DE102010045355A1

DE102010045355A1 - Positionsmesssystem und Verfahren zur Ermittlung einer Absolutposition

Info

Publication number: DE102010045355A1
Application number: DE201010045355
Authority: DE
Inventors: Daniel Wibbing; David Hopp
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2012-03-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Positionsmesssystem mit einem Sensorträger (2) und einem relativbeweglich zum Sensorträger (2) angeordneten Codierungsträger (3), wobei am Sensorträger (2) ein Sensor (4) zur optischen Abtastung einer auf dem Codierungsträger (3) längs einer Abtastlinie (8) angebrachten optisch wirksamen Codierungsspur (7) vorgesehen ist, die als reflektive oder lichtdurchlässige Gitteranordnung ausgebildet ist, um eine Absolutpositionsermittlung des Sensors (4) zum Codierungsträger (3) zu ermöglichen, sowie mit Beleuchtungsmitteln (5) zur Beleuchtung der optisch wirksamen Codierungsspur (7) auf dem Codierungsträger (3), wobei die Gitteranordnung mehrere unterschiedlich ausgebildete Gitterbereiche (a(n), b(n), c(n), d(n), e(n), f(n), g(n), h(n), i(n)) umfasst, die aneinandergereiht längs der Abtastlinie (8) angeordnet sind und die sich durch wenigstens eine Gittereigenschaft unterscheiden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Gittereigenschaft, insbesondere ein Gitterwinkel (W1, W2, W3, W4, W5) oder eine Gitterperiode (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8, G9), der die Codierungsspur bildenden Gitterbereiche t ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Positionsmesssystem mit einem Sensorträger und einem relativbeweglich zum Sensorträger angeordneten Codierungsträger, wobei am Sensorträger ein Sensor zur optischen Abtastung einer auf dem Codierungsträger längs einer Abtastlinie angebrachten optisch wirksamen Codierungsspur vorgesehen ist, die als reflektive Gitteranordnung ausgebildet ist, um eine Absolutpositionsermittlung des Sensors zum Codierungsträger zu ermöglichen, sowie mit Beleuchtungsmitteln zur Beleuchtung der optisch wirksamen Codierung auf dem Codierungsträger, wobei die Gitteranordnung mehrere unterschiedlich ausgebildete Gitterbereiche umfasst, die aneinandergereiht längs der Abtastlinie angeordnet sind und die sich durch wenigstens eine Gittereigenschaft unterscheiden. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Ermittlung einer Absolutposition.
Gemäß einem den Anmeldern bekannten, druckschriftlich nicht vorliegenden Stand der Technik umfasst ein in einen Linear-Antrieb integriertes absolut messendes Positionsmesssystem einen Zylinder mit einem linearbeweglich darin aufgenommenen Kolben, der mit einer Kolbenstange verbunden ist. Auf der Kolbenstange ist längs einer Bewegungsachse eine Codierungsspur vorgesehen. Bei der Codierungsspur handelt es sich um ein diffraktives optisches Gitter, das beleuchtet und dessen reflektierte oder transmittierte Beugungsmuster von einer Sensoranordnung ausgewertet werden, ohne dass auf dem Lichtpfad zwischen Maßstab und Sensor weitere optische Elemente erforderlich sind. Bei einem diffraktiven Messverfahren kann eine vergleichsweise einfache Sensor-Anordnung verwendet werden, da nicht die mikroskopischen Maßstabs-Strukturen selbst, sondern nur die von ihnen erzeugten Beugungsmuster detektiert werden müssen, wodurch die Signalauswertung vereinfacht wird. Bei dem bekannten Positions-Code handelt es sich um einen Gray-Code, bei dem die digitale Codierung derart ausgebildet ist, dass bei einer Abtastung eines ausreichend langen Abschnitts der Codierungsspur eine gewisse Anzahl von digitalen Codes vom Sensor abgetastet werden kann, aus der eine Absolutposition des Sensors längs der Codierungsspur ermittelt werden kann. Hieraus kann anschließend die Absolutposition der Kolbenstange gegenüber dem Zylindergehäuse ermittelt werden. Die absolute Positions-Information wird bei dem bekannten Verfahren aus groben diskreten und feinen kontinuierlichen Informationen gebildet. Dabei besteht eine proportionale Beziehung zwischen der Länge der absolut abzutastenden Codierungsspur und der Anzahl der für eine Absolutpositionsbestimmung abzutastenden Informationen. Eine Verlängerung der Codierungsspur führt somit ebenfalls zu einer Vergrößerung der Anzahl der abzutastenden Informationen, sofern die Ortsauflösung des Absolutpositionsbestimmungsverfahrens konstant bleibt. Zusätzlich besitzt der Gray-Code mit seinen n in Verfahrrichtung hintereinander angeordneten Spuren die nachteilige Eigenschaft, dass erst nach jeder n-ten Spur wieder eine neue diskrete Positionsinformation ausgewertet werden kann.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Positionsmesssystem und ein Verfahren zur Ermittlung einer Absolutposition bereitzustellen, bei denen ein Abstand zwischen diskreten Informationen, die jeweils eine Position eindeutig kennzeichnen, bei konstanter Positionsauflösung unabhängig von der Länge der abzutastenden Codierungsspur ist.
Diese Aufgabe wird für ein Positionsmesssystem der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Gittereigenschaft, insbesondere ein Gitterwinkel oder eine Gitterperiode, der die Codierungsspur bildenden Gitterbereiche anhand einer q-nären Pseudo-Zufalls-Sequenz codiert ist.
