[發(fā)明專利]位置測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711345560.0
• 申請(qǐng)日: 2017-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN108362317B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沃爾夫?qū)せ魻栐召M(fèi)爾;克里斯托夫·林克;約翰內(nèi)斯·特勞特納
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 約翰內(nèi)斯.海德漢博士有限公司
• 主分類號(hào): G01D5/38
• 分類號(hào): G01D5/38
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛;李慧

本發(fā)明涉及一種位置測(cè)量裝置。量具連接第一物體并包括設(shè)計(jì)為透射光柵并有第一周期性的周期性標(biāo)尺光柵。掃描單元連接第二對(duì)象并包括光源、具有第二頻率的周期性掃描光柵和檢測(cè)器組件，其由檢測(cè)平面中周期地以第三周期性布置的輻射敏感的檢測(cè)器區(qū)域構(gòu)成。從光源發(fā)出的光首先施加到標(biāo)尺光柵上然后穿過掃描光柵，其中以及從射束與標(biāo)尺光柵和掃描光柵的交互作用在檢測(cè)平面中得出有第三周期性的周期性條紋圖案，由檢測(cè)器組件對(duì)其的掃描能產(chǎn)生多個(gè)相互相移的增量信號(hào)。掃描光柵布置在一個(gè)第一和第二透明板狀的承載件上且折射率n1.3的材料填充掃描光柵與檢測(cè)器區(qū)域之間的空間。標(biāo)尺光柵與第一承載件相鄰界面之間的距離在10與200μm之間的范圍內(nèi)選擇。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種位置測(cè)量裝置，該位置測(cè)量裝置適于高精度地確定兩個(gè)物體的相對(duì)位置，將所述兩個(gè)物體沿至少一個(gè)測(cè)量方向相對(duì)于彼此可移動(dòng)地布置。

背景技術(shù)

從R.Pettigrew的題為“分析光柵成像及其對(duì)于位移測(cè)量的應(yīng)用”的出版物(SPIE卷36，第一屆歐洲應(yīng)用于度量學(xué)的光學(xué)會(huì)議(1977年)，第325-332頁)中公開了一種位置測(cè)量裝置，其基于光學(xué)3光柵掃描原理。借助于這種位置測(cè)量裝置，可以產(chǎn)生相關(guān)于兩個(gè)物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的相移增量信號(hào)，這兩個(gè)物體可以相對(duì)于彼此沿至少一個(gè)測(cè)量方向相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在這種情況下，兩個(gè)物體之一與沿著測(cè)量方向延伸并且包括至少一個(gè)標(biāo)尺光柵的量具連接。在透射光的情況下，標(biāo)尺光柵由周期性地以第一周期性d₁沿著測(cè)量方向布置的標(biāo)尺光柵區(qū)域組成，這些標(biāo)尺光柵區(qū)域具有不同的光學(xué)透射性。掃描單元與另外的物體連接，該掃描單元包括定位測(cè)量裝置的掃描側(cè)的組件。對(duì)此包括至少一個(gè)光源、掃描光柵以及檢測(cè)器裝置。掃描光柵由周期性地以周期性d₂沿著測(cè)量方向布置的掃描光柵區(qū)域構(gòu)成，這些掃描光柵區(qū)域具有不同的光學(xué)特性。檢測(cè)器裝置包括多個(gè)輻射敏感的檢測(cè)器區(qū)域，這些區(qū)域在檢測(cè)平面中周期性地以第三周期性d₃沿著測(cè)量方向布置。由光源發(fā)射的射束首先施加到標(biāo)尺光柵上并且然后穿過掃描光柵。由射束與標(biāo)尺光柵和掃描光柵的相互作用在檢測(cè)器裝置的檢測(cè)平面中得出具有第三周期性d₃的周期性的條紋圖案。然后，從利用檢測(cè)器裝置或周期性布置的檢測(cè)器區(qū)域?qū)l紋圖案進(jìn)行的掃描中能夠產(chǎn)生多個(gè)相移的增量信號(hào)。

這樣的位置測(cè)量裝置例如用于需要在機(jī)器中高精度地檢測(cè)可移動(dòng)機(jī)器部件相比于固定機(jī)器部件的位置，以便通過機(jī)器控制來將這些機(jī)器部件精確地相對(duì)定位。如果這些機(jī)器例如是機(jī)床，則對(duì)于光學(xué)位置測(cè)量裝置產(chǎn)生可能會(huì)損害其功能的使用條件。因此，例如冷卻潤(rùn)滑劑或油霧等污染物可能沉積在位置測(cè)量裝置的光學(xué)部件上，例如在掃描光柵上。在極端情況下，這會(huì)導(dǎo)致位置測(cè)量裝置的故障。

在DE 32 10 614 C2中，為了保護(hù)光學(xué)位置測(cè)量裝置的類似掃描結(jié)構(gòu)中的掃描光柵而提出，將承載件的掃描光柵布置在其上的那一側(cè)背離量具地布置。此外，掃描光柵還覆蓋有光可穿透的保護(hù)元件。由于在該位置測(cè)量裝置中，量具表現(xiàn)為第二被施加的光柵，量具保護(hù)層的污染和量具與第三光柵之間的空間中的污染可能導(dǎo)致對(duì)信號(hào)的特別不利影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于3光柵光學(xué)掃描原理的位置測(cè)量裝置，該裝置確保對(duì)掃描光柵的盡可能可靠的保護(hù)，以防止可能的污染，同時(shí)確保所產(chǎn)生的信號(hào)的高質(zhì)量。

該目的通過具有根據(jù)本發(fā)明的位置測(cè)量裝置來實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的位置測(cè)量裝置的有利實(shí)施例由以下內(nèi)容得出。