CN110470325B - 电磁感应编码器 - Google Patents

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Abstract

提供了一种电磁感应编码器，其允许减小标尺上的轨道的数目，以减小标尺的尺寸。电磁感应编码器包括具有标尺图案的标尺、头部和计算单元。头部包括发送单元和接收单元，发送单元包括发送线圈，接收单元包括接收线圈。标尺图案具有第一图案和第二图案，第一图案使得接收线圈接收正电流，第二图案使得接收线圈接收负电流。计算单元包括：确定单元，其当检测到正电流时确定电流与第一图案相关联，并且当检测到负电流时确定电流与第二图案相关联；信号生成单元，其基于确定的结果生成由表示第一图案的“1”和表示第二图案的“0”形成的信号；以及位置计算单元，其基于由信号生成单元生成的信号计算头部的位置。

Description

电磁感应编码器
技术领域
本发明涉及一种电磁感应编码器。
背景技术
已经存在一种已知的电磁感应编码器，其包括具有沿测量方向提供的标尺图案的标尺、面向标尺并在测量方向上相对于标尺移动的头部、以及用于基于标尺与头部之间的相对移动计算信号的计算单元。头部包括发送单元和接收单元，该发送单元包括将磁通量发送到标尺图案以使它们产生电动电流的发送线圈，该接收单元包括以电流的形式接收由电动电流产生且从标尺图案发送的磁通量的变化的接收线圈。
电磁感应编码器用于卡尺、千分尺、指示器、线性标尺、线性计量器和其它工具。
作为电磁感应编码器，例如，在日本专利公开第2004-309435号中描述的电磁感应变换器(电磁感应编码器)包括其上沿测量轴方向(测量方向)并置有大量布线图案(标尺图案)的标尺、以及面向标尺并且在测量轴方向上相对于标尺移动的读头(头部)。标尺具有由并置的布线图案形成的多个轨道。
布线图案各自用作线圈(图案化线圈)并且包括第一环部分、第二环部分和将第一环部分与第二环部分彼此连接的连接环部分，并且在其上并置有布线图案的标尺表面上且在与测量轴方向垂直的正交方向上形成第一环部分、第二环部分和连接环部分。环部分分别包括第一小环、第二小环和将第一小环与第二小环彼此连接的连接小环，并且小环在环部分中被形成为小于环部分。每个环部分和对应的小环通过间隙彼此分开。
布线图案被形成为使得在测量轴方向上每个环部分与对应的小环之间的间隙宽于在正交方向上环部分与对应的小环之间的间隙。布线图案被进一步形成为使得每个环部分在正交轴方向上的宽度小于环部分在测量方向上的宽度。
这样配置的电磁感应变换器允许减小标尺的尺寸，因为标尺可以被形成为使得其在正交方向上的尺寸小于现有技术中的尺寸。
发明内容
本发明要解决的问题
然而，为了计算读头相对于标尺的绝对位置，电磁感应变换器需要包括具有由各自是增量图案的布线图案形成的多个轨道的标尺。
增量系统(INC系统)和绝对系统(ABS系统)已知为用于检测读头相对于标尺的位置的方法。
INC系统是用于连续检测在标尺上以固定间隔提供的增量图案(INC图案)、并向上或向下计数通过读头的INC图案的数目以检测标尺和读头的相对位置的系统。
ABS系统是用于将从具有以不同间隔提供的INC图案的多个轨道检测的多个增量信号(INC信号)彼此组合以计算读头相对于标尺的绝对位置的系统。作为另一ABS系统，存在用于检测在标尺上随机提供的绝对图案(ABS图案)并分析ABS图案以计算读头相对于标尺的绝对位置的系统。
由于难以在电磁感应变换器中形成在标尺上随机提供的ABS图案，因此通常通过将INC信号彼此组合来计算读头相对于标尺的绝对位置。因此，为了计算读头相对于标尺的绝对位置，需要多个轨道而非一个轨道。轨道数目的增加导致标尺的尺寸增大的问题。
本发明的目的是提供允许减小标尺上的轨道的数目以减小标尺的尺寸的电磁感应编码器。
解决问题的手段
根据本发明的电磁感应编码器包括具有沿测量方向提供的标尺图案的标尺、面向标尺并且在测量方向上相对于标尺移动的头部、以及用于基于标尺与头部之间的相对移动计算信号的计算单元。头部包括发送单元和接收单元，该发送单元包括将磁通量发送到标尺图案以使得标尺图案产生电动电流的发送线圈，该接收单元包括以电流的形式接收由电动电流产生且从标尺图案发送的磁通量的变化的接收线圈。标尺图案具有第一图案和第二图案，该第一图案使得接收线圈接收在预定方向上流动的正电流，该第二图案与第一图案不同并且使得接收线圈接收在与预定方向相反的方向上流动的负电流。计算单元包括：确定单元，其当检测到正电流时确定单元确定电流与第一图案相关联，并且当检测到负电流时确定电流与第二图案相关联；信号生成单元，其基于由确定单元确定的结果生成由表示第一图案的“1”和表示第二图案的“0”形成的信号的单元；以及位置计算单元，其基于由信号生成单元生成的信号计算头部的位置。