Mittels einer Pseudo-Zufalls-Sequenz können scheinbar zufällige, tatsächlich jedoch auf einem fest vorgebbaren Algorithmus basierende Abfolgen von Ausprägungen wenigstens einer Gittereigenschaft, beispielsweise die Veränderung einer Gitterperiode oder die Veränderung eines Gitterwinkels, festgelegt werden. Dabei wird die Abfolge mit Hilfe der Pseudozufalls-Sequenz derart gewählt, dass mit einer möglichst geringen Anzahl unterschiedlicher Ausprägungen der jeweiligen Gittereigenschaft, beispielsweise einer Gruppe von vorgegebenen Gitterwinkeln oder einer Gruppe von vorgegebenen Gitterperioden, eine maximale Länge der Codierungsspur erreicht wird, innerhalb derer keine Wiederholung der entsprechenden Abfolge der entsprechend der Pseudo-Zufalls-Sequenz codierten Gittereigenschaft vorliegt. Die Verwendung der Pseudo-Zufalls-Sequenz kann beispielsweise zu einer Sequenz von Ziffern führen, bei der aus einer vorgegebenen Anzahl von benachbarten Ziffern jeweils ein sogenanntes Codewort gebildet wird und bei der jeder Ziffer ein Wert zugeordnet wird, der die entsprechende Ausprägung der jeweiligen Gittereigenschaft repräsentiert. Jede Ziffer kann dabei q verschiedene Werte annehmen. Beispielsweise kann ein Gitterwinkel mit Hilfe der Pseudo-Zufalls-Sequenz für die benachbart längs der Abtastlinie angeordneten Gitterbereiche variiert werden. Dazu wird vorgesehen, dass der Gitterwinkel beispielsweise fünf unterschiedliche Werte annehmen kann. Die Werte der Pseudo-Zufalls-Sequenz sind dabei so gewählt, dass ein Codewort, dessen Ziffern die Abfolge der unterschiedlichen Gitterwinkel repräsentieren, sich erst nach einer maximal möglichen Länge von e = q^n – 1 der Codierungsspur wiederholt. Dabei ist n die Anzahl der unterschiedlichen Ziffern des Codeworts. Wird beispielsweise q mit dem Wert zwei und n mit dem Wert vier gewählt, so lässt sich eine Sequenz finden, in der sich e = 2^4 – 1 = 15 aufeinanderfolgende Codeworte aus je vier aufeinanderfolgenden Ziffern nicht wiederholen:
Wort 1: 1 0 0 0/Wort 2: 0 0 0 1/Wort 3: 0 0 1 1/Wort 4: 0 1 1 1/ ... /Wort 15: 0 1 0 0/Wort 16: 1 0 0 0.
Gilt für q: q = p^k, wobei p eine Primzahl und k eine natürliche Zahl ist, dann kann die Folge maximaler Länge e mit Hilfe eines Linear-Feedback-Shift-Register (LFSR) erzeugt werden. Dies ist ein linear rückgekoppeltes Schieberegister, bei dem zur Rückkopplung die lineare logische Funktion XOR verwendet wird. Durch die XOR-Verknüpfung bestimmter Ziffern wird eine neue Ziffer generiert, die in das Register hinein geschoben wird. Dadurch fällt auf der anderen Seite des Registers die letzte Ziffer heraus und es ist das neue Wort entstanden. Dieser Vorgang wird e-mal wiederholt, bis alle e Wörter generiert worden sind. Welche Glieder des Registers rückgekoppelt werden, wird durch ein Rückkopplungs-Polynom bestimmt, das ein primitives Polynom vom Grad n über dem finiten Feld, dem sogenannten Galois-Feld von q sein muss. Das Rückkopplungs-Polynom kann beispielweise die nachstehende Form aufweisen:
1x⁴ + 0x³ + 0x² + 1x¹ + 1x⁰
Somit sind in jedem Gitterbereich mehrere Informationen codiert, die unabhängig voneinander ermittelt und ausgewertet werden können. Da sowohl die Abtastung der unterschiedlichen Gitterwinkel wie auch die Abtastung der Gitterperiode bei geeigneter Ausrichtung und Anordnung der Gitterbereiche relativ unempfindlich gegenüber Toleranzen der Anordnung des Sensors gegenüber der Codierungsspur sind, wird hierdurch eine robuste Absolutpositionsermittlung ermöglicht. Die Abtastlinie kann je nach Anwendungsbereich für die Positionsmesseinrichtung beispielsweise als Gerade oder als Kreisbogen oder geschlossener Kreis ausgebildet sein.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Zweckmäßig ist es wenn eine vorgebbare Anzahl von Gitterbereichen eine Gittergruppe bilden und die Codierungsspur aus längs der Abtastlinie angeordneten Gittergruppen gebildet ist, wobei innerhalb der jeweiligen Gittergruppe wenigstens eine Gittereigenschaft, insbesondere eine Gitterperiode oder ein Gitterwinkel, zyklisch wiederkehrend ausgebildet ist.
Jeder der Gitterbereiche wird somit durch zumindest zwei Gittereigenschaften, beispielsweise die Gitterperiode und/oder den Gitterwinkel und/oder das Gitterverhältnis bestimmt. Bei der Gitterperiode handelt es sich um die Teilung, in der optisch unterschiedlich wirksame Bereiche des Gitters voneinander beabstandet sind, beispielsweise reflektive und nicht reflektive Gitterlinien. Der Gitterwinkel bezeichnet die Ausrichtung der Gitterlinien relativ zu einer Gitterachse, die ihrerseits senkrecht zur Abtastlinie ausgerichtet ist. Sämtliche Gitterlinien eines Gitterbereichs schließen mit der Gitterachse den gleichen Winkel ein und sind dementsprechend parallel zueinander ausgerichtet. Das Gitterverhältnis ist das Verhältnis der Breite der Gitterlinien zu den Gitterlücken.
Die zweite in den jeweiligen Gitterbereichen codierte Information ermöglicht es, die erste, gemäß der Pseudo-Zufalls-Sequenz in den Gitterbereichen codierte Information oder Gittereigenschaft nach einem vorgebbaren Muster aufzulösen, so dass Doppeldeutigkeiten bei der Auswertung des Beugungsmusters vermieden werden. Beispielsweise wird die Gitterperiode innerhalb der jeweils benachbart längs der Abtastlinie angeordneten Gittergruppen zyklisch variiert, insbesondere mit einer schrittweise ansteigenden oder abnehmenden Gitterperiode benachbarter Gitterbereiche. Hierdurch kann bei der Auswertung in Kenntnis der über alle Gittergruppen gleichen, längs der Abtastlinie zyklisch variierten Gittereigenschaft in wenigen Auswertungsoperationen Kenntnis über die Lage der Codierungsspur relativ zum Sensor erlangt werden.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass q die Potenz einer Primzahl mit einem beliebigen natürlichen Exponenten ist.
