CN104596451A - 位置测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于确定至少两个物体沿着测量方向(x)的相对地点的位置测量装置，具有扫描单元(41)要扫描的测量具体设备(1)，具有带绝对编码的多个沿着测量方向(x)一个接一个布置的代码轨迹(1a，1b，1c)，以及有附加编码(2)，通过其扫描可确定，哪个代码轨迹(1a，1b，1c)当前由扫描单元(41)检测。对此代码轨迹(1a，1b，1c)和附加编码(2)彼此重叠和此外如此设计，使得一方面代码轨迹(1a，1b，1c)和另一方面附加编码(2)根据不同物理扫描原理扫描。

Description

位置测量装置
本发明涉及用于根据权利要求1的主题确定至少两个物体沿着测量方向的相对地点的位置测量装置。在此测量方向可以直线的或弯曲的。
这种位置测量装置包括扫描单元要扫描的测量具体设备，其具有分别在测量方向上有确定长度和具有绝对编码的多个，即至少两个，沿着测量方向一个接一个布置的代码轨迹（Codespuren）。附加地测量具体设备具有附加编码，通过附加编码的扫描借助于另外的扫描单元可确定，哪个多个代码轨迹当前由扫描单元检测。
具有绝对编码的多个代码轨迹分别是代码轨迹，在代码轨迹的扫描中借助于扫描单元关于相应代码轨迹的所述的扫描单元的地点直接通过在扫描时得到的位置测量值可确定。这区分具有绝对编码的代码轨迹与增量轨迹，通过增量轨迹的扫描仅仅可检测关于分配的测量划分的扫描单元的当前位置的变化。通过扫描增量轨迹得到的位置变化必须在此引用参考值，以便由此可确定关于分配的测量划分的扫描单元的当前地点。
在增量测量划分，例如以周期性布置代码元件的形式，以任意长度可制造时，可以限制沿着测量方向的绝对编码的轨迹的最大可达长度（取决于所使用的编码）。可扫描测量区域受限的编码的示例是伪随机代码(“伪随机码”或者PRC)。为放大至少沿着测量方向作为具有绝对编码的代码轨迹实施的测量具体设备的测量区域，已知，多个这种代码轨迹沿着测量方向一个接一个布置。单个代码轨迹在此可以尤其是分别具有相同长度和相同代码结构，即一致序列的代码元件。
在一个接一个具有绝对编码的多个一致的代码轨迹的这样的布置的情况下要求开始提及的附加编码，以便可以分别确定，哪个一个接一个布置的代码轨迹由分配的扫描单元正在检测。
对此从JP2007-71732A可知，除了测量具体设备以外，包括具有绝对编码的多个沿着测量方向一个接一个布置的代码轨迹，附加地布置附加编码形式的另外的编码，而且在附加的轨迹中，该附加的轨迹在首先提及的代码轨迹旁边侧面地并且平行于测量方向延展。代码轨迹以及附加编码设计成光电可扫描。这意味着，测量具体设备的宽度(与测量方向横向地)通过平行于代码轨迹布置的另外的轨迹放大，这提高了位置测量装置的相应的空间需要。
本发明以该问题为基础，进一步改善开始提及类型的位置测量装置。
根据本发明这个问题通过创造具有权利要求1的特征的位置测量装置来解决。
之后在这种类型的位置测量装置的情况下测量具体设备的一个接一个布置的代码轨迹和与其分开形成的附加编码如此布置，它们彼此重叠，其中一方面首先提及的代码轨迹和另一方面附加编码根据不同扫描原理扫描，即代码轨迹根据光电扫描原理和附加编码根据磁，电感或电容扫描原理。
一方面测量具体设备的代码轨迹和另一方面附加编码彼此重叠，对此意味着，这个并非（如在现有技术中）简单地并排布置，而是与测量方向侧面地以及在测量方向上至少逐段地相叠。代码轨迹和附加编码相叠的布置对此在下面理解为:不但代码轨迹而且附加编码分别定义测量面。该测量面通过测量方向（沿着该测量方向可扫描相应代码轨迹或者附加编码），以及通过第二(与其垂直地延伸)方向（沿着该方向横向于测量方向相应代码轨迹或者附加编码的代码元件延展）展开。在这个背景前重叠意味着，(局部)垂直于相应测量面延伸的直线不但切割代码轨迹而且切割附加编码。
根据本发明的解决方案在此不强制要求完全重叠。即，不是垂直于由一个接一个布置的代码轨迹展开的测量面延伸的每个直线必须强制地还切割附加编码。因此原则上部分重叠足够。
一方面在测量方向上一个接一个布置的代码轨迹和另一方面附加编码之间的根据本发明设置的重叠带来下列优点，以此可以最小化沿着代码轨迹或者附加编码的代码元件展开的测量面的布置的侧面扩展。然而同时也存在困难，由于每个重叠附加编码的存在在扫描代码轨迹时会影响测量值，反之亦然。