根据上述本发明，确定单元可以当从标尺图案检测到正电流时确定电流与第一图案相关联，并且当从标尺图案检测到负电流时确定电流与第二图案相关联。信号生成单元可以基于确定的结果生成由表示第一图案的“1”和表示第二图案的“0”形成的信号。位置计算单元可以基于该信号计算头部的位置。也就是说，电磁感应编码器可以从由在测量方向上并置的具有第一图案和第二图案的标尺图案形成的一个轨道获取由“1”和“0”形成的信号。
ABS系统通过分析由多个“1”和“0”形成的信号所携带的“1”和“0”(伪随机码)的组合来计算绝对位置。伪随机码是例如由随机提供的“1”和“0”形成的预定代码，并且可以通过分析代码来计算绝对位置。根据分析方法和代码的种类，伪随机码的示例包括M序列码、Gold序列码和Barker序列码。
在ABS系统中，标尺图案例如在一个轨道的整个长度上被设置为根据伪随机码表示绝对位置。由接收单元从标尺图案同时接收的多个“1”和“0”形成的信号中的“1”和“0”的组合根据一个轨道上的位置而改变。因此，电磁感应编码器可以通过分析由多个“1”和“0”形成的信号中的“1”和“0”的组合来计算头部相对于标尺的绝对位置。
因此，在此情况下，由于电磁感应编码器可以从一个轨道计算绝对位置，所以可以减小标尺上的轨道的数目，从而可以减小标尺的尺寸。此外，标尺的尺寸的减小允许成本减小。
此外，例如，在沿一个轨道交替设置第一图案和第二图案的情况下，这样设置的第一图案和第二图案可以形成INC图案。因此，电磁感应编码器可以基于INC系统操作。
此外，例如，可以在一个轨道上形成ABS系统区域以及INC系统区域，在ABS系统区域中，第一和第二图案被设置为根据与ABS系统对应的伪随机码表示绝对位置，在INC系统区域中，对应于INC系统交替设置第一和第二图案。也就是说，在一个轨道上，ABS系统区域可以形成在对端位置，并且INC系统区域可以形成在中间位置，或者ABS系统区域和INC系统区域可以交替地设置。
因此，电磁感应编码器允许改善标尺设计的灵活性。
优选的是，标尺图案由多个标尺图案形成，发送单元将磁通量发送到多个标尺图案以使得标尺图案产生电动电流，接收单元以电流的形式接收由电动电流产生且从多个标尺图案发送的磁通量的变化，并且标尺图案被设置为使得第一和第二图案根据伪随机码表示绝对位置。
根据上述配置，由于发送单元将磁通量发送到多个标尺图案以使得它们产生电动电流，并且接收单元以电流的形式接收由电动电流产生且从多个标尺图案发送的磁通量的变化，接收单元可以以电流的形式同时接收来自多个标尺图案的磁通量的多个变化。然后，电磁感应编码器可以获取由多个“1”和“0”形成的伪随机码，并通过分析由伪随机码形成的信号来计算绝对位置，如上所述。
因此，由于电磁感应编码器可以从一个轨道计算绝对位置，因此可以减小标尺上的轨道的数目，从而可以减小标尺的尺寸。
优选的是，发送线圈沿测量方向被设置为在标尺图案上延伸，多个接收线圈沿测量方向被设置为对应于标尺图案并且在设置发送线圈的表面上且在与测量方向垂直的正交方向上与发送线圈并置，第一和第二图案各自包括发送侧图案化线圈和接收侧图案化线圈，发送侧图案化线圈由环形形状的线圈布线形成并且被设置为面向发送线圈，接收侧图案化线圈由环形形状的线圈布线形成并且被设置为面向接收线圈，通过将发送侧图案化线圈的线圈布线连接到接收侧图案化线圈的线圈布线以形成大致字符8的形状的发送侧图案化线圈和接收侧图案化线圈，来形成第一图案，并且，通过将发送侧图案化线圈的线圈布线连接到接收侧图案化线圈的线圈布线以形成大致字符0的形状(或单个环形)来形成第二图案。这样的大致字符0的形状可以通过以大致字符8的形状将发送侧图案化线圈与接收侧图案化线圈连接并且移除发送侧图案化线圈连接到接收侧图案化线圈的区域来形成。
根据上述配置，以大致字符8的形状形成第一图案，其中发送侧图案化线圈的线圈布线的一部分连接到接收侧图案化线圈的线圈布线的一部分。在图案化线圈部分地彼此连接的上述配置中，第一图案中的接收侧图案化线圈在连接区域受到流过发送侧图案化线圈的电流影响，使得电流以与电流流过发送侧图案化线圈的方向相反的方向流过接收侧图案化线圈。
以大致字符0的形状形成第二图案，其中发送侧图案化线圈的线圈布线连接到接收侧图案化线圈的线圈布线，其中线圈布线彼此连接的区域被移除。在与第一图案中的图案化线圈彼此连接的区域对应的区域被移除的上述连接配置中，流过接收侧图案化线圈的电流在与电流流过发送侧图案化线圈的方向相同的方向流动，其中接收侧图案化线圈没有受到流过发送侧图案化线圈的电流影响的区域。
