本发明专利技术涉及具有代码承载体（１）的光电位置测量装置，代码承载体（１）承载至少一个光学记录位置代码（２）并由来自辐射源（３１）的光学辐射照射。光学辐射的至少一部分由至少一个记录元件（３２）记录，由此可以生成取决于位置代码（２）的信号，并且因此可以记录代码承载体（１）相对于记录元件（３２）的位置，其中代码承载体能够以一定自由度相对于记录元件（３２）移动，具体地为旋转或平移。辐射源（３１）和代码承载体（１）设置并设计为使得光学辐射耦合到代码承载体（１）中，并且至少部分地在位于代码承载体（１）的延伸水平中的所述代码承载体（１）的内部中的光束路径中被引导，具体地引导到位置代码（２）。在去耦合区中发生光学辐射的去耦合，使得通过大致均质的强度分布来照射记录元件（３２）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及如在权利要求1前序部分中所要求保护的光电位置测量装置，并涉及如在权利要求14前序部分中所要求保护的光电位置测量方法。在诸如大地测量和工业测量的许多应用领域中，需要确定方向、角度和长度作为位置。根据当前技术状态，角度测量技术中的发展已经导致经由机械读取操作实现全自动角度测量。已知的自动位置测量装置一般包括代码承载体和扫描装置。在角度测量装置中， 代码承载体通常设计为围绕轴相对于扫描装置旋转，在该情况下，代码承载体的角度位置构成待测量的变量。代码承载体例如可以具有用于确定位置的刻度或编码，可以将编码应用于代码承载体的表面或侧面。为了自动检测位置的目的，通过不同技术扫描能够相对于扫描装置移动的代码承载体。已知的扫描方法是电磁、电子和光电方法。下面的陈述涉及光电扫描方法和特别是具有照射装置和检测器的扫描装置。编码通常以完整的圆设置，以确定例如从0°到360°的角位置。通过编码类型和用于读取编码的扫描装置确定完整的圆的角分辨率。因而，例如，通过在多个轨道中应用代码或通过更细微的刻度来增加角分辨率，可实现的分辨率由于制造和成本的原因而受到限制。例如，一个或更多个检测器的结构是已知的，以读取代码。CCD线阵列或CCD区域阵列例如可以构成这样的检测器。通过构造反射面或通过构造可透照材料、使得以透射、反射或以组合的方法执行成像来形成代码。瑞士专利CH 658514A5公开了这样的用于测量角度位置的装置。这里，相对于传感器的表面的位置构成待测量的变量的标记被聚焦到该表面上。传感器的输出信号被引导到评估电路，评估电路随后确定由传感器生成的信号的强度分布。可以从强度分布得到标记相对于传感器的表面的位置。用于大地测量单元的位置测量装置的尺寸有利地保持为较小。为了允许相应地小并且不是非常复杂的设计，位置测量装置的照射装置和检测器在一段时间设置在公共的供电印刷电路板上，并且不像过去那样在代码承载体之上或之下，每种情况下这都在供电的单独的印刷电路板上实现。在具有并排设置的检测器和照射装置的现有技术的位置测量装置的情况下，例如通过具有两个平坦反射表面的偏转元件使发射的光束偏转，使得通过设置在光束路径下游的代码承载体在检测器上产生代码的图像。在该情况下，选择性地通过直接在照射源的下游的光学系统来使发射的光束准直。作为示例，美国专利US 7145127B2示出了用于位置测量装置的偏转元件，该偏转元件具有用于对所发射的光束进行两次反射的两个相互对准的表面，并且承载可以成像到传感器上的代码，并且因而另外地形成为代码承载体。因此，本专利技术的一个目的是提供一种具有简化的设计的位置测量装置以及适合于此的位置测量方法。另一目的是减小位置测量装置的尺寸并增加它的鲁棒性。通过实现独立权利要求的特征而实现这些目的。根据从属权利要求推断出以另选或有利的方式发展本专利技术的特征。本专利技术基于用于照射位置代码的光束路径中的基本变化。根据第一部分的专利技术， 在该情况下，将光束引导移位到代码承载体。申请号为09151945. 5的欧洲专利申请中也描述了独立于第二专利技术的代码承载体的该第一配置，并在权利要求中进行了限定，其公开内容通过引用并入本说明书中。根据发展了该第一部分的专利技术的第二部分的专利技术，配置来自代码承载体的辐射的去耦合，以便用均勻的强度执行检测元件的照射。在现有技术中，通过尽可能垂直地将辐射引导到代码承载体上，根据透射光或反射光方法而执行位置代码的照射。根据特定的配置，这需要偏转元件或复杂的光束路径，结果是，除了针对该目的所要求的装置的尺寸，还增加了调整的费用并且降低了鲁棒性。根据本专利技术，用于照射的辐射耦合到代码承载体自身中，并至少在截面中引导，光束路径至少部分地位于代码承载体的延伸平面中，并且在多数情况下还位于位置代码的延伸平面中。这表示辐射的传播方向和光束路径的光轴位于该平面中，因而尽管使用了平面代码承载体或在区域上或线性地延伸的代码，但是实现了平面设计。优选地执行光束引导，直到位置代码自身，使得位置代码从代码承载体的外部照射。