KR101851015B1 - 위치 측정 인코더 및 동작 방법 - Google Patents

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Abstract

위치 정보를 정의하는 특징부를 갖는 눈금과 상기 눈금을 판독하기 위한 판독 헤드를 포함하는 위치 인코더 장치를 동작하는 방법이 개시된다. 상기 방법은 상기 눈금의 적어도 하나의 이전 판독으로부터 외삽 위치 정보를 산출하는 단계, 외삽 위치를 상기 눈금의 판독으로부터 선택된 위치와 비교하여 그들 간의 임의의 차이를 결정하는 단계, 상기 외삽 위치 정보를 이용하여 차이가 있는지를 결정하는 단계, 및 임의의 차이의 기록을 유지하는 단계를 포함한다.

Description

위치 측정 인코더 및 동작 방법{POSITION MEASUREMENT ENCODER AND METHOD OF OPERATION}
본 발명은 위치 측정 인코더에 관한 것으로 특히 2개의 물체 사이의 상대 위치를 측정하는 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 위치 측정 인코더의 동작 방법에 관한 것이다.
위치 인코더는 2개의 물체의 상대 위치를 측정하는 장치이다. 일반적으로, 눈금이 물체 중의 하나에 부착 또는 형성되고 눈금 판독기가 다른 물체에 부착된다. 눈금은 측정 길이, 즉, 눈금이 측정을 가능하게 하는 자유도를 정의하는 규칙적으로 이격된 특징부(특히, 증가하는 눈금의 경우)를 가질 수 있다. 대개 2개의 직교 측정 길이를 정의하는 마크를 갖는 2차원 위치 인코더가 공지되어 있다.
눈금은 2개의 물체 사이의 선형 이동의 측정을 제공하는 선형 눈금일 수 있다. 대안으로, 눈금은 2개의 물체 사이의 각 운동의 측정을 제공하는 회전 눈금일 수 있다. 공지된 광 실시예에서, 눈금 판독기는 눈금의 구성에 의존하여 반사되거나 투과하는 눈금에 광을 투과한다. 반사 또는 투과된 광은 눈금 판독기 상에 떨어져 눈금 및 눈금 판독기가 측정 차원에서 서로에 대하여 이동함에 따라 2개의 물체의 상대적 변위를 나타내는 증가 카운트를 생성한다. 특히, 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 눈금 주기의 한 부분으로서 눈금에 상대적으로 눈금 판독기가 위치하는 곳을 지정하는 위상 판독을 생성하고, 이 위상 데이터는 상대적인 변위를 기록하는 카운터로 연속적으로 공급된다. 이해하는 바와 같이, 어떤 눈금 주기가 취해지는지는 상이한 인코더 시스템 사이에서 변경될 수 있지만, 일반적으로 이해하는 바와 같이, 위상 정보를 결정하는데 사용되는 인접 공통 특징부의 중심 간의 거리일 수 있다. 예를 들어, 증가 시스템에서, 반사 광 인코더 내의 2개의 반사선 또는 2개의 비반사선의 중심 간의 거리일 수 있다. 카운트는, 눈금 내에 매립되거나 눈금 다음의 트랙 상의 마커에 의해 식별되는 눈금을 따르는 소정의 위치 또는 눈금의 어느 하나의 단부로부터 참조될 수 있다.
소정의 위치로부터 카운트될 필요 없이 눈금에 상대적인 판독 헤드의 절대 위치가 결정될 수 있도록 하는 절대 위치 인코더가 또한 공지되어 있다. 이러한 인코더는 일반적으로 눈금의 측정 길이를 따라 그 위에 형성된 고유 위치 데이터를 갖는 눈금을 포함한다. 데이터는 예를 들어, 의사 랜덤 시퀀스 또는 개별 코드워드의 형태일 수 있다. 눈금 판독기가 눈금 위를 통과함에 따라 이 데이터를 판독함으로써, 눈금 판독기가 절대 위치를 결정할 수 있다.
인코더 눈금은, 연속적으로 위상을 측정하고 카운팅하는 대신에 눈금의 개별 스냅샷을 찍고 처리함으로써 판독된다. 스냅샷은 시간에 맞춰 한순간 하나의 판독에서 찍거나 신속한 일련의 더 작은 판독에 의해 형성될 수 있다. 눈금의 스냅샷 판독은 많은 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 눈금에 대한 눈금 판독기의 최대 동작 속도는 연속적인 위상 측정 및 카운팅 시스템의 고유의 주파수 한계에 의해 제한되지 않음에 따라 더 클 수 있다. 또한, 스냅샷을 찍는 광 시스템에서, 광원은 평균 전력 소비를 증가시키거나 광원의 수명을 제한하지 않고 연속적인 시스템에 대하여 광 세기가 증가되도록 하는 짧은 시간 동안 광원이 온되어야 한다. 이 증가된 광 세기는, 더 많은 광자가 센서에 의해 포착될 수 있고, 따라서, 더 적은 위치 잡음을 주면서 시스템의 잡음 플로어(noise floor)를 감소시킬 수 있다는 것을 의미한다.
눈금의 스냅샷 판독의 포착 및 처리는 적어도 대략 위치를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 이것은 하나 이상의 눈금 주기의 해상도에 대한 눈금 및 판독 헤드의 상대 위치의 측정치일 수 있다. 이것은 또한 예를 들어 미세 위치의 결정을 포함하는 다수의 단계를 포함할 수 있다. 이것은 대략적인 위치보다 더 미세한 해상도에 대한 눈금 및 판독 헤드의 상대 위치의 측정치일 수 있다. 예를 들어, 하나의 눈금 주기보다 미세한 해상도에 대한 눈금 및 판독 헤드의 상대 위치의 측정치일 수 있다. 이것은 예를 들어 위상 추출을 통해 수행될 수 있다. 프로세스는 또한 눈금 주기, 즉, 기본 주파수, 또는 눈금의 특징부의 눈금 주기를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 이 모든 단계는 실패할 가능성이 있고 실제 위치와 상당히 다른 위치에서 야기될 수 있다. 또한, 눈금 상의 오염물 등의 다른 외적 인자가 위치 판독에 나쁜 영향을 줄 수 있다. 눈금 판독기가 위치 피드백에 사용되는 일반적인 제어 애플리케이션에서, 약 16 kHz의 레이트에서의 위치 데이터가 요구될 수 있다. 이것은 24시간 주기마다 약 1.4×109 판독과 동일시된다. 이 시나리오에서, 매우 낮은 에러 레이트에서도, 부정확한 판독이 발생할 수 있다. 눈금 판독기로부터 단 하나의 부정확한 판독이 얻어지면 머신 제어기는 머신을 폐쇄하는 등의 예방책을 취하는 것이 일반적이다.
본 발명은 개선된 신뢰성을 갖는 위치 정보를 제공하는 위치 인코더를 제공한다.
특히, 본 발명은 위치 정보를 정의하는 특징부를 갖는 눈금과 상기 눈금을 판독하기 위한 판독 헤드를 포함하는 위치 인코더 장치를 동작하는 방법으로서, 상기 눈금의 적어도 하나의 이전 판독으로부터 외삽 위치 정보를 산출하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 외삽 위치 정보는 후속으로 사용될 수 있다. 특히, 외삽 위치 정보는 눈금의 실제 판독 대신에 또는 그에 더하여 사용될 수 있다.
