CN101166954A - 编码器误差测定 - Google Patents
编码器误差测定 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101166954A CN101166954A CNA2006800139836A CN200680013983A CN101166954A CN 101166954 A CN101166954 A CN 101166954A CN A2006800139836 A CNA2006800139836 A CN A2006800139836A CN 200680013983 A CN200680013983 A CN 200680013983A CN 101166954 A CN101166954 A CN 101166954A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- read head
- scale
- encoder
- height sensor
- operation height
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 12
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011900 installation process Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001915 proofreading effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
- G01D5/24471—Error correction
- G01D5/24485—Error correction using other sensors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
- G01D5/3473—Circular or rotary encoders
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
- G01D3/028—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure
- G01D3/036—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure on measuring arrangements themselves
- G01D3/0365—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure on measuring arrangements themselves the undesired influence being measured using a separate sensor, which produces an influence related signal
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
本发明描述了一种运行高度感测设备，用于测量编码器的读取头部分(40)和标尺(10)之间的间隔。该运行高度感测设备包括运行高度传感器(41、42、46、50)，其位于或者可连接到编码器的读取头部分(40)。还描述了该设备对编码器读取头部分(40)的临时、或者永久连接。在优选实施方案中，描述了旋转式编码器，并且该运行高度感测设备用于测量其偏心率。
Description
技术领域
本发明涉及对位置测量编码器中的运行高度的测量。尤其是，本发明涉及确定旋转编码器设备和类似设备中的任何偏心误差的方法和装置。
背景技术
旋转编码器是已知的，通常包括可以相对于一个或多个读取头旋转的圆环。该圆环通常具有标记在其周边的标尺，该标尺可以由相关联的读取头读取。在这种旋转编码器设备中由偏心率引起的误差表现为角度测量中的误差，该误差具有周期等于编码器旋转一周的正弦形式。通常，与编码器的旋转轴尽可能地同心地安装编码器。
已知可以使用度盘式指示器(DTI)测量偏心的程度。编码器和DTI都安装在固定的参考表面(例如工作台)上，并且DTI用于在编码器圆环旋转时测量其外表面的位移。调整编码器，直到检测不到编码器表面的位移(或者检测到编码器表明的位移非常小)。这种手动调整方法需要在支撑部件上费时地安装DTI以及在编码器旋转时人工读取DTI。此外，对编码器的访问常常受限，使得无法使用DTI。
发明内容
根据本发明的第一个方面，提供了一种运行高度感测设备，用于提供对编码器的读取头部分和标尺之间间隔的测量，其特征在于所述设备包括定位于或者可连接到编码器读取头部分的运行高度传感器。