Bevorzugt bestimmt die vorgebbare Anzahl von Gitterbereichen, die eine Gittergruppe bilden, eine Zykluslänge, die um Eins größer als die Länge eines Codeworts gewählt ist, anhand dessen die Auswertung der Absolutposition erfolgt. Hierdurch wird eine rasche Ermittlung der relativen Lage des Sensors gegenüber der Codierungsspur ermöglicht, die die Basis für die Absolutpositionsermittlung anhand der anderen, in der Abfolge der Gitterbereiche anhand der Pseudo-Zufalls-Sequenz codierten Gittereigenschaft ist. Bei Beleuchtung der Gitteranordnungen in einer Weise, dass die Anzahl der beleuchteten Gitteranordnungen um Eins geringer als die Anzahl der in einer Gittergruppe enthaltenen Gitterbereiche ist, kann allein durch Ermittlung desjenigen Gitterbereichs, der unbeleuchtet oder am geringsten beleuchtet geblieben ist, die relative Lage des Sensors gegenüber der Codierungsspur ermittelt werden. Daraus kann die Reihenfolge der in die Ziffern des Codeworts einzutragenden Werte der weiteren Gittereigenschaft ermittelt werden. Dabei ist eine digitale Auswertung des Beugungsmusters ausreichend, es wird für jede Zeile eines Detektorarrays diejenige Spalte ermittelt, in der die höchste Intensität vorliegt und die Spaltennummer ergibt dann den Wert für die jeweilige Ziffer des Codeworts. Die Auflösung eines derartigen Verfahrens ist jedoch auf die, insbesondere konstant gewählte, Teilung oder Ausdehnung der Gitterbereiche längs der Abtastlinie begrenzt.
Vorteilhaft ist es, wenn die vorgebbare Anzahl von Gitterbereichen, die eine Gittergruppe bilden, eine Zykluslänge bestimmt, die um wenigstens Zwei größer als die Länge eines Codeworts gewählt ist. Hierdurch kann eine Erhöhung der Auflösung in einen Bereich unterhalb der, insbesondere konstant gewählten, Teilung oder Ausdehnung der Gitterbereiche längs der Abtastlinie erreicht werden. Allerdings muss hierzu eine analoge Auswertung der Zellen eines Detektorarrays vorgenommen werden, da u. a. neben der unbeleuchteten Zeile auch diejenige Zeile unbeachtet bleiben muss, die die geringste Intensität des Beugungsmusters detektiert. Aus der Information über die Lage dieser Zeile kann dann die Reihenfolge aller beleuchteten Gitter und darüber die Lage des Intensitätsmaximums des Beugungsmusters ermittelt werden, die zur Verbesserung der Auflösung eingesetzt wird.
Vorteilhaft ist es, wenn die Gitteranordnung als Amplitudengitter und/oder als Phasengitter ausgebildet ist. Bei einem Phasengitter wird die Phase der reflektierten elektromagnetischen Wellen des Strahlenbündels, bei denen es sich exemplarisch um Lichtwellen handeln kann, von den Gitterlinien beeinflusst. Bei einem Amplitudengitter wird die Amplitude der reflektierten elektromagnetischen Wellen des Strahlenbündels, bei denen es sich exemplarisch um Lichtwellen handeln kann, von den Gitterlinien beeinflusst.
Bevorzugt umfassen die Beleuchtungsmittel eine Quelle zur Bereitstellung kohärenter elektromagnetischer Strahlen, vorzugsweise eine Laserlichtquelle, insbesondere eine Laserdiode, und ein optisches System, insbesondere eine Kollimatoroptik und/oder eine Blendeneinrichtung. Die gewünschten Beugungsmuster weisen bei Verwendung von kohärentem Licht die gewünschte und durch den Sensor auswertbare Intensitätsverteilung auf. Das optische System kann eine oder mehrere Linsen und/oder eine Blendeneinrichtung umfassen, um das von der Quelle abgegebene Strahlenbündel hinsichtlich des Strahlverlaufs zu formen und gegebenenfalls zu begrenzen, so dass eine vorgebbare Anzahl von Gitterbereichen mit einer ebenfalls vorgebbaren Mindestintensität beleuchtet wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Sensor als Detektormatrix, insbesondere als Diodenarray, mit wenigstens zwei Sensorzeilen und wenigstens zwei Sensorspalten ausgebildet ist. Aufgrund der Codierung von wenigstens zwei Informationen in jedem der Gitterbereiche, die durch die Variation der Gitterperiode und des Gitterwinkels erreicht wird, ergibt sich eine flächig zweidimensionale Ausdehnung des resultierenden Beugungsmusters. Um beide in den Gitterbereichen codierten Information auswerten zu können, ist es daher notwendig, den Sensor mit einer ebenfalls flächig ausgebildeten Anordnung von einzelnen Sensorzellen, bei denen es sich beispielsweise um lichtempfindliche Diodenzellen handeln kann, auszustatten. Vorzugsweise ist die Detektormatrix als Anordnung von rechteckigen Detektorzellen ausgebildet, die in einem Zeilen- und Spaltenraster angeordnet sind.
