DE10020895B4 - Locator device - Google Patents

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Abstract

Positionsgebervorrichtung enthaltend einen entlang einer vorgegebenen Bahn verlaufenden Maßstabträger (1) mit Positionsmarkierungen (4) und einem die Positionsmarkierungen (4) auslesenden und die Position wiedergebenden Positionsleser (2), wobei Maßstabträger (1) und Positionsleser (2) relativ zueinander bewegbar sind, und wobei der Positionsleser (2) zur Positionsbestimmung jeweils n, im Abstand zueinander angeordnete Positionsmarkierungen (4) ausliest, dadurch gekennzeichnet, daß dem Positionsleser (2) auch ein Geber zur Erzeugung der Positionsmarkierungen (4) auf dem Maßstabträger (1) während der Relativbewegung von Maßstabträger (1) und Positionsleser (2) zugeordnet ist, wobei der Geber zumindest eine außerhalb der vom Positionsleser (2) gerade erfaßten n Positionsmarkierungen liegende Positionsmarkierung erzeugen kann.Position transmitter device comprising a scale carrier (1) running along a predetermined path with position markings (4) and a position reader (2) reading the position markers (4) and reproducing the position, the scale carrier (1) and position reader (2) being movable relative to one another, and wherein the position reader (2) reads out n position markings (4) arranged at a distance from one another, characterized in that the position reader (2) also has a transmitter for generating the position markings (4) on the scale carrier (1) during the relative movement of Scale carrier (1) and position reader (2) is assigned, the transmitter being able to generate at least one position marker lying outside the n position markings just detected by the position reader (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Positionsgebervorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a position encoder device having the features of the preamble of claim 1.

Derartige Positionsgebervorrichtungen, wie z. B. in EP 0303 008 beschrieben, werden z. B. gebraucht, um einen mit einem Meßgerät ermittelten Meßwert einer ganz bestimmten Stellung zuzuordnen. Hierzu wird üblicherweise ein Maßstabträger mit auf ihm dauerhaft aufgebrachten Positionsmarkierungen entlang der vorgegebenen Bahn, z. B. einer Geraden oder einer Kreisbahn angeordnet und es wird ein Positionsleser verwendet, der bei der Relativbewegung von Maßstabträger und Positionsleser, also vorzugsweise bei der Bewegung des Positionslesers entlang der vorgegebenen Bahn jeweils die Position ausliest und zur Verfügung stellt. In diesem Fall bewegt sich das Meßgerät mit dem Positionsleser, so daß der jeweilige Meßwert der Position der Meßwertermittlung zugeordnet werden kann.Such position encoder devices, such as. In EP 0303 008 described, z. B. used to assign a determined with a meter reading a very specific position. For this purpose, usually a scale carrier with it permanently applied position markings along the predetermined path, z. B. a straight line or a circular path and it is used a position reader, which in the relative movement of scale carrier and position reader, ie preferably during the movement of the position reader along the predetermined path each reads out the position and provides. In this case, the measuring device moves with the position reader, so that the respective measured value can be assigned to the position of the measured value determination.

Die Positionsmarkierungen sind mit dem Maßstabträger dauerhaft vorher zu erstellen und sind nicht veränderbar. In vielfacher Hinsicht ist das Maßsystem frühzeitig festzulegen, z. B. Auflösung, Genauigkeit, Maßstabslänge, und ist somit starr und nachträglichen Änderungen, bzw. Erweiterungen nicht zugänglich. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Positionsmarkierungen jederzeit vorgeben zu können, um dadurch eine wesentlich flexiblere Handhabung und Einsatz der Positionsgeber-Vorrichung zu erreichen.The position markers have to be created permanently in advance with the scale carrier and can not be changed. In many ways, the measurement system must be defined early, eg. As resolution, accuracy, scale length, and is therefore rigid and subsequent changes, or extensions not accessible. The invention is based on the object of being able to specify the position markings at any time in order to achieve a substantially more flexible handling and use of the position sensor device.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features of claim 1.

