JP2001183173A - 測定値伝送器および、感知ヘッドの位置を測定するための方法 - Google Patents

測定値伝送器および、感知ヘッドの位置を測定するための方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速でも絶対位置のための信号および回転数
を判定することができ、信号処理および信号伝送によっ
て設定される限界が従来の測定値伝送器よりもはるかに
高い、位置測定のための装置および方法を提供する。 【解決手段】 好ましくは光学的測定値伝送器において
使用される、少なくとも１つのセンサ（Ｄ０〜Ｄ１１）
を含む感知ヘッド（２）の、線形コード（１１）を含む
目盛り付与手段（１）に対する位置を測定するための方
法は、まず静止時に、初期位置の絶対値を少なくとも所
定の分解能で、存在するすべてのセンサを使用して測定
する。測定中は、感知ヘッドと目盛り付与手段とを相対
的に移動させて、より少ない数の、たとえば１つのセン
サ（Ｄ６）を用いて、位置測定を行なう。所定の分解能
を達成するのに必要な情報は、線形コードから導出され
る相対運動時のセンサ信号から得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、測定値伝送器、特
に角度および／または距離の光学測定値伝送器の分野に
属し、前掲の特許請求の範囲における独立項の前文に記
載の方法および装置に関する。
【０００２】
【背景技術】好適な感知ヘッドと、多数のデジタルまた
はアナログ信号トラックがその上に設けられた、相対的
に移動される目盛り付与手段との間の、絶対的な距離ま
たは角度の変位を判定し、かつ、信号評価エレクトロニ
クスによって以後の使用のために値を準備する働きをす
る、伝送器システムは、市場でよく知られている。
【０００３】近年、直列の絶対値コード、つまり、トラ
ックに設けられた「ビットパターン」を有するシステム
がますます文献に記載されるようになっている。これら
のビットパターンは、その大半が擬似ランダムコード
（ＰＲＣ）を用いてエンコードされており、たとえば多
数の等間隔の受光装置（９ビットの場合、９個のフォト
ダイオード等）を有する光学システムにおいて、基本間
隔１ビットでの評価に用いられる。しかし、この場合、
絶対的な距離または角度情報のさらなる微細分解能のた
めに、（基本分解能を絶対値として）漸増値トラックを
平行に設けることも考えられる。ＳＩＮ／ＣＯＳ信号を
生成して、それを適切に補間（ＡＤ変換）することで、
実質的に２つのトラックを使用して信号のより高い分解
能を実現することが可能になる。このような測定値伝送
器は、たとえばＤＥ−１９５ １８７１４．８号に記載
されており、これが本明細書中に引用により援用され
る。
【０００４】距離および角度伝送器自体における絶対値
およびＳＩＮ／ＣＯＳ信号の両方の煩雑な信号処理にか
かわらず、どのような所望の高分解能を達成することも
不可能である。（たとえば煩雑なサーボドライブの場
合）用途によって回転の速度または回数が増すにつれ
て、（特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、マイクロプ
ロセッサ等において）電子モジュールの現時点の信号処
理は急速に限界に達し、また、比較的長い（数メートル
等の）線にわたる信号伝送も限界に達する。たとえば６
０００回転／分および１２ビット分解能の回転式エンコ
ーダの場合、処理速度はすでに約５ＭＨｚとなる。
【０００５】たとえば、１２ビット以上の直列コードの
場合（ＤＥ−１９５ １８ ７１４．８号を参照）に、
その目的のために開発されたＡＳＩＣのエレクトロニク
スの経費およびコストを許容できない程度にまで高める
ことなく、有利な方法で絶対値を評価したいと望むので
あれば、明らかな方法は、１２個のダイオード値（１２
ビット）を直列にクロックアウトすることである。しか
し、この場合、読出時間＝クロック時間×ビット分解能
＝（１／クロック周波数）×ビット分解能、が増大し
て、リアルタイムの連続的な信号評価が用途における限
界を急速に超えてしまうことは、すぐに明らかとなろ
う。
【０００６】
【発明の概要】本発明の目的は、上述の欠点を克服す
る、位置測定のための方法および装置を特定することで
ある。とくに、読出時間および評価時間が、ほぼ最大ク
ロック時間に合致するようにされる。この目的は、特許
請求の範囲の独立項に記載した方法および装置によって
達成される。
【０００７】本発明は、（画像処理において公知の方法
にある程度類似する）「データ圧縮」という概念を基礎
としている。すなわち、変化しかつ関連のあるデータ
は、可能かつ実際的な場合に、記録され、伝送されかつ
評価されるが、これに対し、一定かつ冗長なデータは無
