编码器读取头制造技术

描述了一种用来读取绝对刻度尺（４；４０；５０；８０）的读取头（６；７６），该绝对刻度尺（４；４０；５０；８０）选择性地是无源磁性刻度尺，并将一系列数据位编码。读取头包括多个传感器，诸如霍尔传感器（３０；８２）的阵列，用来产生多个传感器信号（Ｈ）。也提供多个信号组合器（８４），以接收传感器信号的至少两个，并由此产生组合传感器信号（Ｓ）。多个数据位抽取器（８６）布置成接收至少两个组合传感器信号（Ｓ），并且确定在相关绝对刻度尺（４；４０；５０；８０）中编码的数据位的值。读取头（６；７６）也包括增量信号发生器（８８，９０），该增量信号发生器（８８，９０）用来从由多个信号组合器（８４）产生的组合传感器信号（Ｓ）产生至少一个增量信号（正弦／余弦）。按这种方式，测量绝对和增量位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及编码器装置，并且具体地说，涉及一种用来读取无源磁性刻度尺轨道的编码器读取头，该刻度尺轨道将绝对数据编码。
技术介绍
各种磁编码器系统是已知的，在这些磁编码器系统中，相关刻度尺的不同磁特性由读取头读取，该读取头包括一个或多个磁性(例如，霍尔)传感器。这样的磁编码器系统允许测量刻度尺相对于读取头的绝对位置或位置的增量变化。绝对位置磁编码器的例子在US7148817中描述，并且用于升降机设备的这样一种编码器的一种用途在US6874244中概述。US7148817的磁编码器包括有源磁性刻度尺，该有源磁性刻度尺由交变(北/南)极性的一系列磁体或磁化区域形成，这一系列磁体或磁化区域使用所谓的Manchester码将信息的数据位编码。提供读取头，以读取在刻度尺中编码的信息的数据位，由此提取数据字，由这些数据字可确定读取头相对于刻度尺的绝对位置。US7148817的读取头包括代码扫描传感器(即，五个间隔开的霍尔传感器对)，这些代码扫描传感器用来从磁性刻度尺抽取绝对代码的数据位。由每个代码扫描传感器产生的信号与阈值相比较，以确定北(N)或南( 磁极在与该传感器相邻的磁性刻度尺中是否存在。六个另外的霍尔传感器(所谓的精密内插传感器)提供成与代码扫描传感器相邻， 以提供所谓的内插或增量信号。内插信号的最高有效位(MSB)用来选择每个霍尔传感器对的哪个传感器与刻度尺的磁性数据位适当地对准。内插信号也提供分辨率比通过只读取绝对数据位可实现的分辨率更高的位置信息。光学绝对位置编码器也是已知的；这样一种光学编码器的例子在US2003/014M79中描述。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供有一种用来读取绝对刻度尺的读取头，该绝对刻度尺将一系列数据位编码，该读取头包括多个传感器，用来产生多个传感器信号；多个信号组合器，每个信号组合器布置成接收传感器信号的至少两个，并由此产生组合传感器信号； 以及多个数据位抽取器，其中，每个数据位抽取器布置成接收至少两个组合传感器信号，并且确定在相关绝对刻度尺中编码的数据位的值，其特征在于，读取头包括增量信号发生器， 该增量信号发生器用来从由多个信号组合器产生的组合传感器信号产生至少一个增量信号。本专利技术因而提供一种用于编码器系统的绝对位置读取头，该编码器系统包括多个间隔开的传感器。有利地，提供用来读取绝对磁性刻度尺的读取头。优选地，多个传感器包括多个磁性(例如，霍尔)传感器，这些磁性传感器每个产生传感器信号，该传感器信号指示测量的磁场强度。在这样一个例子中，传感器信号例如可以是电压信号，该电压信号指示在每个相应磁体传感器处磁场的强度。也提供多个信号组合器，以接收多个传感器信号的至少一些，并且优选地接收其全部，并且由这样的信号(例如，通过将选中集的传感器信号彼此相加和/或彼此相减)产生多个组合传感器信号。下面更详细地概述各种适当的信号组合器布置。为了抽取在相关绝对(例如，磁性)刻度尺中编码的数据位的值，还提供多个数据位抽取器。每个数据位抽取器接收组合传感器信号的至少两个，并且确定数据位值。如下面更详细描述的那样，每个数据位抽取器可以是信号选择器，该信号选择器通过将它接收的组合传感器信号中的选中一个与预定阈值相比较而确定相关数据位的值。由多个数据位抽取器抽取的数据位优选地提供代码字，该代码字定义在相关绝对刻度尺上的绝对位置。换句话说，多个数据位抽取器方便地提供读取头相对于相关绝对刻度尺的绝对位置的测量。不像在US7148817中所述类型的读取头，本专利技术的读取头不会分离地将由每个 (例如，磁性)传感器产生的信号与阈值相比较并随后选择哪个集的数字数据位适于从刻度尺抽取代码字。