CN102203561B - 绝对角度测量装置 - Google Patents

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Abstract

一种绝对角度编码(1)具有第一编码序列(A)和第二编码序列(B)。编码序列(A、B)具有不同的长度(),其中两个编码序列(A、B)的长度()优选相差1。为了能够用这些编码序列(A、B)以交错布置的方式在单个轨道中在360°的跨度上对数目为的不同的位置进行编码或者在两个轨道中在360°的跨度上对数目为的不同的位置进行编码——其中=的共同的最小倍数,不完整地实施编码序列(A、B)的至少之一并且在到下一编码序列(A、B)的过渡处形成接合处(ST)。为了在角度编码(1)的一周内确定单义的绝对位置(POS),设置了解码设备(3),该解码设备(3)针对两个编码序列(A、B)中的每一个具有用于解码的自己的表()。为了在接合处(ST)进行解码,设置了另一个表()。从通过解码所获得的子位置()中确定出绝对位置(POS)。

Description

绝对角度测量装置
背景技术
在许多领域,为了确定两个彼此相对运动的物体的位置,越来越多地使用绝对角度测量装置。绝对角度测量装置相对于纯增量测量的系统所具有的优点是,在每个相对位置中,在供应能量中断以后也可以立即输出正确的位置信息。 
在此,绝对位置由角度编码体现。将位置信息布置在具有在测量设备中相继布置的码元的单个的编码轨道中是特别节省空间的。在此,码元以伪随机分布的方式相继布置,使得特定数目的彼此跟随的码元分别形成码字,该码字单义地定义绝对位置。在将扫描设备移动一个单个的码元时就已经形成新的码字,并且在整个的、要绝对获取的范围上提供了不同码字的序列。这种连续的或顺序的编码也常常被称为链码或被称为伪随机码(PRC)。 
为了从所扫描的码字中确定绝对位置——也称为解码,使用解码表,在该解码表中为每个码字分配一个位置。为了给所扫描的码字分配绝对位置,该码字形成用于解码表的地址,使得在输出端处存在针对该码字所保存的绝对位置并且该绝对位置可用于继续处理。该非易失性的表如今可以以硬布线的方式敷设在ASIC中,以便使得能够进行快速访问。 
对角度测量装置的分辨率的要求越来越高,使得在360°的跨度上应该单义地编码许多位置。必须编码的位置越多,后续的解码成本越高。在连续编码时的问题是,对于高的分辨率,必须生成非常多的不同的码字并且必须对这些码字进行解码。如果解码借助于表来进行,则需要大的表,在该大的表中为每个可能的码字都保存了与此有关的绝对位置。如果解码借助于计算机来进行,则这导致相对长的计算时间。 
US 6,330,522 B1说明了一种可以如何设置角度编码和角度测量设备以便减小解码成本的措施。在此,第一编码序列和第二编码序列被在360°的跨度上布置在彼此平行分布的轨道中。第一编码序列被在360°的跨度上布置五次,而第二编码序列被在360°的跨度上布置十四次。这些编码序列成不同的角度扇形。第一编码序列的位宽与第二编码序列的位宽不同。解码设备具有用于对第一编码序列进行解码的第一值储备(Wertevorrat)以及用于对第二编码序列进行解码的第二值储备。绝对位置通过两个子位置的组合在360°跨度上的每个位置处是单义的。 
在此的缺点是,在360°的跨度上只能编码一定数目的位置,该数目分别是两个编码序列的长度的整数多倍。 
发明内容
因此本发明的任务是说明一种绝对角度测量装置,利用其可以在360°的跨度上单义地编码任意数目的位置,并且利用其使得能够在角度测量装置中简单地解码通过扫描该角度编码所生成的码字的序列。 
该任务通过在权利要求1中所说明的绝对角度测量装置来解决。 