因而本发明提供了一种具有读取头传感器的运行高度感测设备，所述设备可以永久地或者临时地定位于编码器的读取头部分。当定位于编码器的读取头部分时，该设备提供了对标尺和读取头部分之间间隔或间隙(即运行高度)的指示。从而能够使用这样的装置测量在读取头部分经过标尺时出现的运行高度的任何变化。
如下面所详细描述的，本发明的运行高度传感器在许多与编码器有关的应用中是有益的。例如，将运行高度传感器定位于旋转编码器的读取头部分使得在标尺相对于读取头部分旋转时，能够测量这种旋转编码器的标尺和读取头部分之间的间隔。在多个不同的角度方向测量标尺和读取头部分之间的间隔能够确定这种旋转编码器设备的偏心率。
此外，将运行高度感测设备直接定位于读取头部分，而不是提供一种位于编码器外部的测量设备，能够以更快、更紧凑、并且更廉价的方案测量编码器设备中的运行高度。尤其是，本发明克服了在对编码器设备构造进行配置或检验过程中对提供外部度盘式指示器(DTI)或类似设备的需求。
应当指出，本发明能够测量偏心率。校正任何这种偏心率的单独技术公开在我们的与本申请同日提交的共同未决的国际专利申请(基于英国专利申请GB0508325.8，申请人案卷参考号为650GB)中。在GB0508325.8中描述的技术不需要为了进行测量而消除编码器的所有偏心率。然而，其确实需要测量编码器的偏心率以考虑偏心率误差从而对编码器的角度测量结果进行校正。
有利的是，运行高度传感器包括非接触式传感器。优选地，该非接触式传感器包括光学、感应式、电容性、磁性和气体压力传感器中的至少一个。应当指出，虽然优选非接触式传感器，也可以替代提供接触式传感器。
方便地，运行高度传感器产生电信号，该信号指示读取头部分和标尺之间的间隔。可以连续产生所述信号从而在读取头部分经过标尺时提供对运行高度的连续测量。作为替代，可以仅在需要时产生电信号；例如根据要求产生电信号或者当读取头部分相对于标尺定位于任意的一个或多个位置时产生电信号。
有利的是，运行高度传感器包括可脱开的连接装置，允许传感器以可脱开的方式连接到编码器的读取头部分。以此方式，可以在对运行高度进行测量的任何时候(例如当对编码器进行安装或校准时)将运行高度传感器固定到读取头部分。一旦已经进行了必要的测量，可以将传感器从读取头部分移除。
如下面更加详细描述的，编码器的读取头部分可以包含读取头(即包括用于读取编码器标尺的标尺读出器的头)和/或读取头安装支架或类似的适合保持读取头的支撑部件。换句话说，可脱开的连接装置可以设置为，直接将运行高度传感器连接到读取头或者将其连接到读取头也可以连接于其上的支撑部件。
可脱开的连接装置优选包括夹子或者类似固定设备，其允许运行高度传感器和读取头部分快速连接和断开。这允许快速并且简便地安装运行高度传感器，而不存在使用DTI或其它类似外部设备时所需的费时的安装过程。
方便地，运行高度传感器可以以固定方式连接到编码器的读取头部分。换句话说，该传感器可以永久地连接到读取头部分或者集成为其一部分。以此方式，在任何需要的时候可以测量运行高度，而不需要使用任何额外的设备。从而可以提供编码器设备，可以连续地或者在任何需要的时候测量运行高度。
有利的是，提供了一种用于编码器的读取头，其包括上面所描述类型的运行高度感测设备和标尺读出器。标尺读出器适用于读取相关联的标尺以提供对读取头和标尺之间相对的横向或角度运动的测量。该标尺读出器可以包括增量标尺读出器或者绝对标尺读出器。以此方式，标尺读出器提供对于读取头已经通过了多少标尺和/或读取头相对于标尺的绝对(横向)位置的测量。
方便地，读取头包括组合传感器，其结合标尺读出器和运行高度传感器。从而这样的传感器提供关于读取头和标尺之间相对横向或角度运动的信息，还提供在标尺经过读取头时出现的运行高度的任何变化。提供这种组合传感器允许提供紧凑的读取头。
有利的是，组合传感器包括光源和至少两个光学探测器，读取头设置为，来自光源的光线可以经过相关联的编码器标尺到达每一个光学探测器。例如，光源可以设置为使用光束照亮编码器标尺。然后可以设置光学探测器以接收由标尺反射或者透射的任何光线。
优选地，所述至少两个光学探测器是空间分离的，并且运行高度传感器根据由光学探测器所接收的光线的相对强度提供对标尺和读取头之间间隔的测量。
作为提供具有组合的标尺读取头和运行高度传感器的读取头的替代，读取头可以结合与运行高度感测设备分离的标尺读出器。在此情况下，标尺读出器优选定位于运行高度感测设备附近。
有利地，还可以提供结合上面描述的读取头的编码器装置。从而提供包括具有集成的运行高度感测设备的读取头的编码器装置，其可以在任何需要的时候对运行高度进行测量。
还可以提供包括读取头部分和可以以可脱开的方式连接到读取头部分的运行高度感测设备的编码器装置。换句话说，编码器装置可以包括在任何需要测量运行高度的时候能够连接到读取头部分的的运行高度感测设备。
有利的是，编码器的读取头部分包括读取头支撑结构(例如支架或者类似支撑部件)，其中运行高度感测设备和读取头中的每一个都可以以可脱开的方式连接到读取头支撑结构。该读取头支撑结构可以设置为，在任何一个时刻保持读取头和运行高度测量设备中的任何一个或者两者。在优选实施方案中，在任何测量运行高度的时候，读取头可以从读取头支撑结构上移除并且由运行高度感测设备替代。
