专利名称：位置测量设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于测量位置的位置测量设备以及一种 根据权利要求11所述的用于位置测量的方法。
背景技术：
在许多领域中，越来越多地使用绝对位置测量设备，其中从具有被连续地布置在 测量方向上的码元的码轨中推导出绝对位置信息。在此，码元被设置成伪随机分布，使得一 定数目的彼此相继的码元分别形成位模式。在相对于码轨将扫描设备移动单个码元的情况 下，就已经形成新的位模式，并且在要以绝对方式检测的总测量范围内提供不同的位模式 的序列。
这样的序列码被称为链码或伪随机码。
利用绝对码所生成的绝对位置的分辨率对于许多应用而言是不够的。为了进一步 提高分辨率规定将绝对位置信息与来自具有较高分辨率的增量位置测量的位置信息相组 合。但是该组合仅在绝对位置信息的分辨率能够单义地定义增量位置测量的至少一个分度 周期时才能可靠地进行。因此，如在DE 4123722A1中所述的那样，为了实现所要求的总分 辨率，除了绝对码以外还布置不同分度周期的多个增量分度。该增量分度具有与码元的宽 度相对应的分度周期。通过对由此推导出的模拟周期扫描信号进行插值并且通过与码的 绝对位置信息进行衔接以及通过与高分辨率的增量分度进行衔接，获得结果得到的绝对信 息，该绝对信息具有与高分辨率的增量分度相对应的分辨率。
已经提出的方案是，从绝对码本身中推导出增量位置信息。在EP13^696A1中说 明有一种绝对码，利用该绝对码，一方面可生成绝对位置信息以及多个彼此相移的模拟增 量扫描信号。每个码元都由两个分字段构成，其中这两个分字段中的一个被周期性地布置。 因此，为了单义地进行绝对确定，这两个分字段中的另一个必需单义地对码元进行编码，由 此该码总共由三个不同的分字段构成。为了生成模拟周期扫描信号，分别将多个码元的同 相扫描信号相加。
在此的缺点是，由于分字段的周期性布置，需要第三状态以对码元进行编码。
在作为本发明的出发点的WO 02/01160A1中，描述有一种位置测量设备，其中从 由在测量方向上被连续布置的码元构成的码中推导出增量位置信息，所述码元具有相等的 宽度并且具有第一和第二特性。这些码元分别被非周期地布置。增量位置信息通过傅立叶 分析被确定。
在此的缺点是，傅立叶分析又导致码元的周期性布置。除此之外，需要相对高的计 算能力并且实时处理实现起来困难。发明内容
本发明所基于的任务是，提供一种位置测量设备，利用所述位置测量设备可以通 过简单方式从串行码中推导出增量位置信息。5
该任务通过权利要求1的特征来解决。
此外，本发明所基于的任务是，说明一种用于位置测量的方法，利用所述方法使得 能够简单并且可靠地从串行码中生成绝对位置信息以及增量位置信息。
该任务通过权利要求11的特征来解决。
本发明的有利的扩展方案在从属权利要求中予以说明。


根据附图进一步阐述本发明，在此
图1以示意图示出第一位置测量设备；
图加示出图1中的码；
图2b示出在对根据图加的码进行扫描时所产生的扫描信号；
图2c示出由转换器设备从根据图2b的扫描信号中所生成的部分信号与位置有关 的变化曲线；
图3示出用于产生3个彼此相移的增量信号的第二位置测量设备；
图4示出码和分配给该码的探测器以及可由此产生的4个彼此相移的增量信号；
图5示出将增量信号用于分析码；以及
图6示出一种电路布置，该电路布置用于产生4个彼此相移的与码元的宽度相对 应的增量信号以及用于产生与码元2倍宽度相对应的增量信号。
具体实施方式
图1示意性地示出根据本发明配置的位置测量设备。根据该图1，阐述了本发 明的原理，更具体而言，为了易于理解，首先仅仅阐述从串行码1中生成单个模拟正弦 周期增量信号IN。该位置测量设备根据光学扫描原理工作，其中借助于光束以透光法 (Durchlichtverfahren)来扫描码1。扫描单元10用于对码1进行扫描，扫描单元10被布 置为可以在测量方向X上相对于码1移动以便进行位置测量。码1由在测量方向X上连续 布置的长度等于宽度B的码元C的序列构成，其中在图1中以索引1至8表示码元C。设置 有具有第一特性的码元(1丄4丄5丄6丄8和具有第二特性的码元C2、C3、C7，其中第一特性 的码元Cl、C4、C5、C6、C8以及具有第二特性的码元C2、C3、C7分别被非周期性地布置。在 图1中用深色示出的码元是不透明的区域，并且其它码元C1、C4、C5、C6、C8是透明区域。
