ES2389605T3

ES2389605T3 - Codificación del ángulo absoluto y dispositivo de medición de ángulos

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Publication number: ES2389605T3
Application number: ES09778791T
Authority: ES
Inventors: Christoph Lingk
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 2008-10-30
Filing date: 2009-10-01
Publication date: 2012-10-29
Anticipated expiration: 2029-10-01
Also published as: CN102203562A; US20110208475A1; JP2012507014A; EP2342540B1; CN102203562B; WO2010049047A1; DE102008053985A1; EP2342540A1; JP5378531B2

Abstract

Dispositivo de medición del ángulo absoluto con una codificación angular (1, 10), que presenta varias secuencias de códigos (A, B) dispuestas dentro de 360º, que presenta una longitud (LA) y codifican en combinación los 360º de una manera unívoca absoluta, cuya primera secuencia de códigos (A) tiene una primera longitud (LA) y está dispuesta NA veces en sucesión, y cuya segunda secuencia de códigos (B) tiene una segunda longitud (LB) y está dispuesta NB veces en sucesión, donde NA es mayor que o igual a 2; NB es mayor que o igual a 2; NA no es igual a NB; la primera longitud LA no es igual a la segunda longitud LB; y la primera secuencia de códigos (A) y la segunda secuencia de códigos (B) están dispuestas en una pista común en virtud de que una parte de la primera secuencia de códigos (A) y una parte de la segunda secuencia de códigos (B), respectivamente, están dispuestas alternativamente; una disposición de detector (2, 20) para explorar la primera y la segunda secuencias de códigos (A, B) de la codificación de ángulos (1, 10) y para generar, respectivamente, una primera palabra de códigos (w), que se produce cuando se escanea una de las primeras secuencias de códigos (A) y su continuación cíclica, y una segunda palabra de códigos (w) que se produce cuando se escanea una de las segundas secuencias de códigos (B) y su continuación cíclica, y un dispositivo de decodificación (3, 30) para decodificar la primera palabra de códigos (w) y la segunda palabra de códigos (w) y para generar un valor de posición (POS) a partir de ellas, pudiendo generarse una pluralidad de diferentes valores de posición (POS) sobre 360º.

Description

Codificacion del angulo absoluto y dispositivo de medicion de angulos.

En muchos campos se emplean muchas veces dispositivos de medicion del angulo absoluto para la determinacion de la posicion de dos cuerpos moviles relativamente entre si. Los dispositivos de medicion del angulo absoluto tienen, frente a los sistemas de medicion puramente incremental, la ventaja de que en cualquier posicion relativa se puede emitir, tambien despues de una interrupcion de la energia de alimentacion, inmediatamente una informacion de la posicion correcta.

La posicion absoluta se incorpora en este caso por una codificacion del angulo. Ahorra especialmente espacio la disposicion de la informacion de la posicion en una unica pista de codigo con elementos de codigo dispuestos unos detras de los otros. Los elementos de codigos estan dispuestos en este caso unos detras de los otros en dispositivo pseudoaleatoria, de manera que un numero determinado de elementos de codigos dispuestos en sucesion forma, respectivamente, una palabra de codigos, que define de una manera univoca la posicion absoluta. En el caso de desplazamiento de la instalacion de exploracion con relacion a la codificacion angular en la medida de un unico elemento de codigo se forma ya una nueva palabra de codigo y sobre toda la circunferencial (360°) a detectar de forma absoluta esta disponible una secuencia de diferentes palabras de codigos. Un codigo en serie o en secuencia de este tipo se designa tambien con frecuencia como codigo de cadenas o como codigo pseudo-aleatorio (PRC).

Para la determinacion de la posicion absoluta a partir de las palabras de codigos exploradas - llamada tambien decodificacion- se emplea una tabla de decodificacion, en la que a cada palabra de codigo esta asociada una posicion. Para la asociacion de la posicion absoluta a una palabra de codigo explorada, la palabra de codigos forma la direccion para la tabla de decodificacion, de manera que en la salida se encuentra la posicion absoluta depositada para esta palabra de codigos y esta disponible para el procesamiento posterior. Estas tablas no volatiles pueden estar disenadas actualmente cableadas con hardware en un ASIC, para posibilitar un acceso rapido.

Los requerimientos planteados a la resolucion de dispositivos de medicion angular son cada vez mas altos, de manera que se pueden codificar univocamente muchas posiciones sobre 360°. Cuantas mas posiciones deben codificarse, tanto mas costosa es la decodificacion siguiente. En una codificacion en serie es problematico que para una alta resolucion deben generarse y decodificarse muchisimas palabras de codigos diferentes. Si la decodificacion se realiza por medio de Tablas, es necesaria una tabla grande, en la que para cada palabra de codigo posible esta depositada una posicion absoluta correspondiente. Si se realiza la decodificacion por medio de un ordenador, esto conduce a tiempos de calculo relativamente largos.

El documento US 6.330.522 B1 muestra una medida sobre como se puede configurar una codificacion angular y un dispositivo de medicion de angulos, para reducir el gasto de la decodificacion. En este caso, se dispone una primera secuencia de codigos de una primera longitud y una segunda secuencia de codigos de una segunda longitud en pistas que se extienden paralelas entre si sobre 360°. La primera secuencia de codigos esta dispuesta cinco veces sobre 360° y la segunda secuencia de codigos esta dispuesta catorce veces sobre 360°. La anchura binaria de la primera secuencia de codigos se diferencia de la anchura binaria de la segunda secuencia de codigos. La instalacion de decodificacion presenta una primera reserva de valores para la decodificacion de la primera secuencia de codigos asi como una segunda reserva de valores para la decodificacion de la segunda secuencia de codigos. La posicion absoluta es univoca a traves de la combinacion de las dos posiciones parciales en cualquier lugar sobre 360°.