Vorzugsweise sind die Positionsmarkierungen im beliebig gleichmäßigen Abstand zueinander auf dem Maßstabträger aufgebrachte und voneinander unterscheidbare Markierungen, von denen jeweils eine vorgegebene Zahl (n) vom Positionsleser gleichzeitig erfaßt werden und aus denen sich die Position ergibt. Die Markierungen sind vorzugsweise Speicherglieder, die vom Positionsleser auslesbar und vom Geber beaufschlagbar, kodierbar sind. Die Speicherglieder können elektrostatische, elektromagnetische, optische usw. Speicher sein.Preferably, the position markings in any uniform distance to each other on the scale carrier applied and distinguishable from each other markings, of which a predetermined number (n) are detected by the position reader at the same time and from which results in the position. The markings are preferably memory elements which can be read by the position reader and can be acted upon by the encoder. The memory elements may be electrostatic, electromagnetic, optical, etc. memories.

Die jeweilige Position ist also durch eine vorgegebene Zahl von nebeneinander liegenden Markierungen (Pixels) bestimmt, die durch eine entsprechende Zahl von Leseelementen des Positionslesers ausgelesen werden, wenn die Leseelemente den Markierungen gerade gegenüberstehen. Diese Bestimmung kann als Grobpositionsbestimmung benutzt werden. Die Feinbestimmung zwischen benachbarten Positionsmarkierungen wird dann vorzugsweise durch ein analoges Interpolationsverfahren z. B. ein Sinus/Kosinusverfahren durchgeführt.The respective position is thus determined by a predetermined number of adjacent markers (pixels), which are read out by a corresponding number of reading elements of the position reader, when the reading elements are just facing the markers. This determination can be used as coarse position determination. The fine determination between adjacent position markings is then preferably by an analogous interpolation method z. B. a sine / cosine method performed.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß man je nach Notwendigkeit in bestimmten Zeitabständen die Positionsmarkierungen auffrischen kann. Es ist sogar möglich, die aufgebrachten Positionsmarkierungen zu löschen und völlig andere Positionsmarkierungen aufzubringen, also einen völlig anderen Maßstab zu erzeugen.The invention has the advantage that you can refresh the position markers at certain intervals as required. It is even possible to delete the applied position markers and apply completely different position markers, that is to produce a completely different scale.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.Reference to the drawings, an embodiment of the invention will be described.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung der Positionsgeberanordnung 1 a schematic representation of the position encoder arrangement

2 einen Ausschnitt des Maßstabs der 1 in Seitenansicht 2 a section of the scale of 1 in side view

In 1 ist in schematischer Darstellung ein Ausschnitt eines hier linearen Maßstabträgers 1 gezeigt, dem ein Positionsleser 2 gegenübersteht, der mit seinen Leseelementen 3 jeweils parallel vier Markierungen ausliest.In 1 is a schematic representation of a section of a linear scale carrier here 1 shown to a position reader 2 who faces with his reading elements 3 read out four markings in parallel at the same time.

2 zeigt vergrößert einen Ausschnitt des Maßstabträgers 1' von der Seite gesehen, in dem Speicherelemente 4 eingebracht sind. Die gezeigten Speicherelemente sollen so aufgebracht sein, daß die Abstände a von jeweils vier benachbarten Speicherelementen 4 den Abmessungen der vier Leseelemente 3 entsprechen, so daß bei entsprechender Ausrichtung des Lesers 2 zu den Speicherelementen 4, vier Leseelemente 3 vier benachbarten Speicherelementen 4 gerade gegenüberstehen. 2 shows enlarged a section of the scale carrier 1' seen from the side in which memory elements 4 are introduced. The memory elements shown should be applied so that the distances a of four adjacent memory elements 4 the dimensions of the four reading elements 3 correspond, so that with appropriate orientation of the reader 2 to the storage elements 4 , four reading elements 3 four adjacent memory elements 4 just face.

