CN108775862A - 用于测量机械构件位置的系统及用于测量机械构件位置的方法 - Google Patents

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Abstract

用于测量机械构件位置的系统，包括用于设置在一个第一机械构件(101)上的光学检测工具(2)和一个用于设置在一个第二机械构件(102)上的定位轨道(3)，与第一机械构件(101)相比，第二机械构件更易受到相对运动的影响。定位轨道(3)设有至少一个多个区段(5)的连续段(4)，每个系列包括彼此隔开的第一界定部分(11)和第二界定部分(12)，以及第一标识部分(13)和第二标识部分(14)，它们相对于第一界定部分(11)和第二界定部分(12)具有不同的光学对比度。在每个所述区段(5)中，第一标识部分(13)被界定在第一界定部分(11)和第二界定部分(12)之间。此外，每个所述区段(5)的标识部分(13、14)的长度不同于连续段(4)的每个其他区段(5)的标识部分(13、14)的长度，从而便于专门识别对应的区段(5)。

Description

用于测量机械构件位置的系统及用于测量机械构件位置的 方法
技术领域
本发明涉及一个用于测量机械构件位置的系统及用于测量机械构件位置的方法。
所讨论的系统和方法能够运用于配有可动构件的机械装置的生产领域，并且可有利地运用于连续检测这些可动构件的绝对位置。
特别的是，所讨论的系统和方法可以用于线性执行器(例如液压缸或气压缸、阀)、泵、操纵杆等的生产领域。
优化的是，所讨论的系统和方法的目的是被应用于线性执行器上，例如特别是液压缸，用于测量这些线性执行器的平移构件的位置。
背景技术
检测系统，特别是光学类型的，在现有技术中是已知的，被用于诸如液压缸的线性执行器中，以检测液压缸活塞相对于遏制衬套的位置。
具体而言，专利申请WO2015/019231描述了一种已知类型的检测系统，其包括一个沿着液压缸活塞杆形成的定位轨道，以及一个固定到液压缸衬套上的光学测量装置，适用于在定位轨道上恢复一个特定的检测窗口。特别的是，该光学装置配有一个能够在定位轨道上发射光辐射的光源，例如LED灯，以及一个能够检测来自该定位轨道的反射辐射的光学传感器，例如线性传感器。
定位轨道配有一个区段连续段，它们每个都由两个相继排列的具有不同光学对比度的区段构成。
特别的是，每个区段配有一个具有低反射系数(例如黑色区域)的第一部分和一个具有高反射系数的第二部分。
更详细地说，活塞杆设有一个镀铬表面，在其上通过例如激光消融获得定位轨道区段的第一部分，而第二部分从活塞杆镀铬表面的未加工区域获得。
每个区段的第一部分都具有比一个给定增加步长的前一个区段的第一部分更大的厚度，以便定位轨道的区段呈现出从连续段第一区段到最后一个区段的第一部分的厚度增加。
在功能上，当定位轨道的每个区段通过光学装置的检测窗口时，光学装置将检测一个代表该区段第一部分厚度的相应信号并且生成一个相应的电信号，该电信号标识沿着定位轨道的区段位置并因此确定活塞杆相对于液压缸套的位置。
由于下面列出的原因，这种已知类型的解决方案被证明是易于优化的。构成定位轨道区段第一部分的活塞杆的工作区域覆盖该定位轨道的一个显著区域，并且对应于连续段的最后几个区段，尺寸相对较大。这需要高成本和长操作时间来实施用于构建定位轨道第一部分的激光消融程序。此外，由于铬镀层的改变，活塞杆镀铬表面的加工区域更容易受到腐蚀(特别是在活塞受到侵蚀剂影响的工作条件下)和磨损(由于活塞杆和液压缸套的密封件之间的摩擦)。
此外，定位轨道的上述配置涉及一个对活塞最大可测量长度相对于缸套的限制，因为在定位轨道第一部分的厚度连续增量之后，最后一个区段的第一部分将覆盖整个区段，并且不允许预设更多的区段。而为了增加系统的最大可测量长度，需要增加定位轨道的区段尺寸，因此需要增加光学传感器的尺寸，从而导致在液压缸上预设传感器的结构问题，或者减少将第一部分从一个区段增加到下一个区段的步长，从而导致需要采用非常精确因此特别昂贵的处理过程。
此外，定位轨道的前几个区段主要由镀铬表面构成，具有大面积的高反射系数，而定位轨道的最后几个区段主要由加工区域构成，具有大面积的低反射系数。定位轨道区段反射系数的这种明显差异要求在系统运行期间对光学装置的光源亮度进行一个调节，以便使由每个不同区段反射的辐射可以被光学装置可靠地检测，因此导致系统的功能和实施太复杂。
发明内容
在这种情况下，本发明的基本目的是消除已知解决方案的缺点，提供一种用于测量机械构件位置的系统和方法，以便优化实现系统的成本和时间。
本发明的另一目的是提供一种用于测量机械构件位置的系统和方法，确保机械构件的最佳可靠性，特别是高耐腐蚀性和耐磨性。
本发明的另一目的是提供一种用于测量机械构件位置的系统和方法，能够获得最大可测量长度的高度延伸。