視される。これにより、不要な冗長性が減じられるかま
たはすべて排除され、伝送されかつ処理されるべきデー
タの量を減じることが可能となる。
【０００８】このことは、本発明に従った方法によって
達成される。したがって、少なくとも１つのセンサを有
する感知ヘッドの、線形コードを有する目盛り付与手段
に対する位置を、所定の分解能を達成するように測定す
るために、少なくともその所定の分解能で初期位置の絶
対値が仮定される。測定中には、感知ヘッドと目盛り付
与手段とが相対的に動かされ、静止時に必要とされるよ
りも少ない数のセンサ信号が使用される。該所定の分解
能を達成するのに必要とされる情報は、相対運動時のセ
ンサ信号から得られるが、それら信号は線形コードから
導出される。
【０００９】本発明に従った測定値伝送器は、少なくと
も１つのセンサを有する感知ヘッドと、該感知ヘッドに
対して移動可能でありかつ線形コードを有する目盛り付
与手段と、初期位置の絶対値を判定するための手段とを
含む。該伝送器はさらに、線形コードから導出される相
対運動のセンサ信号から、目盛り付与手段に対する感知
ヘッドの位置に関する情報を得るための手段を含む。
【００１０】本発明に従った方法および本発明に従った
測定値伝送器は、光学的測定システムにとくに好適であ
るが、それらは他の測定システム、たとえば磁気、電気
および／または静電システム等にも適用することが可能
である。該方法および該測定値伝送器をそれらの基本原
理および動作に関して説明するために、以下に光学シス
テムについて、例を挙げて説明する。これらの実施例に
おいては、光検知のためにフォトダイオードを使用する
が、もちろん、他の種類の光検知器または受光装置もま
た使用することが可能である。
【００１１】本発明においては、線形コードが観測器、
たとえば個々のフォトダイオードの前を、ビット単位で
通過する、という事実を利用している。このとき、コー
ドの形成法則（code formation law）がわかっていて、
感知ヘッドと目盛り付与手段との相対運動が、絶対値の
ためのビット分解能の少なくともステップ幅にわたって
掃引した場合には、この時点以降、位置の判定を行なう
ことが可能となる。したがって、たとえば１２ビットの
ＰＲＣ（擬似ランダムコード）を有する絶対値伝送器の
場合、静止時には、その絶対位置を判定するのに１２個
のフォトダイオードが必要とされる。この感知システム
がその後相対移動を開始して、少なくともこれら１２ビ
ット分の位置（＝分解能のステップ幅）だけ移動する
と、本発明の概念によれば、その時点から、静止時に必
要とされていた１２個のフォトダイオードによる評価は
省くことができ、評価システムは実質的に１ビットのフ
ォトダイオードへと縮小することが可能となる。
【００１２】このことは多くの利点をもたらす。なぜな
ら、この場合、絶対位置を判定するのに１つのフォトダ
イオードで十分であるため、伝送器システムの制限的な
速度を、処理されるべきクロック周波数に合致させるこ
とが可能になるためである。今ここで説明している、１
２ビットの絶対値コードの例においては、制限的な速度
はしたがって、１２倍に増すことができる。これは、集
積されたフォトダイオードの場合には、実際にはより高
くなる。というのも、切換え周波数を増す特別な方策を
フォトダイオードに容易に加えることができるためであ
る。したがって、絶対値は高速かつリアルタイム条件下
で判定することができ、それにより、１２ビットの絶対
値回転式エンコーダにおける測定値伝送を現時点におい
て制限している約１０００回転／分という制限的な回転
速度を、はるかに高めることが可能となる。高分解能の
サーボシステムにおいては、これは、応用において求め
られてきた解決策である。したがって、さらに、干渉の
影響を受けやすく、それでも外部の評価エレクトロニク
ス（たとえばサーボドライブ制御システム）へと引かれ
る、現時点において市場に普及しているアナログＳＩＮ
／ＣＯＳ信号線を、省くことが可能となる。これによ
り、ケーブルの経路付けが（長距離にわたってある程度
まで）簡素化され、また、ドライバおよび評価エレクト
ロニクス（ＡＤ変換器、「サンプルアンドホールド」増
幅器等）が不要となる。これはしたがって、コストの節
約に加えて、伝送器信号をユーザのサイトで、ケーブル
およびエレクトロニクスの観点から容易に取扱うことを
可能にする。
【００１３】ここで、移動時に可能になる受光装置の数
の低減は、さらに、たとえば光学システムの場合に、最
適な対比照射（contrast illumination）および、歪み
にもっとも鈍感な結像システムを、絶対値を形成するの
に使用される最適領域に位置する１または複数のフォト
ダイオードによって考慮することができる、という利点
をもたらす。このフォトダイオードは概して、ほぼ中央