Die Speicherelemente können auch innerhalb des Abstandes mehrfach, das heißt beliebig oft aufgebracht sein – z. B. als mikrostrukturierte Speicherschicht. Die Abstände der Positionsgeberanordnung (zur Festlegung der auszuwertenden Speicherelemente) sind zweckmäßiger Weise gleich des ganzzahlig vielfachen des Abstandes der Leseelemente zu wählen, damit die Auswertung der Markierungen einfach zu bewerkstelligen ist.The memory elements can also be applied multiple times within the distance, that is, as often as desired - z. B. as a microstructured storage layer. The distances of the position sensor arrangement (for determining the memory elements to be evaluated) are expediently to be chosen equal to the integer multiple of the distance of the reading elements, so that the evaluation of the markings is easy to accomplish.

Die Speicherelemente 4 werden von einer im Leser 2 mitgeführten Gebereinrichtung kodiert (beschrieben). Diese Gebereinrichtung kann in den Leseelementen 3 integriert sein, muß aber wenigstens ein zusätzliches Element außerhalb der Leseelemente besitzen. In 1 sind links und rechts der vier Leseelemente 3 je ein zusätzliches Geberelement 5a und 5b eingezeichnet. Es könnten jedoch auch völlig von den Leseelementen getrennte Geberelemente vorgesehen sein. Es muß jedoch immer wenigstens ein Geberelement außerhalb der Leseelemente vorgesehen sein.The memory elements 4 become one in the reader 2 entrained encoder device coded (described). This encoder device can be used in the read elements 3 be integrated, but must have at least one additional element outside the read elements. In 1 are left and right of the four reading elements 3 one additional encoder element each 5a and 5b located. However, it could also be provided completely separate from the reading elements donor elements. However, at least one encoder element must always be provided outside the read elements.

Ausgehend von einem vorgegebenen Anfangspunkt kodiert der aus wenigstens (n + 1) Geberelementen bestehende Geber parallel die n den Ausgangspunkt (O-Punkt) wiedergebenden Markierungen plus wenigstens eine benachbarte Markierung, so daß bei der Weiterbewegung des Lesers 2 um einen Schritt die Leserelemente 3 eine neue Positionsmarkierung erkennen. Das außerhalb liegende Geberelement 5a kodiert dann die benachbarte Markierung usw. Alternativ könnte auch nur ein Geberelement vorgesehen sein, das jedoch außerhalb der Leseelemente liegt und nacheinander die (n + 1) Anfangskodierungen erzeugt. Das Geberelement auf der andern Seite der Leseelemente wird gebraucht, wenn ausgehend vom O-Punkt Markierungen in die andere Richtung kodiert werden sollen. Die Kodierung der jeweils vier auslesbaren benachbarten Speicher durch den Positionsleser ergibt jeweils eine Position, die im Positionsleser verarbeitet wird. Die Bewegung bzw. die Stellung des Positionslesers 2 zwischen der gerade ausgelesenen Position und der nächsten auswertbaren Position (also um einen Weg a weiter) wird durch ein Interpolationsverfahren bestimmt. In 2 ist eine Sinuswelle gezeigt, die durch eine Kosinuswelle ergänzt wird; die Wellen durchlaufen jeweils zwischen zwei benachbarten Markierungen 4 360°. Die jeweiligen Amplituden dieser Sinus- und Kosinuswelle bestimmen die jeweilige Zwischenstellung des Positionslesers 2 und zusammen mit der vorherigen Grobpositionsbestimmung die tatsächliche Stellung des Positionslesers entlang der Maßstabsbahn.Starting from a given starting point, the encoder consisting of at least (n + 1) encoder elements encodes in parallel the marks representing the starting point (O point) plus at least one adjacent mark, so that as the reader progresses 2 by one step the reader elements 3 recognize a new position marker. The external encoder element 5a then encodes the adjacent mark, etc. Alternatively, only one encoder element could be provided, but outside of the read elements and successively generates the (n + 1) initial encodings. The encoder element on the other side of the read elements is used if, starting from the O point, markings in the other direction are to be coded. The coding of each four readable adjacent memory by the position reader results in each case a position that is processed in the position reader. The movement or the position of the position reader 2 between the position just read out and the next evaluable position (ie, a distance a further) is determined by an interpolation method. In 2 a sine wave is shown, which is supplemented by a cosine wave; the waves pass between two adjacent markings 4 360 °. The respective amplitudes of this sine and cosine wave determine the respective intermediate position of the position reader 2 and along with the previous coarse position determination, the actual position of the position reader along the scale trajectory.

