CN1884978A - 位置测量装置和控制所述位置测量装置的扫描信号的方法 - Google Patents
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Abstract
在位置测量装置中，为了在测量运行中对扫描信号(S1－S6)进行控制设置一个控制装置(11)，所述控制装置把扫描信号(S1－S6)的幅度(A)与一个预先给定的电平比较。为了使该控制装置(11)也能够用于控制位置测量装置的基本调整，通过在光路(L)中引入一个滤光片(20)来降低所述幅度(A)。
Description
技术领域
本发明涉及权利要求1的前序部分所述的一个位置测量装置和权利要求6的前序部分所述的控制所述位置测量装置的扫描信号的方法。
背景技术
尤其在成功安装了一个位置测量装置以后要求控制该位置测量装置的位置相关的扫描信号，以保证尽可能长的测量运行。信号质量和测量精确度显著地取决于相对测量标尺调整扫描头。为了在增量位置测量装置中保证高的测量精度，由扫描头产生的扫描信号应当有一种高而且幅度相同的以及一种相互90°的相移φ。所述幅度受扫描头和测量标尺之间的间距以及测量头相对于测量方向倾斜的相移的影响。
这些模拟的扫描信号的参数可以用示波器很好地显示。为此把这两个相互相移90°的扫描信号输入到一个双踪示波器的两个通道中，从而在屏幕上产生一个李沙育图形。李沙育图形的半径是这两个扫描信号的幅度以及相位关系的尺度。
为了简化对位置依赖的扫描信号的检验，在EP 0514081 B1中提出一种适用于控制模拟的扫描信号幅度的位置测量装置。所述位置测量装置包括一个第一控制装置，所述第一控制装置判断幅度在一个预定的电平之上还是之下，此时，所述电平对应于一个出错电平，在该出错电平之下扫描信号就不可靠从而不能够用作位置测量，而如果位于该出错电平之上，扫描信号就可靠并且可以用于位置测量。然而实际情况表明利用这样的出错电平不能够进行正确的安装控制。因此为了控制正确的安装采用一个电平与显著高于出错电平的扫描信号的幅度比较，以在与该电平比较时产生一个适用于安装控制的提示。从而，为此设置一个第二控制装置。为了在相对于测量标尺安装扫描头以后，以及在以后的测量运行中，控制扫描信号的幅度，也就是说控制基础调整，从而需要两个控制装置。
发明内容
本发明的任务是提出一种位置测量装置以和一个控制至少一个位置依赖的扫描信号的方法，用之可以利用简单的装置认识扫描信号的幅度。
所述任务通过具有权利要求1的特征的位置测量装置以及具有权利要求6的特征的方法解决。
本发明的优点在于，用单个控制装置可以理想地控制安装以及位置测量装置的测量运行。
在一个第一运行方式中，本发明使得可以通过把即时幅度与一个出错电平比较来在连续测量运行中控制扫描信号。出错电平确定尚为可靠的位置测量的幅度的下限。因为应当保证在一个可能长的时间范围没有出错报告，在成功地投入运行以后，也就是说在成功地安装以后，幅度与出错电平之间的间隔要选择得尽可能大。为了这时也能够在基本调整以后理想地控制幅度，设有一个第二运行方式。在此由于在光路中引进一个影响装置显著地降低幅度，从而可以采用预定的出错电平以进行比较。如果在此状态下所述幅度不落在出错电平以下，就保证了在去掉了所述影响装置以后具有连续运行所需的与出错电平相距有充分大的安全间隔的理想幅度。从而达到一种理想的基础调整。保证了有尽可能大的幅度的调整或者说安装并且造成对测量运行充分的容差。尽管与出错电平比较，却避免了在短的测量运行以后幅度就已经达到出错电平。
从属权利要求中说明了本发明的有利的安排。
附图说明
在附图中示出实施例，其中：
图1示出第一个根据本发明安排的位置测量装置，
图2示出第二个根据本发明安排的位置测量装置，
图3示出位置测量装置的扫描信号。
具体实施方式
在图1中示出的光电位置测量装置由一个测量标尺1以及一个扫描头2组成。测量标尺1例如是一个钢制的测量带，所述测量带在其表面上包括由交替的反射区域3.2和不反射区域3.1组成的刻度3。扫描头2沿测量方向X按照以下方法对刻度3进行扫描，即：从光源4发出的一个光束L对准测量标尺1，该光束L在刻度3上被位置相关地调制并且该光束对准一个检测器5，所述检测器5包括多个测量元件5.1、5.2、5.3、5.4，按照以下方式设计并布置这些测量元件：使得以公知方式产生多个相互相移90°的周期性扫描信号S1至S4。为了产生相互相移的扫描模拟信号S1至S4还可以在光路中加入一个图中未示出的具有一个扫描格栅的扫描板。
把模拟扫描信号S1至S4馈送给一个电路6进行预处理。该电路6产生无偏移的扫描信号S5和S 6，其中分别形成两个相互相移180°的扫描信号差：
S5＝S1-S3
S6＝S2-S4
其中S1＝Asinωt
S2＝Acosωt
S3＝-Asinωt
S4＝-Acosωt
把模拟的扫描信号S5，S6馈送给一个数字化单元7，在其中内插扫描信号S5、S6以获得一个位置测量值，其分辨率高于增量刻度3的刻度周期。在数字化单元7的输出端出现两个相互相移90°的矩形波信号D5、D6，把该矩形波信号馈送给一个跟踪电子电路，例如一个计数器或者一个数值控制电路。
在一个部件8中由所述模拟的扫描信号S1至S4或者说S5和S6构成一个幅度正比信号A。为此部件8具有公知的整流电路。幅度A还可以在部件8中计算得出，其中构成A＝S52+S62，或者通过确定扫描信号最大值得出，其中在扫描信号S5的过零处把与之相移90°的扫描信号S6的即时值作为幅度A。该幅度正比扫描信号A在下文中只称为幅度A。
