CN103673943B - 位置测量仪和用于其运行的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种位置测量仪和用于其运行的方法，该位置测量仪带有编码载体，该位置测量仪带有：至少一个第一分度轨道和第二分度轨道，其中，第二分度轨道是增量分度轨道，用于通过在测量方向上探测第一分度轨道和第二分度轨道产生第一位置信号的第一探测器组件，用于通过在测量方向上探测第二分度轨道产生第二位置信号的第二探测器组件，用于将第一位置信号处理成第一绝对位置值的第一位置处理单元以及用于将第二位置信号处理成第二绝对位置值的第二位置处理单元，其中，第二位置处理单元可利用绝对辅助位置值初始化，绝对辅助位置值由第一位置处理单元输送给第二位置处理单元。

Description

位置测量仪和用于其运行的方法
技术领域
本发明涉及一种根据本发明的用于确定绝对位置值的位置测量仪(其提供两个很大程度上彼此独立地产生的位置值)和一种根据本发明的用于这样的位置测量仪的运行的相应的方法。
背景技术
位置测量仪主要包括旋转发生器(Drehgeber)或者说角度测量仪以及长度测量仪。旋转发生器经常被用作用于电气驱动器的测量仪，尤其用于确定马达轴或驱动轴的绝对角位置。长度测量仪用于检测例如刀具滑板在机床中的线性运动。对于鉴于这样的位置测量仪的结构的细节示例地参照Alfons Ernst的专业书籍Digitale Laengen-undWinkelmesstechnik, Moderne Industrie出版社(1989)。
为了产生绝对位置值在编码载体(Codetraeger)上设置有分度轨道(Teilungsspur)，其由探测器组件在测量方向上来探测以产生位置信号。该位置信号又被进一步处理成绝对位置值。
对于分度轨道原则上区分成增量的和绝对的分度轨道。增量的分度轨道由大量在测量方向上以相同的间距依次布置的分度元件构成，由其探测可来检测相对的位置变化。而在绝对的分度轨道中分度元件布置成使得在任何时刻可来检测绝对的位置值。已知绝对的分度轨道，其包括多个彼此平行地布置的编码轨道，绝对位置即并行地编码。另外已知绝对的分度轨道，在其中绝对位置以链码(Kettencode)的形式串行地编码。利用增量的分度轨道原则上达到较高的分辨率，而绝对分度轨道具有可在任何时刻、还直接在接通位置测量仪之后确定绝对位置值的优点。
为了形成高分辨率的、绝对的位置测量仪，一方面可平行于绝对分度轨道设置有增量分度轨道。因此建立与绝对分度轨道的绝对关系且结合增量分度轨道实现高分辨率。绝对分度轨道可并行地或串行地来编码，但是其可设计成使得在探测时形成模拟的探测信号，利用其可推出绝对位置。由此在文件DE 197 51 853 A1中示例性地说明了一种用于感应性的旋转发生器的结构，在其中内部的分度轨道的探测每转刚好产生一个正弦振动的周期。内部的分度轨道与增量的、外部的分度轨道相联系的相位角产生高分辨率的绝对位置值。
另一方面可形成绝对位置测量仪，在其中彼此平行地设置有两个或更多个增量分度轨道，其具有不同的分度周期(Teilungsperiod)且其尺寸设定成使得在测量范围内(在旋转发生器中轴的旋转)可根据探测信号的相位角单一地来确定绝对位置。该技术的基本原理例如可从文件DE 41 25 865 A1得悉。
尤其在安全技术的角度下重要的是，由位置测量仪来确定且被转递到后续电子装置(例如数字控制部)处的位置值或角度值是可靠的，也就是说即使在位置测量仪中有技术故障的情况下也还尽可能产生可使用的位置值或角度值，或者至少该故障在位置测量仪中已被识别且被报告到数字控制部处，或者在数字控制部中可借助由位置测量仪所接收的位置值或角度值识别。
就此而言已知的在位置测量仪中通过设置带有相应的探测器和信号处理线路的两个相同的位置检测单元产生两个彼此独立的测量值。然而，这样的解决方案非常复杂且因此应被避免。
发明内容
本发明目的在于提供一种可靠的位置测量仪，其简单地来构建。此外，本发明目的在于提供一种用于运行这样的可靠的位置测量仪的方法。
该目的的第一部分根据本发明通过根据本发明的位置测量仪来实现。
根据本发明，该位置测量仪包括：
编码载体，其带有至少一个第一分度轨道和第二分度轨道，其中，第二分度轨道是增量分度轨道，
第一探测器组件，其用于通过在测量方向上探测第一分度轨道和第二分度轨道产生第一位置信号，
第二探测器组件，其用于通过在测量方向上探测第二分度轨道产生第二位置信号，
第一位置处理单元，其用于将第一位置信号处理成第一绝对位置值，以及
第二位置处理单元，其用于将第二位置信号处理成第二绝对位置值，