在顺序码1相对于扫描单元10的每个相对位置处，码1的具有M个码元Cl至C8 的片段τ被同时扫描，其中M =大于或等于3的自然数，例如M = 8。光束与码1位置有关 地被调制，使得在码1之后产生与位置有关的光分布，所述光分布被探测器Dl至D8检测。 探测器Dl至D8的扫描信号Al至A8 —方面被输送给分析单元15，该分析单元15以公知的 方式由此形成定义绝对位置的码字CW。在此，从码元Cl至C8的每个中导出1个位。关于 该码字CW的形成，例如可以参阅DE 4123722A1。
另一方面，扫描信号Al至A8被输送给用于形成增量信号IN的装置11。该装置11 具有转换器设备12，以便在过渡Kl至K4的每个处与该过渡的类型无关地从借助于探测器 Dl至D8在过渡Kl、K2、K3、K4所获得的、根据过渡的类型而走向不同的信号Al、A3、A6、A7 中分别形成走向相同的部分信号TA1、TA3、TA6和TA7。此外，装置11具有聚集设备13，该聚集设备13将这些部分信号TA1、TA3、TA6和TA7合并，以便由此形成作为周期长度等于码 元Cl至C8的宽度B的模拟周期信号的增量信号IN。在本发明中与现有技术不同的是，不 需要为了形成增量信号IN而周期性地布置码元Cl至C8，而是利用从一种特性的码元到另 一特性的码元(例如从Cl到C2、从C3到C4、从C6到C7、以及从C7到C8)的过渡ΚΙ、K2、 K3和K4-即边缘-在由宽度为B的光栅(Raster)预先给定的多个位置处出现。
如果观察由探测器Dl至D8在码1 (图2a)的过渡Kl至K4处所检测的扫描信号 Al至A8，其中在图2b中仅仅示出了一个扫描信号，则可以认识到，这些扫描信号根据在过 渡K 1至K4处的转变而走向不同。在过渡Kl和K3处，扫描信号Al至A8从高电平转变为 低电平，并且在过渡K2和K4处，扫描信号Al至A8从低电平转变为高电平。为了现在能够 将片段T内的所有过渡Kl至K4用于形成增量信号IN，并且具体而言与过渡的类型无关地 形成增量信号IN，设置有转换器设备12。
转换器设备12所具有的功能是，将在码元C2、C3、C7的中心生成的特别小的扫描 信号和在码元C1、C4、C5、C6、C8的中心生成的特别大的扫描信号转换成大致相等的输出信 号。在此，这些输出信号的变化曲线必然与在过渡Kl至K4处产生的变化曲线不同。有利 的是，在过渡Kl至K4处与过渡类型——即明- >暗或暗- >明——无关地生成特别高的 信号并且在码元Cl至C8的中心生成特别低的信号。转换器设备12的传递特性被优化为 使得其为此具有非线性的传递特性、尤其是平方传递特性，其中该传递特性将绝对值相等 但是符号不同的输入信号转换成相等的输出信号。适合用于实现的是诸如晶体管、FET或 二极管的非线性器件。在移动码1时，过渡Kl至K4的光栅移动通过探测器Dl至D8，使得 从过渡Kl至K4中产生具有周期B的周期性的正弦信号变化。在图2c中示出这样产生的 分段地为周期性的部分信号。
利用装置11，实现相对简单的可通过硬件实现的方法，该方法并行地并且因此快 速地确定码1的所检测的所有过渡Kl至K4的中心位置。
模拟正弦周期增量信号IN可以借助于插值器14被细分和数字化，并且该位置信 息D用于将低分辨率的绝对位置信息CW与增量轨20的信号周期衔接。为此，宽度B内的 位置信息D是明确绝对的，并且具有比从增量轨20中所获得的位置的分辨率小的分辨率。 该码衔接在码衔接设备16中进行，其中位置信息D —方面与码字CW衔接并且另一方面与 通过对增量轨20进行扫描所获得的精细值F衔接。那样的话，在扫描单元10的输出端处 提供所得到的具有增量轨20的分辨率的绝对位置ABS，该绝对位置可以以公知的方式优选 地通过串行接口输出。
