ES2625705T3

ES2625705T3 - Dispositivo de medición de la posición

Info

Publication number: ES2625705T3
Application number: ES14183644.5T
Authority: ES
Inventors: Stephan Kreuzer
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2014-09-05
Publication date: 2017-07-20
Anticipated expiration: 2034-09-05
Also published as: EP2869031A1; EP2869031B1; JP6373717B2; DE102013222197A1; CN104596451A; CN104596451B; JP2015087390A

Abstract

Dispositivo de medición de la posición con - una incorporación de medición (1), que presenta varias pistas de códigos (1a, 1b, 1a) dispuestas unas detrás de las otras a lo largo de una dirección de medición (x) con codificación absoluta idéntica, en la que una pista de código (1a, 1b, 1c) respectiva se forma por un pseudo-código aleatorio (PEC), que presenta la misma secuencia de elementos de código (11, 12) dispuestos unos detrás de los otros a lo largo de la dirección de medición (x) y que está realizada para una exploración de acuerdo con el principio de exploración foto eléctrico; - una unidad de exploración fotoeléctrica (41) para la exploración; - una codificación adicional (2), realizada como una codificación absoluta, a través de cuya exploración se puede determinar cuál de las pistas de código (1a, 1b, 1a) es detectada actualmente por la unidad de exploración fotoeléctrica (41) respectiva, caracterizado porque las pistas de codificación (1a, 1b, 1c) y la codificación adicional (2) se solapan entre sí, de manera que una recta, que se extiende perpendicularmente a la superficie de medición respectiva, corta tanto la pista de codificación (1a, 1b, 1c) respectiva como también la codificación adicional (2), y la codificación adicional (2) está realizada para una exploración de acuerdo con el principio de exploración magnética, el principio de exploración inductiva o el principio de exploración capacitiva, y porque la codificación adicional (2) está realizada de tal forma que cambia al menos una vez el estado de codificación de la codificación adicional (2) a lo largo de cada una de las pistas de codificación (1a, 1b, 1c), de tal manera que se puede distinguir aquí en la dirección de medición (x) un extremo (pi >= 0) de una pista de codificación (1a, 1b, 1c) respectiva de su otro extremo (pi >= n-1).

Description

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DESCRIPCION

Dispositivo de medicion de la posicion

La invencion se refiere a un dispositivo de medicion de la posicion para la determinacion de la posicion relativa de al menos dos objetos a lo largo de una direccion de medicion de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1. La direccion de medicion puede ser en este caso lineal o curvada.

Un dispositivo de medicion de la posicion de este tipo comprende una incorporacion de medicion que es explorada por una unidad de exploracion, que presenta varias pistas de codificacion, es decir, al menos dos pistas de codificacion dispuestas una detras de la otra a lo largo de la direccion de medicion, respectivamente, con una longitud determinada en la direccion de medicion y con una codificacion absoluta. Adicionalmente, la incorporacion de medicion presenta una codificacion adicional, a traves de cuya exploracion se puede determinar por medio de otra unidad de exploracion cual de la pluralidad de pistas de codigos es detectada actualmente por la unidad de exploracion.

En la pluralidad de pistas de codigos con codificacion absoluta se trata, respectivamente de una pista de codigo, en cuya exploracion se puede determinar por medio de una unidad de exploracion la posicion de dicha unidad de exploracion con respecto a la pista de codigo respectiva directamente a traves de los valores de medicion de la posicion obtenidos durante la exploracion. Esto distingue una pista de codigo con codificacion absoluta de una pista incremental, a traves de cuya exploracion solamente se puede detectar una modificacion de la posicion actual de la unidad de exploracion con respecto a la division de medicion asociada. Por lo tanto, las modificaciones de la posicion calculadas a traves de la exploracion de una pista incremental deben referirse a un valor de referencia, para poder determinar a partir de ello la posicion actual de la unidad de exploracion con respecto a la division de medicion asociada.

Mientras que las divisiones de medicion incrementales se pueden fabricar, por ejemplo, en forma de una disposicion periodica de elementos de codigos, en longitud discrecional, la longitud maxima alcanzable de una pista codificada absoluta puede estar limitada a lo largo de la direccion de medicion - en funcion de la codificacion utilizada -. Un ejemplo de una codificacion, en la que la zona de medicion explorable esta limitada, es un pseudo-codigo aleatorio (“Pseudo Random Code” o bien PRC). Para el incremento de la zona de medicion de una incorporacion de medicion, que esta realizada al menos a lo largo de una direccion de medicion como pista de codigo con codificacion absoluta, se conoce disponer varias pistas de codigos de este tipo unas detras de las otras a lo largo de la direccion de medicion. Las pistas de codigos individuales pueden presentar en este caso especialmente, respectivamente, la misma longitud y la misma estructura del codigo, es decir, una secuencia coincidente de elementos de codigos.

En tal disposicion de varias pistas de codigos coincidentes con codificacion absoluta unas detras de las otras, es necesaria la codificacion adicional mencionada al principio para poder establecer en cada caso cual de las pistas de codigos dispuestas unas detras de las otras es detectada precisamente por la unidad de exploracion asociada.