为此所使用的绝对角度编码具有多个布置在360°内的编码序列,这些编码序列以组合方式单义绝对地对360°进行编码,其中由码元的序列构成的第一编码序列成第一角度扇形并且被相继跟随地布置多次以及被多次循环延续,由码元的序列构成的第二编码序列成第二角度扇形并且被相继跟随地布置多次以及被多次循环延续,其中第一角度扇形不等于第二角度扇形,并且编码序列的至少之一在360°内仅被部分地构造,并且与后续的编码序列形成接合处。 
换句话说,两个编码序列的至少之一在360°内有一次仅部分地延展,并且该部分连接到下一编码序列上。在该连接处,该编码序列被中断,因为在这里产生接合区域,在该接合区域中在扫描时产生新的码元序列,即新的位模式或字。新的位模式意味着,该位模式不是编码序列及其循环延续的组成部分。 
在此,所述编码序列在圆盘上是圆形的或者被布置在转筒(Trommel)的范围上。 
码元分别是角度编码的一个区域,从该区域中可导出位。 
编码序列表示码元的顺序,该顺序在该编码序列的整个长度上定义码元栅格(Raster)中的不同位置。 
循环延续的编码序列表示,在编码序列的末端再次连接了该同一编码序列的开始部分。 
根据本发明构造的角度编码现在尤其是使得能够在360°的跨度上对 个不同的位置进行编码,其中优选并且是整数的。 
第一编码序列和第二编码序列的码元优选分别成相等的角度扇形。这是能够特别简单地通过码元的数目来定义角度扇形的大小的前提条件。 
如果第一编码序列的长度与第二编码序列的长度相差1,则获得了不同位置的最大数目。在此,第一编码序列的长度是第一编码序列的码元的数目,并且第二编码序列的长度是第二编码序列的码元的数目。 
当第一编码序列和第二编码序列布置在不同的轨道中时,可以得出对通过扫描编码序列所获得的字(位模式)的相对简单的评估。 
在布置在两个轨道中的情况下,在两个规道中分别在360°的跨度上布置相等的数目为的码元,其中 
=的共同的最小倍数
=第一编码序列(A)的码元的整数数目
=第二编码序列(B)的码元的整数数目。
当第一编码序列和第二编码序列布置在共同的轨道中时,在360°的跨度上可以对更多的不同位置进行编码,所通过的方式是分别交替地布置第一编码序列的一部分和第二编码序列的一部分。尤其是在第一编码序列的一个码元之后分别跟随第二编码序列的一个单个的码元,并且在第二编码序列的码元之后分别跟随第一编码序列的一个单个的码元。 
在布置在共同的轨道中的情况下,在该轨道中在360°的跨度上布置数目为个码元,其中 
=的共同的最小倍数
=第一编码序列(A)的码元的整数数目
=第二编码序列(B)的码元的整数数目。
如果应当对通过两个编码序列A、B所确定位置值进行进一步分辨,则可以与绝对角度编码同心地布置至少一个增量轨道。该增量轨道的划分周期例如是编码序列A、B的码元宽度的一小部分。 
一种角度测量装置现在具有探测器装置和解码设备,该探测器装置用于对角度编码的第一和第二编码序列进行扫描以及用于生成码字,该解码设备用于对码字进行解码以及用于生成位置值。 
解码设备具有用于对码字的第一序列进行解码的值储备,该第一序列分别在对第一编码序列及其循环延续进行扫描时产生,并且解码设备具有用于对码字的第二序列进行解码的第二值储备,该第二序列分别在对第二编码序列及其循环延续进行扫描时产生,并且解码设备具有另外的值储备,该另外的值储备适用于对第一编码序列和/或第二编码序列的接合处进行解码。 
本发明的另外的有利扩展方案在下面说明。 
附图说明
根据附图详细阐述本发明的实施例。 
图1以示意图示出具有第一角度编码的第一角度测量装置; 
图2示出用于确定第一角度测量装置的位置的流程图和计算规则;
图3示出根据第一角度编码的示例从所读取的位模式(字)中确定位置的图;
图4以示意图示出具有第二角度编码的第二角度测量装置;
图5示出第二角度测量装置的探测器装置的位模式;
图6示出用于确定第二角度测量装置的位置的流程图和计算规则;
图7示出根据第二角度编码的示例从所读取的位模式(字)中确定位置的图。
具体实施方式