增量轨20的分度的分度周期通常是20 μ m,并且码元Cl至C8的宽度B通常大于 80 μ m、例如为 200 μ m。
如开头已经说明的那样，上面仅仅阐述了单个周期增量信号IN的形成。在实际中 有利的是，以相同方式形成多个彼此相移90°或180°的增量信号，这些增量信号然后可 以以公知的方式被处理。为了产生与增量信号IN相移的信号，需要第二组探测器，该第二 组探测器与第一组错开码元的宽度B的一小部分。为了产生相移120°的信号，该位错为 B/3，为了产生相移90°的信号，该位错为B/4。总的来说，为了产生N个彼此相移的增量信 号N需要N组探测器，其中那样的话给每个码元分配N个探测器并且那样的话应当在片段T 内设置(NxM)个探测器，其中N =大于等于1的自然数。为每组探测器都设置有聚集设备，使得每第N个探测器被输送给第N个聚集设备。在此，每个聚集设备都提供彼此相移的增 量信号之中的具有彼此间相移2 π /N的增量信号。以图3中所示的第二示例来阐述本发明 的另一特别有利的扩展方案。将所谓的曼彻斯特(Manchester)码用作码101，该曼彻斯特 码保证在所扫描的片段T内出现足够的光栅B形式的过渡K11，以便形成具有周期长度B 的周期增量信号IN0、mi20、IN240。码101再次由在测量方向X上连续布置的长度相等的 码元Cll和C12的序列，其中在图3中仅仅示出了 2个码元。码元Cll被构造为与码元C12 互补。在此，“互补”是指这些码元具有相反的特性，即在光学扫描原理的情况下是透明和不 透明或者是反射性的和非反射性的。互补码元Cll和C12的次序确定是给宽度为( 的字段分配位0还是1。在EP 14682MB1中详阐述了码值形成。
为了产生3个彼此分别相移120°的增量信号IN0、mi20、IN240，设置3组探测器 Dll至D16。一组的探测器分别彼此以相距光栅B，并且这些组的探测器被布置为分别彼此 错开B/3。探测器Dll和D14形成用于产生第一增量信号INO的第一组，探测器D12和D15 形成用于产生第二增量信号IN120的第二组，并且探测器D13和D16形成用于产生第三增 量信号IN240的第三组。
转换器设备112被构造为将扫描信号All至A16中的每一个与由相邻探测器Dll 至D16所产生的扫描信号All至A16之一相比较并且对由此形成的差进行整流，以便获得 所需的部分信号TAll至TA16。当相邻布置的探测器Dll至Dll的扫描信号All至A16在 与所述差的符号无关的情况下差异大时，产生特别高的部分信号TAll至TA16。因此，高的 部分信号TAll至TA16被分配给过渡K11。通过该措施，过渡Kll被特别地加权。这样产 生的探测器组D1UD14和D12、D15和D13、D16的部分信号TA11、TA14以及TA12、TA15和 TA13、TA16分别在聚集设备113中被相加为增量信号INO、IN120、IN240o
码字CW的产生在根据在此所参考的EP 1468254B1的分析单元115中进行。
所述扫描信号可以是电压或电流。如果使用电流，则应当使用适于使电流倍增的 组件17，如图13中示例性示出的那样。
在图4中示出码元C21至C28的布置，其具有用于产生4个彼此相移90°的增量 信号INO、IN90、IN180、IN270的N = 4组探测器D21至D52的布置。码布置是曼彻斯特 码，其中位信息以公知的方式由两个码元C21、C22以及C23、C24以及C25、C26和C27、C28 的次序来定义。在每个码元C21至C28内布置有4个探测器D21至D52。通过检测所有的 明-暗过渡，增量信号INO、IN90、IN180和IN270都具有周期长度B。增量信号INO、IN90、 IN180和IN270再次通过相邻探测器D21至D52的相减、接着的整流、以及接着对由此形成 的部分信号的相加而被生成
INO = IA22-A23| +1A26—A27| +1A30—A311 +1A34—A35 +......
