CN1496476A - 运行位置测量装置的方法和适用的位置测量装置 - Google Patents

Abstract

指出了运行位置测量装置的方法以及适用于此的位置测量装置。在此从位置测量装置向后置的分析单元传输出数据。其中分析单元借助于被一定的询问间歇时间间隔开的询问间歇脉冲请求从位置测量装置传输数据。间歇地运行位置测量装置的光源，其中时间上相继的光源激励脉冲之间有定义的光源间歇时间。并且依据询问间歇脉冲之间的询问间歇时间这样地确定光源间歇时间：使之保证光源激励脉冲与询问间歇脉冲之间的时间同步。

Description

运行位置测量装置的方法和适用的位置测量装置

本发明涉及运行位置测量装置的方法以及适用的位置测量装置。

公知的位置测量装置一般地由后置的分析单元及控制单元通过连接线用一定的工作电压供电。为维持位置测量装置的正确运行，工作电压或者说供电电压必须在预定的容限范围内。沿着连接线一般地要产生一定的电压降。为了使电压降尽可能地小，必须保持位置测量装置的耗电或者说损耗不大。为了保证做到这样公知地不是连续地，而是间歇地运行作为系统中最大耗电器的位置测量装置的光源。与此相关的例子为US4,079,251；该文公开了电池缓冲增量的位置测量装置中的脉冲光源运行。光源的间歇频率及各个光脉冲之间的间歇持续时间在所提出的系统中根据产生的位置测量装置的增量信号的最高输出频率的估算选择。

本发明的任务是，一种确保在测量工作中位置测量装置以尽可能低耗电方式运行位置测量装置的方法。

此外本发明的任务还是指出一种适合的位置测量装置，其中确保在测量工作中可能低耗电地运行。

第一分任务通过具有权利要求1特征的方法解决。

根据本发明的方法的有利的实施形式由权利要求1从属权利要求采取的措施给出。

上述的第二分任务通过具有权利要求11特征的位置测量装置解决。

根据本发明的装置的有利的实施形式由权利要求11的从属权利要求采取的描施给出。

根据本发明，现在针对相应的分析单元及其扫描-间歇时间调整光源的间歇脉冲运行。一般地通过分析单元在时间上固定的间歇帧中由位置测量单元用询问间歇脉冲请求例如绝对位置之类的数据。光源间歇时间与相应的询问间歇时间的同步或者说把光源间歇时间调准到扫描时间上优选地在真正的测量工作前的初始化阶段中进行。

对光源间歇时间与相应的询问间歇时间的同步还考虑到系统专有的延迟时间是特别地有利的。这种延迟时间由于不同的系统专有的影响产生于光源发射光脉冲到在位置测量装置中实际地确定相应的数据之间。由于附加地考虑到这种延迟时间所以进一步提高在绝对位置测量时的精确性。在这种情况下，系统专有的延迟时间同样地可以在所述的初始化阶段用测量技术确定；另外还可以固定地预先给出系统专有的延迟时间的确定的值。

从而得到间歇的光源运行对相应的分析单元或者对位置测量单元和分析单元相应配置的优化匹配；如果传输的数据涉及到绝对位置数据，除了省电地运行光源之外，由此还保证了精确地测定绝对位置。

除了传输绝对位置数据，在本发明的范围内还可以进行从位置测量单元向分析单元传输其它的数据。其中可以涉及基于测量的值在位置测量装置中计算出并且整理以进行传输的速度数据和/或加速度数据。