A este respecto, se conoce a partir del documento JP 2007-71 732 A disponer, junto a una incorporacion de medicion, que comprende una pluralidad de pistas de codigos dispuestas unas detras de las otras a lo largo de una direccion de medicion con codificacion absoluta, adicionalmente otra codificacion en forma de una codificacion adicional y en concreto en pistas adicionales, que se extienden lateralmente junto a las primeras pistas de codigos mencionadas y paralelas a la direccion de medicion. Las pistas de codigos asf como la codificacion adicional estan configuradas de manera que pueden ser exploradas fotoelectricamente. Esto significa que la anchura de la incorporacion de medicion (transversalmente a la direccion de medicion) se incrementa a traves de las otras pistas dispuestas paralelamente a las pistas de codigos, lo que eleva la necesidad de espacio correspondiente del dispositivo de medicion de la posicion.

Segun el documento WO 88/02848 A1, una medicion fina capacitiva se completa por medio de una codificacion de Gray que puede ser explorada fotoelectricamente dispuesta adyacente en el espacio.

El documento EP 0 501 453 A2 publica una medicion fina fotoelectrica incremental combinada con una medicion aproximada capacitiva incremental. El patron para la medicion aproximada capacidad contiene en este caso el patron regular para medicion fina fotoelectrica.

La invencion se basa en el problema de mejorar adicionalmente un dispositivo de medicion de la posicion del tipo mencionado al principio.

Este problema se soluciona de acuerdo con la invencion por medio de un dispositivo de medicion de la posicion con las caractensticas de la reivindicacion 1.

De acuerdo con ello, en dispositivo de medicion de la posicion del tipo indicado al principio, las pistas de codigos de la incorporacion de medicion dispuestas unas detras de las otras y la codificacion adicional formada separada de ellas estan dispuestas de tal forma que se solapan entre sf, de manera que las primeras pistas de codigos

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mencionadas, por una parte, y la codificacion adicional, por otra parte, se pueden explorar de acuerdo con principios de exploracion diferentes, a saber, las pistas de codigos de acuerdo con el principio de exploracion fotoelectrico y la codificacion adicional de acuerdo con el principio de exploracion magnetico, inductivo o capacitivo.

Que las pistas de codigos de la incorporacion de medicion, por una parte, y la codificacion adicional, por otra parte, se solapan entre sf, significa en este caso que estas no estan dispuestas - como en el estado de la tecnica - simplemente adyacentes entre sf, sino estan superpuestas transversalmente a la direccion de medicion asf como en la direccion de medicion. Por una disposicion superpuesta de las pistas de codigos y de la codificacion adicional se extiende en este caso lo siguiente:

Tanto las pistas de codigos como tambien la codificacion adicional definen en cada caso una superficie de medicion. Esta se extiende a traves de la direccion de medicion, a lo largo de la cual se puede explorar la pista de codigo respectiva o bien la codificacion adicional, asf como a traves de una segunda direccion (que se extiende perpendicular a ella), a lo largo de la cual se extienden los elementos de codigos de la pista de codigo respectiva o bien de la codificacion adicional transversalmente a la direccion de medicion. Un solape significa ante estoa antecedentes que una recta que se extiende (localmente) perpendicularmente a la superficie de medicion respectiva corta tanto la pista de codigo como tambien la codificacion adicional.

La solucion de acuerdo con la invencion no requiere en este caso forzosamente un solape completo. Es decir, que no cada recta, que se extiende perpendicularmente a la superficie de medicion, que se cubre por las pistas de codigos dispuestas unas detras de las otras, debe cortar forzosamente tambien la codificacion adicional. Por lo tanto, en principio, es suficiente un solape parcial.

El solape previsto de acuerdo con la invencion entre las pistas de codigos dispuestas unas detras de las otras en la direccion de medicion, por una parte, y la codificacion adicional, por otra parte, implica la ventaja de que con ello se puede reducir al mmimo la dilatacion lateral de la disposicion a lo largo de la superficie de medicion cubierta por los elementos de codigos de las pistas de codigos o bien de la codificacion adicional. Al mismo tiempo existe, sin embargo, la dificultad de que en virtud de aquel solape, la presencia de la codificacion adicional podna influir sobre los valores de medicion durante la exploracion de las pistas de codigos y a la inversa.

Esta dificultad de subsana de acuerdo con la invencion porque las pistas de codigos, por una parte, y la codificacion adicional, por otra parte, son exploradas de acuerdo con principios de exploracion ffsicos diferentes.

Las pistas de codigos de la incorporacion de medicion estan realizadas en este caso para la exploracion de acuerdo con el principio de exploracion fotoelectrico (con el que se puede alcanzar una resolucion de la posicion especialmente alta). Los elementos de codigos que forman las pistas de codigos individuales estan constituidas entonces, por ejemplo, por trazos de division dispuestos unos detras de los otros en la direccion de medicion con huecos que se encuentran en medio, que se pueden explorar por medio de una fuente de luz de la unidad de exploracion asociada, de manera que las senales de luz generadas durante la exploracion (modificadas a traves de la pista de codigo respectiva) se convierten a continuacion en senales electricas. La unidad de exploracion para la exploracion de las pistas de codigos comprende al menos una fuente de luz asf como un foto detector.

La codificacion adicional esta realizada para una exploracion de acuerdo con el principio magnetico, inductivo o capacitivo. Puede comprender, por ejemplo, zonas de diferente magnetizacion dispuestas unas detras de las otras a lo largo de la direccion de medicion, que definen, respectivamente, un estado de codificacion, que contiene una indicacion de cual de las pistas de codigos es detectada actualmente por la unidad de exploracion prevista para su exploracion. La unidad de exploracion para la exploracion para la exploracion de la codificacion adicional comprende en el principio de exploracion magnetica al menos un detector sensible a campos magneticos, en el principio de exploracion inductiva comprende una bobina de deteccion y en el principio de exploracion capacitiva comprende un detector adaptado a tal fin.

