[發明專利]位置測量裝置

有效

• 申請號: 200810099075.4
• 申請日: 2008-05-16
• 公開（公告）號: CN101308013A
• 公開（公告）日: 2008-11-19
• 發明（設計）人: M·赫爾曼
• 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;G01D5/38
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張濤;劉春元

技術領域

本發明涉及位置測量裝置。

背景技術

以掃描具有光柵的標尺為基礎的干涉式位置測量裝置，例如在專利文件EP?0163362B1中已作了說明。

以具有光柵結構的標尺和光學掃描為基礎的位置測量裝置，在專利文件WO?2007/034379A2中也作了說明。這種位置測量裝置的缺點是，在偏轉元件上反射的各個方向的子射線不平行地照射到檢測器上，因此它們在檢測器上的落點取決于偏轉元件到檢測器的距離。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于創建一種位置測量裝置，在這種位置測量裝置中在偏轉元件上反射的子射線的落點與偏轉元件到檢測器的距離無關。

該技術問題通過本發明的位置測量裝置解決，其具有光源，第一光柵，第二光柵和光電檢測器，其中光源的在第一和第二光柵上被分解為不同方向的子射線的光，經偏轉元件偏轉到所述檢測器上。偏轉元件為了入射具有不同方向的子射線的而具有不同的區域，從而使所有從偏轉元件偏轉到檢測器的子射線近似于是平行的，所述偏轉元件和第一光柵與待測量對象一起運動，以及第二光柵與光源和光電檢測器相對位置固定。

附圖說明

本發明的其他優越性以及詳細說明從根據附圖對優選實施形式所作的下列說明中得出。其中

圖1示出按照現有技術的位置測量裝置，

圖2示出位置測量裝置的概貌圖，

圖3示出位置測量裝置中的光路，

圖4示出用于偏轉光線的裝置，

圖5示出位置測量裝置中的光路，

圖6示出具有遮光板的掃描光柵，

圖7示出位置測量裝置的另一個實施例，

圖8示出偏轉元件的替代結構。

具體實施方式

在圖1中示出位置測量裝置的典型測量任務。其中對象10在平面上可沿x和y方向運動。該對象沿x和y方向的位置測量應當參照一個點進行，這個點在下面被稱為中心點19。

如果x和y位置的測量在x軸平行線或y軸平行線穿過中心點的延長線上進行，則稱為阿貝補償測量，因為對象繞中心點的轉動Rz對位置值沒有影響。對于這種測量任務通常應用干涉儀，其中將測量反射器11和12固定在運動的對象上并且分別垂直于測量方向延伸。由此保證，對象在垂直于測量方向運動時，干涉儀射線始終被反射回分析單元13和14。

因為干涉儀的測量射線必須走過從幾毫米至幾米的空氣路程，所以空氣的折射率波動對于測量結果很關鍵。

按照上面引證的與圖2相對應的專利文件WO?2007/034379A2的位置測量裝置，使用所謂的光柵干涉儀代替干涉儀。

對于每個測量方向都使用在下面被稱為標尺光柵(Massstabsgitter)的線性光柵。標尺光柵沿各自的測量方向延伸，標尺光柵21用于x方向以及標尺光柵22用于y方向。對于在光柵干涉儀范圍內的光學掃描所需要的掃描光柵23和24，垂直于各自的測量方向延伸，并且固定地與運動的對象20連接。照明和檢測單元25，26對于每個軸都是位置固定的和不運動的。

為了使測量軸的光能從照明單元偏轉到掃描位置29，30，采用垂直于測量方向延伸的、同樣與運動的對象20連接的偏轉元件27，28。該偏轉元件還用于使光從掃描位置再偏轉回檢測單元。

下面對本發明比較詳細地加以探討，其中只對x軸加以說明，對于y軸同樣適用。

圖3示出本發明的第一個實施例。

在照明和檢測單元25中安置著光源41(此處可以例如是激光二極管或者LED)，將光源41的光用元件42(例如透鏡)校準到使得光源41的光具有較小的發散度，從而當運動的對象20與照明和檢測單元25之間的距離Lx改變時，射束截面能保持盡可能相同不變的比例。借助于偏轉元件43，射線沿測量方向X偏轉到待測量的以及運動的對象20上。將偏轉元件43校準成，使得射線沿X方向的延長線與X-Y平面的經過中心點的法線相交。在運動和待測量的對象上，射線到達偏轉元件27，所述偏轉元件27垂直于測量方向地延伸到待測量對象的整個長度或者甚至于超出該長度。使垂直于測量方向的延伸相應于垂直于測量方向的活動范圍選取。