本发明的另一目的是提供一种建设简单和快速的用于测量机械构件位置的系统。
附图说明
根据上述目的，本发明的技术特点及其优点也大致体现在了下面的详细描述中，并附上图纸以便参考，这些图纸表示了某些纯粹用于示例而未被限定的实现形式，其中：
-图1显示根据本发明第一实例所述的一个装置的截面图，其中应用了所讨论的测量系统；
-图2显示图1所示系统的一个局部，涉及光学检测工具和一个定位轨道；
-图3显示所讨论系统的定位轨道；
-图4显示所讨论系统中定位轨道的一个变型；
-图5显示图3或4所示的定位轨道的一个放大局部，涉及该定位轨道的一个区段；
-图6显示图3或4所示的定位轨道的一段，以及由光学检测工具产生的相应的测量信号；
-图7显示所讨论系统中定位轨道的另一个变型；
-图8显示根据本发明第二实例所述的一个装置的透视图(某些部件被移除)，其中应用了所讨论的测量系统；
-图9显示关于本发明所讨论测量方法的一个相对流程图；
-图10显示所讨论测量方法的一个处理阶段的实现示例。
具体实施方式
参照附图，图1中完整地展示了一个按照本发明实现的用于测量机械构件位置的系统。
根据附图中所示的实例，所讨论的系统1旨在应用于一个机械装置100上，该装置配有至少一个可动构件，用于优化地连续检测该可动构件的绝对位置。
特别地，上述机械装置100包括至少第一机械构件101和至少一个第二机械构件102，它们可相对于彼此移动。
根据图1和图2所示的第一实例，所讨论的系统1可应用于机械装置100上，其机械构件101、102可相对于彼此以线性运动移动。
特别是，根据上述第一实例所述，该机械装置100包括一个线性执行器(例如液压缸或气压缸、活塞、制动器、阀)、柱塞泵等。
参考图1所示的具体示例，机械装置100是一个液压缸，其第一机械构件101是沿X轴两端之间延伸的一个衬套101'，其第二机械构件102是一个滑动地联接到衬套101'上并且可沿上述X轴线性移动的活塞102'。更具体地，衬套101'设有一个沿X轴的管状体103，由两个设有相应通孔的封闭壁104的的端部封闭。活塞102'包括一个插入衬套101'中的柱塞105和一个固定在柱塞105上的杆106，平行于X轴展开并滑动地插入到封闭壁104的通孔中。
根据图8所示的第二实例，所讨论的系统1可应用于机械装置100上，其机械构件101、102可相对于彼此以旋转运动移动。
参照图8所示的具体示例，机械装置100包括一个角度位置传感器，其第一机械构件101包括一个支撑体(图8中未示出)，并且第二机械构件102包括一个旋转盘107，设有旋转轴108可旋转地连接到支撑体上以便绕着与上述旋转轴108对齐的旋转轴线Y旋转。
根据附图所示的另一个实例，所讨论的系统1可应用于机械装置100上，其机械构件101、102可相对于彼此以旋转和平移运动移动。
根据本发明，系统1包括旨在设置到机械装置100的第一机械构件101上的光学检测工具2和一个旨在设置到机械装置100的第二机械构件102上的定位轨道3。
根据附图中所示的实例，第一机械构件101是机械装置100的固定构件，第二机械构件102是可动构件，以便使光学检测工具2被设置到固定构件上，使定位轨道3被设置到可动构件上。
特别是，参照图1和2所示的示例，光学检测工具2被固定在液压缸的衬套101'上，并特别对应于该衬套101'的一个封闭壁104，而定位轨道3在液压缸的活塞102’杆106上形成。
参考图8所示的示例，光学检测工具2被固定在机械装置100的支撑体上，定位轨道3在第二机械构件102的旋转盘107的一个面上形成。
显然，在不脱离本发明的情况下，光学检测工具2可以被设置在可动构件上，而定位轨道3可以被设置在固定构件上。
参照图3和图4所示的示例，定位轨道3设有至少一个沿着测量方向W一个接一个放置多个区段5的连续段4，其中每个区段5与下一个区段5都是相邻的。
根据图1-7所示的第一实例(其中第一机械构件101和第二机械构件102之间的相对运动是线性的)，定位轨道的测量方向W呈直线型展开。
根据图8所示的第二实例(其中第一机械构件101和第二机械构件102之间的相对运动是旋转的)，定位轨道3的测量方向W呈弧形展开，特别是圆形或圆弧形。
有利的是，定位轨道3通过加工第二机械构件102的表面来获得，例如激光消融。
定位轨道3的每个区段5沿着上述测量方向W延伸一个给定的区段长度LS，优化的是这对于所有区段5都是相同的。
系统1的光学检测工具2被设计为用于在定位轨道3上界定测量窗口6，该测量窗口旨在被定位轨道3的区段5穿过并且沿着测量方向W延伸一个大于或等于每个区段5区段长度LS的检测长度LR。
有利的是，参考图2的示例，光学检测装置2包括一个配有例如一个或多个LED灯的发射装置7，面向定位轨道3并且被设定为至少在被限定在定位轨道3上的测量窗6上发射光辐射，从而照亮通过测量窗6的这个定位轨道的区段5。