这个困难根据本发明通过下列方式排除，一方面代码轨迹和另一方面附加编码根据不同物理扫描原理扫描。
测量具体设备的代码轨迹在此实施用于根据光电扫描原理扫描(用光电扫描原理可达到特别高的位置分辨率)。形成单个代码轨迹的代码元件然后由例如具有位于其间的空隙的在测量方向上一个接一个布置的划分线条组成，其通过分配的扫描单元的光源扫描，其中在扫描时产生的(通过相应代码轨迹修改的)光信号接着转换成电信号。用于扫描代码轨迹的扫描单元包括至少一个光源以及光探测器。
附加编码实施用于根据磁，电感或电容原理扫描。附加编码可以包括例如分别定义代码状态的不同磁化的沿着测量方向一个接一个布置的区域，代码状态包含对下列的指示：哪个代码轨迹当前由设置用于其扫描的扫描单元检测。用于扫描附加编码的扫描单元包括在磁扫描原理的情况下至少一个磁场敏感探测器，在电感扫描原理的情况下探测器线圈和在电容扫描原理的情况下适应于其的探测器。
其根据光电扫描原理可扫描的代码轨迹的设计有该优点，因此实现在代码轨迹的长度内具有尽可能多的不同绝对位置的高精度位置确定。因为以附加编码仅多个代码轨迹必需彼此不同，附加编码根据磁，电感或电容扫描原理实施。
通过使用用于扫描测量划分的两个彼此重叠（即一方面在测量方向上一个接一个布置的代码轨迹和另一方面附加编码）的两个不同的物理扫描原理，可实现，通过扫描分别两个提及的测量划分之一进行的位置测量不通过与之重叠的，分别其他测量划分的在场来影响。
沿着(相应)测量方向一个接一个布置的代码轨迹一方面以及附加编码另一方面可以在此在本发明的实施方式中彼此重叠(相叠)地安置在公共载体上，如例如钢带上，其中每个载体有利地单件地通过公共测量区域沿着测量方向延展。根据其他实施方式每个一个接一个布置的代码轨迹可以分配自己的载体，该载体此外还分别承载附加编码，根据附加编码可区分单个代码轨迹(分别具有相同编码)。单个载体则总地结合在一起以形成测量具体设备并且彼此相连。
根据本发明的扩展方案单个代码轨迹分别具有在测量方向上的相同长度;并且其可以分别具有尤其是相同代码结构，即分别具有在测量方向上相同顺序的代码元件。
在测量方向上一个接一个布置的代码轨迹的绝对编码可以例如通过伪随机代码(“伪随机码”或者PRC)定义。
根据本发明的改进方案附加编码可以如此实施，使得以此不仅单个一个接一个布置的代码轨迹可区分，而且此外相应代码轨迹的开始和端也可以区分。即，附加编码的编码状态沿着相应代码轨迹在测量方向上长度至少一次改变。由此可以实现，还在在容差有关地(稍微)使用附加编码的情况下关于代码轨迹分别可唯一地确定，哪个代码轨迹当前由分配的扫描单元扫描。
如果附加编码通过不同的编码状态的测量方向上延伸的顺序形成，则这具体意味着，相应代码轨迹的开始的附加编码的编码状态与编码状态代码轨迹的端的附加编码不同。最后以简单的方式以下列方式实现，沿着测量方向附加编码的单个编码状态比沿着每个方向代码轨迹的长度更短。尤其是简单的是该实现，其中附加编码沿着测量方向的编码状态的扩展分别是相应代码轨迹的长度的一半。
在下面根据附图描述实施例时说明本发明的其他细节和优点。
其示出:
图1A是包括多个一个接一个布置的代码轨迹的测量具体设备和与其重叠的附加编码以及分配的扫描装置的截面的示意表示;
图1B是图1A的布置的截面;
图2是具有基于图1A和1B的布置的位置测量的示意表示;
图3是根据图2，但是包括测量具体设备和附加编码的代码轨迹之间的可能的偏移的表示;
图4是用于避免测量具体设备和附加编码的一个接一个布置的代码轨迹之间的偏移导致的测量误差的与图2背离的表示。
图1A和1B示意示出测量具体设备1的截面，其应包括具有绝对编码的多个(至少两个)沿着测量方向x一个接一个布置的代码轨迹。单个代码轨迹分别通过代码元件11，12形成，代码元件在通过测量方向x和通过另外的方向y展开的测量面(这里以测量面的形式)中延伸并且沿着测量方向x一个接一个布置。
代码元件11，12可以例如通过具有位于其间的(不同宽)空隙的(不同宽)划分线条(在载体材料10上)形成并且借助于扫描单元设置用于光电扫描。
单个代码元件11，12在此具体如此布置和设计，通过其借助于分配的扫描单元的扫描可以生成绝对位置信息。即，通过借助于分配的扫描单元扫描测量具体设备1沿着测量方向x的确定位置可以直接确定每个扫描单元关于测量具体设备1沿着测量方向x的地点。对此代码元件11，12形成具有单个代码元件11，12的沿着测量方向x变化的扩展的非周期性结构。这种代码轨迹可以例如借助于伪随机代码(“伪随机码”或者PRC)生成。