En una disposicion paralela de las secuencias de codigos es un inconveniente, por una parte, la sensibilidad Moiree en la exploracion asi como las posiciones relativamente pocas que se pueden codificar absolutas sobre 360°.

Por lo tanto, el cometido de la invencion es indicar un dispositivo de medicion del angulo, con el que se pueden codificar de una manera univoca una pluralidad de posiciones sobre 360°, y con el que se posibilita una decodificacion sencilla de las decencias de palabras de codigos generadas a traves de la exploracion de esta codificacion de angulos.

Este cometido se soluciona por medio de la codificacion de angulos indicada en la reivindicacion 1.

La codificacion del angulo absoluto utilizada a tal fin presenta varias secuencias de codigos dispuestas dentro de 360°, que codifican en combinacion de una manera univoca absoluta los 360°. La primera secuencia de codigos presenta una primera longitud LA y esta dispuesta NA veces en sucesion, y la segunda secuencia de codigos tiene una segunda longitud LB y esta dispuesta NB veces en sucesion, donde NA es mayor que o igual a 2 asi como un numero entero o un numero no entero, NB es mayor que o igual a 2 asi como un numero entero o un numero no entero; NA no es igual a NB; LA y LB son numeros enteros; LA no es igual a LB.

Ademas, la primera secuencia de codigos y la segunda secuencia de codigos estan dispuestas en una pista comun en virtud de que una parte de la primera secuencia de codigos y una parte de la segunda secuencia de codigos, respectivamente, estan dispuestas alternativamente. En particular, a un elemento de codigo de la primera secuencia de codigos sigue en cada caso un unico elemento de codigo de la segunda secuencia de codigos y a un elemento de codigo de la segunda secuencia de codigos sigue en cada caso un unico elemento de codigos de la primera secuencia de codigos.

Las secuencias de codigos estan dispuestas en este caso en forma circular en un disco o sobre la circunferencia de un tambor concentricamente al punto de giro. Una parte de la secuencia de codigos significa que esta pueden ser uno o varios elementos de codigos en sucesion de esta decencia de codigos. En los ejemplos de realizacion siguientes, esta parte es, respectivamente, un unico elemento de codigo. En este caso, un elemento de codigo es, respectivamente, una zona de la codificacion de angulos, a partir de la cual se puede derivar un bit 0 o 1.

Secuencia de codigos significa una sucesion de varios elementos de codigos, que define sobre toda la longitud de la secuencia de codigos diferentes posiciones en el reticulo de un elemento de codigo.

Codigo de secuencia seguido ciclicamente significa que en el final de la secuencia de codigos se conecta de nuevo el comienzo de esta misma secuencia de codigos.

La longitud de una secuencia de codigos define el sector angular, que incluye una secuencia de codigos. Puesto que los elementos de codigos de todas las secuencias de codigos incluyen en cada caso los mismos sectores angulares, la longitud de la secuencia de codigos es igual al numero de los elementos de codigos dentro de la secuencia de codigos y, por lo tanto, el numero de los bits que se pueden derivar de ello.

Para la generacion de una interferencia de las posiciones de ambas secuencias de codigos, la longitud de la primera secuencia de codigos no es de manera ventajosa un multiplo de la longitud de la segunda secuencia de codigos. La longitud de la interferencia de las secuencias de codigos es maxima, cuando la longitud de la primera secuencia de codigos se diferencia de la longitud de la segunda secuencia de codigos en 1, es decir, que una de las dos secuencias de codigos presenta un unico elemento de codigo mas que la otra de las dos secuencias de codigos.

Se obtiene una primera codificacion angular facil de decodificar cuando sobre 360° la primera secuencia de codigos esta dispuesta NA veces y la segunda secuencia de codigos esta dispuesta NB veces, siendo NA y NB numero entero.

Esta codificacion angular, que se puede decodificar de manera especialmente sencilla sin fin sobre toda la circunferencia (360°), tiene M1 posiciones absolutas diferentes sobre 360°, cuando esta presenta un numero M1 = 2 * KGV (LA, LB) de elementos de codigos, con

KGV (LA, LB) = multiplo comun minimo de LA y LB LA = longitud de la primera secuencia de codigos A LB = longitud de la segunda secuencia de codigos B.

Para NA se aplica entonces: NA = KGV (LA, LB) / LA Para NB se aplica entonces: NB = KGV (LA, LB) / LA El numero maximo de posiciones diferentes se puede alcanzar cuando LA se diferencia de LB en 1. Entonces se aplica:

M1max = 2 * LA * LB

Las palabras (patrones binarios) obtenidas durante la exploracion de esta codificacion de angulos por medio de una disposicion de detector se pueden decodificar por medio de dos reservas de valores que estan disponibles en una instalacion de decodificacion. La primera reserva de valores esta configurada para la decodificacion de una primera secuencia de palabras de codigos, que se obtiene en cada caso durante la exploracion de la primera secuencia de codigos asi como durante su continuacion ciclica. La segunda reserva de valores esta configurada para la decodificacion de una segunda secuencia de palabras de codigos, que se obtiene durante la exploracion de la segunda secuencia de codigos asi como durante su continuacion ciclica.

El resultado de la decodificacion de la primera secuencia de palabras de codigos es una primera posicion parcial dentro de la primera secuencia de codigos y el resultado de la decodificacion de la otra secuencia de palabras de codigos es una segunda posicion parcial dentro de la segunda secuencia de codigos. El valor total de la posicion se obtiene a partir de ambas posiciones parciales.