此外，光学检测工具2还包括一个光学传感器8，例如线性传感器或相机，其上配有一个面向定位轨道3的敏感表面，用于拦截由定位轨道3在测量窗口6处反射的光辐射。
特别是，参照图1和图2中所示的第一实例，发射装置7和光学传感器8面对液压缸衬套101'上对着液压缸活塞102’杆106的一个观察开口9。参照图8所示的第二实例，发射装置7和光学传感器8被设置在旋转盘107(定位轨道3在其上获得)的前方。
有利的是，光学检测工具2被设计为用于采集一系列测量窗口6的图像，这些图像显示测量窗口6内部的定位轨道3区域。以这种方式，光学检测装置2在测量窗口6内采集定位轨道3的区段5的图像。采集之后，光学检测装置2被设置为生成一个代表上述图像并且特别代表这些图像中所示的定位轨迹3的区段5的测量信号SM。
有利的是，系统1包括一个电子处理单元10，包括例如微处理器，其被可操作地连接到光学检测工具2上，适于接收由这些光学检测工具产生的测量信号SM并处理这个信号SM，以便确定在定位轨道3区段5连续段4中区段5的位置，从而确定第二机械构件102相对于第一机械构件101的位置，如下面详细所述。
根据本发明的基本思想，参考图3-7的示例，定位轨道3的每个区段5包括一个第一界定部分11和一个第二界定部分12，它们彼此沿测量方向W间隔开。
有利的是，每个区段5的第一界定部分11和第二界定部分12沿测量方向W分别延伸一个第一分界长度LD1和一个第二分界长度LD2。
此外，每个区段5包括一个第一标识部分13和一个第二标识部分14，它们相对于上述第一界定部分11和第二界定部分12设置有不同的光学对比度。
每个区段5的第一标识部分13和第二标识部分14沿测量方向W分别延伸一个第一标识长度LI1和一个第二标识长度LI2。
有利的是，第一分界长度LD1、第二分界长度LD2、第一标识长度LI1和第二标识长度LI2的和等于相应区段5的区段长度LS。
根据本发明，在每个区段5中，第一标识部分13介于第一界定部分11和第二界定部分12之间，并且根据其第一标识长度LI1被该第一界定部分11和第二界定部分12限定。
此外，在每个区段5中，第二标识部分14被与第二界定部分12的第一标识部分13分开，以便使第二界定部分12介于第一标识部分13和第二标识部分14之间。
特别是，每个区段5的第二标识部分14根据其第二标识长度LI2被限定在该区段5的第二界定部分12和下个区段5的第一界定部分11之间。更详细地说，每个界定部分11、12被靠近两个转变边缘并且优化地正交于测量方向W的标识部分13、14分开。
特别地，每个部分11,12,13,14以其自身长度LD1，LD2，LI1，LI2被两个对应的所述转变边缘界定。
根据本发明，每个区段5的第一标识部分13的第一标识长度LI1不同于区段5连续段4中每个其他区段5的第一标识部分13的第一标识长度LI1。此外，每个区段5的第二标识部分14第二标识长度LI2不同于区段5的连续段4中每个其他区段5的第二标识部分14的第二标识长度LI2。
优选的是，根据附图所示的实例，每个区段5的第一标识部分13的第一标识长度LI1大于连续段4中前一个区段5的第一标识部分13的第一标识长度LI1的一个确定行进步长PP。
此外，每个区段5的第二标识部分14的第二标识长度LI2小于连续段4中前一个区段5的第二标识部分14的第二标识长度LI2的上述行进步长PP。
根据未在附图中示出的不同实例，每个区段5的第一标识部分13的第一标识长度LI1小于连续段4中前一个区段5的第一标识部分13的第一标识长度LI1的行进步长PP，并且每个区段5的第二标识部分14的第二标识长度LI2大于连续段4中前一个区段5的第二标识部分14的第二标识长度LI2的行进步长PP。
在这种情况下，有利的是，每个区段5通过相应的第一标识部分13的第一标识长度LI1和相应的第二标识部分14的第二标识长度LI2被单独标识(在连续段4中)。
因此，当每个区段5通过测量窗口6时，通过第一标识部分13的第一标识长度LI1的测量或者通过第二标识部分14的第二标识长度LI2的测量可以确定区段5连续段4中的区段5，因此可以确定该区段5沿着定位轨道3的位置。在这种情况下，因此，可以确定第二机械构件102(定位轨道3被设置在其上)相对于第一机械构件101(光学检测工具2被设置在其上)的位置。
有利的是，每个区段5的第一和第二界定部分11和12由在第二机械构件102表面上获得的相应的加工区域(例如通过激光加工)构成。
优化的是，每个区段5的第一和第二界限部分11和12具有一个显着低于第一和第二标识部分13和14的反射系数。
例如，每个区段5的第一和第二界定部分11和12通过加工(例如激光消融)镀铬表面的相应区域来获得，从而改变这些区域中铬的光学性质，显着降低反射系数。通过这种方式，镀铬表面的加工区域限定了界定部分11和12(低反射系数)，而在界定部分11和12之间延伸的镀铬表面的其余区域限定了标识部分13和14(高反射系数)。