に位置し、たとえば出願人が選択した１２ビット評価の
光学システムの場合には、第６番目または第７番目のフ
ォトダイオードにあたる。これにより、制限的な速度が
さらに増すばかりでなく、制限的なより高い周波数につ
いて、照射システム、調整、および動作中の信号評価
が、長時間の使用に対してはるかに頑強となりより耐え
られるようになる。
【００１４】測定に使用するフォトダイオードの数は、
開始時から一定値、たとえば「１」に規定しておくこと
も可能であるが、動的に変更してもよい。たとえば、こ
のような変更は、第１に所定のプログラムに従って行な
うか、または、第２に自動的に、たとえば、現時点にお
ける速度に基づいても行なうことができる。低速の場
合、使用されるフォトダイオードの数は大きく、逆もま
た成り立つ。各分解能ステップにおいて望まれる絶対的
な確実性が高いほど、使用されるフォトダイオードの数
はより大きな数が選択されねばならない。しかし、工業
用途においては、１つのフォトダイオードで既に、１回
転あたり分解能ステップの半分に対する、測定値伝送器
の冗長検査が可能である。これは、冗長検査の有利なレ
ベルをすでにはるかに超えている。
【００１５】絶対位置は、少なくとも測定の開始時点に
おいて１度、確かめられ、判定され、または読み込まれ
ねばならない。線形コードを有するシステムの場合、絶
対位置の判定は、必要な分解能に応じた多数のフォトダ
イオード、たとえば１２ビットの分解能に対して１２個
のフォトダイオードを使用して、装置自体によって、感
知ヘッドと目盛り付与手段との間で、静止時にまたは非
常に遅い相対速度時に、上にさらに記載されたように行
なうことが可能である。「遅い相対速度」という語は、
ここでは、導入部分で述べた問題が最大分解能での信号
処理および信号伝送においてその速度では起こることの
ない、相対速度であると理解されたい。
【００１６】この代替例として、本発明に従った方法の
以下に説明する変形例が示唆される。作動中、測定シス
テムの小さな相対運動は常に行なわれ得る。たとえば１
２ビット分解能の回転式エンコーダの場合、１回転あた
り４０９６ステップが存在するが、これらは単に１１ビ
ットステップ以上で移動されるだけであって、角度にし
て約１°に対応する。一般に、この実施例に従えば、初
期位置の絶対値を判定するために、感知ヘッドおよび目
盛り付与手段は、互いに対して少なくとも以下の式で表
わされる分だけ移動されねばならない。式中、Ｎはビッ
トで示した分解能、ｎは使用されるセンサの数、および
Ｌはコード長である。このようにして、応用システムに
おいては、システムの規模が１つのフォトダイオードに
縮小された絶対値伝送器を、線形コードを有して経済的
に実現することが可能となる。
【００１７】
【数２】
【００１８】加えて、このような簡素化されたシステム
はまた、その測定システムがオフに切換えられた後に感
知ヘッドと目盛り付与手段との間でさらなる相対運動が
生じることがなく、最終の絶対値が全体としてのシステ
ム（または伝送器）内に記憶される場合にも、使用する
ことが可能である。電池駆動式システムは、このような
簡素化されたセンサ評価に特に好適である。なぜなら、
使用中、実質的にどのような電圧の中断も起きないため
である。
【００１９】絶対位置はまた、外部から、たとえば別の
測定システムから受入れることが可能である。
【００２０】位置を比較して位置を設定するために、１
回の回転（線形コードの始めから終わりまで）中にＰＲ
Ｃ値の少なくとも１つの固定された比較を用いることが
有利である。カウンタは、該回転中にたとえば少なくと
も１度、ゼロまたは特定の値に設定され得る。このシス
テムはしたがって、どのような欠陥が生じた場合にも、
干渉に左右される度合いが非常に少なくまたそれ自体同
期するようになる。
【００２１】この観点は、さらに、伝送器自体における
評価システム内の速度範囲全体にわたる、絶対値形成の
実現に有利である。なぜなら、このようにすることによ
ってのみ、永続的な同期化が確実にされるためである。
静止時または低速時にのみ絶対値を形成し、さもなけれ
ばＳＩＮ／ＣＯＳ信号を用いるシステムであって、制御
システムが伝送器から切離されているシステムにおいて
は、同期化は完全に保証されず、欠陥が生じた場合には
大きな損傷につながりかねない。これは、（たとえば１
または複数の作業シフトにわたる）連続動作におけるマ
シンの場合に、また、制御システムが干渉の影響を受け
る産業環境の場合に、とくに深刻な問題である。
【００２２】絶対値を形成するのに、種々の方法が可能
であり、これらは常に、デジタル信号処理では一般的で
ある、線形コード（ＰＲＣ等）を２進コード（２をベー
スとするシステム）へと変換する作業を含む。この作業
は、公知のアルゴリズムやルックアップテーブルによっ
て直接、または、カウンタおよび比較器によって間接的
