CN103808260A - 光学位置测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光学位置测量装置。这一装置包括第一整体量具，该第一整体量具具有第一测量分度并且可移动地沿第一测量方向布置。第一整体量具在沿第一测量方向的至少一个定义的位置处具有空间上受限的第一标记，该第一标记与第一测量分度不同。另外，位置测量装置包括第二整体量具，该第二整体量具具有第二测量分度并且可移动地沿第二测量方向布置。第二整体量具在至少一个位置处具有第二参考标记，该第二参考标记只在第一整体量具位于沿第一测量方向的那个由第一标记预定的定义的位置时才能用于在第二整体量具的参考位置处产生至少一个第二参考信号。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学位置测量装置。
背景技术
从申请人的US2012/105862A1中描述的第二实施例中已知了包括两个可以相互运动的整体量具的光学位置测量装置。在前述出版物中被称为扫描格栅的第一整体量具包括设计为入射光线性格栅的第一测量分度。在该出版物中被称为分度盘的第二整体量具包括由透射光径向格栅和反射器构成的第二测量分度。第一整体量具和第二整体量具相对彼此可移动地布置；在这里，两个整体量具可以彼此独立地运动。第一整体量具沿线性的第一测量方向可移动地布置；第二整体量具围绕旋转轴线可旋转地布置。借助于这个位置测量装置产生关于相应的一个整体量具或多个整体量具的位置的位置信号，该位置信号在可能的应用中被输送给下游布置的分析单元，该分析单元由此控制机器组件的定位。
为了能够将这种位置测量装置用于高精度应用的机器，在用于修正所使用的测量分度的、通常存在的短距离格栅缺陷的测量运行中使用取决于整体量具的位置修正表。这种位置修正表例如在制造相应测量分度的过程中或在校准机器的过程中制订生成。然后，将存储在其中的修正数据用在测量运行中，以修正产生的位置信号。为了能够以这种方式和方法修正当前的格栅缺陷，必须联系用于所属测量分度的相应位置修正表；下文中称之为参照。为了进行参照，在此需要在所用测量分度上的定义的参考位置处对扫描射线束的位置进行测量技术测定，以便能够在测量运行中与参考位置相联系地使用相应的位置修正表。在此，通常通过在相应的整体量具上的一个或多个标记或参考标记预先确定相应的参考位置。但是，如果将这种参考标记集成到测量分度中，就会对位置信号产生不受欢迎的影响。
在由US2012/105862A1已知的具有可彼此独立定位的整体量具、各自测量分度的光学位置测量装置的情况下，对于这两个所使用的每个测量分度来说都需要这种参照。
除了在使用位置修正表的情况下的参照，特别是还可能在增量的位置测量装置中需要进行参照，以便在沿测量距离的已知位置处建立增量测量的绝对引用；在这种参照中也可能出现以上所述的问题。
在下文中，参照这一概念应包括前文所述的两种工作方式的变体方案，也就是说，既包括在所用测量分度上的定义的参考位置处对扫描的射线束的位置进行测量技术测定，又包括在增量测量中建立绝对的位置引用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光学位置测量装置，所述的光学位置测量装置能实现参照至少一个测量分度，而不会因此显著地干扰原本的位置测量。
根据本发明，这一目的通过具有权利要求1所述特征的光学位置测量装置来实现。
根据本发明的光学位置测量装置的有利实施方式由从属权利要求中的措施得出。
根据本发明的光学位置测量装置包括具有第一测量分度的第一整体量具，该第一整体量具可移动地沿第一测量方向布置。第一整体量具在沿第一测量方向的至少一个定义的位置处具有空间上受限的第一标记，该第一标记与第一测量分度不同。还设置了具有第二测量分度的第二整体量具，该第二整体量具可移动地沿第二测量方向布置。第二整体量具在至少一个位置处具有第二参考标记，该第二参考标记只在第一整体量具位于沿第一测量方向的那个由第一标记预定的定义的位置时才能用于在第二整体量具的参考位置处产生至少一个第二参考信号。
可以设置为，
-第一整体量具包括作为第一测量分度的线性格栅，该线性格栅具有周期性地沿线性的第一测量方向（x）布置的分度区域，并且