在本发明中使用游标原理。为了绝对位置测量使用两个连续的编码序列A、B,这两个编码序列A、B成不同的角度扇形。在360°测量范围内的每个位置处现在获得由若干连续的编码序列A、B的子位置的组合构成的单义的绝对位置POS。这种编码的优点在于,解码设备3分别只须对相对短的若干连续的编码序列A、B及其循环的延续部分进行解码,并且然后可以从所解码的编码序列A、B中通过相对简单的关系确定出在360°的跨度上的单义的位置POS。如果解码借助于表进行,则只需要若干小的表。所需的表录入项比可输出的绝对位置少得多。 
在图1中示意性示出根据本发明所构造的第一绝对角度编码1和角度测量装置。该角度编码1被构造为使得其在一整周内、即在360°的跨度上无限地在每个位置处定义单义的绝对位置POS。为此,角度编码1由相继布置的码元A0至A4及B0至B3的序列构成,这些码元分别成相等大小的角度扇形。码元A0至A4的第一序列布置在第一轨道中以及形成第一编码序列A,并且码元B0至B3的第二序列布置在第二轨道中以及形成第二编码序列B。这两个编码轨道彼此同心地布置。特别有利的是,这两个编码轨道的码元彼此对齐。 
位置测量的原理基于所成角度扇形大小不同的两个编码序列A、B的差拍。角度扇形对此仅相对于彼此稍有差别,使得角度扇形不是角度扇形的整数多倍。 
如果如在该示例中所示出那样编码A0至A4的角度扇形等于码元B0至B3的角度扇形,则为了简化进一步的阐述,编码序列A、B的角度扇形的大小可以通过码元的数目来表示。因此,作为码元的数目是整数的并且优选是互素的。当相差1时,得出最大待解码长度。 
第一编码序列A以长度的位序列给出。第二编码序列B通过长度的位序列给出。在此。 
由于编码序列A和编码序列B的不同长度,导致编码序列A和B之间的差拍。在的情况下,可编码的总长度(即据此重复位模式的长度)通过给出,其中=的最小共同的倍数。 
对于许多应用来说期望这样的角度编码1,即该角度编码在一周上、即在360°内定义个不同的位置。为了形成该角度编码1,在360°内因此不完整地形成编码序列A、B中的至少一个,以便定义所要求的个不同的位置。 
为了位置测量,角度编码1示例性地被光学扫描,所通过的方式是码元与位置有关地调制光束,使得在扫描设备的探测器装置2的位置处产生与位置有关的光分布,该光分布被探测器装置2转换成电扫描信号。该探测器装置2是行传感器(Zeilensensor),该行传感器具有在测量方向上所布置的探测器元件的序列。这些探测器元件被构造为使得给每个相对位置中的每个码元单义地分配这些探测器元件的至少之一,并且因此从这些码元的每一个中可以获得位0或1。对此在光学扫描原理的情况下,码元是反射的或非反射的,或者不透明的或透明的,其中给反射的码元示例性地分配位值1,而给非反射的码元分配位值0。编码序列A、B内的位的顺序(位模式)针对两个编码序列A、B分别形成码字,其中所述位的数目取决于扫描长度。扫描信号、即码字,被输送给解码设备3,该解码设备3从编码序列A、B之一的每个码字中导出子位置并且从该子位置中然后从中形成绝对位置POS。在相对于角度编码1将探测器装置2移动码元A、B的宽度或长度的情况下,从编码序列A、B的每一个中分别产生新的码字。 
探测器装置2分别具有探测器2A、2B以用于分别以扫描长度来扫描编码序列A、B之一。对于该角度编码现在存在两个范围: 
第1范围
这是如下范围:其中所有编码序列A、B被完整实施并且以循环延续的方式存在。
第2范围: 
得出新的接合处ST,在该接合处ST编码序列的至少之一(在此为编码序列A)的循环延续被中断。跨过该接合处ST的范围引起在解码时利用至少一个分开的表来进行分开的处理,因为在扫描时所生成的跨过该接合处ST的位模式不存在于表和/或中。
下面根据一个示例来进行进一步阐释: 
每周长所需的位的数目:
扫描长度:
完整的角度编码1具有长度=个位置并且为了提供所需的角度编码1被切断到或减小到16个位置的长度。 
编码序列A或B通过如下给出: 
编码序列A:
编码序列B:
:用于编码序列A
:用于编码序列B
现在编码序列A和B在新的接合处ST发生什么? 