IN90 = IA23-A24|+|A27-A28|+|A31-A32|+|A35-A36 +......
IN180 = IA24-A25|+|A28-A29|+|A32-A33|+|A36-A37 +......
IN270 = IA25-A26| +1A29-A30| +1A33-A34| +1A37-A38|+· · · ·
可替代地，也可以通过下面的关系式形成增量信号
INO = I(A21+A22)-(A23+A24) + (A25+A26)- (A27+A28) + (A29+A30)- (A31+A32 )I +1 (A33+A34)-(A35+A36) +......
IN90 = I (A22+A23)- (A24+A25) + (A26+A27)- (A28+A29) + (A30+A31)- (A32+A33)I +1(A34+A35)-(A36+A37) +.....
因此概括而言，本发明涉及具有码1、101的位置测量设备，所述码1、101由被布置 在测量方向X上的宽度B相等并且具有第一和第二特性的码元Cl至C28的序列构成，其中 具有第一特性的码元Cl、C4、C5、C6、C8、C12、C21、C24、C26、C28以及具有第二特性的码元 C2、C3、C7、C11、C22、C23、C25、C27分别被非周期性地布置。根据码元Cl至C28的特性，产 生具有高信号电平或低信号电平的扫描信号Al至A52。该位置测量设备具有拥有多个探 测器Dl至D52的扫描单元10，所述扫描单元10用于至少在扫描位置处以间隔光栅B分别 对码1、101的片段T进行扫描并且从不同的信号电平中形成定义绝对位置的码字CW以及 从借助于探测器Dl至D52所获得的扫描信号Al至A52中形成至少一个增量信号ΙΝ、ΙΝ0、 IN90、IN180、IN270、IN120、IN240o以间隔光栅B布置探测器Dl至D52是指，不必一定在 以间隔光栅B预先给定的每个位置处都存在探测器Dl至D52。该位置测量设备包含用于形 成增量信号IN、IN0、IN90、IN180、IN270、IN120、體40的装置11，该装置11具有转换器设 备12、112和被布置在转换器设备12、112后面的聚集设备13、113，其中转换器设备12、112 将扫描信号Al至A52转换成部分信号TAl至TA16，使得以间隔光栅B从扫描位置所推导 出的部分信号TAl至TA16被聚集设备13、113合并，形成至少一个增量信号IN、IN0、IN90、 IN180、IN270、IN120、IN240作为具有周期对应于宽度B的周期信号。在此，转换器设备12、 112具有如下功能将在从一种特性的码元Cl、C4、C5、C6、C8、C12、C21、C24、C26、C28之一 到另一特性的码元C2、C3、C7、Cll、C22、C23、C25、C27之一的过渡Kl至K12所推导出的扫 描信号Al至A52分别转换成具有周期为B的周期性信号时间变化曲线的部分信号TAl至 TA16，其中该周期性信号变化曲线与所述过渡是从第一特性到第二特性还是从第二特性到 第一特性无关。从具有第一特性的码元Cl、C4、C5、C6、C8、C12、C21、C24、C26、C28和具有 第二特性的码元C2、C3、C7、Cll、C22、C23、C25、C27的其余区域所推导出的扫描信号Al至 A52分别被转换成走向相同的部分信号TAl至TA16。从每个过渡Kl至K12来看，周期性信 号变化曲线存在于区域+B/2和-B/2中。走向相同的部分信号TAl至TA16是指，扫描信号 Al至A52的信号变化曲线在所述过渡区域Kl至K12之外具有、并且具体而言与码元Cl至 C28的特性无关地具有恒定电平。