Zweckmäßig ist es, wenn eine Zeilenzahl der Detektormatrix gleich oder größer einer Anzahl unterschiedlicher Gitterperioden der Gitterbereiche und eine Spaltenzahl der Detektormatrix gleich oder größer einer Anzahl unterschiedlicher Gitterwinkel der Gitterbereiche gewählt ist. Hierdurch ist es möglich, bei der Abtastung der Codierungsspur durch den Sensor stets alle vorkommenden ersten Beugungsordnungen, die durch die Gitter erzeugt werden können, zu betrachten, um somit alle codierten Informationen zu erfassen.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sensorträger als Aktorgehäuse und der Codierungsträger als im Aktorgehäuse linearbeweglich oder schwenkbeweglich aufgenommenes Aktorglied ausgebildet ist und/oder dass die Codierungsspur unmittelbar in das Material des Aktorglieds eingearbeitet ist. Beispielsweise kann der Sensorträger als Grundgehäuse eines linearen oder rotatorischen, vorzugsweise elektrischen oder fluidischen Antriebs ausgebildet sein. Die Codierungsspur kann beispielsweise an einer drehbar gelagerten Antriebswelle oder einer linearbeweglichen Kolbenstange ausgebildet sein.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch für ein Verfahren zur Ermittlung einer Absolutposition eines Sensorträgers gegenüber einem relativbeweglich zum Sensorträger angeordneten Codierungsträger gelöst. Dabei ist am Sensorträger ein Sensor zur optischen Abtastung einer auf dem Codierungsträger längs einer Abtastlinie angebrachten optisch wirksamen Codierungsspur vorgesehen, die als reflektive oder lichtdurchlässige Gitteranordnung ausgebildet ist, um eine Absolutpositionsermittlung des Sensors zum Codierungsträger zu ermöglichen und bei der wenigstens eine Gittereigenschaft, insbesondere ein Gitterwinkel oder eine Gitterperiode, der die Codierungsspur bildenden Gitterbereiche anhand einer q-nären Pseudo-Zufalls-Sequenz codiert ist, wobei eine vorgebbare Anzahl von Gitterbereichen eine Gittergruppe bilden und die Codierungsspur aus längs der Abtastlinie angeordneten Gittergruppen gebildet ist, wobei innerhalb der jeweiligen Gittergruppe wenigstens eine Gittereigenschaft, insbesondere eine Gitterperiode oder ein Gitterwinkel, zyklisch wiederkehrend ausgebildet ist, sowie mit Beleuchtungsmitteln zur Beleuchtung der optisch wirksamen Codierungsspur auf dem Codierungsträger. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Beleuchtungsmittel eine Anzahl von Gitterbereichen beleuchten, die kleiner als eine Anzahl von Gitterbereichen ist, die einer Gittergruppe zugehörig sind. Hierdurch kann bei der Auswertung des durch die Beugung des von den Beleuchtungsmitteln abgegebenen Strahlungsmusters hervorgerufenen Beugungsmusters derjenige Gitterbereich ermittelt werden, der nicht oder am schwächsten beleuchtet wird. Da aufgrund der zyklisch wiederkehrenden Anordnung der Gitterbereiche innerhalb der Gittergruppen die Kenntnis des unbeleuchteten oder am schwächsten beleuchteten Gitterbereichs einen Rückschluss auf die Reihenfolge der beleuchteten Gitterbereiche ermöglicht, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren diese Information in einfacher Weise bereitgestellt. Zur Durchführung des Verfahrens wird die optisch wirksame Codierungsspur mit einem kohärenten Strahlenbündel, das von den Beleuchtungsmitteln abgegeben wird, beleuchtet. Anschließend werden zweidimensional flächig verteilte Beugungsmaxima und/oder Beugungsminima, die durch Beugung des kohärenten Strahlenbündels an den unterschiedlich ausgebildeten Gitterbereichen hervorgerufen werden, vom Sensor erfasst.
Bevorzugt wird zur Erhöhung der Auflösung des Positionsmessverfahrens in einen Bereich unterhalb der Ausdehnung der Gitterbereiche längs der Abtastlinie eine Auswertung einer relativen Intensitätsverteilung der zweidimensional flächig verteilten Beugungsmaxima und/oder Beugungsminima innerhalb von Zeilen und/oder Spalten einer Detektormatrix des Sensors vorgenommen. Das Positionsmessverfahren ermöglicht bei einer homogenen Intensitätsverteilung des Beleuchtungsbereichs und einer binären Auswertung der von den Sensorzellen empfangenen Strahlungsintensitäten, die bei einer Beleuchtung unterhalb eines vorgegebenen Schwellwerts als Low-Signale (0) und bei einer Beleuchtung oberhalb eines vorgegebenen Schwellwerts als High-Signale (1) ausgegeben werden, eine örtliche Auflösung der Absolutposition, die im Bereich der Teilung der Gitterbereiche längs der Abtastlinie liegen. Um eine Verbesserung der Auflösung in einen Bereich unterhalb der Teilung der Gitterbereiche zu erzielen, wird der Umstand ausgenutzt, dass die Beleuchtung der Codierungsspur mit einer inhomogenen, beispielsweise gaußförmigen Intensitätsverteilung der Beleuchtung erfolgt. Zudem findet eine analoge Auswertung der von den Sensorzellen empfangenen Strahlungsintensitäten statt, um hierüber die Sub-Gitterposition identifizieren zu können, die mit der höchsten Strahlungsintensität des Strahlenbündels der Quelle beleuchtet wird. Hierdurch können die im Zentrum des Strahlenbündels liegenden Gitterbereiche von den im peripheren Bereich des Strahlenbündels liegenden Gitterbereichen unterschieden werden. Daraus lässt sich in Kombination mit den aus dem flächig verteilten Beugungsmuster gewonnenen Informationen eine Ortsauflösung unterhalb der Ausdehnung der Gitterbereiche längs der Abtastlinie erreichen.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:
1 eine schematische Darstellung des Positionsmesssystems,
2 einen Ausschnitt aus einer Codierungsspur bestehend aus vier Gittergruppen mit jeweils neun Gitterbereichen
3 einen Ausschnitt aus einer Codierungsspur mit Beobachtungsfenster,
4 ein flächig verteiltes Beugungsmuster,
5 eine schematische Darstellung einer Intensitätsverteilung des Strahlenbündels auf der Codierungsspur und
6 ein flächig verteiltes Beugungsmuster mit einer Intensitätsverteilung.