-第二整体量具包括作为第二测量分度的圆环形格栅，该圆环形格栅具有周期性地沿圆周方向布置的分度区域，并且能围绕旋转轴线旋转地布置，使得第二测量方向沿圆周延伸。
在另一种可能的实施方式中，
-第一整体量具包括作为第一测量分度的线性格栅，该线性格栅具有周期性地沿线性的第一测量方向布置的分度区域，并且
-第二整体量具包括作为第二测量分度的另一个线性格栅，该另一个线性格栅包括周期性地沿线性的第二测量方向布置的分度区域，其中，该第二测量方向垂直于第一测量方向取向。
有利地，
-第一测量分度被设计为入射光相阵（Phasengitter），该入射光相阵具有周期性布置的具有不同相位差的分度区域，并且
-第二整体量具包括作为第二测量分度的至少一个透射光格栅和反射器，其中透射光格栅和反射器沿第二测量方向延伸。
在此，可以将透射光格栅设计为组合的径向圆周格栅，该格栅具有周期性布置的具有不同衍射特性的分度区域。
在有利的实施方式中提出，第一标记这样设计，即通过第一标记在沿第一测量方向的至少一个定义位置处产生对所探测信号的信号干扰并得出用于选择性地激活第二参考标记的开关功能。
在此，第一标记可以包括至少一个第一和第二子标记。
在此，可以实现的是，第一子标记或者
-包括至少一个吸收区域，该吸收区域集成地布置在第一测量分度中并且只是少量地反射或不反射入射在该吸收区域上的子射线束，或者
-包括至少一个线状结构，该线状结构集成地布置在第一测量分度中，并且该线状结构具有线性格栅，该线性格栅的分度区域相对于第一测量分度的分度区域扭转地布置。
第二子标记可以包括至少一个线状结构，该线状结构集成地布置在第一测量分度中，其中该线状结构具有线性格栅，该线性格栅的分度区域相对于第一测量分度的分度区域扭转地布置。
有利地提出，第一标记布置在第一测量分度的纵向端部处。
可以实现的是，第一和第二子标记分别具有小于子射线束的直径的伸展，该子射线束扫描该第一和第二子标记。
在一种实施方式中可以提出，第一标记设计为参考标记并用于在第一整体量具的参考位置处产生至少一个第一参考信号，并且只有在第一整体量具位于其参考位置时才能产生第二参考信号。
第二参考标记这样设计，即，只在第一整体量具位于沿第一测量方向的那个由第一标记预定的定义的位置时，该第二参考标记才能由至少一个扫描的子射线束来施加。
在此可以实现的是，第二参考标记设计为至少一个反射的参考区域，该参考区域在第二整体量具的参考位置处垂直于第二测量方向与第二测量分度的反射器相邻地布置。
有利地，根据本发明的光学位置测量装置包括
-光源和
-具有多个探测器件的探测器装置，其中
-由光源射入的光束在第一测量分度处分为两个子射线束，
-该子射线束在第二测量分度的透射光格栅的方向上传播并在那里发生衍射，
-经过衍射的子射线束在第二测量分度的反射器方向上传播并在那里在第二测量分度的透射光格栅的方向上发生回反射，
-该子射线束在第二测量分度的透射光格栅方向上传播并在那里重新发生衍射，
-经过衍射的子射线束在第一测量分度的方向上传播，在此产生子射线束的重叠，并且
-经过重叠的子射线束在探测器装置的探测器件的方向上传播，使得
-能从两个整体量具的光学扫描中产生关于两个整体量具的相对位置的位置信号。
通过根据本发明的措施，目前也可以参照两个可以彼此独立运动的测量分度，而不会因此影响测量运行中原本的位置测量。所以，例如在原本的测量运行中，可以使用两个测量分度的位置修正表来修正可能存在的格栅缺陷；从而确保高精度的定位。
当然，通过根据本发明的措施也可以只参照唯一的测量分度。
另外，每个测量分度可供使用的测量区域不受分别另一个测量分度上的标记或参考标记限制，其中该测量区域分别由测量分度沿相应测量方向的延伸预先确定。
在这种情况下，本发明不仅可以用于本文开头所述的位置测量装置变体方案，该位置测量装置的第一整体量具包括作为测量分度的线性格栅并且该位置测量装置的第二整体量具包括作为测量分度的径向格栅。在可替换的实施方式中，第一和第二整体量具可以分别包括作为测量分度的线性格栅，其中该线性格栅彼此垂直地取向。
附图说明
本发明的其它优点以及细节由下文中根据附图对实施例的描述中得出。
在此，附图示出：