也就是说，上述配置使得在第一图案中流过接收侧图案化线圈的电流的取向与在第二图案中流过接收侧图案化线圈的电流的取向不同。第一图案使得接收线圈接收在预定方向上流动的正电流，并且第二图案使得接收线圈接收在与预定方向相反的方向上流动的负电流。因此，电磁感应编码器允许容易地实施使得接收线圈接收在预定方向上流动的正电流的第一图案、以及使得接收线圈接收在与预定方向相反的方向上流动的负电流的第二图案。
优选的是，发送线圈和接收线圈沿正交方向交替并置。
例如在第一图案中发送线圈和接收线圈沿正交方向交替地并置的上述配置使得发送侧图案化线圈和接收侧图案化线圈与发送线圈和接收线圈的交替并置对应地被交替并置。在此情况下，例如，发送侧图案化线圈或接收侧图案化线圈连接的区域由两个区域形成。因此，与存在一个连接区域的情况相比，流过发送侧图案化线圈或接收侧图案化线圈的电流的影响增加。面向发送线圈的发送侧图案化线圈的数目的增加增加了电动电流，并且面向接收线圈的接收侧图案化线圈的数目的增加增加了接收线圈可以接收的磁通量，从而接收线圈容易接收磁通量。
类似地，在第二图案中的发送侧图案化线圈或接收侧图案化线圈的情况下，面向发送线圈的发送侧图案化线圈的数目的增加增加了电动电流，并且面向接收线圈的接收侧图案化线圈的数目的增加增加了接收线圈可以接收的磁通量，从而接收线圈容易接收磁通量。因此，电磁感应编码器具有改善的信号效率。
优选的是，发送线圈和接收线圈沿正交方向被交替地并置为使得其总数目为奇数，并且发送侧图案化线圈和接收侧图案化线圈沿正交方向交替地彼此连接使得其总数目为奇数。
根据上述配置，例如，发送线圈和接收线圈的布置使得发送侧图案化线圈夹在接收侧图案化线圈之间并且使得接收侧图案化线圈夹在发送侧图案化线圈之间。因此，接收线圈可以接收增加量的磁通量或者接收至少两个位置的磁通量。因此，电磁感应编码器具有改善的信号效率。
优选的是，发送侧图案化线圈和接收侧图案化线圈沿正交方向彼此连接为在数目上与发送线圈和接收线圈匹配。
根据上述配置，由于发送侧图案化线圈和接收侧图案化线圈沿正交方向彼此连接使得在数目上与发送线圈和接收线圈匹配，因此可以容易地设计发送侧图案化线圈和接收侧图案化线圈的布置。
优选的是，标尺图案被设置为使得第一图案和第二图案根据M序列码表示绝对位置。
根据上述配置，由于标尺图案被设置为使得第一图案和第二图案根据M序列码表示绝对位置，因此，与使用任何其它伪随机码的情况相比，电磁感应编码器可以容易地计算绝对位置。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一实施例的电磁感应编码器的透视图；
图2是示出根据本发明的第一实施例的标尺的俯视图；
图3是示出根据本发明的第一实施例的头部的俯视图；
图4示出根据本发明的第一实施例的标尺与头部之间的关系；
图5是示出根据本发明的第一实施例的电磁感应编码器的框图；
图6是根据本发明的第一实施例的由计算单元执行的计算的流程图；
图7是示出根据本发明的第二实施例的头部的俯视图；以及
图8示出了根据本发明的第二实施例的标尺与头部之间的关系。
具体实施方式
[第一实施例]
下面将参考图1至图6描述本发明的第一实施例。
图1是示出根据本发明的第一实施例的电磁感应编码器的透视图。
电磁感应编码器1包括：标尺2，其具有沿测量方向提供的标尺图案；以及头部3，其面向标尺2并且在测量方向上相对于标尺2移动，如图1所示。电磁感应编码器1是作为未示出的测量工具的线性标尺中使用的线性编码器。
在线性标尺中提供电磁感应编码器1。线性标尺在作为测量方向的方向X上相对于标尺2移动头部3，通过使用感应电流检测头部相对于标尺2的位置，并将检测的结果输出到未示出的显示部分。
在以下的描述和附图中，作为标尺2的纵向的头部3移动的方向(测量方向)被称为方向X，并且作为与方向X正交的正交方向的标尺2的宽度方向在某些情况下被称为方向Y。
图2是示出根据本发明的第一实施例的标尺的俯视图。
标尺2包括绝缘基板21和标尺图案4，绝缘基板21由玻璃环氧树脂制成并且具有细长形状，标尺图案4被提供为面向头部3，如图2所示。另外，绝缘基板21可以由玻璃、硅或任何其它材料制成，而非由玻璃环氧树脂制成。
标尺图案4由具有小电阻的诸如铝、铜和金的材料制成，并且各自由线性导体形成。标尺图案4各自包括以梯子形状形成的第一图案5和以环形形状形成的第二图案6。第一图案5和第二图案6沿方向X并置以形成单个轨道40。第一图案5和第二图案6被设置为：在第一图案5表示“1”并且第二图案6表示“0”的情况下，根据作为伪随机码的M序列码表示绝对位置，如稍后将描述的。
图3是示出根据本发明的第一实施例的头部的俯视图。