La configuracion de las pistas de codigos de tal manera que estas pueden ser exploradas de acuerdo con el principio de exploracion foto electrico, tiene la ventaja de que con ello dentro de la longitud de una pista de codigo se posibilita una determinacion de la posicion de alta precision con el mayor numero posible de posiciones absolutas diferentes. Puesto que con la codificacion adicional solo deben ser diferentes entre sf la pluralidad de pistas de codigos, la codificacion adicional esta realizada de acuerdo con el principio de exploracion magnetica, inductiva o capacitiva.

A traves de la utilizacion de dos principios de exploracion ffsicos diferentes para la exploracion de dos divisiones de medicion que se solapan entre sf, a saber, de las pistas de codigos dispuestas unas detras de las otras en la direccion de medicion, por una parte, y la codificacion adicional, por otra parte - se puede conseguir que las mediciones de la posicion realizadas a traves de la exploracion, respectivamente, de una de las dos divisiones de medicion mencionada, no sean influenciadas a traves de la presencia de la otra division de medicion respectiva que se solapa con ella.

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Las pistas de codigos dispuestas unas detras de las otras a lo largo de la direccion de medicion (respectiva), por una parte, asf como la codificacion adicional, por otra parte, pueden estar aplicadas en este caso en una forma de realizacion de la invencion de manera que se solapan entre sf (superpuestas) sobre un soporte comun, como por ejemplo una cinta de acero, de manera que aquel soporte se extiende de manera ventajosa en una sola pieza sobre toda la zona de medicion a lo largo de la direccion de medicion. De acuerdo con otra forma de realizacion, a cada una de las pistas de codigos dispuestas unas detras de las otras puede estar asociado un soporte propio, que lleva en cada caso, ademas, una codificacion adicional, con cuya ayuda se pueden distinguir las pistas de codigos individuales (respectivamente, con codificacion identica). Los soportes individuales se ensamblan entonces juntos para la formacion de la incorporacion de medicion y se unen entre st

De acuerdo con una configuracion de la invencion, las pistas de codigos individuales tienen en cada caso la misma longitud en la direccion de medicion; y pueden presentar especialmente en cada caso la misma estructura de codigo, es decir, en cada caso la misma secuencia de elementos de codigos en la direccion de medicion.

La codificacion absoluta de las pistas de codigos dispuestas unas detras de las otras en la direccion de medicion se puede definir, por ejemplo, a traves de un pseudo-codigo aleatorio (“Pseudo Random-Code” o bien PRC).

De acuerdo con un desarrollo de la invencion, la codificacion adicional puede estar realizada de tal forma que con ello no solo se pueden distinguir las pistas de codigos individuales dispuestas unas detras de las otras, sino que, ademas, a partir de ello se pueden distinguir tambien el comienzo y el final de una pista de codigo respectiva. Es decir, que el estado del codigo de la codificacion adicional cambia al menos una vez a lo largo de la longitud de una pista de codigo respectiva en la direccion de medicion. De esta manera, se puede conseguir que tambien en el caso de un desplazamiento (insignificante) condicionado por tolerancia de la codificacion adicional con respecto a la pista de codigo se pueda establecer en cada caso de una manera inequvoca que pista de codigo es explorada actualmente por la unidad de exploracion asociada.

Si se forma la codificacion adicional por una secuencia, que se extiende en la direccion de medicion, de estados de codificacion diferentes, entonces esto significa en concreto que el estado del codigo de la codificacion adicional al comienzo de una pista de codigo respectiva se diferencia del estado de codificacion de la codificacion adicional al final de la pista de codigo. Esto ultimo se puede realizar de manera sencilla porque los estados de codificacion individuales de la codificacion adicional son mas cortos a lo largo de la direccion de medicion que la longitud de las pistas de codigos a lo largo de aquella direccion. Es especialmente sencilla una realizacion, en la que la dilatacion de un estado de codificacion de la codificacion adicional a lo largo de la direccion de medicion es, respectivamente, la mitad de la longitud de una pista de codigo respectiva.

Otros detalles y ventajas de la invencion se explican en la descripcion siguiente de ejemplos de realizacion con la ayuda de las figuras. En este caso:

La figura 1A muestra una representacion esquematica de un fragmento de una incorporacion de medicion que comprende una pluralidad de pistas de codigos dispuestas unas detras de las otras y de una codificacion adicional que se solapa con ella asf como de una instalacion de exploracion asociada.

La figura 1B muestra una seccion a traves de la disposicion de la figura 1A.

La figura 2 muestra una representacion esquematica de una medicion de la posicion con una disposicion que se basa en las figuras 1A y 1B.

La figura 3 muestra una representacion segun la figura 2, pero incluyendo un desplazamiento posible entre las pistas de codigos de la incorporacion de medicion y la codificacion adicional.

La figura 4 muestra una representacion modificada con respecto a la figura 2 para la prevencion de errores de medicion como consecuencia de un desplazamiento entre las pistas de codigos dispuestas unas detras de las otras de la incorporacion de medicion y de la codificacion adicional.

Las figuras 1A y 1B muestran de forma esquematica un fragmento de una incorporacion de medicion 1, que debe comprender una pluralidad (al menos dos) de pistas de codigos dispuestas unas detras de las otras a lo largo de una direccion de medicion x con codificacion absoluta. Las pistas de codigos individuales se forman en cada caso por elementos de codigos 11, 12, que se extienden en una superficie de medicion (aqrn en forma de un plano de medicion) cubierta por la direccion de medicion x y por otra direccion-y y que estan dispuestos unos detras de los otros a lo largo de la direccion de medicion x.

