ES2962920T3 - Codificador óptico - Google Patents

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ES2962920T3 ES20717179T ES20717179T ES2962920T3 ES 2962920 T3 ES2962920 T3 ES 2962920T3 ES 20717179 T ES20717179 T ES 20717179T ES 20717179 T ES20717179 T ES 20717179T ES 2962920 T3 ES2962920 T3 ES 2962920T3
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Daniel Burger
Sascha Kuhn
Peter Mühleck
Christina Schaff
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Abstract

La invención se refiere a un codificador óptico (10) que comprende un transmisor (12), un receptor (14), un reflector (16) y un portador de código (18), en donde el transmisor emite radiación electromagnética a lo largo de un eje de transmisión (S) en la dirección del reflector (16) y el reflector desvía la radiación electromagnética a lo largo de un eje receptor (E) en la dirección del receptor. El soporte de código está montado de forma móvil y presenta una secuencia de segmentos de código (26) para interrumpir la radiación electromagnética emitida dependiendo de la posición del soporte de código o para liberar la radiación electromagnética emitida para que incida en el detector, donde el eje de transmisión (S) y el eje receptor (E) se extienden en un ángulo de alineación entre sí que tiene un valor en el intervalo de 30 grados a 150 grados. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Codificador óptico
La presente invención se refiere a un codificador óptico que comprende un emisor, un receptor, un reflector y un portador de código, en el que el emisor emite radiación electromagnética a lo largo de un eje de emisión en dirección al reflector, y en el que el reflector presenta al menos una sección de reflexión que desvía la radiación electromagnética a lo largo de un eje de recepción en dirección al receptor, y en el que el portador de código está montado de forma móvil y presenta una secuencia de secciones de código que interrumpen la radiación electromagnética emitida o la liberan para su acción sobre el receptor, dependiendo de la posición del portador de código.
En un codificador óptico de este tipo, la radiación electromagnética, que es emitida por un emisor a lo largo de un eje de emisión, incide primero en un portador de código móvil y, dado el caso, a continuación, a lo largo de un eje de recepción, en un receptor. La radiación electromagnética emitida puede comprender, por ejemplo, luz visible, radiación infrarroja o radiación ultravioleta. El receptor es sensible a la radiación electromagnética emitida y convierte la radiación electromagnética recibida en señales eléctricas. El portador de código puede estar unido a un dispositivo móvil cuyo movimiento registra. Por un cambio de posición del portador de código, se modula la radiación electromagnética recibida en el receptor. Esta modulación de la radiación electromagnética que llega al receptor puede ser evaluada en cuanto a una velocidad, un cambio de posición relativa o una posición absoluta del portador de código o del dispositivo unido a este. El portador de código a menudo se denomina también disco de sincronización o regla de sincronización. El codificador óptico a veces también se denomina transmisor óptico de posición.
Los codificadores ópticos conocidos se pueden clasificar por tipos transmisores y reflectores que se diferencian por la disposición del reflector y el diseño del portador de código. En los codificadores transmisores, el portador de código presenta una secuencia de secciones permeables a la radiación y absorbentes de radiación que, dependiendo de la posición del portador de código, o dejan pasar la radiación electromagnética emitida por el emisor para actuar sobre el receptor o la interrumpen por absorción. En cambio, los codificadores del tipo reflector presentan portadores de código que presentan una secuencia de secciones que reflejan y que no reflejan radiación electromagnética. Las secciones de reflexión del portador de código reflejan la radiación electromagnética emitida por el emisor en dirección al eje de recepción del receptor. La radiación electromagnética que incide sobre las secciones no reflectoras, en cambio, no es desviada en dirección al eje de recepción del receptor y, por lo tanto, no llega al receptor, en particular a causa de absorción.
De estos dos modos de funcionamiento resulta que los codificadores transmisores presentan una disposición de emisor y receptor en la que el eje de emisión y el eje de recepción encierran un ángulo de orientación de 0 grados. Por ejemplo, el emisor y el receptor pueden estar situados uno frente al otro, estando dispuesto el portador de código en el espacio intermedio entre el emisor y el receptor. En particular, en tal configuración, el eje de emisión y el eje de recepción coinciden.
Los codificadores reflectores, en cambio, presentan una disposición de emisor y receptor en la que el eje de emisión y el eje de recepción encierran un ángulo de orientación de aproximadamente 180 grados. El emisor y el receptor pueden estar dispuestos uno muy junto a otro en un plano y tener una orientación paralela. Un portador de código dispuesto a una distancia del plano del emisor y del receptor puede ahora, dependiendo de su posición, o bien reflejar la radiación electromagnética emitida por el emisor, en dirección al eje de recepción del receptor (y por tanto liberarla para actuar sobre del receptor), o bien, absorberla (y por tanto interrumpir la acción sobre el receptor).
Los codificadores transmisores se caracterizan por un alto grado de robustez y estabilidad frente a desviaciones de posición del emisor, receptor o portador de código. Los codificadores reflectores, por el contrario, tienen una estructura más sencilla, pero son más susceptibles a fallos y tienen tolerancias bajas con respecto a las desviaciones de posición mencionadas. Por ejemplo, incluso una ligera desviación del nivel de disposición y orientación previstos del portador de código puede provocar que la radiación electromagnética emitida ya no sea recibida correctamente por el receptor.
Los codificadores ópticos se pueden disponer y operar básicamente en una orientación del emisor en la que el eje de emisión discurre paralelamente al plano de movimiento del portador de código, o en una orientación del emisor en la que el eje de emisión discurre ortogonalmente al plano de movimiento del portador de código. La orientación paralela ofrece ventajas en términos de montaje, estabilidad y robustez de los codificadores ópticos, aunque la producción puede ser compleja (por ejemplo, en caso de usar un portador de código curvado de forma anular) o pueden resultar limitaciones en la resolución alcanzable. La orientación ortogonal puede permitir un montaje más sencillo del portador de código, pero con desventajas en términos de susceptibilidad a fallos o tolerancias de montaje.
Un codificador óptico de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 se conoce por el documento DE 102017 102152 A1. Otros codificadores ópticos se conocen por ejemplo por los documentos CN 108844560 A, EP 0577088 A2 el US 4658 133 A.
Es un objetivo de la invención proporcionar un codificador óptico mejorado que sea fácil de montar, haga posible un funcionamiento fiable y sin fallos y haga posible una alta resolución de detección de posición.
Este objetivo se consigue mediante un codificador óptico con las características de la reivindicación 1.
En el codificador óptico, el eje de emisión del emisor y el eje de recepción del receptor discurren en un ángulo de orientación entre sí que tiene un valor comprendido en el intervalo de 30 grados a 150 grados. La al menos una sección de reflexión del reflector está dispuesta en una circunferencia de un disco giratorio, que está inclinada oblicuamente con respecto a un eje de giro. El portador de código está configurado por separado del reflector como un disco de código plano que está unido fijamente al reflector y que se extiende a lo largo de un plano normal al eje de giro, presentando el portador de código a una distancia radial del eje de giro al menos una pista de código con forma de anillo circular que presenta la secuencia de secciones de código, estando configurada la secuencia de secciones de código alternando de forma absorbente de radiación o permeable a la radiación.