头部3在绝缘基板31上包括发送单元7和接收单元8，绝缘基板31是多层基板并且由玻璃环氧树脂制成，如图3所示。发送单元7包括发送线圈71和72，其将磁通量发送到标尺图案4(参见图2)以使得它们产生电动电流，并且，接收单元8包括接收线圈80，其以电流的形式接收由电动电流产生且从标尺图案4发送的磁通量的变化。绝缘基板31可以由玻璃、硅或任何其它材料制成，而非由玻璃环氧树脂制成。
发送线圈71和72由具有小电阻的诸如铝、铜和金的材料制成，并且沿方向X被设置为在标尺图案4上延伸。因此，在本实施例中，发送线圈71和72同时将磁通量发送到八个标尺图案4，以使得它们产生电动电流。
多个接收线圈80由具有小电阻的诸如铝、铜和金的材料制成，沿方向X被设置为对应于标尺图案4，并且在设置发送线圈71和72的表面上且在与方向X正交的正交方向(方向Y)上与发送线圈71和72并置。在本实施例中，多个接收线圈80由沿方向X设置的八个接收线圈形成。八个接收线圈80以电流的形式同时接收来自八个标尺图案4的磁通量的变化。接收线圈80各自朝向绝缘基板31的后表面延伸并且连接到计算单元10(参见图5)，这将在稍后描述。
图4示出了根据本发明的第一实施例的标尺与头部之间的关系。在图4中，示出了第一图案5中的一个，并且第二图案6也是如此，并且，为了便于描述，与第一图案5和第二图案6对应地示出了接收线圈80中的两个。将参考图4描述标尺2上的第一图案5和第二图案6、以及头部3中的发送线圈71和72及接收线圈80的细节，并且，将参考其进一步描述电流的流动。
标尺图案4各自具有第一图案5和第二图案6，第一图案5使得对应的接收线圈80接收在预定方向上流动的正电流，第二图案6与第一图案5不同并且使得接收线圈80接收在与预定方向相反的方向上流动的负电流，如图4所示。
第一图案5包括发送侧图案化线圈51和52、以及接收侧图案化线圈50，发送侧图案化线圈51和52各自由线圈布线以环形形状形成并且被设置为面向发送线圈71和72，接收侧图案化线圈50由线圈布线以环形形状形成并且被设置为面向对应的接收线圈80。
第二图案6包括发送侧图案化线圈61和62、以及接收侧图案化线圈60，发送侧图案化线圈61和62各自由线圈布线以环形形状形成并且被设置为面向发送线圈71和72，接收侧图案化线圈60由线圈布线以环形形状形成并且被设置为面向对应的接收线圈80。
发送侧图案化线圈51、52、61和62以及接收侧图案化线圈50和60与发送线圈71和72以及接收线圈80对应地被提供，并且彼此连接以使得发送侧和接收侧图案化线圈的数目与发送线圈和接收线圈的数目相同。发送侧图案化线圈51、52、61和62以及接收侧图案化线圈50和60各自以大致矩形的形状形成。发送侧图案化线圈51、52、61和62以及接收侧图案化线圈50和60可能不是各自具有大致矩形的形状，并且可以具有任何形状，只要它们各自以环形形成即可。
第一图案5使得发送侧图案化线圈51和52的线圈布线连接到接收侧图案化线圈50的线圈布线，以便以大致字符8的形状形成发送侧图案化线圈51和52以及接收侧图案化线圈50。因此，第一图案具有形成在其中的连接区域53。
第二图案6使得发送侧图案化线圈61和62的线圈布线连接到接收侧图案化线圈60的线圈布线，以便以大致字符8的形状形成发送侧图案化线圈61和62以及接收侧图案化线圈60，并且移除发送侧图案化线圈61和62与接收侧图案化线圈60彼此连接的区域(即，与第一图案5中的连接区域53对应的区域)，使得以大致字符0的形状(或单个环形)形成发送侧图案化线圈61和62以及接收侧图案化线圈60。
在本实施例中，第二图案6(发送侧图案化线圈61和62以及接收侧图案化线圈60)沿发送线圈71和72以及对应的接收线圈80被形成为具有面向发送线圈71和72以及接收线圈80的更多部分，使得第二图案6在从发送线圈71和72接收磁通量时容易产生电动电流，并且接收线圈80容易以电流的形式接收由电动电流产生的磁通量的变化。为此，以大致葫芦的形状形成第二图案6，但是第二图案可以具有任何具有面向发送线圈和接收线圈的区域的形状，从发送线圈接收磁通量以产生电动电流，允许接收线圈以电流的形式接收由电动电流产生的磁通量的变化，并且以大致字符0的形状形成。
第一图案5中的不面向发送线圈71或72的接收侧图案化线圈50不产生电动电流。然而，经由连接区域53连接到发送侧图案化线圈51和52的接收侧图案化线圈50在连接区域53受到流过发送侧图案化线圈51和52的电流影响，使得电流流过接收侧图案化线圈50。具体地，电流在由图4中的实线箭头指示且与电流流过发送侧图案化线圈51和52的方向相反的方向流过接收侧图案化线圈50。将在假设在由实线箭头指示的方向上流过接收侧图案化线圈50的电流是“正电流”的情况下描述本实施例。