Los elementos de codigos 11, 12 se pueden formar, por ejemplo, por trazos de division (de diferente anchura) con huecos (de diferente anchura) dispuestos en medio (sobre un material de soporte 10) y pueden estar previstos para una exploracion fotoelectrica por medio de una unidad de exploracion.

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Los elementos de codigos individuales 11, 12 estan dispuestos y configurados en este caso en concreto de tal manera que a traves de su exploracion se pueden generar, por medio de una unidad de exploracion asociada, informaciones de la posicion absoluta. Es decir, que a traves de la exploracion de un lugar determinado de la incorporacion de medicion 1 a lo largo de la direccion de medicion x por medio de una unidad de exploracion asociada se puede determinar directamente la posicion de aquella unidad de exploracion con respecto a la incorporacion de de medicion 1 a lo largo de la direccion de medicion x. A tal fin, los elementos de codigos 11, 12 forman una estructura no periodica con dilatacion variable a lo largo de la direccion de medicion x de los elementos de codigos individuales 11, 12. Tal pista de codigo se puede generar, por ejemplo, por medio de un pseudo-codigo aleatorio ("Pseudo Random Code" o bien PRC).

En este caso existe, sin embargo, el problema de que la longitud de tales pistas de codigos con codificacion absoluta es limitada. Es decir, que con una incorporacion de medicion, que se basa en una secuencia-PRC o en un codigo comparable, solamente se puede codificar absoluta una zona de medicion limitada.

Para superar tal limitacion de la longitud, se disponen a lo largo de la direccion de medicion varias pistas de codigos unas detras de las otras, presentando estas normalmente en cada caso la misma longitud y la misma estructura de codigo. Es decir, que las pistas de codigos individuales estan constituidas en cada caso de una secuencia coincidente de elementos de codigos.

Para poder generar a traves de la exploracion de tal incorporacion de medicion valores de medicion de la posicion con informacion de la posicion absoluta, es necesario que durante la exploracion de la incorporacion de medicion se pueda establecer cual de la pluralidad de las pistas de codigos (coincidentes) dispuestas unas detras de las otras es detectada en cada caso actualmente por la unidad de exploracion correspondiente. A tal fin sirve segun la figura 1A una codificacion adicional 2, que define una pluralidad de estados de codificacion 21, 22 dispuestos unos detras de los otros a lo largo de la direccion de medicion x.

Para la definicion de estos estados de codificacion, la codificacion adicional 2 presenta varias, en este caso seis, pistas parciales 210, 220, 230, 240, 250 y 260 que se extienden en cada caso a lo largo de la direccion de medicion- x y dispuestas adyacentes entre sf transversalmente a la direccion de medicion (a lo largo de la superficie de medicion cubierta por la incorporacion de medicion 1).

En el ejemplo de realizacion, la codificacion adicional 2 esta realizada como codificacion magnetica. Cada una de las pistas parciales 310 a 260 esta con figurada de manera correspondiente como una pista parcial magnetica, de manera que la magnetizacion de una pista parcial 210 a 260 respectiva puede cambiar a lo largo de la direccion de medicion x (a traves de una modificacion de la direccion de magnetizacion) entre dos magnetizaciones posibles (codificacion magnetica binaria). La codificacion binaria puede estar realizada, por ejemplo como codigo de Grey. Para la exploracion de la codificacion adicional 2 (con codificacion magnetica binaria en el ejemplo de realizacion) se pueden prever sensores magneticos, como por ejemplo sensores Hall o sensores AMR, PmR o bien GMR, como componentes de una unidad de exploracion. En terminos generales, la unidad de exploracion asociada a la codificacion adicional 2 esta realizada de tal forma que con ello se posibilita de manera conocida la exploracion de una codificacion magnetica.

La codificacion adicional 2 define en cada lugar xi en la direccion de medicion x un estado de codificacion determinado. Este se da en el caso de la codificacion magnetica mostrada en la figura 1A a traves de la direccion de la magnetizacion de las pistas parciales 210, 220, 230, 240, 250, 260 individuales en el lugar respectivo xi en la direccion de medicion x. En el caso de seis pistas parciales 210 a 260 dispuestas adyacentes entre sf, que puede tener, como codificaciones magneticas binarias, respectivamente, dos magnetizaciones diferentes, se pueden generar en total 26 = 64 estados de codificacion individuales.

En general, para una codificacion adicional, que se forma a traves de m pistas parciales que se extienden paralelas, que presentan, respectivamente, una codificacion binaria (tal vez de manera correspondiente dos direcciones de magnetizacion diferentes posibles), se aplica que de este modo se pueden generar como maximo 2m estados de codificacion diferentes. De este modo, se pueden distinguir entre sf, en principio, 2m, es decir, en el ejemplo de realizacion con m = 6 en total 64 pistas de codigos dispuestas unas detras de las otras a lo largo de la direccion de medicion x, siendo asociado a cada una de las pistas de codigos uno de los en total 2m estados de codificacion de la codificacion adicional.

Como se mostrara mas adelante con la ayuda de las figuras 3 y 4, en la practica, sin embargo, se pueden distinguir algunas menos pistas de codigos con la ayuda de los estados de codificacion de la codificacion adicional, cuando deben excluirse al mismo tiempo errores como consecuencia de un desplazamiento posible de la codificacion adicional con respecto a las pistas de codigos.