Claims (10)

Positionsgebervorrichtung enthaltend einen entlang einer vorgegebenen Bahn verlaufenden Maßstabträger (1) mit Positionsmarkierungen (4) und einem die Positionsmarkierungen (4) auslesenden und die Position wiedergebenden Positionsleser (2), wobei Maßstabträger (1) und Positionsleser (2) relativ zueinander bewegbar sind, und wobei der Positionsleser (2) zur Positionsbestimmung jeweils n, im Abstand zueinander angeordnete Positionsmarkierungen (4) ausliest, dadurch gekennzeichnet, daß dem Positionsleser (2) auch ein Geber zur Erzeugung der Positionsmarkierungen (4) auf dem Maßstabträger (1) während der Relativbewegung von Maßstabträger (1) und Positionsleser (2) zugeordnet ist, wobei der Geber zumindest eine außerhalb der vom Positionsleser (2) gerade erfaßten n Positionsmarkierungen liegende Positionsmarkierung erzeugen kann.Positioning device comprising a scale carrier running along a predetermined path ( 1 ) with position markings ( 4 ) and the position markings ( 4 ) and the position reproducing position ( 2 ), whereby scale carriers ( 1 ) and position readers ( 2 ) are movable relative to each other, and wherein the position reader ( 2 ) for position determination in each case n, spaced-apart position markings ( 4 ), characterized in that the position reader ( 2 ) also an encoder for generating the position markings ( 4 ) on the scale carrier ( 1 ) during the relative movement of scale carrier ( 1 ) and position readers ( 2 ) is assigned, wherein the encoder at least one outside of the position reader ( 2 ) just detected n position markers can generate lying position mark. Positionsgebervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsmarkierungen kodierte Speicherglieder sind.Positioning device according to claim 1, characterized in that the position markings are coded memory elements. Positionsgebervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es elektrostatische Speicher sind.Positioning device according to claim 2, characterized in that they are electrostatic accumulators. Positionsgebervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es elektromagnetische Speicher sind.Positioning device according to claim 2, characterized in that they are electromagnetic memories. Positionsgebervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es optische Speicher sind.Positioning device according to claim 2, characterized in that they are optical memories. Positionsgebervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Positionsleser (2) ermittelten Positionen als Grobmessung verwendet werden.Positioning device according to one of claims 1 to 5, characterized in that that of the position reader ( 2 ) determined positions are used as coarse measurement. Positionsgebervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Stellungen zwischen den Positionsmarkierungen (4) durch ein Interpolationsverfahren ermittelt werden.Positioning device according to claim 6, characterized in that positions between the position markings ( 4 ) are determined by an interpolation method. Positionsgebervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Interpolationsverfahren ein analoges Sinus-Kosinusverfahren ist.Positioning device according to claim 7, characterized in that the interpolation method is an analog sine-cosine method. Positionsgebervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber die Positionsmarkierungen von Zeit zu Zeit auffrischt.Positioning device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the encoder refreshes the position marks from time to time. Positionsgebervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber dazu geeignet ist, die aufgebrachten Positionsmarkierungen zu löschen und andere Positionsmarkierungen aufzubringen.Positioning device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the encoder is adapted to delete the applied position markings and to apply other position markings.
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