类似地，第二图案6中的不面向发送线圈71或72的接收侧图案化线圈60不产生电动电流。然而，由于接收侧图案化线圈60连接到发送侧图案化线圈61和62并且没有与第一图案5中的连接区域53对应的区域，因此电流在与电流流过发送侧图案化线圈61和62的方向相同的方向上流动。具体地，电流在由图4中的虚线箭头指示且与电流流过发送侧图案化线圈61和62的方向相同的方向上流过接收侧图案化线圈60。将在假设在由虚线箭头指示的方向上流过接收侧图案化线圈60的电流是“负电流”的情况下描述本实施例。
图5是示出根据本发明的第一实施例的电磁感应编码器的框图。电磁感应编码器1还包括计算单元10，用于基于标尺2与头部3之间的相对移动来计算信号，如图5所示。计算单元10包括确定单元11、信号生成单元12和位置计算单元13。
确定单元11当检测到正电流时确定电流与第一图案5相关联，并且当检测到负电流时确定电流与第二图案6相关联。信号生成单元12基于由确定单元11确定的结果，生成由表示第一图案5的“1”和表示第二图案6的“0”形成的信号。位置计算单元13基于由信号生成单元12生成的信号，计算头部3相对于标尺2的绝对位置。
标尺图案4沿方向X横跨一个轨道40(参见图2)的总长度而被设置为使得第一图案5和第二图案6根据M序列码(伪随机码)表示绝对位置。计算单元10分析作为伪随机码的M序列码，以计算头部3相对于标尺2的绝对位置。
M序列码(最大长度序列码)是与从由接收线圈80接收的由“1”和“0”形成的信号产生的系列(series)之中的其它码相比具有最长周期的码。因此，被设置为根据M序列码表示绝对位置的标尺图案4可以形成比采用任何其它伪随机码的情况更长的轨道40(见图2)。
在用于分析绝对位置的方法中，发送单元7将磁通量发送到八个标尺图案4以使得它们产生电动电流，并且八个接收单元8以电流的形式接收由电动电流产生且同时从八个标尺图案4发送的磁通量的变化，例如，如图1和图3所示。然后，信号发生单元12生成例如由二进制图案“01011101”形成的信号。当头部3相对于标尺2移动时，每当头部3移动对应于一个标尺图形4的量时，信号发生单元12生成由不同代码形成的信号，诸如“10111011”和“01110111”。位置计算单元13基于由信号生成单元12生成的信号计算头部3的绝对位置。
图6是根据本发明的第一实施例的由计算单元执行的计算的流程图。下面将参考图6描述用于计算头部3相对于标尺2的绝对位置的方法。
电磁感应编码器1首先执行接收步骤(步骤ST01)：使头部3相对于标尺2沿其移动，如图6所示，使得发送单元7将磁通量发送到第一图案5和第二图案6以使得它们产生电动电流，并使得接收单元8以电流的形式接收由电动电流产生且从第一图案5和第二图案6发送的磁通量的变化。在此步骤中，接收单元8从数目是分析M序列码所需的数目的标尺图案4(第一图案5和第二图案6)接收必要数目(接收线圈80的数目)的磁通量变化。例如，在提供八个接收线圈80的情况下，如图3所示，接收单元8接收来自八个标尺图案4的磁通量的变化。
然后，确定单元11基于由接收单元8接收的电流执行确定步骤(步骤ST02)。当检测到正电流时，确定单元11确定电流与第一图案5相关联，并且，当检测到负电流时，确定单元11确定电流与第二图案6相关联。信号生成单元12随后执行信号生成步骤(步骤ST03)：基于在确定步骤中确定的结果，生成由表示第一图案5的“1”和表示第二图案6的“0”形成的信号。在此步骤中，例如，在八个接收线圈80在接收步骤中接收来自八个标尺图案4的磁通量的变化的情况下，信号生成单元12基于确定步骤中的确定结果生成例如由二进制图案“01011101”形成的信号。位置计算单元13执行绝对位置计算步骤(步骤ST04)：基于由信号生成单元12生成的信号计算绝对位置，以计算头部3相对于标尺2的绝对位置。
上述的本实施例可以提供以下效果：
(1)确定单元11可以当从标尺图案4检测到正电流时确定电流与第一图案5相关联，并且当从标尺图案4检测到负电流时确定电流与第二图案6相关联。信号生成单元12可以基于确定的结果生成由表示第一图案5的“1”和表示第二图案6的“0”形成的信号。位置计算单元13可以基于该信号计算头部3的位置。电磁感应编码器1可以从由标尺图案4形成的一个轨道40获取由“1”和“0”形成的信号，标尺图案4各自具有沿测量方向并置的第一图案5和第二图案6。
(2)由于标尺图案4横跨一个轨道40的整个长度而被设置为根据M序列码以表示绝对位置，因此电磁感应编码器1可以通过获取和分析作为由多个“1”和“0”形成的信号中的“1”和“0”的组合的M序列码，从一个轨道40计算头部3相对于标度2的绝对位置。因此，电磁感应编码器1允许减小标尺2上的轨道的数目，以减小标尺2的尺寸。此外，标尺2的尺寸的减小允许成本减小。