Especialmente en el fragmento de la figura 1A, la magnetizacion de una pista parcial 210 cambia en el lugar de cambio identificado con la flecha W desde una primera magnetizacion 211 a una segunda magnetizacion 212. Todas

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las pistas parciales restantes 220, 230, 240, 250 y 260 presentan, en cambio, en el fragmento mostrado en la figura 1A de una codificacion adicional 2 en cada caso continuamente una magnetizacion constante 221 o bien 231, 241, 251 o 261.

De manera correspondiente, la codificacion adicional 2 adopta en el fragmento mostrado en la figura 1A a lo largo de la direccion de medicion x dos estados de codificacion 21 y 22 diferentes a ambos lados del lugar de cambio W.

A traves de la variacion (binaria) de la magnetizacion tambien de las otras pistas parciales 220, 230, 240, 250, 260 de la codificacion adicional 2 se pueden generar de manera correspondiente mas estados de codificacion diferentes, a saber, en total 26 = 64 estados de codificacion diferentes.

Como se ilustra especialmente con la ayuda de una combinacion de la figura 1A con la representacion en seccion en la figura 1B, la incorporacion de medicion 1 se solapa con la codificacion adicional 2. Es decir, que la incorporacion de medicion 1 y la codificacion adicional 2 estan colocadas superpuestas a lo largo de una direccion z transversal a la superficie de medicion cubierta por la incorporacion de medicion 1 (en el ejemplo de realizacion el plano-xy).

En este caso, se trata de un solape completo, porque cada recta que se extiende localmente perpendicular a la superficie de medicion (plano-xy), es decir, a lo largo del eje-z, que corta la incorporacion de medicion 1, corta al mismo tiempo tambien la codificacion adicional 2. En lugar de este solape completo, de manera alternativa puede estar previsto tambien un solape meramente parcial entre la incorporacion de medicion 1 y la codificacion adicional

2, segun los requerimientos en el caso individual.

Con la ayuda de la figura 1B se muestra mas claramente que la incorporacion de medicion 1 y la codificacion adicional 2 estan dispuestas en el presente caso sobre un soporte T comun, en el que, por ejemplo, se puede tratar de una banda de acero y que se puede extender (en una sola pieza) a lo largo de toda la dilatacion de la incorporacion de medicion 1 en la direccion de medicion x. En las bandas de acero habituales con una anchura (dilatacion en direccion-y) de aproximadamente 13 mm, las pistas parciales 210, 220, 230, 240, 250, 260 individuales de la codificacion adicional 2 pueden tener hasta 2 mm de ancho.

De manera alternativa, puede estar prevista una pluralidad de soportes individuales, cuya dilatacion en la direccion de medicion x corresponde en cada caso solo a una parte de la dilatacion de la incorporacion de medicion 1 en esta direccion y que se conectan entre sf para la formacion de la incorporacion de medicion 1 (asf como de la codificacion adicional 2 correspondiente.

Con la ayuda de la figura 1A se puede reconocer, ademas, que en el ejemplo de realizacion (opcionalmente) adicionalmente a la incorporacion de medicion 1 (codificada absoluta) esta prevista todavfa una division incremental

3, que se extiende junto a la primera a lo largo de la direccion de medicion-x y que se solapa de la misma manera con la codificacion adicional 2. La division incremental 3 esta realizada aqrn - lo mismo que la incorporacion de medicion 1 - como una division de medicion explorable foto electricamente, y comprende a lo largo de la direccion de medicion x unos trazos de division 31 dispuestos periodicamente unos detras de los otros con huecos 32 que se encuentran en medio.

Puesto que la incorporacion de medicion 1 y la codificacion adicional 2 se pueden explorar en este caso de acuerdo con diferentes principios de exploracion ffsicos, a saber, por medio del principio de exploracion foto electrica, por una parte, y de acuerdo con el principio de exploracion magnetica, por otra parte, se emplean para la exploracion de la incorporacion de medicion 1, por una parte, y para la codificacion adicional, por otra parte, diferentes unidades de exploracion, que trabajan, respectivamente, de acuerdo con el principio de exploracion previsto para la exploracion de la division de medicion 1 o 2 correspondiente. Durante la medicion de la posicion a traves de la exploracion de la incorporacion de medicion 1 asf como de la codificacion adicional 2 por medio de la unidad de exploracion correspondiente, respectivamente, el movimiento relativo de las dos unidades de exploracion con respecto a la incorporacion de medicion 1 y de la codificacion adicional 2 debe estar coordinado de tal forma que a traves de la exploracion de la codificacion adicional 2 se puede determinar en cada caso que zona de la incorporacion de medicion 1 (que esta constituida, en efecto, por una pluralidad de pistas de codigos dispuestas unas detras de las otras a lo largo de la direccion de medicion x) se detecta actualmente durante la exploracion. A tal fin, puede estar previsto especialmente agrupar las dos unidades de exploracion en una instalacion de exploracion aproximadamente en forma de una cabeza de exploracion.

Una instalacion de exploracion 4 de este tipo, en el ejemplo de realizacion especialmente en forma de una cabeza de exploracion, con la que se pueden explorar la incorporacion de medicion 1 asf como la codificacion adicional 2 que se solapa con ella, se representa al mismo tiempo en cada caso de forma esquematica en las figuras 1A y 1B.