这里然而存在这个问题，具有绝对编码的这种代码轨迹的长度受限。即，用基于PRC-序列或类似的代码的测量具体设备仅限制的测量区域绝对可编码。
为了克服这样的长度限制，沿着测量方向多个代码轨迹一个接一个步骤，其中它通常分别具有相同的长度和相同代码结构。即，单个代码轨迹分别由一致的顺序的代码元件组成。
为了通过扫描这样的测量具体设备可以生产具有绝对位置信息的位置测量值，要求，在扫描测量具体设备时可确定，多个一个接一个布置的(一致的)代码轨迹中的哪个分别当前由所属的扫描单元扫描。根据图1A附加编码2用于此，该附加编码定义多个沿着测量方向x一个接一个布置的编码状态21，22。
为定义这个编码状态附加编码2具有多个（当前六个）分别沿着测量方向x延展和横向于测量方向(沿着由测量具体设备1展开的测量面)并排布置的部分轨迹210，220，230，240，250和260。
在实施例中附加编码2作为磁编码实施。部分轨迹210到260的每个与此相应作为磁部分轨迹实施，其中沿着测量方向x相应部分轨迹210到260的磁化(通过磁化方向的改变)可以在两个可能磁化之间转换(二进制磁编码)。二进制编码可以例如作为格雷码实施。
为扫描附加编码2(具有实施例中的二进制磁编码)磁传感器，例如霍尔传感器或AMR，PMR或者GMR传感器，可以设置为扫描单元的组件。通常来说对附加编码2分配的扫描单元如此实施，以此以已知方式实现磁编码的扫描。
附加编码2在每个位置xi上在测量方向x上定义确定编码状态。这在图1A示出的磁编码的情况下通过单个部分轨迹210，220，230，240，250，260的磁化的方向在有关位置xi上在测量方向x给出。在六个并排布置的部分轨迹210到260（其作为二进制磁编码可分别具有两个不同磁化）的情况下，可产生总共26=64个不同编码状态。
通常对于通过m个平行延展的部分轨迹形成的附加编码适合的是（所述部分轨迹分别具有二进制编码(如相应两个可能的不同的磁化方向)），可以此产生最大2m个不同编码状态。因此基本上可以2m（具体来说在实施例中以m=6总共64个）沿着测量方向x一个接一个布置的代码轨迹彼此不同，其方式为对代码轨迹的每个分配附加编码的总共2m编码状态之一。
如下面根据图3和4所示，当同时应排除关于代码轨迹附加编码的可能的偏移导致的误差时，当然实际上稍微更少代码轨迹根据附加编码的编码状态可区别。
特别在图1A的截面的情况下部分轨迹210的磁化在以箭头W标识的变换位置上从第一磁化211变换到第二磁化212。所有其余部分轨迹220，230，240，250和260具有与此相对在附加编码2的在图1A中示出的截面中分别普通的不变的磁化221或者231，241，251或261。
与此相应地附加编码2 在图1A中示出的截面中沿着测量方向x占有变换位置W两侧的两个不同编码状态21和22。
通过磁化的(二进制)变化附加编码2的另外的部分轨迹220，230，240，250，260也可产生相应多个不同编码状态，即总共26=64不同编码状态。
如尤其是根据具有截面表示的图1A的概览在图1B中清楚的是，测量具体设备1与附加编码2重叠。即，测量具体设备1和附加编码2沿着方向z与由测量具体设备1展开的测量面(在实施例中xy平面)侧面地相加地布置。
在此指的是完全重叠，因为每个局部垂直于测量面(xy平面)，也就是沿着z轴延伸的直线（其切割测量具体设备1）同时还切割附加编码2。代替这个完全重叠备选地还可以根据特殊场合中的要求，设置测量具体设备1和附加编码2之间的仅部分重叠。
根据图1B进一步清楚的是，测量具体设备1和附加编码2当前在公共载体T上布置，其中载体可以例如是钢带并且(单件地)沿着测量具体设备1在测量方向x上的总扩展可以延伸。在具有大约13mm的宽度(在y-方向上的扩展)的通用的钢带的情况下附加编码2的单个部分轨迹210，220，230，240，250，260可以分别延伸直到2mm。
备选地可以设置多个单独载体，其在测量方向x上扩展分别仅对应于测量具体设备1在这个方向上扩展的部分并且为形成测量具体设备1(以及所属的附加编码2)而彼此相连。