其中，第二位置处理单元能够利用绝对的辅助位置值初始化，辅助位置值由第一位置处理单元输送给第二位置处理单元。
该目的第二部分根据本发明通过根据本发明的用于运行位置测量仪的方法来实现。
提出一种用于运行位置测量仪的方法，该位置测量仪包括：
编码载体，其带有至少一个第一分度轨道和第二分度轨道，其中，第二分度轨道是增量分度轨道，
第一探测器组件，其用于通过在测量方向上探测第一分度轨道和第二分度轨道产生第一位置信号，
第二探测器组件，其用于通过在测量方向上探测第二分度轨道产生第二位置信号，
第一位置处理单元，其用于将第一位置信号处理成第一绝对位置值，以及
第二位置处理单元，其用于将第二位置信号处理成第二绝对位置值，
在其中在初始化阶段中利用绝对的辅助位置值使第二位置处理单元初始化，由第一位置处理单元将辅助位置值输送给第二位置处理单元。
附图说明
根据本发明的位置测量仪的、以及用于其运行的方法的另外的细节和优点由接下来的说明根据附图得出。
其中：
图1显示了对感应式旋转发生器的码盘的俯视图，
图2显示了对感应式旋转发生器的探测电路板(Abtastleiterplatte)的俯视图，
图3a显示了在激励器绕组(Erregerwindung)中的励磁电流的信号变化过程，
图3b显示了在探测器绕组(Detektorwindung)中的感应电压的信号变化过程，
图4显示了旋转发生器的剖示图，
图5显示了根据本发明的位置测量仪的第一实施形式的示意性的电路图，
图6显示了根据本发明的位置测量仪的第二实施形式的示意性的电路图以及
图7显示了根据本发明的位置测量仪的第三实施形式的示意性的电路图。
具体实施方式
在图1、2和4中显示了以根据感应测量原理工作的旋转发生器的形式的根据本发明的位置测量仪的原理上的结构。这样的旋转发生器的详细说明例如包含在这里明确地参考的文件DE 197 51 853 A1中。但是就此而言明确地指出，本发明不限于该测量原理。
根据图4，旋转发生器具有转子1和定子2。在所介绍的实施例中，转子1包括轴1.1，其例如可抗扭地被装配在待测量的马达轴处。在轴1.1的凸肩处，为了检测其角位置以码盘1.2的形式的编码载体1.2与在图4中未示出的分度轨道1.21、1.22抗扭地固定。
定子2包括壳体2.1，在其处作为承载体固定有环状的探测电路板2.2。此外，在探测电路板2.2上装配有插拔连接器2.3，通过其可来传递信号和电功率。转子1和定子2或轴1.1和壳体2.1可围绕旋转轴线R相对于彼此转动。
在图1中以俯视图显示了码盘1.2。码盘1.2包括基底，其在示出的实施例中由环氧树脂制成且在其上布置有两个分度轨道1.21、1.22。分度轨道1.21、1.22环状地来构造且关于旋转轴线R同心地以不同的直径布置在基底上。这两个分度轨道1.21、1.22相应由周期性顺序的交替布置的能导电的分度区域1.211、1.221和不能导电的分度区域1.212、1.222构成。作为用于能导电的分度区域1.211、1.221的材料，在所示的示例中将铜施加到基底上。而在不能导电的分度区域1.212、1.222中基底2.3不被覆层。
在所示出的实施形式中，内部的分度轨道1.21包括半环形的带有能导电的材料(这里铜)的分度区域1.211以及半环形的在其中未布置传导性的材料的第二分度区域1.212。
径向相邻于第一分度轨道1.21，第二分度轨道1.22处在基底上，其中，分度轨道1.22包括大量能导电的分度区域1.221以及布置在其之间的不能导电的分度区域1.222。在此，不同的分度区域1.221、1.222在材料方面如第一分度轨道1.21的分度区域1.211、1.212那样来构造。总地来说，第二分度轨道1.22在示出的实施例中包括十六个周期性地布置的、能导电的分度区域1.221以及相应地十六个布置在其之间的不能导电的分度区域1.222。
如根据图5和6所示，通过探测第一分度轨道1.21可来确定转子1或轴1.1关于定子2或探测电路板2.2的绝对位置。出于该原因，第一分度轨道1.21是绝对分度轨道1.21。而在探测第二分度轨道1.22时在转子1或轴1.1的一转期间得出具有多个周期的位置信号。第二分度轨道1.22因此是增量分度轨道1.22。在图2中所示的、设置用于探测码盘1.2的探测电路板2.2用作此外用于第一探测器组件2.22(其由不同的接收器线圈2.22构成)的承载体。这些接收器线圈2.22具有在内部的接收器轨道中的接收器导体线路(Empfaengerleiterbahn)2.221和在外部的接收器轨道中的另外的接收器导体线路2.222。在此，相应的接收器轨道的接收器导体线路2.221、2.222的属于共同的对相对于彼此偏移，使得它们可提供相位偏移90º的信号。