在控制装置11中按正确量度检验幅度A。在控制装置11中把幅度A与一个预先给定的电平V比较。该电平对应于一个出错电平，在此电平以下扫描信号S1至S6不可靠，而在其以上可以把扫描信号S1至S6可靠地用于连续的位置测量。如果确定：即时幅度A量值上低于该预先给定的电平V，就产生一个出错信号F，可以把该信号向外转交，或者把该信号馈送给一个在扫描头2上的警告装置13，以产生和输出一个提示，它提请操作者注意幅度对于正确的测量运行达到了一个不可靠的值，也就是说达到了一个位置测量可能不可靠的值。在图示的例子中所述警告装置是一个光源。
现在为了把这种由现有技术所公知的位置测量装置也能够用于控制正确安装或者说用于基本调整并且从而用于调整扫描间隔D，按照本发明在光路L中可以引入一个影响装置20。为了控制正确安装在该运行方式中通过在光路中引入所述影响装置20降低扫描信号S1至S6的幅度A。该降低了的幅度A’同样地与预先给定的电平V比较，以产生适用于控制相对于测量标尺1成功地安装扫描头2的提示。幅度A的降低特别地以至少50％进行，从而A’≤0.5A。
通过该措施达到，可以用同一个控制装置11和同一个预先给定的电平在一个第一运行方式中检验位置测量装置的正确测量运行并且在一个第二运行方式中在真正的测量运行以前控制基本调节。
如果在正常测量运行中，即：在光路L中没有影响装置20时，幅度A有100％的高度，例如0.5伏，并且如果规定对于保证正确的测量运行降低60％是允许的，就把所述预先给定的电平置于大约0.2伏。如果幅度落到0.2伏以下就产生一个提示，所述提示表明扫描信号S1至S6对于位置测量是不可靠的。
为了控制位置测量装置的正确安装，在光路L中引入影响装置20。这使光衰减50％并且为从而使幅度A降低50％。在正确安装时元衰减地设定幅度A＝0.5伏，而衰减的A’＝0.25伏。如果该降低了的幅度小于0.2伏，就产生一个提示，它指示出错误的安装。从而对于此安装允许20％的容差。通过该措施达到，运行的幅度A调节在0.4伏至0.5伏，也就是显著地高于预先给定的电平的下限值0.2伏。从而以简单的方式用该控制保证在第二运行方式中幅度A对于第一运行方式有一个较大的可靠性间隔(控制连续测量运行)。
根据图1所述影响装置20是一个滤光片，所述滤光片衰减从光源4发出并且落射到检测器5上的光L。把所述滤光片20可拆卸地加入到扫描头2与测量标尺1之间，为此根据图1，在扫描头2上设置一个滑轨9，或者根据图2把滤光片20以可拆卸方式布置在测量标尺1的上表面上。
为了降低幅度A还可以部分地遮盖光路，其中可以加入螺丝或者类似的光阑元件，例如可推入的、可旋入的或者可以摆入的光阑元件。
扫描头2与测量标尺1之间的滤光片20还可以同时具有一个调节扫描间距D的垫片件的功能，其中它的厚度是D。
本发明的技术方案可以用于长度测量装置和角度测量装置。
Claims (8)
1、位置测量装置，具有
一个测量标尺(1)，所述测量标尺(1)具有一个可以进行光电扫描的刻度(3)；
一个扫描头(2)，具有一个光源(4)和一个检测器(5)，在光路(L)中，该测量标尺(1)被布置在光源(4)和检测器(5)之间并且所述检测器(5)产生至少一个扫描信号(S1-S6)；
一个控制装置(11)，用于把扫描信号(S1-S6)的幅度(A)与预先给定的电平(V)进行比较，其中构成所述控制装置(11)使得它判断：幅度(A)是高于还是低于所述预先给定的电平(V)，
其特征在于，
具有一个光路(L)中的影响装置(20)，以降低扫描信号(S1-S6)的幅度(A)，以便在与所述预先给定的电平(V)进行比较时产生一个适于相对于测量标尺(1)控制扫描头(2)的基本调节。
2、根据权利要求1所述的位置测量装置，其特征在于，
所述影响装置(20)是一个用于使光(L)衰减的滤光片。
3、根据权利要求2所述的位置测量装置，其特征在于，所述滤光片(20)以可拆卸方式被布置在扫描头(20)上。
4、根据权利要求2所述的位置测量装置，其特征在于，所述滤光片(20)以可拆卸方式被布置在测量标尺(1)的表面上。
5、根据权利要求1所述的位置测量装置，其特征在于，所述影响装置(20)被设计成用于调节扫描头(2)与标尺(1)之间的扫描间距(D)的量规。
6、用于控制光电位置测量装置的至少一个扫描信号(S1-S6)的方法，其中在一个第一运行方式中，把扫描信号(S1-S6)馈送给一个控制装置(11)，所述控制装置把扫描信号(S1-S6)的幅度(A)与一个预先给定的电平(V)进行比较并且判断：该幅度(A)是位于一个预先给定的电平(V)之上还是之下，
其特征在于，在一个第二运行方式中，通过在光路(L)中的影响装置降低该扫描信号(S1-S6)的幅度(A)，并且把降低了的幅度(A’)与所述预先给定的电平(V)相比较并且产生一个适于控制扫描头(2)相对于测量标尺(1)的基本调整。
7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在第二运行方式中，把幅度(A)降低至少50％。
8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，通过在光路(L)中引入滤光片(20)使幅度(A)降低。
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