Ein in der 1 schematisch dargestelltes Positionsmesssystem 1 umfasst einen exemplarisch als Gehäuse, insbesondere Stator, eines nicht näher dargestellten elektrischen Antriebs ausgebildeten Sensorträger 2 und einen relativbeweglich zum Sensorträger 2 angeordneten, beispielsweise als Aktorglied, insbesondere als Läufer des elektrischen Antriebs, ausgebildeten Codierungsträger 3. Am Sensorträger 2 ist ortsfest ein Sensor 4 ausgebildet, bei dem es sich exemplarisch um ein Diodenarray handeln kann, das wenigstens zwei Diodenzeilen und wenigstens zwei Diodenspalten aufweist, die beispielsweise in einer Rechteckmatrix angeordnet sind.
Der Sensor 4 ist zur optischen Abtastung einer auf dem Codierungsträger 3 angebrachten optisch wirksamen Codierungsspur 7 vorgesehen, dies sich längs einer Abtastlinie 8 erstreckt. Die Codierungsspur 7 ist als reflektive Gitteranordnung, insbesondere als Anordnung mehrerer Beugungsgitter mit unterschiedlichen Gittereigenschaften, ausgebildet. Der Sensor 4 und die Codierungsspur 7 sind derart aufeinander abgestimmt, dass eine Absolutposition des Sensors 4 gegenüber dem Codierungsträger 3 ermittelt werden kann. Somit kann der Codierungsträger 3 exemplarisch linear längs der einander entgegengesetzten Bewegungsrichtungen 9 gegenüber dem Sensor 4 bewegt werden und zu jedem Zeitpunkt sowie zu jeder Position des Codierungsträgers 3 kann eine Absolutposition ermittelt werden.
Ferner sind an dem Sensorträger 2 Beleuchtungsmittel 5 angeordnet, die beispielsweise eine Quelle 10 für elektromagnetische Strahlen, insbesondere eine Laserdiode, umfassen. Die Beleuchtungsmittel 5 dienen zur Beleuchtung der optisch wirksamen Codierung auf dem Codierungsträger 3 mit einem kohärenten Strahlenbündel elektromagnetischer Strahlen, insbesondere Lichtstrahlen.
Exemplarisch umfassen die Beleuchtungsmittel 5 zusätzlich zur Quelle 10 ein optisches System 6, das vorliegend zur Bündelung der von der Quelle 10 als Parallelstrahlenbündel abgegebenen elektromagnetischen Wellen auf einen Brennfleck endlicher Größe ausgebildet ist. Alternativ kann das optische System 6 zur Kollimation eines von der Quelle 10 ausgehenden, divergierenden Strahlenbündels vorgesehen sein. Das optische System 6 umfasst beispielhaft eine Linse 11 und eine Blendeneinrichtung 12.
Dem Sensor 4 ist eine Auswerteeinrichtung 15 zugeordnet, die zur Verarbeitung der vom Sensor bereitgestellten Signale ausgebildet ist.
Die in der 2 exemplarisch dargestellte, als Gitteranordnung ausgebildete Codierungsspur 7 umfasst mehrere unterschiedlich ausgebildete Gitterbereiche, die vorliegend in 2 mit a(n) bis i(n) bezeichnet sind, wobei n eine natürliche Zahl ist. Die jeweils mit a(n) (n = 1, 2, ...) bezeichneten Gitterbereiche weisen eine erste Gitterperiode G1 auf. Die benachbart zu den Gitterbereichen a(n) angeordneten Gitterbereiche b(n) weisen eine zweite, exemplarisch größer gewählte, Gitterperiode G2 auf. Für die übrigen ebenfalls jeweils benachbart längs der Abtastlinie 8 zueinander angeordneten Gitterbereiche c(n) bis i(n) gilt bei Betrachtung der 2 von links nach rechts, dass diese exemplarisch jeweils eine größere Gitterperiode G3 bis G9 als der jeweils vorhergehende Gitterbereich aufweisen. Beispielhaft bilden in der 2 jeweils neun Gitterbereiche a(n) bis i(n) eine Gittergruppe A(n). Bei den in 2 dargestellten Gittergruppen A(n) ist vorgesehen, dass sich die Gitterperiode G jeweils nach neun Gitterbereichen a(n) bis i(n) wiederholt.
Wie aus der 2 hervorgeht, weist jeder der Gitterbereiche a(n) bis i(n) einen konstanten Gitterwinkel auf, der exemplarisch für den Gitterbereich a(1) mit W1 bezeichnet ist. Der Gitterwinkel wird zwischen den jeweils parallel zueinander ausgerichteten Gitterlinien 16 und einer jeweils quer zur Abtastlinie 8 ausgerichteten, jedem Gitterbereich a(n) bis i(n) individuell zugehörigen Gitterachse 17 eingeschlossen. Vorzugsweise ist die Anzahl unterschiedlicher Gitterwinkel begrenzt, um eine gute Unterscheidbarkeit der einzelnen Gitterwinkel in dem bei Beleuchtung der Codierungsspur 7 entstehenden Beugungsmuster zu gewährleisten.
Bei einer geraden Abtastlinie 8, wie sie in den 1 bis 3 und 5 vorliegt, sind die Gitterachsen sämtlicher Gitterbereiche a(n) bis i(n) parallel zueinander ausgerichtet.
Bei einem nicht dargestellten, gekrümmten, insbesondere kreisbogenförmigen Verlauf der Abtastlinie schließen die Gitterachsen benachbarter Gitterbereiche vorzugsweise spitze Winkel ein.
Abweichend von den in der 2 dargestellten Gitterperioden G1 bis G9, 'die beim vorliegenden Ausführungsbeispiel in den Gittergruppen A(n) zyklisch wiederkehrend ausgeführt sind, werden die Gitterwinkel sowohl innerhalb der Gittergruppen A(n) als auch bezüglich benachbarter Gittergruppen A(n) nicht zyklisch wiederkehrend ausgebildet. Vielmehr folgt die Verteilung der Gitterwinkel exemplarisch einer Pseudo-Zufalls-Sequenz, der ein deterministischer Algorithmus zugrundeliegt, der eine scheinbar zufällige, tatsächlich aber eindeutige Verteilung der Gitterwinkel vorgibt. Die Verteilung der Gitterwinkel anhand der Pseudo-Zufalls-Sequenz wird in Abhängigkeit von der Länge der Codierungsspur 7 sowie der notwendigen Ortsauflösung für das Positionsmessverfahren ausgewählt. Entscheidend ist, dass über die gesamte Länge der Codierungsspur 7 keine Redundanz einer bestimmten Gitterwinkelverteilung benachbarter Gitterbereiche vorliegt, die zudem die gleiche Gitterperiodenverteilung aufweisen. Hierüber wird ein eindeutiges Messergebnis für das Absolutpositionsmessverfahren gewährleistet.