图1在俯视图中示出根据本发明的光学位置测量装置的实施例的示意性部分视图；
图2利用第一参考标记区域内的第一测量分度的实施例示出第一整体量具的部分视图；
图3a利用第二参考标记区域内的第二测量分度的实施例示出第二整体量具的部分视图；
图3b示出第二参考标记区域内具有反射器的第二整体量具的实施例的部分视图；
图4a，4b分别示出根据本发明的光学位置测量装置的实施例的扫描光路的截面图；
图5示出图4a，4b中根据本发明的光学位置测量装置的实施例的展开的扫描光路；
图6是用于说明第一参考信号的产生的示意图；
图7a-7c，8a-8c和9a-9c分别示出用于说明第二参考信号的产生的示意图；
图10示出第一标记区域内可替换地设计的具有第一测量分度的第一整体量具的部分视图。
具体实施方式
图1中以强示意性的形式示出根据本发明的光学位置测量装置的实施例的组件。在此，示出的是如本文开头所述的申请人的US2012/105862A1的第二实施例中已基本描述的测量装置。现为了能够参照两个使用的整体量具10，20，通过下文中阐述的根据本发明的措施补充这个测量装置。在这种情况下，在图1的简化图中基本上只示出了光学位置测量装置的为阐述根据本发明的、与参照有关的措施所需的元件。
与前述出版物US2012/105862A1中根据图6和7的测量装置相类似，在当前实例中将具有第一测量分度的第一整体量具10可移动地布置在沿线性的第一测量方向x的相应机器中。如由图2中的测量分度11的部分视图显示出的，第一测量分度11在此设计为入射光相阵形式的线性格栅。这个线性格栅具有周期性沿第一测量方向x布置的、具有不同相位差的分度区域11.1，11.2。因此，带状的分度区域11.1，11.2在使用相阵的情况下是接片和空隙。当然，根据本发明的位置测量装置也可以包括可替换地设计的第一测量分度，该第一测量分度包括周期性地沿线性的第一测量方向布置的分度区域，例如振幅格栅等。图1中出于图示清晰的原因没有详细示出所使用的第一整体量具10的第一测量分度11。
同样地出于这个原因，图1中没有示出光源以及具有多个探测器件的探测器装置。相对于根据本发明的光学位置测量装置的这些组件，可移动地沿第一测量方向x布置第一整体量具10。
根据本发明的光学位置测量装置还具有第二整体量具20，该第二整体量具具有第二测量分度21，该第二测量分度还是没有在图1中详细示出；第二整体量具20的部分视图在图3a，3b中示出。作为第二测量分度21，第二整体量具20在当前实施例中包括由透射光格栅与反射器21.3组成的组合。在此，该透射光格栅布置在板状载体基板24的顶面上，反射器21.3布置在其相对的底面上，其中，反射器的反射侧在透射光格栅方向上指向。
在当前实施例中，第二测量分度21设计为圆环形，其中，透射光格栅具有周期性地沿圆周方向布置的、传输特性不同的分度区域21.1，21.2；为此，可参见图3a中第二测量分度21的部分视图。
除此之外，第二测量分度21包括圆环形反射器21.3，该反射器在图3b的俯视图中示出。在至少一个位置处，垂直于第二测量方向与圆环形反射器21.3相邻地，以可反射的子区域的形式设置第二参考标记25。第二测量分度21的透射光格栅设计为所谓的径向圆周格栅；该径向圆周格栅具有周期性布置的衍射特性不同的分度区域21.1，21.2。关于这种径向圆周格栅的细节可参见申请人的US2012/105862A1。
第二整体量具20在相应机器中可围绕旋转轴线R旋转地布置，并因此同样相对于（图1中未示出的）光源和探测器装置是可相对运动的。在此，旋转轴线R与圆环形第二测量分度21的圆中心重合。所以，第二整体量具20的测量方向在当前实施例中圆环状地围绕旋转轴线R延伸，下文中称之为第二测量方向。
以下根据图4a，4b和5，对根据本发明的光学位置测量装置中用于产生相对于第一和第二整体量具10，20的相对位置而言与位移有关的位置信号的基本扫描光路进行阐述。通过这种扫描光路产生的位置信号例如在（图中未示出的）机器控制装置中用于以定义的方式和方法定位确定的机器组件。用于产生这些位置信号使用的扫描光路基本符合由前文所述的US2012/105862A1的第二实施例中已知的光路。在此，本申请书的图4a，4b在不同的视图中示出光源1和探测器装置的探测器件3.1-3.3之间的扫描光路，而图5示出展开的（entfalteten）扫描光路。