본 발명의 제1 형태에 따르면, 위치 정보를 정의하는 특징부를 갖는 눈금과 상기 눈금을 판독하기 위한 판독 헤드를 포함하는 위치 인코더 장치를 동작하는 방법으로서, 상기 눈금의 적어도 하나의 이전 판독으로부터 외삽 위치 정보를 산출하는 단계를 임의의 적절한 순서로 포함하는 방법을 제공한다. 외삽 위치를 상기 눈금의 판독으로부터 선택된 위치와 비교하여 그들 간의 임의의 차이(discrepancy)를 결정할 수 있다. 차이가 있는지의 여부와 상관 없이 (예를 들어, 위치 정보를 필요로 하는 다운스트림 프로세스에 의해) 외삽 위치 정보가 후속적으로 이용될 수 있다. 임의의 차이의 기록을 유지할 수 있다.
본 발명의 이점은 눈금의 임의의 거짓 판독에 의해 인코더 장치가 부정확한 위치 정보를 출력하지 않도록 하는 것이다. 외삽은 눈금의 판독보도 부정확한 위치를 제공할 가능성이 적고 외삽이 실패하면 외삽 위치가 일반적으로 정확한 위치로부터 천천히 벗어난다는 것을 확인하였다. 따라서, 임의의 차이의 경우, 외삽 위치 정보가 정확하고 판독이 잘못되었다는 것으로 가정한다. 그럼에도 불구하고, 후속으로 사용될 수 있는 차이의 기록이 수행되어 차이의 적절한 기록 및/또는 모니터링이 발생할 수 있도록 한다.
선택적으로, 판독 헤드는 눈금의 개별 스냅샷을 얻음으로써 눈금을 판독하도록 구성될 수 있다. 이것은 예를 들어 연속적으로 위상을 측정하고 카운팅하는 것 대신일 수 있다. 따라서, 눈금의 판독은 판독 헤드가 눈금의 개별 스냅샷을 찍음으로써 얻어질 수 있다. 스냅샷은 시간에 맞춰 한순간 찍거나 눈금의 연속한 부분의 신속한 일련의 더 작은 판독에 의해 형성될 수 있다.
눈금의 특징부는 증가 위치 정보만을 정의할 수 있다. 이 경우, 눈금의 특징부는 복수의 규칙적으로 이격된 특징부를 포함할 수 있다. 선택적으로, 적어도 하나의 기준 위치를 정의하는 일련의 증가 특징부에 인접하거나 그 내에 매립된 적어도 하나의 기준 마크가 제공될 수 있다.
바람직하게, 눈금 특징부는 일련의 고유 절대 위치를 정의한다. 일련의 고유 절대 위치는 복수의 트랙, 예를 들어, 복수의 인접 트랙 내의 특징부에 의해 정의될 수 있다. 선택적으로, 일련의 고유 절대 위치는 단일 트랙 내에만 포함되는 특징부에 의해 정의될 수 있다. 예를 들어, 절대 위치 정보는 눈금의 측정 길이를 따라 취해진 특징부의 조합으로부터 결정될 수 있다.
미세 위치 정보는 일련의 미세 절대 위치를 정의하는 특징부로서 동일한 트랙 내에 포함되는 특징부로부터 결정될 수 있다. 특히, 미세 위치 정보는 일련의 고유 절대 위치를 정의하는 특징부로부터 결정될 수 있다. 따라서, 위치 정보의 대략적인 위치 부분과 미세 위치 부분은 공통의 일련의 위치 특징부로부터 결정될 수 있다. 이러한 눈금은 단일 트랙 눈금으로서 지칭될 수 있다. 선택적으로, 눈금은 일련의 고유 절대 위치를 정의하는 특징부를 갖는 적어도 하나의 제1 트랙과 증가 정보만을 정의하는 적어도 하나의 제2 트랙을 포함한다. 이 경우, 대략적인 위치 부분은 적어도 하나의 제1 트랙으로부터 결정될 수 있고, 임의의 미세 위치 정보는 적어도 하나의 제2 트랙으로부터 결정될 수 있다.
상술한 바와 같이, 눈금 주기는 시스템마다 변경될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이해하는 바와 같이, 일반적으로, 눈금 주기는 미세, 예를 들어, 위상, 위치 정보를 결정하는데 사용되는 특징부의 중심 간의 거리일 것이다. 특징부의 규칙적인 간격 때문에, 눈금 주기는 상술한 바와 같이 인접하는 공통 특징부의 중심 간의 거리를 결정함으로써 증가 눈금 상에서 결정될 수 있다. 일반적으로, 눈금 주기는 2개의 가장 가까운 공통 특징부의 중심 간의 간격(즉, 반사 광 인코더 장치에서, 가장 가까운 2개의 반사선의 중심 간의 거리 또는 가장 가까운 2개의 비반사선의 중심간의 거리)을 결정함으로써 정상적으로 알 수 있다. 이것은 절대 눈금, 특히 다른 주기적 증가 눈금을 변경하여, 예를 들어, 일부의 특징부가 빠뜨림으로써 절대 위치 정보가 매립된 절대 눈금에서도 마찬가지일 수 있다.
방법은 상기 외삽 위치 산출의 실패를 나타내는 차이에 대한 기록을 모니터링하는 단계를 더 포함할 수 있다. 외삽 위치 산출의 실패는 부정확한 외삽 위치가 산출되도록 할 수 있다. 이러한 모니터링은 차이의 수를 모니터링하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 모니터링은 과도한 차이에 대한 모니터링을 포함할 수 있다. 예를 들어, 과도한 차이는 과도한 수의 차이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이것은 적어도 2개의 차이, 더 바람직하게 적어도 3개의 차이, 더욱 더 바람직하게 적어도 4개의 차이를 모니터링하는 것을 포함할 수 있다. 과도한 차이는 소정의 시간 제한 내의 복수의 차이를 포함할 수 있다. 과도한 차이는 복수의 연속 차이를 포함할 수 있다. 선택적으로, 과도한 차이는 소정의 거리에 걸친 복수의 차이를 포함할 수 있다.
외삽 위치 산출의 실패를 나타내는 차이에 대한 기록의 모니터링은 차이의 크기를 모니터링하는 것을 포함할 수 있다. 이것은 외삽 실패에 대한 차이의 크기가 눈금 판독의 실패에 대한 차이의 크기와는 다를 수 있기 때문에 유용하다. 예를 들어, 과도한 가속도 때문에 외삽이 실패하면, 위치 차이는 더 작은 수의 눈금 주기일 것이다. 그러므로, 차이의 크기가 소정의 임계치보다 작으면, 외삽 실패인 것으로 결정될 수 있다. 이 임계치는 다수의 눈금 주기에 대응하는 값일 수 있다. 임계치는 10개의 눈금 주기, 더 바람직하게 5개의 눈금 주기, 더욱 더 바람직하게 단 1개의 눈금 주기일 수 있다.
또한, 과도한 가속도 때문에 외삽이 실패하면, 위치 차이는 더 작은 수의 눈금 주기일 것이며 각각의 후속 눈금 판독과 함께 꾸준히 증가할 수 있다. 따라서, 외삽 위치 산출의 실패를 나타내는 차이에 대한 기록을 모니터링하는 것은 복수의 눈금 판독시 차이의 크기가 증가하고 있는지를 체크하는 것을 포함할 수 있다.