に、行なわれる。
【００２３】「区分」／回転をカウントすることによる
複数回転の応用（multiturn application）は、本発明
によって直接可能になる。これによれば、従来必要であ
った別個の回転カウンタ（ギアホイール、リードコンタ
クトまたは、別個の磁石もしくは磁気抵抗システム等）
を省くことができ、したがって、方向に依存する回転を
リアルタイムで記憶することが可能になる。本発明に従
った装置は、別個のゼロトラックを必要とせずに、絶対
位置のための信号および最大速度における回転数を提供
することができる。
【００２４】本発明について、添付の図面を参照して以
下により詳細に説明する。
【００２５】
【詳細な説明】図１は、ＤＥ−１９５ １８ ７１４．
８号等に従って使用され、かつ本発明によっても使用す
ることのできる、光学的回転式エンコーダの一部を示
す。（具体的には図示されていない）目盛り付与手段１
には、たとえば擬似ランダムコード（ＰＲＣ）等の、直
列または線形２進コード１１が設けられる。該線形コー
ド１１は、たとえば、一連の透明領域および不透明領域
（概略的に１および０と表わされ得る）として、（具体
的には図示されていない）ガラスディスク１上に実現す
ることが可能である。１および０の各々は、線形コード
の１ビットを構成する。試行される差分信号形成のため
に、２つのコードトラック１１．１および１１．２を設
けることが好ましい。これらは、同じコードではあるが
互いに対して反転されているコードを有する（すなわ
ち、第１のコードトラック１１．１における「１」は、
第２のコードトラック１１．２では「０」とされ、逆も
また成り立つ）。線形コード１１のセクション長全体
（ここではたとえば３６０°）は、予め規定された分解
能（１２ビット等）に従って、長さδα（たとえばδα
＝３６０°／２12≒０．０９°）を有する粗ステップへ
と分割される。目盛り付与手段１の一部１３は、感知ヘ
ッド（具体的には図示せず）上のセンサまたは検知器
（具体的には図示せず）上に結像されるか、または、セ
ンサが、読み出されるべき目盛り付与手段１の一部１３
によって作られる直接の影を受ける。該感知ヘッドは、
たとえば１２個のフォトダイオードを含み、これらは１
つの線上に実質的に並べて配置され、それらの間隔は
（適切な結像スケールを考慮に入れて）粗ステップ長δ
αに対応するようにされる。したがって、このように形
成された１２ビットの観察窓は、たとえば１２δα（約
１°）の長さを有する。ＤＥ−１９５１８ ７１４．８
号に記載されるように、漸増値トラック１２（ＳＩＮ／
ＣＯＳ信号）もまた、微細分解能を得る目的で、この２
進コードに加えて目盛り付与手段１に設けることが可能
である。
【００２６】様々な位置０、１、・・・、４０５９におけ
る１２ビットＢ０、Ｂ１、・・・、Ｂ１１の観察窓におけ
る擬似ランダムコード１１のそれぞれの部分を図２に示
す。１２個のフォトダイオードからの信号Ｂ０、Ｂ１、
・・・、Ｂ１１は、論理評価ユニット３において合せて評
価される。それぞれの位置０、１、・・・、４０９５は、
これら１２ビット信号から明確に推測することができ
る。
【００２７】矢印の方向に、３つの連続したステップ
で、１２個のフォトダイオードＤ０、Ｄ１、・・・、Ｄ１
１の前を通過する擬似ランダムコード１１の一部を、図
３に示す。先行技術に従った測定方法においては、図３
に示すように、各ステップにおいて、位置判定のために
１２個すべてのフォトダイオードＤ０、Ｄ１、・・・、Ｄ
１１が必要とされる。目盛り付与手段１が感知ヘッドに
対して１ビットだけ移動されると、その結果、単に、新
しい１ビット（新しいＢ０）が加えられて、公知の１ビ
ット（古いＢ１１）が消えるのみであって、残りの１１
ビット（古いＢ０〜Ｂ１０）は変化しないままとされ
る。これら変化しない１１ビットはしたがって、冗長情
報を構成することになる。
【００２８】本発明は、このような冗長情報を、図４に
示すように、少なくともある程度まで排除する。まず、
静止時における初期位置の絶対値を判定するためには、
１２個すべてのフォトダイオードＤ０、Ｄ１、・・・、Ｄ
１１が必要であるかもしれないが、実際の測定中には、
１２個すべてではなく、それよりも小数のフォトダイオ
ード、たとえば単一のフォトダイオードＤ６のみが使用
される。これは、好ましくは、フォトダイオードＤ０、
Ｄ１、・・・、Ｄ１１の線の中央に位置するフォトダイオ
ードであって、したがって以下に「中央ビットの」フォ
トダイオードと称される。この単一の中央ビットのフォ
トダイオードＤ６は、目盛り付与手段１と感知ヘッドと
の相対位置の絶対値に関する十分な関連情報を提供する
のに十分である。
【００２９】図５に、本発明の好ましい実施例をより詳
細に示す。ここに含まれる光学的測定システムは、光学