由光源1发出的对准的光束首先在位置P1处倾斜地射在第二整体量具20的载体基板24上。该载体基板24通过位置P2传输该光束，使得其在位置P3处落在第一测量分度11的入射光格栅上，该入射光格栅将其分为两个子射线束并在y方向上转向。然后，子射线束在位置P4a，P4b处到达载体基板24上的第二测量分度21的透射光格栅的第一区域上。在此，两个子射线束经历衍射并再次被平行地对准z方向，并且在x方向上通过叠加的柱面透镜作用（Zylinderlinsenwirkung）聚焦到载体基板24底侧上的反射器21.3上的位置P5a，P5b上。反射后，子射线束在位置P6a，P6b处到达载体基板24上的第二测量分度21的透射光格栅的第二区域上，从而重新通过柱面透镜作用在x方向上再次校准并且通过叠加的转向作用相对于射入的子射线束返回转向。于是两个子射线束射到第一测量分度11的入射光格栅上的共同的点P7上，在那里叠加并作为叠加的子射线束通过第二整体量具20的载体基板24的位置P8a，P8b，P8c和P9a，P9b，P9c以得出的第0个和第±1个衍射级射出。紧接着，如US2012/105862A1的第一实施例中所说明的那样，通过探测器装置的光电探测器件3.1，3.2，3.2进行探测并产生相对于两个整体量具10，20的相对位置而言的有相位差的位置信号。可替换地，在这种情况下也可以实现的是，以光导纤维发射（einzukoppeln）子射线束并传输到远离地布置的下游分析电子元件。
从现在开始在下文中对根据本发明的各个措施以及用于参照根据本发明的光学位置测量装置的两个整体量具10，20的具体工作方式进行详细说明。
图2中第一测量分度11的部分视图示出用于参照第一整体量具10的采用参考标记15形式的第一标记。第一测量分度11如前所述设计为线性格栅，该线性格栅具有周期性地沿第一测量方向x布置的、具有不同相位差的分度区域11.1，11.2。在当前实施例中，第一测量分度11的矩形分度区域11.1，11.2的纵轴相对于第一测量方向x倾斜地取向，也就是说，所形成的角度不等于90°；当然，此处也可以设置其它角度。
如由图2中显示的，第一参考标记15在图中示出的实施例中在所选的第一测量分度11的参考位置处由第一子标记15.2a，15.2b和第二子标记15.1构成。这两个子标记15.1，15.2a，15.2b分别由线状结构构成，该线状结构集成地布置到第一测量分度11中并且，如由图中显示的，分别包括线性格栅，线性格栅的分度区域相对于第一测量分度11的分度区域11.1，11.2扭转地布置。
在此，经证实原则上有利的是，（如实例中所示）将第一标记或参考标记15布置在第一测量分度11的不用于原本的定位的区域内，即在第一测量分度11的纵向端部。
在当前实施例中，第二子标记15.1在第一测量分度11的整个宽度上倾斜延伸并且如图所示包括线性格栅，该线性格栅的分度区域相对于第一测量分度11的分度区域11.1，11.2扭转地布置。
相反，第一子标记15.2a，15.2b设置了两个相同设计的子线状结构，该子线状结构同样地相对于第一测量分度11倾斜地布置并分别从第一测量分度11的边缘延伸到第一测量分度11的大约中心位置。第一子标记15.1，15.2a，15.2b的子线状结构沿第一测量方向x错开布置，并且如前所述分别由线性格栅构成，该线性格栅的分度区域相对于第一测量分度11的分度区域11.1，11.2扭转地布置。
第二和第一子标记15.1或15.2a，15.2b的线状结构的分度区域布置为在测量分度平面内以相同的角度地，但与第一测量分度11的分度区域11.1，11.2方向相反地扭转地布置。通过线状结构15.1，15.2a，15.2b的线性格栅产生对射在其之上的子射线束的特定光学作用，下文中的描述将对此作进一步说明。