除了第一探测器组件2.22之外，探测电路板2.2还具有第二探测器组件2.23。其同样包括在内部的接收器轨道中的接收器导体线路2.231和在外部的接收器轨道中的另外的接收器导体线路2.232。相应的接收器轨道的接收器导体线路2.231,2.232的属于共同的对在第二探测器组件2.23中也相对于彼此偏移且同样提供相位偏移90º的信号。
为了能够相叠地布置第一探测器组件2.22的接收器导体线路2.221、2.222和第二探测器组件2.23的接收器导体线路2.231、2.232，探测电路板2.2以已知的技术多层地来实施。为了简化图示，未详尽地示出带有属于此的接收器导体线路2.231、2.232的第二探测器组件2.23，而是仅其附图标记在第一探测器组件2.22或接收器导体线路2.221、2.222的对应的附图标记旁边在方括号中来说明。
如下面进一步所示，接收器导体线路2.231是可选的且仅在根据本发明的旋转发生器的借助图6和7所说明的实施例中存在。
除了探测器组件2.22、2.23的导体线路之外，作为激励器绕组在探测电路板2.2上设置有激励器导体线路2.21，其施加在内部的、中间的和外部的激励器轨道上。探测电路板2.2本身具有中心孔且如已提及的那样实施为具有多个层的电路板。
在组装的状态中，码盘1.2和探测电路板2.2相对而置，使得轴线R延伸通过这两个元件的中点且在码盘1.2与探测电路板2.2之间的相对旋转时在第一探测器组件2.22的接收器导体线路2.221、2.222中和在探测电路板2.2的第二探测器组件2.23的接收导体轨道2.231、2.232中通过感应效应可产生取决于相应的角位置的位置信号。
因此，接收器导体线路2.221、2.222、2.231、2.232是位置探测器2.221、2.222、2.231、2.232。如已提及的那样，本发明不依赖于物理的探测原理。如果例如代替感应的探测原理来实现光学的探测原理，位置探测器2.221、2.222、2.231、2.232可实施为光电元件，在磁性的探测原理中使用磁性传感器(例如霍尔元件或MR传感器)。在通常的思路中，接收器导体线路2.221是第一探测器组件2.22的第一位置探测器2.221而接收器导体线路2.222是第一探测器组件2.22的第二位置探测器2.222。类似于此，接收器导体线路2.231是第二探测器组件2.23的第一位置探测器2.231而接收器导体线路2.232是第二探测器组件2.23的第二位置探测器2.232。
对于相应的信号形成的前提是，激励器导体线路2.21在探测轨道的区域中或在以此探测的分度轨道1.21和1.22的区域中产生在时间上变换的电磁的励磁场。在示出的实施例中，激励器导体线路2.21构造为多个平面平行的电流流过的单导体线路。如果导体线路单元的激励器导体线路2.21全都在相同的方向上被励磁电流流过，则围绕相应的导体线路单元构造有管状或柱状定向的电磁场。产生的电磁场的场线围绕导体线路单元以同心圆的形式延伸，其中，场线的方向以已知的方式取决于在导体线路单元中的电流方向。在此，直接邻接到共同的探测轨道处的导体线路单元的电流方向或这些导体线路单元的相应的接线应相反地来选择，使得在探测轨道的区域中的场线相应相同地定向。
在旋转发生器的运行期间，激励器导体线路2.21被又产生电磁的交变场的交流电流过。交变场在接收器导体线路2.221、2.222、2.231、2.232中感应交变电压，其幅度取决于码盘1.2相对于电路板2.2或相对于探测器组件2.22、2.23的相对位置。对此，图3a显示了带有周期时间T的在激励器导体线路2.21中的励磁电流I的信号变化过程，而在图3b中示例地示出了在轴1.1或与此抗扭地连接的码盘1.2的旋转速度恒定时在接收器导体线路2.221、2.222、2.231、2.232中所感应的电压U的电压变化过程。如清楚地可见的那样，感应电压U是幅度调制的信号，在其中包络线的幅度取决于分度轨道1.21、1.22关于接收器导体线路2.221、2.222、2.231、2.232的位置。在此，对于码盘1.2的每转该包络线的信号周期的数量取决于所探测的分度轨道1.21、1.22的分度周期。
在图5中示出了第一实施例的方框图，应借助其来阐述根据本发明的位置测量仪(以感应式旋转发生器为例)的工作原理。如已说明的那样，感应式旋转发生器的测量原理例如基于此，即在激励器导体线路2.21中产生电磁交变场。这在该实施例中通过振荡器单元2.4实现，其与激励器导体线路2.21形成谐振电路(Schwingkreis)。在图5中仅显示了码盘1.2的第一分度轨道1.21和第二分度轨道1.22。
对于该实施例设定成，第一分度轨道1.21和接收器导体线路2.221、2.231为了其探测实施成使得由探测产生的位置信号对于旋转发生器的轴1.1的每转具有一个周期。