的エンコーダディスクとして設計される目盛り付与手段
１と、感知ヘッド２とを含む。エンコーダディスク１
は、たとえばクロムコーディングを有するガラスディス
クとして設計され、目盛り付与手段を実装する以下の２
つのトラック（図示せず）を実質的に有する。すなわ
ち： ・ＰＲＣ絶対値トラック、および、 ・漸増値トラック（ＳＩＮ／ＣＯＳ信号）、である。 感知ヘッド２は結像光装置２１および、信号を形成する
ために存在しかつ統合された受光装置回路ＡＳＩＣ２２
を含む（ＤＥ−１９５ １８ ７１４．８号を参照）。
後者において、ＳＩＮ／ＣＯＳ信号が、いずれの場合に
も絶対値分解能の１ビット間で、漸増値トラックから形
成される。特定的に配線された「中央ビットのフォトダ
イオード」（第７番目のフォトダイオード等）を有する
１２個のフォトダイオードもまた、信号評価のために準
備される。使用される光源は、たとえば、発光ダイオー
ド４である。
【００３０】漸増、左／右移動、中央ビットの（並列Ｐ
ＲＣ）値および１２ビットの直列（ＰＲＣ）値を形成す
るための出力信号が、単一の信号評価ユニット５から与
えられ、後続の関数の組合せにおいて、２進コードの絶
対値を形成するのに使用され得る。
【００３１】図５に示す測定値伝送器の機能を、図６の
ブロック図を用いて以下に説明する。静止時の初期にお
けるシステムの「起動」後、測定システム６１は１２ビ
ットの絶対値を「１２ビット直列」チャネルを介して、
実際値ＰＲＣカウンタ６３へと、信号評価６２を介して
伝送する。シフトレジスタを備えるこの実際値ＰＲＣカ
ウンタは、出力において、１２ビットの絶対値をＰＲＣ
所望値／実際値比較器６４へと提供する。
【００３２】このとき、絶対値も「所望値ＰＲＣ」６５
から異なる値も存在しないので、比較器６４は周波数発
振器６６を活性化し、周波数発振器６６が今度は２進カ
ウンタ６７を起動する。これにより、（高発振器周波数
における）「ゼロ」（開始時点）からのカウントが開始
され、形成法則に従って、所望のＰＲＣ値６５が形成さ
れる。これはまた、シフトレジスタとして設計されたカ
ウンタを有する。２進カウンタ６７は、ＰＲＣ比較器６
４において、１２ビットの絶対値の所望のＰＲＣ値６５
と実際のＰＲＣ値６３とが等しくなるまでカウントを続
ける。それらが等しくなると、ＰＲＣ比較器６４が周波
数発振器６６を停止する。このときに存在する１２ビッ
トの絶対値（周波数カウンタ６７は同様にシフトレジス
タとして備えられるカウンタとして設計される）が、実
際のＰＲＣ値６３に対応する２進値であって、これが以
後の処理のためにデジタル制御エレクトロニクスに出力
される。
【００３３】このとき、感知ヘッド２と目盛り付与手段
１との間の相対運動によって、測定システムが、オンに
された信号評価６２を介して漸増値トラックに関連して
２進カウンタ６７へとクロック信号を提供する場合に
は、信号評価６２の出力における信号Ｌ／Ｒを使用し
て、上述の形成法則によって、かつ、回転の方向に従っ
て１ステップによってカウントされたカウンタ読出値に
よって、所望のＰＲＣ値が形成される。同時に、信号評
価６２の出力において、「中央ビット」の１ビットの絶
対値がその位置に従って存在する（これはまた、線形コ
ード、たとえば回転式エンコーダのディスク１によっ
て、ＰＲＣにエンコードされる）。
【００３４】所望値／実際値ＰＲＣ比較器６４はその
後、入力において、所望のＰＲＣ６５からのそれぞれの
１ビット値と、信号評価からの「中央ビット」とを比較
する。これらは合致せねばならない。したがって、２進
カウンタ６７の出力において、正しい１２ビットの２進
値が、以後の処理のために正しいシーケンスで用意され
ることになる。ＰＲＣ比較器６４が「等しくない」と判
定すると、周波数発振器６６が活性化されて、２進カウ
ンタ６７を非常に高速にかつＬ／Ｒに依存して、ＰＲＣ
比較器６４が「等しい」と報告するような地点へともっ
ていく。２進カウンタ６７はそこで、正しい絶対値を２
進値として出力する。
【００３５】上述のセンサの「クロッキング」は、伝送
器の電力節約動作を可能にし、それにより、有効な電池
動作を行なえるようにする。１回転中に合計絶対値が常
に存在するので、該測定システムは、回転中、少なくと
も１度、ほんのわずかの間オンにされるだけで十分であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 光学的測定値伝送器の一部を示す図である。
【図２】 様々な位置における１２ビットの観察窓内の
擬似ランダムコードの一部を示す図である。
【図３】 従来技術による評価における擬似ランダムコ
ードの一部を示す図である。
【図４】 本発明に従った評価における擬似ランダムコ
ードの一部を示す図である。
【図５】 本発明に従った測定値伝送器を示す図であ