有利地，由于每个区段5由标识部分13、14的标识长度LI1、LI2标识，所以界定部分11、12可以被配置为具有相对较小的分界长度LD1、LD2，因此这些界定部分11、12可以有利地通过小范围的加工区域来获得(因此包括也在连续段4的最后几个区段5中的一个小型区段5区域)，从而减少用于实现定位轨道3的生产过程的时间和成本。
有利的是，在每个区段5中，第一界定部分11的第一分界长度LD1不同于第二界定部分12的第二分界长度LD2。
特别是，第一分界长度LD1比一个给定的偏差步长PC的第二分界长度LD2更大(或更小)。
以这种方式，对于每个区段5，可以通过测量相应的分界长度LD1、LD2来确定相对于第二界定部分12的第一界定部分11。
根据图7中所示的本发明的一个变型实例，在每个区段5中，第一界定部分11的第一分界长度LD1等于第二界定部分12的第二分界长度LD2。根据该该变型实例，测量窗口6的检测长度LR大于或等于每个区段5的区段长度LS的两倍，从而使得由光学检测工具2采集的每个图像都包含至少两个连续的区段5，从而通过比较两个连续区段5的标识部分13、14的标识长度LI1、LI2来区分每个区段5的第一界定部分11和第二界定部分12。
根据未在附图中示出的特定实例，定位轨道3的区段5的连续段4包括一个初始区段，该区段设有唯一的一个界定部分(例如第一界定部分11)和唯一的一个标识部分(例如第一标识部分13)并且具有不同的光学对比度。
有利的是，参照图4所示的实例，定位轨道3包括一个具有多个区段5连续段4的序列15，并特别设置为一个邻近于下一个。
特别是，每个连续段4根据测量方向W延伸一个连续段长度LC，该长度等于该连续段4区段5的区段长度LS之和。
序列15的每个连续段4的区段5的第一界定部分11的第一分界长度LD1不同于该序列15的每个其他连续段4的区段5的第一界定部分11的第一分界长度LD1。
特别是，每个连续段4的区段5的第一界定部分11的第一分界长度LD1大于前一个连续段4的区段5的第一界定部分11的第一分界长度LD1的一个确定的序列步长PQ。
优化的是，序列15的连续段4的每个区段5的第二界定部分12的第二分界长度LD2不同于该序列15的每个其他连续段4的每个区段5的第二界定部分12的第二分界长度LD2。
特别是，每个连续段4的区段5的第二界定部分12的第二分界长度LD2大于前一个连续段4的区段5的第二界定部分12的第二分界长度LD2的上述序列步长PQ。
根据本发明的上述特征，第一界定部分11的第一分界长度LD1(并且优化的是第二界定部分12的第二分界长度LD2)唯一识别来自定位轨道3的序列15内部的其他连续段4的区段5的一个连续段4的区段5。
因此，通过对测量窗口6内部的界定部分11、12的第一分界长度LD1或第二分界长度LD2的测量，可以确定该测量窗口6被设置在序列15的哪个连续段4中，以便测量(与从标识部分13、14获得的信息一起)第二机械构件102相对于第一机械构件101的位置。
有利的是，每个区段5的第一界定部分11的第一分界长度LD1等于该连续段4的区段5的第一界定部分11的第一分界长度LD1。
优化的是，每个区段5的第二界定部分12的第二分界长度LD2等于该连续段4的区段5的第二界定部分12的第二分界长度LD2。
以这种方式，有利的是，每个连续段4由一个单个的第一分界长度LD1(或第二分界长度LD2)来识别，从而对系统1进行结构简化。
下面示出本发明所述系统1的一个具体实例。
根据该具体实例，光学检测工具2的光学传感器8具有256像素的敏感表面(其中每个像素测量63.5μm)，因此在定位轨道3上限定一个检测长度LR约等于16mm的测量窗口6。
定位轨道3的每个区段5的区段长度LS小于或等于测量窗口6的检测长度LR，并且特别地等于13mm。
定位轨道长507mm，因此包括39个区段5。这些区段5被组织在两个连续段4中。
行进步长PP、偏移步长PC和序列步长PQ(例如通过加工过程的机械分辨率或通过光学传感器8的光学分辨率确定)等于0.5mm。
在第一连续段4中，第一界定部分11的第一分界长度LD1等于0.5mm，第二界定部分12的第二分界长度LD2等于1mm。
在第二连续段4中，第一界定部分11的第一分界长度LD1等于1.5mm，第二界定部分12的第二分界长度LD2等于2mm。
每个连续段的第一区段5的第一标识部分13都具有等于0.5mm的第一标识长度LI1，并且连续区段5的第一标识部分13的一个行进步长PP等于0.5mm。
用D表示由第一界定部分11、第一标识部分13和第二界定部分12的系列给出的包装，这个包装D的总长度LD＝LD1+LI1+LD2。第二标识部分14的第二标识长度LI2为LI2＝LS-LD。