为了由第一位置信号Z1_1、Z16_1(其由带有第一探测器单元2.22的接收器导体线路2.221、2.222的分度轨道1.21、1.22的探测产生)形成第一绝对位置值POS1，设置有第一位置处理单元3.1。其包括粗略位置评估单元3.11、精细位置评估单元3.12和位置值形成单元3.13。
第一位置探测器2.221的位置信号Z1_1(带有取决于位置的幅度的感应电压)(其由第一分度轨道1.21的探测产生)被输送给粗略位置评估单元3.11。在此涉及相位偏移90º的幅度调制的两个信号，其包络线(其包括位置信号Z1_1的取决于位置的分量)对于轴1.1的每转刚好具有一个周期。因此，由位置信号Z1_1可推断出轴的绝对位置。第一分度轨道1.21在该实施例中因此是绝对分度轨道1.21。粗略位置评估单元3.11将位置信号Z1_1处理成绝对的粗略位置值GPOS。如通过名称已表达的那样，粗略位置值GPOS可具有比较低的分辨率，例如32(25)步。粗略位置评估单元3.11在实践中是非常广泛的电子电路。其为了粗略位置值GPOS的形成例如包括实施如解调、A/D转换、信号修正和插值的处理步骤的功能块。
备选于该示例(在其中粗略位置值GPOS通过模拟的位置信号Z1_1的评估来确定)，第一分度轨道1.21可作为绝对分度轨道1.21并行地(例如格雷码)或串行地(伪随机码，PRC)来数字编码(未示出)。
第一探测器组件2.22的第二位置探测器2.222的位置信号Z16_1(其由第二分度轨道1.22的探测产生)被输送给精细位置评估单元3.12。在此同样涉及相位偏移90º的幅度调制的两个信号。这些信号的包络线(其包括位置信号Z16_1的取决于位置的分量)此处然而对于轴1.1的每转具有多个周期(在上述示例16中)。在各个周期彼此不能区分之后，利用这些位置信号仅可确定相对位置。精细位置评估单元3.12将位置信号Z16_1处理成精细位置值FPOS。这通过位置信号Z16_1的解调和所产生的信号的接下来的划分成位置步骤或角度步骤(插值)而发生。
为了完整性起见应提及的是，在其它探测原理(例如光学的或磁性的探测原理)中位置信号Z16_1的解调不是必需的，因为此处位置信号的幅度直接取决于位置。
精细位置值FPOS可具有相对粗略位置值GPOS更高的分辨率，例如每个周期16384(214)个位置步骤或角度步骤。换言之，精细位置值FPOS的值域仅包括该角度段，其角度范围相应于第二位置探测器2.222的位置信号的周期，也就是说精细位置值FPOS的值在第二分度轨道1.22的每个分度周期中重复。
粗略位置值GPOS和精细位置值FPOS现在被输送给位置值形成单元3.13，其由这两个值产生带有高分辨率的绝对的第一位置值POS1。这由此发生，即以高解析的精细位置值FPOS来补充低解析的粗略位置值GPOS，由此精细位置值FPOS包含绝对的关系。该方法在专业圈中以名称编码连接(Codeanschluss)已知。为了能够确保可靠的编码连接，粗略位置值GPOS和精细位置值FPOS的值域重叠至少1位是必需的。在示出的示例中，粗略位置值GPOS须具有4位的值域，以便能够区别第二分度轨道1.22的16个分度周期。为了可靠的编码连接即5位是必需的。在实践中优选地选择较大的重叠区域，由此得出8位或更多的用于粗略位置值的有利的值域。
为了形成冗余的第二位置值POS2现在设置有第二位置处理单元3.2。其包括粗略位置确定单元3.21(其实施为计数器单元3.21)、精细位置评估单元3.22和位置值形成单元3.23。
相同于第一位置处理单元3.1，在第二位置处理单元3.2中精细位置评估单元3.22将第二探测器组件2.23的第二位置探测器2.232的位置信号Z16_2(其如第一探测器组件2.22的第二位置探测器2.222的位置信号Z16_1那样得出)处理成精细位置值FPOS。其被输送给计数器单元3.21，它构造用于根据旋转方向计量精细位置值FPOS的变化。因此，计数器单元3.21的计数器状态又表示粗略位置值GPOS，利用其可将精细位置值FPOS的值域扩大到轴1.1的一转上。对此，粗略位置值GPOS和精细位置值FPOS被输送给位置值形成单元3.23。为了确保在位置值形成单元3.23中可靠的编码连接，当精细位置值FPOS和粗略位置值GPOS的值域重叠时，此处也是有利的。计数器单元3.21因此有利地设计成使得其对于解调的精细位置信号Z16_2的每个周期实施例如四个计数步骤。对此，解调的精细位置信号Z16_2d的信号变化过程被划分成四个区域(象限)且从一区域到下一区域的过渡作为精细位置值FPOS的变化事件根据旋转方向被计数。在该情况中也提及象限计数器。
