[發明專利]光學位置測量裝置

有效

• 申請號: 200710101163.9
• 申請日: 2007-05-09
• 公開（公告）號: CN101071059A
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發明（設計）人: W·霍爾扎普菲爾
• 申請（專利權）人: 約翰尼斯海登海恩博士股份有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01D5/26;G01D5/38
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉春元;魏軍

技術領域

本發明涉及光學位置測量裝置，用于檢測在至少一個測量方向上彼此相對運動的兩個對象的位置。

背景技術

所屬的光學位置測量裝置從申請人的EP?513?427?B1中公知。所述光學位置測量裝置適用于檢測在至少一個測量方向上彼此相對運動的兩個對象的位置。為此公知的位置測量裝置包含量具，所述量具與所述兩個對象中的一個連接。所述量具具有在測量方向上延伸的增量分度以及至少一個在基準位置上的基準標記。在此所述基準標記由具有位置可變的分度周期的結構構成，也就是說，所述基準標記由包含多個不同的分度周期的結構構成。這種結構也稱為所謂的線性調頻(gechirpt)分度結構或者線性調頻光柵。此外所述位置測量裝置還包含取樣單元，所述取樣單元與所述兩個對象的另一個連接并且具有取樣裝置，所述取樣裝置用于通過沿測量段對所述增量分度和基準標記光學取樣來產生至少一個依賴于位移的增量信號以及至少一個在基準位置上的基準信號。

從EP?513?427?B1中所公知的位置測量裝置基于一種所謂的干涉取樣原理。增量信號和基準信號形式的依賴于位移的取樣信號在此從多個分光束的相長的和相消的疊加得出，所述多個分光束在量具和取樣單元相對運動的情況下得出依賴于位移的相移。以此方式和方法可以得到關于這兩個對象的相對位置的高分辨率位置信息。

通常在這樣的系統中如此選擇基準信號的所得出的脈沖寬度，使得該脈沖寬度對應于增量信號的所得出的信號周期。為了保證這一點，必須按與增量分度的分度周期(Teilungsperiode)TP_INC的所定義的或者固定的比例來選擇基準標記的位置可變的分度周期TP_REF。在實踐中，被實施為線性調頻光柵的基準標記的所選取的分度周期TP_REF典型地在1.5＊TP_INC和5＊TP_INC之間的范圍內延伸：在該方面除了上述的文獻以外還可以參閱申請人的DE?197?48?802?A1，該文獻公開了線性調頻基準標記的這種標注尺寸規則。這意味著所述線性調頻基準標記(Referenzmarkierung)的分度周期TP_REF通常明顯地大于增量分度的分度周期TP_INC。就對入射到其上的光束的光學作用而言，這意味著用于產生基準信號的光束的所得出的衍射或者偏轉角明顯地小于用于產生增量信號的光束的所得出的衍射角。但是，為產生基準信號所使用的分光束的較小的偏轉角在確定的取樣原理的情況下又引起問題。從而有例如如在DE?101?44?659?A1中所公開的光學位置測量裝置，所述光學位置測量裝置要求入射到量具上的和由其偏轉的分光束的空間分離。在為產生基準信號所使用的分光束的非常小的偏轉角的情況下，這只有在選擇在量具與取樣單元之間的非常大的取樣間距時才能得到保證。在位置測量裝置的裝配容差(Anbautoleranz)方面，大的取樣間距又是有缺點的；此外，大的取樣間距有時在取樣單元中要求高耗費地準直光源。

發明內容

因此本發明的任務是，提出一種光學位置測量裝置，所述光學位置測量裝置能夠在小的取樣間距的情況下借助于線性調頻基準標記產生基準信號。

根據本發明，該問題通過具有下述特征的光學位置測量裝置解決。

如本發明所述的位置測量裝置的有利的實施方式由本申請提出的其它措施得出。

根據本發明，現在在增量分度的分度周期的范圍內為光學位置測量裝置的基準標記選擇線性調頻分度結構的平均分度周期，也就是說相對于現有技術因此選擇線性調頻分度結構的明顯小的平均分度周期。由此確保用于產生基準信號的分光束的所得出的偏轉角大得足以保證入射到所述量具上的和所偏轉的分光束的空間分離。這樣現在還可以在由于上文所述的問題而原本不允許這一點的取樣原理情況下使用線性調頻基準標記。

在此，用于檢測在至少一個測量方向上彼此相對運動的兩個對象的位置的本發明光學位置測量裝置包含：

-量具，所述量具與兩個對象的一個連接，并且所述量具具有在測量方向上延伸的增量分度以及至少一個在基準位置上的基準標記，其中所述基準標記由具有位置可變的分度周期的結構構成，

-取樣單元，所述取樣單元與兩個對象的另一個連接并且包含取樣裝置，所述取樣裝置用于在基準位置處產生至少一個基準信號，其中

-基準標記具有在增量分度的分度周期范圍內的平均分度周期。

優選地在所處的以下范圍內選擇基準標記的平均分度周期TP_REF，m：