CN109323651B - 用于光电测量装置的验证方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于光电测量装置的验证方法及装置。所述装置(100)包括：分度尺(1)，该分度尺具有沿测量方向(A)接连分布并且限定了不同代号序列的多个刻度(10)；以及面向所述分度尺(1)的读头(2)，该读头可沿所述测量方向(A)相对于所述分度尺(1)移动。所述方法验证所述读头(2)与所述分度尺(1)之间的布置是否是所需布置并且包括以下步骤：借助沿所述测量方向(A)间隔开的各个发射器(21、22)以交替的方式发射两束光束；根据所述两束光束确定所述头(2)的所述绝对位置；将所述两个绝对位置进行对比并且根据所述对比来确定这两个绝对位置是否正确。

Description

用于光电测量装置的验证方法及装置
技术领域
本发明涉及用于光电测量装置的验证方法，尤其涉及用于验证绝对位置的确定是否正确的方法并且涉及绝对光电测量装置。
背景技术
光电测量装置包括：分度尺，该分度尺具有标刻在分度尺中的多个刻度：以及面向分度尺的读头，该读头可沿平行于分度尺的测量方向相对于所述分度尺移动。读头包括朝分度尺发射光束的光发射器以及接收透过分度尺或者从分度尺反射的光的检测装置，还包括根据由检测装置接收的光确定分度尺与读头之间的位置的控制器。
在绝对光电测量装置中，分度尺上的刻度以既定方式沿测量方向分布，使得刻度沿分度尺形成不同的代号序列，因而读头的绝对位置总能够被确定。
专利文件US5754568A公开了此类型的装置，该装置更加肯定确定的绝对位置是正确的。所述装置的读头包括沿测量方向相互邻近的两个检测装置，从而这两个检测装置接收关于分度尺的不同代号的读数。这两个检测装置借助一系列对比确定所确定的位置是否正确。
发明内容
本发明的目的是提供用于光电测量装置的验证方法以及相关装置。
本发明的第一方面涉及用于光电测量装置的验证方法。光电测量装置包括：分度尺，该分度尺具有沿测量方向接连分布并且限定了不同代号序列的多个刻度；以及面向所述分度尺的读头，该读头可沿所述测量方向相对于所述分度尺移动并且包括至少一个检测装置。
所述方法包括以下步骤：
利用所述读头的第一光发射器朝所述分度尺发射第一光束并且在所述第一光束被从所述分度尺反射之后或者在所述第一光束透过所述分度尺之后根据由所述检测装置接收的所述光确定所述读头的绝对位置；
随后利用沿所述测量方向与所述读头的所述第一光发射器隔开的第二光发射器朝所述分度尺发射第二光束，并且在所述第二光束被从所述分度尺反射之后或者在所述第二光束透过所述分度尺之后根据由所述检测装置接收的所述光确定所述读头的绝对位置；
将两个确定的绝对位置相互对比；并且
根据所述对比确定所述确定的绝对位置是否正确。
因此，这是一种验证由所述装置确定的绝对位置是否正确的简单方式。而且，所述方法仅需要使用额外的低成本元件(光发射器)，该额外的低成本元件使得以有成本效益的并且同时简单的方式为装置增添额外的肯定性。
本发明的第二方面涉及一种光电测量装置，该光电测量装置包括：分度尺，该分度尺具有沿测量方向接连分布并且限定了不同代号序列的多个刻度；以及面向所述分度尺的读头，该读头可沿所述测量方向相对于所述分度尺移动并且包括至少一个检测装置以及与所述检测装置通信的控制器。
所述读头进一步包括至少两个光发射器，这些光发射器沿所述测量方向相互间隔开以利用各自的光束照射所述分度尺，所述检测装置适于并且构造成用于接收由两个所述光发射器发射的被所述分度尺反射之后或者透过所述分度尺之后的光。