在不仅精细位置值FPOS而且粗略位置值GPOS由第二分度轨道1.22(其是增量分度轨道1.22)的探测产生之后，首先这些值不具有绝对的关系。因此现在根据本发明设置成利用由第一位置处理单元3.1所产生的绝对的辅助位置值HPOS使计数器单元3.21初始化。在该实施例中，绝对的辅助位置值HPOS是第一位置处理单元3.1的粗略位置值GPOS，其除了位置值形成单元3.13之外现在还被输送给计数器单元3.21。为了该目的可设置有例如以开关元件3.3的形式的开关器件，粗略位置值GPOS经由其可切换至计数器单元3.21。该初始化有利地在初始化阶段期间直接在旋转发生器的供电接通之后来进行。
第二位置处理单元3.2的位置值形成单元3.23现在可由精细位置值FPOS和根据初始化绝对的粗略位置值GPOS形成第二绝对位置值POS2。
因此，通过第二位置处理单元3.2的根据本发明的构造，设置在第一位置处理单元3.1中且如上面已提及的那样是非常复杂的电子电路的粗略位置评估单元3.11可被节省且被待容易地实现的计数器单元3.21替代。尽管如此，在位置测量仪中提供两个绝对的位置值POS1、POS2，其在很大程度上彼此独立地来产生。通过这两个位置值POS1、POS2的比较可以以非常高的概率来识别位置测量仪中的故障。
位置值POS1、POS2被输送给通讯单元3.8且利用其可传输至后续电子装置(例如数字控制部)。这两个位置值POS1、POS2的比较可已在通讯单元3.8中实现或在后续电子装置中才实现。
图6显示了在图5中示出的位置测量仪的一改进的实施形式的方框图。在对图5的实施例的说明中已说明的功能块在图6中携带相同的附图标记。
区别于根据图5所说明的实施例，在图6中第二探测器组件2.23附加地包括接收器导体线路2.231，其形成第一位置探测器2.231(其探测码盘1.2的第一分度轨道1.21)。第二探测器组件2.23的第一位置探测器2.231的位置信号Z1_2代替第一探测器组件2.22的第一位置探测器2.221的位置信号Z1_1可输送给第一位置处理单元3.1的第一粗略位置评估单元3.11。对此可设置有另外的开关器件、例如开关元件3.4(第二探测器组件2.23的第一位置探测器2.231利用其可在初始化阶段中与第一粗略位置评估单元3.11连接)以及开关元件3.5(第一探测器组件2.22的第一位置探测器2.221利用其可在初始化阶段中与第一粗略位置评估单元3.11分离)。
该实施形式的特别的优点是，在第一位置处理单元3.1中为了形成为了计数器单元3.21的初始化且因此为了建立用于第二位置值POS2的绝对的关系作为绝对的辅助位置值HPOS被输送给第二位置处理单元3.2的粗略位置值GPOS来使用不同于用于在初始化阶段之外的正常运行中在第一位置处理单元3.1中形成粗略位置值GPOS的探测器。由此例如可已直接在旋转发生器接通之后来揭露位置探测器2.221、2.231的故障。
该实施形式特别适合于根据感应测量原理工作的位置测量仪，因为这里第二位置探测器2.231仅借助于导体线路来实现。因为探测电路板2.2(接收器导体线路2.221、2.222、2.231、2.232布置在其上)已具有足够数量的位置，实际上可在没有附加的成本和材料耗费的情况下来补充第二探测器组件2.23的第二位置探测器2.231。
图7显示了根据本发明的位置测量仪的另一实施形式的方框图。如根据图5和6所说明的变体那样，该实施形式也基于感应的探测原理。在先前的实施例中已说明的功能块在图7中携带相同的附图标记。也如先前所说明的实施例那样，该变体也不限于感应的探测原理，而是可由专业人士来运用任意的探测原理(尤其光学的、磁性的或电容的探测原理)。
如开头已提及的那样，通过设置多个增量分度轨道(其彼此具有不同的分度周期)，也可获得绝对的位置值。对此的前提是，分度周期的数量被选择成使得由增量分度轨道的探测产生的探测信号的相位角在测量范围内(在旋转发生器中轴1.1的一转，在长度测量仪中标尺的长度)在任意待区别的位置处得出始终单一的、不重复的值组合。专家可由相关的专业文献得悉对于分度周期的选择的合适的值，对此的基础例如包含在文件DE 41 25865 A1中。
在该示例中，第一分度轨道1.21和相应的探测器组件2.22、2.23的设置用于其探测的第一位置探测器2.221、2.231设计成使得位置信号Z3_1、Z3_2对于轴1.1的每转得出三个周期。对于第二分度轨道1.21和所属的第二探测器组件2.222、2.232，每转保持在上述实施例中所使用的16个周期。因为这两个分度轨道1.21、1.22不具有绝对的关系且由其探测对于轴1.1的每转得出带有多个信号周期的位置信号，分度轨道1.21、1.22可被视为增量分度轨道1.21、1.22。
