位置测量设备制造技术

利用本发明专利技术说明了一种位置测量设备，其中码序列布置在第一码道（11）中并且相同的码序列布置在第二码道（12）中。码序列由码元（C1-C16）的序列构成，其中每个码元（C1-C16）又由在测量方向X上相继跟随的被构造为彼此互补的部分区域（C1A,C1B-C16A,C16B）构成。从所述部分区域（C1A,C1B-C16A,C16B）中为每个码元（C1-C16）获得码信息（B1,B2,B3,B4）。定义绝对位置的码字（W1-W16）是由第一码道（11）的码信息（B1,B2）以及由第二码道（12）的码信息（B2,B3）组成的。

【技术实现步骤摘要】
位置测量设备
本专利技术涉及一种用于确定绝对位置的位置测量设备。
技术介绍
在许多领域越来越多地使用绝对位置测量设备，其中从具有在测量方向上相继布置的码元的码道中导出绝对位置信息。在此，码元是以伪随机分步设置的，使得一定数目的相继跟随的码元各自形成位模式。在将扫描设备相对于码道移动单个码元时，已经形成新的位模式，并且在整个要绝对检测的测量范围上有不同位模式的序列可用。这样的顺序码被称为链码或伪随机码（PRC）。例如在DE10200601016A1中阐述了具有伪随机码的位置测量设备。设置有多个彼此平行延伸的码道，所述码道各自具有码元的相同序列。通过扫描这些码道中的一个，确定在一个测量方向上的绝对位置，并且通过扫描另一码道确定与第一方向垂直的第二方向上的绝对位置。在EP1468254B1中描述了作为本专利技术的出发点的绝对位置测量设备。该绝对位置测量设备具有这样的码，该码由在测量方向上相继布置的码元的序列构成，其中每个码元又各由两个部分区域构成，所述部分区域彼此互补并且相继跟随地布置在扫描方向上。该码由具有多个探测器的扫描设备扫描。在分析单元中，分别从码元的部分区域的扫描信号中形成比较结果，并且检查该比较结果是高于还是低于参考值，并且据此针对相应码元导出位“0”或“1”作为码信息。
技术实现思路
本专利技术所基于的任务是，提供一种绝对位置测量设备，该绝对位置测量设备实现紧凑的构造并且利用该绝对位置测量设备可以以高可靠性生成正确的绝对位置。该任务通过权利要求1的特征来解决。相应地，该位置测量设备包括：－具有码元序列的码载体，其中每个码元由两个具有彼此互补的特性的部分区域构成，所述部分区域在测量方向X上相继跟随地布置；－具有多个探测器的扫描设备，所述探测器用于扫描各定义一个码字的码元以及形成所述码元的部分区域中的各一个部分区域内的至少一个扫描信号；－分析单元，其被构造为从扫描信号中为码元中的每个码元形成码信息并且从码信息中形成码字，其中－所述码元布置在第一码道和与其平行延伸的第二码道中，所述码道分别具有码元的相同序列；以及所述码字由第一码道的相继跟随的码元的N个码信息以及由第二码道的相继跟随的码元的K个码信息组成，其中N和K大于1。码元的两个部分区域相继跟随地布置在测量方向X上，并且在测量方向上分别具有相同的宽度。码元的构造以公知方式根据扫描原理来选择。因此，码元可以是能光学、磁、电容或电感扫描地构造的。根据码元的构造还选择探测器。本专利技术的第一特别有利的构造是，第二码道的码元顺序相对于第一码道的码元顺序在测量方向X上如此移动地布置在码载体处，使得第一码道和第二码道的形成码字的码元至少部分重叠。在此特别有利的是，所述移动为V＝N/2+K/2个码元。由此保证：第一道的形成码字的码元与另一道的形成码字的码元最大地重叠。通过该措施，可以特别有利地使用光学扫描原理。也就是说，码道可以由共同的扫描射束来照射，该扫描射束由照明单元发出。为了光学扫描，码元的两个部分区域具有彼此互补的光学特性，所述光学特性对于透射光扫描而言是不透明的和透明的，或者对于入射光扫描而言是反射性的和非反射性的。通过在多个码道中彼此移动地布置相同的码序列，可以利用共同的扫描射束来实现多个码道的要扫描的码元的均匀照射。