る。
【図６】 本発明に従った測定値伝送器を示すブロック
図である。
【符号の説明】
1 目盛り付与手段、２ 感知ヘッド、３ 論理評価ユ
ニット、４ 光源、５信号評価ユニット、１１ 線形コ
ード、１２ 漸増値コード、２１ 結像光装置、２２
受光装置回路ＡＳＩＣ、Ｄ０〜Ｄ１１ センサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｄ 5/347 Ｇ０１Ｄ 5/34 Ａ

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 好ましくは光学的測定値伝送器におい
    て、少なくとも１つのセンサ（Ｄ０〜Ｄ１１）を含む感
    知ヘッド（２）の、線形コード（１１）を含む目盛り付
    与手段（１）に対する位置を、所定の分解能が達成され
    るように測定するための方法であって、少なくとも該所
    定の分解能で初期位置の絶対値が仮定され、 測定中には、該感知ヘッド（２）および該目盛り付与手
    段（１）が互いに対して移動され、かつ静止時に必要と
    されるよりも少ない数のセンサ信号（Ｂ６）が使用さ
    れ、該所定の分解能を達成するのに必要とされる情報
    は、該線形コード（１１）から導出される該相対運動時
    のセンサ信号（Ｂ６）から得られることを特徴とする、
    方法。
  2. 【請求項２】 厳密に１つのセンサ（Ｄ６）が測定中に
    使用される、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 測定中に使用される該少なくとも１つの
    センサ（Ｄ６）は該感知ヘッド（２）の中央領域から選
    ばれる、請求項１または２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 センサ（Ｄ０〜Ｄ１１）は測定中、必要
    に応じてスイッチが入れられたり切られたりする、請求
    項１から３のいずれかに記載の方法。
  5. 【請求項５】 該初期位置の絶対値は、静止時または遅
    い相対速度における測定中に使用される、該感知ヘッド
    （２）内のすべてのセンサ（Ｄ０〜Ｄ１１）によって判
    定される、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
  6. 【請求項６】 該初期位置の絶対値は、測定中に使用さ
    れる、該所定の分解能を達成するのに必要とされるより
    も少ない数のセンサ（Ｄ６）によって判定され、該感知
    ヘッド（２）および該目盛り付与手段（１）は少なくと
    も以下の式によって示される値だけ互いに対して移動さ
    れ、式中、Ｎはビット単位で表わされる分解能、ｎは使
    用されるセンサの数、Ｌはコード長を表わし、該所定の
    分解能を達成するのに必要とされる情報は、該線形コー
    ド（１１）から導出される該相対運動時のセンサ信号
    （Ｂ６）から得られる、請求項１から４のいずれかに記
    載の方法。 【数１】
  7. 【請求項７】 該初期位置の絶対値は、先行する測定か
    ら記憶されるかまたは外部から予め規定される、請求項
    １から４のいずれかに記載の方法。
  8. 【請求項８】 使用される該線形コード（１１）は擬似
    ランダムコードである、請求項１から７のいずれかに記
    載の方法。
  9. 【請求項９】 該擬似ランダムコードの区分長は、絶対
    位置を判定するために方向の関数としてカウントされ
    る、請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 測定値エレクトロニクスは、線形コー
    ド（１１）の区分長全体が掃引された後に、測定評価期
    間中に少なくとも１度オンにされる、請求項１〜９のい
    ずれかに記載の方法。
  11. 【請求項１１】 線形コード（１１）の掃引された区分
    長の数が記憶される、請求項１〜１０のいずれかに記載
    の方法。
  12. 【請求項１２】 測定のために、線形コード（１１）に
    加えて、少なくとも１つの漸増値コード（１２）が微細
    分解能のために使用される、請求項１〜１１のいずれか
    に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 少なくとも１つのセンサ（Ｄ０〜Ｄ１
    １）を含む感知ヘッド（２）と、該感知ヘッド（２）に
    対して移動可能であって線形コード（１１）を含む目盛
    り付与手段（１）と、初期位置の絶対値を判定するため
    の手段とを含む、測定値伝送器、好ましくは光学的測定