Debido a que el ángulo de orientación entre el eje de emisión y el eje de recepción no tiene el valor típico de 0 grados de un codificador del tipo transmisor y tampoco el valor típico de aproximadamente 180 grados de un codificador del tipo reflector, el codificador óptico se puede disponer de manera flexible en función de su aplicación, en particular en lo que se refiere a la orientación del eje de emisión con respecto al plano de movimiento del portador de código. En este caso, el emisor y el receptor pueden estar dispuestos uno respecto a otro sobre un soporte común con el ángulo de orientación mencionado, lo que permite una configuración compacta y una fabricación económica del codificador óptico.
En muchas formas de realización, el ángulo de orientación especial entre el eje de emisión y el eje de recepción hace posible también un montaje simplificado del codificador óptico en el respectivo entorno de aplicación. En particular, el portador de código debe montarse típicamente a lo largo del eje de rotación de un árbol de accionamiento o de unión. La disposición relativa del emisor y del receptor (por ejemplo en la denominada configuración en L) simplifica este tipo de montaje axial del portador de código, incluso si el portador de código está configurado como disco giratorio.
Gracias a la orientación especial y seleccionable dentro de un amplio rango del emisor y del receptor, se puede usar un portador de código de fabricación fácil y económica. De acuerdo con la invención, el portador de código está configurado como disco de código plano. Esto hace posible una alta resolución (es decir, una alta densidad espacial de secciones de código o una diferenciación correspondientemente precisa de ligeros cambios de posición del portador de código). Por ejemplo, el portador de código puede estar configurado como un disco metálico delgado, en el que puede estar grabado o cortado, en particular por medio de un láser, una secuencia de secciones de código de alta resolución. De esta manera, es posible fabricar, por ejemplo, portadores de código con resoluciones de 300 LPI (líneas por pulgada).
Dado que el portador de código está realizado de acuerdo con el principio de un codificador transmisor, se puede garantizar un funcionamiento fiable y sin fallos del codificador óptico. Por lo tanto, el codificador óptico es robusto frente a eventuales desviaciones de posición del emisor, receptor o portador de código en cuanto a la orientación y las distancias relativas, tanto en lo que se refiere a la fabricación (tolerancias de montaje) como al funcionamiento (por ejemplo, efectos de temperatura). En particular, el codificador óptico no hace necesario minimizar la distancia entre el portador de código y el receptor para obtener una señal de alta resolución y alta calidad en el receptor, como puede ser necesario en un codificador reflector con un portador de código reflector.
Por lo tanto, el codificador óptico combina un alto grado de robustez y estabilidad, así como una alta resolución y un fácil montaje.
Cuando en contexto con la invención se menciona una interrupción de la radiación electromagnética emitida, se refiere a una interrupción de la exposición del receptor a la radiación electromagnética emitida. En particular, una interrupción de este tipo puede producirse por absorción de la radiación electromagnética o bien por desviación redirigiéndola en otra dirección que la que conduce al receptor.
El emisor puede comprender, por ejemplo, un diodo luminoso (en particular con una óptica de emisión asignada que colima la radiación electromagnética) o un diodo láser. El receptor puede comprender al menos un elemento receptor sensible a la radiación, por ejemplo un fotodiodo o un fototransistor, o un grupo o matriz de elementos receptores sensibles a la radiación, en particular en una disposición unidimensional o bidimensional (el denominado array). Si el receptor presenta varios elementos receptores (por ejemplo, fotodiodos), estos pueden ser elementos receptores separados en una estructura discreta, o varios elementos receptores (configurados de forma similar o diferente, dispuestos de forma regular o irregular) pueden estar configurados integralmente en una unidad estructural, por ejemplo como llamado ASIC. El eje de emisión y el eje de recepción pueden ser en particular perpendiculares a una respectiva superficie de emisión del emisor o superficie de recepción del receptor.
En algunas formas de realización, el eje de emisión y el eje de recepción pueden discurrir en un ángulo de orientación entre sí que tiene un valor comprendido en el intervalo de 60 grados a 120 grados. A causa de un ángulo de orientación situado en este intervalo, son posibles diferentes conceptos de disposición para el emisor y el receptor, para poder hacer posible una adaptación a la respectiva aplicación.
De acuerdo con una forma de realización, el ángulo de orientación entre el eje de emisión y el eje de recepción es sustancialmente de 90 grados. La radiación electromagnética emitida por el emisor es por tanto desviada por el reflector 90 grados en dirección al eje de recepción del receptor. La superficie de emisión del emisor y la superficie de recepción del receptor pueden formar por tanto dos planos que encierren entre sí un ángulo de 90 grados, de lo que resulta una configuración en forma de L para la superficie de emisión y la superficie de recepción. Una configuración de este tipo hace posible una fabricación y un montaje especialmente sencillos. Además, un ángulo de orientación de 90 grados permite en particular un cambio especialmente sencillo del codificador óptico de una orientación vertical a una orientación horizontal.
El portador de código está configurado como disco de código (en particular como disco circular o disco anular), que está montado de forma giratoria alrededor de un eje de giro y presenta a una distancia radial del eje de giro al menos una pista de código en forma de anillo circular que presenta la secuencia de secciones de código. El eje de giro, por un lado, y el eje de emisión y/o el eje de recepción, por otro lado, pueden formar entre sí un ángulo recto. El disco de código puede ser plano con respecto al eje de giro, es decir, extenderse dentro de un plano normal al eje de giro. En formas de realización no reivindicadas, el portador de código también puede estar configurado como una tira de código móvil linealmente, que presenta al menos una pista de código rectilínea que presenta la secuencia de secciones de código.
La secuencia de secciones del código está configurada alternando por un lado de forma permeable a la radiación y, por otro lado, de forma absorbente de radiación. De esta manera, durante un movimiento del portador de código, la radiación emitida por el emisor incide alternando en secciones que o bien liberan o bien interrumpen la radiación electromagnética emitida para actuar sobre el receptor. La secuencia de secciones de código se puede aplicar al portador de código utilizando diferentes procedimientos. Por ejemplo, las secciones de código pueden formarse mediante impresión, grabado al ácido, punzonado o corte por láser.
La al menos una sección de reflexión puede reflejar de forma especular para provocar una reflexión dirigida de forma definida (a diferencia de un reflector difuso). En algunas formas de realización, la al menos una sección de reflexión puede reflejar de forma difusa.
Por ejemplo, el reflector y la al menos una sección de reflexión pueden estar fabricados de forma económica de materia sintética blanca reflectora de manera difusa. Alternativamente, el reflector puede estar fabricado de forma económica de materia sintética provista de una capa superficial azogada para formar al menos una sección de reflexión. También es concebible que el reflector esté fabricado de un material transparente y que se produzca una reflexión en la al menos una sección de reflexión mediante reflexión total.
En algunas formas de realización, el reflector puede presentar una única sección de reflexión (por ejemplo, que se extiende a lo largo de la circunferencia de un reflector giratorio en forma de disco, en particular cerrado circunferencialmente). En algunas formas de realización, el reflector puede presentar varias secciones de reflexión que están situadas una al lado de otra y forman varias pistas o secuencias (por ejemplo, que se extienden una al lado de otra a lo largo de la circunferencia de un reflector en forma de disco giratorio). En algunas formas de realización, el reflector puede presentar varias secciones de reflexión separadas que formen una secuencia (por ejemplo, las secciones de reflexión forman una secuencia a lo largo de la circunferencia de un reflector en forma de disco giratorio).