因此由第一探测器单元2.22的第一位置探测器2.221将第一位置信号Z3_1而由第一探测器单元2.22的第二位置探测器2.222将第二位置信号Z16_1输送给该实施例中的第一位置处理单元4.1，其将它们处理成第一绝对的位置值POS1。对此，第一位置处理单元4.1包括第一评估单元4.11、第二评估单元4.12以及位置值形成单元4.13。
评估单元4.11、4.12构造成由输送给其的位置信号Z3_1、Z3_16确定相位角Φ1、Φ2。通过分度轨道1.21、1.22的所选择的尺寸设定，轴1.1的每转对于第一相位角Φ1得出3*360º的角度范围而对于第二相位角Φ2得出16*360º的角度范围。在轴1.1的一转内，相位角Φ1、Φ2始终得出单一的值对，使得每个值对可关联有绝对的位置值。该关联例如通过计算或借助于在位置值形成单元4.13(这两个相位角Φ1、Φ2被输送给其)中的表格实现。
第二位置处理单元4.2就此而言相应于在上述实施例中所说明的那样，即为了形成第二位置值POS2此处也仅来使用由第二分度轨道1.22的探测产生的位置信号Z16_2且绝对的关系通过利用辅助位置值HPOS使粗略位置确定单元4.21初始化来建立。不同于先前的实施例，粗略位置确定单元4.21此处然而不是计数器单元、而是存储器单元4.21，绝对的辅助位置值HPOS和第二绝对位置值POS2被输送给其。不仅辅助位置值HPOS而且第二绝对位置值POS2可存储在存储器单元4.21中且当前所存储的值可作为粗略位置值GPOS发出到位置值形成单元4.23。
在该实施例中将第一绝对的位置值POS1(其在第一位置处理单元4.1中被产生)作为绝对的辅助位置值HPOS输送给第二位置处理单元4.2。对此可设置有以开关元件3.6的形式的开关器件。
为了建立绝对的关系，在初始化阶段中将第一绝对位置值POS1存储在第二位置处理单元4.2的存储器单元4.21中且作为粗略位置值GPOS发出到位置值形成单元4.23处。其从粗略位置值GPOS和由精细位置评估单元3.22所产生的精细位置值FPOS形成第二绝对位置值POS2。在第二绝对位置值POS2可供使用之后，其在由工作节拍信号CLK所规定的时间间隔中被存储到存储器单元4.21中且又作为粗略位置值GPOS被发出到位置值形成单元4.23处。工作节拍信号CLK的频率被选择成使得即使在精细位置值FPOS的最大的变化速度的情况下也能够可靠地识别从增量分度轨道的一分度周期至下一个的过渡。
也在该实施例中，粗略位置值GPOS和精细位置值FPOS的值域必须重叠至少1位，以便能够形成第二绝对位置值POS2。在示出的示例中这意味着，粗略位置值GPOS须具有5位或更多的位宽，因为已需要4位以便能够鉴别增量分度轨道的当前的信号周期。然而在实践中追求较大的重叠区域，直至第二绝对位置值POS2的满值域。所选择的重叠范围还确定存储器单元4.21的必需的位宽以及较高值的位(其由第一绝对位置值POS1和由第二绝对位置值POS2被引导至存储器单元4.21)的数量。
为了优化位置测量仪的分辨率在第二位置处理单元4.2中为了形成精细位置值FPOS使用由带有最大数量的分度周期的增量分度轨道的探测产生的位置信号是有利的。在示出的示例中，其是由第二分度轨道1.22的探测产生的位置信号Z2_16。
第二探测器组件2.23的第一位置探测器2.231在该实施例中也可作为可选的来考虑，以便还进一步提高第二绝对位置值POS2的产生的可靠性。然而当在使用第一探测器组件2.22的第一位置探测器2.221的位置信号Z3_1的情况下来形成作为辅助位置值HPOS被输送给存储器单元4.21的第一绝对位置值POS1时，这里也可已产生非常可靠的第二位置值POS2。
本发明适合于带有编码载体的位置测量仪，在编码载体上布置有至少两个分度轨道1.21、1.22，通过其探测可来形成绝对的位置值POS1、POS2。有利的组合是：
绝对分度轨道1.21和增量分度轨道1.22，相应于根据图5和6所说明的实施例。绝对分度轨道1.21可以模拟地、数字并行地或数字串行地来编码。
两个增量分度轨道1.21、1.22，其具有不同的分度周期且在其中可由位置信号来确定的相位角在测量范围内在任何位置处得出单一的值对，相应于根据图7所说明的实施例。

Claims (17)

1.一种位置测量仪，其带有：
编码载体(1.2)，其带有至少一个第一分度轨道(1.21)和第二分度轨道(1.22)，其中，所述第二分度轨道(1.22)是增量分度轨道，
第一探测器组件(2.22)，其用于通过在测量方向上探测所述第一分度轨道(1.21)和所述第二分度轨道(1.22)产生第一位置信号(Z1_1,Z3_1,Z16_1)，