转换器设备112被有利地被构造为分别将扫描信号All至A52与参考信号相比 较并且对通过比较形成的差进行整流。在此，该参考信号可以是预先给定的恒定信号或者 来自在测量方向X上间隔开的扫描位置、即来自相邻探测器Dll至D52的扫描信号All至 A52。
根据图5阐述如何能够将根据图4从码元C21至C28中所生成的增量信号IN、 INO、IN90、IN180和IN270还用于正确地形成码字CW。根据具有3个码元C21、C22和C23 的片段来阐述作用方式，其中在的所示瞬时位置中，探测器D21至D32用于扫描这些码元。 探测器D21至D32的扫描信号A21至A32被输送给用于形成4个彼此相移90°的增量信号 INO、IN90、IN180、IN270的装置211，其中所述增量信号在图5中仅仅用IN来表示。插值 器214从这些增量信号INO、IN90、IN180、IN270中形成绝对位置信息D，该绝对位置信息D 分别单义绝对地对长度B进行细分。
在DE 4123722中阐述为了可靠地形成码字，选择对码元的单义区域进行扫描的 扫描信号。在EP 1329696A1中阐述了根据曼彻斯特编码可靠地形成码字。在两种情况下，都从布置在该码旁边的增量轨的位置信息中选择正确的扫描信号。现在，根据本发明所生 成的位置信息D被有利地用于正确地选择扫描信号A23、A27、A31以用于形成码字CW。为 此，扫描信号A21至A32被输送给分析设备18，该分析设备18根据位置信息D选择适于可 靠地形成码字CW的扫描信号A23、A27、A31。合适的是扫描信号A23、A27、A31，这些扫描信 号对码元C21、C22和C23的中心区域进行扫描，使得不将从不可靠的过渡所推导出的扫描 信号A21、A25和A^用于形成码字CW。
现在根据图6阐述如何能够利用本发明还生成具有宽度为^B的周期的增量信 号BNO、BN90。也就是说，可能特别有利的是，从曼彻斯特码中推导出具有长度为^cB的周 期、即在1位内提供单义的位置信息的增量信号BNO、BN90。在使用曼彻斯特码的情况下， 分别通过将两个彼此相继的码元的扫描信号相比较、尤其是相减形成码字CW的位。现在， 从所述至少一个具有周期的周期增量信号BNO、BN90中确定适于进行比较的扫描信 号。也就是说，从增量信号BN0、BN90中获得的位置信息被用于将位的两个互补的码元正确 地相减以用于产生该位。在此，对通过相减产生位的认识可以是前提条件，这例如参阅EP 1468254B1,因此不对此进行另外的阐述。
详细阐述两个彼此相移90°的周期ShB的增量信息BNO和BN90的产生。图6 示出曼彻斯特码的片段，该片段又由多个彼此连续布置的码元C21至CM构成。多个探测 器用于扫描，其中示出探测器D21至D36。如前面已经阐述的那样，探测器D21至D36形成 4组探测器以用于产生4个彼此相移90°的增量信号INO、IN90、IN180、IN270。相邻探测 器的扫描信号被相互比较，并且比较结果被整流。经过整流的信号是部分信号，其中出于清 楚性的原因，在图6中仅仅表示出部分信号TA24、TA28、TA32和TA36。分别在间隔光栅B 的采样位置处所推导出的部分信号被合并、即被相加。因此根据图6，相应两个探测器D21、 D22的扫描信号被相加为一个扫描信号——这通过加号“ + ”来表示，并且与相邻扫描信号 D23、DM的和相比较——这通过减号“_”来表示。对差(A21+A22)-(A23+A24)进行整流。 在装置11. 1中，现在形成经过整流的部分信号的如下的和
INO ； 1 = I (A21+A22)-(A23+A24) + (A29+A30) - (A31+A32) +
I(A33+A34)-(A35+A36) +......