作为替代，编码器的读取头部分方便地包括读取头，运行高度传感器可以以可脱开的方式连接到读取头。换句话说，运行高度感测设备可以在任何需要测量运行高度的时候连接到(例如夹到)编码器的读取头上。
编码器还可以包括标尺，读取头部分可以相对于标尺运动。例如，可以方便地提供线性编码器，其中编码器标尺可以相对于读取头部分直线性平移。
还可以提供标尺相对于读取头部分可旋转地安装的旋转式编码器。有利的是，该标尺包括圆环，该圆环包括一系列的周边标尺标记。这样的标记优选设置在圆环的边缘上。
有利的是，所述设备包括偏心率测量装置，偏心率测量装置设置为根据所测量的标尺和读取头之间的间隔确定偏心率，所述间隔是标尺相对于读取头部分的角度方向的函数。
根据本发明的第二个方面，编码器装置包括编码器标尺，该编码器标尺可以相对于读取头运动，其特征在于所述读取头包括集成的运行高度传感器，用于在所述读取头经过编码器标尺时测量读取头运行高度的任何变化。
有利的是，编码器装置是旋转式编码器装置，运行高度传感器设置为在所述读取头相对于编码器标尺旋转时测量读取头运行高度的任何变化。方便地，提供偏心率测量装置以根据运行高度的变化测定偏心率，所述运行高度的变化是编码器标尺相对于读取头部分的角度方向的函数。
根据本发明的第三个方面，旋转式编码器装置包括编码器标尺，该标尺相对于读取头部分可旋转地安装，其中运行高度传感器可以以可脱开的方式连接到读取头部分，所述运行高度传感器设置为在连接到读取头部分时测量读取头部分和编码器标尺之间间隔的任何变化。
根据本发明的第四个方面，旋转式编码器装置包括相对于单个读取头可旋转地安装的编码器标尺，其中该装置包括用于测量编码器标尺的偏心率的集成装置。
根据本发明的第五个方面，运行高度测量方法包括步骤(i)确定编码器的读取头部分和标尺之间的间隔，其特征在于步骤(i)包括使用位于所述编码器读取头部分的运行高度传感器。有利的是，该方法包括在读取头部分经过标尺时测量读取头部分和标尺之间间隔的任何变化的步骤。方便地，这样的步骤包括非接触式传感器的使用。
有利的是，将该方法应用到旋转式编码器。优选地，该方法进一步包括根据所测量的读取头部分和标尺之间的间隔测定所述旋转式编码器的偏心率的步骤。该方法还可以有利地包括将运行高度传感器连接到编码器的读取头部分的步骤。
因而可以看出，本发明提供了旋转式编码器读出器，其具有测量编码器标尺部件(例如编码器标尺)偏心率的装置以及测量编码器读出器和标尺部件之间角度运动的装置。优选地，编码器读出器永久地具有所述用于测量偏心率的装置。作为替代，编码器读出器临时地具有所述用于测量偏心率的装置。优选地，用于测量偏心率的装置包括用于测量读出器和编码器标尺部件之间间隙的装置。
所述用于测量角度运动的装置可以包括用于角度测量(例如增量测量)的读出器元件(例如光学元件)，，并且这些元件还包括用于测量偏心率的装置。优选地，编码器读出器具有基本上如这里所描述的用于测量偏心率的集成装置。
如上面所概述的，本发明还扩展至偏心率测定设备、编码器读出器和容纳所述设备和读出器两者的安装装置，从而该设备和读出器是可互换的。本发明还扩展至各种方法，这些方法测定编码器的偏心率，然后将用于确定偏心率的所述设备用常规的编码器读出器替换。
附图说明
下面借助实例并且参考附图描述本发明，在附图中：
图1显示了本发明的第一个实施方案；
图2显示了本发明的第二个实施方案；
图3显示了本发明的第三个实施方案；
图4a和4b显示了本发明的第四个实施方案；
图5a和5b显示了本发明的第五个实施方案；
图6显示了本发明的第六个实施方案；
图7a、7b、7c和7d显示了本发明的第七个实施方案。
具体实施方式
图1显示了编码器标尺10和固定的编码器读出器40(也称为读取头)，该读出器能够以常规方式读取编码器标尺10上的标记以便确定编码器标尺绕旋转中心3旋转的角度。在这个例子中，旋转中心3与编码器的几何中心1不重合。因此经过旋转，由于编码器标尺明显偏心，间隙h将发生变化。上述偏心将会在由读取头40确定的角度测量结果中产生误差。
如果间隙h可以测量，则可以确定由偏心产生的误差。然后可以消除该误差(例如通过调整标尺的装配)或者可以应用适当的补偿。在我们的要求英国专利申请GB0508325.8(代理人参考号650GB)的优先权的共同未决国际(PCT)专利申请中描述了一种合适的校正方法。
在图1所示的实施方案中，在固定的供给压力下将加压气体p充入导管42。气体经由间隙h的泄漏将随着间隙的改变而变化。压力的变化可以由压力传感器44测量，在此为U形管压力计。从而可以看出，h的任何变化都可以被确定，因为这样的变化将引起传感器44中相应的压力变化。可以校准所述压力变化以给出h的绝对数值。
在图2所示的实施方案中，间隙h由电容性元件46确定，该元件的电容随着间隙h的变化而改变。使用电容传感器电路48测量电容，进而测量间隙h。