Si se requiere sobre 360° un numero M2, diferente de M1 = 2 * KGV (LA, LB) de posiciones absolutas, en particular M2 = 2k posiciones diferentes, entonces en una segunda codificacion angular sobre 360° el numero de los elementos de codigos es:

M2 < 2 * KGV (LA, LB),

con KGV (LA, LB) = multiplo comun minimo de LA y LB LA = longitud de la primera secuencia de codigos A

LB = longitud de la segunda secuencia de codigos B

En este caso, la primera secuencia de codigos esta dispuesta NA veces, con NA mayor que 2 asi como NA no de numero entero, de manera que la primera secuencia de codigos presenta una interrupcion, y/o la segunda secuencia 5 de codigos esta dispuesta NB veces, con NA mayor que 2 asi como NA no de numero entero, de manera que la segunda secuencia de codigos presenta una interrupcion.

Expresado en otras palabras, entonces al menos una de las dos secuencias de codigos estan representadas una vez dentro de 360° solo parcialmente, o bien la parte no registrada de esta secuencia de codigos esta recortada y la parte restante esta conectada en la secuencia siguiente de codigos. En este punto de conexion, esta secuencia de 10 codigos esta interrumpida, puesto que aqui resulta una zona de union, en la que durante la exploracion resulta una nueva secuencia de elementos de codigos, es decir, nuevos patrones binarios o bien palabras. Nuevos patrones binarios significa que estos patrones binarios no son componente de las secuencias de codigos y de sus continuaciones ciclicas. "El "recorte" o bien la "interrupcion" se realiza en un limite de dos elementos de codigos, de manera que sobre 360° esta presente siempre un numero entero de elementos de codigos de todas las secuencias

15 de codigos.

Para aprovechar bien en esta segunda codificacion de angulos las secuencias de codigos y posibilitar un numero lo mas alto posible de posiciones, de manera ventajosa sobre 360° el numero

lo que significa que solamente una de las segundas secuencias de codigos B esta incompleta, o

lo que significa que solamente una de las primeras secuencias de codigos. En este caso, E > 0 o numero entero.

La segunda codificacion de angulos posibilita disponer ahora sobre 360° M2 = 2k elementos de codigos.

Para la decodificacion de las palabras obtenidas durante la exploracion de la segunda codificacion de angulos es necesaria ahora, ademas de la primera y segunda reserva de valores, otra reserva de valores. Esta otra reserva de

25 valores esta disenada para la decodificacion de la interrupcion de la sucesion ciclica de la primera y/o de la segunda secuencia de codigos y contiene ahora los patrones binarios, que aparecen de nuevo durante la exploracion de la zona de union, es decir, que no son componentes de la primera o de la segunda reserva de valores.

Otras configuraciones ventajosas de la invencion se indican en las reivindicaciones dependientes.

Con la ayuda de los dibujos se explican en detalle ejemplos de realizacion de la invencion. En este caso:

30 La figura 1 muestra un primer dispositivo de medicion de angulos con una primera codificacion de angulos en representacion esquematica.

La figura 2 muestra un patron binario de la disposicion de detectores del primer dispositivo de medicion de angulos.

La figura 3 muestra un diagrama de flujo y especificaciones de calculo para la determinacion de la posicion por medio del primer dispositivo de medicion de angulos.

35 La figura 4 muestra un diagrama para la determinacion de la posicion a partir de patrones binarios leidos (palabras) con la ayuda de un ejemplo de la primera codificacion de angulos.

La figura 5 muestra un segundo dispositivo de medicion de angulos con una segunda codificacion de angulos en representacion esquematica.

La figura 6 muestra un diagrama de flujo y especificaciones de calculo para la determinacion de la posicion por 40 medio del segundo dispositivo de medicion de angulos, y

La figura 7 muestra un diagrama para la determinacion de la posicion a partir de patrones binarios leidos (palabras) con la ayuda de un ejemplo de la segunda codificacion de angulos.

En la invencion se emplea el principio Nonius. Para la medicion de la posicion absoluta se empelan dos secuencias de codigos en serie A, B, que presentan diferentes longitudes LA, LB. En cada posicion dentro de la zona de 45 medicion de 360° se obtiene ahora la posicion absoluta univoca POS a partir de la combinacion de posiciones parciales xA, xB de la pluralidad de secuencias de codigos en serie A, B. La ventaja de una codificacion de este tipo consiste en que la instalacion de decodificacion 3 debe decodificar en cada caso solamente la pluralidad de

secuencia de codigos en serie A, B y de sus sucesiones ciclicas, y entonces se puede calcular la posicion univoca POS sobre 360° a traves de relaciones relativamente sencillas a partir de estas secuencias de codigos A, B decodificadas. Si se realiza la decodificacion por medio de tablas, solamente son necesarias varias tablas pequenas. Son necesarias muchas menos entradas de tabas posiciones absolutas se pueden emitir.

5 En la figura 1 se representa de forma esquematica una primera codificacion del angulo absoluto 1 codificada de acuerdo con la invencion y un dispositivo de medicion del angulo. La codificacion del angulo 1 esta configurada de tal forma que define dentro de una revolucion completa, es decir, sobre 360° sin fin, en cada posicion una posicion absoluta univoca POS. A tal fin, la codificacion de angulos 1 esta constituida por una secuencia dispuesta de forma sucesiva de elementos de codigos A0 a A4 o bien B0 a B3, que forman en cada caso un sector de angulo de la

10 misma magnitud.

