JP2019525157A - センサ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
−読取ユニットが要求を送信する。
−計算ユニットは、2つのセンサシステムから位置情報を同期して要求する。
−計算ユニットは、2つの位置情報から新たな位置情報を計算する。
−新しい位置情報が読取ユニットに送り返される。
102 : 光学センサシステムの測定ユニット
103 : 処理部
104 : 回路
105 : 演算部
106 : データストリーム
200 : ハイブリッドゲージ
201 : 表面層
202 : 材料層
203 : 磁気センサシステムのゲージ
204 : キャリア層
205 : 接着材料
210 : ゲージ本体
220 : 光学センサシステムのゲージ
302 : キャリア要素
306 : 光学測定ユニットの測定表面からの距離
307 : 磁気測定ユニットの測定表面からの距離
308 : 共通の測定表面
400 : ゲージの信号の周期
401 : 光学センサシステムの位置データ
402 : 磁気センサシステムの位置データ
403 : 2つのゲージの信号の周期の遷移点までの最大距離の位置
405 : 2つのゲージの信号の周期の遷移点
406 : 2つのゲージの信号の周期の遷移点
Claims (16)
- 直線的又は回転的に移動可能な物体の絶対位置に関する測定データを検出するためのセンサ装置であって、
光学センサシステムと、
磁気センサシステムと、
計算ユニット(105)と、を備え、
前記光学センサシステムは、測定ユニット(102)と、前記測定ユニット(102)と協働するゲージ(220)とを有し、
前記光学センサシステムは、位置測定のために専らゼロ次反射を使用し、前記光学センサシステムは、可動体の決定されるべき位置に応じて第1のセンサ出力信号を発し、
前記磁気センサシステムは、測定ユニット(101)と、前記測定ユニットと協働するゲージ(203)とを有し、可動体の決定されるべき位置に応じて第2のセンサ出力信号を発し、
前記光学センサシステムの前記ゲージ(220)と前記磁気センサシステムの前記ゲージ(203)とが共通のゲージ本体(210)に一体化され、
前記光学センサシステムの前記測定ユニット(102)と前記磁気センサシステムの前記測定ユニット(101)は、前記ゲージ本体(210)の表面に面しており、その上に前記光学センサシステムの前記ゲージ(220)及び/又は前記磁気センサシステムの前記ゲージ(203)が測定表面を画定するように配置されており、
前記光学センサシステムは、前記磁気センサシステムよりも高い分解能を有し、
前記計算ユニット(105)は、前記第1のセンサ出力信号(401)及び前記第2のセンサ出力信号(402)を取得し、前記第1のセンサ出力信号(401)及び前記第2のセンサ出力信号(402)から共通のセンサ出力信号を生成するために設けられ、
前記光学センサシステムの現在の周期は、前記第1のセンサ出力信号及び前記第2のセンサ出力信号に基づいて明確な絶対位置情報を計算するために、常に前記磁気センサシステムの前記第2のセンサ出力信号(402)から推定することができ、
前記磁気センサシステムの精度は、前記光学センサシステムの信号周期よりも小さいことを特徴とするセンサ装置。 - 前記光学センサシステムの前記ゲージ(220)は、前記ゲージ本体(210)の共通の測定表面(309)の平面に配置されることを特徴とする請求項1に記載のセンサ装置。
- 前記磁気センサシステムの前記ゲージ(203)は、前記光学センサシステムの前記測定ユニット(102)及び前記磁気センサシステムの前記測定ユニット(101)から離れる方向を向き、かつ、前記ゲージ本体(210)の共通の測定表面(309)から離間する方向に配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のセンサ装置。
- 前記磁気センサシステムからの前記センサ出力信号(402)は、前記光学センサシステムからの前記センサ出力信号(401)とは別のデジタルデータ形式であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のセンサ装置。
- 前記光学センサシステムの前記ゲージ(220)の、最大延伸方向における幾何学的寸法は、前記磁気センサシステムの前記ゲージ(203)の、最大延伸方向における幾何学的寸法に本質的に対応することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のセンサ装置。
- 前記光学センサシステムが増分センサシステムであり、前記磁気センサシステムが絶対測定センサシステムであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のセンサ装置。
- センサ装置の分解能が前記光学センサシステムの分解能と同一であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のセンサ装置。
- 前記光学センサシステムの前記ゲージ(220)は、格子構造であって、1mmあたり3〜20本のラインがあることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のセンサ装置。
- 前記格子構造は、エッチング又はレーザによって製造されることを特徴とする請求項8に記載のセンサ装置。
- 前記光学センサシステムの前記ゲージ(220)用の材料の熱膨張係数が、前記磁気センサシステムの前記ゲージ(203)用の材料の熱膨張係数に本質的に対応することを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載のセンサ装置。
- 総合的な分解能は、線形位置測定においては100nmよりも高く、回転位置測定においては100μradよりも高いことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載のセンサ装置。
- 前記光学センサシステムの前記測定ユニット(102)及び/又は前記磁気センサシステムの前記測定ユニット(101)が集積回路として実現されることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載のセンサ装置。
- センサ装置の測定データ項目は、より高次ユニットのデジタルデータ形式で送信されることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載のセンサ装置。
- 上述のセンサ装置を使用して直線的又は回転的に移動可能な物体の絶対位置に関する測定データを検出する方法であって、
両方のセンサシステムのセンサ出力信号(401、402)が、冗長性の高め、障害発生時に警告を生成するために、計算ユニット(105)において互いに比較されることを特徴とする測定データ検出方法。 - 前記センサ装置は、両方のセンサシステムからセンサ出力信号(401、402)を同期して読み取り、そこから高分解能の位置測定データを計算し、次のユニットが位置測定データを読み出すための準備をし、
読取ユニットによる高分解能の位置測定データの検索は、当該計算とは非同期に実行されることを特徴とする請求項14に記載の測定データ検出方法。 - 位置測定データは、前記読取ユニットによって最初に要求され、続いて、両方のセンサシステムの計算ユニット(102)が、それぞれの位置測定データを同期して要求し、両方の位置測定データから新しい位置情報を計算し、新しい前記位置情報が前記読取ユニットに送り返されることを特徴とする請求項15に記載の測定データ検出方法。
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