在图3所示的实施方案中，间隙h改变线圈50的感应系数。使用调谐电路52确定间隙h。在这个实施方案中，编码器标尺10优选为金属的和磁性的。检测线圈感应系数的变化例如其损耗因子的其它技术是已知的并且可以使用。
在图4所示的实施方案中显示了测距设备41，该设备用于确定间隙h。在这个实施方案中，所用的测距设备产生光束，例如红外辐射束。确定光线返回设备41所用的时间，从而可以进行间隙h的计算。作为替代，测距设备可以是聚焦设备，例如可以使用CCD无源聚焦系统通过图像处理确定间隙h。通过比较穿过CCD的编码器标尺标记的光线强度的变化可以确定h的大小。一旦建立光线强度发生突变的聚焦图像，产生该聚焦图像所需的设备41的调整角度可以用作间隙h的计量。
另一种替代方式是使用自动聚焦设备，该设备利用针孔。通过针孔对来自编码器标尺的图像进行聚焦所需的调整角度用于确定间隙h。使用光电探测器测量穿过针孔的光线量，这提供了对焦距的测量，进而测量间隙h。
在图1-4所示的实施方案中，示出偏心测定设备42、44；46、48；50、52；41作为与读取头一体的部件因而永久连接于其上。然而也可以是，这些间隙感测元件可以是临时连接到读取头40；例如使用夹子或者其它类型的可脱开的固定装置进行连接。在连接时，偏心测定设备可以用于测定所述设备和编码器标尺相对运动过程中的偏心误差。如果偏心测定设备仅是临时连接的，当不再需要时可以将其移除以节省空间。
还有可能，读取头40和偏心测定设备可以是分立的可交换元件。在这样的例子中，这两个元件可以具有共同的安装支架或区域100，其反过来容纳所述两个元件。首先使用如上所述的偏心测定设备测量偏心率，然后移除该设备而替换为读取头。这种修改提供了简单的节省空间的布置，可以以很小的额外成本用在多个编码器/读取头装置上。
为了便于说明，图1-4中示出的偏心测量设备远离角度测量设备20、22。在实践中，偏心测量设备通常非常靠近角度测量设备20、22，从而可以更好地表示角度测量设备处的偏心率。
图5a显示了读取头的一个实施方案，该读取头具有用于角度测量的装置，适合于测量间隙h。在使用中，来自光源20的光线从编码器标尺反射并且落在光电探测器22上。编码器标尺设置为使得所反射的光线在相关联的光电探测器22上形成亮和暗的图案(干涉条纹)。随着编码器在方向R上运动，这个条纹图案会发生变化，并且强度的变化可以用于确定角度旋转R的度数。由光电探测器根据光线强度产生的信号将依赖于编码器标尺10和读取头40之间的间隙h以近似钟形曲线的方式变化。可以调整这一信号的信号处理布置，从而可以使用来自光电探测器的信号的幅度确定间隙h，并且在h变化时确定偏心率。
图5b为曲线22’的图解，显示了所检测信号强度(电压)V随间隙或运行高度h的变化。在编码器旋转R过程中，可以测量由运行高度h的变化dh引起的信号强度的变化dV。如果dh设置为出现在钟形曲线的最陡峭的部分，那么如图所示，对于微小的dh而言dV将是十分显著的。因而dV在局部上与dh成比例。
图6a显示了图5a所示实施方案的改进实施方案。在这个实施方案中，存在两个彼此相对位移的光电探测器22和26。因此，在两个光电探测器中的每一个探测器上的信号强度将是不同的。
图6b显示了当h取数值h1和h2(其中dh等于h1-h2)时来自光电探测器22和26的两个信号22’和26’的电压(V)幅度。当h等于h1时，信号22’和26’分别取数值V1和V2。当h等于h2时，信号22’和26’分别取数值V3和V4。可以看出，间隙的变化dh(即间隙从h1变化为h2)造成两个信号22’和26’的比率从V1-V2变化为V3-V4。
监测两个信号的比率而不是单个信号的绝对幅度，这提供了对外部噪声影响的较大抵抗力。如果信号22’和26’由于外部影响例如污染而增大或者减小(虚线27和29显示了增大的情况)，感测到杂散光或者等级性质的改变，那么两个信号22’和26’将一起以相同的比率变化，如图所示。因而当两个信号22’和26’的幅度一起变化时，上面所提到的比率将近似保持不变。所以在图6a所示的实施方案中，dh的确定不受信号强度22’和26’变化的影响，这些强度变化由读取头处的变化例如总的光强度的变化而引起。从而h可以位于图6b所示曲线上的任意位置。然而该设备优选设置为，在感兴趣的间隙h周围，信号22’和26’的梯度是不同的，从而随着间隙的变化，信号22’和26’的比率变化最大化。
图7a显示了本发明的另一个实施方案，其中常规用于角度测量的读取头40的光学布置还适合于测量偏心率。在这个实施方案中，两个相对的光电探测器栅28和30用在光源20的每一侧。在增量测量过程中，这两个栅测量如上所述的光强度的正弦变化。随着编码器相对于读取头发生旋转，假设间隙h不发生变化，则每个光电探测器栅将测量相同的增量变化。如果间隙h发生变化，例如如虚线所指示的变化dh，那么每个光电探测器的光线相位将位移相反的量-dx和dx。如果出现这样的位移，那么来自光电探测器28和30的差信号(subtracted signal)的幅度将随着间隙h的变化而改变。从而h的变化可以作为差信号变化的函数而被测量。