从下面参照附图对实施例的说明可以得出本发明的其它优点和细节。在附图中

图1根据本发明的位置测量装置的实施例的示意性方框图，该位置测量装置包括后置的分析单元；

图2a-2c说明本发明所述方法的相应信号图；

图3用于说明本发明所述方法的流程图。

根据本发明的位置测量装置10的实施例的方框图与后置的分析单元30相关联地示意性示于图1中。同样仅以示意的形式在该图中表示出位置测量装置10与分析单元30之间的连接线路20。通过连接线路20既进行位置测量装置10与分析单元30之间的通信也进行位置测量装置10的供电。优选地在位置测量装置10与分析单元30之间设置串行的、双向的数据传输。当然连接线路20也可以包含多个各别连接线路。原则上可考虑一系列公知的变例用于在位置测量装置10与分析单元30之间的通信和供电连接的具体实施。

在该例中位置测量装置10适于测定两个彼此相互运动的物体的绝对位置，例如用于求出数控机床的刀具位置；在此情况下数控机床控制器起分析单元20的作用。

构成为光学位置测量装置10的位置测量装置10包含借助于对之相对运动的扫描单元被扫描的测量标尺12。此外在扫描单元方安排光源11以及一或者多个光电检测元件13A、13B。测量标尺12具有能够基于产生的扫描信号测定所定义的绝对位置的刻度结构。被扫描的刻度结构可以涉及一或者多个轨迹中的适用的代码结构；然而在本发明的范围内也可以在标尺12上使用其它可以进行绝对位置测定的公知的刻度结构。

位置测量装置10既可以设计用于测定直线运动也可以设计用于测定旋转运动。

由检测元件13A、13B记录的扫描信号被输送到从扫描信号测定相应的绝对位置POS的信号处理单元的测量装置10方。通过后置的接口单元15和连接线路20向分析单元30发送适当整理成串行的数据字的绝对位置数据POS以进行进一步的处理。其中，在真正的测量工作中按照以下方式传输绝对位置数据POS：使得分析单元30通过询问间歇脉冲ATP请求从位置测量装置10传输绝对位置数据POS；然后根据询问间歇脉冲ATP，然后在位置测量装置中测定当前的绝对位置并且向分析单元30传输相应的数据字。

在该实施例中因此把绝对位置数据POS作为数据从位置测量装置10向后置的分析单元30传输。如前所述，传输数据也可以涉及在位置测量单元10中根据测量值计算的其它数据，可以是传输计算的速度数据和/加速度数据等等。然而在下面与传输数据相关的实施例的说明却总是就绝对位置而言。

取决于相应的分析单元30的类型，由一定的询问间歇时间Δt_NC分开的ATP询问间歇脉冲，也就是说用通常的固定间歇帧，进行绝对位置POS请求。构成为机床控制器的分析单元的询问间歇时间Δt_NC为Δt_NC＝～125微秒。

根据本发明为了减少位置测量装置10的耗电，不连续运行光源11而是间歇地运行光源11。光源11的相应控制通过示意画出的位置测量装置10中的光源控制单元16进行。为此光源控制单元16既与光源11也与接口单元15连接，并且从而也与分析单元30连接。为了间歇地激励光源11，光源控制单元16以适当的间歇帧向光源11供给光源激励脉冲LP。在时间上相互接续的光源激励脉冲LP之间的时间间隔在下文中称为光源间歇时间Δt_LQ。

借助于下面的图2a-2c和3说明，根据本发明依据分析单元30的询问间歇时间Δt_NC确定光源间歇时间Δt_LQ。用询问间歇时间Δt_NC确定光源间歇时间Δt_LQ的目的是产生光源激励脉冲LP与询问间歇脉冲ATP之间的时间同步。对于出自位置测量装置10和分析单元30的一定的配置这种确定最好在的真正的测量工作前进行。

图3示出一个流程图，下面由此用一个举例说明与图2a-2c相关的不同方法步骤流程。图2a示出询问间歇脉冲ATP的时间流程，图2b示出光源激励冲LP的时间流程，而图2c示出在同步阶段和到后续的运行开始时，位置测量时间脉冲对询问间歇脉冲ATP以及光源激励脉冲LP的时间上的相对位置。