눈금 판독의 실패는 더 많은 차이를 줄 수 있고, 그 크기는 눈금 상에서 위치 정보가 어떻게 인코딩되는냐(눈금의 "코딩 방식")에 의존한다. 특히, 절대 위치 정보가 개별 코드워드의 형태로 인코딩되는 절대 인코더에 대하여, 눈금 판독의 실패는 코드워드의 크기의 배수를 갖는 에러를 야기할 수 있다. 예를 들어, 개별 16비트 코드워드가 사용되면(눈금 주기당 1비트), 눈금 판독에서의 임의의 에러는 16개의 눈금 주기의 배수일 수 있다. 따라서, 외삽 위치 산출의 실패를 나타내는 차이에 대한 기록의 모니터링은 차이가 코드워드 사이즈의 배수와 동일한 다수의 눈금 주기인지를 체크하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 코딩 방식은 눈금 판독 에러가 소정 크기의 에러를 제공하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 개별 코드워드를 사용하면, 유사한 코드워드가 눈금 상에서 멀리 떨어져 배치될 수 있고, 다른 코드워드는 서로 인접하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 유사한 코드워드는 적어도 2개의 코드워드, 더 바람직하게 적어도 3개의 코드워드, 특히 더 바람직하게 적어도 5개의 코드워드 만큼 서로 떨어져 배치될 수 있다. "유사한 코드워드"로서 간주되는 것은 코딩 방식 및 특히 사용되는 코드워드의 길이에 의존할 수 있다. 특정한 예에서, 유사한 코드워드는 서로 다른 비트가 3 이하인 코드워드일 수 있다. 따라서, (예를 들어, 눈금 상의 오염물의 존재 때문에) 코드워드의 3 비트가 부정확하게 판독되면, 판독에 따른 위치는 큰 거리 만큼(예를 들어, 적어도 2 이상의 코드워드 길이 만큼) 부정확하다. 판독 헤드와 눈금 간의 상대 가속도가 소정의 최대 상대 가속도를 초과하지 않으면, 이러한 차이는 외삽 위치에 의한 것이 가능성이 없고, 따라서, 차이는 판독 에러에 의한 것으로 가정한다.
따라서, 이러한 환경에서, 외삽 위치 산출의 실패는 차이가 소정의 크기 미만일 때 다시 결정될 수 있다. 다른 예에서, 유사한 코드워드는 서로 다른 비트가 2 이하인 코드워드, 예를 들어, 서로 다른 비트가 1 이하인 코드워드일 수 있다.
눈금의 적어도 하나의 이전 판독으로부터 외삽 위치 정보를 산출하는 것은 이전의 판독으로부터 현재의 위치 및 이전의 판독 이후에 경과된 시간을 산출하는 것을 포함할 수 있다. 이것은 눈금 및 판독 헤드의 상대 속도에 대한 지식을 이용하는 것을 포함할 수 있다. 상대 속도 정보는 외부 장치에 의해 제공될 수 있다. 상대 속도는 적어도 2개의 이전의 판독으로부터 결정될 수 있다. 적어도 하나의 이전의 판독은 적어도 부분적으로 외삽된 판독 또는 눈금의 판독일 수 있다.
비교는 대략적인 외삽 위치를 눈금으로부터 판독된 대략적인 위치 정보와 비교하는 것을 포함할 수 있다. 특히, 비교는 대략적인 절대 외삽 위치를 눈금으로부터 판독된 대략적인 위치 정보와 비교하는 것을 포함할 수 있다.
외삽 위치 정보를 산출하는 단계는 i) 적어도 하나의 이전에 결정된 절대 위치로부터 외삽된 대략적인 위치 및 ii) 눈금의 현재 판독으로부터 산출된 미세 피치 위치 정보를 이용하는 단계를 포함할 수 있다. 이해하는 바와 같이, 미세 위치 정보는 대략적인 위치 정보보다 더 미세한 해상도를 갖는 것이다. 특히, 외삽 위치 정보를 산출하는 단계는 i) 적어도 하나의 이전에 결정된 절대 위치로부터 외삽된 절대 위치 및 ii) 눈금의 현재 판독으로부터 산출된 미세 위치 정보를 사용하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 이것은 외삽 위치(예를 들어, 외삽 절대 위치)를 미세 위치 정보와 결합하는 것을 포함할 수 있다. 특히, 이것은 적어도 하나의 이전에 결정된 절대 위치로부터 외삽된 대략적인 위치(예를 들어, 대략적인 절대 위치)를 눈금의 현재의 판독 또는 스냅샷으로부터 산출된 미세 위치 정보와 결합하는 것을 포함할 수 있다.
미세 위치는 위상 판독일 수 있다. 상술한 바와 같이, 위상 판독은 눈금 주기의 한 부분으로서 판독기가 눈금에 대하여 어디에 있는지를 지정할 수 있다. 특히, 미세 위치는 센서 상의 소정의 포인트에 대하여 판독 헤드의 센서에 의해 검출된 특징부의 위치를 포함할 수 있다. 이것은 판독 헤드의 센서에 의해 출력된 신호와 소정의 기준 신호 간의 위상 오프셋을 검토함으로써 결정될 수 있다.
이해하는 바와 같이, 눈금이 절대 눈금(즉, 눈금 특징부가 일련의 고유 절대 위치를 정의함)이든 적어도 하나의 기준 마크를 갖는 증가 눈금이든지 간에 대략적인 절대 위치가 산출될 수 있다. 이해하는 바와 같이, 적어도 하나의 기준 눈금을 갖는 증가 눈금에서, 절대 위치는 기준 마크로부터의 거리의 카운트를 기록함으로써 결정될 수 있다. 따라서, i) 적어도 하나의 이전에 결정된 절대 위치로부터 외삽된 대략적인(coarse) 절대 위치 및 ii) 눈금의 현재 판독으로부터 산출된 미세 위치 정보를 사용하여 외삽 위치 정보를 산출하는 단계는 절대 눈금에만 한정되지 않는다.
방법은 외삽 위치의 실패를 나타내는 차이의 경우 에러 루틴을 수행하는 것을 더 포함할 수 있다. 에러 루틴을 수행하는 것은 에러 신호를 발하는 것을 포함할 수 있다. 에러 루틴은 외삽 위치 정보를 산출하는데 사용되는 변수를 리셋하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 이전 판독을 재산출하는 것을 포함할 수 있다. 눈금과 판독 헤드 간의 상대 속도를 재산출하는 것을 포함할 수 있다.
i) 적어도 하나의 이전에 결정된 절대 위치로부터 외삽된 절대 위치 및 ii) 눈금의 현재 판독으로부터 산출된 미세 위치 정보를 사용하는 단계는 대략적인 외삽 위치를 눈금으로부터 판독된 대략적인 위치정보와 비교하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 위치가 대략적인 위치 부분(즉, 눈금 특징부의 가장 가까운 전체 기간으로의 위치)과 미세 위치 부분(즉, 눈금 특징부의 기간보다 더 미세한 해상도를 갖는 위치의 부분)으로 분해될 수 있는 실시예에서, 방법은 위치 정보의 대략적인 위치 부분 만을 비교하는 것을 포함할 수 있다.
외삽 위치를 사용하는 것은 외부 장치에 외삽 위치를 전송하거나 공급하는 것을 포함할 수 있다. 외삽 위치를 사용하는 것은 후속 사용을 위해 외삽 위치를 저장하는 것을 포함할 수 있다. 특히, 후속의 외삽 산출에서 사용되도록 저장될 수 있다. 외삽 위치는 좌표 위치지정 머신 등의 머신의 적어도 일부의 위치의 결정에 사용될 수 있고, 또한 머신의 제어, 예를 들어, 실시간 제어에 사용될 수 있다.