所述控制器构造成用于验证所述读头与所述分度尺之间的布置是否是所需布置，为此目的，所述控制器构造成用于使所述光发射器中的一者利用第一相应光束首先照射所述分度尺并且随后使另一光发射器利用第二相应光束照射所述分度尺，以根据所述检测装置接收的由两个光束产生的所述光来确定所述读头的所述绝对位置，将两个确定的绝对位置相互对比并根据所述对比的结果来确定所述确定的绝对位置是否正确。
因此，因为两个光发射器相互间隔开，所以检测装置以有成本效益的并且容易实施的方式接收关于分度尺的不同区域(每个光发射器有一个区域)的光，借此进一步使得能够实施像例如本发明的第一方面所述的验证方法那样的验证方法。因此，优势类同于关于本发明的第一方面论述的那些优势。
鉴于本发明的图以及详细描述，本发明的这些以及其他优势和特征将会显而易见。
附图说明
图1示意性地示出了本发明的装置的实施方式，该装置被构造成用于基于反射进行相应的对比，所述装置的分度尺被示出了一部分。
图2a示出了图1的装置的关于所述装置的两个光发射器之间的既定分离距离的实施例，该图体现了产生的根据所述距离的参照值。
图2b示出了图1的装置的关于所述装置的两个光发射器之间的另一既定分离距离的实施例，该图体现了产生的根据所述距离的参照值。
图3示出了图1的装置的分度尺的局部平面图，该图示出了所述分度尺的若干不透明刻度。
图4示出了图1的装置的读头的示意性仰视图。
具体实施方式
本发明的第一方面涉及用于诸如图1中所示的诸如光电测量装置之类的光电测量装置100的验证方法。装置100包括：分度尺1，该分度尺具有沿测量方向A接连分布并且限定不同代号序列的多个刻度10；以及面向分度尺1的读头2，该读头可沿测量方向A相对于所述分度尺1移动并且包括至少一个检测装置20。
该方法验证读头2与分度尺1之间的相对布置是否是所需布置。如果是所需布置，则在装置100的正常操作过程中确定的绝对位置将是正确位置。
所述方法包括以下步骤：
利用第一光发射器21朝分度尺1发射第一光束并且在所述第一光束被从分度尺1反射(在适于基于反射进行对比的装置100中)之后或者在所述第一光束透过分度尺1(在适于基于透射进行对比的装置100中)之后根据由检测装置20接收的光来确定读头2的绝对位置；
随后利用沿测量方向A与第一光发射器21间隔开的第二光发射器22朝向分度尺1发射第二光束，并且在所述第二光束被从分度尺1反射(在适于基于反射进行对比的装置100中)之后或者在所述第二光束透过分度尺1(在适于基于透射进行对比的装置100中)之后根据由检测装置20接收的光来确定读头2的绝对位置；
将两个确定的绝对位置相互对比；并且
根据所述对比来确定所确定的绝对位置是否正确。
这些步骤按表明的顺序进行，并且根据需要可以仅实施一次或者循环实施。
而且，该方法使得能在静止状况下实施，即，读头2相对于分度尺1静止，这更进一步简化了对比操作。无论如何，该方法也能在运动中实施，即，读头2相对于分度尺1移动，但是如果读头2在发射第一光束与发射第二光束之间的移动足够小，则能够预先确定出这一限制。
在该方法中，两个确定的绝对位置之间的对比是通过从一个中减去另一个来进行的，并且将减法运算结果与根据在测量方向A上光发射器21与22两者之间的距离的储存值进行对比。因为光发射器21与22相互间隔开既定距离，所以由它们发射到分度尺1上的光束照射分度尺1的不同区域，从而每个示例中由检测装置20接收的光将造成确定不同绝对位置。如果一切都正确，并因此确定的绝对位置正确，则减法运算必定会与根据一个光发射器21与另一光发射器22分离的距离的储存值一致，从而通过将所述减法运算的结果与所述储存值对比，能够确定一切是否正确(绝对位置是否已经被正确地确定)。
储存值对应这样的值，该值与测量方向A上两个光发射器21与22之间的分离距离有关，并且还与在垂直于测量方向A的方向上分度尺1与读头之间的期望距离DD有关。因为这两个距离是已知的，所以所述储存值被预先确定(自有的，例如)，从而储存在装置100中。图2a以及图2b示出了关于两种不同情形(关于两个光发射器21与22之间的不同分离距离D1与D2的两种情形)的两个实施例，图中示出了两个参照值VREF1与VREF2，这两个参照值表示每个示例中两个确定的绝对位置之间的差并且对应于两个不同的储存值。