    値伝送器であって、 該線形コード（１１）から導出される相対運動時のセン
    サ信号（Ｂ６）から、該目盛り付与手段（１）に対する
    該感知ヘッド（２）の位置に関する情報を得るための手
    段（３）によって特徴付けられる、測定値伝送器。
  14. 【請求項１４】 位置情報を得るための該手段（３）
    は、該位置情報を厳密に１つのセンサ信号（Ｂ６）から
    得ることができるように構成される、請求項１３に記載
    の測定値伝送器。
  15. 【請求項１５】 該少なくとも１つのセンサ（Ｄ６）は
    該感知ヘッド（２）の中央領域に位置付けられる、請求
    項１３または１４に記載の測定値伝送器。
  16. 【請求項１６】 該少なくとも１つのセンサ（Ｄ０〜Ｄ
    １１）はフォトダイオードとして設計される、請求項１
    ３から１５のいずれかに記載の測定値伝送器。
  17. 【請求項１７】 初期位置の絶対値を判定するための該
    手段は、判定手段、記憶手段および／または外部から絶
    対値を受取る手段を含む、請求項１３から１６のいずれ
    かに記載の測定値伝送器。
  18. 【請求項１８】 該線形コード（１１）は擬似ランダム
    コードである、請求項１３から１７のいずれかに記載の
    測定値伝送器。
  19. 【請求項１９】 該線形コードの掃引された区分長の数
    を記憶するための手段を含む、請求項１３から１８のい
    ずれかに記載の測定値伝送器。
  20. 【請求項２０】 該目盛り付与手段（１）は、該線形コ
    ード（１１）に加えて、微細分解能のために少なくとも
    １つの漸増値コード（１２）を含む、請求項１３から１
    ９のいずれかに記載の測定値伝送器。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005347544A (ja) * 2004-06-03 2005-12-15 Canon Inc 位置合わせ手段、それを有する露光装置及びデバイス製造方法
CN108519076A (zh) * 2018-04-27 2018-09-11 中国人民解放军国防科技大学 基于时间编码的发光合作标志摄像测量方法

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1321745A4 (en) * 2000-09-25 2005-09-07 Tokai Rika Co Ltd ROTATING ANGLE DETECTOR
DE10230471B4 (de) * 2001-04-05 2014-05-22 Anton Rodi Messsystem zur Absolutwerterfassung von Winkeln oder Wegen
DE10123292B4 (de) 2001-05-13 2010-07-22 Anton Rodi Sensorsystem
DE10301848B4 (de) 2003-01-09 2014-10-09 Anton Rodi Messeinrichtung zur Erfassung von Größen, insbesondere von Winkeln oder Wegstrecken
US7034283B2 (en) * 2003-03-05 2006-04-25 Raytheon Company Absolute incremental position encoder and method
US20070114370A1 (en) * 2003-10-10 2007-05-24 Smith Ronald H Fiber optic remote reading encoder
US7166833B2 (en) * 2003-10-10 2007-01-23 Optelecom-Nkf Fiber optic remote reading encoder
US7191943B2 (en) * 2004-07-28 2007-03-20 Caterpillar Inc Robust barcode and reader for rod position determination
DE202005018989U1 (de) * 2005-12-05 2007-04-12 Pepperl & Fuchs Programmierbarer Inkrementalweggeber
DE102008018355B4 (de) * 2008-04-11 2020-07-02 Robert Bosch Gmbh Absolute Positionsmessvorrichtung mit Interpolator
CN101592468B (zh) * 2009-06-25 2011-08-17 广州中国科学院工业技术研究院 伪随机码位移传感器的环形寻址方法及其系统