El principio de la medicion de la posicion se basa en la interferencia de dos secuencias de codigos A, B de diferente longitud LA y LB, en la que LA y LB, son numeros enteros y con preferencia sin divisor. La longitud maxima a decodificar M1max resulta cuando LA y LB se diferencian en 1

La primera secuencia de codigos A se da con la secuencia binaria A0A1A2A3... ALA-1 de la longitud LA y la segunda

15 secuencia de codigos B se da a traves de la binaria B0B1B2B3... BLB-1 de la longitud LB. En este caso es Ai, Bi {0;1}. La codificacion angular 1 se establece entonces a traves de la disposicion alterna de un bit a partir de la secuencia de codigos A y luego de un bit a partir de la secuencia de codigos B:

En virtud de las longitudes diferentes LA, LB de la secuencia de codigos A y de la secuencia de codigos B, se produce una interferencia entre las secuencias de codigos A y B. La longitud total codificable M1max (es decir, la longitud, despues de la cual se repite el patron binario se da con LA - LB = 1 a traves de

25 con KGV (LA, LB) = multiplo comun minimo de LA y LB.

De acuerdo con la invencion, tambien son posibles codificaciones angulares con secuencias de codigos con diferencia discrecional de la longitud LA -LB. No obstante, en el caso LA -LB 1, la longitud maxima codificable M1max es menor y el algoritmo de evaluacion es, dado el caso, mas costoso, de manera que aqui solamente se explica en detalle el ejemplo especialmente ventajoso, en el que LA se diferencia de LB en 1.

30 Para la medicion de la posiciones se explora opticamente, por ejemplo, la codificacion de angulos 1, modulando los elementos de codigos un haz de luz en funcion de la posicion, de manera que en el lugar de una disposicion de deteccion 2 de una instalacion de exploracion resulta una distribucion de la luz en funcion de la posicion que se convierte por la disposicion de detector 2 en senales de exploracion electrica. La disposicion de deteccion 2 es un sensor de lineas, con una secuencia de elementos de deteccion dispuesta en la direccion de medicion. Los

35 elementos de deteccion estan configurados de tal forma que a cada uno de los elementos de codigos esta asociado en cada posicion relativa al menos uno de los elementos de deteccion, y de esta manera a partir de cada uno de los elementos de codigos se puede obtener un bit 0 o 1. A tal fin, en el principio de exploracion optica, los elementos de codigos son reflectantes o no reflectantes, o bien opacos o no opacos, estando asociado a los elementos de codigos reflectantes, por ejemplo, el valor binario 1 y a los elementos de codigos no reflectantes el valor binario 0. La

40 secuencia de estos bits (patron binario) dentro de una secuencia de codigos A, B, cuyo numero depende de la longitud de exploracion LL, forma para las secuencias de codigos A, B, respectivamente, una palabra de codigos w. Las senales de exploracion, es decir, las palabras de codigos w son conducidas a una instalacion de decodificacion 3, que deriva a partir de cada una de las palabras de codigos w de una de las secuencias de codigos A, B una posicion parcial xA, xB y a partir de estas posiciones parciales xA, xB forma entonces a partir de ello una posicion

45 absoluta POS. En el caso de un desplazamiento de la disposicion de deteccion 2 frente a la codificacion de angulos 1 en la medida de la anchura o bien de la longitud de un elemento de codigo A, B se genera a partir de cada una de las secuencias de codigos A, B, respectivamente, una nueva palabra de codigos w.

Para la decodificacion de las palabras de codigos w, la instalacion de decodificacion 3 presenta dos tablas TA y TB, la tabla TA para la secuencia de codigos A y la tabla TB para la secuencia de codigos B. Un numero determinado de 50 elementos de codigos es explorado para la generacion de las palabras de codigos w por medio de la disposicion de deteccion 2. El numero de los elementos de codigos explorados de ambas secuencias de codigos A, B se designa

longitud de exploracion LL y es con preferencia un numero entero de elementos de codigos o bien bits. La secuencia de bits generada por la disposicion de deteccion 2 (patron binario) se codifica en dos palabras w1 y w2, como se representa en la figura 2. Para la decodificacion se buscan ambas palabras w1 y w2 en las dos tablas TA; TB de la instalacion de decodificacion 3:

w1 TA; w1 TB; �2 TA; w2 TB

para conseguir una asociacion: w1 wAo bien w1

y w2

o bien w2 wB En la busqueda existen las siguientes posibilidades:

Posiciones: Decodificacion

Posiciones pares (0, 2, 4.): XA=TA(w1)

XB=TB(w2)

Posiciones impares (1, 3, 5,.): XA=TA(w2)

XB=TB(w1)

10 En este caso se aplica: ��w1, w2 son las palabras w leidas por la codificacion angular 1 ��xA, xBson las posiciones parciales dentro de las secuencias de codigos A o bien B, es decir, dentro de la

Tabla TA o bien TB15 ��la decodificacion es la determinacion de las posiciones xA, xBa partir de las palabras w1, w2

En este primer ejemplo de realizacion, las dos secuencias de codigos A, B estan dispuestas en cada caso NA y NB veces dentro de 360°, siendo NA y NB un numero entero. En cada secuencia de codigos A, B se conecta de nuevo el comienzo de esta secuencia de codigos A, B, de manera que en cada punto de costura de las secuencias de

20 codigos A, B sucesivas se prosigue ciclicamente esta secuencia de codigos A, B.

El diagrama de flujo representado en la figura 3 asi como las especificaciones de calculo indicadas a este respecto describen el calculo de la posicion general POS a partir de las posiciones xA, xB. Como se muestra de forma esquematica en la figura 1, las especificaciones de calculo R1, R2 estan ejecutadas en la instalacion de decodificacion 3, para calcular la posicion general POS a partir de las posiciones parciales xA y xB obtenidas a partir

25 de las tablas TA y TB.

