【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及一种用于线性编码器的测量标尺以及一种将测量标尺施加到线性型材轨道导向件的导轨表面的优化方法。
技术介绍
1、测量标尺原则上从现有技术中是已知的。它们特别用于增量编码器。这些是用于检测位置变化(线性)或角度变化(旋转)的传感器，可以分别检测距离和方向或角度变化以及旋转方向。增量编码器的已知测量标尺具有周期性重复的散射或吸收区域，这些区域由传感器装置计数以检测位置变化。
2、因此，例如专利文献de 2 515 574中公开了一种由金属制成的测量标尺，其具有来自多个线元件的散射区域。所述线性元件是平行的和窄的，其中，其宽度和深度的尺寸导致散射区域的线元件在可见光中不能单独区分，而只能通过其衍射图像来检测。
3、换言之，de 2 515 574公开的散射区域中的每一个由多个线状凹陷(线元件)组成，这些线状凹陷彼此直接相邻布置，具有1μm(优选0.5至1.5μm)大小的宽度和大约1.5μm的深度，并因此具有光的波长大小，通过其，使用反射光方法例如在光电显微镜下照射已知的测量标尺。
4、例如，从专利文献de 10 2007 007 311中可知，光束借助于使用反射方法的准直器被定向到设有反射测量标尺的表面上，使得表面或测量标尺分别被基本上平行的光束照射，其中，光以与表面法线成一定角度(入射角)入射。由此，测量标尺包括结构化区域和非结构化区域，其中，所述结构化区域由采用线光栅形式的衍射相位光栅结构来结构化，而所述非结构化区域则在每种情况都下由平滑(反射)表面形成。
5、因此，入
6、因此，可借助于传感装置将结构化区域检测为明场，而非结构化区域(反射区域)被检测为暗场。
7、如果传感器装置沿增量轨迹移位，则传感器装置因此特别地检测在结构化区域上折射的光(结构化区域的暗场测量)。在每种情况下，结构化区域和非结构化区域(反射区域)一个接一个地布置成行，以便彼此交替并共同形成增量轨迹。因此，所述结构化区域以恒定的距离布置，并通过反射区域彼此间隔。因此，在每种情况下，通过每个结构化区域形成所谓的标记，其中，如果传感器装置相对于所述标记在增量轨迹的纵向方向上移动，则增量轨迹的相应标记可由传感器装置计数，并可以转换成周期性变化的传感器信号。
8、处理单元可利用所述周期性传感器信号来计算沿所述测量标尺的位移。由于所述传感器信号响应于所述传感器装置在所述增量轨迹的纵向方向上的移动而周期性变化，因此，可以响应于所述传感器装置在所述测量轨迹的纵向方向上的移动来测量所述传感器装置在不同位置处的相应的传感器信号，并因此将所述传感器信号的不同测量值赋值给所述传感器装置的不同位置。在每种情况下被赋值给所述传感器装置相对于所述增量轨迹的不同预设位置处的传感器信号的不同测量值之间的插值最终提供了能以高精度确定所述传感器装置的任意位置(在传感器装置的相应的两个预设位置之间)。
9、为了增加传感器信号，可以用来自两个彼此相邻布置的不同光源的光同时照射测量标尺，使得光分别从两个不同方向(在每种情况下，与表面法线成一定角度)入射到表面或测量标尺上。
10、现有技术中已知的测量标尺的缺陷在于，由传感器装置检测到的传感器信号通常只具有非常低的对比度，即：在每种情况下，传感器装置通过扫描散射或吸收区域和反射区域来产生传感器信号，使得通过扫描散射或吸收区域产生的传感器信号和通过扫描反射区域产生的传感器信号差异相对较小，因此具有相对较小的差别(对比度)。
11、这反过来又可能导致不能充分地检测单独的散射或吸收区域，并且不能充分地检测传感器装置相对于测量标尺的位移。对于现有技术中已知的测量标尺，还认为有问题的是，通过测量标尺上的反射获得的传感器信号具有过低的插值能力。
12、特别需要规定一种根据明场测量原理工作的距离测量系统，其中，可以借助于布置在“明场中”的检测器以可靠的方式来检测位置的变化。明场测量指的是，当在测距系统的测量区域中不存在测量标尺的散射或吸收区域时，在反射区域上反射的射线直接到达检测器。
13、这尤其意味着光源平行于传感器的光束路径照射施加在测量标尺的标尺上，这与暗场照射不同，在暗场照射的情况下，标尺以大约45°的角度被照射。根据明场测量原理工作的距离测量系统的所使用的编码器的操作模式因此需要由光源发射的光在测量标尺的反射区域上进行恒定(镜状)反射。如果可能的话，入射在测量标尺的表面上的每一光束将在测量标尺的相应反射区域中以与表面法线相同的角度被反射。