在用于参照第一整体量具10的第一参考标记15的这种设计方案中，如果扫描射线束在位置P3处扫过第一参考标记15的第二或第一子标记15.1或15.2a，15.2b，则此处以不同于其余测量分度11的角度布置的两个子标记15.1或15.2a，15.2b的线性格栅发挥作用，使由其反射的子射线束不再落在第二整体量具20的圆环形反射器21.3上。因此，前述扫描光路以这种方式和方法在沿第一测量方向x的定义的位置处，例如在参考位置处，定义地被所选择的第一参考标记15的设计方案干扰。这通过利用第二或第一子标记15.1，15.2a，15.2b的线性格栅对射在其上或被其反射的射线束发挥转向作用偏离额定扫描光路来实现。结果是对所探测信号的明确的信号干扰，该信号干扰可用于识别定义的位置或参考位置，从而用于参照第一整体量具10。因此，第一参考标记15的第一决定性的功能在于，在沿第一测量方向的相应定义的位置处，例如在预定的参考位置处，产生对所探测信号的信号干扰，该信号干扰在当前实施例中可用于参照第一整体量具10。下文中将对这种参照过程中基于这一基本原则的具体工作方式做进一步说明。
为了在参照第一整体量具10的过程中在定义的位置或参考位置处避免完全的信号干扰从而避免信号完全故障，经证实有利的是，将第一参考标记15的第二和第一子标记15.1，15.2a，15.2b的伸展选为小于扫描测量分度11的这些区域的子射线束的直径，如图1所示。于是，只产生信号振幅减小的信号。
以下对用于参照第二整体量具20的第二参考标记25的具体设计方案进行阐述。对此，参见图3b，该图示出第二测量分度20的反射器21.3的俯视图。如由这幅图中可以识别出的，图中示出的实施例中的第二整体量具20的侧面上的第二参考标记25由可反射的子区域构成。所以，在沿第二测量方向的所选参考位置处，在垂直于第二测量方向的限定的区域中加宽载体基板底面上的第二测量分度21的反射器21.3。
基于对第二参考标记25的这种设计方案，该第二参考标记只在子射线束从第一测量分度11转向第二测量分度21的这一区域时位于扫描光路中。这只在向当前实施例中的第一整体量具10的参考位置起动并且第一整体量具10留在这一位置时是这种情况。如前所述，所选的第一参考标记15或第二和第一子标记15.1，15.2a，15.2b的设计方案发挥作用，使被其反射的子射线束不再转到第二整体量具20的圆环形反射器21.3上，而是转入在x方向上与反射器21.3相邻的区域。在这里，此时以可反射的子区域的形式布置第二参考标记25。所以，如果第一整体量具10位于设置的参考位置，则可以参照第二整体量具20，方式是通过扭转第二整体量具20使子射线束扫过第二参考标记25的可反射的子区域并只在第二整体量具20的参考位置处产生具有明显信号增强的变化信号。于是可以从中产生用于参照第二整体量具20的第二参考信号。除了前文所述的相对于第一参考位置处的信号干扰而言的决定性的功能，第一标记或参考标记15因此而具有用于选择性激活第二参考标记25的开关功能作为另一个功能。于是，在当前实施例中只在第一参考位置处将扫描射线束转向第二参考标记25，这在扫过该第二参考标记25时导致所探测信号的可测定的改变。与之相反，如果第一整体量具10不位于第一参考位置处，则第二参考标记25不被扫描的子射线束照射，并且扫过第二参考标记25不会导致所探测信号的变化。所以，通过这种方式和方法可以定义地接通和断开第二整体量具20的第二参考标记25，即，为了进行参照而将第一整体量具10移至所属的定义的第一位置，例如第一参考位置并在常规测量运行中从这一位置离开。因此可以在测量运行中避免第二整体量具20的参考标记25对信号的影响，所以，第二整体量具20的整个整体量具区域在测量运行中在整个测量长度上可以不受限制地用于定位。
然后根据图6以及7a-7f示例性地对用于参照根据本发明的光学位置测量装置的实施例中的第一和第二整体量具10，20的逐步工作方式进行阐述。
在此首先参照根据图6所示的第一整体量具10。在此，为了进行参照而沿着第一测量方向x操作或运动第一整体量具10，使得扫描的子射线束S1，S2扫过在第一测量分度11上的第一参考标记15的区域。