所示例子中在时刻t0开始真正的测量工作前的同步阶段(步骤S10)。在第一方法步骤S20的范围内，在时刻t1通过第一光源激励脉冲LP短时间地脉冲地激励光源。因为不同信号延迟的影响，不同时在时刻t1在位置测量装置中确定当前的绝对位置数据，而是在较迟的时刻t2才确定当前的绝对位置数据，如图2c中所示。在时刻t1与t2之间有一个在方法步骤S20中首先确定的系统专有的延迟时间Δt_del。典型地延迟时间Δt_del在几个毫秒的数量级并且是由信号传递时间和各种电子元件的过渡时间造成的。

在所示的举例中，在方法步骤S20进行过程中紧接着通过再一次以脉冲形式在时刻t3激励光源并且在时刻t4确定检验前面测量的延迟时间Δt_del的当前的绝对位置数据，然而这不是必须的。

同样地在此处要指出，在步骤S20中在根据本发明的方法范围内不是非要用测量法确定延迟时间Δt_del；而更是可以依据公知的系统过渡时间从外部固定地预定延迟时间Δt_del的一个确定值。

在后续的方法步骤S30中，在时刻t5位置测量装置得到后置的分析单元发出的第一询问间歇脉冲ATP。在时间间隔Δt_NC中在时刻t8进行第二询问间歇脉冲ATP。在方法步骤S30中现在确定相继的询问间歇脉冲ATP之间的时间间隔Δt_NC，就是说测定询问间歇脉冲的间歇帧。测量工作中，一般地相应的分析单元以在测量工作时不变的时间上的间歇帧工作。

在此测量相继的询问间歇脉冲ATP之间的时间间隔Δt_NC借助于高频振荡器组件和与之耦连的计数器进行测量。

同样可以在采用测量法测量系统专有的延迟时间Δt_NC的情况下测定所述间隔。

接着把这样测定的或者预定的量Δt_NC和Δt_del储存在位置测量装置的存储器中；相应的存储器在图1中用标号17示出。

下面的方法步骤S40中，再确定了询问间歇时间Δt_LQ和延迟时间Δt_del之后选择或者确定光源间歇时间Δt_LQ。这意味着使光源间歇时间相对于询问间歇脉冲ATP或者间歇帧进行调整。在本例中，在此调整中还考虑系统专有的延迟时间Δt_del。这意味着，在确定光源间歇时间Δt_LQ后，于后续的运行中，总是在对所期待的询问间歇脉冲在测量装置已经进行了当前绝对位置数据的测定后的时刻产生光源激励脉冲LP。

同步阶段在步骤S50结束并且可以在步骤S60接着真正的测量工作。

所示的举例中，在时刻tg之后的测量工作中，即：刚好在预期询问间歇脉冲ATP的时刻之间，已经产生了光源激励脉冲LP。直到时刻t10进行预期的询问间歇脉冲，系统过渡到可以进行绝对位置测定。时刻t11在位置测量装置中进行的绝对位置测定与询问间歇脉冲ATP在时间上同步。与此类似地在后续的测量工作中进行每个预期的询问间歇脉冲等等。

在本发明的范围内还可以有各种修改。

原则上还可以在把光源间歇时间Δt_LQ与询问间歇时间Δt_NC同步时不考虑系统专有的延迟时间，例如，如果在位置测量装置的相应配置中该值小到可以忽略时。

优选地如上所述同步在真正的测量工作中进行；在同步阶段中，彼此相互运动的物体应当处于静止静止状态。然而，如果在同步阶段意外地产生相对运动，就产生报警信号，以提醒使用者。报警信号可以是从位置测量装置向分析单元传输的警报位。原则上还可以考虑其它的报警信号方式，例如听觉的、视觉的等等。

上述的同步是这样地安排的，在真正的测量工作中不改变询问间歇脉冲ATP的时间脉冲帧。继续在测量工作中监测询问间歇时间并且在询问间歇时间Δt_NC发生变化的情况下同样地产生报警信号是有利的。这也可以是向分析单元传输的警报位；还可以产生视觉或者声响的报警信号。在这种情况下这样就中止测量工作然后重新地进行上述的同步工作。