(3)由于发送单元7将磁通量发送到多个标尺图案4以使得它们产生电动电流，并且接收单元8以电流的形式接收由电动电流产生且从多个标尺图案4发送的磁通量的变化，因此接收单元8可以以电流的形式同时接收来自多个标尺图案4的多个磁通量的变化。
(4)电磁感应编码器1允许容易地实施第一图案5和第二图案6，第一图案5使得每个接收线圈80接收在预定方向上流动的正电流，第二图案6使得每个接收线圈80接收在与预定方向相反的方向上流动的负电流。
(5)由于每个第一图案5中的接收侧图案化线圈50夹在发送侧图案化线圈51和52之间，并且发送侧图案化线圈51和52连接到接收侧图案化线圈50的连接区域53由两个连接区域53形成，因此，与提供一个连接区域53的情况相比，对应的接收线圈80可以接收的磁通量的数目增加。因此，对应的接收线圈80容易接收磁通量。此外，由于每个第二图案6中的接收侧图案化线圈60夹在面向发送线圈71和72的发送侧图案化线圈61和62之间，因此，与提供一个发送侧图案化线圈的情况相比，电动电流增加。因此，对应的接收线圈80容易接收磁通量。因此，电磁感应编码器1具有改善的信号效率。
(6)由于发送侧图案化线圈51、52、61和62以及接收侧图案化线圈50和60沿正交方向彼此连接使得在数目上与发送线圈71和72以及接收线圈80匹配，因此可以容易地设计发送侧图案化线圈51、52、61和62以及接收侧图案化线圈50和60的布置。
(7)由于标尺图案4被设置为使得第一图案5和第二图案6根据M序列码表示绝对位置，因此，与使用任何其它伪随机码的情况相比，电磁感应编码器1可以容易地计算绝对位置。
[第二实施例]
下面将参考图7和图8描述本发明的第二实施例。在下面的描述中，已经描述的部分具有相同的附图标记并且将不再描述。
图7是示出根据本发明的第二实施例的头部的俯视图。除了头部3A之外，根据本实施例的电磁感应编码器1A具有与如上所述根据第一实施例的电磁感应编码器1的配置大致相同的配置。
如上所述根据第一实施例的电磁感应编码器1中的接收单元8在方向Y上与发送单元7被并置为夹在发送单元7之间，如图3所示。根据本实施例的电磁感应编码器1A中的头部3的接收单元8A与上述第一实施例的不同在于：接收单元8A在方向Y上与发送单元7A被并置为使得第一接收线圈81和第二接收线圈82将发送单元7A的发送线圈70夹在中间，如图7所示。
图8示出了根据本发明的第二实施例的标尺与头部之间的关系。由于电磁感应编码器1A中的头部3A的接收单元8A在方向Y上与发送单元7A被并置为使得第一接收线圈81和第二接收线圈82将发送单元7A的发送线圈70夹在中间，上述第一实施例中的第一图案5和第二图案6中的发送侧图案化线圈51、52、61和62以及接收侧图案化线圈50和60的功能与上述第一实施例中的线圈不同，如图8所示。
也就是说，第一实施例中的每个第一图案5中的发送侧图案化线圈51和52在本实施例中用作接收侧图案化线圈51和52，并且第一实施例中的每个第一图案5中的接收侧图案化线圈50用作本实施例中的发送侧图案化线圈50。
类似地，第一实施例中的每个第二图案6中的发送侧图案化线圈61和62在本实施例中用作接收侧图案化线圈61和62，并且第一实施例中的每个第二图案6中的接收侧图案化线圈60在本实施例中用作发送侧图案化线圈60。
同样，在上述本实施例中，可以提供上述第一实施例中的相同的效果(1)至(7)，并且可以提供以下效果。
(8)发送线圈70以及接收线圈81和82的布置使得发送侧图案化线圈50和60夹在接收侧图案化线圈51、52、61和62之间。因此，接收线圈81和82可以在两个位置接收磁通量。因此，电磁感应编码器1A具有改善的信号效率。
(9)由于在绝缘基板31的正交方向(方向Y)上的对端侧设置接收单元8A，因此，与第一实施例中的接收单元8相比，接收单元8A可以容易地连接到计算单元10。因此，与第一实施例中的接收单元8相比，可以容易地制造头部3A。
[实施例的变型]
本发明不限于上述实施例，并且在可以实现本发明的目的的程度上的变化、改进和其它修改落入本发明的范围内。例如，在上述实施例中，电磁感应编码器1和1A用在作为测量工具的线性标尺中，并且可以另外用在诸如千分表(测试指示器)和千分尺的其它测量工具中。也就是说，电磁感应编码器各自在电磁感应编码器用于其中的测量工具的型号和系统方面不被特别限制，并且可以用在其它测量工具中，并且，任何根据本发明的电磁感应编码器并入其中的装置不特别限于特定装置。此外，电磁感应编码器可以各自用在除测量工具之外的诸如传感器的装置中。
在上述实施例中，电磁感应编码器1和1A各自是线性编码器，并且各自可以另外是旋转编码器。
在上述第一实施例中，头部3包括两个发送单元7(发送线圈71和72)以及一个接收单元8，并且，在第二实施例中，头部3A包括一个发送单元7A(发送线圈70)以及两个接收单元81和82，其中发送单元和接收单元被设置使得其总数目是奇数。另外，发送单元和接收单元可以被设置使得其总数目是偶数。简而言之，头部仅需要包括发送单元和接收单元。
