[發(fā)明專利]編碼器裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880017232.4
• 申請日: 2018-03-06
• 公開（公告）號: CN110418943A
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 亞歷山大·戴維·麥肯德里克
• 申請（專利權(quán)）人: 瑞尼斯豪公司
• 主分類號: G01D5/34
• 分類號: G01D5/34;G01D5/347
• 代理公司: 北京柏杉松知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11413
• 代理人: 謝攀;劉繼富

一種投影編碼器裝置包括標尺和讀頭。該讀頭包括至少一個電磁輻射源，該至少一個電磁輻射源用于照射該標尺以便在檢測器處產(chǎn)生投影條紋圖案，該檢測器被配置成檢測該投影條紋圖案。該編碼器裝置可以被配置成抑制該條紋圖案的總諧波失真，例如使得該條紋圖案的總諧波失真不大于6％。

本發(fā)明涉及一種編碼器裝置，具體地涉及一種投影位置測量編碼器裝置，該投影位置測量編碼器裝置包括可相對于彼此移動的標尺和讀頭。

眾所周知，位置測量編碼器裝置通常包括標尺，該標尺具有讀頭可以讀取以確定和測量相對位置的一系列特征(及其衍生物，諸如速度和/或加速度)。編碼器通常被分類為增量式或絕對式。用于增量式編碼器的標尺包括讀頭檢測以確定標尺與讀頭的相對位置和移動的一系列大體周期性特征。如將理解，增量式編碼器可以被配置成提供正交(彼此為90度異相)的兩個信號，并且通常被標記為SIN信號和COS信號(即使其可以實際上不是正弦信號或余弦信號)。正交信號可以被內(nèi)插以提供將讀頭的位置準確測量到小于重復(fù)標尺圖案的一個周期。由編碼器裝置提供這種正交信號是眾所周知的，以便提供讀頭和標尺的方向以及相對移動的指示。可以在標尺上提供一個或多個參考標記以便提供參考位置，根據(jù)這些參考位置可以對標尺與讀頭的相對位置進行計數(shù)。用于絕對式編碼器的標尺包括沿著標尺長度限定唯一位置的特征(例如，一系列唯一絕對位置)，并且可以使讀頭能夠在啟動時確定其絕對位置，而無需任何相對運動。

如將理解的，增量式編碼器可以通過利用光的衍射在檢測器處產(chǎn)生隨著標尺與讀頭的相對運動而變化的合成場來工作。例如，可以通過標尺以及讀頭中的衍射光柵對光進行衍射，從而在檢測器處形成干涉條紋。還已知的是，增量式編碼器通過以下方式來操作：標尺特征選擇性地防止(例如阻擋)光到達檢測器，使得標尺特征的非成像表示(例如，陰影)被投射在增量式檢測器上。這種編碼器通常稱為投影編碼器。投影編碼器可以是透射的(其中電磁輻射源和檢測器位于標尺的相反側(cè))或反射的(其中電磁輻射源和檢測器位于標尺的同一側(cè))。在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，用于照射(衍射式編碼器和投影編碼器兩者的)標尺的光源的常用形狀包括正方形和圓形。

如在位置測量編碼器領(lǐng)域中眾所周知的，細分誤差(sub-divisional error，SDE)可能由于信號的讀數(shù)內(nèi)插的缺陷而發(fā)生。這種缺陷可能是由于處理讀數(shù)的方式、和/或由于由讀頭檢測到的信號是有缺陷的。通常期望由讀頭檢測到的信號在形式上是基本上正弦的(例如，落在檢測器上的圖案的強度變化正弦地變化)。與正弦信號的偏離可能意味著信號包括對SDE產(chǎn)生不利影響的不期望頻率(例如，信號的一次諧波/基頻的諧波)。進而，SDE對所確定位置的準確性產(chǎn)生不利的影響。SDE還通常被稱為“內(nèi)插誤差”。在本文獻中，術(shù)語SDE和內(nèi)插誤差可以互換使用。在增量式編碼器包括可以用于產(chǎn)生利薩如曲線(Lissajous)的正交信號的情況下，減小SDE提高了利薩如曲線的圓度。

本發(fā)明提供了一種改進的編碼器、具體地一種改進的投影編碼器。

例如，本文描述了一種編碼器裝置，該編碼器裝置包括標尺和讀頭，該讀頭被配置成減少標尺信號中的不期望頻率(諧波)以便由此減小編碼器裝置的細分誤差。

本文描述了一種編碼器裝置，該編碼器裝置包括標尺和讀頭，該讀頭包括至少一個電磁輻射源，該至少一個電磁輻射源用于照射該標尺以便在檢測器處產(chǎn)生條紋圖案。該條紋圖案可以是該標尺的非成像表示。換言之，該條紋圖案可以是投影條紋圖案。該編碼器裝置可以被配置成抑制該條紋圖案的總諧波失真，例如使得該條紋圖案的總諧波失真不大于6％。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種投影編碼器裝置，該投影編碼器裝置包括標尺和讀頭，該讀頭包括至少一個電磁輻射源，該至少一個電磁輻射源用于照射該標尺以便在檢測器處產(chǎn)生該標尺的非成像表示/投影條紋圖案，該檢測器被配置成檢測該投影條紋圖案。該編碼器裝置可以被配置成使得該標尺的非成像表示/投影條紋圖案的總諧波失真(total harmonic distortion，THD)不大于6％。