[發(fā)明專利]編碼器讀取頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080010461.7
• 申請日: 2010-03-01
• 公開（公告）號: CN102341675A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 格雷戈爾·多爾薩克;賈茲·奧格林;馬特賈茲·亞內(nèi)日奇
• 申請（專利權(quán)）人: RLS梅里那技術(shù)公司;瑞尼斯豪公司
• 主分類號: G01D5/249
• 分類號: G01D5/249
• 代理公司: 北京金思港知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11349
• 代理人: 邵毓琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及編碼器裝置，并且具體地說，涉及一種用來讀取無源磁性刻度尺軌道的編碼器讀取頭，該刻度尺軌道將絕對數(shù)據(jù)編碼。

背景技術(shù)

各種磁編碼器系統(tǒng)是已知的，在這些磁編碼器系統(tǒng)中，相關(guān)刻度尺的不同磁特性由讀取頭讀取，該讀取頭包括一個或多個磁性(例如，霍爾)傳感器。這樣的磁編碼器系統(tǒng)允許測量刻度尺相對于讀取頭的絕對位置或位置的增量變化。

絕對位置磁編碼器的例子在US7148817中描述，并且用于升降機設(shè)備的這樣一種編碼器的一種用途在US6874244中概述。US7148817的磁編碼器包括有源磁性刻度尺，該有源磁性刻度尺由交變(北/南)極性的一系列磁體或磁化區(qū)域形成，這一系列磁體或磁化區(qū)域使用所謂的Manchester碼將信息的數(shù)據(jù)位編碼。提供讀取頭，以讀取在刻度尺中編碼的信息的數(shù)據(jù)位，由此提取數(shù)據(jù)字，由這些數(shù)據(jù)字可確定讀取頭相對于刻度尺的絕對位置。

US7148817的讀取頭包括代碼掃描傳感器(即，五個間隔開的霍爾傳感器對)，這些代碼掃描傳感器用來從磁性刻度尺抽取絕對代碼的數(shù)據(jù)位。由每個代碼掃描傳感器產(chǎn)生的信號與閾值相比較，以確定北(N)或南(S)磁極在與該傳感器相鄰的磁性刻度尺中是否存在。六個另外的霍爾傳感器(所謂的精密內(nèi)插傳感器)提供成與代碼掃描傳感器相鄰，以提供所謂的內(nèi)插或增量信號。內(nèi)插信號的最高有效位(MSB)用來選擇每個霍爾傳感器對的哪個傳感器與刻度尺的磁性數(shù)據(jù)位適當(dāng)?shù)貙?zhǔn)。內(nèi)插信號也提供分辨率比通過只讀取絕對數(shù)據(jù)位可實現(xiàn)的分辨率更高的位置信息。光學(xué)絕對位置編碼器也是已知的；這樣一種光學(xué)編碼器的例子在US2003/0145479中描述。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供有一種用來讀取絕對刻度尺的讀取頭，該絕對刻度尺將一系列數(shù)據(jù)位編碼，該讀取頭包括：多個傳感器，用來產(chǎn)生多個傳感器信號；多個信號組合器，每個信號組合器布置成接收傳感器信號的至少兩個，并由此產(chǎn)生組合傳感器信號；以及多個數(shù)據(jù)位抽取器，其中，每個數(shù)據(jù)位抽取器布置成接收至少兩個組合傳感器信號，并且確定在相關(guān)絕對刻度尺中編碼的數(shù)據(jù)位的值，其特征在于，讀取頭包括增量信號發(fā)生器，該增量信號發(fā)生器用來從由多個信號組合器產(chǎn)生的組合傳感器信號產(chǎn)生至少一個增量信號。

本發(fā)明因而提供一種用于編碼器系統(tǒng)的絕對位置讀取頭，該編碼器系統(tǒng)包括多個間隔開的傳感器。有利地，提供用來讀取絕對磁性刻度尺的讀取頭。優(yōu)選地，多個傳感器包括多個磁性(例如，霍爾)傳感器，這些磁性傳感器每個產(chǎn)生傳感器信號，該傳感器信號指示測量的磁場強度。在這樣一個例子中，傳感器信號例如可以是電壓信號，該電壓信號指示在每個相應(yīng)磁體傳感器處磁場的強度。也提供多個信號組合器，以接收多個傳感器信號的至少一些，并且優(yōu)選地接收其全部，并且由這樣的信號(例如，通過將選中集的傳感器信號彼此相加和/或彼此相減)產(chǎn)生多個組合傳感器信號。下面更詳細地概述各種適當(dāng)?shù)男盘柦M合器布置。

為了抽取在相關(guān)絕對(例如，磁性)刻度尺中編碼的數(shù)據(jù)位的值，還提供多個數(shù)據(jù)位抽取器。每個數(shù)據(jù)位抽取器接收組合傳感器信號的至少兩個，并且確定數(shù)據(jù)位值。如下面更詳細描述的那樣，每個數(shù)據(jù)位抽取器可以是信號選擇器，該信號選擇器通過將它接收的組合傳感器信號中的選中一個與預(yù)定閾值相比較而確定相關(guān)數(shù)據(jù)位的值。由多個數(shù)據(jù)位抽取器抽取的數(shù)據(jù)位優(yōu)選地提供代碼字，該代碼字定義在相關(guān)絕對刻度尺上的絕對位置。換句話說，多個數(shù)據(jù)位抽取器方便地提供讀取頭相對于相關(guān)絕對刻度尺的絕對位置的測量。

不像在US7148817中所述類型的讀取頭，本發(fā)明的讀取頭不會分離地將由每個(例如，磁性)傳感器產(chǎn)生的信號與閾值相比較并隨后選擇哪個集的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位適于從刻度尺抽取代碼字。相反，本發(fā)明使用多個信號組合器合并(例如，相加/相減)來自多個(例如，磁性)傳感器的傳感器信號，并且選擇性地使用合成的組合傳感器信號以確定數(shù)據(jù)位，這些數(shù)據(jù)位共同地提供絕對位置信息。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的讀取頭與在US7148817中所述類型的裝置相比，提供改進的絕對數(shù)據(jù)抽取可靠性，而組合傳感器信號也可用來產(chǎn)生增量位置信號。本發(fā)明因而也消除對于輔助磁性傳感器的需要，由此允許提供更緊湊的讀取頭，在US7148817中所述類型的裝置中，為了測量增量位置需要這些輔助磁性傳感器。