En algunas formas de realización, adicionalmente a una primera secuencia de varias secciones de reflexión separadas, el reflector puede comprender al menos una secuencia adicional de varias secciones de reflexión separadas, que está dispuesta de forma desplazada con respecto a la primera secuencia de varias secciones de reflexión separadas y desvía la radiación electromagnética en dirección a al menos un eje de recepción adicional. En particular puede estar previsto al menos un emisor adicional que emita radiación electromagnética a lo largo de al menos un eje de emisión adicional. La radiación electromagnética emitida por el al menos un emisor adicional puede entonces ser desviada por ejemplo, de la secuencia adicional de varias secciones de reflexión separadas en dirección al al menos un eje de recepción adicional. De esta manera, se pueden hacer posibles una mayor resolución y/o determinación de posición absoluta del codificador óptico.
En algunas formas de realización, la(s) sección(es) de reflexión del reflector están alineadas oblicuamente con respecto al eje de emisión y al eje de recepción, en particular respectivamente en un ángulo de 45 grados. Esto permite disponer el eje de emisión y el eje de recepción en particular con un ángulo de orientación de 90 grados, lo que permite una construcción especialmente compacta del codificador óptico en la configuración en L mencionada.
En algunas formas de realización, el reflector y el portador de código están formados por una unidad estructural común. Esto permite minimizar las tolerancias en las dimensiones y distancias relativas de los componentes, lo que aumenta la estabilidad y precisión de las mediciones durante el funcionamiento del codificador óptico.
En algunas formas de realización no reivindicadas, el reflector y el portador de código pueden estar configurados en una única pieza entre sí.
De acuerdo con la invención, el portador de código está realizado por separado del reflector, pero está unido fijamente al reflector. Si el portador de código y el reflector están realizados por separado, se puede seleccionar respectivamente un material óptimo. Por ejemplo, el reflector puede estar fabricado de forma económica como pieza de materia sintética azogada, mientras que el portador de códigos está fabricado como placa metálica plana en la que se puede disponer de manera económica la secuencia de secciones de código con una alta densidad espacial y alta precisión.
En algunas formas de realización, en particular si el reflector y el portador de código están formados por una unidad estructural común, el reflector es móvil. Por ejemplo, el reflector y el portador de código pueden moverse uniformemente como cuerpo rígido y en particular con la misma velocidad de giro durante un movimiento de giro.
En algunas formas de realización, en particular si el reflector y el portador de código están formados por una unidad estructural común, el reflector está configurado como disco giratorio, en particular con un contorno circular. La al menos una sección de reflexión del reflector puede estar dispuesta en una circunferencia inclinada oblicuamente (en particular la circunferencia exterior) del disco giratorio, estando la sección de reflexión en particular inclinada con respecto al eje de giro del reflector. En el caso de una configuración del portador de código como disco de código giratorio, la sección de reflexión dispuesta en la circunferencia oblicua puede estar orientada, por ejemplo, en un ángulo de 45 grados con respecto al disco de código y/o al eje de giro del disco de código.
La al menos una sección de reflexión del reflector está realizada de forma separada de la secuencia de secciones de código y/o dispuesta a una distancia de la secuencia de secciones de código, estando configurada la secuencia de secciones de código alternando como de forma absorbente de radiación o permeable a la radiación. Por ejemplo, el portador de código puede estar orientado paralelamente a un plano de extensión principal del reflector y dispuesto entre al menos una sección de reflexión del reflector, por un lado, y el emisor o el receptor, por otro lado. En una realización del reflector como disco giratorio y del portador de código como disco de código, el reflector y el portador de código están unidos fijamente entre sí (en particular separados axialmente) y dispuestos paralelamente entre sí a lo largo de un eje de giro común. Por ejemplo, el disco de código puede ser adyacente a un lado del reflector correspondiente al plano de extensión principal y/o estar unido a este.
En algunas formas de realización, la secuencia de secciones de código está dispuesta en el portador de código de tal manera que la radiación electromagnética incide en la secuencia de secciones de código perpendicularmente o sustancialmente perpendicularmente (después de la emisión o después de la reflexión). De este modo se puede conseguir una alta resolución con una emisión colimada de la radiación electromagnética. Es concebible, por ejemplo, que la secuencia de secciones de código forme un anillo circular que esté dispuesto coaxialmente en un reflector circular y esté unido a este. El reflector circular y el portador de código (por ejemplo, circular o anular) pueden estar fabricados por separado y estar unidos formando una unidad estructural común.
De acuerdo con la invención, el reflector está configurado como disco giratorio (en particular circular) que está montado de forma giratoria alrededor de un eje de giro, estando dispuesta la al menos una sección de reflexión del reflector en una circunferencia inclinada de forma oblicua del disco giratorio con respecto al eje de giro, estando realizado el portador de código como disco de código (por ejemplo, circular o anular) que está fijamente unido al reflector y se extiende perpendicularmente al eje de giro, presentando el portador de código al menos una pista de código en forma de anillo circular a una distancia radial del eje de giro, que presenta la secuencia de secciones de código, estando realizada la secuencia de secciones de código alternando, de forma absorbente de radiación o permeable a la radiación.
En algunas formas de realización, en particular en la forma de realización mencionada en último lugar (el reflector es un disco giratorio, el portador de código es un disco de código conectado al mismo), al menos una sección de interrupción del reflector, que está dispuesta junto a la al menos una sección de reflexión e interrumpe la radiación electromagnética (por ejemplo, por absorción o por una desviación que no actúa sobre el receptor), forman una sección de código adicional. De esta manera, además de la secuencia de secciones de código del portador de código (por ejemplo, pista de código del disco de código), se puede formar al menos una sección de código adicional que puede servir, por ejemplo, como un llamado generador de índice y, no obstante, está realizado por separado del portador de código. En particular, también puede estar previsto que la secuencia de secciones de código y la sección de código adicional sean detectadas por el mismo receptor. Para ello, el emisor, el reflector, el portador de código y el receptor pueden estar dispuestos de forma adecuada unos respecto a otros.
Sin embargo, en algunas formas de realización no reivindicadas, la secuencia de secciones de código está realizada alternando, de forma absorbente de radiación o reflectora. El portador de código y el reflector pueden estar formados por un único componente, formando una sección de código reflectora una respectiva sección de reflexión del reflector. Cuando el portador de código se mueve, la radiación electromagnética emitida por el emisor solo se refleja en dirección al eje de recepción del receptor si la radiación emitida incide en una sección de código reflectora. Por ejemplo, la secuencia de secciones de código alternantes absorbentes de radiación o reflectoras se puede formar mediante una configuración correspondiente de la circunferencia de un reflector circular en forma de disco circular. Esta forma de realización es particularmente adecuada para aplicaciones que requieren solo una baja resolución pero un alto grado de robustez y estabilidad. Por lo tanto, en general una, algunas o todas las secciones de código pueden estar formadas respectivamente por la o una sección de reflexión.
En algunas formas de realización, en particular cuando el portador de código y el reflector están formados por un único componente, el reflector puede presentar una secuencia de varias secciones de reflexión.