Con la codificacion angular 1 representada a modo de ejemplo en la figura 1 resulta, por lo tanto:

Longitud de la secuencia de codigos A: LA = 5

Secuencia de codigos A: A0A1A2A3A4

Longitud de la secuencia de codigos B: LB = 4

30 Secuencia de codigos B: B0B1B2B3

Longitud de exploracion: LL = 8

M1max=2*LA*LB=40

KGV (LA, LB) = 20

NA = KGV (LA, LB) / LA = 4 NB=KGV(LA, LB)/LB=5

La Tabla TA para la secuencia de codigos A:

Patrones binarios: Palabra w Posicion parcial xA

A0A1A2A3: A0 0

A1A2A3A4: A1 1

A2A3A4A0: A2 2

A3A4A0A1: A3 3

A4A0A1A2: A4 4

La Tabla TB para la secuencia de codigos B:

Patrones binarios: Palabra w Posicion parcial xA

B0B1B2B3: B0 0

B1B2B3B0: B1 1

B2B3B0B1: B2 2

B3B0B1B2: B3 3

10 Estas dos tablas TA y TB contienen juntas � entradas, con estas � entradas se pueden decodificar de una manera univoca 40 posiciones diferentes y, en concreto, sobre 360° en etapas angulares de una manera correspondiente a una anchura de un elemento de codigo. Condicion previa para una decodificacion de este tipo es que cada una de las dos secuencias A, B esta dispuesta completa varias veces sobre 360°, es decir, que al final de una secuencia de codigos A, B esta secuencia de codigos A, B comienza de nuevo y esta dispuesta totalmente hasta el comienzo de

15 la siguiente secuencia de codigos A, B.

En la figura 4 se representa un diagrama para la determinacion de la posicion POS a partir de patrones binarios leidos (palabras) w con la ayuda del ejemplo de la primera codificacion angular 1. En la segunda y tercera columnas se representan las palabras w1 y w2 calculadas a partir de las palabras w segun la figura 2. Las otras cinco columnas muestran la pregunta de si las palabras w1 y w2 se encuentran en las tablas TA o TB. Un "1" define en este

20 caso que ha hallado. La siguiente columna designada con "RV" define la especificacion de calculo R1 o R2 a utilizar. En las dos columnas siguientes se indican las posiciones parciales xA, xB. La columna siguiente contiene el valor "n" calculado de acuerdo con las especificaciones indicadas en la figura 3. La ultima columna contiene ahora la posicion POS calculada de acuerdo con las especificaciones de calculo R1 o R2 correspondientes.

Si debe resolverse adicionalmente el valor de medicion de la posicion calculado a traves de las dos secuencias de

25 codigos A, B, se puede completar la codificacion de angulos 1 descrita anteriormente a traves de otra pista u otras varias pistas con codificaciones absolutas o con divisiones incrementales.

Tambien puede ser ventajoso derivar a partir de la codificacion del angulo absoluto 1 adicionalmente una senal incrementar periodica.

Un ejemplo de una disposicion ventajosa de una pista incremental adicional 4 se representa en la figura 1. En este 30 caso, paralela o concentricamente a la pista con las secuencias de codigos A, B esta prevista una pista incremental

4. El periodo de division de esta pista incremental 4es, por ejemplo, una fraccion de la anchura de un elemento de codigo de las secuencias de codigos A, B y los limites de los elementos de codigos estan alineados con los limites de los periodos de division de la pista incremental 4. Dentro de un sector de angulo de un elemento de codigo esta dispuesto, por lo tanto, un numero entero, de manera ventajosa mayor que 1, de periodos de division incremental. A traves de este dimensionado de la pista incremental 4 es posible dividir de nuevo la anchura de un elemento de codigo. A tal fin, se explora la division incremental 4 por medio de otra unidad de deteccion, no representada, que genera de manera conocida varias senales incrementales desfasadas entre si. Estas senales incrementales son conducidas a una unidad de interpolacion, que divide de nuevo las senales incrementales y emite una posicion parcial absoluta dentro de la anchura de un elemento de codigo. La posicion absoluta POS obtenida a partir de la codificacion del angulo absoluto1 y la posicion parcial obtenida a partir de la pista incremental 4 son conducidas a una unidad de combinacion, que a partir de ello forma una posicion general, que es absoluta y, por lo tanto, univoca sobre la zona de medicion de 360° y presenta una resolucion que corresponde a la etapa de interpolacion calculada a partir de la division incremental.

Pero para muchas aplicaciones se desea ahora una codificacion del angulo, que define M2 = 2k posiciones diferentes sobre una rotacion, es decir, dentro de 360°. A continuacion se describe ahora con la ayuda de las figuras 5 a 7 un segundo ejemplo de realizacion de la invencion, en el que para la formacion de una codificacion del angulo 10 al menos una de las secuencias de codigos A, B no esta configurada completa dentro de los 360°, para definir las M2 = 2k posiciones diferentes requeridas. La codificacion del angulo 10 se da de nuevo a traves de las longitudes L A y LB de las secuencias de codigos, donde LA LB y LA y LB son numeros enteros. Por lo tanto, no es posible seleccionar LA y LBde manera que M2 = 2 * KGV (LA, LB) = 2kcon k > 0ynumero entero. Para conseguir esto, se toma ahora a partir de la codificacion del angulo 1 descrita en el primer ejemplo de la longitud maxima M1max solamente una zona V de la longitud M2 = 2k.

