[發明專利]光學位置測量裝置

有效

• 申請號: 201310544698.9
• 申請日: 2013-11-05
• 公開（公告）號: CN103808260B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 沃爾夫岡·霍爾扎普費爾;約爾格·德雷謝爾;馬庫斯·邁斯納;拉爾夫·約爾格爾;伯恩哈德·默施;托馬斯·卡埃爾貝雷爾
• 申請（專利權）人: 約翰內斯﹒海德漢博士有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司11240
• 代理人: 余剛,李慧

技術領域

本發明涉及一種光學位置測量裝置。

背景技術

從申請人的US 2012/105862 A1中描述的第二實施例中已知了包括兩個可以相互運動的整體量具的光學位置測量裝置。在前述出版物中被稱為掃描格柵的第一整體量具包括設計為入射光線性格柵的第一測量分度。在該出版物中被稱為分度盤的第二整體量具包括由透射光徑向格柵和反射器構成的第二測量分度。第一整體量具和第二整體量具相對彼此可移動地布置；在這里，兩個整體量具可以彼此獨立地運動。第一整體量具沿線性的第一測量方向可移動地布置；第二整體量具圍繞旋轉軸線可旋轉地布置。借助于這個位置測量裝置產生關于相應的一個整體量具或多個整體量具的位置的位置信號，該位置信號在可能的應用中被輸送給下游布置的分析單元，該分析單元由此控制機器組件的定位。

為了能夠將這種位置測量裝置用于高精度應用的機器，在用于修正所使用的測量分度的、通常存在的短距離格柵缺陷的測量運行中使用取決于整體量具的位置修正表。這種位置修正表例如在制造相應測量分度的過程中或在校準機器的過程中制訂生成。然后，將存儲在其中的修正數據用在測量運行中，以修正產生的位置信號。為了能夠以這種方式和方法修正當前的格柵缺陷，必須聯系用于所屬測量分度的相應位置修正表；下文中稱之為參照。為了進行參照，在此需要在所用測量分度上的定義的參考位置處對掃描射線束的位置進行測量技術測定，以便能夠在測量運行中與參考位置相聯系地使用相應的位置修正表。在此，通常通過在相應的整體量具上的一個或多個標記或參考標記預先確定相應的參考位置。但是，如果將這種參考標記集成到測量分度中，就會對位置信號產生不受歡迎的影響。

在由US 2012/105862 A1已知的具有可彼此獨立定位的整體量具、各自測量分度的光學位置測量裝置的情況下，對于這兩個所使用的每個測量分度來說都需要這種參照。

除了在使用位置修正表的情況下的參照，特別是還可能在增量的位置測量裝置中需要進行參照，以便在沿測量距離的已知位置處建立增量測量的絕對引用；在這種參照中也可能出現以上所述的問題。

在下文中，參照這一概念應包括前文所述的兩種工作方式的變體方案，也就是說，既包括在所用測量分度上的定義的參考位置處對掃描的射線束的位置進行測量技術測定，又包括在增量測量中建立絕對的位置引用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種光學位置測量裝置，所述的光學位置測量裝置能實現參照至少一個測量分度，而不會因此顯著地干擾原本的位置測量。

根據本發明，這一目的通過光學位置測量裝置來實現。

根據本發明的光學位置測量裝置包括具有第一測量分度的第一整體量具，該第一整體量具可移動地沿第一測量方向布置。第一整體量具在沿第一測量方向的至少一個定義的位置處具有空間上受限的第一標記，該第一標記與第一測量分度不同。還設置了具有第二測量分度的第二整體量具，該第二整體量具可移動地沿第二測量方向布置。第二整體量具在至少一個位置處具有第二參考標記，該第二參考標記只在第一整體量具位于沿第一測量方向的那個由第一標記預定的定義的位置時才能用于在第二整體量具的參考位置處產生至少一個第二參考信號。

可以設置為，

-第一整體量具包括作為第一測量分度的線性格柵，該線性格柵具有周期性地沿線性的第一測量方向(x)布置的分度區域，并且

-第二整體量具包括作為第二測量分度的圓環形格柵，該圓環形格柵具有周期性地沿圓周方向布置的分度區域，并且能圍繞旋轉軸線旋轉地布置，使得第二測量方向沿圓周延伸。

在另一種可能的實施方式中，

-第一整體量具包括作為第一測量分度的線性格柵，該線性格柵具有周期性地沿線性的第一測量方向布置的分度區域，并且

-第二整體量具包括作為第二測量分度的另一個線性格柵，該另一個線性格柵包括周期性地沿線性的第二測量方向布置的分度區域，其中，該第二測量方向垂直于第一測量方向取向。

有利地，

-第一測量分度被設計為入射光相陣(Phasengitter)，該入射光相陣具有周期性布置的具有不同相位差的分度區域，并且

-第二整體量具包括作為第二測量分度的至少一個透射光格柵和反射器，其中透射光格柵和反射器沿第二測量方向延伸。

在此，可以將透射光格柵設計為組合的徑向圓周格柵，該格柵具有周期性布置的具有不同衍射特性的分度區域。