区段5的每个连续段4可以具有报告给出的一个最大数量的区段5：(LS-LD1-LD2-PP)/PP。
在这里讨论的数值例子中，第一连续段4可以有一个最大数量的区段5，其结果是(13-0.5-1-0.5)/0.5＝22个区段5。
第二连续段4可以有最大数量的区段5，其结果是(13-1.5-2-0.5)/0.5＝18个区段5。
在所讨论的例子中，第一个连续段4具有二十二个区段5，第二个连续段4具有十七个区段5(因此总共有三十九个区段5)。
根据这个例子，第一连续段4的所有区段5的界定部分11、12(在这个例子中对应于加工区域)的总长度由下式给出：22*(0.5mm+1mm)＝33mm。通过比较现有技术描述涉及的专利申请WO2015/019231中所述的已知类型系统，区段长度相同并且增量步长为0.5mm时，该已知类型系统的定位轨道可以具有一个唯一区段连续段，该连续段具有至多13/0.5＝26个区段，因为第26个区段完全是黑色的，因此无法实现更多的区段并且因此限定定位轨道的长度不得超过338mm。
此外，如果区段数量相同，相较于上述已知类型的系统，所讨论的系统1显示出一个加工区域的显着减少。
例如，考虑一个具有二十二个区段的定位轨道，计算上述已知类型系统的加工区域的总长度为而本发明所讨论的系统1给出一个33mm的第一连续段4第一界定部分11、12的总长度(其在此示例中对应于加工区域)，将使得工作面积减少近75％，从而减少用于实现定位轨道的加工程序的时间和成本。
本发明的目的还在于提供一种采用所讨论的系统1测量机械构件位置的方法，为了简化，下文将保持迄今为止引入的相同术语。
参照图9的示例，所讨论的方法包括一个采集阶段，其中光学检测工具2采集至少一个在测量窗口6内部定位轨道3的图像，并且特别是采集一系列优化地具有一个特定采集频率的那些图像(例如每秒几百个图像)。
上述图像包含在采集图像时位于测量窗口6内部的区段5的部分11、12、13、14的一个表示，并且能够识别定位轨道3相对于光学检测工具2的位置，因此即第二机械构件102相对于第一机械构件101的位置。
特别地，如果在采集阶段期间第二机械构件102相对于第一机械构件101进行相对运动，则区段5的部分11、12、13、14在测量窗6内变化，这取决于第二机械构件102相对于第一机械构件101的位置变化情况。
有利的是，在采集阶段中，光学检测工具2产生至少一个代表所采集图像的脉冲测量信号SM。参考图6的示例，上述测量信号SM具有一系列由一系列波谷VS隔开的波峰PS。
特别地，测量信号SM的波峰PS表示标识部分13、14，而测量信号SM的波谷VS表示界定部分11、12，从而使得每个波峰PS的振幅表示相应标识部分13、14的标识长度LI1、LI2，而每个波谷VS的振幅表示相应界定部分11、12的分界长度LD1、LD2。
优选地，测量信号SM的每个波峰PS(或每个波谷VS)的振幅由两个转变T(基本上是阶梯式或斜坡式)界定，特别是一个上升转变和一个下降转变。
测量信号SM的这些转变T表示界定部分11、12与相邻标识部分13、14之间的转变边缘。
根据图6所示的例子，为了简化显示，测量信号SM以模拟形式表示。显然，在不脱离本发明保护范围的情况下，测量信号SM也可以以数字形式实施，包括例如随时间变化的离散值的数值连续段和量化。在这种情况下，例如，测量信号SM的波峰PS和波谷VS由实施数字测量信号SM的相应的数字序列值表示。
此外，所讨论的方法还包括一个处理由光学检测工具2采集的图像的阶段，特别是通过系统1的处理单元10来实现，用于处理在采集阶段中由光学检测工具2生成的测量信号SM。
上述处理阶段产生至少一个指示第二机械构件102相对于第一机械构件101的位置测量值MP。
根据本发明的构想，处理阶段被设计为检测由光学检测工具2采集的每个图像中存在的转变边缘，特别是根据与测量方向W平行的一个确定的检测方向VR来检测。
如上所述，每个转变边缘将界定部分11、12中的一个与相邻的标识部分13、14分隔开。因此，通过检测转变边缘，可以确定在采集图像时出现在测量窗口6中的界定部分11、12和标识部分13、14。
有利的是，转变边缘通过识别测量信号SM(根据上述检测方向VR)的转变T来检测，以便识别该测量信号SM的波峰PS和波谷VS，并且因此识别定位轨道3的区段5的相应的标识部分13、14和界定部分11、12。特别地，对测量信号SM转变T的检测(即因此是部分11、12、13、14的转变边缘的检查)通过对测量信号SM进行已知处理过程(例如阈值处理、斜率测量、与多个阈值比较等，或这些过程的组合)来实现。
优选的是，在处理阶段中，转变边缘的相关信息由系统1的处理单元10采集，以便执行下面描述的处理从而计算位置测量值MP。
特别地，处理单元10通过将测量信号SM映射到诸如RAM存储器的存储单元中来采集测量信号SM的转变T。