En algunas formas de realización, en particular cuando el portador de código y el reflector están formados por un único componente, el reflector puede presentar adicionalmente a una secuencia de varias secciones de reflexión al menos una secuencia adicional de secciones de reflexión, pudiendo la secuencia adicional de secciones de reflexión presentar una única o varias secciones de reflexión. La(s) sección(es) de reflexión de la secuencia adicional puede/n servir en particular como un llamado generador de índice.
En algunas formas de realización, el portador de código presenta múltiples secuencias de secciones de código, formando las múltiples secuencias múltiples pistas de código situadas una al lado de otra. En este caso es posible prever varios emisores con diferentes ejes de emisión que en particular pueden discurrir paralelamente entre sí, y/o varios receptores con diferentes ejes de recepción, que en particular también pueden discurrir paralelamente entre sí. Como ya se ha explicado, el reflector también puede presentar varias secuencias de secciones de reflexión situadas una al lado de otra de forma desplazada.
Mediante esta multiplicación de secciones de código se pueden hacer posibles mediciones más precisas. Por ejemplo, se pueden utilizar varias pistas de código en mediciones incrementales para determinar la dirección de giro del portador de código o para detectar pasos por un determinado ángulo de giro del portador de código y determinar a partir de ello el número de revoluciones completadas. Múltiples pistas de código que presentan respectivamente múltiples secciones de código (en particular en diferentes secuencias) pueden usarse en particular para una medición de valores de posición absoluta. Alternativamente a múltiples pistas de código que presentan respectivamente múltiples secciones de código, adicionalmente a una pista de código con una secuencia de múltiples secciones de código también puede estar prevista una pista de código que tan solo presente una única sección de código (el llamado índice).
En algunas formas de realización, el emisor está formado para emitir la radiación electromagnética como un rayo colimado. Por ejemplo, el emisor puede presentar un diodo láser. De acuerdo con una forma de realización, el codificador óptico comprende un colimador (por ejemplo, una lente convergente), que está dispuesto entre el emisor (por ejemplo, un diodo luminoso) y el reflector y concentra la radiación electromagnética emitida por el emisor a lo largo del eje de emisión y, por tanto, en particular aumenta la intensidad de la señal modulada recibida en el receptor aumenta y hace posible una mayor resolución espacial.
La invención se explica a continuación únicamente a modo de ejemplo con la ayuda de las figuras.
Las figuras 1A y 1B muestran vistas en perspectiva de una parte de una forma de realización de un codificador óptico de acuerdo con la invención en orientación vertical,
las figuras 2A a 2D muestran vistas en sección transversal (2A, 2B) y vistas en perspectiva (2C y 2D) del dispositivo de emisión y recepción 20 de la forma de realización de la figura 1,
la figura 3A muestra una vista en sección transversal de una sección del reflector y portador de código de la forma de realización de las figuras 1A y 1B,
la figura 3B muestra una vista en sección transversal de una sección del reflector y del portador de código de otra forma de realización,
Las figuras 4A a 4C muestran una vista en sección transversal de una parte de la forma de realización de las figuras 1A y 1B,
las figuras 5A a 5D muestran formas de realización de dispositivos receptores de un codificador óptico en vistas en planta desde arriba,
las figuras 6A a 6C muestran una vista en sección transversal (6A) y dos vistas en perspectiva (6B y 6C) de una parte de una forma de realización no reivindicada de un codificador óptico,
la figura 6D muestra el reflector de la forma de realización no reivindicada de las figuras 6A a 6C en una vista en perspectiva desde abajo,
las figuras 7A a 7E muestran tres vistas en perspectiva (7A, 7B, 7D) y dos vistas en sección transversal (7C y 7E) de una parte de una forma de realización adicional de un codificador óptico,
las figuras 8A a 8F muestran vistas en sección transversal (8A y 8D) y cuatro vistas en perspectiva (8B, 8C, 8E, 8F) de una parte de la forma de realización no reivindicada de la figura 6A,
las figuras 9A a 9C muestran una vista en sección transversal (9A) y dos vistas en perspectiva (9B y 9C) de una parte de otra forma de realización no reivindicada de un codificador óptico, y
la figura 9D muestra el reflector de la forma de realización no reivindicada de las figuras 9A a 9C en una vista en planta desde arriba en perspectiva,
las figuras 10A a 10C muestran una vista en sección transversal (10A) y dos vistas en perspectiva (10B y 10C) de una parte de otra forma de realización no reivindicada del codificador óptico,
la figura 10D muestra un paso de montaje posible del reflector de la forma de realización no reivindicada de las figuras 10A a 10C.
Las figuras 1A y 1B muestran una sección en sección radial de una forma de realización de un codificador óptico 10 en vistas en perspectiva. El codificador óptico 10 comprende un dispositivo de emisión y recepción 20, un reflector 16 giratorio, sustancialmente con forma de disco circular, y un portador de código 18 giratorio con forma de disco circular. El dispositivo de emisión y recepción 20 comprende un emisor optoelectrónico 12, un primer receptor optoelectrónico 14 y un segundo receptor optoelectrónico 15 que están dispuestos en un componente portador 22 común.
El emisor 12 emite radiación electromagnética (por ejemplo, luz visible, radiación infrarroja o radiación ultravioleta) a lo largo de un eje de emisión S (véanse las figuras 2A y 2B), mientras que el primer receptor 14 emite radiación electromagnética a lo largo de un eje de recepción E (véanse las figuras 2<a>y 2B) y el segundo receptor 15 recibe radiación electromagnética a lo largo de un eje de recepción E' (véanse las figuras 2A y 2B). El primer receptor 14 y el segundo receptor 15 presentan respectivamente al menos un elemento receptor, en particular un fotodiodo o un haz de fotodiodos, que es sensible a la radiación electromagnética emitida y capaz de convertirla en una señal eléctrica. En el ejemplo de realización representado, el eje de emisión S está orientado paralelamente al plano de extensión o de movimiento del portador de código 18.
El codificador óptico 10 comprende además un colimador óptico 24, aquí en forma de una lente, que está dispuesto a lo largo del eje de emisión S y preferentemente cerca del emisor 12 y concentra la radiación electromagnética emitida por el emisor 12.
El portador de código 18 está realizado como disco de código delgado (por ejemplo, de metal) que tiene un contorno circular y presenta una secuencia con forma de anillo circular de secciones de código 26 (también denominada pista de código). Las secciones de código 26 están formadas por ranuras alargadas que atraviesan el disco de código y que se extienden en dirección radial y pueden estar formadas, por ejemplo, mediante fresado, punzonado o corte por láser. De este modo, la secuencia de secciones de código 26 actúa alternando, de forma permeable a la radiación o absorbente de radiación, para la radiación electromagnética que incide en el portador de código 18 o en el disco de código perpendicularmente o sustancialmente perpendicularmente. Además de la secuencia de secciones de código 26, el portador de código 18 presenta una segunda secuencia de secciones de código 27, que está realizada para estar desplazada radialmente de la secuencia de secciones de código 26. En la forma de realización mostrada, la segunda secuencia de secciones de código 27 comprende un único elemento de código permeable a la radiación en forma de una cavidad que libera el segundo receptor 15 para la exposición a radiación electromagnética.