在装置100构造成用于测量线性移动的情况下(在该情况下，分度尺1是线性的)，优选将分度尺1的一端作为原点(从所述端开始计数)来确定相对于光发射器21的绝对位置并且优选将分度尺1的相反端作为原点(从所述相反端开始计数)来确定相对于另一光发射器21的绝对位置。从而，如果出于任何原因在某类型偏移的情况下确定绝对位置，则这会在两个确定的绝对位置之间的减法运算结果中反映出来并且将识别定出确定的绝对位置中存在错误。如果同一原点被考虑用于计算两个绝对位置，则当进行减法运算时，两偏移会相互抵消并且将错误地理解成绝对位置正确。在装置100构造成用于测量角移动的情况下(在该情况下，分度尺1可旋转(盘，例如))，为了获得相同的效果，从一个相同的参照点但沿相反的方向开始确定两个绝对位置，即，在一个示例中，在所述参照点处开始计数并且相对于分度尺1沿一个方向连续转动直到达到相应的绝对位置，并且在另一个示例中，在所述参照点处开始计数并且相对于分度尺1沿相反方向连续转动直到达到相应的绝对位置。
本发明的第二方面涉及光电测量装置100，例如以图1中的实施例的方式示出的那种光电测量装置。装置100包括分度尺1以及读头2，该读头面向分度尺1并且可沿平行于分度尺1的测量方向A相对于所述分度尺1移动。分度尺1包括沿测量方向A接连分布从而限定不同代号序列的多个刻度10(如以图2a和图2b中的实施例的方式所示)，并且读头2包括至少一个检测装置20(如以图3中的实施例的方式所示)，优选包括单个CCD(电荷耦合装置)，并且读头2还包括与检测装置20通信的控制器3。
检测装置20适于接收来自分度尺1的光(光透过分度尺1，或者像图1的实施方式中那样，光被从分度尺1反射)，将所述光转换成电信号，该电信号被控制器3接收，并且控制器3根据所述接收的电信号确定读头2的绝对位置。现有技术中公知光转换成电信号的操作以及将所述电信号转换成绝对位置的处理，因此本文中不解释这些操作并且可以根据需要以公知方式在本发明的装置中进行这些操作。
刻度10的光学性能与分度尺1的其余部分相反，因此刻度10不透明或者透明，这取决于所述分度尺1的其余部分透明或者不透明。优选地，刻度10是不透明的，而分度尺1的其余部分是透明的。因此，在图1的实施方式的情况下，检测装置20接收分度尺1的刻度10反射的光并且不接收透过分度尺1的透明的其他区域的光。
读头2进一步包括至少两个光发射器21和22，这些光发射器沿测量方向A相互间隔开以用于利用各自的光束照射分度尺1。检测装置20构造成用于接收由两个光发射器21和22发射的被分度尺1反射之后或者透过分度尺1之后的光，因此被检测装置20接收的所述光是被相应的光束照射的刻度10的反射光。
检测装置20将接收的光转换成多个电信号。装置100包括控制器3，该控制器与检测装置20通信以接收由检测装置20产生的电信号并且构造成根据接收的电信号来确定读头2的绝对位置。
控制器3构造成用于验证读头2与分度尺1之间的布置是否是所需布置。为此目的，控制器3与光发射器21和22通信并且构造成用于使光发射器21和22以受控制的方式发射光，以至少用于验证读头2与分度尺1之间的相对布置是否是正确布置。特别地，为了进行所述对比，控制器3构造成用于使光发射器中的一个发射器21首先照射分度尺1并且随后使光发射器中的另一个发射器22照射分度尺1而不使光发射器21和22同时发射光，以用于确定读头2相对于所述分度尺1的两个照射部中每一者的绝对位置，以用于将两个确定的绝对位置相互对比并根据所述对比的结果来确定所确定的绝对位置是否正确。
