[發(fā)明專利]光學(xué)位置測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210149285.6
• 申請日: 2012-05-14
• 公開（公告）號: CN102788553A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 米夏埃爾·赫爾曼
• 申請（專利權(quán)）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;G01D5/347;G01D5/38;G01D5/36
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 吳孟秋;李慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光學(xué)位置測量裝置。

背景技術(shù)

由申請人的專利申請DE?102008044858?A1中已知一種光學(xué)位置測量裝置，它適合用于檢測在至少一個測量方向上能彼此相對運(yùn)動的兩個對象的位置。為此，該位置測量裝置包括量具，它與兩個對象中的一個連接。該量具具有在測量方向上延伸的增量刻度以及至少一個在基準(zhǔn)位置處的基準(zhǔn)標(biāo)記。通過這個基準(zhǔn)標(biāo)記為高解析度的增量位置測量提供了參照點(diǎn)，在超過基準(zhǔn)標(biāo)記并且產(chǎn)生基準(zhǔn)信號以后，增量測量以此參照點(diǎn)作為參考。此外，這種位置測量裝置包括掃描單元，它與兩個對象中的另一個連接，并且具有發(fā)散照射的光源，一個或者多個光柵以及基準(zhǔn)信號探測器布置。在這個公開文獻(xiàn)中描述了以下細(xì)節(jié)，即，如何才能在光學(xué)位置測量裝置中，在對發(fā)散的光照進(jìn)行掃描原理的基礎(chǔ)上，形成所謂的已線性調(diào)頻的基準(zhǔn)標(biāo)記，用于產(chǎn)生高解析度的基準(zhǔn)信號。

在該位置測量裝置中，基準(zhǔn)標(biāo)記布置在相鄰于具有增量刻度的增量軌跡的單獨(dú)的基準(zhǔn)軌跡中。出于該原因，基準(zhǔn)信號相對于增量信號的相對位置取決于量具和掃描單元之間圍繞著垂直于量具平面的軸線的旋轉(zhuǎn)夾角。其中，增量刻度的刻度周期越小，并且用于增量及基準(zhǔn)標(biāo)記軌跡的掃描中心與測量方向的垂直距離越長，相對于這種旋轉(zhuǎn)的敏感度就越強(qiáng)。然而，為了能夠正確地進(jìn)一步處理基準(zhǔn)信號，參照增量信號產(chǎn)生的基準(zhǔn)信號的定義位置和寬度是很重要的。

迄今主要通過耗時耗力地機(jī)械式調(diào)整掃描單元來調(diào)節(jié)基準(zhǔn)信號的位置。基準(zhǔn)信號的寬度可以通過有針對性地改變比較器觸發(fā)閾值實現(xiàn)，在處理信號時，各個類似的電流或電壓脈沖必須超過或者低于這個比較器觸發(fā)閾值，從而產(chǎn)生基準(zhǔn)信號的打開沿或者關(guān)閉沿。然而，尤其是在高解析度的光學(xué)位置測量裝置中，為了進(jìn)行這種機(jī)械和電調(diào)節(jié)的耗費(fèi)卻是巨大的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，提供一種光學(xué)位置測量裝置，其基于對發(fā)散的光照進(jìn)行掃描的原理，并且提供了一種簡單的、用于生成基準(zhǔn)信號的可能性，該基準(zhǔn)信號參照增量信號具有定義的位置和寬度。

根據(jù)本發(fā)明，該目的通過一種具有權(quán)利要求1所述特征的光學(xué)位置測量裝置得以實現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)位置測量裝置的有利的實施方式由從屬權(quán)利要求中所述的措施中得出。

根據(jù)本發(fā)明的用于檢測兩個能彼此相對地在至少一個測量方向上運(yùn)動的對象的位置的光學(xué)位置測量裝置一方面包括量具，該量具與兩個對象中的一個連接，并且量具具有在測量方向上延伸的增量刻度以及在基準(zhǔn)位置上的至少一個基準(zhǔn)標(biāo)記。該基準(zhǔn)標(biāo)記包括兩個相對于基準(zhǔn)標(biāo)記對稱軸鏡面對稱的基準(zhǔn)標(biāo)記分區(qū)，該基準(zhǔn)標(biāo)記分區(qū)分別由具有部分可變的刻度周期的、在測量方向上延伸的光柵結(jié)構(gòu)組成。此外，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)位置測量裝置包括掃描單元，其與兩個對象中的另一個連接，并且掃描單元具有發(fā)散照射的光源，一個或者多個光柵以及基準(zhǔn)信號探測器布置。這個基準(zhǔn)信號探測器布置具有至少四個分別具有多個探測器元件的探測器陣列。這樣設(shè)計并布置這些探測器陣列，即，通過由基準(zhǔn)信號探測器布置對基準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)行掃描得到分別具有反相的信號變化過程的第一對和第二對分基準(zhǔn)信號，并且第一對分基準(zhǔn)信號沿著測量方向相對于第二對分基準(zhǔn)信號偏移一個偏移量。

優(yōu)選地，這樣布置第一和第二探測器陣列的探測器元件，即，從第一探測器對稱軸出發(fā)，在測量方向上、在相鄰的探測器元件之間的中心間距發(fā)生變化的方向與從基準(zhǔn)標(biāo)記對稱軸出發(fā)，在基準(zhǔn)標(biāo)記分區(qū)中的光柵結(jié)構(gòu)的刻度周期發(fā)生變化的方向一樣。這樣布置第三和第四探測器陣列的探測器元件，即，從第二探測器對稱軸出發(fā)，在測量方向上、在相鄰的探測器元件之間的中心間距發(fā)生變化的方向與從基準(zhǔn)標(biāo)記對稱軸出發(fā)，在基準(zhǔn)標(biāo)記分區(qū)中的光柵結(jié)構(gòu)的刻度周期發(fā)生變化的方向一樣。

在此，第二探測器對稱軸可以布置成相對于第一探測器對稱軸偏移一個量，該量等于在第一對和第二對分基準(zhǔn)信號之間的偏移量的兩倍。

還有可能的是，設(shè)有用于產(chǎn)生補(bǔ)償信號的裝置，該補(bǔ)償信號是對量具上的基準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)行光學(xué)掃描的結(jié)果，其中，該補(bǔ)償信號用于在將分基準(zhǔn)信號進(jìn)一步處理成為基準(zhǔn)信號時調(diào)節(jié)一個或者多個觸發(fā)信號。

在此，例如可以在探測器陣列的探測器元件之間布置直流光探測器元件，作為用于產(chǎn)生補(bǔ)償信號的裝置。

還有可能的是，設(shè)置加法元件作為產(chǎn)生補(bǔ)償信號的裝置，加法元件用于將探測器陣列的所有分基準(zhǔn)信號相加。

可以設(shè)計的是，即，

-第一對和第二對分基準(zhǔn)信號接通在兩個差動放大器的輸出端上，并且在這兩個差動放大器的輸出端上提供各一個用于進(jìn)行進(jìn)一步處理的脈沖形式的信號。