INO ；2 = I(A25+A26)-(A27+A28)| +1(A33+A34)-(A35+A36)|+· · · ·
IN90 ； 1 = I (A22+A23)-(A24+A25)| +1(A30+A31)-(A32+A33)|+· · · ·
IN90 ；2 = |(A26+A27)-(A28+A29)| +1(A34+A35)-(A36+A37)|+····
IN180 ；1 = |(A23+A24)-(A25+A26) + (A31+A32)-(A33+A34) +
I (A35+A36) - (A37+A38) +......
IN180 ；2 = |(A27+A28)-(A29+A30)| +1(A35+A36)-(A37+A38)|+· · · ·
IN270 ； 1 = |(A24+A25)-(A26+A27)| +1(A32+A33)-(A34+A35)|+· · · ·
IN270 ；2 = | (A28+A29)-(A30+A31)| +1(A36+A37)-(A38+A39)|+· · · ·
在装置11. 2中，部分信号的这些和被进一步相加为彼此相移90°的具有周期B的 周期模拟增量信号
INO = INO ； 1+IN0 ；2
IN90 = IN90 ； 1+IN90 ；2
IN180 = IN180 ；1+IN180 ；2
IN270 = IN270 ； 1+IN270 ；2
通过在许多码元和边缘的范围内取平均，这些增量信号IN0、IN90、IN180和IN270 的正弦形式非常好，从而通过所述许多码元和边缘实现通过公知的插值法对宽度B内的绝 对位置的精确确定。
为了产生具有周期为MB的增量信号BNO和BN90，将这些信号相关联
BNO = (ΙΝ0；1+IN90 ；1+1180 ；1+1270 ； 1)-(IN0 ；2+IN90 ；2+IN180 ；2+IN270 ；2)
BN90 = (ΙΝ0；2+IN90 ；2+1180 ；2+1270 ；2)-(INO ； 1+IN90 ；1+IN180 ；2+IN270 ；2)
这些增量信号BNO和BN90的形式适于由此使得能够在曼彻斯特编码101的2xB 内单义地区分右侧和左侧区域B。
在光学扫描原理中，可以以空间节省的方式在0PT0-ASIC中构造扫描单元10的所 有元件。但是本发明不限于光学扫描原理。因此，例如也可以根据本发明安排磁性的、感性 的、或容性的位置测量设备。那样的话，探测器的类型以及码元的第一和第二特性的实施方 式必须根据扫描原理来选择，但是除此之外，上面的描述可以直接转用。
该绝对位置测量设备可以用于测量直线运动或旋转运动，其中码1、101可以安装 在可移动的对象处并且扫描单元10可以安装在另一要测量的对象处。在此，码1、101可以 直接安装在要测量的对象处或者安装在尺度(MaiiStab)上，该尺度然后又与要测量的对 象華禹合。
在此，要测量的对象可以是机床、坐标测量机的工作台和滑动装置、或者电机的转 子和定子。
权利要求
1.一种位置测量设备，具有-码(1，101)，其由被布置在测量方向X上的具有相等的宽度B并且具有第一和第二特 性的码元(Cl至C28)的序列构成，其中具有第一特性的码元(Cl，C4，C5，C6，C8，C12，C21， C24，C26，C28)以及具有第二特性的码元(C2，C3，C7，Cll, C22，C23，C25，C27)分别被非周 期地布置；-扫描单元(10)，其具有多个探测器(Dl至D52)，所述扫描单元(10)用于对码(1，101) 进行扫描并且获得扫描信号(Al至A52)，从所述扫描信号(Al至A52)中形成定义绝对位置 的码字(CW)；-用于从扫描信号(Al至A52)中形成至少一个增量信号(IN，IN0，IN90，IN180，IN270， IN120, IN240, BNO, BN90)的装置(11，11. 