이해하는 바와 같이, 산출된 모든 외삽 위치가 눈금의 판독과 비교될 필요는 없다. 마찬가지로, 눈금의 모든 판독이 외삽 위치와 비교될 필요가 없다. 그러나, 바람직하게, 외삽 위치와 실제 위치 판독의 비교는 간격을 두고, 특히, 빈번한 간격을 두고 수행한다. 이해하는 바와 같이, 이것은 본 발명이 사용되는 시스템의 특정한 요구사항에 따라 변할 수 있다. 간격은 규칙적이거나 불규칙적일 수 있다. 비교는 외부 장치의 요구에 의해서만 발생할 수 있고, 따라서, 연속적인 비교 간의 간격은 인코더 장치의 제어 밖에 있을 수 있다. 바람직하게, 간격은 규칙적이다. 바람직하게, 간격이 인코더 장치에 의해, 특히, 판독 헤드에 의해 지시된다. 바람직하게, 적어도 하나 걸러 외삽 위치가 눈금의 판독으로부터 산출된 위치와 비교된다. 더 바람직하게, 각각의 외삽 위치가 눈금의 판독으로부터 산출된 위치와 비교되어 그들 간의 임의의 차이를 결정할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 방법은 외삽 위치가 눈금의 실제 판독 대신에 사용되는 (예를 들어, 판독 헤드 또는 위치 정보를 획득하기 위하여 판독 헤드의 출력 처리하는 다른 장치가 외삽 위치 정보를 제공)실시예 및 (예를 들어, 편차의 크기 및/또는 편차의 빈도에 기초를 둔 소정의 임계치에 의해) 외삽 위치 정보가 시간에 걸쳐 실제 상대 위치로부터 너무 많이 벗어나지 않았는지를 체크하기 위하여 외삽 위치 중의 적어도 일부(및 바람직하게 빈번한 샘플)가 눈금의 실제 판독과 비교하는 실시예에서 사용될 수 있다. 특히, 일련의 외삽 위치를 산출/사용하는 실시예 및 외삽 위치의 일부만이 눈금의 판독으로부터 산출된 위치와 비교되는 실시예에서 사용될 수 있다.
위치 인코더 장치는 자기 또는 유도 위치 인코더 장치일 수 있다. 위치 인코더 장치는 용량성 위치 인코더 장치일 수 있다. 선택적으로, 위치 인코더 장치는 광 위치 인코더 장치일 수 있다. 이 경우, 위치 인코더 장치는 판독 헤드가 눈금을 투과한 광을 검출하는 투과형일 수 있다. 선택적으로, 위치 인코더 장치는 판독 헤드가 눈금을 반사한 광을 검출하는 반사형일 수 있다. 판독 헤드는 눈금을 조명하는 광원을 포함할 수 있다.
이해하는 바와 같이, 눈금 상에 특징부가 정의된 많은 적절한 방법이 존재한다. 예를 들어, 특징부는 특정한 전자기 방사(EMR) 특성, 예를 들어, 특정한 광 특성을 갖는 표시, 예를 들어, 눈금의 부분의 특정 광 투과 또는 반사에 의해 정의될 수 있다. 따라서, 특징부는 예를 들어 최소 반사 또는 투과 값을 갖는 눈금의 부분에 의해 정의될 수 있다. 선택적으로, 특징부는 예를 들어 최대 반사 또는 투과 값을 갖는 눈금의 부분에 의해 정의될 수 있다. 자기 인코더의 경우, 특징부는 특정 자기 특성을 갖는 표시, 예를 들어, 강자성 물질의 존재/부재에 의해 정의될 수 있다. 용량성 눈금의 경우, 특징부는 특정 용량 특성을 갖는 표시에 의해 정의될 수 있다.
특징부는 판독 헤드에 의해 판독될 수 있는 선, 도트 또는 다른 구성의 형태를 취할 수 있다. 일차원 눈금에 대한 바람직한 구성은 측정 차원에 수직인 차원에서 트랙의 전체 폭을 가로질러 연장하는 선을 포함할 수 있다.
이해하는 바와 같이, 판독 헤드는 일련의 위치 특징부를 감지하는 적어도 하나의 검출기를 포함한다. 판독 헤드는 적어도 하나의 EMR 감지 검출기를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 EMR 감지 검출기는 광 EMR 감지 검출기일 수 있다. 이해하는 바와 같이, 이것은 적외선에서 자외선 범위 내의 전자기 방사(EMR)를 감지하기에 적합한 검출기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 검출기는 가시 EMR 감지 검출기일 수 있다. 판독 헤드는 복수의 검출기 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 판독 헤드는 검출기 소자의 어레이를 포함할 수 있다. 어레이는 1차원 또는 2차원일 수 있다.
판독 헤드는 눈금을 조명하는 적어도 하나의 EMR 소스를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 EMR 소스는 광원일 수 있다. 이해하는 바와 같이, 이것은 적외선 내지 자외선 범위 내의 전자기 방사(EMR)를 방출하기에 적합한 소스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 소스는 가시 EMR 소스일 수 있다. 예를 들어, 소스는 발광 다이오드(LED)일 수 있다.
이해하는 바와 같이, 본 발명의 방법의 단계의 적어도 일부는 판독 헤드와 별개의 장치, 예를 들어, 프로세서 장치에 의해 수행될 수 있다. 바람직하게, 판독 헤드는 눈금의 적어도 하나의 이전 판독으로부터 외삽 위치 정보를 산출하도록 구성된다. 바람직하게, 판독 헤드는 또한 외삽 위치를 눈금의 판독으로부터 산출된 위치와 비교하여 그들 간의 임의의 차이를 결정하도록 구성된다. 바람직하게, 판독 헤드는 또한 외삽 위치를 사용하여 차이가 있는지를 결정하도록 구성된다. 또한, 바람직하게, 판독 헤드는 임의의 차이의 기록을 유지하도록 구성된다.
본 발명의 제2 형태에 따르면, 상술한 방법을 수행하도록 구성된 위치 정보를 정의하는 특징부를 갖는 눈금을 판독하는 판독 헤드가 제공된다.
본 발명의 제3형태에 따르면, 위치 정보를 정의하는 특징부를 갖는 눈금 및 상기 눈금을 판독하는 판독 헤드를 포함하는 위치 인코더 장치로서, 상기 눈금의 적어도 하나의 이전 판독으로부터 외삽 위치 정보를 산출하고, 외삽 위치를 상기 눈금의 판독으로부터 선택된 위치와 비교하여 그들 간의 임의의 차이를 결정하고, 상기 외삽 위치 정보를 이용하여 차이가 있는지를 결정하고, 임의의 차이의 기록을 유지하는 인코더 장치가 제공된다.
이해하는 바와 같이, 장치는 판독 헤드에 별개인 프로세서 장치를 포함할 수 있다. 프로세서 장치는, 눈금의 적어도 하나의 이전 판독으로부터 외삽 위치 정보를 산출하는 단계, 외삽 위치를 눈금의 판독으로부터 선택된 위치와 비교하여 그들 간의 임의의 차이를 결정하는 단계, 외삽 위치 정보를 이용하여 차이가 있는지를 결정하는 단계, 및 임의의 차이의 기록을 유지하는 단계 중의 하나를 수행하도록 구성될 수 있다. 바람직하게, 판독 헤드는 눈금의 적어도 하나의 이전 판독으로부터 외삽 위치 정보를 산출하도록 구성된다. 바람직하게, 판독 헤드는 또한 외삽 위치를 눈금의 판독으로부터 산출된 위치와 비교하여 그들 간의 임의의 차이를 결정하도록 구성된다. 바람직하게, 판독 헤드는 또한 외삽 위치를 사용하여 차이가 있는지를 결정하도록 구성된다. 또한, 바람직하게, 판독 헤드는 임의의 차이의 기록을 유지하도록 구성된다.
본 발명의 효과는 눈금의 임의의 거짓 판독에 의해 인코더 장치가 부정확한 위치 정보를 출력하지 않도록 하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 도량형 장치의 개략 사시도.
도 2a는 제1 실시예에 따른 판독 헤드의 다양한 광 및 전자 구성요소의 개략 블록도.
도 2b는 제2 실시예에 따른 판독 헤드의 다양한 광 및 전자 구성요소의 개략 블록도.
도 3은 도 1에 도시된 판독 헤드의 하이 레벨 동작을 나타내는 플로우챠트.
도 4는 위치 및 속도 변수를 초기화하는 방법을 나타내는 플로우챠트.