图6示意性地示出在第一测量分度11的这种操作运动过程中在不同位置中扫描测量分度11的子射线束S1，S2以及所探测的信号IAC的交变部分的所属变化曲线。如前所述，在扫描光路中的子射线束S1，S2与第一参考标记15的第二和第一子标记15.1，15.2a，15.2b相遇的位置x1和x2处分别产生明确的信号干扰，该信号干扰可用于参照第一整体量具，因为第一测量分度11上的子标记15.1，15.2a，15.2b的位置是已知的。所以，在图中示出的实施例中，可以以这种方式和方法在位置x1和x2产生两个可用于参照第一整体量具的第一参考信号。在此，除了沿x轴进行参照还可以沿着与其垂直的y轴实现第一整体量具的参照，因为测量分度11上的子标记15.1，15.2a，15.2b的y位置同样是已知的。这是这种情况，因为子标记15.1，15.2a，15.2b是彼此倾斜地布置的，所以在x方向的信号干扰的间距自动地定义了子射线束在第一测量分度11上沿y方向的位置。
参照第一整体量具后紧接着参照根据图7a–7c，8a–8c和9a–9c阐述的第二整体量具。
在此，图7a再次示出参考标记15区域内第一测量分度11的俯视图。两个扫描的子射线束S1，S2在第一测量分度11沿第一测量方向x的这个位置仍然位于具有参考标记15的区域外部。所以，信号的产生在这一阶段中不受干扰。如由（相对于图3经过简化的）分开的扫描光路的图中显示出的，在第一测量分度11的位置P3处分开的子射线束在第一测量分度11的这个位置正好照射在第二测量分度的反射器21.3上。
如果在第一整体量具10或测量分度11的这个位置中围绕旋转轴线扭转第二整体量具，则产生图7c示出的所探测信号的变化曲线。所探测信号的恒定光部分和所探测信号的改变部分都保持不变。因此，当第二整体量具10沿所属的第二测量方向移动时，所探测的信号中仍然不产生变化。
图8a此时示出一种状态，在该状态中，沿第一测量方向x移动了第一测量分度11，直到测量分度11上的两个扫描射线束S1，S2作用在第一参考标记15的位于右侧的第一子标记15.2a，15.2b的区域上。如由图8b的分开的扫描光路的图中显示出的，在第一测量分度11的位置P3处分开（aufgespaltenen）的子射线束在第一测量分度11的这个位置此时不再照射在第二测量分度的反射器21.3上，而是与之相反地沿第一测量方向x错开。
如果在第一整体量具10或测量分度11的这个位置中再次围绕旋转轴线扭转第二整体量具，则产生图8c中示出的所探测信号IDC的恒定光部分的变化曲线。如由图中显示出的，在布置第二参考标记或相应的可反射的区域的位置y1处沿第二测量方向y信号升高。
与之相类似地，还在图9a示出的状态中进行信号干扰。在此，再次进一步沿第一测量方向x移动第一测量分度，使得测量分度11上的两个扫描光束S1，S2作用在第一参考标记15的左侧第二子标记15.1的区域上。如再次由图9b的分开的扫描光路的图中显示出的，在第一测量分度11的位置P3处分开的子射线束在第一测量分度11的这个位置不再照射在第二测量分度的反射器21.3上，而是沿第一测量方向x稍稍错开。
如果在第一整体量具10或测量分度11的这个位置中重新围绕旋转轴线扭转第二整体量具，则产生图9c中示出的所探测信号IDC的恒定光部分的变化曲线。在布置第二参考标记或相应的可反射的区域的位置y2处沿第二测量方向y信号升高。
从第二参考标记在第二整体量具上的已知位置和求得的在所述工作方式中引起的信号升高的位置y1，y2中，也可以对第二整体量具进行想要的参照。在此可以从第一信号升高的位置确定第二整体量具的旋转角度；从两次信号升高的间距中可以确定第二整体量具沿z方向的位置。
除了前述实施例，在本发明的范畴内当然还可以实现其它实施方法。
所以，可以在根据本发明的光学位置测量装置的另一种实施方式中提出，第一整体量具上的第一标记不作为这一整体量具的参考标记，也就是说，不用于参照第一整体量具，而是基本上只具有用于选择性激活第二参考标记的开关功能。为此，将空间有限的第一标记布置在沿第一测量方向的至少一个定义的位置；特别适合的还是第一测量分度纵向端部的位置。
图10示出适当的第一标记150的另一种可能的实施方式，该图与图2相类似地示出第一测量分度111的一部分。此处使用的第一标记150还是由两个子标记154以及151-153构成。第一子标记151-153在图中示出的实施例中包括多个吸收区域，该吸收区域集成地布置在第一测量分度111中。第一子标记151-153的这些吸收区域只是少量地反射或不反射照射在其上面的子射线束。第二子标记154设计为与图2中的第二子标记15.1相类似并由相对于第一测量分度111扭转地布置在这一区域内的线性格栅构成。第一子标记151-153的吸收区域不具有这种子结构。