此外根据图1A可知，在实施例中对(绝对编码的)测量具体设备1(可选地)附加地还设置增量划分3，增量划分在第一旁边沿着测量方向x延展和同样与附加编码2重叠。增量划分3在此（同样如测量具体设备1）作为光电可扫描测量划分实施;并且增量划分包括具有位于其间的空隙32的沿着测量方向x周期性一个接一个布置的划分线条31。
因为测量具体设备1和附加编码2当前根据不同物理扫描原理扫描，即一方面借助于光电扫描原理并且另一方面根据磁扫描原理，为了扫描一方面测量具体设备1和另一方面附加编码2使用不同扫描单元，扫描单元分别根据设置用于扫描相应测量划分1或2的扫描原理工作。在通过借助于各自所属的扫描单元扫描测量具体设备1以及附加编码2的位置测量的情况下关于测量具体设备1和附加编码2两个扫描单元的相对运动必须这样的协调，通过扫描附加编码2分别可得到，测量具体设备1(其由多个沿着测量方向x一个接一个布置的代码轨迹组成)的哪个区域当前在扫描时检测。对此尤其可以规定，如以扫描头的形式两个扫描单元结合到扫描装置。
在实施例中特别扫描头的形式的这种扫描装置4（用扫描装置可以扫描测量具体设备1以及与其重叠的附加编码2）在图1A和1B中分别以示意的方式来表示。
扫描装置4包括两个扫描单元41，42，其中扫描单元41用于扫描测量具体设备1，尤其是每个测量具体设备的一个接一个布置的代码轨迹并且其中其他扫描单元42设置用于扫描附加编码2。第一扫描单元41此外还用于扫描在测量具体设备1旁边布置的增量划分3。
两个扫描单元41，42如此结合到扫描装置4或者特别结合到扫描头，使得它们在运行中共同地沿着测量方向x相对测量具体设备1和附加编码2运动。每个相对运动的方向在扫描单元4上通过相应双箭头P示出。
两个扫描单元41，42在此为了扫描一方面测量具体设备1和另一方面附加编码2根据不同物理扫描原理实施。在实施例中第一扫描单元41设置用于根据光电扫描原理扫描测量具体设备1;并且另外的扫描单元42配备用于根据磁扫描原理扫描附加编码2。
第一扫描单元41包括用于扫描测量具体设备1的一个接一个布置的代码轨迹的(光电)探测器411。此外设置相应探测器412用于扫描增量划分3。
另外的扫描单元42包括用于扫描附加编码2的磁探测器421到426。在此在实施例中附加编码2的部分轨迹210，220，230，240，250和260的每个分别分配相应探测器421，422，423，424，425或者426到另外的扫描单元42。
图2示意性示出通过利用测量具体设备的根据图1A和1B解释的测量原理的可能的使用，该测量具体设备包括多个一个接一个布置的代码轨迹并且与附加编码重叠。
在图2中在此为了清楚起见测量具体设备1和附加编码2空间并排表示。但是实际上这两个测量划分1，2应重叠，如在图1A和1B示出以及根据这些图上面所述。
根据图2那里的测量具体设备1通过多个一个接一个布置的代码轨迹1a，1b，1c形成。代码轨迹分别具有同样长度l以及一致的基础结构。即，在测量方向x上一个接一个布置的代码轨迹1a，1b，1c的每个分别具有相同顺序的代码元件，其中在光电可扫描代码轨迹的示例中这种顺序的代码元件11，12的截面在图1A中示出。
与此相应的可以以代码轨迹1a，1b，1c的每个在测量方向x上定义总共n个可不同的位置(pi=0，1，2，...，n-1)。
如果测量具体设备1（其由多个一个接一个布置的，一致的代码轨迹1a，1b，1c组成）不考虑附加编码2来扫描，则分配的扫描单元（其检测例如正好位置pi=1）可以不区分，在此指的是在第一代码轨迹1a中的相应位置，第二代码轨迹1b中的相应位置或第三代码轨迹1c中的相应位置等等。因此可不产生绝对位置信息，而是相反地仅仅确定，对测量具体设备1分配的扫描单元当前正好检测任何一个接一个布置的代码轨迹1a，1b，1c上确定位置pi。
借助于根据图1A和1B描述，与测量具体设备1的代码轨迹1a，1b，1c重叠的附加编码2单个代码轨迹1a，1b，1c现在可如此相互区别，使得通过扫描每个代码轨迹1a，1b，1c可以生成绝对位置信息。
在图2的实施例的情况下对测量具体设备的每个代码轨迹1a，1b和1c分配附加编码2的正好一个编码状态21，22或者23。对此相应编码状态21，22，23在与相应代码轨迹1a，1b或1c相同的长度l上延伸。确切地说，对相应代码轨迹1a，1b，1c分配的编码状态21，22或23在测量方向上相应代码轨迹的从端(在位置pi=0的情况下)直到其他端(在位置pi=n-1的情况下)延伸。因此例如通过借助于所属的扫描单元扫描测量具体设备1得出确定的位置值pi和通过借助于所属的另外的扫描单元扫描附加编码2得出确定的编码状态21，22或23，因此可以从中得到在测量方向x上的唯一绝对位置xi。对此指的是当前检测的附加编码21，22或23分配的代码轨迹1a，1b或1c上的位置pi。