另外为产生报警信号还可以在静止情况下立即地产生光源激励脉冲，以在位置测量装置方产生位置数据并且重新开始同步阶段。

最后再次说明还可以以所述的方式方法传输不同于所述绝对位置数据的其它的数据。

从而在本发明的范围内还有一系列其它的实施变例。

Claims (14)

1.方法，以运行用于测定两个彼此相互运动的物体的位置的光学位置的测量装置，其中

-从位置测装置(10)向后置的分析单元(30)传输出数据，其中分析单元(30)借助于被一定的询问间歇时间(Δt_NC)间隔开的询问间歇脉冲(ATP)，请求从位置测量装置(10)传输数据，

-间歇地运行位置测量装置(10)的光源(11)，其中在时间上相继的光源激励脉冲(LP)之间有定义的光源间歇时间(Δt_LQ)并且

-依据询问间歇脉冲(ATP)之间的询问间歇时间(Δt_NC)按以下方式调整光源间歇时间(t_LQ)：使得保证光源激励脉冲(LP)与询问间歇脉冲(ATP)之间的时间同步。

2.如权利要求1所述的方法，其中，由位置测量装置(10)向分析单元传送绝对位置数据(POS)作为数据。

3.如权利要求2所述的方法，其中，为了把光源间歇时间(Δt_LQ)与询问间歇时间(Δt_NC)同步，还考虑在光脉冲(LP)与在位置测量装置(10)中实际测定数据之间产生的系统专有的延迟时间(Δt_del)。

4.如权利要求1所述的方法，其中，同步在真正的测量工作前的同步阶段中进行，在该同步阶段中彼此相互运动的物体处于静止状态。

5.如权利要求4所述的方法，其中，如果在同步阶段中两个物体有相对运动，就产生报警信号。

6.如权利要求1所述的方法，其中，监测询问间歇时间(Δt_NC)并且在询问间歇时间(Δt_NC)发生变化时产生报警信号。

7.如权利要求6所述的方法，其中，产生报警信号后重新进行同步。

8.如权利要求6所述的方法，其中，从位置测量装置(10)向分析单元(30)传输报警位作为报警信号。

9.如权利要求4所述的方法，其中，在同步阶段测定相应的分析单元(30)的询问间歇时间(Δt_NC)。

10.如权利要求4所述的方法，其中，在同步阶段测定系统专有的延迟时间(Δt_dl)。

11.位置测量装置，用于测定两个彼此相互运动的物体的位置，其中

-将用于向后置的分析单元(30)传输数据的位置测量装置(10)设计成，其中分析单元(30)借助于被一定的询问间歇时间(Δt_NC)间隔开的询问间歇脉冲(ATP)，请求从位置测量装置(10)传输数据，并且

-间歇地运行位置测量装置(10)的光源(11)，其中时间上相继的光源激励脉冲(LP)之间有定义的光源间歇时间(Δt_LQ)并且

-依据询问间歇时间(Δt_NC)选择光源间歇时间(Δt_LQ)：使得保证光源激励脉冲(LP)与询问间歇脉冲(ATP)之间的时间同步。

12.如权利要求11所述的装置，其中，将位置测量装置(10)设计成用于向分析单元作为数据输送绝对位置数据(POS)。

13.如权利要求12所述的装置，其中，为了把光源间歇时间(Δt_LQ)与询问间歇时间(Δt_NC)同步，还考虑在光源激励脉冲(LP)与实际测定数据之间产生的系统专有的延迟时间(Δt_del)。

14.如权利要求13所述的方法，其中，把相应的分析单元(30)的询问间歇时间(Δt_LQ)和系统专有的延迟时间(Δt_del)储存在位置测量装置(10)的存储器(17)中。

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