首先看到,编码序列B恰好在其循环延续处(即在之间)被切断。如果探测器装置2B因此而跨过接合处ST移动,则这不导致关于编码序列B(“B栅(B-Raster)”)和表的任何问题:在位之后又跟随位。因此编码序列B及其循环延续未被中断。
与此相反,编码序列A在接合处ST被中断,因为在接合处编码序列A被切断并且未完整地延展。在编码序列A的情况下,现在在利用探测器装置2A驶过接合处ST时,新的、未存在于表中的位模式出现。在位之后恰好不跟随,而是又是,然后才是。在新表中总结了编码序列A在接合处ST的新位置(“ST”代表接合处;“A”代表编码序列A)。该附加的表提供了用于对在接合处ST由探测器2A所生成的字进行解码的值储备。这些录入项的数目为并且在该示例中为3。 
: 
位置POS现在除接合处ST以外从子位置中确定以及在驶过接合处ST时从子位置中确定。 
根据具体的角度编码进一步阐述本发明: 
编码序列A或B通过如下给出:
编码序列A:
编码序列B:
最大可编码长度=
具有编码序列A的完整轨道:
具有编码序列B的完整轨道:
编码序列A的减少到16个位置的轨道:
编码序列B的减少到16个位置的轨道:
扫描长度(对于两个轨道中的每一个)
:用于编码序列A
:用于编码序列B
在图2中示出用于从所读取的位模式中确定位置POS的流程图和计算规则。 
图3示出用于根据具体示例从所读取的位模式(字)中确定位置POS的图。 
如果应进一步分辨通过两个编码序列A、B所确定的位置测量值,则上述角度编码1通过一个或多个另外的轨道用绝对编码或者用增量划分来补充。 
特别有利的是,从绝对角度编码1中导出周期性的增量信号,该周期性的增量信号具有对应于码元宽度(角度扇形)或者对应于码元的整数多倍宽度的周期。 
附加地有利的是,与编码序列A、B的轨道平行地、即同心地设置增量轨道4。该增量轨道4的划分周期有利地是编码序列A、B的码元的宽度的一小部分。在一个码元的角度扇形内有利地布置了数目为大于或等于1的增量划分周期。通过对增量轨道4的该尺寸确定,可以进一步细分码元的宽度。对此借助于另一未示出的探测器单元来扫描增量划分4,该另一未示出的探测器单元以公知方式产生多个彼此有相移的增量信号。这些增量信号被输送给内插单元,该内插单元对这些增量信号进行进一步细分并且输出码元宽度内的绝对子位置。该从绝对角度编码1中所获得的绝对位置POS和从增量轨道4中所获得的子位置被输送给组合单元,该组合单元从中形成这样的总体位置,即该总体位置在360°的测量范围上是绝对的并且因此是单义的并且具有对应于从增量划分中所确定的内插距离的分辨率。因此在360°的跨度上布置了例如个码元并且增量划分具有个增量周期。于是在一个码元内布置了16个增量周期。 
下面,现在根据图4至7来描述本发明的第二实施例。角度编码10于是通过交替地布置一个来自编码序列A的码元(位)并且然后一个来自编码序列B的码元(位)而产生: 
由于编码序列A和编码序列B的不同长度,导致编码序列A和B之间的差拍。 
总的可编码长度(即据此重复位模式的长度)在的情况下通过给出,其中=的最小共同的倍数。 
为了形成角度编码10,又在360°内不完整地构造了编码序列A、B的至少之一,以便例如定义所需的个不同位置。角度编码10又通过编码序列A和B的长度给出,其中并且是整数的。因为所有码元都成相同的角度扇形,所以长度再次作为码元的数目来定义对应的编码序列A、B。 
现在另外给出具有扫描长度的探测器装置20,其中是整数的。对于该系统现在存在两个范围: 
第1范围:位置0至
这是如下范围:其中对于角度编码10来说在360°的跨度上只存在完整的角度编码A和B。总体位置POS在这里借助于根据图6的计算规则来计算。
第2范围:位置: 
在接合处ST,编码序列A、B的至少之一并且因此编码序列的至少之一(在此为编码序列A)的循环延续被中断。跨过该接合处ST的范围引起利用至少一个分开的表来进行分开的处理,因为在扫描时所生成的跨过该接合处ST的位模式不存在于表和/或中。
下面根据一个示例来进行进一步阐释: 
每周长所需的位的数目:
扫描长度:
完整的角度编码1具有长度,在该示例中为40个位置,并且为了提供所需的角度编码10被切断到或减小到32个位置的长度。 
编码序列A或B通过如下给出: 
编码序列A:
编码序列B:
于是,表通过如下给出: 
:用于编码序列A
:用于编码序列B
现在编码序列A和B在新的接合处ST发生什么? 