因此还可以通过扫描具有多个沿着测量方向x一个接一个布置的代码轨迹1a，1b，1c（其根据其编码分别定义仅仅n个可区分位置）的测量具体设备1，区分远远更大数量的位置xi，其中实际上可区分的位置xi的数量是n的多倍。最大数量的代码轨迹1a，1b，1c，...（其对于(唯一)位置测量可以一个接一个布置，并且因此n的多倍），通过借助于附加编码2可表示的不同编码状态21，22，23，...，的数量给出。在根据图1A和1B描述的附加编码的情况下这为26=64个不同编码状态。
产生的可区分的位置值xi在图2中在测量具体设备1以及附加编码2下面表示。
由于一方面具有一个接一个布置的代码轨迹1a，1b，1c的测量具体设备1和另一方面附加编码2之间的设置的重叠，前述的可区分位置的数量的倍增和因此达到在测量方向x上测量区域的有效长度，而不要求沿着方向y横向于测量方向x的为此实质上附加的空间需求。
具有一个接一个布置的代码轨迹1a，1b，1c，...的测量具体设备1和附加编码2之间的重叠在此通过下列方式实现，那两个测量划分1，2根据不同物理测量原理可扫描。在此具有一个接一个布置的代码轨迹1a，1b，1c，...的测量具体设备1可根据(通过特别高的位置分辨率的可达性表征)光电原理扫描。附加编码2根据磁，电感或电容原理可扫描(其分别不实质上影响和与其相反地不实质上影响重叠的扫描根据光电原理)。
图3从在图2中示出的配置出发，但是考虑可能的，测量具体设备1和附加编码2之间在测量方向x上的由于制造和/或装配容差限制的偏移d的效果。这样的偏移d导致，附加编码2的单个编码状态21，22，23各自不准确所属的代码轨迹1a，1b或1c的端之间延伸，如根据图3显而易见的。确切地说例如在根据图3的布置的情况下编码状态21在测量方向x上大多数沿着第一代码轨迹21，但是部分地还沿着紧跟其后的代码轨迹22的开始延展。因此在代码轨迹21，22，23的限制可以得出，测量结果到确定的绝对位置的唯一分配是不可行的。
根据图3例如附加编码2的编码状态21不但与第一代码轨迹1a的第一位置值pi=0而且与紧接其后的代码轨迹1b的第一位置值pi=0重叠。相应重叠区域b1和b2在图3中以阴影线示出。这意味着，在分析位置测量时根据图3的配置(具有测量具体设备1和附加编码2之间的偏移d)出发可以不唯一地区分，第一代码轨迹1a或在测量方向中相邻的代码轨迹1b的位置pi=0是否对应于位置测量。
这个问题可以通过下列方式排除，在测量方向x上附加编码2的编码状态21，22，23的扩展选择为比在测量方向x上单个代码轨迹1a，1b，1c的长度l更小。这意味着，沿着附加编码2的编码状态的每个代码轨迹1a，1b，1c至少因此变换。与此相应地相应代码轨迹1a，1b，1c的两个(沿着测量方向x彼此隔开)端可根据各自分配的编码状态区分。而且可以不再出现该情况，确定的编码状态(例如21)从(第一)代码轨迹(1a)的位置值pi延伸直到相邻的代码轨迹(1b)的相应位置值pi。
对此在测量方向x上编码状态的扩展a应该至少比代码轨迹1a，1b，1c的长度l更小如此多，如其对应于单个代码轨迹1a，1b，1c上位置信息pi的扩展。附加编码2的单个编码状态21，22，23，在此不必强制分别具有相同扩展。
图4示出实施例，根据该实施例在测量方向x上编码状态21，22，23，24，25，...的扩展a对应于代码轨迹1a，1b，1c沿着那个方向x上的一半长度l/2。由此对位置值pi每个代码轨迹1a，1b，1c分别分配正好一个编码状态21，22，23，24或25，该编码状态可以不延伸到其他代码轨迹的相应位置值pi。

Claims (11)

1. 位置测量装置，具有
-测量具体设备(1)，其具有带绝对编码的多个沿着测量方向(x)一个接一个布置的代码轨迹(1a，1b，1c)，所述代码轨迹实施用于根据光电扫描原理扫描并且具有用于扫描的光电扫描单元(41);
-附加编码(2)，通过所述附加编码的扫描可确定，哪个代码轨迹(1a，1b，1c)当前由所属的光电扫描单元(41)检测，
其特征在于，
所述代码轨迹(1a，1b，1c)和所述附加编码(2)彼此重叠并且所述附加编码(2)实施用于根据磁，电感或电容扫描原理扫描。