图7b显示了随着编码器标尺旋转，间隙为h时来自光电探测器28和30的两个增量信号28’和30’。图7c显示了当间隙变化dh时的两个信号28’和30’。在这种情况下，因为距离h已经变化，信号的相位关系也发生改变。图7d显示了信号30’减去信号28’的情况。线7b显示图7b中的信号30’减去图7b中的信号28’的情况。线7c显示图7c中的信号30’减去图7c中的信号28’的情况。这些信号7b和7c的幅度依赖于信号28’和30’之间的相位关系，进而依赖于h的大小。独立于信号的幅度提取信号的相对相位的其它技术是已知的，可以用于获取高度变化dh。
还可以直接将信号28’和30’输出到计数器或者类似的电路(未示出)，其可以确定每个光电探测器28和30的表观角度位置。由于上面所提到的影响，这些表观位置将随着dh变化而变化，因此由信号28’和30’获得的表观角度位置的变化可以用于确定dh。
在上面描述的每个实施方案中，已经示例了当在编码器标尺10的外周边表面上发生角度旋转时对角度旋转进行的增量测量。然而，可以使用径向标记，并且可以根据平行于旋转轴延伸的任意表面测量偏心率，或者通过参考垂直于所述轴的表面上的特征测量偏心率。同样，也可以是编码器标尺10是固定的而读取头40运动，或者两者都可以旋转。绝对角度测量可以用作上面所描述和说明的增量测量的替代方案，或者同时使用绝对角度测量和增量测量。示例了光学角度测量，然而这种测量可以是光学测量之外的其它类型，例如磁性测量或者电容性测量。此外，这里描述的运行高度感测设备还可以用于测量非旋转编码器设备中的运行高度。例如，这样的设备可以用于测量线性编码系统中的读取头或者类似设备的运行高度。
Claims (32)
1.一种运行高度感测设备，用于提供对编码器的读取头部分和标尺之间间隔的测量，其特征在于，所述设备包括运行高度传感器，该传感器定位于或者可连接到编码器的读取头部分。
2.根据权利要求1所述的设备，其中运行高度传感器包括非接触传感器。
3.根据权利要求2所述的设备，其中非接触传感器包括光学、感应式、电容性、磁性和气体压力传感器中的至少一种。
4.根据前面任意一项权利要求所述的设备，其中运行高度传感器产生电信号，该信号指示读取头部分和标尺之间的间隔。
5.根据前面任意一项权利要求所述的设备，其中运行高度传感器包括可脱开的连接装置，该可脱开的连接装置允许所述传感器以可脱开的方式连接到编码器的读取头部分。
6.根据权利要求1到4中任意一项所述的设备，其中运行高度传感器可以以固定方式连接到编码器的读取头部分。
7.一种用于编码器的读取头，包括根据前面任意一项权利要求所述的运行高度感测设备和标尺读出器。
8.根据权利要求7所述的读取头，包括组合传感器，该组合传感器结合标尺读出器和运行高度传感器。
9.根据权利要求8所述的读取头，其中所述组合传感器包括光源和至少两个光学探测器，该读取头设置为使得来自光源的光线经过相关联的编码器标尺到达两个光学探测器中的每一个。
10.根据权利要求9所述的读取头，其中所述至少两个光学探测器空间上分离，并且所述运行高度传感器根据由光学探测器接收的光线的相对强度，提供对标尺和读取头之间间隔的测量。
11.根据权利要求7所述的读取头，其中，标尺读出器定位于所述运行高度感测设备的附近。
12.一种编码器装置，包括读取头部分，其中读取头部分包括根据权利要求7到11中任意一项所述的读取头。
13.一种编码器装置，包括读取头部分和根据权利要求1到5中任意一项所述的运行高度感测设备，其中该运行高度感测设备的运行高度传感器可以以可脱开的方式连接到读取头部分。
14.根据权利要求13所述的装置，其中读取头部分包括读取头支撑结构，其中运行高度传感器和读取头中的每一个均可以以可脱开的方式连接到读取头支撑结构。
15.根据权利要求13所述的装置，其中读取头部分包括读取头，所述运行高度传感器可以以可脱开的方式连接到该读取头。
16.根据权利要求12到15中任意一项所述的装置，包括标尺，所述读取头部分可相对于该标尺运动。
17.根据权利要求16所述的装置，其中标尺相对于读取头部分可旋转地安装。
18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述标尺包括圆环，该圆环包括一系列周边标尺标记。
19.根据权利要求18所述的装置，其中所述标尺标记设置在所述圆环的边缘上。
20.根据权利要求17到19中任意一项所述的装置，包括偏心率测量装置，该偏心率测量装置设置为根据所测量的标尺和读取头部分之间的间隔测定偏心率，所述间隔是标尺相对于读取头部分的角度方向的函数。
21.一种编码器装置，包括可相对于读取头运动的编码器标尺，其特征在于，所述读取头包括集成的运行高度传感器，该传感器用于在所述读取头经过编码器标尺时测量读取头运行高度的任何变化。
22.根据权利要求21所述的装置，其中编码器装置是旋转式编码器装置，运行高度传感器设置成用于在所述读取头相对于编码器标尺旋转时测量读取头运行高度的任何变化。