Bei anderen, nicht dargestellten Codierungsspuren kann eine größere oder geringere Anzahl von Gitterbereichen vorgesehen sein, die einer Gittergruppe zugehörig sind. Bei weiteren, ebenfalls nicht dargestellten Codierungsspuren kann vorgesehen sein, dass eine zyklische Wiederholung des Gitterwinkels vorgesehen ist und die Gitterperiode einer Pseudo-Zufalls-Sequenz folgt.
Bei der 3, die abweichend von der 2 eine Codierungsspur 7 zeigt, die acht unterschiedliche, nicht näher bezeichnete Gitterbereiche pro Gittergruppe aufweist, ist ein Lichtfleck exemplarisch von einem in der Realität nicht vorhandenen, vorliegend oval ausgebildeten Rahmen 19 umrahmt. Der Lichtfleck ist derart in seiner Ausdehnung gewählt, dass er von den acht Gitterbereichen einer Gittergruppe lediglich sieben vollständig beleuchten kann. Da die Codierungsspur gegenüber dem Sensor jedoch nicht schrittweise, sondern in einer beliebigen Stellung positioniert wird, werden praktisch alle acht Gitterbereiche beleuchtet. Die Randgitter, die nicht in ihrer vollen Breite, sondern nur zu einem Teil ihrer Breite beleuchtet werden erzeugen jedoch vergleichsweise deutlich lichtschwächere Beugungsordnungen auf dem Sensor. Die Auswertung des Beugungsmusters macht hiervon Gebrauch, indem einer der schwach beleuchteten Gitterbereiche nicht in das Codewort aufgenommen wird.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht die Zeilenzahl der in der 4 erkennbaren vorzugsweise rechteckförmigen Detektormatrix 18 genau der Anzahl unterschiedlicher Gitterperioden G1 bis G9. Damit ergibt sich die Zeilenzahl exemplarisch zu Neun. Die Spaltenzahl der Detektormatrix entspricht beim vorliegenden Ausführungsbeispiel der Anzahl der unterschiedlichen Gitterwinkel. Der Gitterwinkel für einen Gitterbereich wird aus einer Gruppe von fest vorgegebenen Gitterwinkeln ausgewählt, beispielsweise ist die Anzahl der unterschiedlichen Gitterwinkel mit Fünf vorgegeben, so dass die Gitterwinkel der Codierungsspur 7 mit G1 bis G5 bezeichnet werden können.
Zur Durchführung der Absolutpositionsermittlung wird zunächst ein Strahlenbündel kohärenter elektromagnetischer Stahlen, insbesondere Lichtstrahlen, von der in 1 dargestellten Quelle 10 in Richtung der exemplarisch vorgesehenen Linse 11 ausgesendet. Der Linse 11 kommt die Aufgabe zu, die parallel ausgerichteten Strahlen zu einem konvergierenden Strahlenbündel umzuformen. Das konvergierende Strahlenbündel wird hinsichtlich seiner Randstrahlen durch die ebenfalls exemplarisch vorgesehene Blende 12 begrenzt, so dass auf der Codierungsspur 7 ein in den 3 und 5 näher dargestellter Lichtfleck, der beispielsweise eine ovale Ausdehnung hat, auftrifft.
Die Codierungsspur 7 weist eine Vielzahl von Gitterbereichen a(n) bis i(n) auf, die längs der Abtastlinie 8 in jeweils gleicher Teilung bezüglich der Abtastlinie 8 aneinandergereiht sind. Benachbarte Gitterbereiche a(n) bis i(n) unterscheiden sich im Hinblick auf ihre Gitterperiode G1 bis G9 und ihren Gitterwinkel W1 bis W5, wobei exemplarisch die Gitterperioden G1 bis G9 zyklisch wiederholt werden. Damit weist jeder neunte Gitterbereich a(n) bis (i(n) die gleiche Gitterperiode G1 bis G9 auf. Dies ist beispielsweise aus der 2 zu entnehmen. Die exemplarisch fünf unterschiedlichen Gitterwinkel W1 bis W5 werden nach Maßgabe einer Pseudo-Zufalls-Sequenz variiert, so dass sich längs der Abtastlinie 8 bei Codeworten der Länge Sieben innerhalb einer maximalen Abfolge von (5^7) – 1 Gitterbereichen keine wiederkehrende Abfolge von Gitterwinkeln W1 bis W5 mit identischen Gitterperioden ergibt.
Beim Auftreffen des Strahlenbündels auf die Codierungsspur 7 werden die einzelnen Strahlen des Strahlenbündels jeweils an den Gitterlinien 16 gebeugt, wobei aufgrund der reflektiven Eigenschaften der Gitterbereiche a(n) bis i(n) eine Richtungsumlenkung der Strahlen in Richtung des Sensors 4 erfolgt. Entscheidend ist, dass die Ausdehnung des Lichtflecks längs der Abtastlinie 8 derart gewählt ist, dass nicht alle Gitterbereiche a(n) bis i(n) einer Gittergruppe A(n) beleuchtet werden, sondern beispielsweise die Anzahl der Gittergruppe a(n) bis i(n) minus 1. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der Gittergruppen A(n) mit Neun festgelegt, so dass die Anzahl der vom Strahlenbündel beleuchteten Gittergruppen A(n), die auch als Bündelbreite 20 bezeichnet wird, exemplarisch Acht beträgt.
Durch die Überlagerung der von den unterschiedlich ausgeprägten Gitterbereichen a(n) bis i(n) gebeugten Strahlen ergibt sich auf der Detektormatrix 18 eine exemplarisch in der 4 schematisch dargestellte Intensitätsverteilung. Betrachtet wird jeweils nur die erste Beugungsordnung. Dabei stellen die ovalen Bereiche auf der Detektormatrix 18 diejenigen Bereiche dar, in der eine hohe Strahlungsintensität vorliegt, während die Umgebung der ovalen Bereiche jeweils nur mit geringer Strahlungsintensität beleuchtet wird.
Bei einer Auswertung der mit fünf Spalten und neun Zeilen ausgebildeten Detektormatrix 18 ergibt sich die folgende Wertetabelle, in der ein hoher Zahlenwert für eine hohe Strahlungsintensität und ein niedriger Zahlenwert für eine niedrige Strahlungsintensität stehen. Exemplarisch kann die Detektormatrix 18 bei Abtastung der beleuchteten Codierungsspur 7 die in der 4 dargestellte Intensitätsverteilung und damit die folgenden Werte aufweisen:

1 2 3 4 5

1 1 3 1 0 0

2 1 0 0 0 0

3 0 0 2 4 2

4 6 3 0 0 0

5 6 3 0 0 0

6 0 0 0 5 15

7 0 0 3 6 3

8 6 2 0 0 0

9 0 0 2 4 2
Bei der Verarbeitung dieser Wertetabelle wird zunächst ermittelt, in welcher der Zeilen keine oder die geringste Intensität vorliegt. Vorliegend ist dies exemplarisch in der zweiten Zeile der Fall. Hieraus kann geschlossen werden, dass der zweite Gitterbereich b(n) aufgrund des Umstands, dass er von dem begrenzten Lichtfleck nicht beleuchtet wird, keinen Beitrag zum Beugungsmuster leistet. Somit steht zunächst fest, dass der zweite Gitterbereich b(n) vor oder hinter dem vom Lichtfleck beleuchteten Abschnitt der Codierungsspur 7 liegt.
Sofern eine Auflösung des Absolutpositionsmessverfahrens, die der Teilung der Gitterbereiche a(n) bis i(n) längs der Abtastlinie 8 entspricht, ausreichend ist, kann eine digitale Auswertung des Beugungsmusters unter Zuhilfenahme eines vorgebbaren Schwellwerts und unter exemplarischer Einbeziehung von lediglich der ersten acht der beispielhaft neun Detektorzeilen erfolgen. Zunächst wird ermittelt, in welcher dieser acht Zeilen kein Intensitätsmaximum vorliegt. Diese Zeile entspricht im Beispiel demjenigen Gitterbereich b(n), der unbeleuchtet geblieben ist. Anschließend wird für jede der verbliebenen Detektorzeilen diejenige der exemplarisch fünf Spalten ermittelt, in der das Intensitätsmaximum des Beugungsmusters vorliegt. Die Nummer der Spalte ergibt den Wert, der in die zugeordnete Ziffer des Codeworts eingetragen wird. Bei dem vorstehend gewählten Beispiel wird zunächst ermittelt, dass die zweite Zeile ohne Intensitätsmaximum ist, so dass der erste Wert für das Codewort aus der dritten Zeile ermittelt werden muss, bei der das Intensitätsmaximum in der vierten Spalte liegt, so dass die erste Ziffer des entsprechenden Codeworts den Wert Vier enthält. Der zweite Wert für das Codewort wird aus der Zeile 4 mit Eins entnommen, der dritte Wert aus der Zeile 5 ebenfalls mit Eins. Bei dieser Vorgehensweise ergibt sich das Codewort exemplarisch zu 4115412. Dieses Codewort wird mit einer Wertetabelle verglichen, die bei der Festlegung der Gitterwinkel für die einzelnen Gitterbereiche unter Anwendung der Pseudo-Zufalls-Sequenz erstellt wurde und anhand derer eine Zuordnung des Codeworts zu einer Positionsangabe möglich ist. Die ermittelte Positionsangabe kann anschließend ausgegeben werden.
Für eine Absolutpositionsermittlung mit einer Auflösung, die kleiner als die Ausdehnung der Gitterbereiche a(n) bis i(n) längs der Abtastlinie 8 ist, werden exemplarisch alle neun Zeilen der Detektormatrix 18 ausgewertet, wobei eine analoge Auswertung vorgesehen ist. Dabei werden zunächst diejenigen beiden Zeilen gesucht, in denen die Intensitätsmaxima die geringsten Beträge aufweisen, gemäß dem gewählten Beispiel ist dies in den Zeilen 1 und 2. der Fall. Bei diesen Zeilen der Detektormatrix 18 wird davon ausgegangen, dass sie zum Einen jeweils nur teilweise beleuchtet werden und zum Anderen von Strahlen beleuchtet werden, die von einem Gitterbereich a(n) bis i(n) ausgehen, der am Rand des Lichtflecks liegt, wobei der Lichtfleck exemplarisch eine Intensitätsverteilung aufweist, die einer Gauß'schen Normalverteilung folgt, sie bleiben somit im Codewort unbeachtet.
Anschließend werden die Intensitätswerte der am stärksten beleuchteten Spalten sämtlicher zur Verfügung stehender Zeilen der Detektormatrix 18 in ihrer korrekten Reihenfolge hinsichtlich ihrer ermittelten Intensität ausgewertet. Das Ziel der Auswertung besteht darin, herauszufinden, wie weit das Zentrum des am stärksten beleuchteten Gitterbereichs a(n) bis i(n) von dem Schwerpunkt der als gaußförmig angenommenen Intensitätsverteilung des Lichtflecks entfernt liegt. Daraus kann die Information abgeleitet werden, wie die Lage des Lichtflecks gegenüber der beleuchteten Gittergruppe A(n) ist, wobei diese Information mit einer Auflösung zur Verfügung steht, die kleiner als die Gitterbreite längs der Abtastlinie ist und die bei der Auswertung des Codeworte anhand der Wertetabelle mit einbezogen werden kann.