CN101782405B (zh) * 2010-01-26 2013-04-10 中国科学院光电技术研究所 一种基于伪随机编码位移传感器的硬件实时校验方法及其系统
JP5829464B2 (ja) * 2011-09-01 2015-12-09 株式会社ミツトヨ 絶対測長型エンコーダ
CN103512598B (zh) * 2013-08-16 2015-10-28 衢州学院 一种绝对式矩阵编码器
DE102017204871A1 (de) * 2017-04-19 2018-10-25 Robert Bosch Gmbh Energiesparendes Positionsbestimmungsverfahren
JP2023543606A (ja) 2020-10-02 2023-10-17 テサ・エスアーエールエル 測定機器のための絶対位置エンコーダ

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4009377A (en) * 1975-11-07 1977-02-22 Ronald Duane Elms Positioning determining method and apparatus
US4572952A (en) * 1982-07-28 1986-02-25 Adrian March Research Ltd. Position sensor with moire interpolation
DE3334398C1 (de) * 1983-09-23 1984-11-22 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut Messeinrichtung
DE3737278A1 (de) * 1986-11-04 1988-05-11 Canon Kk Verfahren und vorrichtung zum optischen erfassen der stellung eines objekts
DE3844704C2 (ja) * 1987-09-30 1992-06-17 Kabushiki Kaisha Okuma Tekkosho, Nagoya, Aichi, Jp
JPH01116409A (ja) * 1987-10-29 1989-05-09 Fanuc Ltd アブソリュート・ロータリ・エンコーダ
DE3939353A1 (de) * 1989-11-24 1991-05-29 Schueler Ben Michael Messverfahren und -vorrichtung
DE9017851U1 (de) * 1990-07-14 1992-04-30 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut Decodiervorrichtung
JP3410801B2 (ja) * 1994-03-29 2003-05-26 多摩川精機株式会社 アブソリュート信号検出方法及びアブソリュートエンコーダ
CH690862A5 (de) 1994-06-17 2001-02-15 Hera Rotterdam Bv Geber mit diffraktiven optischen Abbildungselementen.
US6093928A (en) * 1994-12-22 2000-07-25 Ohtomo; Fumio Position measuring rotary incremental optical encoder
JPH08210824A (ja) * 1995-02-07 1996-08-20 Canon Inc 回転検出装置及び回転制御装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005347544A (ja) * 2004-06-03 2005-12-15 Canon Inc 位置合わせ手段、それを有する露光装置及びデバイス製造方法
JP4590213B2 (ja) * 2004-06-03 2010-12-01 キヤノン株式会社 露光装置及びデバイス製造方法
CN108519076A (zh) * 2018-04-27 2018-09-11 中国人民解放军国防科技大学 基于时间编码的发光合作标志摄像测量方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1102040B1 (de) 2004-12-22
EP1102040A1 (de) 2001-05-23
DE50009018D1 (de) 2005-01-27
US6512589B1 (en) 2003-01-28

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