相反，本专利技术使用多个信号组合器合并(例如，相加/相减)来自多个 (例如，磁性)传感器的传感器信号，并且选择性地使用合成的组合传感器信号以确定数据位，这些数据位共同地提供绝对位置信息。已经发现本专利技术的读取头与在US7148817中所述类型的装置相比，提供改进的绝对数据抽取可靠性，而组合传感器信号也可用来产生增量位置信号。本专利技术因而也消除对于辅助磁性传感器的需要，由此允许提供更紧凑的读取头，在US7148817中所述类型的装置中，为了测量增量位置需要这些辅助磁性传感器。本专利技术的读取头也包括增量信号发生器。增量信号发生器优选地根据由多个信号组合器产生的组合传感器信号产生至少一个增量信号。由多个信号组合器产生的组合传感器信号的全部或仅仅一些，用来产生所述至少一个增量信号。所述至少一个增量信号可以包括一个信号或多个信号，该一个信号或多个信号指示读取头的(例如，磁性)传感器相对于相关刻度尺的磁性标记的相对位置或相位。这样的增量信号(一个或多个)优选地允许例如使用下面所述类型的内插过程来确定读取头和刻度尺的相对位置，其分辨率小于相关绝对刻度尺的一个位长度。有利地，增量信号发生器在产生至少一个增量信号时对多个组合传感器信号施加加权。具体地说，增量信号发生器可以将不同组合传感器信号的相对影响加权，这些不同组合传感器信号用来产生一个或多个增量信号的每一个。施加加权可以减小从在传感器阵列的边缘附近的传感器取得的组合传感器信号的影响。换句话说，从在传感器阵列的中部附近的传感器取得的组合传感器信号，优选地给予比从在阵列的边缘附近的传感器取得的那些组合传感器信号更高的加权。施加加权可以采取窗口函数的形式。例如，可以使用 Hamming, Harm、Gauss或三角形窗口函数。已经发现，组合传感器信号按这种方式的加权， 在内插合成增量信号时减少细分误差(SDE)；这种改进由减小高阶谐波的影响而产生。有利地，至少一个增量信号包括一对正交相位信号。例如，至少一个增量信号可以包括一对(周期性)正弦/余弦信号。这样的正弦/余弦信号可以使用下面在公式(4)和 (5)中或在公式(6)和(7)中定义的方案而产生。本专利技术因而使用组合传感器信号，不仅用于通过数据位抽取器的分析以抽取绝对数据位值，而且也产生增量信息。在这样一种布置中，使用来自共用(例如，磁性)传感器的传感器信号，以提供增量和绝对位置测量。这优于在US7148817中所述类型的编码器系统，在该编码器系统中，分离阵列的(不同间隔的)霍尔传感器用来获得绝对和增量测量。本专利技术的读取头，凭借能够使用由(例如，磁性)传感器的全部产生的传感器信号，也可产生至少一个增量信号，该增量信号与如在US7148817中描述的那样当使用有限数量的专用、增量霍尔传感器时可得到的增量信号相比，具有改进的质量。本专利技术也优于在 US2003/0145479中描述的类型的系统，该类型的系统要求辅助光学传感器，以产生增量信号，并且在该类型的系统中，单独的电路被用来由传感器信号产生绝对和增量位置数据。至少一个增量信号可以被内插，以提供内插位置信息，该内插位置信息具有比相关绝对磁性刻度尺的位长度更精密的分辨率。有利地，提供第一内插器或内插器单元，用来内插至少一个增量信号，以提供第一内插信号。这个第一内插信号可以提供低分辨率、或粗略的相对位置信息。例如，第一内插信号可以采取四种可能的状态之一，并由此指示读取头和刻度尺的相对位置，其分辨率是绝对刻度尺的位长度的四分之一。如以上概述的那样，每个数据位抽取器接收至少两个组合传感器信号。更优选地本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用来读取绝对刻度尺的读取头，该绝对刻度尺将一系列数据位编码，该读取头包括：多个传感器，用来产生多个传感器信号；多个信号组合器，每个信号组合器布置成接收传感器信号的至少两个，并由此产生组合传感器信号；以及多个数据位抽取器，其中，每个数据位抽取器布置成接收至少两个组合传感器信号，并且确定在相关绝对刻度尺中编码的数据位的值，其特征在于，所述读取头包括增量信号发生器，该增量信号发生器用来从由多个信号组合器产生的组合传感器信号产生至少一个增量信号。

【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：格雷戈尔·多尔萨克，
申请(专利权)人：RLS梅里那技术公司，
类型：发明
国别省市：SI