所讨论的方法的处理阶段设计为识别至少一个存在于所采集图像中的界定部分11、12，特别是识别它是一个第一界定部分11还是第二界定部分12。
特别地，界定部分11、12通过在上述检测方向VR中确定测量信号SM的一下降转变T和随后的一个上升转变T来识别，它们在彼此之间限定出一个波谷VS，对应于被识别的上述界定部分11、12。
有利的是，处理阶段包括计算被识别的界定部分11、12的分界长度LD1、LD2的值，特别可以通过测量测量信号SM对应波谷VS的幅度来计算，该幅度由下降转变T沿着测量方向与先前确定的上升转变T的距离给出。具体地，如前所述，每个区段5的第一界定部分11的第一分界长度LD1不同于第二界定部分12的第二分界长度LD2，因此，可以在每个区段5中按照分界长度值LD1、LD2将第一界定部分11与第二界定部分12区分开。
特别地，系统1的处理单元10包括一个例如由ROM存储器构成的存储模块，该模块用于存储根据一个给定数据结构设置的分界长度LD1、LD2的参考值，其中每个参考值与相应的分界长度LD1、LD2相关联，并且因此与相应的界定部分11、12相关联。
优化地，处理阶段包括将先前计算的分界长度值LD1、LD2与包含在处理单元10的存储模块中的参考值进行比较，以便在上述比较之后计算出的分界长度值LD1、LD2与相应的界限部分11、12相关联。
有利的是，处理阶段包括确定包含先前识别的界定部分11、12的连续段4(在连续段4的序列15内)。
该确定根据被识别的界定部分11、12的分界长度LD1、LD2来获得。如前所述，实际上，区段5的每个连续段4的界定部分11、12的分界长度LD1、LD2不同于每个其他连续段4的分界部分11、12的分界长度LD1、LD2，这使得第一界定部分11的第一分界长度LD1(或第二界定部分12的第二分界长度LD2)能够唯一地识别该界定部分11、12所属的系列4。为此，有利的是，分界长度LD1、LD2(存储在处理单元10的存储模块的数据结构中)的参考值与相应的连续段4相关联(例如与一个相应的连续段指数相关联)并且特别是与该对应连续段4相关联的一个对应的偏移长度LOFF相关联。特别的是，上述偏移长度LOFF表示为在所识别的连续段4之前的各连续段4的连续段长度LC之和，并且如下面详细所述旨在有利地运用于计算位置测量值MP。
根据本发明，处理阶段包括识别至少一个与先前识别的界定部分11、12相关联的标识部分13、14，并且特别用于识别一个与该界定部分11、12相邻的标识部分13、14。
处理阶段包括计算一个唯一与所识别的标识部分13、14的标识长度LI1、LI2相关联的指示参数。
例如，上述指示参数是第一标识长度LI1的值或第二标识长度LI2的值，取决于是第一标识部分13还是第二标识部分14被识别。
处理阶段包括将上述指示参数与区段5连续段4中代表包含识别出的标识部分13、14的区段5位置的一个相应区段指数IS相关联。如前所述，事实上，每个区段5通过相应的第一标识部分13的第一标识长度LI1或相应的第二标识部分14的第二标识长度LI2被单独识别(在相应的连续段4中)。
为此，有利的是，系统1的处理单元10的存储模块包含根据一个确定的数据结构设置的标识长度LI1、LI2的参考值，其中每个参考值与相应的标识长度LI1和LI2相关联，因此与相应的区段指数IS相关联。
优化地，处理阶段包括将先前计算的指示参数(特别是标识长度值LI1、LI2)与包含在处理单元10的存储模块中的标识长度LI1、LI2的参考值进行比较，以便在上述比较之后该指示参数与相应的区段指数IS相关联。处理阶段涉及根据至少上述区段指数IS来计算位置的测量值MP，如下详细所述。
有利地，处理阶段包括在存在于测量窗口6中的转变边缘之间识别一个参考边缘，该边缘指出区段5中沿着测量方向W的一个参考位置PR，并被认为是用于计算位置测量值MP的指针。
更详细地说，位置测量值MP等于上述参考位置PR加上区段指数IS(先前确定的)与区段长度LS的乘积再加上偏移长度LOFF，如下所述：MP＝PR+IS×LS+LOFF。
参考图10的流程图中所示的特定示例，下面描述本发明所讨论的方法的处理阶段的一个示例实现形式。
特别是，在我们处理的例子中，我们考虑：
直线测量方向W；
参考图6的例子，检测方向VR沿着测量方向W从页面的右向左前进；对测量窗口6的图像上的像素的读取根据图6中所示的检测方向VR(从右到左)进行。
参照图6和图10的示例，处理阶段包括一个第一处理块201，用于检测存在于测量窗口6中的部分11、12、13、14的转变边缘(并且在由光学检测工具2采集的图像中表示)。特别地，该检测通过识别代表所采集图像的测量信号SM的转变T和在处理单元10的存储单元(RAM存储器)内部实施一系列转变T(由T1、T2、T3、T4...表示)来实现。
该方法因此包括一个第一控制块202，用于检查识别的转变T数量是否小于三。