El reflector 16 está realizado como disco que tiene un contorno circular, se extiende a lo largo de un plano de extensión principal 28 y está montado de manera giratoria alrededor de un eje de giro D (véanse las figuras 3A y 3B), formando el plano de extensión principal 28 un ángulo de 90 grados con el eje de giro D. El reflector 16 presenta dos secciones de reflexión 30a, 30b continuas que están dispuestas en una respectiva circunferencia del disco giratorio y están desplazadas axial y radialmente entre sí con respecto al eje de giro D. Las secciones de reflexión 30a, 30b están formadas por tanto en zonas biseladas de la circunferencia exterior del reflector 16 o del disco giratorio y están dispuestas verticalmente una sobre otra, presentando una sección de reflexión inferior 30b un desplazamiento radial en la dirección del eje de giro D con respecto a una sección de reflexión superior 30a. Las dos secciones de reflexión 30a, 30b están unidas entre sí mediante una sección de conexión 30c, aquí configurada horizontalmente.
Las secciones de reflexión 30a, 30b están orientadas oblicuamente al eje de emisión S y a los ejes de recepción E, E' y reflejan la radiación electromagnética emitida a lo largo del eje de emisión S en dirección a los ejes de recepción E y E'. En la forma de realización mostrada, la sección de reflexión 30a refleja radiación electromagnética en la dirección de los ejes de recepción E del primer receptor 14, mientras que la sección de reflexión 30b refleja radiación electromagnética en la dirección del eje de recepción E' del segundo receptor 15. Además, las secciones de reflexión 30a y 30b tienen ángulos de orientación idénticos con respecto al eje de emisión S. Sin embargo, en otras formas de realización, dichos ángulos de orientación también pueden adoptar valores diferentes.
El reflector 16 puede estar fabricado de materia sintética opaca y presentar secciones de reflexión 30a, 30b en forma de recubrimientos reflectores. También es concebible que el reflector 16 esté fabricado de materia sintética transparente y refleje totalmente la radiación electromagnética emitida por el emisor 12 a lo largo del eje de emisión S en dirección de los ejes de recepción E y E'.
Las figuras 2A a 2D muestran el dispositivo de emisión y recepción 20 de la forma de realización de la figura 1 en dos vistas en sección transversal (2A y 2B) y dos vistas en perspectiva (2C y 2D). En el dispositivo de emisión y recepción 20, el emisor 12 por un lado y el primer receptor 14 y el segundo receptor 15 por otro lado están dispuestos sobre el componente de soporte 22 en una configuración en forma de L, de modo que el respectivo ángulo de orientación entre el eje de emisión S y el eje de recepción E o el eje de recepción E' es de 90 grados. El eje de emisión S y el eje de recepción E son perpendiculares a las respectivas superficies de emisión y recepción del emisor 12 y del primer receptor 14, que por tanto forman entre sí un ángulo de 90 grados. Una relación correspondiente es aplicable también al eje de emisión S y al eje de recepción E' del segundo receptor 15.
En la representación de la figura 2A, el dispositivo de emisión y recepción 20 está montado de acuerdo con la forma de realización de las figuras 1A y 1B. El primer y el segundo receptor 14 y 15 con el componente de soporte 22 se encuentran horizontalmente sobre una base no representada, mientras que el plano de fijación del emisor 12 está dispuesto en un ángulo de 90 grados con respecto a la base. La figura 2B muestra un dispositivo de emisión y recepción 20, que tiene una orientación invertida y en el que el eje de emisión S está orientado perpendicularmente al plano de extensión o movimiento del portador de código 18. En este caso, el emisor 12 yace con el componente de soporte 22 horizontalmente sobre la base, mientras que el respectivo plano de fijación del primer y segundo receptor 14 y 15 está dispuesto en un ángulo de 90 grados con respecto a la base. La configuración en forma de L del dispositivo de emisión y recepción 20 hace posible un cambio rápido entre las dos variantes de orientación y ofrece así un alto grado de flexibilidad en la aplicación del codificador óptico 10.
En la forma de realización de las figuras 1A y 1B, el reflector 16 y el portador de código 18 forman una unidad estructural común. La figura 3A muestra una sección de una unidad estructural común que comprende el reflector 16 y el portador de código 18, en una vista en sección transversal. En este caso, el reflector 16 y el portador de código 18 o el disco de código están dispuestos axialmente a una distancia entre sí a lo largo del eje de giro D común y están unidos fijamente entre sí (por ejemplo, encolados). La dirección del eje de giro es D y se indica con una flecha. En particular, el portador de código 18 o el disco de código está orientado paralelamente al plano de extensión principal 28 del reflector 16. Por lo tanto, el reflector 16 y el portador de código 18 se comportan como un cuerpo rígido cuando giran alrededor del eje de giro D y se mueven con la misma velocidad de giro o frecuencia de rotación durante un movimiento de giro alrededor del eje de giro D.
La figura 3B muestra una sección de una unidad estructural común que comprende el reflector 16 y el portador de código 18 de otra forma de realización en una vista en sección transversal. A diferencia de la forma de realización de las figuras 1A, 1B y 3A, el reflector 16 de la figura 3B presenta tan solo una única sección de reflexión 31 continua, que está dispuesta en la circunferencia del disco de código giratorio con un contorno circular.
La figura 4A muestra una sección de una vista en sección transversal de la forma de realización de las figuras 1A y 1B. El codificador óptico 10 puede estar conectado, por ejemplo, a un dispositivo asignado no representado, para determinar su movimiento o sus componentes de movimiento. El codificador óptico 10 registra el movimiento o los componentes de movimiento del dispositivo a través del eje de giro D y lo convierte en un giro del reflector 16 y del portador de código 18. Para ello, el reflector 16 y el portador de código 18 pueden estar unidos fijamente a un eje giratorio (no mostrado) que puede ser parte del dispositivo asignado y/o parte del codificador óptico 10.
La radiación electromagnética, que es emitida por el emisor 12 a lo largo del eje de emisión S, es reflejada por las secciones de reflexión 30a, 30b del reflector 16 en la dirección de los ejes de recepción E y E' del primer y segundo receptores 14 y 15. En la figura 4A, las flechas continuas representan trayectorias de rayos de radiación electromagnética que es reflejada de manera correspondiente por las secciones de reflexión 30a, 30b. Por el contrario, las flechas discontinuas representan trayectorias de rayos de radiación electromagnética que es emitida y reflejada de tal manera que no alcanza al primer ni al segundo receptor 14 o 15.
En el camino desde el emisor 12 hasta el primer y segundo receptor 14 y 15, la radiación electromagnética incide en el portador de código 18 que gira alrededor del eje de giro D con una velocidad de giro dada por el movimiento del dispositivo asignado. Por el movimiento del portador de código 18, la radiación electromagnética incide alternando en las secciones de código permeables a la radiación y absorbentes de radiación 26 y 27, con lo que se modula la radiación electromagnética recibida en el primer y el segundo receptor 14 y 15. Esta modulación de la radiación electromagnética que llega al primer y segundo receptores 14 y 15 puede evaluarse ahora en relación con una velocidad, un cambio de posición relativo o una posición absoluta del disco de código 18 o del dispositivo asignado.