2. 如权利要求1所述的位置测量装置，其特征在于，多个代码轨迹(1a，1b，1c)的绝对编码相同。
3. 如上述权利要求中任一项所述的位置测量装置，其特征在于，单个代码轨迹(1a，1b，1c)分别具有相同顺序沿着测量方向(x)一个接一个布置的代码元件(11，12)。
4. 如上述权利要求中任一项所述的位置测量装置，其特征在于，相应代码轨迹(1a，1b，1c)通过伪随机代码(PRC)形成。
5. 如上述权利要求中任一项所述的位置测量装置，其特征在于，对一方面在测量方向(x)上一个接一个布置的代码轨迹(1a，1b，1c)和另一方面附加编码(2)分别分配自己的扫描单元(41，42)，其中所述扫描单元(41)设计成根据光电扫描原理扫描所述代码轨迹(1a，1b，1c)并且另外的扫描单元(42)设计成根据磁，电感或电容扫描原理扫描附加编码(2)。
6. 如权利要求5所述的位置测量装置，其特征在于，两个扫描单元(41，42)结合到扫描装置(4)，使得两个扫描单元在位置测量时共同沿着测量方向(x)相对所述测量具体设备(1)和所述附加编码(2)运动。
7. 如上述权利要求中任一项所述的位置测量装置，其特征在于，所述附加编码(2)实施为绝对编码。
8. 如上述权利要求中任一项所述的位置测量装置，其特征在于，所述附加编码(2)实施成，在此可用其区分在测量方向(x)上相应代码轨迹(1a，1b，1c)的端(pi=0)与相应代码轨迹的其他端(pi=n-1)。
9. 如上述权利要求中任一项所述的位置测量装置，其特征在于，所述附加编码(2)通过不同编码状态(21，22，23，24，25)的在测量方向(x)上延伸的序列形成。
10. 如权利要求9所述的位置测量装置，其特征在于，对相应代码轨迹(1a，1b)的端(pi=0)分配的附加编码(2)的编码状态(21;22)，与对代码轨迹(1a，1b)的其他端(pi=n-1)分配的附加编码(2)的编码状态(22;23)不同。
11. 如权利要求9或10所述的位置测量装置，其特征在于，附加编码(2)的相应编码状态(21，22，23，24，25)沿着测量方向(x)的扩展(a)比对这个编码状态(21，22，23，24，25)分配的代码轨迹(1a，1b，1c)的长度(l)更小。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107621822A (zh) * 2017-08-30 2018-01-23 杭州为诺智能科技有限公司 一种磁条码及其读取方法和磁导航机器人的路径规划方法
CN112985467A (zh) * 2019-12-16 2021-06-18 西克斯特格曼有限公司 用于确定运动学变量的编码器设备和方法
CN114152228A (zh) * 2021-10-29 2022-03-08 苏州浪潮智能科技有限公司 一种检查芯片周围电容的方法、系统、设备和存储介质

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112585431A (zh) * 2018-06-07 2021-03-30 P·M·约翰逊 线性和旋转多轨道绝对位置编码器及其使用方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1988002848A1 (en) * 1986-10-13 1988-04-21 C.E. Johansson Ab An absolute measurement scale system
US4947166A (en) * 1988-02-22 1990-08-07 Dynamics Research Corporation Single track absolute encoder
EP0501453A2 (en) * 1991-02-26 1992-09-02 Mitutoyo Corporation Combination optical and capacitive absolute position measurement apparatus
JPH04297817A (ja) * 1991-03-27 1992-10-21 Mitsutoyo Corp アブソリュートエンコーダ装置