1，11. 2，211)，其特征在于，-用于形成增量信号(IN, INO, IN90, IN180, IN270, IN120, IN240, BNO, BN90)的装 置(11，211)具有转换器设备(12,11 和被布置在转换器设备(12,11 之后的聚集设备 (13，113)，其中转换器设备(12，112)从以间隔光栅B在扫描位置处所推导出的扫描信号 (Al至A5》中分别形成分段地为周期性的部分信号(TAl至TA36)，所述部分信号(TAl至 TA36)被聚集设备(13，113)合并。
2.根据权利要求1所述的位置测量设备，其特征在于，转换器设备(12,11 具有如下 功能将在从一种特性的码元(Cl，C4，C5，C6，C8，C12，C21，C24，C26，C28)之一到另一特 性的码元的(C2，C3，C7，Cll, C22，C23，C25，C27)之一的过渡(Kl至K12)处所推导出的扫 描信号(Al至A52)分别转换成具有周期为B的周期性信号时间变化曲线的部分信号(TAl 至TA36)，其中所述周期性信号变化曲线与过渡(Kl至KU)是从第一特性到第二特性还是 从第二特性到第一特性无关。
3.根据权利要求1或2所述的位置测量设备，其特征在于，转换器设备(12,11 具有 非线性的传递特性、尤其是平方传递特性。
4.根据前述权利要求之一所述的位置测量设备，其特征在于，为了产生N个彼此相移 的增量信号(INO, IN90, IN180, IN270, IN120, IN240)设置有 N 组探测器(Dll 至 D52)，其 中N=大于等于1的自然数，其中N个探测器(Dll至D52)分别以B/N的间隔被布置在宽 度B内，并且为探测器(Dll至D5》中的每组都设置有聚集设备(113)以形成彼此相移的 增量信号(INO, IN90, IN180, IN270, IN120, IN240)之一。
5.根据前述权利要求之一所述的位置测量设备，其特征在于，转换器设备(11 被构 造为分别将扫描信号(All至A5》之一与参考信号相比较并且对通过比较所形成的差进行 整流。
6.根据权利要求5所述的位置测量设备，其特征在于，所述参考信号是在测量方向X上 间隔开的另一探测器(Dll至D52)的至少一个扫描信号(All至A52)。
7.根据前述权利要求之一所述的位置测量设备，其特征在于，码元(Cl至28)被设置为 能光学扫描的，其方式是具有第一特性的码元(Cl，C4，C5，C6，C8，C12，C21，C24，C26，C28) 是透明的并且第二特性的(C2，C3，C7，Cll, C22，C23，C25，C27)是不透明的，或者具有第一 特性的码元是反射性的并且第二特性的码元是非反射性的。
8.根据前述权利要求之一所述的位置测量设备，其特征在于，为每个码元(C21至C23)分配多个探测器(D21至D32)，并且所述多个码元(C21至C23)的扫描信号(A21至A 32) 被输送给分析设备(18)，所述分析设备(18)根据从增量信号(IN)中所推导出的位置信息 (D)选择适于形成码字(Cff)的扫描信号(A23，A27，A31)。
9.根据前述权利要求之一所述的位置测量设备，其特征在于，码(101)是曼彻斯特码。
10.根据前述权利要求之一所述的位置测量设备，其特征在于一种电路(19)，利用所 述电路(19)能够从部分信号(TA11至TA36)中形成至少一个具有周期MB的周期增量信 号(ΒΝ0，BN90)。