一般在现有技术中使用的材料玻璃或塑料可以用于该目的，作为合适的代码承载体材料，其中可以通过在界面处的反射执行光束引导。但是，原则上还可以使用例如由金属制成的孔，在内表面处执行反射。为了测角仪或旋转编码器的应用目的，例如可以使用具有外加的衍射代码的塑料圆或塑料环，诸如在WO 2008/141817中描述的。在光源的辅助下，照射用辐射通过窄的侧面从内部或外部耦合到该塑料圆。代表位置代码的刻度包括在盘的表面上交替出现的受干扰部分和未受干扰部分，它们由衍射、折射、吸收或反射结构形成。结果，位置代码例如可以在反射或透射中设计为相位光栅或振幅光栅。接收器设置为在圆的侧面上的区域阵列或线阵列，在该侧面上表面部分地受干扰，或者，给定适当的设计，在另一侧面上也能够使用多个阵列和光源，以确定或消除例如偏心误差的系统误差，或增加测量精度。例如，这样的高精度角度传感器通常应用于诸如坐标测量单元的大地测量单元或扫描测量机器。由于在代码承载体中的至少部分光束引导，所以能够通过从检测器的侧面耦合辐射或与侧面垂直的方式耦合辐射来实现非常平坦并且紧凑的结构。与现有技术中的方案相比，由此不再需要执行到与检测器元件相反的侧上的光束引导。该配置因此也允许辐射源、 检测器元件以及驱动和评估电子系统的结构在单个承载体(例如印刷电路板)上。与使用反射光或透射光的方法的现有技术的结构相比，由于在代码承载体内部的光束引导，出现了位置代码的不均勻照射的问题。因而，当通过全内反射(TIR)在代码盘内部引导辐射并且位置代码位于代码盘的一个端面上时，所述位置代码被倾斜地照射，使得在代码表面上不均勻地执行照射。另外，由于光的去耦合，在代码承载体中的背反射上存在降低，这导致在位置代码的后续点处更小的强度。由于这些设计引入的影响，位置代码被不均勻地(即，非均质地)照射，因此接收器元件的像素或传感器点记录不同的最大强度。根据第二专利技术，通过去耦合区的适当配置，照射在位置代码的区域中被均勻化。例如，可以利用两种方法来实现该目的。首先，可以将去耦合程度保持得较低，使得可忽略由在前部部分中的去耦合施加在后续代码部分上的影响。但是，该弱去耦合方法对于有用的光量施加了限制，或者需要强的源或高的接收器侧放大。其次，去耦合特性可以配置为使得它是空间依赖的，特别是使得光学辐射被去耦合，从而针对随后的长度单位补偿由于去耦合导致在每长度单位上出现的强度下降。检测元件的所有传感器点或像素由此接收相同的光量。在该情况下辐射能够受到去耦合区的区域中的代码承载体或其表面的修改的多样性的影响。该区域可以优选地通过衍射或折射微结构来配置，特别是通过光栅结构或棱镜结构来配置。本专利技术的结构(即，根据第一部分专利技术或者附加地还有第二部分专利技术)在这里适合于旋转测量角度传感器，并且适合于测量线性位移。本专利技术的结构还可以用于就绝对项进行测量的系统和就相对或递增项进行测量的系统。作为示例，用于生产合适的代码承载体的合适方法可以是专用接触方法(例如注塑成型)的形式。由此可以将代码承载组件或代码承载体生产为由塑料以及例如由聚碳酸酯制成的专用组件；针对这些，可以得到快速和简单的复制方法。具体地，还可以应用诸如光学存储介质生产领域(例如压本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种光电位置测量装置，该光电位置测量装置具有：·代码承载体（１，１ａ－ｉ，１Ａ－Ｇ），所述代码承载体（１，１ａ－ｉ，１Ａ－Ｇ）具有至少一个光学可检测的位置代码（２，２′）；·辐射源（３１），所述辐射源（３１）用于发射光学辐射，具体地为ＬＥＤ或激光二极管；和·具有传感器点的至少一个检测元件（３２），所述至少一个检测元件（３２）用于接收所述光学辐射的至少一部分，具体地为线传感器或二维传感器，其结果是能够生成依赖于所述位置代码（２，２′）的信号，并且因此能够检测所述代码承载体（′），并且通过在去耦合区中去耦合而被引导到所述检测元件（３２）上，其特征在于，执行所述光学辐射的去耦合，使得按照大致均质的强度分布照射所述检测元件（３２）。方式为：使得所述光学辐射耦合到所述代码承载体（１，１ａ－ｉ，１Ａ－Ｇ）中，并且在所述代码承载体（１，１ａ－ｉ，１Ａ－Ｇ）的内部、至少部分地在位于所述代码承载体（１，１ａ－ｉ，１Ａ－Ｇ）的延伸平面中的光束路径中被引导，直到所述位置代码（２，２１，１ａ－ｉ，１Ａ－Ｇ）相对于所述检测元件（３２）的位置，所述代码承载体能够相对于所述检测元件（３２）以一个自由度移动，具体地以旋转或平移的方式移动，并且所述辐射源（３１）和所述代码承载体（１，１ａ－ｉ，１Ａ－Ｇ）按照以下方式设置并设计，该...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：海因茨·利普纳，
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
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