本专利技术的第二特别有利的构造是，不仅将第二码道用于从另外的码元中导出扫描信号，而且第二码道还被用于生成冗余扫描信号，所述冗余扫描信号也通过扫描第一轨道来获得。为此，给第二码道中的序列的至少一个码元分配用于形成冗余扫描信号的探测器，给该码元还在第一码道中分配用于形成扫描信号的探测器。由此从第一码道以及从第二码道中通过简单方式获得的冗余信号被输送给分析单元。有利的是，分析单元包括比较设备，其中从探测器给所述比较设备各输送两个扫描信号，所述探测器在测量方向上具有与在测量方向上相继跟随地布置的两个部分区域相同的间隔，并且比较设备分别被构造为通过比较所输送的扫描信号来生成码信息。特别有利的是，多个探测器布置在码元的部分区域内。由此保证，这些多个探测器中的至少一个可以为该部分区域生成单义的扫描信号并且从而可以从该扫描信号中导出可靠的码信息。当探测器在测量方向上以与部分区域的一半长度相对应的间隔布置时，获得有利的和简单的构造。本专利技术的另外的有利的构造在从属权利要求中说明。附图说明根据附图进一步阐述本专利技术，在此：图1以示意图示出了位置测量设备；图2示出了根据图1的位置测量设备的码载体；图3以分析单元的细节示出了位置测量设备的码的片段；以及图4示出了用于扫描码载体的探测器元件的另一有利布置。具体实施方式根据本专利技术的绝对位置测量设备可以用于测量线性或旋转运动，其中码载体1在此被装配在要测量对象中的一个对象处并且扫描设备2装配在要测量对象中的另一对象处。在此，要测量的对象可以是机床的工作台或滑块、坐标测量机、或者电机的转子和定子。本专利技术可特别有利地用于测量旋转运动，因此其在下面根据角度测量设备予以进一步阐述。图1示意性示出了位置测量设备。该位置测量设备包括码载体1，该码载体1可以由扫描设备2来扫描。为了测量码载体1相对于扫描设备2的旋转运动，该码载体1安放为在测量方向X上可绕旋转轴D旋转。码载体1具有至少两个彼此平行和圆环形延伸的码道11、12，所述码道的构造稍后根据图2予以阐述。在所示示例中，附加地还在码载体1处设置周期增量道13。码道11、12和增量道13在扫描设备2的示例中被光电扫描。为此，扫描设备2包括照明单元21，该照明单元由光源211和光学设备212构成。照明单元21形成扫描射束A以用于一起扫描两个码道11、12和增量道13。扫描射束A由码道11、12以及由增量道13依赖于位置地进行调制，并且经调制的光束到达在图1中仅仅示意性示出的探测器单元3。探测器单元3具有用于扫描第一码道11的探测器E以及用于扫描第二码道12的探测器F。所述探测器E、F的扫描信号被输送给分析单元4，该分析单元4由此形成码字W形式的、码载体1一转内的单义的绝对位置。并行地布置在码道11、12旁边的是具有周期分度的增量道13。该增量道13以公知方式由至少两个在测量方向X上彼此错开1/4分度周期的探测器G扫描，以生成彼此相移90°的模拟扫描信号。所述模拟扫描信号以公知方式在单元5中被内插并且经内插的位置值与码字W相组合，由此通过高分辨率的增量测量来细化粗略的绝对位置测量并且提供总绝对值P。该总绝对值P优选通过串行接口被提供给后续电子设备。位置测量设备被设计为能够检测测量线路内的尽可能多的不同绝对位置。另一方面，位置测量设备被设计为保证可靠的位置测量。可靠的位置测量通过使用专用编码来实现。在图2中详细示出了对码载体1的该编码。第一码道11具有伪随机码。码道11由在测量方向X上相继布置的相同长度的码元C1至C16的序列构成。每个码元C1至C16又由两个相同长度的在测量方向X上彼此直接跟随布置的部分区域C1A、C1B至C16A、C16B构成，所述部分区域被构造为彼此互补。互补在此是指，所述部分区域具有相反的特性，也就是在光学扫描原理情况下为透明的和不透明的，或在入射光扫描情况下为反射性的或非反射性的。在所示的示例中，出发点是，码元C1至C16的部分区域A、B的序列“暗->亮”定义了位＝本文档来自技高网...