도 5는 눈금의 눈금 표시의 기본 주기를 결정하는 방법을 나타내는 플로우챠트.
도 6은 눈금의 눈금 표시에 대한 판독 헤드의 위상 오프셋을 결정하는 방법을 나타내는 플로우챠트.
도 7은 외삽 위치를 정정하는 방법을 나타내는 플로우챠트.
도 8은 눈금에 대한 판독 헤드의 대략적인 절대 위치를 결정하는 방법을 나타내는 플로우챠트.
도 9의 a 및 도 9의 b는 제1 위치에 대한 도 1에 도시된 눈금의 눈금 표시의 기본 주기의 결정을 나타내는 그래프.
도 10의 a 및 도 10의 b는 제2 위치에 대한 도 1에 도시된 눈금의 눈금 표시의 기본 주기의 결정을 나타내는 그래프.
도 11의 a는 도 1에 도시된 눈금의 개략적인 평면도.
도 11의 b는 도 1 및 2에 도시된 판독 헤드의 센서로부터의 출력의 개략도.
도 11의 c는 눈금의 이미지로부터 추출된 코드워드의 개략도.
본 발명의 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 단지 예로서 설명한다.
도 1을 참조하면, 판독 헤드(4), 눈금(6) 및 제어기(7)를 포함하는 인코더 장치(20)가 도시된다. 판독 헤드(4) 및 눈금(6)은 서로 상대적으로 각각 이동가능한 제1 및 제2 물체(미도시)에 장착된다. 상대 이동의 속도는 변경될 수 있지만, 기재된 실시예에서, 판독 헤드(4) 및 눈금(6)은 기지의(known) 최대 상대 가속도를 갖는다.
기재된 실시예에서, 눈금(6)은 선형 눈금이다. 그러나, 눈금(6)은 회전 눈금 등의 비선형 눈금일 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 눈금(6)은 일차원에서만 측정이 가능하다. 그러나, 이것은 반드시 그럴 필요는 없고, 예를 들어, 눈금은 2차원에서의 측정도 가능하다.
기재된 실시예에서, 눈금(6)은 절대 눈금이며, 그 길이를 따라 고유 위치 데이터를 인코딩하도록 배치된 일련의 반사 및 비반사선(8 및 10)을 포함한다. 이해하는 바와 같이, 데이터는 예를 들어 의사 랜덤 시퀀스 또는 개별 코드워드의 형태일 수 있다.
선의 폭은 요구되는 위치 해상도에 의존하며 일반적으로 1 μm 내지 100 μm 의 범위 및 특히 5 μm 내지 50 μm의 범위이다. 기재된 실시예에서, 선의 폭은 약 15 μm이다. 반사 및 비반사선(8 및 10)은 일반적으로 교호로 소정의 주기로 배치된다. 그러나, 눈금(6)으로부터의 비반사선(10)의 누락 여부를 선택하여 눈금(6) 내의 절대 위치 데이터를 인코딩한다. 예를 들어, 비반사선의 존재는 "1" 비트를 나타내는데 사용될 수 있고, 비반사선의 부재는 "0" 비트를 나타낼 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 판독 헤드(4)는 발광 다이오드(LED)(12), 광 소자(18), CMOS(complementary metal-oxide-semiconductor) 이미지 센서(20) 및 윈도우(22)를 포함한다. 판독 헤드는 또한 이미지 센서로부터의 이미지 데이터를 디지털화하는 아날로그/디지털 변환기를 포함할 수 있다. 선택적으로, 아날로그/디지털 변환은 이미지 센서 또는 CPU 내에서 수행될 수 있다. LED(12)로부터 방출된 광은 윈도우(22)를 통과하여 눈금(6) 상에 떨어진다. 눈금(6)은 윈도우(22)를 통해 되반사하여 렌즈(18)를 통과하고 반사된 광을 이용하여 이미지 센서(20) 상에 눈금을 결상한다. 따라서, 이미지 센서(20)는 눈금(6)의 일부의 이미지를 검출한다. 이미지 센서(20)는, 길이가 눈금 상의 반사 및 비반사선(8 및 10)의 길이에 평행하게 연장하는 256개의 긴 픽셀의 단일 행을 포함한다. 도시된 실시예는 반사형이지만, 이해하는 바와 같이, 본 발명은 (광이 반사되기 보다는 눈금을 투과하는) 투과형 인코더 장치에서 사용될 수 있다.
판독 헤드(4)는 또한 CPU(24), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory) 또는 플래시 메모리의 형태의 메모리 장치(32) 및 인터페이스(38)를 포함한다.
LED(12)는 CPU(24)에 접속되어, LED(12)는 CPU(24)에 의해 요구에 따라 동작할 수 있다. 이미지 센서(20)는 CPU(24)에 접속되어 CPU(24)는 이미지 센서(20)에 걸쳐 떨어지는 광의 세기의 이미지를 수신할 수 있다. 이미지 센서(20)는 또한 CPU(24)에 직접 접속되어, 이미지 센서(20)가 CPU(24)에 의해 요구에 따라 이미지 센서에 걸쳐 떨어지는 세기의 스냅샷을 찍도록 동작할 수 있다. CPU(24)는 메모리(32)에 접속되어 그 처리에서 사용되는 데이터를 저장하고 검색할 수 있다. 인터페이스(38)는 CPU(24)에 접속되어, CPU(24)는 선(40)을 통해 제어기(7)(도 1에 도시) 등의 외부 장치로부터 요구를 수신하고 외부 장치로 결과를 출력할 수 있다. 선(40)은 또한 판독 헤드(40)에 전력을 공급하는 전력선을 포함한다.
도 2b에 도시된 판독 헤드는 실질적으로 도 2a에 도시된 것과 동일하고 동일한 부분은 동일한 참조번호를 공유한다. 그러나, 도 2b에 도시된 실시예의 광 장치는 약간 다르다. 본 실시예에서, 판독 헤드(4)는 콜리메이팅 렌즈(13), 반사면(17) 및 빔 스플리팅 면(19)을 갖는 빔 스플리터 어셈블리(15), 및 이미지 렌즈(21)를 포함한다. 콜리메이팅 렌즈(13)는 LED(12)로부터 방출된 광을 빔(23)으로 콜리메이팅하고, 빔은 스플리터 어셈블리의 반사면(17)에 의해 빔 스플리팅 면(19)을 향하여 반사된다. 빔 스플리팅 면(19)은 빔(23)을 윈도우(22)를 통해 눈금(6)을 향하여 반사하고, 빔은 윈도우(22)를 통해 빔 스플리팅 면(19)으로 되반사하고, 반사된 광은 빔 스플리팅 면을 똑바로 통과한다. 반사된 광은 이미지 렌즈(21)를 통과하여 CMOS 이미지 센서(20) 상에 눈금의 이미지를 형성한다.
도 11의 a, 11의 b, 11의 c를 참조하면, 판독 헤드(4)의 이미지 센서(20)에 의해 볼 수 있는 반사 및 비반사선(8 및 10)을 나타내고 기본 주기, 즉, 눈금 주기"p"를 갖는 눈금(6)의 부분; 그 부분을 촬상한 센서의 출력(50); 및 촬상된 부분 내에 포함된 전체 코드워드의 2진 값의 개략도가 도시된다. 도 11의 a에 도시된 바와 같이, 비반사선(10)의 일부는 절대 위치 데이터를 인코딩하는 개별 코드워드를 정의하기 위하여 생략된다. 예를 들어, 점선 박스(11) 내에 포함된 선은 하나의 고유 16비트 코드워드를 정의한다. "1" 비트는 비반사선(10)의 존재에 의해 정의되고 "0" 비트는 비반사선(8)의 부재에 의해 정의된다. 도 11의 b는 이미지 센서(20)에 의해 얻어진 이미지에 대한 세기 변화를 나타내는 도면이다. CPU(24)는 출력을 분석하고 반사선이 보이는 것으로 예측되는 포인트에서 임계치(At)를 적용할 수 있다. CPU(24)는 세기가 임계치(At)보다 작은 포인트를 "1"로서 및 세기가 임계치(At)보다 큰 포인트를 "0"으로서 해석한다. 도 11의 c는 도 11의 b에 도시된 출력에 이 알고리즘을 적용하는 CPU(24)에 의해 추출된 코드워드를 나타낸다.