如果答案是肯定的，则该系列的第一转变T1与参考位置PR相关联，也与位置测量值MP相关联(通过一个第一计算块203)。
在对第一控制块202作出否定回答的情况下，处理阶段提供一个第二控制块204，用于检查第一转变T1是否是测量信号SM的一个下降转变。
在肯定回答的情况下，提供一个第二处理块205，用于计算第二转变T2和第一转变T1之间的距离DT(对应于这些转变T1和T2之间的波谷VS的振幅)。
因此提供一个第三处理块206，用于根据计算出的DT距离来确定受测量窗6影响的连续段4
更详细地说，将距离DT与存储在处理单元10的存储模块中的分界长度LD1、LD2的参考值进行比较，并且因此选择一个相应的连续段指数和一个相应的偏移长度LOFF。
随后，处理阶段提供一个第三控制块207，用于检查两个转变T1、T2之间的波谷VS是否对应于第一界定部分11中的一个或第二界定部分12中的一个。
更详细地说，第三控制块207检查距离DT是否等于第一界定部分11的第一分界长度LD1，特别是将距离DT与存储在处理单元10的存储模块中的分界长度LD1、LD2的参考值进行比较。
在对第三控制块207作出肯定回答的情况下，提供一个第四处理块208，用于计算第二标识部分14的第二标识长度LI2作为第三转变T3和第二转变T2之间的距离。第四处理块208将第二标识长度LI2与相应的区段指数IS相关联，将该标识长度值LI2与存储在处理单元10的存储模块中的第二标识长度LI2的参考值进行比较，并选择相应的区段指数IS。
因此预设一个第二计算块209，该块将第二转变T2与参考位置PR关联起来，并根据以下公式计算位置测量值MP：MP＝T2+IS×LS+LOFF。
在对第三控制块207作出否定回答的情况下，提供一个第五处理块210，用于计算包装D的总长度LD(由第一界定部分11、第一标识部分13和第二界定部分12一起给出)作为第四转变T4和第一转变T1之间的距离，并因此获得第二标识长度LI2作为区段长度LS和包装D的总长度LD之间的差。
第二标识长度LI2被以类似于对上述第四处理块208所预设的方法与对应的区段指数IS相关联。
因此预设一个第三计算块211，该块将第四转变T4与参考位置PR关联起来，并根据以下公式计算位置测量值MP：MP＝T4+IS×LS+LOFF。
在对第二控制块204作出否定回答的情况下，即在第一转变T1是测量信号SM的一个上升转变的情况下，提供一个第六处理块212，用于计算第三转变T3和第二转变T2直接的距离DT(对应于这些转变T3和T2之间的波谷VS的振幅)。
因此提供一个第七处理块213，用于根据计算出的DT距离来确定受测量窗6影响的连续段4，以类似于上述第三处理块206所实施的方式进行。随后，处理阶段提供一个第四控制块214，用于检查两个转变T3和T2之间的波谷VS是否对应于第一界定部分11中的一个或第二界定部分12中的一个，以类似于第三控制块207所实施的方式进行。
在对第四控制块214作出肯定回答的情况下，提供一个第七处理块215，用于计算第一标识部分13的第一标识长度LI1作为第二转变T2和第一过渡T1之间的差，由此导出包装D的总长度LD(LD＝LI1+LD1+LD2)，并因此获得第二标识长度LI2作为区段长度LS和上述总长度LD之间的差。
第二标识长度LI2被以类似于对上述第四和第五处理块208、210所预设的方法与对应的区段指数IS相关联。
因此预设一个第四计算块216，该块将第三转变T3与参考位置PR关联起来，并根据以下公式计算位置测量值MP：MP＝T3+IS×LS+LOFF。
在对第四控制块214作出否定回答的情况下，提供一个第八处理块217，用于计算第二标识部分14的第二标识长度LI2作为第二转变T2和第一转变T1之间的距离，并且将该长度LI2与对应的区段指数IS相关联，以类似于对第七处理块215提供的规定进行。
因此预设一个第五计算块218，该块将第一转变T1与参考位置PR关联起来，并根据以下公式计算位置测量值MP：MP＝T1+IS×LS+LOFF。因此本构思发明达到了预定的目的。

Claims (10)

1.用于测量机械构件位置的系统(1)，该系统(1)包括：
光学检测工具(2)，其被设计为设置在机械装置(100)的一个第一机械构件(101)上；
一个定位轨道(3)，其被设计为设置在所述机械装置(100)的一个第二机械构件(102)上，该第二机械构件能够相对于所述第一机械构件(101)运动；
所述定位轨道(3)设有至少一个沿测量方向(W)一个接一个放置多个区段(5)的连续段(4)，每个区段(5)沿着所述测量方向(W)延伸一个给定的区段长度(LS)；
所述光学检测工具(2)被设计为用于在所述定位轨道(3)上界定一个测量窗口(6)，该测量窗口旨在被所述区段(5)穿过，并且沿着所述测量方向(W)延伸一个大于或等于每个所述区段(5)的区段长度(LS)的检测长度(LR)。