Ademas, supongamos que existe ahora una disposicion de deteccion 20 con una longitud de exploracion LL, en la que LL es numero entero. Para este sistema existen ahora dos zonas:

1a zona: Posiciones 0. a (M2-LL):

Esta es la zona, en la que para la codificacion del angulo 10 existe la zona V tomada de la codificacion del angulo 1 y en la que la posicion general POS se puede calcular por medio de las especificaciones de calculo R1 y R2 del primer ejemplo de realizacion.

2a zona: Posiciones (M2-LL+1)... a (M2-1):

A traves de la union de la zona V recibida resulta un nuevo lugar de union ST, en el que al menos una de las secuencias de codigos A, B o bien la continuacion ciclica de al menos una de las secuencias de codigos (aqui la secuencia de codigos A) esta interrumpida. Esta zona sobre este lugar de union ST condiciona un tratamiento separado con al menos una reserva adicional de valores para la decodificacion de patrones binarios, es decir, una tabla separada, porque los patrones binarios generados durante la exploracion sobre este lugar ST no estan presentes en las tablas TA y/o TB.

Con la ayuda de un ejemplo se realizan las siguientes explicaciones:

Numero de los bits necesario por circunferencia: M2 = 32 = 25

Longitud de exploracion: LL = 8

LA = 5

LB = 4

La codificacion angular completa 1 tiene una longitud =2 * LA * LB = 40 posiciones y se corta o se reduce para la creacion de la codificacion angular necesaria 10 a una longitud de M2 de 32 posiciones. En las figuras 1 a 5, esta zona reducida se designa con V.

Las secuencias de codigos A o bien B se dan a traves de:

Secuencia de codigos A: A0A1A2A3A4

Secuencia de codigos B: B0B1B2B3

Las tablas TA y TB se dan entonces a traves de: Tabla TA para la secuencia de codigos A:

Patrones binarios: Palabra w Posicion parcial xA

A0A1A2A3: A0 0

A1A2A3A4: A1 1

A2A3A4A0: A2 2

A3A4A0A1: A3 3

A4A0A1A2: A4 4

Tabla TB para la secuencia de codigos B:

Patrones binarios: Palabra w Posicion parcial xA

B0B1B2B3: B0 0

B1B2B3B0: B1 1

B2B3B0B1: B2 2

B3B0B1B2: B3 3

��ue pasa ahora con las secuencias de codigos A y B en el nuevo lugar de union ST� En primer lugar, se ve que la secuencia de codigos B ha sido cortada exactamente en su continuacion ciclica (por lo tanto, entre B3 y B0). Si se mueve la disposicion del detector 20 mas alla del lugar de union ST, no se plantea ningun problema con la secuencia de codigos B ("Reticulo-B" ni con la tabla TB: al bit B3 sigue de nuevo el bit B0. Por lo tanto, la secuencia

10 de codigos B asi como su continuacion ciclica no estan interrumpidas.

En cambio, la secuencia de codigos A esta interrumpida en el lugar de union ST. En la secuencia de codigos A, ahora en el transito del lugar de union ST con la disposicion de detector 20 afloran nuevos patrones binarios, que no aparecen en la TA. Al bit A0 no sigue precisamente A1, sino de nuevo A0 y luego en primer lugar A1. Las nuevas posiciones de la secuencia de codigos A en el lugar de union ST estan agrupadas en una nueva tabla TSTA ("ST"

15 representa el lugar de union; "A" representa la secuencia de codigos A).

Tabla TSTA:

Patrones binarios: Palabra w Posicion parcial xSTA

A3A4A0A0: STA0 0

A4A0A0A1: STA1 1

A0A0A1A2: STA2 2

POSST se puede calcular ahora por medio de la tabla TB asi como TSTA. Las especificaciones de calculo R3 y R4 correspondientes se indican en la figura 6. �ay que indicar que estas especificaciones de calculo R3 y R4 se indican

20 solamente a modo de ejemplo, puesto que aqui tambien se pueden aplicar otras relaciones., Las especificaciones de calculo R1 y R2 corresponden a las especificaciones de calculo R1 y R2 del primer ejemplo de realizacion (figura 3) con el tratamiento especial para la posicion 31.

Otra posibilidad para el calculo de las posiciones POSST en el lugar de union ST consiste en que los patrones binarios consecutivos son considerados en su totalidad y no se distribuyen en la union ST en las dos secuencias de

25 codigos A y B. A tal fin se escriben los (LL -1) 7 patrones binarios de la zona de union ST en una tabla TST, en la que las longitud de la palabra en esa tabla TST es ahora LL, en el ejemplo 8.

Tabla TST:

Patrones binarios: Palabra w Posicion xST

B0A3B1A4B2A0B3A0: ST0 25

A3B1A4B2A0B3A0B0: ST1 26

B1A4B2A0B3A0B0A1: ST2 27

A4B2A0B3A0B0A1B: ST3 28

B2A0B3A0B0A1B1A2: ST4 2�

A0B3A0B0A1B1A2B2: ST5 30

B3A0B0B1A2B2A3: ST6 31

Por ultimo, para el ejemplo anterior hay que indicar todavia un codigo y las tablas correspondientes:

5 Secuencia de codigos A: 01111 Secuencia de codigos B: 0100 Codificacion angular1 (longitud 40 bits): 0011101010011010101100101011100010111010 Codificacion angular 10 (�ragmento V de 32 bits):

10 00111010100110101011001010111000 Tabla TA para la secuencia de codigos A:

Patrones binarios: Palabra w Posicion parcial xA

0111: A0 0

1111: A1 1

1110: A2 2

1101: A3 3

1011: A4 4

Tabla TB para la secuencia de codigos B: Tabla TSTA:

Patrones binarios: Palabra w Posicion parcial xA

0100: B0 0

1000: B1 1

0001: B2 2

0010: B3 3

Patrones binarios: Palabra w Posicion parcial xSTA

1100: STA0 0

1001: STA1 1

0011: STA2 2

Tabla TST:

Patrones binarios: Palabra w Posicion parcial xST

01110000: ST0 25

11100000: ST1 26

11000001: ST2 27

10000011: ST3 28

00000111: ST4 2�

00001110: ST5 30

00011101: ST6 31

5 En el ejemplo se reconoce que es especialmente ventajoso que una de las longitudes de la secuencia de codigos (LA o LB) sea ya una potencia de dos. En el ejemplo anterior, la longitud total es M2 = 32 y LB = 4. En esta caso la ventaja es que solamente una de las secuencias de codigos A o B (aqui, en efecto, solo la secuencia de codigos A) debe estar "cortada". En la otra secuencia de codigos (aqui la secuencia de codigos B) se mantienen completamente todas las secuencias de codigos asi como sus continuaciones ciclicas en la totalidad sobre 360°.

10 Para el numero de los elementos de codigos sobre 360° se aplica:

lo que significa que solamente una de las secuencias de codigos A dentro de 360° esta incompleta, pero todas las secuencias de codigos A estan registradas completas y se prosiguen ciclicamente o

15 lo que significa que solamente una de las secuencias de codigos A dentro de 360° esta incompleta, pero todas las secuencias de codigos B estan registradas completas y se prosiguen ciclicamente con E numero entero > 0.

En la figura 7 se representa un diagrama para el calculo de la posicion POS a partir de patrones binarios leidos (palabras) w, con la ayuda del ejemplo de la segunda codificacion de angulos 10. En la segunda y en la tercera columnas se representan las palabras w1 y w2 calculadas a partir de las palabras w segun la figura 2. Las otras seis 20 columnas muestran la pregunta de si las palabras w1 y w2 se encuentran en las tablas TA, TB, TSTA. Un "1" define en este caso que ha hallado. La siguiente columna designada con "RV" define la especificacion de calculo R1, R2, R3 o R4 a utilizar. En las tres columnas siguientes se indican las posiciones parciales xA, xB y xSTA. La columna siguiente contiene el valor "n" calculado de acuerdo con las especificaciones indicadas en la figura 6. La ultima columna contiene ahora la posicion POS calculada de acuerdo con las especificaciones de calculo R1, R2, R3 o R4

25 correspondientes.

La instalacion de decodificacion 3, 30 esta configurada de manera ventajosa como AIC, en la que las tablas T necesarias, es decir, las reservas de palabras necesarias, estan configuradas en cada caso fijas cableadas en la fabricacion del ASIC. De manera alternativa, en cambio, la tabla T o bien las reservas de palabras pueden estar depositadas tambien en memorias de valor fijo, como EPROM.

30 En el segundo dispositivo de medicion de angulos es especialmente ventajosa una forma mixta de memorias, en la que, por una parte, se consigue un acceso rapido a los datos de la memoria, es decir, a las reservas de valores y, por otra parte, se posibilita tambien una adaptacion rapida al objeto de aplicacion. Esto se realiza cableando fijamente, por una parte, la reserva de calores TA, TB para las secuencias de codificacion A y B asi como sus sucesiones ciclicas y, adicionalmente previendo una memoria todavia programable de acuerdo con la fabricacion de mascaras, registrando en esta memoria programable la reserva de valores TST, TSTA necesaria individualmente de la

5 union ST, es decir, las tablas TST y TSTA. La memoria programable es una memoria de valor fijo y esta configurada, por ejemplo, como EPROM.

Como se representa de forma esquematica en la figura 5, la codificacion del angulo absoluto se puede completar de acuerdo con al ejemplo de la figura 1 por medio de una division incremental 40. En este caso, de nuevo dentro de un sector de angulo de un elemento de codigo esta dispuesto un numero entero, en periodos de division incremental de

10 manera mas ventajosa mayores que 1.

La invencion se puede emplear de manera especialmente ventajosa en el principio de exploracion optica, puesto que se puede producir de manera reproducible una codificacion angular explorable optimamente 1, 10 con las maximas posiciones diferentes posibles sobre 360° (una rotacion de la codificacion angular 1, 10) y de esta manera se posibilita una medicion de la posicion de una resolucion especialmente alta. En este caso, la disposicion de

15 detectores 2, 20 y la instalacion de decodificacion pueden estar alojadas en comun en un Opto-ASIC.

Pero la invencion no esta limitada al principio de exploracion optica, sino que se puede aplicar tambien en principios de exploracion magnetica, inductiva asi como capacitiva.