이해하는 바와 같이, 절대 위치 데이터는 비반사선(10)을 누락시키는 것 뿐 만 아니라 또는 그에 대신하여 반사선(8)을 누락시킴으로써 눈금(6) 내에 인코딩될 수 있다. 또한, 절대 위치 데이터는 반사선 또는 비반사선(8 또는 10)의 추가 또는 제거없이 눈금(6) 내에 매립될 수 있다. 예를 들어, 선의 폭, 선 간의 거리 또는 그 색은 눈금(6) 내에 절대 위치 데이터를 매립하기 위하여 변경될 수 있다. 또한, 눈금의 측정 길이를 따라 취해진 특징부의 고유 조합에 의해 절대 위치를 정의하는 눈금보다는, 눈금은 눈금의 폭을 따라 취해진 특징부의 고유 조합에 의해 절대 위치를 정의하는 특징부를 가질 수 있다. 예를 들어, 눈금은 길이가 눈금을 가로질러 연장하는, 예를 들어, 눈금의 측정 길이에 실질적으로 수직인 복수의 바코드를 포함할 수 있다. 선택적으로, 눈금은 복수의 트랙을 포함할 수 있고, 적어도 하나, 선택적으로, 적어도 2개 또는 가능하면 모든 트랙이 복수의 규칙적으로 이격된 특징부를 포함할 수 있고(즉, 트랙은 필수적으로 상이한 기본 주파수의 증가 눈금 특징부를 포함할 수 있다), 트랙의 눈금 주기는 서로 달라서, 눈금의 폭의 양단의 특징부의 조합은 눈금의 측정 길이를 따라 임의의 하나의 포인트에서 유일하도록 한다.
이해하는 바와 같이, 본 발명은 증가 눈금에 사용될 수 있다. 이 경우, 원한다면, 기준 마크는 증가 눈금 트랙에 인접하여 또는 그 내에 매립되어 제공될 수 있다.
또한, 눈금은 절대 위치 정보를 정의하는 특징부를 포함하는 절대 트랙 및 규칙적으로 이격된 특징부를 포함하는 증가 트랙을 포함할 수 있다. 이 경우, 위상 정보는 이하에서 설명하는 실시예에서처럼 절대 트랙보다 증가 트랙으로부터 결정될 수 있다.
일련의 표시 그룹은, 일련의 표시로부터 위상 정보를 추출하여 미세 위치 정보(예를 들어, 눈금 표시의 주기보다 더 미세한 해상도를 갖는 위치 정보)가 결정되도록 하기 위하여 충분한 정보를 가지면서, 고유, 즉, 절대 위치 정보를 정의하는 눈금 길이를 따라 일련의 고유 이진 코드워드를 인코딩하는데 사용될 수 있다. 따라서, 이러한 시스템에서, 위치 정보는 (실질적으로 주기적인 표시의 위상 오프셋을 미세한 위치를 살피는 것에 의해 결정된) 미세 위치 뿐만 아니라 (이미지로부터 추출된 코드워드로부터 결정된) 대략적인 절대 위치로부터 만들어질 수 있다. 이러한 하이브리드 증가 및 절대 눈금의 세부 사항은 국제 특허 출원 PCT/GB2002/001629(공개 번호 WO 2002/084223)에 기재되어 있으며, 그 내용은 참고로 본 명세서에 포함된다.
장치(2)의 동작(100)의 방법이 도 3을 참조하여 설명한다. 방법은 판독 헤드(4)에 전력이 공급되면 시작된다. 제1 단계(102)는 판독 헤드(4) 및 눈금(6)의 상대 위치 및 속도를 결정하는 것을 포함한다. 요약하면, 이것은 기지의 시간차에서 눈금의 2개의 판독을 구하고 그 시간차에서 이동하는 거리에 기초하여 속도를 산출하는 것을 포함한다. 이 단계(102)의 프로세스는 도 4와 연관하여 더 상세히 설명한다.
판독 헤드(4) 및 눈금(6)의 위치 및 속도를 초기화하는 방법은 판독 헤드(4)에 의해 눈금(6)의 스냅샷을 구하고 스냅샷을 구한 시간을 기록하는 단계(202)에서 시작한다. 이것은 CPU(24)에 의해 신호를 LED(12)로 전송하여 LED(12)가 일시적으로 광을 방출하도록 함으로써 이루어진다. CPU(24)는 또한 이미지 센서(20)가 이미지 센서를 가로질러 떨어지는 광의 패턴의 세기를 동시에 감지하고 등록하도록 한다. 도 11의 a는 이미지 센서(20) 상에 떨어진 광의 예시적인 패턴의 개략도이다. 본 실시예에서, 광의 패턴은 LED(12)가 광을 방출하는 순간의 눈금(6)의 이미지이다. 알 수 있는 바와 같이, 이미지는 눈금 상의 비반사선(10) 및 반사선(8)에 대응하는 복수의 어두운 선(10) 및 밝은 선(8)을 포함한다. 이해하는 바와 같이, 이미지 센서(20)에 의해 얻어진 눈금(6)의 실제 이미지는 도 11의 a의 개략도에 도시된 것처럼 선명하지 않을 수 있다.
이미지 센서(20)의 출력은 이미지 센서 상에 떨어진 이미지를 나타내는 신호이다. 도 11의 b는 이미지 센서(20)에 의해 출력된 신호(50)의 예를 나타낸다.
단계(203)에서, CPU(24)는 이미지 센서(42)에 의해 출력된 신호(50)의 기본 주기 및 결상된 눈금 표시의 기본 주기를 찾고, 그 방법은 도 5를 참조하여 이하에서 상세히 설명한다.
단계(204)에서, 눈금 표시 및 이미지 센서(20)의 중신 선 간의 상대 위상 오프셋이 결정되고, 이에 대한 프로세스는 도 6을 참조하여 이하에서 설명한다. 요약하면, 상대 위상 오프셋은 이미지 센서(20)에 의해 출력된 신호(50)에 의해 기재된 파 및 이미지 센서(20)에 의해 출력된 신호(50)에 의해 기재된 파와 동일한 기본 주기를 갖는 기준 사인파(52)(사인파(52)가 이미지 센서(20)의 출력에 대하여 중심에 있는 네가티브로부터 포지티브로의 제로 포인트를 횡단하는 포인트(54) 등의 이미지 센서에 대한 소정의 위치를 갖는 기준 사인파) 간의 위상을 산출함으로써 결정된다. 이하에서 상세히 설명하는 바와 같이, 위상 오프셋의 산출은 사인파(52) 뿐만 아니라 기준 코사인파(미도시)와의 출력 신호(50)의 비교를 포함할 수 있다.
위상 오프셋이 결정되면, 판독 헤드(4) 및 눈금(6)의 대략적인 절대 상대 위치가 단계(206)에서 결정되고, 그에 대한 프로세스는 도 8을 참조하여 이하에서 상세히 설명한다. 판독 헤드(4) 및 눈금(6) 간의 미세한 절대 상대 위치는 이하에서 상세히 설명하는 바와 같이 대략적인 절대 위치를 산출된 위상 오프셋과 결합함으로써 단계(208)에서 결정된다.
