[發(fā)明專利]包括冗余相位信號(hào)的絕對(duì)位置編碼器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610874670.5
• 申請(qǐng)日: 2016-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN106840215B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: T.S.庫(kù)克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社三豐
• 主分類號(hào): G01D5/14
• 分類號(hào): G01D5/14
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 王景剛;孫瑞

提供一種絕對(duì)位置編碼器，其具有標(biāo)尺、探測(cè)器和信號(hào)處理器，被配置為確定探測(cè)器沿著標(biāo)尺的絕對(duì)位置。標(biāo)尺包括信號(hào)調(diào)制標(biāo)尺圖案，所述信號(hào)調(diào)制標(biāo)尺圖案包括周期圖案部件和漸進(jìn)圖案變化部件。探測(cè)器包括N個(gè)空間相位傳感元件(比如，導(dǎo)電線圈)和至少一個(gè)參照傳感元件，所述參照傳感元件沿著測(cè)量軸線方向以一定距離間隔分開，所述距離對(duì)應(yīng)于相對(duì)N個(gè)空間相位傳感元件的第一個(gè)的360度的整數(shù)倍數(shù)的空間相位移動(dòng)。來自第一參照傳感元件的第一參照信號(hào)和來自N個(gè)空間相位傳感元件的第一個(gè)的第一信號(hào)名義上包括來自周期圖案部件的類似的信號(hào)貢獻(xiàn)，并且兩個(gè)信號(hào)間的差異是由于其來自漸進(jìn)圖案變化部件的信號(hào)貢獻(xiàn)的差異。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及精密測(cè)量?jī)x器，并且特別涉及可被用作手持儀器(比如卡尺)的絕對(duì)位置編碼器。

背景技術(shù)

可獲得各種位置傳感器，比如光學(xué)式，電容式以及電感式傳感器。這些傳感器可在讀頭中采用發(fā)射器和接收器以測(cè)量其相對(duì)于標(biāo)尺的運(yùn)動(dòng)。一些類型的傳感器對(duì)污染敏感，導(dǎo)致在制造或者車間環(huán)境中使用它們是不切實(shí)際的。相比之下，電感式傳感器可免受顆粒物，油，水和其他流體的污染。美國(guó)專利號(hào)6,011,389(‘389專利)，特此將其完整地作為參考合并于此，描述了一種可用于高準(zhǔn)確度場(chǎng)合的感應(yīng)電流位置傳感器。美國(guó)專利號(hào)5,973,494(‘494專利)，特此將其完整地作為參考合并于此，描述了增量位置電感式卡尺以及線性標(biāo)尺，包括信號(hào)發(fā)生和處理電路。美國(guó)專利號(hào)5,886,519，5,841,274，和5,894,678，特此將其每一個(gè)完整地作為參考合并于此，描述了絕對(duì)位置電感式卡尺以及采用感應(yīng)電流傳感器的電子卷尺。如這些專利所述，采用公知的印刷電路板技術(shù)所述的感應(yīng)電流傳感器是容易制造的。

不同感應(yīng)電流傳感器(以及其它類型的傳感器)的實(shí)施例可被實(shí)施為增量或者絕對(duì)位置編碼器。一般來說，增量位置傳感器采用標(biāo)尺，所述標(biāo)尺允許讀頭相對(duì)于標(biāo)尺的位移通過位移累加增量單元來確定，沿著標(biāo)尺從初始點(diǎn)開始。然而，在特定的場(chǎng)合中，比如那些編碼器使用在低能耗設(shè)備中的場(chǎng)合，更希望的是使用絕對(duì)位置編碼器。絕對(duì)位置編碼器提供獨(dú)特的輸出信號(hào)，或者信號(hào)組合，在沿著標(biāo)尺的(讀頭的)每一個(gè)位置。它們不需要連續(xù)累加增量位移以便于識(shí)別位置。因此，絕對(duì)位置編碼器允許各種節(jié)能方案。

除了針對(duì)絕對(duì)感應(yīng)電流傳感器的上述專利‘519,‘274和‘678，美國(guó)專利號(hào)3,882,482，5,965,879，5,279,044，5,237,391，5,442,166，4,964,727，4,414,754，4,109,389，5,773,820，5,010,655，6,335,618以及美國(guó)專利公開號(hào)2015/___________(序列號(hào)14/303，266，2014年6月12日提交；2014-08)也公開了各種編碼器配置和/或絕對(duì)編碼器相關(guān)的信號(hào)處理技術(shù)，特此將其每一個(gè)完整地作為參考合并于此。然而，這些公開的系統(tǒng)中很多未能夠教導(dǎo)對(duì)測(cè)量誤差具有穩(wěn)定性的配置，所述測(cè)量誤差是由于非期望的引入到讀頭和標(biāo)尺之間的間隙變化，或者非期望的讀頭相對(duì)于標(biāo)尺軸線的橫滾，俯仰和/或偏航。比如，如圖1所示，雖然讀頭164和標(biāo)尺102之間被配置為沿著標(biāo)尺102長(zhǎng)度方向的保持特定的設(shè)計(jì)的(期望的)均勻間隙，以允許讀頭相對(duì)于標(biāo)尺的滑移運(yùn)動(dòng)，使卡尺正常運(yùn)行，但實(shí)際的間隙可比設(shè)計(jì)的間隙大或小，以及可由于比如制造缺陷沿著標(biāo)尺軸線防線不均勻。如圖1進(jìn)一步所示，雖然讀頭164的軸線被設(shè)計(jì)為處于與標(biāo)尺102的軸線平行的位置，但實(shí)際的讀頭軸線可由于比如制造缺陷繞著X，Y或者Z軸橫滾，俯仰或者偏航。在間隙，橫滾，俯仰或者偏航方面即使是微小的偏差也可導(dǎo)致在高精度絕對(duì)位置編碼器比如卡尺中不希望的測(cè)量誤差。希望的是，對(duì)這些類型的測(cè)量誤差具有穩(wěn)定性的絕對(duì)編碼器改進(jìn)構(gòu)造。

發(fā)明內(nèi)容

提供這篇概要以簡(jiǎn)化形式來介紹在下述具體實(shí)施方式中作進(jìn)一步描述的概念選項(xiàng)。該概要既不意圖識(shí)別要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征，也不意圖被用作幫助來確定要求保護(hù)的主題的范圍。