位置测量装置制造方法及图纸

利用本发明专利技术说明了一种位置测量装置，其中通过对由具有彼此互补构成的子区域（C1A，C1B；C2A，C2B；C3A，C3B；C4A，C4B）的代码元件组成的代码以及增量分布进行共同扫描，简单地通过相加和相减来产生可靠的代码信息（B1）和周期性增量信号（I1），所述增量分布以增量子轨迹（S1，S2，S3）来布置。通过对代码和增量分布的共同扫描，可以将所需要的探测器（D1，D2）以及代码和增量分布节省空间地布置在代码载体（1）上。

【技术实现步骤摘要】
位置测量装置
[0001 ] 本专利技术涉及用于确定绝对位置的位置测量装置。
技术介绍
在很多领域都越来越多地采用绝对位置测量装置，其中利用在测量方向上连续布置的代码元件从代码轨迹中推导出绝对位置信息。这些代码元件在此以伪随机分布设置，从而特定数量的前后相继的代码元件分别形成位模式。在扫描装置相对于代码轨迹移动唯一的一个代码元件的情况下， 已经形成新的位模式并且在整个要以绝对方式检测的测量范围上提供了不同位模式的序列。这种串行代码被称为链代码或被称为伪随机代码(PRC)。本专利技术所基于的绝对位置测量装置在EP 2 416 126 Al中描述。根据在该文献的图3中所公开的实施例，该位置测量装置具有包括代码轨迹的代码载体，所述代码轨迹由在测量方向上连续布置的代码元件的序列组成。在与该代码轨迹平行布置的轨迹中布置周期性的增量分布。扫描装置的探测器分别共同扫描该代码轨迹以及该增量分布，并由此从这两个轨迹中产生共同的扫描信号。该扫描信号被输送给分析单元，该分析单元从中形成代码信息以及周期性的增量信号。在此缺点是所述扫描信号的调制度相对较小并且分析相对费事。
技术实现思路
本专利技术所基于的任务是实现一种绝对位置测量装置，利用该位置测量装置可以通过简单的方式以高的可靠性产生正确的绝对位置以及可以产生至少一个周期性的增量信号。该任务通过权利要求1的特征解决。据此，该位置测量装置包括 -代码载体，该代码载体具有 ?代码元件的序列，其中每个代码元件由第一子区域和第二子区域组成，所述第一子区域和所述第二子区域具有彼此互补的特性，以及?周期性增量分布； -具有多个探测器的扫描装置， ?其中第一探测器被构造用于共同扫描这些代码元件中一个代码元件的第一子区域以及所述增量分布，并由此可以产生第一扫描信号，以及 ?其中第二探测器被构造用于共同扫描所述一个代码元件的第二子区域以及所述增量分布，并由此可以产生第二扫描信号； -分析单元，向该分析单元输送所述第一扫描信号和所述第二扫描信号，并且该分析单元被构造用于从中形成代码元件的代码信息以及周期性增量信号。按照已知方式依据扫描原理来选择代码元件的构型。从而代码元件可以被构造为可以光学、磁、电容或电感的方式扫描。还根据代码元件的构型来选择探测器。互补的特性在此意味着，代码元件的子区域拥有相反的特性，使得这些子区域在扫描时形成彼此相反变化的扫描信号。由此在代码元件内产生的扫描信号因此也被称为时钟信号和反时钟信号。为了进行特别有利的光学扫描，代码元件的两个子区域分别具有彼此互补的光学特性，由此在透射光扫描的情况下是透明和不透明的子区域，或者在入射光扫描的情况下是反射或不反射的子区域。为了形成代码信息和周期性增量信号，第一扫描信号和第二扫描信号被输送给分析单元。这些扫描信号可以由分析单元作为电流或电压形式的模拟信号处理。替换地，扫描信号可以由分析单元作为多部分字形式U位，其中n>l)的数字值处理，为此由探测器产生的模拟扫描信号在该处理之前经过A/D转换。周期性增量信号优选由分析单元通过将第一扫描信号与第二扫描信号相加来形成。由此获得在一个周期内能被良好内插的周期性增量信号，由此可以在一个周期内并由此在一个代码元件的长度内形成精确的绝对中间值。代码元件的被构造为彼此互补的子区域的序列确定了相应代码元件的代码信息。向第一序列分配第一二进制值，并且向第二序列分配第二二进制值。该代码信息优选通过第一扫描信号与第二扫描信号的比较而被形成，尤其是通过形成差，特别有利地通过将第一扫描信号与第二扫描信号相减。