Las figuras 4B y 4C muestran la influencia de las desviaciones de posición y las tolerancias en las distancias relativas del emisor 12, el reflector 16 con el portador de código 18 y el primer y el segundo receptor 14, 15. La figura 4B muestra un fragmento de una vista en sección transversal de la forma de realización de la figura 4A, presentando la unidad estructural conjunta del reflector 16 y del portador de código 18 una distancia reducida con respecto al emisor 12 y también con respecto al primer y al segundo receptor 14 y 15, es decir que en la representación de acuerdo con la figura 4B está desplazada radialmente hacia fuera y axialmente hacia abajo. En cambio, la figura 4C muestra un fragmento de una vista en sección transversal de la forma de realización de la figura 4A, presentando la unidad estructural conjunta del reflector 16 y del portador de código 18 una distancia reducida con respecto al primer y al segundo receptor 14 y 15, es decir, que en la representación de acuerdo con la figura 4C está desplazada axialmente hacia arriba. Como se muestra en la figuras 4B y 4C, estas desviaciones de posición y cambios de distancia, que pueden ocurrir dentro de las tolerancias habituales durante el montaje y durante el funcionamiento del codificador óptico 10 (por ejemplo, debido a vibraciones o efectos de temperatura), no tienen influencia en la funcionalidad del codificador óptico 10. En los dos casos mostrados, que se desvían de las distancias relativas nominales, la radiación electromagnética es recibida por las secciones de reflexión 30a, 30b y desviada en dirección al primer y al segundo receptor 14 y 15, lo que se muestra a su vez mediante flechas continuas y discontinuas de manera análoga a la figura 4A. En otras palabras, el codificador óptico 10 puede hacerse funcionar de forma estable a pesar de las desviaciones de posición y las variaciones de distancia.
Una ventaja especial de las formas de realización descritas es que el portador de código 18 o el disco de código se pueden montar en dirección axial (y por tanto, a lo largo del árbol de accionamiento o de unión asignado) con respecto al eje de giro D (en las representaciones mostradas, en dirección vertical desde arriba) sin que el emisor 12 y los receptores 14 y 15 obstaculicen el montaje del portador de código 18.
Las formas de realización descritas presentan dos receptores 14 y 15. Sin embargo, también son concebibles formas de realización que presenten solo un receptor y prescindan de un segundo receptor.
El segundo canal de medición proporcionado por el segundo receptor 15 en las formas de realización mostradas se puede utilizar, por ejemplo, para determinar una dirección de giro. En otra aplicación, el segundo canal de medición en codificadores ópticos 10 que funcionan de forma incremental puede servir para detectar pasos por un ángulo de giro determinado y determinar a partir de ello un número de revoluciones completadas. En los codificadores ópticos absolutos que se utilizan para la determinación de un valor absoluto del ángulo de giro, es absolutamente necesaria la formación de al menos un canal de medición adicional de este tipo.
Las figuras 5A a 5D muestran formas de realización de dispositivos receptores de este tipo de codificadores ópticos 10 que funcionan de forma absoluta, en vistas en planta desde arriba. En la figura 5A, el primer receptor 14 está formado por una serie de elementos receptores 56, por ejemplo fotodiodos, que están dispuestos uno detrás de otro en una matriz lineal. El primer receptor 14 está configurado como ASIC 58 (circuito integrado de aplicación específica). El segundo receptor 15 está formado por un elemento receptor 56 independiente, en particular un fotodiodo, que está dispuesto de forma lateralmente desplazada con respecto al primer receptor 14 y no está integrado en el ASIC 58. Por el contrario, la figura 5B muestra una forma de realización basada en la forma de realización de la figura 5A, pero que presenta un segundo receptor 15, cuyo elemento receptor 56 está integrado en el ASIC 58. La figura 5C muestra una forma de realización de un dispositivo receptor, en el que los elementos receptores 56, que a su vez pueden estar configurados como fotodiodos, están dispuestos en una matriz bidimensional y configurados como ASIC 58. Los respectivos elementos receptores 58 corresponden a diferentes valores de una codificación binaria, con lo que se puede determinar el valor absoluto del ángulo de giro. La forma de realización de la figura 5D difiere de la forma de realización de la figura 5C en que los elementos receptores individuales 56 no están integrados en un ASIC, sino que están configurados de forma discreta y dispuestos por separado.
Las figuras 6A a 6C muestran una vista en sección transversal (figura 6A) y dos vistas en perspectiva (figuras 6B y 6C) de una parte de una forma de realización no reivindicada de un codificador óptico 10. Además, la figura 6D muestra el reflector 32 de la forma de realización de las figuras 6A a 6C en una vista en perspectiva desde abajo. También en esta forma de realización, el reflector 32 y el portador de código 18 forman una unidad estructural conjunta que está montada de forma giratoria alrededor del eje de giro D. La disposición del emisor 12, del primer receptor 14 y del segundo receptor 15 corresponde a la disposición de la forma de realización de la figura 1A (el eje de emisión S discurre paralelamente al plano de movimiento del portador de código 18, es decir, en dirección horizontal). Por el contrario, la forma de realización de la figura 6A no presenta un portador de código formado por separado (por ejemplo, un disco de código). Más bien, el portador de código está integrado en la configuración del reflector 32, es decir, formado integralmente con este.
Para ello, la circunferencia exterior del reflector 32 sustancialmente con forma de disco circular está dividida en una secuencia de secciones alternas que absorben o reflejan la radiación. La secuencia de secciones de reflexión 34 inclinadas oblicuamente, formada de esta manera, sirve también como secuencia de secciones de código con una resolución relativamente baja. Durante un movimiento de giro del reflector 32 alrededor del eje de giro D, la radiación electromagnética emitida por el emisor 12 solo es reflejada en la dirección del eje de recepción E del primer receptor 14 cuando incide en una de las secciones de reflexión 34, o en otras palabras, en una de las secciones del código reflectoras.
El reflector 32 presenta otra secuencia de secciones de reflexión 36, que está dispuesta de forma radialmente desplazada con respecto a la secuencia de secciones de reflexión 34 en relación con el eje de giro del reflector 32. En la forma de realización mostrada, la secuencia adicional de secciones de reflexión 36 está formada por una única sección de reflexión 36 que puede utilizarse como generador de índice en codificadores ópticos 10 que trabajan de forma incremental, por ejemplo para determinar el número de revoluciones completadas alrededor del eje de giro. D. Sin embargo, también pueden estar previstas varias secciones de reflexión 36, en particular a una distancia angular uniforme entre sí (por ejemplo, 180 grados, 90 grados o 45 grados).
En cuanto a las figuras 1A a 4C y 6A a 6D cabe mencionar además que también es posible una forma de realización en la que están previstos un único eje de emisión S y un único eje de recepción E para un único receptor 14. Sin embargo, en una forma de realización de este tipo también puede ser generada una llamada señal de índice. Una parte de tal forma de realización de un codificador óptico 10 se muestra en tres vistas en perspectiva y dos vistas en sección transversal en las figuras 7A a 7E, mostrando las figuras 7A a 7C el codificador óptico 10 en un primer ángulo de giro del reflector 16 y mostrando las figuras 7D y 7E el codificador óptico 10 en un segundo ángulo de giro del reflector 16. La disposición del emisor 12, del reflector 16 y del portador de código 18 corresponde a la disposición de la forma de realización de la figura 1, es decir, el reflector 16 y el portador de código 18 forman una unidad estructural conjunta que está montada de forma giratoria alrededor del eje de giro D. En la forma de realización de la figura 7, se genera una señal de índice por el hecho de que el reflector 16 presenta en la dirección circunferencial, de forma contigua a una o varias secciones de reflexión 34 que pueden extenderse en particular a lo largo de amplias áreas circunferenciales, al menos una sección de interrupción 35 que interrumpe la radiación electromagnética con respecto a la exposición del receptor 14 y, de esta manera, forma indirectamente una sección de código adicional que, sin embargo, está separada e independiente del portador de código 18. En particular, la respectiva sección de interrupción 35 puede extenderse a lo largo de un ángulo circunferencial (claramente) mayor que la sección de código 26 absorbente de radiación más ancha del portador de código 18. Sin embargo, si en la trayectoria del haz se encuentra una sección de reflexión 34 que refleja la radiación electromagnética, la radiación electromagnética emitida es desviada en dirección al receptor 14, pudiendo realizarse una modulación por medio de las secciones de código 26 del portador de código 18. En esta forma de realización no se requiere una secuencia adicional de (una o varias) secciones de reflexión 36 desplazadas radial o axialmente con respecto a las secciones de reflexión 34.