装置100包括具有储存值的存储器，储存值是在测量方向A上两个光发射器21和22之间的距离，存储器可以整合在控制器3中。控制器3构造成用于当将两个确定的绝对位置进行对比时在两个确定的绝对位置之间进行减法运算并且用于在所述两个确定的绝对位置之间的减法运算结果与所述储存值(在测量方向A上两个光发射器21和22之间的距离)一致时确定所述确定的绝对位置正确。如果读头2与分度尺1之间的距离不是期望的距离并且/或者读头2在测量方向A上不平行于分度尺1时，例如，如果读头2与分度尺1之间的相对布置一定不是正确布置，则确定的绝对位置中的至少一者会改变并且减法运算的结果将不同于储存值，在这样的情况下确定存在错误。
控制器3构造成用于在读头2相对于分度尺静止的情况下使两个光发射器21和22交替照射以根据两次照射的结果确定读头2的绝对位置并且根据所述对比的结果确定绝对位置是否正确。
在装置100构造成用于测量读头2的线性移动的情况下，分度尺1以及测量方向A是线性的。控制器3构造成用于将分度尺1的一端作为原点确定关于被光发射器中的一个光发射器21照射的刻度10的绝对位置，并且用于将分度尺1的另一端作为原点确定关于被光发射器中的另一个光发射器22照射的刻度10的绝对位置。从而，如果出于任何原因在某类型偏移的情况下确定绝对位置，则这会在两个确定的绝对位置之间的减法运算结果中反映出来并且将识别出确定的绝对位置中存在错误。如果同一原点被考虑用于计算两个绝对位置，则当进行减法运算时，两个偏移会相互抵消并且将会被错误地理解成绝对位置正确。如以上关于方法所解释的，在装置100构造成用于测量角移动的情况下(在该情况下，分度尺1可旋转(盘，例如))，为了获得相同的效果，控制器3构造成用于从参照点确定相对于被光发射器中的一个光发射器21照射的刻度10的绝对位置并且用于从同一参照点但沿相反方向确定相对于被光发射器中的另一个光发射器22照射的刻度10的绝对位置。
优选地，如图3中所示，装置100包括在测量方向A上位于检测装置20的两侧上的光发射器21和22。
装置100适于实施本发明的第一方面的方法，因而关于所述方法提供的描述也对装置100有效。同样地，本发明的方法适于在像本发明的第二方面的光电测量装置一样的装置100中实行，因而关于装置100提供的描述也对所述方法有效。

Claims (10)

1.一种用于光电测量装置的验证方法，所述光电测量装置(100)包括：分度尺(1)，该分度尺具有沿测量方向(A)接连分布并且限定了不同代号序列的多个刻度(10)；以及面向所述分度尺(1)的读头(2)，该读头能够沿所述测量方向(A)相对于所述分度尺(1)移动并且包括至少一个检测装置(20)，所述方法验证所述光电测量装置(100)的所述读头(2)与所述分度尺(1)之间的布置是否是所需布置，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
利用所述读头(2)的第一光发射器(21)朝向所述分度尺(1)发射第一光束并且在所述第一光束被从所述分度尺(1)反射之后或者在所述第一光束透过所述分度尺(1)之后根据由所述检测装置(20)接收的光来确定所述读头(2)的绝对位置；
随后利用所述读头(2)的沿所述测量方向(A)与所述第一光发射器(21)间隔开的第二光发射器(22)朝向所述分度尺(1)发射第二光束，并且在所述第二光束被从所述分度尺(1)反射之后或者在所述第二光束透过所述分度尺(1)之后根据由所述检测装置(20)接收的光来确定所述读头(2)的绝对位置；
将两个确定的绝对位置相互对比；并且
根据所述对比来确定所述确定的绝对位置是否正确。