所述系统(1)的特征在于每个所述的区段(5)包括：
沿着所述测量方向(W)彼此隔开的第一界定部分(11)和第二界定部分(12)；
一个第一标识部分(13)和一个第二标识部分(14)，它们相对于所述第一界定部分(11)和所述第二界定部分(12)具有不同的光学对比度，并且沿着所述测量方向(W)分别延伸一个第一标识长度(LI1)和一个第二标识长度(LI2)；
其中，在每个区段(5)中，所述第一标识部分(13)被根据所述第一标识长度(LI1)限定在所述第一限定部分(11)和所述第二限定部分(12)之间，并且所述第二标识部分(14)通过所述第二界定部分(12)与所述第一标识部分(13)分开；
其中，每个所述区段(5)的第一标识部分(13)的第一标识长度(LI1)不同于所述连续段(4)中每个其他区段(5)的第一标识部分(13)的第一标识长度(LI1)。
其中，每个区段(5)的第二标识部分(14)的第二标识长度(LI2)不同于所述连续段4的每个其他区段(5)的第二标识部分(14)的第二标识长度(LI2)。
2.根据权利要求1，系统(1)的特征在于，每个所述区段(5)的第一界定部分(11)和第二界定部分(12)根据所述测量方向(W)分别延伸一个第一分界长度(LD1)和一个第二分界长度(LD2)；所述第一分界长度(LD1)、所述第二分界长度(LD2)、所述第一标识长度(LL1)和所述第二标识长度(LI2)的和等于所述区段长度(LS)。
3.根据权利要求2，系统(1)的特征在于，在每个所述区段5中，所述第一界定部分(11)的第一分界长度(LD1)不同于所述第二界定部分(12)的第二分界长度(LD2)。
4.根据权利要求2或3系统(1)的特征在于，所述定位轨道(3)包括多个所述连续段(4)的一个连续(15)。
其中，一个所述连续段(4)的区段(5)的第一界定部分(11)的第一分界长度(LD1)不同于所述序列(15)的其他每个连续段(4)的区段(5)的第一界定部分(11)的第一分界长度(LD1)。
5.根据上述权利要求4，系统(1)的特征在于，在所述序列(15)的每个连续段(4)中，每个区段(5)的第一界定部分(11)的第一分界长度(LD1)等于所述系列(4)的其他每个区段(5)的第一界定部分(11)的第一分界长度(LD1)。
6.根据上述权利1，系统(1)的特征在于，每个所述区段(5)的第一标识部分(13)的第一标识长度(LI1)大于或小于连续段(4)中前一个区段(5)的第一标识部分(13)的第一标识长度(LI1)的一个给定行进步长(PP)。
7.借助前述权利1要求中的系统(1)来测量机械构件位置的方法，包括：一个采集阶段，其中所述光学检测工具(2)在测量窗口(6)中采集所述定位轨道(3)的至少一个图像；
所述图像的一个处理阶段，该处理阶段生成至少一个位置测量值(MP)；所述方法的特征在于所述处理步骤提供：
检测所述图像中存在的转变边缘，每个所述转变边缘将一个所述界定部分(11、12)与一个相邻的所述标识部分(13、14)分开；
识别至少一个由两个所述转变边缘限定的界定部分(11、12)；
识别至少一个与所述至少一个界定部分(11、12)相关联的标识部分(13、14)；
计算至少一个唯一与所述至少一个标识部分(13、14)的标识长度(LI1、LI2)相关的指示性参数；
在区段(5)的系列(4)中，将所述指示参数与代表包含至少一个标识部分(13,14)的区段(5)位置的相应区段指数(IS)相关联；
根据至少所述区段指数(IS)计算位置的所述测量值(MP)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述处理阶段用于确定在所述测量窗口(6)中所述转变边缘之间的一个参考边缘，该边缘沿着所述测量方向(W)指示所述区段(5)中的一个参考位置(PR)；
获得所述位置测量值(MP)，等于所述参考位置(PR)加上至少所述区段长度指数(IS)和所述区段长度(LS)的乘积。
9.根据权利要求7所述的方法，借助根据权利要求3所述的一个系统(1)，所述方法的特征在于处理阶段：
计算所述至少一个界定部分(11、12)的分界长度(LD1、LD2)；
将所述分界长度(LD1、LD2)关联到所述第一界定部分(11)或所述第二界定部分(12)。
10.根据权利要求8和9所述的方法，借助根据权利要求4所述的一个系统(1)，所述方法的特征在于处理阶段：
将所述分界长度(LD1、LD2)关联到与包含至少一个界定部分(11、12)的连续段(4)相关的偏移长度(LOFF)；
获得所述位置测量值(MP)，等于所述参考位置(PR)加上所述区段长度指数(IS)和所述区段长度(LS)的乘积再加上所述偏移长度(LOFF)。
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