En la forma de realización mostrada el reflector 16 presenta a modo de ejemplo dos secciones de interrupción 35 diferentes (ahondamiento con superficie plana o elevación con superficie plana), que se encuentran respectivamente en la trayectoria del rayo en los ángulos de giro del reflector 16 mostrados en la figura 7 e interrumpen la radiación electromagnética. Sin embargo, en general también es posible una forma de realización con una única sección de interrupción 35 o también pueden estar previstas varias secciones de interrupción 35 similares, en particular con la misma anchura (ángulo circunferencial) o con diferentes anchuras (para la diferenciación mutua). La respectiva sección de interrupción 35 puede provocar una interrupción en la exposición del receptor 14 a la radiación electromagnética emitida, por ejemplo, mediante la absorción de la radiación electromagnética, o mediante la desviación en otra dirección distinta a la que conduce al receptor 14. Para ello, en particular, la respectiva sección de interrupción 35 puede estar conformada, recubierta y/o estructurada superficialmente de manera correspondiente.
Si, como se muestra en las figuras 7A a 7E, están previstas dos secciones de interrupción 35, la señal de índice puede ser generada de forma especialmente fiable a partir de la respectiva anchura conocida (ángulo circunferencial) de las secciones de interrupción 35 y de la distancia conocida entre las secciones de interrupción 35.
Las figuras 8A a 8F muestran vistas en sección transversal (figuras 8A, 8D) y cuatro vistas en perspectiva (figuras 8B, 8C, 8E, 8F) de una parte de una variante de la forma de realización no reivindicada de la figura 6A (el eje de emisión S discurre ortogonalmente al plano de movimiento del portador de código 18, es decir, en dirección vertical). Las figuras 8A a 8C y las figuras 8D a 8F muestran el codificador óptico 10 en dos ángulos de giro respectivamente diferentes del reflector 32, lo que conduce a cargas diferentes en el primer y segundo receptores 14 y 15. El reflector 32 presenta una secuencia adicional de secciones de reflexión 36, que está dispuesta de forma axialmente desplazada con respecto a la secuencia de secciones de reflexión 34, en relación con el eje de giro del reflector 32. La radiación electromagnética que incide en la sección de reflexión 36 es desviada en dirección al segundo eje de recepción E' del segundo receptor 15 para actuar sobre el mismo y generar una señal (figuras 8A a 8C). En cambio, si la radiación electromagnética incide en una de las secciones de reflexión 34, es desviada en dirección al eje de recepción E del receptor 14 para generar allí una señal (figuras 8D a 8F). Esta forma de realización ofrece una alternativa fiable, robusta y estable para realizar mediciones que solo requieran una baja resolución.
Las figuras 9A a 9C muestran una vista en sección transversal (figura 9A) y dos vistas en perspectiva (figuras 9B y 9C) de una parte de otra forma de realización no reivindicada de un codificador óptico 10 en el que la desviación del haz se basa en la reflexión total. La disposición del emisor 12, del primer receptor 14 y del segundo receptor 15 corresponde a la de la forma de realización de las figuras 1A o 6A (el eje de emisión S discurre paralelamente al plano de movimiento del portador de código 18, es decir, en dirección horizontal). Además, la figura 9d muestra el reflector 38 de la forma de realización de las figuras 9A a 9C. El reflector 38 está configurado como placa 40 sustancialmente en forma de disco circular, de la que sobresale circunferencialmente en su borde exterior un anillo 42 de material transparente. En el lado interior del anillo 42 están dispuestos a intervalos regulares una pluralidad de prismas 44 que también están hechos de material transparente y están unidos respectivamente por unión geométrica positiva a un lado interior del anillo 42.
La secuencia de prismas 44 uniformes forma ahora una secuencia de secciones de reflexión, siendo reflejada totalmente la radiación electromagnética en superficies inclinadas, orientadas hacia el eje de giro D, de los prismas 44. En esta forma de realización la secuencia de prismas 44 o secciones de reflexión sirve también como secuencia de secciones de código con una resolución relativamente baja, es decir, el portador de código está integrado en la estructura del reflector 38. En la forma de realización mostrada, el reflector 38 presenta una secuencia adicional de secciones de reflexión, que está formada por un único prisma 46. El prisma 46 está configurado de tal manera que solo una reflexión total en el prisma 46 conduce a la exposición del segundo receptor 15 a radiación electromagnética.
También en las formas de realización de acuerdo con las figuras 6, 7, 8 y 9 es posible un montaje axial del portador de código o del reflector 32, 38 con portador de código (es decir, un montaje a lo largo del eje de giro).
Las figuras 10A a 10C muestran una vista en sección transversal (figura 10A) y dos vistas en perspectiva (figuras 10B y 10C) de una parte de otra forma de realización no reivindicada del codificador óptico 10 de acuerdo con la invención. La disposición del emisor 12, del primer receptor 14 y del segundo receptor 15 en el dispositivo de emisión y recepción 20 corresponde a la disposición de los ejemplos de realización representados, por ejemplo, en las figuras 1A y 2A a 2D. Por el contrario, en la forma de realización de las figuras 10A y 10B, el portador de código y el reflector ya no están reunidos en una unidad estructural, sino que forman una unidad estructural separada.
De manera similar a la forma de realización de las figuras 1A y 2, el portador de código 48 está configurado como un disco de código delgado que tiene un contorno circular, está montado de manera giratoria alrededor de un eje de giro no representado y está orientado sustancialmente de forma perpendicular al eje de recepción E del receptor 14. El portador de código 48 presenta una secuencia de secciones de código 50, que a su vez pueden estar configuradas, por ejemplo, como ranuras alargadas que se extienden en la dirección radial del portador de código 48 y que pueden estar formadas, por ejemplo, mediante fresado, punzonado o corte láser. Además de la secuencia de secciones de código 50, el portador de código 48 presenta una segunda secuencia de secciones de código 51, que está realizada de forma desplazada radialmente con respecto a la secuencia de secciones de código 50. En la forma de realización mostrada, la segunda secuencia de secciones de código 51 comprende un único elemento de código permeable a la radiación 51 en forma de una cavidad, que libera el segundo receptor 15 para la exposición a radiación electromagnética.