La instalacion de exploracion 4 comprende dos unidades de exploracion 41, 42, cuya unidad de exploracion 41 sirve para la exploracion de la incorporacion de medicion 1, especialmente de las pistas de codigos dispuestas unas detras de las otras de aquella incorporacion de medicion, y cuya otra unidad de exploracion 42 esta prevista para la

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exploracion de la codificacion adicional 2. La primera unidad de exploracion 41 sirve, ademas, tambien para la exploracion de la division incremental 3 dispuesta junto a la incorporacion de medicion 1.

Las dos unidades de exploracion 41, 42 estan agrupadas en una instalacion de exploracion 4 o bien especialmente en una cabeza de exploracion, de tal manera que se mueven en el funcionamiento en comun a lo largo de la direccion de medicion x con relacion a la incorporacion de medicion 1 y la codificacion adicional 2. La direccion de aquel movimiento relativo se representa en la unidad de exploracion 4 por medio de una flecha doble P correspondiente.

Las dos unidades de exploracion 41, 42 estan realizadas en este caso para la exploracion de la incorporacion de medicion 1, por una parte, y para la codificacion adicional 2, por otra parte, de acuerdo con principios de exploracion ffsicos diferentes. En el ejemplo de realizacion, la primera unidad de exploracion 41 esta prevista para la exploracion de la incorporacion de medicion 1 de acuerdo con el principio de exploracion fotoelectrico; y la otra unidad de exploracion 42 esta configurada para la exploracion de la codificacion adicional 2 de acuerdo con el principio de exploracion magnetica.

La primera unidad de exploracion 41 comprende para la exploracion de las pistas de codigos dispuestas unas detras de las otras de la incorporacion medicion 1 un detector (fotoelectrico) 411. Ademas, esta previsto un detector 412 correspondiente para la exploracion de la division incremental 3.

La otra unidad de exploracion 42 comprende para la exploracion de la codificacion adicional 2 unos detectores magneticos 421 a 426. En este caso, en el ejemplo de realizacion, a cada una de las pistas parciales 210, 220, 230, 240, 250 y 260 de la codificacion adicional 2 esta asociado, respectivamente, un detector 421, 422, 423, 424, 425 o bien 426 correspondiente de la otra unidad de exploracion 42.

La figura 2 muestra de forma esquematica una aplicacion posible del principio de medicion explicado con la ayuda de las figuras 1A y 1B utilizando una incorporacion de medicion, que comprende una pluralidad de pistas de codigos dispuestas unas detras de las otras y que se solapa con una codificacion adicional.

En la figura 2 se representan en este caso para mayor claridad la incorporacion de medicion 1 y la codificacion adicional 2 adyacentes entre sf en el espacio. Pero en realidad, estas dos divisiones de medicion 1, 2 deben solaparse, como se muestra en las figuras 1A y 1B asf como se ha descrito anteriormente con la ayuda de estas figuras.

De acuerdo con la figura 2, la incorporacion de medicion 1 se forma allf por medio de una pluralidad de pistas de codigos 1a, 1b, 1c dispuestas unas detras de las otras. Estas presentan en cada caso la misma longitud l asf como una estructura basica coincidente. Es decir, que cada una de las pistas de codigos 1a, 1b, 1c dispuestas unas detras de las otras en la direccion de medicion x presenta, respectivamente, la misma secuencia de elementos de codigos, de manera que un fragmento de una secuencia de este tipo de elementos de codigos 11, 12 se muestra en el ejemplo de una pista de codigo explorable fotoelectricamente en la figura 1A.

De manera correspondiente, con cada una de las pistas de codigos 1a, 1b, 1c se pueden definir en total n posiciones diferentes (pi = 0, 1, 2, ..., n-1) en la direccion de medicion x.

Si se explorase una incorporacion de medicion 1, que esta constituida por una pluralidad de pistas de codigos 1a, 1b, 1c coincidentes, dispuestas unas detras de las otras, sin tener en cuenta la codificacion adicional 2, entonces la unidad de exploracion asociada, que detecta, por ejemplo, precisamente, la posicion pi = 1, no distinguina si en este caso se trata de la posicion correspondiente en la primera pista de codigo 1a, de la segunda pista de codigo 1b o de la tercera pista de codigo 1c, etc. De esta manera, no se podna generar ninguna informacion de la posicion absoluta, sino mas bien solo establecer que la unidad de exploracion asociada a la incorporacion de medicion 1detecta actualmente precisamente una posicion pi determinada en cualquiera de las pistas de codigos 1a, 1b, 1c dispuestas unas detras de las otras.

Por medio de la codificacion adicional 2 descrita con la ayuda de las figuras 1A y 1B, que se solapa con las pistas de codigos 1a, 1b, 1c de la incorporacion de medicion 1 se pueden distinguir entre sf ahora las pistas de codigos 1a, 1b, 1c individuales, de tal manera que a traves de la exploracion de aquellas pistas de codigos 1a, 1b, 1c se pueden generar informaciones de la posicion absoluta.