14、线性型材轨道导向件通常包括(线性)导轨和至少一个可移动体，所述可移动体在导轨上被导向，使得其可以在导轨的纵向方向上线性移动。对于这种类型的型材轨道导向件，通常需要检测主体的位置，该主体在导轨上被导向并且可以通过测量在导轨的纵向方向上线性移动。
15、线性编码器包括在导轨的纵向方向上延伸的测量标尺和传感器装置，该传感器装置可在导轨的纵向方向上相对于测量标尺移动以用于扫描测量标尺的相应标记，该线性编码器在这种情况下可起到通过测量来检测可移动体的位置的目的。为了通过测量来提供对线性型材轨道导向件的可移动体的位置的检测，所述传感器装置可以相对于可移动体设置成使得其可以与可移动体一起在导轨的纵向方向上移动。
16、为了提供与线性编码器相结合的线性型材轨道导向件的简化装置，所述线性编码器用于通过测量来检测可在线性型材轨道导向件的导轨的纵向方向上移动的主体的位置，例如，已经建议以单个工件的形式来提供线性型材轨道导向件的导轨以及测量标尺，并且，为此目的，通过对导轨的表面进行处理，例如通过利用激光束对其表面进行处理，以直接在导轨的表面上形成测量标尺的相应标记。
17、专利文献ep 3060887 b1中公开了一种用于增量编码器的测量标尺和一种通过脉冲激光在金属表面上形成测量标尺的方法，其中，该方法通常适用于在线性型材轨道导向件的导轨表面上实现相应的测量标尺。专利文献ep 3060887 b1公开的方法被设计用于包括测量标尺的增量编码器，该测量标尺具有增量轨迹，所述增量轨迹包括散射区域和反射区域，散射区域和反射区域被布置成在纵向方向上交替，其中，所述增量编码器包括传感器装置，该传感器装置被形成为光学地扫描增量轨迹，并且，为此目的，所述传感器装置具有可相对于测量标尺移动的测量头，该测量头包括用于生成增量轨迹的图像的光学成像装置以及用于检测所述图像的多个光传感器。为了提供增量轨迹的光学扫描，设置了包括两个光源的增量轨迹的照射本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种将测量标尺(15)施加到线性型材轨道导向件(1)的导轨(2)表面的方法，其中，所述导轨(2)具有第一侧表面(2.1)和相对的第二侧表面(2.2)，所述测量标尺(15)包括在所述导轨(2)的纵向方向(X)上线性延伸的至少一条轨迹(SP1，SP2)，所述至少一条轨迹(SP1，SP2)包括一个接一个交替设置的若干反射区域(S；S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7，S8，S9，S10，S11，S12，S13，S14，S15)和标记区域(M；M1，M2，M3，M4，M5，M6，M7，M8，M9，M10，M11，M12，M13，M14)，其中，所述标记区域中的每一个以线状的方式在横向于所述至少一条轨迹(SP1，SP2)的纵向方向(X)延伸，其中，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法还包括以下步骤：
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述若干个不同照射子区域中的相应的单独照射子区域(TB11，TB1n)与所述若干个不同照射子区域中的所述至少一个其它照射子区域(TB21，TB2n)间的重叠部分(UX)在所述至少
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于：
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于：