此外，在上述实施例中，发送单元7和7A以及接收单元8和8A被交替设置，并且发送单元和接收单元不一定被交替设置。此外，在上述实施例中，接收线圈80、81和82各自由头部3和3A中的八个接收线圈形成，并且接收线圈的数目可以根据要用于分析绝对位置的伪随机码任意确定。此外，发送线圈70、71和72将磁通量发送到八个标尺图案4以使得它们产生电动电流，并且另外可以将磁通量发送到任意数目的标尺图案以使得它们产生电动电流。简而言之，发送单元仅需要将磁通量发送到任何标尺图案以使其产生电动电流，并且接收单元仅需要以电流的形式接收由磁通量产生且从标尺图案发送的磁通量的变化。
在上述实施例中，标尺图案4被设置为使得第一图案5和第二图案6根据M序列码表示绝对位置，并且绝对位置不一定由M序列码表示，并且可以另外由任何其它伪随机码表示，或者，可以采用另一系统。此外，计算单元10分析M序列码以计算头部3相对于标尺2的绝对位置，并且计算单元可以另外使用允许基于标尺与头部之间的相对移动计算信号的任何计算方法或分析手段。
在上述实施例中，第一图案5和第二图案6被横跨轨道40设置为形成ABS图案，并且第一图案和第二图案可以不被横跨轨道设置为形成ABS图案。例如，在一个轨道中，第一图案和第二图案可以被交替设置为形成INC图案，或者第一图案和第二图案可以被设置为形成与伪随机码对应地设置的ABS系统区域、以及作为INC图案设置的INC系统区域。简而言之，标尺图案各自仅需要具有第一图案和第二图案，该第一图案使得对应的接收线圈接收在预定方向上流动的正电流，第二图案与第一图案不同并且使得对应的接收线圈接收在与预定方向相反的方向上流动的负电流。
在上述实施例中，每个第一图案5中的连接区域53各自以线性形状形成，并且另外可以由点形成。简而言之，第一图案各自仅需要通过将发送侧图案化线圈的线圈布线连接到接收侧图案化线圈的线圈布线来形成，以便以大致字符8的形状形成发送侧图案化线圈和接收侧图案化线圈。此外，第二图案6各自以大致葫芦的形状形成，并且可以另外以任何形状形成，只要发送侧图案化线圈的线圈布线连接到接收侧图案化线圈的线圈布线以形成大致字符0的形状(或单个环形)即可。这样的大致字符0的形状可以通过将发送侧图案化线圈和接收侧图案化线圈以大致字符8的形状连接并且移除发送侧图案化线圈连接到接收侧图案化线圈的区域来形成。
在上述实施例中，正电流是在第一图案5中在预定方向上流动的电流，负电流是在第二图案6中在预定方向上流动的电流，并且信号生成单元12将“1”分配给由任何第一图案5得到的信号，并将“0”分配给由任何第二图案6得到的信号。另外，负电流可以是在第一图案中在预定方向上流动的电流，正电流可以是在第二图案中在预定方向上流动的电流，并且信号生成单元可以将“0”分配给由任何第一图案得到的信号，并将“1”分配给由任何第二图案得到的信号。另外，正电流可以是在第一图案中在预定方向上流动的电流，负电流可以是在第二图案中在预定方向上流动的电流，并且信号生成单元可以将“0”分配给由任何第一图案得到的信号，并将“1”分配给由任何第二图案得到的信号。另外，负电流可以是在第一图案中在预定方向上流动的电流，正电流可以是在第二图案中在预定方向上流动的电流，并且信号生成单元12可以将“1”分配给由任何第一图案5得到的信号，并将“0”分配给由任何第二图案6得到的信号。“1”和“0”可以用任意代码取代。上述项是设计项，并且可以任意设定电流的方向以及“0”和“1”。
工业适用性
如上所述，本发明适用于电磁感应编码器。

Claims (8)

1.一种电磁感应编码器，包括：标尺，其具有沿测量方向提供的标尺图案；头部，其面向标尺并在测量方向上相对于标尺移动；以及计算单元，用于根据标尺与头部之间的相对移动计算信号，
其中，所述头部包括：
发送单元，包括发送线圈，所述发送线圈将磁通量发送到标尺图案以使得标尺图案产生电动电流，以及
接收单元，包括接收线圈，所述接收线圈以电流的形式接收由电动电流产生且从标尺图案发送的磁通量的变化，
所述标尺图案具有：
第一图案，其使得接收线圈接收在预定方向上流动的正电流，以及
第二图案，其与第一图案不同并且使得接收线圈接收在与预定方向相反的方向上流动的负电流，
所述计算单元包括：
确定单元，其当检测到正电流时确定电流与第一图案相关联，并且当检测到负电流时确定电流与第二图案相关联，
信号生成单元，其基于由确定单元确定的结果，生成由表示第一图案的“1”和表示第二图案的“0”形成的信号，以及
位置计算单元，其基于由信号生成单元生成的信号，计算头部的位置，
其中，所述发送线圈沿测量方向被设置为在标尺图案上延伸，