23.根据权利要求22所述的装置，其中设置偏心率测量装置，用于根据运行高度的变化测定偏心率，所述运行高度的变化是编码器标尺相对于读取头部分的角度方向的函数。
24.一种旋转式编码器装置，包括相对于读取头部分可旋转地安装的编码器标尺，其中运行高度传感器可以以可脱开的方式连接到读取头部分，所述运行高度传感器设置为用于在连接到读取头部分时测量读取头部分和编码器标尺之间间隔的任何变化。
25.一种旋转式编码器装置，包括相对于单个读取头可旋转地安装的编码器标尺，其中该装置包括用于测量编码器标尺的偏心率的集成装置。
26.一种运行高度测量方法，包括步骤(i)：确定编码器的读取头部分和标尺之间的间隔，其特征在于步骤(i)包括使用位于所述编码器的读取头部分的运行高度传感器。
27.根据权利要求26所述的方法，包括以下步骤：在读取头部分经过标尺时测量读取头部分和标尺之间间隔的任何变化。
28.根据权利要求27所述的方法，应用于旋转式编码器。
29.根据权利要求28所述的方法，并且进一步包括以下步骤：根据所测量的读取头部分和标尺之间的间隔确定所述旋转式编码器的偏心率。
30.根据权利要求26到29中任意一项所述的方法，包括以下步骤：将运行高度传感器连接到编码器的读取头部分。
31.基本上如前面参考图1到7所描述的装置。
32.基本上如前面参考图1到7所描述的方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GBGB0508335.7A GB0508335D0 (en) | 2005-04-26 | 2005-04-26 | Encoder error determination |
| GB0508335.7 | 2005-04-26 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101166954A true CN101166954A (zh) | 2008-04-23 |
Family
ID=34640080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNA2006800139836A Pending CN101166954A (zh) | 2005-04-26 | 2006-04-25 | 编码器误差测定 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20090095892A1 (zh) |
| EP (1) | EP1875174A1 (zh) |
| JP (1) | JP2008539409A (zh) |
| CN (1) | CN101166954A (zh) |
| GB (1) | GB0508335D0 (zh) |
| WO (1) | WO2006114619A1 (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103376123A (zh) * | 2012-04-27 | 2013-10-30 | 佳能株式会社 | 编码器、透镜装置和照相机 |
| EP4102173A1 (de) * | 2021-06-07 | 2022-12-14 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Verfahren zur positionierung eines körpers mit einer winkelskalierung |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0508325D0 (en) | 2005-04-26 | 2005-06-01 | Renishaw Plc | Rotary encoders |
| DE502006006465D1 (de) * | 2006-11-17 | 2010-04-29 | Amo Automatisierung Messtechni | Positionsmesseinrichtung |
| DE102007053046A1 (de) * | 2007-11-05 | 2009-05-07 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Verfahren zur Montage eines Körpers mit einer Winkelskalierung und Vorrichtung hierfür |
| JP5832088B2 (ja) | 2010-12-15 | 2015-12-16 | キヤノン株式会社 | ロータリーエンコーダ |
| JP4816988B1 (ja) * | 2011-02-10 | 2011-11-16 | 株式会社安川電機 | エンコーダ、光学モジュール及びサーボシステム |