此时在这一实施方式中只有第一子标记151-153的吸收区域用于参照第一测量分度111或用于在沿第一测量方向的定义的位置处产生对所探测信号的信号干扰。在第二子标记154的区域内，定义地通过设置在这里的线性格栅使照射在这一区域上的子射线束再次转向，即，第二子标记154具有用于选择性激活在第二整体量具上的第二参考标记的开关功能。为了第一参考标记150的两个决定性的功能，而在这一变体方案中与前述实施方式相对地设置了分开的元件，也就是说，一侧是第二子标记154，以及另一侧是第一子标记151-153。因此，在第一整体量具上的不同的子标记或结构一方面用于切换或激活在第二整体量具上的第二参考标记，以及另一方面用于参照第一整体量具。
要代替在这一变体方案中为第一子标记设置的吸收区域，当然也可以采用其它可替换地设计的结构，该结构相对于信号的相位或在其振幅中改变所探测的信号。
相对于在第二整体量具上的第二参考标记而言，在本发明范畴内还有其它的实施方法。所以可以提出，除了图3b中仅设置在反射器21.3一侧的参考标记25以外，在反射器21.3的对侧布置第二这种可反射的子区域。于是，第二参考标记包括两个与反射器21.3对称布置的、可反射的子区域。
另外，可以实现的是，沿第二整体量具的测量方向间距编码地，也就是说，以沿测量方向定义的不同间距布置多个第二参考标记。对此，可以在沿第二测量方向的增量测量中建立绝对位置参考，而不必在不利情况下使第二整体量具移动整整一圈。
此外，本发明不仅可以结合线性第一整体量具和圆环形第二整体量具使用。更确切地说，还可以实现的是，在可替换的实施方式中，第一和第二整体量具分别包括作为测量分度的线性格栅，其中该线性格栅彼此垂直并且可彼此独立地运动。
另外，作为线性入射光格栅的第一测量分度的前述设计方案不是强制的。所以，作为对前述实施例的替换，也可以将第一测量分度设计为透射光格栅等等。
Claims (15)
1.一种光学位置测量装置，具有：
-第一整体量具（10），所述第一整体量具具有第一测量分度（11；111），所述第一整体量具可移动地沿第一测量方向（x）布置，其中，所述第一整体量具（10）在沿所述第一测量方向（x）的至少一个定义的位置处具有空间上受限的第一标记（15；150），所述第一标记与所述第一测量分度（11；111）不同，以及
-第二整体量具（20），所述第二整体量具具有第二测量分度（21），所述第二整体量具可移动地沿第二测量方向布置，其中，所述第二整体量具（20）在至少一个位置处具有第二参考标记（25），所述第二参考标记只在所述第一整体量具（10）位于沿所述第一测量方向（x）的那个由所述第一标记（15；150）预定的定义的所述位置时才能用于在所述第二整体量具（20）的参考位置处产生至少一个第二参考信号。
2.根据权利要求1所述的光学位置测量装置，其中
-所述第一整体量具（10）包括作为所述第一测量分度（11；111）的线性格栅，所述线性格栅具有周期性地沿线性的所述第一测量方向（x）布置的分度区域（11.1，11.2），并且
-所述第二整体量具（20）包括作为所述第二测量分度（21）的圆环形格栅，所述圆环形格栅具有周期性地沿圆周方向布置的分度区域（21.1，21.2）并且能围绕旋转轴线（R）旋转地布置，使得所述第二测量方向沿圆周延伸。
3.根据权利要求1所述的光学位置测量装置，其中
-所述第一整体量具包括作为所述第一测量分度的线性格栅，所述线性格栅具有周期性地沿线性的所述第一测量方向布置的所述分度区域，并且
-所述第二整体量具包括作为所述第二测量分度的另一个线性格栅，所述另一个线性格栅包括周期性地沿线性的所述第二测量方向布置的所述分度区域，其中，所述第二测量方向垂直于所述第一测量方向取向。
4.根据前述权利要求中至少一项所述的光学位置测量装置，其中
-所述第一测量分度（11；111）设计为入射光相阵，所述入射光相阵具有周期性布置的、具有不同相位差的所述分度区域（11.1，11.2），并且
-所述第二整体量具（20）包括至少一个透射光格栅和反射器（21.3）作为第二测量分度（21），并且其中所述透射光格栅和所述反射器（21.3）沿所述第二测量方向延伸。