第二探测器组件(2.23)，其用于通过在测量方向上探测所述第二分度轨道(1.22)产生第二位置信号(Z16_2)，
第一位置处理单元(3.1,4.1)，其用于将所述第一位置信号(Z1_1,Z3_1,Z16_1)处理成第一绝对位置值(POS1)，以及
第二位置处理单元(3.2,4.2)，其用于将所述第二位置信号(Z16_2)处理成第二绝对位置值(POS2)，
其中，所述第二位置处理单元(3.2,4.2)能够利用绝对的辅助位置值(HPOS)初始化，所述辅助位置值由所述第一位置处理单元(3.1,4.1)输送给所述第二位置处理单元(3.2,4.2)。
2.根据权利要求1所述的位置测量仪，其中，所述第二位置处理单元(3.2,4.2)包括：
精细位置评估单元(3.22)，其用于将所述第二位置信号(Z16_2)处理成精细位置值(FPOS)，
计数器单元(3.21)，所述精细位置值(FPOS)输送给其且利用其通过所述精细位置值(FPOS)的变化的计数能够产生粗略位置值(GPOS)，以及
位置值形成单元(3.23)，利用其能够将所述粗略位置值(GPOS)和所述精细位置值(FPOS)处理成所述第二绝对位置值(POS2)，
并且所述计数器单元(3.21)能够利用绝对的所述辅助位置值(HPOS)初始化。
3.根据权利要求1所述的位置测量仪，其中，所述第二位置处理单元(3.2,4.2)包括：
精细位置评估单元(3.22)，其用于将所述第二位置信号(Z16_2)处理成精细位置值(FPOS)，
存储器单元(4.21)，所述第二绝对位置值(POS2)输送给其且所述第二绝对位置值(POS2)能够作为粗略位置值(GPOS)存储在其中，以及
位置值形成单元(4.23)，利用其能够将所述粗略位置值(GPOS)和所述精细位置值(FPOS)处理成所述第二绝对位置值(POS2)，
并且绝对的所述辅助位置值(HPOS)能够作为粗略位置值(GPOS)存储在所述存储器单元(4.21)中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的位置测量仪，其中，所述第一分度轨道(1.21)是绝对分度轨道且所述第一位置处理单元(3.1)包括粗略位置评估单元(3.11)，其从由所述第一分度轨道(1.21)的探测得出的位置信号(Z1_1)产生绝对的粗略位置值(GPOS)，其作为辅助位置值(HPOS)输送给所述第二位置处理单元(3.2,4.2)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的位置测量仪，其中，所述第一分度轨道(1.21)是第一增量分度轨道且所述第二分度轨道(1.22)是第二增量分度轨道，所述分度轨道(1.21,1.22)具有不同数量的分度周期且所述第一位置处理单元(4.1)从由所述第一分度轨道(1.21)和所述第二分度轨道(1.22)的探测得出的位置信号(Z3_1,Z16_1)产生所述第一绝对位置值(POS1)，其中的至少一定数目的高值的位作为辅助位置值(HPOS)输送给所述第二位置处理单元(3.2,4.2)。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的位置测量仪，其中，设置有开关器件(3.3,3.6)，利用其能够将所述辅助位置值(HPOS)输送给所述第二位置处理单元(3.2,4.2)。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的位置测量仪，其中，所述第二探测器组件(2.23)包括用于探测所述第一分度轨道(1.21)的第一位置探测器(2.231)和用于探测所述第二分度轨道(1.22)的第二位置探测器(2.232)且设置有开关器件(3.4,3.5)，利用其能够将由所述第一分度轨道(1.21)的探测得出的位置信号(Z1_2,Z3_2)输送给所述第一位置处理单元(3.1,4.1)以形成所述辅助位置值(HPOS)。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的位置测量仪，其中，所述第一绝对位置值(POS1)和所述第二绝对位置值(POS2)输送给通讯单元(3.8)且由它能够发出至后续电子装置。
9.一种用于运行位置测量仪的方法，所述位置测量仪带有：
编码载体(1.2)，其带有至少一个第一分度轨道(1.21)和第二分度轨道(1.22)，其中，所述第二分度轨道(1.22)是增量分度轨道，
第一探测器组件(2.22)，其用于通过在测量方向上探测所述第一分度轨道(1.21)和所述第二分度轨道(1.22)产生第一位置信号(Z1_1,Z3_1,Z16_1)，