En el ejemplo de realizacion de la figura 2, a cada pista de codigo 1a, 1b y 1c de la incorporacion de medicion esta asociado exactamente un estado de codigo 21, 22 y 23 de la codificacion adicional 2. En este caso, el estado de codificacion respectivo 21, 22, 23 se extiende sobre la misma longitud l que la pista de codigo 1a, 1b o 1c respectiva. Dicho con mas precision, el estado de codificacion 21, 22 o 23 asociado a una pista de codigo 1a, 1b, 1c respectiva se extiende en la direccion de medicion desde un extremo (en la posicion pi = 0 hasta el otro extremo (en la posicion pi = n-1) de la pista de codigo respectiva. Por lo tanto, si tal vez a traves de la exploracion de la incorporacion de

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medicion 1 por medio de una unidad de exploracion correspondiente resulta un valor de posicion pi determinado y a traves de la exploracion de la codificacion adicional 2 por medio de la otra unidad de exploracion correspondiente resulta un estado de codificacion 21, 22 o 23 determinado, entonces a partir de ello se puede determinar una posicion absoluta Xi inequvoca en la direccion de medicion x. En este caso se trata de la posicion pi en aquella pista de codigo 1a, 1b o 1c, a la que esta asociada la codificacion adicional 21, 22 o 23 actualmente detectada.

Por lo tanto, de esta manera a traves de la exploracion de una incorporacion de medicion 1 con varias pistas de codigos 1a, 1b, 1c dispuestas unas detras de las otras a lo largo de la direccion de medicion x, que definen con la ayuda de su codificacion, respectivamente, solo n posiciones diferenciables, se puede distinguir un numero considerablemente mayor de posiciones xi, de manera que el numero de las posiciones xi realmente diferenciables es un multiplo de n. El numero maximo de pistas de codigos 1a, 1b, 1c..., que se pueden disponer unas detras de las otras para una medicion (ineqmvoca) de la posicion y, por lo tanto, el multiplo de n, se da a traves del numero de estados de codificacion 21, 22, 23,., diferentes, que se pueden representar por medio de la codificacion adicional 2. En la codificacion adicional descrita con la ayuda de las figuras 1A y 1B, estos senan 26 = 64 estados de codificacion diferentes.

Los valores de posicion xi diferenciables resultantes se representan en la figura 2 debajo de la incorporacion de medicion 1 asf como de la codificacion adicional 2.

En virtud del solape previsto entre la incorporacion de medicion 1 con las pistas de codigos 1a, 1b, 1c dispuestas unas detras de las otras, por una parte, y la codificacion adicional 2, por otra parte, se puede conseguir la multiplicacion prescrita de la pluralidad de las diferentes posiciones y, por lo tanto, de la longitud efectiva de la zona de medicion en la direccion de medicion x, sin que para ello sea necesaria una necesidad de espacio adicional sustancial a lo largo de la direccion-y transversalmente a la direccion de medicion x.

El solape entre la incorporacion de medicion 1 con las pistas de codigos 1a, 1b, 1c dispuestas unas detras de las otras y la codificacion adicional 2 se posibilita en este caso porque cada dos divisiones de medicion 1, 2 se pueden explorar de acuerdo con diferentes principios ffsicos de medicion. En este caso, la incorporacion de medicion 1 con las pistas de codigos 1a, 1b, 1c dispuestas unas detras de las otras se puede explorar de acuerdo con el principio foto electrico (caracterizado por la accesibilidad de una resolucion especialmente alta de la posicion). La codificacion adicional 2 se puede explorar de acuerdo con el principio magnetico, inductivo o capacitivo (que no influyen sustancialmente sobre una exploracion de solape de acuerdo con el principio foto electrico y a la inversa no pueden ser influenciados sustancialmente por ello).

La figura 3 parte de la configuracion mostrada en la figura 2, pero tiene en cuenta los efectos de un desplazamiento d posible condicionado por tolerancias de fabricacion y/o tolerancias de de montaje entre la incorporacion de medicion 1 y la codificacion adicional 2 en la direccion de medicion x. Tal desplazamiento d tiene como consecuencia que los estados de codificacion 21, 22, 23 individuales de la codificacion adicional 2 no se extienden en cada caso exactamente entre los extremos de la pista de codigo 1a, 1b, 1c, como se deduce con la ayuda de la figura 3. En su lugar, por ejemplo, en la disposicion segun la figura 3, un estado de codificacion 21 se extiende en la direccion de medicion x, en efecto, de manera predominante a lo largo de la primera pista de codigo 21, pero parcialmente tambien a lo largo del comienzo de la pista de codigo 22 siguiente. De esta manera puede suceder en los lfmites de las pistas de codigos 21,22, 23 que no sea posible ninguna asociacion inequvoca de un resultado de medicion a una posicion absoluta determinada.

De acuerdo con la figura 3, por ejemplo, un estado de codificacion 21 de la codificacion adicional 2 se solapa tanto con el primer valor de la posicion pi = 0 de la primera pista de codigo 1a como tambien con el primer valor de la posicion pi = 0 de la pista de codigo 1b siguiente. Esto significa que durante la evaluacion de una medicion de la posicion partiendo de una configuracion segun la figura 3 (con desplazamiento entre la incorporacion de medicion 1 y la codificacion adicional 2) no se puede distinguir de manera inequvoca si a una medicion de la posicion corresponde la posicion pi = 0 de la primera pista de codigo 1a o la pista de codigo 1b adyacente en la direccion de medicion.

Este problema se puede solucionar porque la dilatacion de los estados de codificacion 21, 22, 23 de la codificacion adicional 2 en la direccion de medicion x se selecciona menor que la longitud de las pistas de codigos 1a, 1b, 1c individuales en la direccion de medicion x. Esto significa que a lo largo de cada una de las pistas de codigos 1a, 1b, 1c el estado de codificacion de la codificacion adicional 2 cambia al menos una vez. De manera correspondiente, los dos extremos (distanciados entre sf a lo largo de la direccion de medicion x) de una pista de codigo 1a, 1b, 1c respectiva se puede distinguir con la ayuda del estado de codificacion asociado en cada caso. Y no puede aparecer ya el caso en el que un estado de codificacion determinado (por ejemplo, 21) se extiende desde un valor de posicion pi de una (primera) pista de codigo (1a) hasta el valor de posicion correspondiente pi de una pista de codigo (1b) vecina.