US20020144423A1 (en) * 2001-04-05 2002-10-10 Anton Rodi Measuring system for recording absolute angular or position values
JP2004028905A (ja) * 2002-06-27 2004-01-29 Olympus Corp 光学式エンコーダ
CN1527294A (zh) * 2003-03-04 2004-09-08 株式会社日立制作所 信息记录媒体及信息再生方法
JP2007071732A (ja) * 2005-09-07 2007-03-22 Fuji Electric Holdings Co Ltd 光学式絶対値エンコーダ
CN101393020A (zh) * 2007-09-22 2009-03-25 约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司 位置测量装置
CN102203561A (zh) * 2008-10-30 2011-09-28 约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司 绝对位置测量装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1988002848A1 (en) * 1986-10-13 1988-04-21 C.E. Johansson Ab An absolute measurement scale system
US4947166A (en) * 1988-02-22 1990-08-07 Dynamics Research Corporation Single track absolute encoder
EP0501453A2 (en) * 1991-02-26 1992-09-02 Mitutoyo Corporation Combination optical and capacitive absolute position measurement apparatus
JPH04297817A (ja) * 1991-03-27 1992-10-21 Mitsutoyo Corp アブソリュートエンコーダ装置
US20020144423A1 (en) * 2001-04-05 2002-10-10 Anton Rodi Measuring system for recording absolute angular or position values
JP2004028905A (ja) * 2002-06-27 2004-01-29 Olympus Corp 光学式エンコーダ
CN1527294A (zh) * 2003-03-04 2004-09-08 株式会社日立制作所 信息记录媒体及信息再生方法
JP2007071732A (ja) * 2005-09-07 2007-03-22 Fuji Electric Holdings Co Ltd 光学式絶対値エンコーダ
CN101393020A (zh) * 2007-09-22 2009-03-25 约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司 位置测量装置
CN102203561A (zh) * 2008-10-30 2011-09-28 约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司 绝对位置测量装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107621822A (zh) * 2017-08-30 2018-01-23 杭州为诺智能科技有限公司 一种磁条码及其读取方法和磁导航机器人的路径规划方法
CN112985467A (zh) * 2019-12-16 2021-06-18 西克斯特格曼有限公司 用于确定运动学变量的编码器设备和方法
CN114152228A (zh) * 2021-10-29 2022-03-08 苏州浪潮智能科技有限公司 一种检查芯片周围电容的方法、系统、设备和存储介质

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