第二探测器组件(2.23)，其用于通过在测量方向上探测所述第二分度轨道(1.22)产生第二位置信号(Z16_2)，
第一位置处理单元(3.1,4.1)，其用于将所述第一位置信号(Z1_1,Z3_1,Z16_1)处理成第一绝对位置值(POS1)，以及
第二位置处理单元(3.2,4.2)，其用于将所述第二位置信号(Z16_2)处理成第二绝对位置值(POS2)，
其中，利用绝对的辅助位置值(HPOS)使所述第二位置处理单元(3.2,4.2)初始化，由所述第一位置处理单元(3.1,4.1)将所述辅助位置值输送给所述第二位置处理单元(3.2,4.2)。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第二位置处理单元(3.2,4.2)包括：
精细位置评估单元(3.22)，其用于将所述第二位置信号(Z16_2)处理成精细位置值(FPOS)，
计数器单元(3.21)，所述精细位置值(FPOS)输送给其且利用其通过所述精细位置值(FPOS)的变化的计数能够产生粗略位置值(GPOS)，以及
位置值形成单元(3.23)，利用其能够将所述粗略位置值(GPOS)和所述精细位置值(FPOS)处理成所述第二绝对位置值(POS2)，
并且利用绝对的所述辅助位置值(HPOS)在初始化阶段中使所述计数器单元(3.21)初始化。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第二位置处理单元(3.2,4.2)包括：
精细位置评估单元(3.22)，其用于将所述第二位置信号(Z16_2)处理成精细位置值(FPOS)，
存储器单元(4.21)，所述第二绝对位置值(POS2)输送给其且所述第二绝对位置值(POS2)能够作为粗略位置值(GPOS)存储在其中，以及
位置值形成单元(4.23)，利用其能够将所述粗略位置值(GPOS)和所述精细位置值(FPOS)处理成所述第二绝对位置值(POS2)，
并且在初始化阶段中将绝对的所述辅助位置值(HPOS)作为粗略位置值(GPOS)存储在所述存储器单元(4.21)中。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中，所述第一分度轨道(1.21)是绝对分度轨道且所述第一位置处理单元(3.1)包括粗略位置评估单元(3.11)，其从由所述第一分度轨道(1.21)的探测得出的位置信号(Z1_1)产生绝对的粗略位置值(GPOS)，其作为辅助位置值(HPOS)被输送给所述第二位置处理单元(3.2,4.2)。
13.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中，所述第一分度轨道(1.21)是第一增量分度轨道且所述第二分度轨道(1.22)是第二增量分度轨道，所述分度轨道(1.21,1.22)具有不同数量的分度周期且所述第一位置处理单元(4.1)从由所述第一分度轨道(1.21)和所述第二分度轨道(1.22)的探测得出的位置信号(Z3_1,Z16_1)产生所述第一绝对位置值(POS1)，其中的至少一定数目的高值的位作为辅助位置值(HPOS)被输送给所述第二位置处理单元(3.2,4.2)。
14.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中，设置有开关器件(3.3,3.6)，利用其将所述辅助位置值(HPOS)输送给所述第二位置处理单元(3.2,4.2)。
15.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中，所述第二探测器组件(2.23)包括用于探测所述第一分度轨道(1.21)的第一位置探测器(2.231)和用于探测所述第二分度轨道(1.22)的第二位置探测器(2.232)且设置有开关器件(3.4,3.5)，利用其将由所述第一分度轨道(1.21)的探测得出的位置信号(Z1_2,Z3_2)输送给所述第一位置处理单元(3.1,4.1)以形成所述辅助位置值(HPOS)。
16.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中，将所述第一绝对位置值(POS1)和所述第二绝对位置值(POS2)输送给通讯单元(3.8)且由它能够发出至后续电子装置。
17.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中，所述第二位置处理单元(3.2,4.2)的初始化直接在所述位置测量仪接通之后实现。
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