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于：在通过所述脉冲激光束将所述微结构引入到所述导轨(2)的所述第一侧表面(2.1)上之前，至少通过抛光盘、激光抛光和/或通过电抛光对所述导轨的所述第一侧表面进行表面处理。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其特征在于：在将所述微结构引入到所述导轨(2)的所述第一侧表面(2.1)上之后，所述导轨(2)的所述第一侧表面(2.1)在所述测量标尺(15)的其中一个标记区域(M；M1，M2，M3，M4，M5，M6，M7，M8，M9，M10，M11，M12，M13，M14)中的平均粗糙度值(Ra)比所述侧表面(2.1)在所述测量标尺(15)的其中一个反射区域(S；S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7，S8，S9，S10，S11，S12，S13，S14，S15)中的平均粗糙度值大10倍以上。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其特征在于：在通过所述脉冲激光束将所述微结构引入到所述导轨(2)的所述第一侧表面(2.1)上之后，对所述导轨(2)的第一侧表面(2.1)进行表面清洁，其中，所述表面清洁为激光处理和/或振动清洁或对所述第一侧表面进行超声波处理。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其特征在于：所述激光束具有基本为圆形的光束，且其被选择为使得所述光束在所述导轨的所述第一侧表面上的直径为3.5μm-12μm，优选6μm-9μm；尤其是大约为8μm；和/或
10.一种用于线性编码器(11)的测量标尺(15)，所述线性编码器(11)包括线性型材轨道导向件(1)的导轨(2)，其中，所述导轨(2)具有第一侧表面(2.1)和相对的第二侧表面(2.2)，
11.根据权利要求10所述的测量标尺(15)，其特征在于：所述导轨(2)具有从所述第二侧表面(2.2)开始的至少一个且优选多个盲孔，所述盲孔优选包括内螺纹，其中，所述导轨(2)的所述第一侧表面(2.1)特别设置为没有孔。
12.根据权利要求10或11所述的测量标尺(15)，其特征在于：所述至少一条轨迹(SP1)被形成为包括多个等距布置的标记区域(M)的增量轨迹；或者
13.一种线性编码器(11)，其包括：
...【技术特征摘要】
1.一种将测量标尺(15)施加到线性型材轨道导向件(1)的导轨(2)表面的方法，其中，所述导轨(2)具有第一侧表面(2.1)和相对的第二侧表面(2.2)，所述测量标尺(15)包括在所述导轨(2)的纵向方向(x)上线性延伸的至少一条轨迹(sp1，sp2)，所述至少一条轨迹(sp1，sp2)包括一个接一个交替设置的若干反射区域(s；s1，s2，s3，s4，s5，s6，s7，s8，s9，s10，s11，s12，s13，s14，s15)和标记区域(m；m1，m2，m3，m4，m5，m6，m7，m8，m9，m10，m11，m12，m13，m14)，其中，所述标记区域中的每一个以线状的方式在横向于所述至少一条轨迹(sp1，sp2)的纵向方向(x)延伸，其中，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法还包括以下步骤：
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述若干个不同照射子区域中的相应的单独照射子区域(tb11，tb1n)与所述若干个不同照射子区域中的所述至少一个其它照射子区域(tb21，tb2n)间的重叠部分(ux)在所述至少一条轨迹(sp1，sp2)的纵向方向(x)上具有空间扩展(dux)，其中，该空间扩展(dux)在所述至少一条轨迹(sp1，sp2)的所述纵向方向(x)上为被相应的单独光脉冲照射的所述第一区域的子区域的空间扩展(d)的20-50％；和/或
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于：
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于：
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于：在通过所述脉冲激光束将所述微结构引入到所述导轨(2)的所述第一侧表面(2.1)上之前，至少通过抛光盘、激光抛光和/或通过电抛光对所述导轨的所述第一侧表面进行表面处理。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述...
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