上的标记对准严格相关。
[0006]与这些方法互补地，CN201225865Y、US5'886'519、US5'939'879和EP1102040描述了依赖于将粗略绝对位置和精细相对位置进行组合的绝对位置转换器的实施方式。该转换器被配置成感测用于提供读取器的粗略绝对位置的唯一码，而相对精细位置是通过感测标尺上的一个或更多个周期性轨道来提供的。在EP1102040的一个实施方式中，绝对位置转换器依赖于通过耦合感测标记的第一轨道和第二轨道的传感器来读取绝对码。这些轨道包含相同的唯一数字码。第二轨道的标记提供由第一轨道提供的数字的相反的数字(inverted digit)，以增加读取稳健性。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种用于需要高精度的应用(诸如，尺寸计量测量)的绝对位置编码器。
[0008]另一目的是提供一种绝对位置编码器，该绝对位置编码器对由于读取器相对于标尺的不利定位而导致的不精确标记感测更敏感。
[0009]根据本专利技术，这些目的通过一种用于测量仪器或用于测量仪器的附件的绝对位置编码器来实现，该绝对位置编码器包括数字标尺和能够相对于数字标尺移动的读取器。数字标尺沿着读取器的行进方向布置。数字标尺包括至少一个绝对位置轨道，所述至少一个绝对位置轨道具有通过分离区域彼此明显分离的离散区域的序列(在本文档中也称为记号(mark)或标记(marking))，离散区域能够由检测器检测。读取器包括第一系列检测器和第二系列检测器，所述第一系列检测器和第二系列检测器被配置成感测离散区域，以检测第一绝对位置码和第二绝对位置码中的至少一者，每个绝对码表示读取器相对于数字标尺的绝对位置(即，始终沿着数字标尺的唯一的、非重复性的)。离散区域的序列以及第一系列检测器和第二系列检测器以如下方式设置：在读取器相对于数字标尺的每个可能位置处，所述第一系列检测器和第二系列检测器中的至少一者中没有任何检测器与离散区域和分离区域之间的过渡部分对准。位置编码器被配置成选择由没有检测器与所述过渡部分对准的所述系列检测器读取的第一绝对位置码或第二绝对位置码。根据本专利技术，码可以是以(电)模拟或数字格式(例如，以一个或更多个模拟或数字信号的形式或数字标志或值的形式)表示的任何信息。
[0010]在实施方式中，选择第一绝对码或第二绝对码包括：测试由相应的第一系列检测器和第二系列检测器读取的所述第一绝对位置码和第二绝对位置码是否与读取器的公共假定位置一致。
[0011]在实施方式中，数字标尺还包括附加轨道，该附加轨道与所述至少一个绝对位置轨道相邻并且沿着所述至少一个绝对位置轨道延伸，该附加轨道能够由读取器检测。特别地，该附加轨道设有能够由读取器的检测器检测的标记。绝对位置编码器被配置成基于从附加轨道得出的码选择绝对位置码。在这样的实施方式中，所得出的码可以有利地表示附加轨道与所述至少一个绝对位置轨道之间的空间或物理信息或关系。
[0012]在实施方式中，附加轨道是提供增量位置码的周期性编码轨道(在本文档中也称为增量轨道)，增量位置码表示读取器相对于数字标尺的周期性(或循环)位置。该绝对位置编码器被配置成：
[0013]基于所述增量位置码(例如，基于与所述增量位置码相关的周期性位置)、特别是基于增量位置码的内插的相位来选择所述第一绝对位置码或所述第二绝对位置码；并且
[0014]提供精确绝对位置码，该精确绝对位置码包括从所选择的第一绝对位置码或第二绝对位置码得出的最高有效部分(most significant part)和从所述增量位置码(例如，从与所述增量位置码相关的周期性位置)、尤其是从内插的相位得出的最低有效部分(least significant part)。有利地，周期性编码轨道设有沿着数字标尺规则地间隔开(例如，恒定节距)的标记，所述标记能够由读取器的检测器检测。
[0015]在实施方式中，第一系列检测器和第二系列检测器沿着读取器的行进方向以相等的间隔设置。
[0016]在实施方式中，绝对位置编码器的数字标尺包括第一绝对位置轨道和第二绝对位置轨道，第一绝对位置轨道具有离散区域的第一序列以及在所述离散区域之间的分离区域，第二绝对位置轨道具有离散区域的第二序列以及在所述离散区域之间的分离区域。第二序列是沿着读取器的行进方向移位的第一序列的副本，使得第一绝对位置轨道的离散区域相对于第二绝对位置轨道的对应离散区域偏移恒定节距。第一系列检测器中的每个检测
器与第二系列检测器中的对应检测器相对于读取器的行进方向横向对准。第一系列检测器被布置成沿着第一绝对位置轨道移动，而第二系列检测器被布置成沿着第二绝对位置轨道移动。
[0017]在实施方式中，绝对位置编码器的数字标尺包括唯一绝对位置轨道，该唯一绝对位置轨道包括离散区域以及在离散区域之间的分离区域。第一系列检测器和第二系列检测器分别沿着第一行和第二行设置以检测所述第一绝对位置码和第二绝对位置码中的至少一者，所述第一行和第二行是沿着读取器的行进方向延伸的。