【技术保护点】
位置测量设备，包括：－具有码元（C1－C16）序列的码载体（1），其中每个码元（C1－C16）由两个具有彼此互补的特性的部分区域（C1A,C1B?C16A,C16B）构成，所述部分区域（C1A,C1B?C16A,C16B）相继跟随地布置在测量方向X上；－具有多个探测器（E1?E10；F1?F10）的扫描设备（2），所述探测器（E1?E10；F1?F10）用于扫描定义各一个码字（W1?W16）的码元（C1?C16）以及形成码元（C1?C16）的所述部分区域（C1A,C1B?C16A?C16B）中的各一个部分区域内的至少一个扫描信号（SE1?SE10;SF1?SF10）；－分析单元（4），其被构造为从扫描信号（SE1?SE10;SF1?SF10）中为码元（C1?C16）中的每一个码元生成码信息（B1?B4）并且从码信息（B1?B4）中形成码字（W1?W16），其特征在于，设置第一码道（11）以及与其平行延伸的第二码道（12），并且第一码道（11）和第二码道（12）分别具有码元（C1?C16）的相同序列；以及定义测量方向X上的绝对位置的码字（W1?W16）由第一码道（11）的相继跟随的码元（C1?C16）的N个码信息（B1,B2）以及由第二码道（12）的相继跟随的码元（C1?C16）的K个码信息（B3,B4）组成，其中N和K大于1。...

【技术特征摘要】
2012.06.13 EP 12171783.91.位置测量设备，包括：－具有码元（C1－C16）序列的码载体（1），其中每个码元（C1－C16）由两个具有彼此互补的特性的部分区域（C1A,C1B-C16A,C16B）构成，所述部分区域（C1A,C1B-C16A,C16B）相继跟随地布置在测量方向X上；－具有多个探测器（E1-E10；F1-F10）的扫描设备（2），所述探测器（E1-E10；F1-F10）用于扫描定义各一个码字（W1-W16）的码元（C1-C16）以及形成码元（C1-C16）的所述部分区域（C1A,C1B-C16A,C16B）中的各一个部分区域内的至少一个扫描信号（SE1-SE10;SF1-SF10）；－分析单元（4），其被构造为从扫描信号（SE1-SE10;SF1-SF10）中为码元（C1-C16）中的每一个码元生成码信息（B1-B4）并且从码信息（B1-B4）中形成码字（W1-W16），其特征在于，设置第一码道（11）以及与其平行延伸的第二码道（12），并且第一码道（11）和第二码道（12）分别具有码元（C1-C16）的相同序列；以及定义测量方向X上的绝对位置的码字（W1-W16）由第一码道（11）的相继跟随的码元（C1-C16）的N个码信息（B1,B2）以及由第二码道（12）的相继跟随的码元（C1-C16）的K个码信息（B3,B4）组成，其中N和K大于1。2.根据权利要求1所述的位置测量设备，其特征在于，码元（C1-C16）的两个部分区域（C1A,C1B-C16A,C16B）具有彼此互补的光学特性，并且第一码道（11）和第二码道（12）被共同的扫描射束（A）照射。3.根据权利要求1或2所述的位置测量设备，其特征在于，第二码道（12）的码元（C1,C16）的顺序相对于第一码道（11）的码元（C1,C16）的顺序在测量方向X上如此移动地布置在码载体（1）处，使得第一码道（11）和第二码道（12）的形成码字（W1-W16）的码元（C1-C16）至少部分重叠。4.根据权利要求3所述的位置测量设备，其特征在于，所述移动为...

【专利技术属性】
技术研发人员：J奥伯豪泽尔，H托瓦尔，
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：