단계(210)에서, 2개의 연속적인 유효 판독이 얻어졌는지를 결정된다. 그렇지 않으면, 2개의 연속 유효 판독이 얻어질 때까지 단계(202 내지 208)가 반복된다. 에러 검출 및 이미지 데이터의 정정을 가능하게 하기 위하여 눈금 코드에 리던턴트 정보를 포함하는 것이 일반적이다. 판독이 유효한지를 결정하는 것은 이미지 내의 눈금 코드를 디코딩 할 때 에러 레이트(즉, 수행해야 하는 에러 정정량)을 측정하는 것을 포함한다. 선택적으로, 판독이 유효한지를 결정하는 단계는 이미지 세기 또는 이미지의 기본 주기(그의 산출이 이하에서 설명된다)의 진폭을 평가하는 것을 포함할 수 있다.
2개의 연속적인 유효 판독이 얻어지면, 단계(212)에서 2개의 가장 최근의 연속적인 유효 판독 사이의 거리 및 그들이 취해진 시간에 기초하여 속도를 산출한다. 결정된 속도 및 가장 최근의 위치 판독은 이하에서 상세히 설명하는 바와 같이 미래 참조용으로 저장된다.
도 5를 참조하면, 이미지 센서(20)에 의해 결상된 눈금의 기본 주기를 결정하는 프로세스(300)가 눈금의 이미지를 복수의 부분으로 나눔으로써 단계(302)에서 시작한다. 이 프로세스의 설명을 돕기 위하여, 이미지 센서(20)에 의해 검출된 이미지의 세기를 나타내는 예시적인 파(142)를 나타내는 도 9의 a를 참조한다. 명료화를 위하여, 이미지는 선 손실없이 교호하는 반사 및 비반사선을 갖는 눈금의 일부이다. 또한, 실제로, 눈금의 기본 주기의 결정에서는 손실/추가 선 및/또는 눈금 상의 오염물의 효과를 감소시키기 위하여 도시된 것보다 세그먼트 당 더 많은 선이 있도록 장치가 구성된다. 또한, 기재된 실시예에서 파(wave)는 디지털 샘플링 데이터로 표현되지만, 파는 아날로그 파로서 도시된다.
이미지를 나타내는 파(142)는 이미지 센서(20)의 중심선(눈금(6) 상의 반사선 및 비반사선(8 및 10)의 길이에 평행하게 연장하는 중심선)의 각 측에 3개씩, 6개의 동일 사이즈 부분으로 분리된다. 단계(304)에서, 파(142)의 부분 중의 하나와 소정의 주기를 갖는 (포지티브 그래디언트의 중심점이 이미지 센서의 중심에 있도록 이미지 센서에 대하여 소정의 위치를 갖는) 기준 사인파(144)의 대응 부분 간의 위상이 결정된다.
각 부분의 위상은 도 6에 도시된 프로세스(400)를 이용하여 산출될 수 있다. 이 프로세스(400)는 단계(402)에서 파(142)의 부분 중의 하나 및 기준 사인파(144)의 대응 부분의 내적을 산출하여 "가상" 성분(IM)을 얻는 것을 포함한다. 단계(404)에서, 파(142)의 동일 부분과 기준 코사인파(146)의 대응 부분의 내적이 산출되어 "실" 성분(RE)을 얻는다. 단계(406)에서, 실 성분에 의해 나누어진 가상 성분의 역 TAN이 산출되어 각 위상 오프셋과 직접 비례하는 값(θ)을 구한다. 각 위상 오프셋은 단계(406)에서 결정된 값으로부터 단계(408)에서 산출된다. 이 프로세스는 파(142)의 부분의 각각에 대하여 반복된다.
도 9의 a에 도시된 예에서 알 수 있는 바와 같이, 부분(1)의 이미지를 나타내는 파(142)는 기준 사인파(144)와 위상이 약간 벗어나 있다. 이미지를 나타내는 파(142)와 기준파(144) 간의 위상은 파(142)가 기준 사인파(144)와 거의 360도 또는 위상의
Figure 112011105043177-pct00001
라디안 만큼 벗어난 부분(6)까지 부분의 각각에 대하여 점진적으로 증가한다. 단계(306)에서, 각 청크(chunk)에 대한 위상 오프셋은 도 9의 b에 도시된 바와 같이 그래프로 플로팅되고, 모든 포인트를 통해 자장 잘 맞는 선의 그래디언트가 산출된다. 가장 잘 맞는 선의 그래디언트는 기준 사인파(144) 및 이미지를 나타내는 파(142)의 주기 간의 차에 직접 비례한다. 따라서, 단계(308)에서, 파(142)의 기본 주기 및 눈금 표시의 기본 주기는 그 차에 기초하여 결정될 수 있다. 이해되는 바와 같이, 파(142)의 주기가 기준 사인파(144) 및 코사인파(146)의 주기와 동일하면, 가장 잘 맞는 선의 그래디언트는 제로이다.
도 9와 연결하여 상술한 예에서, 예시적인 파(142)의 제1 부분이 기준 사인파(144)와 위상이 약간 벗어나도록 하여 눈금의 스냅샷을 찍는다. 따라서, 기준파 및 기준 사인파(144) 간의 위상차는 각 부분에 대하여 점진적으로 증가하였다. 그러나, 도 10의 a에 도시된 바와 같이, 파(143)의 제1 부분이 기준 사인파(145)와 위상이 실질적으로 벗어나는 포인트에서 눈금의 스냅샷을 찍는다. 따라서, 임의의 포인트에서, 인접하는 부분 사이에 위상 오프셋의 점프가 있을 수 있다. 이 예에서, 위상 오프셋 점프는 부분 4 및 5 사이에 발생한다(부분 4의
Figure 112011105043177-pct00002
에 근접한 위상 오프셋으로부터 부분 5의 제로에 근접한 위상 오프셋으로). 이 경우, 각 부분에 대한 위상 오프셋값의 가장 잘 맞는 라인은 기준 사인파(145) 및 이미지를 나타내는 파(143)의 주기 간의 차에 직접 비례하는 그래디언트를 제공하지 않는다. 그러므로, 도 5에 도시된 방법의 단계(306)는 인접하는 부분 간의
Figure 112011105043177-pct00003
이상의 임의의 위상 오프셋 점프를 제거하는 것을 포함한다. 이것은 부분의 산출된 위상 오프셋에
Figure 112011105043177-pct00004
의 정수배를 가산 또는 감산함으로써 달성되어 도 10의 b에 도시된 바와 같이
Figure 112011105043177-pct00005
보다 작은 인접 부분 간의 위상 변화를 항상 제공한다. 점프가 제거되면, 가장 잘 맞는 선이 결정되고 도 10을 참조하여 상술한 것과 동일한 방법으로 기본 주기를 얻는다.
단계(310)에서, 이전의 단계(308)에서 결정된 기본 주기에 대응하는 룩업표가 선택된다. 선택된 룩업표는 결정된 기본 주기와 동일한 주기를 갖는 사인 및 코사인 파를 나타내는 값을 포함하고 위상 오프셋을 측정하는데(즉, 단계 108 및 204)에 사용된다. 룩업표는 미리, 예를 들어, 판독 헤드의 시동시에 생성되거나 메모리(32)에 미리 저장될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 위상 오프셋을 찾는 프로세스(400)는 또한 이미지 센서의 중심선에 대하여 이미지 센서에 의해 출력된 아날로그 신호(50)의 위상 오프셋을 측정하는데(즉, 도 5의 단계(304))에 사용된다. 이 경우, 그러나, 도 4의 단계(203)에서 결정된 주기를 갖는 기준파(52)(단계 402) 및 코사인파(미도시)(단계 404)와의 이미지 센서에 의해 출력된 아날로그 신호(50)의 전체 디지털화된 버전에 대한 내적이 산출된다. 단계(406)에서 실 성분에 의해 분리된 가상 성분의 역 TAN이 산출되어 각 위상 오프셋(θ)을 구하고, 결합된 절대 위치의 결정(도 4의 단계(208)에서)에 사용되는 오프셋 거리로 변환된다.