A tal fin, la dilatacion a de los estados de codificacion en la direccion de medicion x debena ser mucho menor que la

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longitud l de las pistas de codigos 1a, 1b, 1c, como corresponde a la dilatacion de una informacion de la posicion pi sobre las pistas de codigos 1a, 1b, 1c individuals. Los estados de codificacion 21, 22, 23, ... individuals de la codificacion adicional 2 no tienen que presentar forzosamente en este caso la misma dilatacion.

5 La figura 4 muestra un ejemplo de realizacion, de acuerdo con el cual la dilatacion a de los estados de codificacion 21, 22, 23, 24, 25, ... en la direccion de medicion x corresponde a la mitad de la longitud l/2 de las pistas de codigos 1a, 1b, 1c a lo largo de aquella direccion x. De esta manera, a los valores de posicion pi corresponde una pista de codigo 1a, 1b, 1c en cada caso exactamente un estado de codificacion 21, 22, 23, 24 o 25, que no se puede extender hasta el valor de posicion pi correspondiente de una pista de codigo.

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Claims

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REIVINDICACIONES

1. - Dispositivo de medicion de la posicion con

- una incorporacion de medicion (1), que presenta varias pistas de codigos (1a, 1b, 1a) dispuestas unas detras de las otras a lo largo de una direccion de medicion (x) con codificacion absoluta identica, en la que una pista de codigo (1a, 1b, 1c) respectiva se forma por un pseudo-codigo aleatorio (PEC), que presenta la misma secuencia de elementos de codigo (11, 12) dispuestos unos detras de los otros a lo largo de la direccion de medicion (x) y que esta realizada para una exploracion de acuerdo con el principio de exploracion foto electrico;

- una unidad de exploracion fotoelectrica (41) para la exploracion;

- una codificacion adicional (2), realizada como una codificacion absoluta, a traves de cuya exploracion se puede determinar cual de las pistas de codigo (1a, 1b, 1a) es detectada actualmente por la unidad de exploracion fotoelectrica (41) respectiva,

caracterizado porque las pistas de codificacion (1a, 1b, 1c) y la codificacion adicional (2) se solapan entre sf, de manera que una recta, que se extiende perpendicularmente a la superficie de medicion respectiva, corta tanto la pista de codificacion (1a, 1b, 1c) respectiva como tambien la codificacion adicional (2), y la codificacion adicional (2) esta realizada para una exploracion de acuerdo con el principio de exploracion magnetica, el principio de exploracion inductiva o el principio de exploracion capacitiva, y porque la codificacion adicional (2) esta realizada de tal forma que cambia al menos una vez el estado de codificacion de la codificacion adicional (2) a lo largo de cada una de las pistas de codificacion (1a, 1b, 1c), de tal manera que se puede distinguir aqu en la direccion de medicion (x) un extremo (pi = 0) de una pista de codificacion (1a, 1b, 1c) respectiva de su otro extremo (pi = n-1).
2. - Dispositivo de medicion de la posicion de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque a las pistas de codificacion (1a, 1b, 1a) dispuestas unas detras de las otras en la direccion de medicion (x) esta asociada, por una parte una unidad de exploracion propia y a la codificacion adicional (2) esta asociada, por otra parte, respectivamente una unidad de exploracion (41, 42) propia, en el que una de las unidades de exploracion (41) esta configurada para explorar las pistas de codificacion (1a, 1b, 1c) de acuerdo con el principio de exploracion fotoelectrica y la otra unidad de exploracion (42) esta configurada para explorar la codificacion adicional (2) de acuerdo con el principio de exploracion inductiva o capacitiva.
3. - Dispositivo de medicion de la posicion de acuerdo con la reivindicacion 2, caracterizado porque las dos unidades de exploracion (41, 42) estan agrupadas en una instalacion de exploracion (4), de tal manera que durante una medicion de la posicion se mueven en comun a lo largo de la direccion de medicion (x) con relacion a la incorporacion de medicion (1) y la codificacion adicional (2).
4. - Dispositivo de medicion de la posicion de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la codificacion adicional (2) se forma por una secuencia de estados de codificacion (21, 22, 23, 24, 25) diferentes, que se extiende en la direccion de medicion (x).
5. - Dispositivo de medicion de la posicion de acuerdo con la reivindicacion 4, caracterizado porque el estado de codificacion (21; 22) de la codificacion adicional (2), que esta asociado a un extremo (pi = 0) de una pista de codificacion (1a, 1b) respectiva, se diferencia del estado de codificacion (22; 23) de la codificacion adicional (2), que esta asociado al otro extremo (pi = n-1) de la pista de codificacion (1a, 1b).
6. - Dispositivo de medicion de la posicion de acuerdo con la reivindicacion 4 o 5, caracterizado porque la dilatacion (a) de un estado de codificacion (21, 22, 23, 24, 25) respectivo de la codificacion adicional (2) a lo largo de la direccion de medicion (x) es menor que la longitud (l) de la pista de codigo (1a, 1b, 1c) asociada a este estado de codificacion (21, 22, 23, 24, 25).