| CN103890667B (zh) * | 2011-10-21 | 2017-02-15 | 谷歌公司 | 用户友好、网络连接的学习型恒温器及相关系统和方法 |
| JP5896804B2 (ja) * | 2012-03-26 | 2016-03-30 | 三菱電機株式会社 | リードヘッド制御機構、及び光学式エンコーダ |
| CN110291365A (zh) * | 2017-02-20 | 2019-09-27 | 日立汽车系统株式会社 | 角度检测装置 |
| DE102018202239A1 (de) * | 2018-02-14 | 2019-08-14 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Lagerlose Winkelmesseinrichtung |
| CN108592961B (zh) * | 2018-05-21 | 2021-02-12 | 深圳市英科达光电技术有限公司 | 一种游标多读数头全代码相加的高精度绝对式光电编码器 |
| DE102018217934A1 (de) | 2018-10-19 | 2020-04-23 | Dr. Johannes Heidenhain Gesellschaft Mit Beschränkter Haftung | Positionsmesseinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Positionsmesseinrichtung |
| EP4291858A1 (en) * | 2021-02-09 | 2023-12-20 | Renishaw PLC | Disc scale member offset determination |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6145922A (ja) | 1984-08-10 | 1986-03-06 | Hitachi Ltd | 位置検出センサ |
| GB8820777D0 (en) * | 1988-09-02 | 1988-10-05 | Renishaw Plc | Tape scale applicator |
| EP0531947B1 (en) | 1991-09-09 | 1997-01-02 | Kabushiki Kaisha Tokai Rika Denki Seisakusho | Position detecting apparatus |
| DE19511068A1 (de) | 1995-03-25 | 1996-09-26 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Lichtelektrische Positionsmeßeinrichtung |
| JP2002090114A (ja) * | 2000-07-10 | 2002-03-27 | Mitsutoyo Corp | 光スポット位置センサ及び変位測定装置 |
-
2005
- 2005-04-26 GB GBGB0508335.7A patent/GB0508335D0/en not_active Ceased
-
2006
- 2006-04-25 CN CNA2006800139836A patent/CN101166954A/zh active Pending
- 2006-04-25 WO PCT/GB2006/001518 patent/WO2006114619A1/en not_active Application Discontinuation
- 2006-04-25 EP EP06743868A patent/EP1875174A1/en not_active Withdrawn
- 2006-04-25 JP JP2008508293A patent/JP2008539409A/ja not_active Withdrawn
- 2006-04-25 US US11/887,624 patent/US20090095892A1/en not_active Abandoned
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103376123A (zh) * | 2012-04-27 | 2013-10-30 | 佳能株式会社 | 编码器、透镜装置和照相机 |
| CN103376123B (zh) * | 2012-04-27 | 2016-01-20 | 佳能株式会社 | 编码器、透镜装置和照相机 |
| US9329058B2 (en) | 2012-04-27 | 2016-05-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Encoder that detects displacement of an object, and lens apparatus and camera having the same |