如果在分析单元中进行模拟信号处理，则相互比较的扫描信号是借助比较器比较的电流或电压。如果在分析单元中进行数字信号处理，则要相互比较的扫描信号是借助比较器比较的数字值，其中在这种情况下在该比较器的输出端处代码信息被直接作为数字值(位)提供。代码元件的两个彼此互补的子区域在本专利技术中可以按照单独的彼此平行延伸的代码轨迹来布置，或者替换地按照共同的代码轨迹来布置，其方式是代码元件的第一子区域和该代码元件的第二子区域分别在测量方向上前后相继地布置。现在在两种布置的情况下有利的是，增量分布和/或代码轨迹被划分为多个相同的、彼此平行并且齐平布置的子轨迹。由此可能的是获得与测量方向垂直对称的轨迹布置。如果在这些对称轨迹布置中探测器垂直于测量方向的扩展被选择为小于该轨迹布置，则对于扫描装置来说在垂直于测量方向的方向上、也就是在增量分布的刻度方向上形成相对较大的容差区域，在该容差区域中可以相对于代码载体进行相对运动，而不会导致对扫描信号的调制。本法明的其他有利构型在从属权利要求中说明。【附图说明】借助附图详细阐述本专利技术，在此: 图1以示意图示出第一位置测量装置； 图2示出根据图1的位置测量装置的第一扫描信号； 图3示出根据图1的位置测量装置的第二扫描信号； 图4示出从扫描信号中获得的周期性增量信号； 图5示出从扫描信号中获得的代码信息； 图6示出第二位置测量装置； 图7示出第三位置测量装置，以及 图8示出第四位置测量装置。【具体实施方式】本专利技术的绝对位置测量装置可以被用于测量线性或旋转的运动，其中代码载体在此过程中被设置在待测量对象之一处，并且扫描装置被设置在其它待测量对象处。待测量对象在此可以是机床的台面和滑架、坐标测量机的台面和滑架或者是电动机的转子和定子。借助图1至图5详细阐述位置测量装置的第一实施例。该位置测量装置包括可由具有多个探测器D1，D2，D3，D4的扫描装置扫描的代码载体I。代码载体I可以相对于扫描装置在测量方向X上移动。位置测量装置被设计为保证可靠的绝对位置测量。可靠的位置测量通过使用特殊的编码来实现。代码载体I的编码是由代码元件Cl，C2，C3，C4的序列组成的伪随机代码，这些代码元件前后相继地布置在测量方向X上。每个代码元件Cl，C2，C3，C4又由两个彼此互补地构成的子区域C1A，ClB ；C2A, C2B ；C3A, C3B ；C4A, C4B组成。在此，互补意思是这些子区域具有相反的特性，也就是在光学扫描原理中在透射光扫描的情况下是透明的和不透明的，或在入射光扫描的情况下是进行反射或不进行反射的。代码元件Cl，C2, C3, C4的第一子区域C1A，C2A，C3A，C4A在该实施例中被布置在第一代码轨迹SA中，而代码元件Cl，C2, C3, C4的第二子区域C1B，C2B, C3B, C4B被布置在与第一代码轨迹SA平行延伸的第二代码轨迹SB中。在根据图1所示的例子中，假定每一个代码元件Cl至C4的第一代码轨迹SA的子区域C1A，C2A，C3A，C4A至第二代码轨迹SB的子区域C1B，C2B, C3B, C4B的序列从暗到亮地定义位=0形式的代码信息B，并且该序列从亮到暗地定义位=1形式的代码信息B。由此图1中所示的代码的代码元件Cl至C4的序列定义代码信息0100。代码载体I除了代码轨迹SA，SB之外还具有周期性增量分布。该增量分布被划分为增量子轨迹SI，S2，S3并且被布置在第一代码轨迹SA的两侧以及第二代码轨迹SB的两侦U。增量子轨迹SI，S2，S3在测量方向X上与两个代码轨迹SA’ SB平行地延伸。探测器Dl，D2，D3，D4包括至少一个第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