首先看到,编码序列B恰好在其循环延续处(即在之间)被切断。如果探测器装置20因此而跨过接合处ST移动,则这不导致关于编码序列B(“B栅(B-Raster)”)和表的任何问题:在位之后又跟随位。因此编码序列B及其循环延续未被中断。
与此相反,编码序列A在接合处ST被中断。在编码序列A的情况下,现在在利用探测器装置20驶过接合处ST时,新的、未存在于表中的位模式出现。在位之后恰好不跟随,而是又是,然后才是。在新表中总结了编码序列A在接合处ST的新位置(“ST”代表接合处;“A”代表编码序列A)。 
: 
用于确定位置POS的计算规则R1、R2、R3和R4在图6中说明。应当注意,该计算规则R1、R2、R3和R4只是示例性地说明的,因为在此也可以使用其它关系。 
用于确定接合处ST处的位置的另一可能性在于,将相继跟随的位模式以其整体来考虑。对此将接合区域ST的个位模式写入表中,其中该表中的字长度现在是,在该示例中是8。 
: 
最后为该上面的示例还说明编码和附属的表: 
编码序列A:
编码序列B:
完整的角度编码(长度40位):
角度编码10(来自具有40位的完整角度编码的32位的片段):
:对于编码序列A
:用于编码序列B
在这两个示例中认识到特别有利的是,编码序列长度之一()已经是2的幂。在上面两个示例中,总长度并且。于是在此的优点是,只须“切断”编码序列A或者B之一(在此即只须“切断”编码序列A)。在其它编码序列(在此为编码序列B)的情况下,所有编码序列及其循环延续完全保留在360°的跨度上的总体中。 
在第二示例的情况下,对于360°内的码元的数目有: 
这表示,只有编码序列B之一是不完整的,或者
这表示,只有编码序列A之一是不完整的,其中E是整数的并且
在上面讨论的具有以及的示例中,编码序列A之一是不完整的并且。 
在图7中示出根据第二角度编码10的示例来从所读取的位模式(字)中确定位置POS的图。在第二和第三列中示出从根据图5的字中所确定的字。六个接下来的列示出是否在表中找到字的询问。“1”在此定义找到。下一用“RV”表示的列定义要使用的计算规则R1、R2、R3或R4。在下面的三列中说明子位置。下一列包含根据在图6中说明的规则所计算的值“n”。最后一列现在包含根据对应的计算规则R1、R2、R3或R4所计算的位置POS。 
解码设备3、30有利地被构造为ASIC,其中所需的表T、即所需的值储备分别在制造ASIC时被固定布线地构造。但是可替换地,表T或值储备也可以保存在固定值存储器、如EPROM中。 
在根据本发明所实施的角度测量装置的情况下,存储器的混合形式是特别有利的,其中一方面实现对存储器数据、即值储备的快速访问并且另一方面也使得能够快速地适应应用目的。这通过如下方式来实施:一方面用于编码序列A和B及其循环延续的值储备被固定布线地实施并且附加地设置还可根据掩膜制造编程的存储器,其中在该可编程存储器中存入接合处ST的单独所需的值储备、即表。该可编程存储器是固定值存储器并且例如被构造为EPROM。 
可以在制造角度测量设备时被固定地预先给定,即被存入。可替换地,表还可以借助于预先给定的形成规则被自动生成和保存,或者所述生成借助于校准过程(Eichlauf)来进行,在该校准过程中给每个所扫描的位模式(字)分配一个位置并且保存该位置。 
如在图4中示意性示出的那样,可以通过增量划分40来补充对应于图1的示例的绝对角度编码10。在此,再次在一个码元的角度扇形内布置数目为有利地大于或等于1个的增量划分周期。 
本发明在光学扫描原理的情况下可以特别有利地使用,因为具有最多可能不同的在360°(角度编码的一周)跨度上的位置的可光学扫描的角度编码1、10是可复制地制造的并且因此使得能够进行特别高分辨的位置测量。在此,探测器装置2、20和解码设备3、30可以共同安放在光学ASIC中。 
但是本发明不限于光学扫描原理,而是也可以在磁的、感应的以及容性的扫描原理的情况下使用。 

Claims (14)

1.一种绝对角度测量装置,具有:
角度编码(1、10),该角度编码(1、10)具有多个布置在360°内的编码序列(A、B),这些编码序列(A、B)以组合方式单义绝对地对360°进行编码,其中
由码元的序列构成的第一编码序列(A)成第一角度扇形(                                                )并且被相继跟随地布置多次以及被多次循环延续,由码元的序列构成的第二编码序列(B)成第二角度扇形()并且被相继跟随地布置多次以及被多次循环延续,其中
第一角度扇形()不等于第二角度扇形(),并且编码序列(A、B)的至少之一在360°内仅被部分地构造,并且与后续的相同编码序列(A、B)形成接合处(ST);并且第一编码序列(A)和第二编码序列(B)的码元成相等的角度扇形;