| EP4102173A1 (de) * | 2021-06-07 | 2022-12-14 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Verfahren zur positionierung eines körpers mit einer winkelskalierung |
| US11725923B2 (en) | 2021-06-07 | 2023-08-15 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Method for positioning a body having an angle scale |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20090095892A1 (en) | 2009-04-16 |
| WO2006114619A1 (en) | 2006-11-02 |
| JP2008539409A (ja) | 2008-11-13 |
| EP1875174A1 (en) | 2008-01-09 |
| GB0508335D0 (en) | 2005-06-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101166954A (zh) | 编码器误差测定 | |
| CN100507454C (zh) | 刻度尺和读取头设备 | |
| CN103063189B (zh) | 基于光杠杆的测角器件检定方法 | |
| US8031334B2 (en) | Method for determining an influencing variable acting on the eccentricity in a goniometer | |
| JP3168451B2 (ja) | ロータリーエンコーダ | |
| CA2152886C (en) | Torque meter | |
| CN102985793A (zh) | 自补偿角度编码器 | |
| CN102498368A (zh) | 包括光学应变仪的远程位移传感器的装置及其系统 | |
| JPS5994012A (ja) | 位置測定方法及びこの方法を実施するための装置 | |
| CA2641684C (en) | Angle measurement apparatus | |
| CN108362206B (zh) | 一种基于容栅的非接触式位移传感器 | |
| EP2541216A2 (en) | Optical encoder including passive readhead with remote contactless excitation and signal sensing | |
| JPH05500707A (ja) | 高分解能絶対エンコーダ | |
| CN103852091B (zh) | 光电式绝对位置检测器及其安装方法 | |
| CN101410697A (zh) | 光电输出单元以及具有光电输出单元的测量仪 | |
| CN102997948A (zh) | 旋转位置测量装置 | |
| US11636889B2 (en) | Automatic magnetic flow recording device | |
| KR20000005250A (ko) | 각 측정장치_ | |
| CN1038887A (zh) | 指针式钟手表实走日差测试方法 | |
| CN112066859A (zh) | 光斑位置的检测方法及光斑位置检测系统 | |
| US5349183A (en) | Diffraction grating rotary speed sensor having a circumferentially variable pitch diffraction grating | |
| GB2321969A (en) | Rotary coupling alignment | |
| Chen et al. | Progress of optical sensor system for health monitoring of bridges at Chongqing University | |
| KR20030069947A (ko) | 영상처리기술(Image Processing)을 이용한 구조물의 신축 및 변위측정 시스템 | |
| CN105241770A (zh) | 一种磁感应式回弹传感器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20080423 |