En cambio, el reflector 52 está configurado como una unidad estructural separada e inmóvil, que se mantiene en una posición por encima del portador de código 48 por medio de un soporte 53. El reflector 52 presenta dos secciones de reflexión 54a, 54b que están inclinadas oblicuamente con respecto al eje de giro del portador de código 48 y que reflejan la radiación electromagnética, emitida a lo largo del eje de emisión S, en la dirección de los ejes de recepción E y E' del primero y del segundo receptor 14 y 15.
Las secciones de reflexión 54a, 54b inclinadas oblicuamente están dispuestas de forma axial y radialmente desplazada entre sí con respecto al eje de giro del portador de código 48 y están unidas entre sí mediante una sección de unión 54c, aquí configurada horizontalmente. Por lo tanto, la sección de reflexión inferior 54b está desplazada radialmente en la dirección del eje de giro D con respecto a la sección de reflexión superior 54a. Además, las secciones de reflexión 54a y 54b tienen ángulos de orientación idénticos con respecto al eje de emisión S. Sin embargo, en otras formas de realización, dichos ángulos de orientación también pueden adoptar valores diferentes.
El reflector 52 puede estar compuesto, por ejemplo, de materia sintética opaco y presentar en las secciones de reflexión 54a y 54b un recubrimiento reflector. También es concebible que (en caso de una conformación adaptada) el reflector 52 esté hecho de materia sintética transparente y la radiación electromagnética emitida por el emisor 12 sea reflejada totalmente en dirección al portador de código 48 y al primer y segundo receptores 14 y 15. En la forma de realización mostrada, el reflector 52 está configurado como parte del dispositivo de emisión y recepción 20 del codificador óptico 10. Sin embargo, el reflector 52 también puede estar presente como una unidad estructural separada y puede montarse de forma inmóvil independientemente del dispositivo de emisión y recepción 20. La figura 10D ilustra en una vista en perspectiva que el reflector 52 también puede montarse solo en un momento en el que el dispositivo de emisión y recepción 20 y el portador de código 48 ya hayan sido montados.
Alternativamente, como ya se ha explicado, el portador de código 48 puede tener una escotadura circunferencial para hacer posible un montaje axial a lo largo de su eje de giro.
Mediante el montaje invertido del dispositivo de emisión y recepción 20 y el correspondiente intercambio de las posiciones del emisor 12 por un lado y del primer y segundo receptor 14, 15 por otro lado, la forma de realización de las figuras 10A a 10D también se puede realizar en una orientación en la que el eje de emisión S (como se muestra en la figura 2B) está orientado perpendicularmente al plano de extensión o de movimiento del portador de código 48.
A diferencia de las formas de realización explicadas anteriormente, también pueden estar previstos varios emisores 12, en particular un emisor 12 separado para cada secuencia de secciones de código 26 y/o un emisor 12 separado para cada receptor 14, 15. Cada uno de los emisores separados 12 puede presentar su propio colimador 24, o puede estar previsto un colimador 24 común.
Las formas de realización explicadas anteriormente ilustran un ángulo de orientación entre el eje de emisión S y el eje de recepción E, E', que tiene el valor de 90 grados. De esta manera resulta una estructura funcionalmente segura. Sin embargo, dependiendo de la aplicación y del entorno de instalación, también pueden estar previstos otros valores del ángulo de orientación entre el eje de emisión S y el eje de recepción E, E', en particular valores mayores (por ejemplo, 120 grados o 150 grados), para hacer posible una disposición más plana del emisor 12 y el receptor 14, 15, o valores más bajos (por ejemplo, 60 grados o 30 grados) para hacer posible una disposición contigua uno cerca de otro del emisor 12 y receptor 14, 15. La orientación del respectivo reflector 16, 32, 38, 52 debe adaptarse correspondientemente (en el caso de un reflector azogado, en particular a la mitad del ángulo de orientación entre el eje de emisión S y el eje de recepción E, E').
Lista de signos de referencia
10 Codificador óptico
12 Emisor
14 Recipiente
15 Segundo receptor
16 Reflector
18 Portador de código
20 Dispositivo de emisión y recepción
22 Componente de soporte
24 Colimador
26 Sección de código
27 Sección de código
28 Plano de extensión principal
30a Sección de reflexión
30b Sección de reflexión
30c Sección de unión
31 Sección de reflexión
32 Reflector con portador de código
34 Sección de reflexión o sección de código reflectora
35 Sección de interrupción
36 Sección de reflexión
38 Reflector
40 Placa en forma de disco circular
42 Anillo transparente
44 Prisma
46 Prisma
48 Portador de código
50 Sección de código
51 Sección de código
52 Reflector
53 Soporte
54a Sección de reflexión
54b Sección de reflexión
54c Sección de unión
56 Elemento receptor
S Eje de emisión
E, E' Eje de recepción
D Eje de giro

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Codificador óptico (10), que comprende un emisor (12), un receptor (14), un reflector (16) y un portador de código (18),
en el que el emisor (12) emite radiación electromagnética a lo largo de un eje de emisión (S) en dirección al reflector (16),
y en el que el reflector (16) presenta al menos una sección de reflexión (30a, 30b) que desvía la radiación electromagnética a lo largo de un eje de recepción (E) en dirección al receptor (14), y en el que el reflector (16) está configurado como disco giratorio que está montado de forma giratoria alrededor de un eje de giro (D), y en el que el portador de código (18) está montado de forma móvil y presenta una secuencia de secciones de código (26) para interrumpir la radiación electromagnética emitida o liberarla para la exposición del receptor (14), dependiendo de la posición del portador de código (18),
y en el que el eje de emisión (S) y el eje de recepción (E) discurren en un ángulo de orientación entre sí que tiene un valor comprendido en el intervalo de 30 grados a 150 grados,
y en el que la al menos una sección de reflexión (30a, 30b) del reflector (16) está dispuesta en una circunferencia del disco giratorio, que está inclinada oblicuamente con respecto al eje de giro (D),
caracterizado por queel portador de código (18) está realizado por separado del reflector (16) como un disco de código plano que está unido fijamente al reflector (16) y que se extiende a lo largo de un plano normal al eje de giro (D), presentando el portador de código (18) a una distancia radial del eje de giro (D) al menos una pista de código (25) con forma de anillo anular que presenta la secuencia de secciones de código (26), estando configurada la secuencia de secciones de código (26) alternando, de forma absorbente de radiación o permeable a la radiación.
2. Codificador óptico (10) de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el ángulo de orientación entre el eje de emisión (S) y el eje de recepción (E) es de 90 grados.
3. Codificador óptico (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la al menos una sección de reflexión (30a, 30b) del reflector (16), que está orientada oblicuamente al eje de emisión (S) y al eje de recepción (E), en particular en un respectivo ángulo de 45 grados.
4. Codificador óptico (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la secuencia de secciones de código (26) está dispuesta en el portador de código (18) de tal manera que la radiación electromagnética incide en la secuencia de secciones de código (26) perpendicularmente o sustancialmente perpendicularmente.
5. Codificador óptico (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos una sección de interrupción (35) del reflector (16), que está dispuesta de forma contigua a la al menos una sección de reflexión (30a, 30b) e interrumpe la radiación electromagnética emitida, forma una sección de código adicional.
6. Codificador óptico (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el reflector (16) presenta una secuencia de varias secciones de reflexión (30a, 30b).
7. Codificador óptico (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el portador de código (18) presenta varias secuencias de secciones de código (26), formando las varias secuencias varias pistas de código una al lado de otra.
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