探测器装置(2、20),用于扫描角度编码(1、10)的第一和第二编码序列(A、B)并且用于生成码字(),以及
解码设备(3、30),用于对码字()进行解码并且用于生成位置值(POS)。
2.根据权利要求1所述的绝对角度测量装置,其特征在于,第一编码序列(A)的长度()与第二编码序列(B)的长度()相差1,其中第一编码序列(A)的长度()是第一编码序列的码元的整数数目并且第二编码序列(B)的长度()是第二编码序列(B)的码元的整数数目。
3.根据前述权利要求1至2之一所述的绝对角度测量装置,其特征在于,第一编码序列(A)布置在第一轨道中并且第二编码序列(B)布置在另一轨道中,该另一轨道与第一轨道同心地延伸。
4.根据权利要求3所述的绝对角度测量装置,其特征在于,在360°的跨度上在第一轨道以及另一轨道中分别布置相等的数目为的码元,其中
=的共同的最小倍数,
=第一编码序列(A)的码元的整数数目,
=第二编码序列(B)的码元的整数数目。
5.根据权利要求4所述的绝对角度测量装置,其特征在于,所述数目为,其中并且是整数的。
6.根据前述权利要求1至2之一所述的绝对角度测量装置,其特征在于,第一编码序列(A)和第二编码序列(B)布置在共同的轨道中,所通过的方式是分别交替地布置第一编码序列(A)的一部分和第二编码序列(B)的一部分。
7.根据权利要求6所述的绝对角度测量装置,其特征是,
在360°的跨度上布置数目为个码元,其中
=的共同的最小倍数,
=第一编码序列(A)的码元的整数数目,
=第二编码序列(B)的码元的整数数目。
8.根据权利要求7所述的绝对角度测量装置,其特征在于,所述数目,其中并且是整数的。
9.根据权利要求1-5之一所述的绝对角度测量装置,其特征在于,与绝对角度编码(1、10)同心地布置至少一个增量轨道(4、40)。
10.根据权利要求9所述的绝对角度测量装置,其特征在于,与绝对角度编码(1、10)同心地布置一个单个的增量轨道(4、40),并且在一个码元内布置大于或等于1的整数个增量划分周期。
11.根据权利要求1至5之一所述的绝对角度测量装置,其中解码设备(3、30)具有用于对码字的第一序列()进行解码的第一值储备(),该第一序列分别在对第一编码序列(A)及其循环延续进行扫描时产生,并且
解码设备(3、30)具有用于对码字的第二序列()进行解码的第二值储备(),该第二序列分别在对第二编码序列(B)及其循环延续进行扫描时产生,并且
解码设备(30)具有另外的值储备(),该另外的值储备()适用于对第一编码序列(A)和/或第二编码序列(B)的接合处(ST)进行解码。
12.根据权利要求11所述的绝对角度测量装置,其特征在于,所述另外的值储备()保存在可编程的固定值存储器中并且第一值储备()以及第二值储备()以固定布线的方式存在。
13.根据权利要求1或2所述的绝对角度测量装置,其特征在于,在360°的跨度上在第一轨道以及另一轨道中分别布置相等的数目为的码元,其中
=的共同的最小倍数,
=第一编码序列(A)的码元的整数数目,
=第二编码序列(B)的码元的整数数目。
14.根据权利要求13所述的绝对角度测量装置,其特征在于,所述数目为,其中并且是整数的。 
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2674731B1 (de) * 2012-06-13 2015-09-02 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Positionsmesseinrichtung
DE102012216854A1 (de) * 2012-09-20 2014-03-20 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Positionsmessgerät und Verfahren zu dessen Betrieb
EP2725325B1 (de) * 2012-10-26 2019-12-11 Robert Bosch Gmbh Positionsmesssystem
DE102013222197A1 (de) * 2013-10-31 2015-04-30 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Positionsmesseinrichtung
EP3021088B1 (de) * 2014-11-12 2018-03-07 Balluff GmbH Inkrementales Längenmesssystem und Verfahren zu seinem Betrieb