多个所述接收线圈沿测量方向被设置为对应于标尺图案，并且在设置有发送线圈的表面上且在与测量方向正交的正交方向上与发送线圈并置，
所述第一图案和所述第二图案各自包括：
发送侧图案化线圈，其由线圈布线以环形形状形成并且被设置为面向发送线圈，以及
接收侧图案化线圈，其由线圈布线以环形形状形成并且被设置为面向接收线圈，
所述第一图案通过将发送侧图案化线圈的线圈布线连接到接收侧图案化线圈的线圈布线而形成，以便以大致字符8的形状形成发送侧图案化线圈和接收侧图案化线圈，并且
所述第二图案通过以下步骤而形成：将发送侧图案化线圈的线圈布线连接到接收侧图案化线圈的线圈布线，以便以大致字符8的形状形成发送侧图案化线圈和接收侧图案化线圈，并且移除发送侧图案化线圈连接到接收侧图案化线圈的区域，以便以大致字符0的形状形成发送侧图案化线圈和接收侧图案化线圈，
其中，所述发送线圈和所述接收线圈沿着正交方向被交替并置为使得其总数目为奇数，并且
所述发送侧图案化线圈和所述接收侧图案化线圈沿正交方向交替地彼此连接使得其总数目为奇数。
2.根据权利要求1所述的电磁感应编码器，
所述发送单元将磁通量发送到多个标尺图案，以使得标尺图案产生电动电流，
所述接收单元以电流的形式接收由电动电流产生且从多个标尺图案发送的磁通量的变化，并且
所述标尺图案被设置为使得第一和第二图案根据伪随机码表示绝对位置。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的电磁感应编码器，
其中，所述标尺图案被设置为使得第一图案和第二图案根据M序列码表示绝对位置。
4.一种电磁感应编码器，包括：标尺，其具有沿测量方向提供的标尺图案；头部，其面向标尺并在测量方向上相对于标尺移动；以及计算单元，用于根据标尺与头部之间的相对移动计算信号，
其中，所述头部包括：
发送单元，包括发送线圈，所述发送线圈将磁通量发送到标尺图案以使得标尺图案产生电动电流，以及
接收单元，包括接收线圈，所述接收线圈以电流的形式接收由电动电流产生且从标尺图案发送的磁通量的变化，
所述标尺图案具有：
第一图案，其使得接收线圈接收在预定方向上流动的正电流，以及
第二图案，其与第一图案不同并且使得接收线圈接收在与预定方向相反的方向上流动的负电流，
所述计算单元包括：
确定单元，其当检测到正电流时确定电流与第一图案相关联，并且当检测到负电流时确定电流与第二图案相关联，
信号生成单元，其基于由确定单元确定的结果，生成由表示第一图案的“1”和表示第二图案的“0”形成的信号，以及
位置计算单元，其基于由信号生成单元生成的信号，计算头部的位置，
其中，所述发送线圈沿测量方向被设置为在标尺图案上延伸，
多个所述接收线圈沿测量方向被设置为对应于标尺图案，并且在设置有发送线圈的表面上且在与测量方向正交的正交方向上与发送线圈并置，
所述第一图案和所述第二图案各自包括：
发送侧图案化线圈，其由线圈布线以环形形状形成并且被设置为面向发送线圈，以及
接收侧图案化线圈，其由线圈布线以环形形状形成并且被设置为面向接收线圈，
所述第一图案通过将发送侧图案化线圈的线圈布线连接到接收侧图案化线圈的线圈布线而形成，以便以大致字符8的形状形成发送侧图案化线圈和接收侧图案化线圈，并且
所述第二图案通过以下步骤而形成：将发送侧图案化线圈的线圈布线连接到接收侧图案化线圈的线圈布线，以便以大致字符8的形状形成发送侧图案化线圈和接收侧图案化线圈，并且移除发送侧图案化线圈连接到接收侧图案化线圈的区域，以便以大致字符0的形状形成发送侧图案化线圈和接收侧图案化线圈，
其中，所述发送侧图案化线圈和所述接收侧图案化线圈沿正交方向彼此连接使得在数目上与发送线圈和接收线圈匹配。
5.根据权利要求4所述的电磁感应编码器，
所述发送单元将磁通量发送到多个标尺图案，以使得标尺图案产生电动电流，
所述接收单元以电流的形式接收由电动电流产生且从多个标尺图案发送的磁通量的变化，并且
所述标尺图案被设置为使得第一和第二图案根据伪随机码表示绝对位置。
6.根据权利要求4所述的电磁感应编码器，
其中，所述发送线圈和所述接收线圈沿正交方向交替并置。
7.根据权利要求4所述的电磁感应编码器，
其中，所述发送线圈和所述接收线圈沿着正交方向被交替并置为使得其总数目为奇数，并且
所述发送侧图案化线圈和所述接收侧图案化线圈沿正交方向交替地彼此连接使得其总数目为奇数。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的电磁感应编码器，
其中，所述标尺图案被设置为使得第一图案和第二图案根据M序列码表示绝对位置。
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