位置测量装置，具有?代码载体（1），该代码载体具有??????·代码元件（C1，C2，C3，C4）的序列，其中每个代码元件（C1，C2，C3，C4）由第一子区域（C1A，C2A，C3A，C4A）和第二子区域（C1B，C2B，C3B，C4B）组成，所述第一子区域和所述第二子区域具有彼此互补的特性，以及??????·周期性增量分布；?具有多个探测器（D1，D2，D3，D4）的扫描装置，??????·其中第一探测器（D1）被构造用于共同扫描这些代码元件中一个代码元件（C1）的第一子区域（C1A）以及所述增量分布，并由此能够产生第一扫描信号（A1），以及??????·其中第二探测器（D2）被构造用于共同扫描所述一个代码元件（C1）的第二子区域（C1B）以及所述增量分布，并由此能够产生第二扫描信号（A2）；?分析单元（3），向该分析单元输送所述第一扫描信号（A1）和所述第二扫描信号（A2），并且该分析单元被构造用于从中形成该代码元件（C1）的代码信息（B1）以及周期性增量信号（I1）。

【技术特征摘要】
2012.07.20 DE 102012212767.41.位置测量装置，具有 -代码载体(I )，该代码载体具有 ?代码元件(Cl，C2，C3，C4)的序列，其中每个代码元件(Cl，C2，C3，C4)由第一子区域(C1A，C2A，C3A，C4A)和第二子区域(C1B，C2B, C3B, C4B)组成，所述第一子区域和所述第二子区域具有彼此互补的特性，以及 ?周期性增量分布； -具有多个探测器(Dl，D2，D3，D4)的扫描装置， ?其中第一探测器(Dl)被构造用于共同扫描这些代码元件中一个代码元件(Cl)的第一子区域(ClA)以及所述增量分布，并由此能够产生第一扫描信号(Al)，以及 ?其中第二探测器(D2)被构造用于共同扫描所述一个代码元件(Cl)的第二子区域(ClB)以及所述增量分布，并由此能够产生第二扫描信号(A2)； -分析单元(3)，向该分析单元输送所述第一扫描信号(Al)和所述第二扫描信号(A2)，并且该分析单元被构造用于从中形成该代码元件(Cl)的代码信息(BI)以及周期性增量信号(II)。2.根据权利要求1的位置测量装置，其特征在于，所述代码元件(Cl，C2，C3，C4)的第一子区域(C1A，C2A，C3A，C4A)被布置在第一代码轨迹(SA)中，并且所述代码元件(Cl，C2,C3, C4)的第二子区域(C1B，C2B, C3B, C4B)被布置在平行于第一代码轨迹(SA)的第二代码轨迹(SB)中。3.根据权利要求2的位置测量装置，其特征在于，增量分布被布置在所述第一代码轨迹(SA)两侧的与其平行的增量子轨迹(SI，S2)中以及在所述第二代码轨迹(SB)两侧的与其平行的增量子轨迹(S2，S3)中。4.根据权利要求3的位置测量装置，其特征在于，为了形成第一扫描信号(Al)将第一探测器(Dl)分配给第一代码轨迹(SA)以及在该第一代码轨迹两侧延伸的增量子轨迹(SI，S2)，并且为了形成第二扫描信号(A2)将第二探测器(D2)分配给第二代码轨迹(SB)以及在该第二代码轨迹两侧延伸的增量子轨迹(S2，S3)。5.根据权利要求4的位置测量装置，其特征在于，第一探测器(Dl)垂直于测量方向X地具有扩展，使得该第一探测器分别仅部分地与在第一代码轨迹(SA)两侧延伸的增量子轨迹(SI，S2)重叠，以及第二探测器(D2)垂直于测量方向X地具有扩展，使得该第二探测器分别仅部分地与在第二代码轨迹(SB)两侧延伸的增量子轨迹(S2，S3)重叠。6.根据权利要求2的位置测量装置，其特征在于，所述增量分布被布置为增量子轨迹(S4，S5)，所述第一代码轨迹被布置为第一代码子轨迹(SA1，SA2)，以及所述第二代码轨迹被布置为第二代码子轨迹(SB1，SB2)，其中第一代码子轨迹(SA1，SA2)分别在增量子轨迹之一(S4 )两侧与其平行地延伸，并且第二代码子轨迹(SBl，SB2 )在增量子轨迹之一(S5 )两侧与其平行地延伸。7.根据权利要求6的位置测量装置，其特征在于，第一探测器(Dl)与测量方向X垂直地具有扩展，使得该第一探测器分别仅部分地与布置在第一增量子轨迹(S4)两侧的第一代码子轨迹(SA1，SA2)重叠，并且第二探测器(D2)与测量方向X垂直地具有扩展，使得该第二探测器分别仅部分地与布置...

【专利技术属性】
技术研发人员：JJ罗森莱纳埃姆德，
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：