2.根据权利要求1所述的验证方法，其中，两个所述确定的绝对位置相减以将两个所述确定的绝对位置进行对比，减法运算结果进一步与所述光电测量装置(100)中的、和所述测量方向(A)上两个所述光发射器(21、22)之间的距离相关的储存值进行对比，并且如果所述减法运算结果等于所述储存值则确定出两个所述确定的绝对位置是正确的。
3.根据权利要求1或2所述的验证方法，其中，如果所述分度尺(1)是线性的，则将所述分度尺(1)的一端作为原点确定关于光发射器(21)的所述绝对位置并且将所述分度尺(1)的相反端作为原点确定关于另一光发射器(22)的所述绝对位置，并且如果所述分度尺(1)是有角度的，则从既定参照点起沿角方向开始确定关于光发射器(21)的所述绝对位置并且从所述既定参照点起但沿相反的角方向开始确定关于另一光发射器(22)的所述绝对位置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的验证方法，其中，在实施所述方法的过程中，在所述读头(2)相对于所述分度尺(1)静止的情况下进行所述实施。
5.一种光电测量装置，该光电测量装置包括：分度尺(1)，该分度尺具有沿测量方向(A)接连分布并且限定了不同代号序列的多个刻度(10)；以及面向所述分度尺(1)的读头(2)，该读头能够沿所述测量方向(A)相对于所述分度尺(1)移动并且包括至少一个检测装置(20)以及与所述检测装置(20)通信的控制器(3)，其特征在于，所述读头(2)进一步包括至少两个光发射器(21、22)，这些光发射器沿所述测量方向(A)相互间隔开以利用各自的光束照射所述分度尺(1)，所述检测装置(20)构造成用于接收由两个所述光发射器(21、22)发射的、被所述分度尺(1)反射之后或者透过所述分度尺(1)之后的光，所述控制器(3)构造成用于验证所述读头(2)与所述分度尺(1)之间的布置是否是所需布置，为此目的，所述控制器(3)构造成用于使所述光发射器中的一个光发射器(21)利用第一相应光束首先照射所述分度尺(1)并且随后使另一光发射器(22)利用第二相应光束照射所述分度尺(1)以根据所述检测装置(20)所接收的由两个光束产生的所述光来确定所述读头(2)的绝对位置，以将两个确定的绝对位置相互对比并根据所述对比的结果来确定所述确定的绝对位置是否正确。
6.根据权利要求5所述的光电测量装置，该光电测量装置包括具有储存值的存储器，所述储存值是在所述测量方向上所述两个光发射器(21、22)之间的距离，所述控制器(3)构造成用于在所述两个确定的绝对位置之间的减法运算结果等于所述储存值时确定出所述确定的绝对位置正确。
7.根据权利要求5或6所述的光电测量装置，其中，所述分度尺(1)是线性的，所述控制器(3)构造成用于相对于所述分度尺(1)的一端来确定关于所述光发射器中的一个光发射器(21)的所述绝对位置并且相对于所述分度尺(1)的另一端来确定关于所述另一光发射器(22)的所述绝对位置。
8.根据权利要求5或6所述的光电测量装置，其中，所述分度尺(1)是有角度的，所述控制器(3)构造成用于从既定参照点起沿角方向开始确定关于光发射器(21)的所述绝对位置并且从所述既定参照点起但沿相反的角方向开始确定关于另一光发射器(22)的所述绝对位置。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的光电测量装置，其中，所述光发射器(21、22)沿所述测量方向(A)布置在所述检测装置(20)的两侧上，所述检测装置(20)因此布置在所述两个光发射器(21、22)之间。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的光电测量装置，其中，所述检测装置(20)包括单个CCD。
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