Claims

REIVINDICACIONES

1.- Dispositivo de medicion del angulo absoluto con una codificacion angular (1, 10), que presenta varias secuencias de codigos (A, B) dispuestas dentro de 360°, que presenta una longitud (LA) y codifican en combinacion los 360° de una manera univoca absoluta, cuya primera secuencia de codigos (A) tiene una primera longitud (LA) y esta dispuesta NA veces en sucesion, y cuya segunda secuencia de codigos (B) tiene una segunda longitud (LB) y esta dispuesta NB veces en sucesion, donde NA es mayor que o igual a 2; NB es mayor que o igual a 2; NA no es igual a NB; la primera longitud LA no es igual a la segunda longitud LB; y la primera secuencia de codigos (A) y la segunda secuencia de codigos (B) estan dispuestas en una pista comun en virtud de que una parte de la primera secuencia de codigos (A) y una parte de la segunda secuencia de codigos (B), respectivamente, estan dispuestas alternativamente; una disposicion de detector (2, 20) para explorar la primera y la segunda secuencias de codigos (A, B) de la codificacion de angulos (1, 10) y para generar, respectivamente, una primera palabra de codigos (w), que se produce cuando se escanea una de las primeras secuencias de codigos (A) y su continuacion ciclica, y una segunda palabra de codigos (w) que se produce cuando se escanea una de las segundas secuencias de codigos (B) y su continuacion ciclica, y un dispositivo de decodificacion (3, 30) para decodificar la primera palabra de codigos (w) y la segunda palabra de codigos (w) y para generar un valor de posicion (POS) a partir de ellas, pudiendo generarse una pluralidad de diferentes valores de posicion (POS) sobre 360°.
2.- Dispositivo de medicion del angulo absoluto de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado� porque la primera longitud (LA) de la primera secuencia de codigos (A) no es un multiplo entero de la segunda longitud (LB) de la segunda secuencia de codigos (B).
3.- Dispositivo de medicion del angulo absoluto de acuerdo con la reivindicacion 2, caracterizado porque la longitud (LA) de la primera secuencia de codigos (A) difiere de la longitud (LB) de la segunda secuencia de codigos (B) en 1.
4.- Dispositivo de medicion del angulo absoluto de acuerdo con una de as reivindicaciones precedentes, caracterizado porque NA y NB son enteros.
5.- Dispositivo de medicion del angulo absoluto de acuerdo con la reivindicacion 4, caracterizado� porque un elemento de codigo de la primera secuencia de codigos (A) y un elemento de codigos de la segunda secuencia de codigos(B) estan dispuestos de forma alternativa, yun numero M1 = 2 *KGV (LA, LB) de elementosde codigosesta dispuesto sobre 360°, donde KGV (LA, LB) = multiplo comun minimo de LA y LB LA = longitud de la primera secuencia de codigos A LB = longitud de la segunda secuencia de codigos B.
6.- Dispositivo de medicion del angulo absoluto de acuerdo con la reivindicacion 5, caracterizado� porque un numero M1 = 2 * LA * LB) de elementos de codigos esta dispuesto sobre 360°, donde LA = longitud de la primera secuencia de codigos A; LB = longitud de la segunda secuencia de codigos B.
7.- Dispositivo de medicion del angulo absoluto de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 1 a 3, caracterizado� porque sobre 360° esta dispuesto un numero M2 < 2 * KGV (LA, LB) de elementos de codigos, con KGV (LA, LB) = multiplo comun minimo de LA y LB, LA = longitud de la primera secuencia de codigos A, LB = longitud de la segunda secuencia de codigos B.
8.- Dispositivo de medicion del angulo absoluto de acuerdo con la reivindicacion 7, caracterizado� porque sobre 360° esta dispuesto un numero M2 < 2 * (KGV (LA, LB) -E * LA) o un numero M2 < 2 * (KGV (LA, LB) -E * LB), con E numero entero > 0.

�.-Dispositivo de medicion del angulo absoluto de acuerdo con la reivindicacion 7 u 8, caracterizado� porque sobre 360° estan dispuestos M2 = 2k elementos de codigos, con k > 4 y numero entero.
10.- Dispositivo de medicion del angulo absoluto de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado� porque concentricamente a la codificacion del angulo absoluto (1, 10) esta dispuesta una pista incremental (4, 40) y dentro de un elemento de codigo esta dispuesto un numero entero de periodos de division incremental.
11.- Dispositivo de medicion del angulo absoluto de acuerdo con la reivindicacion 10, caracterizado� porque concentricamente a la codificacion del angulo absoluto (1, 10) esta dispuesta una unica pista incremental (4, 40) y dentro de un elemento de codigo esta dispuesto un numero entero mayor que 1 periodo de division incremental.
12.- Dispositivo de medicion del angulo absoluto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la instalacion de decodificacion (3, 30) presenta una primera reserva de valores (TA) para la decodificacion de una primera secuencia de palabras de codigos (w), que aparece, respectivamente, durante la exploracion de una de las primeras secuencias de codigos (A) asi como de su continuacion ciclica, y la instalacion de decodificacion (3, 30) presenta una segunda reserva de calores (TB) para la decodificacion de una segunda secuencia de palabras de codigos (w), que aparece, respectivamente, durante la exploracion de una de las segundas secuencias de codigos

(B) asi como de su continuacion ciclica.
13.- Dispositivo de medicion del angulo absoluto de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a �, caracterizado

5 porque la instalacion de decodificacion (30) presenta una primera reserva de valores (TA) para la decodificacion de una primera secuencia de palabras de codigos (w), que aparece, respectivamente, durante la exploracion de una de las primeras secuencias de codigos (A) asi como de su continuacion ciclica, y la instalacion de decodificacion (3, 30) presenta una segunda reserva de calores (TB) para la decodificacion de una segunda secuencia de palabras de codigos (w), que aparece, respectivamente, durante la exploracion de una de las segundas secuencias de codigos

10 (B) asi como de su continuacion ciclica, y la instalacion de decodificacion (30) presenta otra reserva de valores (TSTA, TST), que es adecuada para la decodificacion de una interrupcion (ST) de la primera secuencia de codigos (A) y/o de la segunda secuencia de codigos (B).
14.- Dispositivo de medicion del angulo absoluto de acuerdo con la reivindicacion 13, caracterizado� porque la otra reserva de valores (TSTA, TST), esta memorizada en una memoria de valor fijo programable y la primera reserva de

15 valores (TA) asi como la segunda reserva de valores (TB) esta cableada fija.