11.一种用于位置测量的方法，具有下列方法步骤-对码(1，101)进行扫描，所述码(1，101)由被布置在测量方向X上的具有相等的宽度 B并且具有第一和第二特性的码元(Cl至C28)的序列构成，其中具有第一特性的码元(Cl， C4，C5，C6，C8，C12，C21，C24，C26，C28)以及具有第二特性的码元(C2，C3，C7，Cll, C22， C23，C25，C27)分别被非周期地布置；-从借助于多个探测器(Dl至D5》所获得的扫描信号(Al至A5》中形成定义绝对位 置的码字(CW)；-从扫描信号(Al至A52)中形成至少一个增量信号(IN, INO, IN90, IN180, IN270, IN120, IN240, BNO, BN90)，其特征在于，-为了形成至少一个增量信号(IN，INO, IN90, IN180, IN270, IN120, IN240, BNO, BN90)， 将以间隔光栅B在扫描位置处所推导出的扫描信号(Al至A52)转换成分段地为周期性的 部分信号(TAl至TA36)，并且所述部分信号(TAl至TA36)被合并。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，转换器设备(12,11 将在从一种特性 的码元(Cl，C4，C5，C6，C8，C12，C21，C24，C26，C28)之一到另一特性的码元的(C2，C3，C7， Cll, C22，C23，C25，C27)之一的过渡(Kl至K12)处所推导出的扫描信号(Al至A52)分别 转换成具有周期为B的周期性信号时间变化曲线的部分信号(TAl至TA36)，其中所述周期 性信号变化曲线与过渡(Kl至KU)是从第一特性到第二特性还是从第二特性到第一特性 无关。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，形成部分信号(TA11至TA36)，其 方式是分别将扫描信号(All至A16)之一与参考信号相比较并且对通过比较所形成的差进 行整流。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述参考信号是在测量方向X上间隔布 置的至少一个另外的探测器(Dll至D52)的扫描信号(All至A16)。
15.根据权利要求11至14之一所述的方法，其特征在于，从每个码元(C21至C23)中 推导出多个扫描信号(A21至A32)，所述扫描信号(A21至A32)被输送给分析设备(18)，所 述分析设备(18)根据从增量信号(IN)中所推导出的位置信息(D)选择适于形成码字(CW) 的扫描信号(A23，A27，A31)。
16.根据权利要求11至15之一所述的方法，其特征在于，从部分信号(TA11至TA36) 中形成至少一个具有周期的周期增量信号(BNO，BN90)。
17.根据权利要求11至16之一所述的方法，其特征在于，从曼彻斯特码(101)中推导 出扫描信号(All至A52)，其中从对两个码元(Cl至C28)的扫描信号(All至A52)的比较中形成码字(CW)的位。
18.根据权利要求16和17所述的方法，其特征在于，从至少一个具有周期^cB的周期 增量信号(BN0，BN90)中确定适于进行比较的扫描信号(All至A32)。
全文摘要
利用本发明说明一种位置测量设备，其中从串行码(1)中一方面推导出定义绝对位置的码字(CW)并且另一方面推导出周期增量信号(IN)。为了产生增量信号(IN)设置有装置(11)，所述装置(11)将扫描信号(A1至A8)转换为使得通过经转换的扫描信号(TA1至TA8)的相加产生增量信号(IN)。有利地，该转换是通过将扫描信号(A1至A8)与参考信号进行比较来形成差信号并且对所述差信号进行整流。
文档编号G01D5/249GK102037332SQ200980115661
公开日2011年4月27日 申请日期2009年3月24日 优先权日2008年5月2日
发明者E·迈耶, G·埃加特纳, J·布拉希, M·塞克特, R·伯恩哈德, U·本纳, W·霍尔扎普费尔 申请人:约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司