5.根据权利要求4所述的光学位置测量装置，其中，所述透射光格栅设计为组合的径向圆周格栅，所述径向圆周格栅具有周期性布置的、具有不同衍射特性的所述分度区域（21.1，21.2）。
6.根据前述权利要求中至少一项所述的光学位置测量装置，其中，所述第一标记（15；150）这样设计，即通过所述第一标记在沿所述第一测量方向（x）的至少一个定义的位置处产生对所探测信号的信号干扰并得出用于选择性地激活所述第二参考标记（25）的开关功能。
7.根据权利要求6所述的光学位置测量装置，其中，所述第一标记（15；150）包括至少一个第一和第二子标记（15.1，15.2a，15.2b；154，151，152，153）。
8.根据权利要求7所述的光学位置测量装置，其中，所述第一子标记（15.2a，15.2b；151，152，153）或者
-包括至少一个吸收区域，所述吸收区域集成地布置在所述第一测量分度（111）中并且只是少量地反射或不反射入射在所述吸收区域上的子射线束，或者
-包括至少一个线状结构，所述线状结构集成地布置在所述第一测量分度（11）中，并且所述线状结构具有线性格栅，所述线性格栅的所述分度区域相对于所述第一测量分度（11）的所述分度区域（11.1，11.2）扭转地布置。
9.根据权利要求7所述的光学位置测量装置，其中，所述第二子标记（15.1；154）包括至少一个线状结构，所述线状结构集成地布置在所述第一测量分度（11；111）中，并且所述线状结构具有线性格栅，所述线性格栅的所述分度区域相对于所述第一测量分度（11；111）的所述分度区域（11.1，11.2）扭转地布置。
10.根据权利要求6所述的光学位置测量装置，其中，所述第一标记（15；150）布置在所述第一测量分度（11；111）的纵向端部处。
11.根据权利要求7所述的光学位置测量装置，其中所述第一和所述第二子标记（15.1，15.2a，15.2b；154，151，152，153）分别具有小于所述子射线束的直径的伸展，所述子射线束扫描所述第一和所述第二子标记。
12.根据权利要求6-11中至少一项所述的光学位置测量装置，其中，所述第一标记（15）设计为参考标记并用于在所述第一整体量具（11）的参考位置处产生至少一个第一参考信号，并且只有在所述第一整体量具（10）位于所述第一整体量具的所述参考位置时才能产生第二参考信号。
13.根据前述权利要求中至少一项所述的光学位置测量装置，其中，所述第二参考标记（25）这样设计，即，只在所述第一整体量具（10）位于沿所述第一测量方向（x）的那个由所述第一标记（15；150）预定的定义的所述位置时，所述第二参考标记才能由至少一个扫描的子射线束来施加。
14.根据权利要求13所述的光学位置测量装置，其中，所述第二参考标记（25）设计为至少一个反射的参考区域，所述参考区域在所述第二整体量具（20）的所述参考位置处垂直于所述第二测量方向与所述第二测量分度（21）的所述反射器（21.3）相邻地布置。
15.根据前述权利要求中至少一项所述的光学位置测量装置，具有
-光源（1）和
-具有多个探测器件（3.1，3.2，3.3）的探测器装置，其中
-由所述光源（1）射入的射线束在所述第一测量分度（11；111）处分为两个子射线束，
-所述子射线束在所述第二测量分度的所述透射光格栅方向上传播并在那里发生衍射，
-经过衍射的所述子射线束在所述第二测量分度（21）的所述反射器（21.3）方向上传播并在那里在所述第二测量分度（21）的所述透射光格栅的方向上发生回反射，
-所述子射线束在所述第二测量分度（21）的所述透射光格栅方向上传播并在那里重新发生衍射，
-经过衍射的所述子射线束在所述第一测量分度（11；111）的方向上传播，在此产生所述子射线束的重叠，
-经过重叠的所述子射线束在所述探测器装置的所述探测器件（3.1，3.2，3.3）的方向上传播，使得
-能从两个所述整体量具（10，20）的光学扫描中产生关于两个所述整体量具（10，20）的相对位置的位置信号。
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