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5135081A (en) * 1991-05-01 1992-08-04 United States Elevator Corp. Elevator position sensing system using coded vertical tape
EP0368605B1 (en) * 1988-11-08 1994-12-21 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Decoding of random sequences
EP0800725B1 (en) * 1994-12-20 1999-09-01 Bourns, Inc. Digital input and control device
US6330522B1 (en) * 1998-09-17 2001-12-11 Kabushiki Kaisha Tokai Rika Denki Seisakusho Rotational angle detector and method
CN101153808A (zh) * 2007-09-19 2008-04-02 苏州一光仪器有限公司 单码道绝对式角度编码度盘及采用该度盘的编码器

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2076147B (en) * 1980-05-15 1984-07-11 Ferranti Ltd Position encoder
US4628298A (en) * 1984-06-22 1986-12-09 Bei Motion Systems Company, Inc. Chain code encoder
US4947166A (en) * 1988-02-22 1990-08-07 Dynamics Research Corporation Single track absolute encoder
US5457371A (en) * 1993-08-17 1995-10-10 Hewlett Packard Company Binary locally-initializing incremental encoder
US7034283B2 (en) * 2003-03-05 2006-04-25 Raytheon Company Absolute incremental position encoder and method
GB0412122D0 (en) * 2004-05-29 2004-06-30 Farrow Michael J Magnetic encoder
JP4924878B2 (ja) * 2006-11-06 2012-04-25 株式会社ニコン アブソリュートエンコーダ

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0368605B1 (en) * 1988-11-08 1994-12-21 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Decoding of random sequences
US5135081A (en) * 1991-05-01 1992-08-04 United States Elevator Corp. Elevator position sensing system using coded vertical tape
EP0800725B1 (en) * 1994-12-20 1999-09-01 Bourns, Inc. Digital input and control device
US6330522B1 (en) * 1998-09-17 2001-12-11 Kabushiki Kaisha Tokai Rika Denki Seisakusho Rotational angle detector and method
CN101153808A (zh) * 2007-09-19 2008-04-02 苏州一光仪器有限公司 单码道绝对式角度编码度盘及采用该度盘的编码器

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Publication number Publication date
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