[0018]在实施方式中，第一系列检测器中的各个检测器相对于第二系列检测器中的对应检测器沿着读取器的行进方向偏移恒定节距。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于测量仪器或用于测量仪器的附件的绝对位置编码器(10)，所述绝对位置编码器(10)包括数字标尺(20)和能够相对于所述数字标尺移动的读取器(50)，所述数字标尺(20)沿着所述读取器(50)的行进方向(2)布置，所述数字标尺包括至少一个绝对位置轨道(30；30a、30b)，所述绝对位置轨道具有通过分离区域(33；33a、33b)彼此明显分离的离散区域(32；32a、32b)的序列，并且其中，所述读取器(50)包括第一系列检测器(70a
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77a)和第二系列检测器(70b
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77b)，所述第一系列检测器和所述第二系列检测器被配置成感测所述离散区域(32；32a、32b)和所述分离区域(33；33a、33b)，以检测第一绝对位置码和第二绝对位置码中的至少一者，其特征在于，所述离散区域(32；32a、32b)的序列以及所述第一系列检测器(70a
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77a)和所述第二系列检测器(70b
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77b)以如下方式设置：在所述读取器(50)相对于所述数字标尺(20)的任何可能位置处，所述第一系列检测器和所述第二系列检测器中的至少一者中没有任何检测器与离散区域(32；32a、32b)和分离区域(33；33a、33b)之间的过渡部分对准，并且其中，所述位置编码器(10)被配置成选择由没有检测器与所述过渡部分对准的系列检测器读取的所述第一绝对位置码或所述第二绝对位置码。2.根据权利要求1所述的绝对位置编码器(10)，其中，选择所述第一绝对码或所述第二绝对码包括：测试由相应的第一系列检测器(70a
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77a)和第二系列检测器(70b
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77b)读取的所述第一绝对位置码和所述第二绝对位置码是否与所述读取器(50)的公共假定位置一致。3.根据权利要求1或2所述的绝对位置编码器(10)，其中，所述数字标尺(20)还包括附加轨道(40)，所述附加轨道(40)与所述至少一个绝对位置轨道(30；30a、30b)相邻并且沿着所述至少一个绝对位置轨道(30；30a、30b)延伸，所述绝对位置编码器(10)被配置成基于从所述附加轨道(40)得出的码选择所述绝对位置码。4.根据前一权利要求所述的绝对位置编码器，其中，所述附加轨道(40)是提供增量位置码的周期性编码轨道，所述绝对位置编码器(10)被配置成：基于所述增量位置码、尤其是基于所述增量位置码的内插的相位来选择所述第一绝对位置码或所述第二绝对位置码；并且提供精确绝对位置码，所述精确绝对位置码包括从所选择的第一绝对位置码或第二绝对位置码得出的最高有效部分和从所述增量位置码、尤其是从所述内插的相位得出的最低有效部分。5.根据前述权利要求中任一项所述的绝对位置编码器(10)，其中，所述第一系列检测器(70a
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77a)和所述第二系列检测器(70b
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77b)沿着所述读取器(50)的行进方向以相等的间隔设置。6.根据前述权利要求中任一项所述的绝对位置编码器(10)，其中，所述数字标尺(20)包括第一绝对位置轨道(30a)和第二绝对位置轨道(30b)，所述第一绝对位置轨道(30a)具有离散区域(32a)的第一序列以及所述离散区域(32a)之间的分离区域(33a)，所述第二绝对位置轨道(30b)具有离散区域(32b)的第二序列以及所述离散区域(32b)之间的分离区域(33a)，所述第二序列是沿着所述读取器(50)的所述行进方向移位的所述第一序列的副本，使得所述第一绝对位置轨道(30a)的所述离散区域(32a)相对于所述第二绝对位置轨道(30b)的对应离散区域(32b)偏移恒定节距(P)，其中，所述第一系列检测器(70a
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77a)中的每个检测器与所述第二系列检测器(70b
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77b)中的对应检测器相对于所述行进方向横向对准，并且其中，所述第一系列检测器被布置成沿着所述第一绝对位置轨道(30a)移动，而所
述第二系列检测器(10)被布置成沿着所述第二绝对位置轨道(30b)移动。7.根据权利要求1至5中任一项所述的绝对位置编码器(10)，其中，所述数字标尺(20)包括唯一绝对位置轨道(30)，所述唯一绝对位置轨道包括离散区域(32)和所述离散区域(32)之间的分离区域(33)，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：W，
申请(专利权)人：特莎有限责任公司，
类型：发明
国别省市：