Claims

Positionsmesssystem mit einem Sensorträger (2) und einem relativbeweglich zum Sensorträger (2) angeordneten Codierungsträger (3), wobei am Sensorträger (2) ein Sensor (4) zur optischen Abtastung einer auf dem Codierungsträger (3) längs einer Abtastlinie (8) angebrachten optisch wirksamen Codierungsspur (7) vorgesehen ist, die als reflektive oder lichtdurchlässige Gitteranordnung ausgebildet ist, um eine Absolutpositionsermittlung des Sensors (4) zum Codierungsträger (3) zu ermöglichen, sowie mit Beleuchtungsmitteln (5) zur Beleuchtung der optisch wirksamen Codierungsspur (7) auf dem Codierungsträger (3), wobei die Gitteranordnung mehrere unterschiedlich ausgebildete Gitterbereiche (a(n), b(n), c(n), d(n), e(n), f(n), g(n), h(n), i(n)) umfasst, die aneinandergereiht längs der Abtastlinie (8) angeordnet sind und die sich durch wenigstens eine Gittereigenschaft unterscheiden, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Gittereigenschaft, insbesondere ein Gitterwinkel (W1, W2, W3, W4, W5) oder eine Gitterperiode (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8, G9), der die Codierungsspur bildenden Gitterbereiche anhand einer q-nären Pseudo-Zufalls-Sequenz codiert ist.
Positionsmesssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorgebbare Anzahl von Gitterbereichen eine Gittergruppe bilden und die Codierungsspur aus längs der Abtastlinie angeordneten Gittergruppen gebildet ist, wobei innerhalb der jeweiligen Gittergruppe wenigstens eine Gittereigenschaft, insbesondere eine Gitterperiode (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8, G9) oder ein Gitterwinkel (W1, W2, W3, W4, W5), zyklisch wiederkehrend ausgebildet ist.
Positionsmesssystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass q die Potenz einer Primzahl mit einem beliebigen natürlichen Exponenten ist.
Positionsmesssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgebbare Anzahl von Gitterbereichen, die eine Gittergruppe bilden, eine Zykluslänge bestimmt, die um Eins größer als die Länge eines Codeworts gewählt ist, anhand dessen die Auswertung der Absolutposition erfolgt.
Positionsmesssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgebbare Anzahl von Gitterbereichen, die eine Gittergruppe bilden, eine Zykluslänge bestimmt, die um wenigstens Zwei größer als die Länge eines Codeworts gewählt ist.
Positionsmesssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitteranordnung als Amplitudengitter und/oder als Phasengitter ausgebildet ist.
Positionsmesssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsmittel (5) eine Quelle (10) zur Bereitstellung kohärenter elektromagnetischer Strahlen, vorzugsweise eine Laserlichtquelle, insbesondere eine Laserdiode, und ein optisches System (11, 12), insbesondere eine Kollimatoroptik und/oder eine Blendeneinrichtung, umfassen.
Positionsmesssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (4) als Detektormatrix (18), insbesondere als Diodenarray, mit wenigstens zwei Sensorzeilen und wenigstens zwei Sensorspalten ausgebildet ist.
Positionsmesssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zeilenzahl der Detektormatrix (18) gleich oder größer einer Anzahl unterschiedlicher Gitterperioden der Gitterbereiche (z. B. a(n), b(n), c(n), d(n), e(n), f(n), g(n), h(n), i(n)) und/oder eine Spaltenzahl der Detektormatrix gleich oder größer einer Anzahl unterschiedlicher Gitterwinkel der Gitterbereiche (a(n), b(n), c(n), d(n), e(n), f(n), g(n), h(n), i(n)) gewählt ist.
Positionsmesssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorträger (2) als Aktorgehäuse und der Codierungsträger (3) als im Aktorgehäuse linearbeweglich oder schwenkbeweglich aufgenommenes Aktorglied ausgebildet ist und/oder dass die Codierungsspur (7) unmittelbar in das Material des Aktorglieds eingearbeitet ist.
Verfahren zur Ermittlung einer absoluten Lage eines Sensorträgers (2) gegenüber einem relativbeweglich zum Sensorträger (2) angeordneten Codierungsträger (3), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei am Sensorträger (2) ein Sensor (4) zur optischen Abtastung einer auf dem Codierungsträger (3) längs einer Abtastlinie (8) angebrachten optisch wirksamen Codierungsspur (7) vorgesehen ist, die als reflektive oder lichtdurchlässige Gitteranordnung ausgebildet ist, um eine Absolutpositionsermittlung des Sensors (2) zum Codierungsträger (3) zu ermöglichen und bei der wenigstens eine Gittereigenschaft, insbesondere ein Gitterwinkel (W1, W2, W3, W4, W5) oder eine Gitterperiode (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8, G9), der die Codierungsspur bildenden Gitterbereiche (a(n), b(n), c(n), d(n), e(n), f(n), g(n), h(n), i(n)) anhand einer q-nären Pseudo-Zufalls-Sequenz codiert ist, wobei eine vorgebbare Anzahl von Gitterbereichen eine Gittergruppe bilden und die Codierungsspur aus längs der Abtastlinie angeordneten Gittergruppen gebildet ist, wobei innerhalb der jeweiligen Gittergruppe wenigstens eine Gittereigenschaft, insbesondere eine Gitterperiode (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8, G9) oder ein Gitterwinkel (W1, W2, W3, W4, W5), zyklisch wiederkehrend ausgebildet ist, sowie mit Beleuchtungsmitteln (5) zur Beleuchtung der optisch wirksamen Codierungsspur (7) auf dem Codierungsträger (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsmittel (5) eine Anzahl von Gitterbereichen beleuchten, die kleiner als eine Anzahl von Gitterbereichen (a(n), b(n), c(n), d(n), e(n), f(n), g(n), h(n), i(n)) ist, die einer Gittergruppe (A(n)) zugehörig sind.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Auflösung des Positionsmessverfahrens in einen Bereich unterhalb der Ausdehnung der Gitterbereiche (a(n), b(n), c(n), d(n), e(n), f(n), g(n), h(n), i(n)) längs der Abtastlinie (8) eine Auswertung einer relativen Intensitätsverteilung der zweidimensional flächig verteilten Beugungsmaxima und/oder Beugungsminima innerhalb von Zeilen und/oder Spalten einer Detektormatrix (18) des Sensors (2) vorgenommen wird.