도 3을 다시 참조하면, 프로세스(100)는 눈금의 또 다른 스냅샷을 얻고 및 스냅샷이 찍히는 시간이 기록되는 단계(104)에서 계속된다. 단계(104)는 제어기(7)로부터의 위치 요청의 수신시 수행될 수 있다. 그러나, 위치 요청이 소정의 최대 시간 내에 제어기(7)로부터 수신되지 않으면, 판독 헤드(4)는 단계(104)를 초기화할 수 있다. 이것에 의해, 상대 속도가 규칙적으로 업데이트되고 따라서 제어기가 위치 정보를 요청할 때 정확한 외삽 위치가 결정될 수 있다.
단계(106)에서, 결상된 눈금 표시의 기본 주기가 결정된다. 이것은 도 5와 연관하여 상술한 프로세스(300)를 사용하여 수행된다. 단계(108)에서 결상된 눈금 표시의 위상 오프셋이 도 6과 연관하여 상술한 프로세스(400)를 이용하여 측정된다. 이미지 센서에 의해 출력된 아날로그 신호(50)의 전체 디지털화된 버전에 대한 내적이 산출된다.
단계(110)에서, 외삽 위치가 산출된다. 이것은 상대 속도를 이전의 위치가 결정된 후 경과된 시간과 승산함으로써 수행된다. 이것은 이전 위치가 결정된 후에 이동된 거리를 제공한다. 이 거리를 이전의 위치에 더하면 외삽 위치를 제공한다. 그러나, 이 계산은 속도가 일정한 것으로 가정한다. 임의의 가속은 외삽 위치에 작은 에러를 유발할 것이다.
따라서, 단계(112)에서 외삽 위치가 정정되어 (그 크기가 하나의 눈금 주기의 절반 미만인) 임의의 에러를 제거하고, 그 프로세스는 도 7과 관련하여 이하에서 상세히 설명한다. 에러가 항상 눈금 주기의 절반 미만이라는 요구사항은 눈금(6)에 대하여 판독 헤드(4)의 가속에 대한 상한을 부여한다. 판독 헤드가 100 μs 마다 스냅샷을 찍는 30 μm 주기 눈금을 갖는 일반적인 시스템에서, 이 한계는 약 1500 m/s2 (150g)이고, 이는 임의의 도량형 애플리케이션에서 요구되는 것보다 매우 높다.
단계(104)에서 제어기(7)의 위치 정보 요청에 응답하여 스냅샷이 요청되면, 단계(114)에서 완결된 외삽 위치는 제어기(7)로 전송된다.
방법은, 현재 완결된 외삽 위치, 이전에 알고 있는 위치, 및 이들 위치가 산출된 스냅샷이 찍힌 각각의 시간에 기초하여 현재 속도가 업데이트되고 산출되는 단계(116)에서 계속된다.
단계(118)에서, 단계(104)에서 얻은 스냅샷으로부터 실제 대략적인 위치가 판독되고, 그 프로세스(600)는 도 8과 관련하여 이하에서 더 상세히 설명한다.
단계(120)에서, 단계(118)에서 스냅샷으로부터 판독된 대략적인 위치가 단계(114)에서 결정된 완결된 외삽 위치의 대략적인 부분과 비교된다. 이것은 초기에 완결된 외삽 위치로부터 단계(108)에서 측정된 위상을 제거하여 완결된 외삽 위치의 대략적인 부분을 획득하는 것을 포함한다. 판독된 대략적인 위치가 외삽 위치의 대략적인 부분과 다르면, 에러가 발생한다. 판독 위치 및/또는 외삽 위치가 부정확하다. 본 발명에 따라 동작하는 인코더 장치에서는, 대략적인 외삽 위치가 판독된 대략적인 위치보다 부정확할 가능성이 적고, 따라서, 즉시 경고를 발하거나 정정 액션을 취하기보다는, 단계(122)에서 에러 카운터가 증가한다. 단계(126)에서, 판독된 대략적인 위치 및 대략적인 외삽 위치 간의 연속적인 차의 수가 충분한 경우에만(예를 들어, 에러 카운트가 소정의 임계 레벨과 동일한 경우), 본 발명에 따른 인코더 장치는 액션을 취한다. 이 경우, 정정 액션을 취하기 전에 적어도 4개의 연속적인 차가 허용된다. 이 경우, 정정 액션은 프로세스를 속도 및 위치가 재초기화되는 단계(102)로 되돌리는 것을 포함한다. 물론, 다른 액션은 에러 및/또는 경고 신호를, 예를 들어, 제어기(7)에 발하여, 제어기가 그에 응답하여 액션을 취하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어기(7)는 이러한 에러의 수신에 응답하여 판독 헤드(4) 및 눈금(6)이 위치하는 머신(또는 머신의 일부)을 정지할 수 있다.
판독된 대략적인 위치 및 대략적인 외삽 위치가 동일하면, 단계(124)에서 에러 카운트는 제로로 설정된다.
상술한 바와 같이, 외삽 위치 및 실제 판독 간의 차이를 처리하는데 다른 방법이 사용될 수 있다. 특히, 차이가 외삽 위치 또는 눈금 판독에서의 에러에 의한 것인지를(및 예를 들어 에러를 시그널링하고 및/또는 정정 액션을 취할 것인지를) 결정하는 것은 차이의 크기에 기초할 수 있다. 특히, 상술한 바와 같이, 사용되는 코딩 방식에 따라, 작은 차이는 외삽 프로세스의 실패 때문인 것으로 가정하고 큰 차이는 눈금 판독의 실패 때문인 것으로 가정할 수 있다.
외삽 위치를 완결하기 위한 프로세스(500)는 도 7을 참조하여 설명한다. 방법은, 위상 정보가 (단계(110)에서 결정된) 본래의 외삽 위치로부터 제거되는 단계(502)에서 시작한다. 실제로, 이것은 본래의 외삽 위치를 가장 가까운 대략 절대 위치(즉, 가장 가까운 눈금 주기)로 잘라버림으로써 달성된다. 단계(504)에서, 단계(108)에서 측정된 위상 오프셋이 잘라진 외삽 위치에 더해져 "새로운 외삽 위치"를 획득한다. 판독 헤드(4) 및 눈금(6)이 장착된 부분의 가속도에 대한 제한 때문에, 새로운 외삽 위치는 본래의 외삽 위치의 주기의 1/2 내에 있어야 한다. 따라서, 단계(506)에서, 이것이 사실인지를 확인한다. 이것은 본래의 외삽 위치로부터 새로운 외삽 위치를 감산하는 것을 포함한다. 그들 간의 차가 -1/2 주기보다 작으면, 단계(508)에서, 하나의 주기가 새로운 외삽 위치로부터 감산된다. 그들 간의 차가 1/2 주기보다 크면, 단계(510)에서 하나의 주기가 새로운 외삽 위치에 더해진다. 그들 간의 차가 -1/2와 1/2 주기 사이이면, 새로운 외삽 위치는 변경되지 않는다. 마지막으로, 단계(512)에서, 완결된 외삽 위치는 보정된(또는 변경되지 않은) 외삽 위치로 설정된다.
대략적인 절대 위치를 판독하는 프로세스(600)는 도 8을 참조하여 설명한다. 프로세스는, CPU(24)가 눈금의 이미지, 즉, 이미지 센서(20)로부터 출력된 신호(50)로부터 비트 스트림을 판독하는 단계(602)에서 시작한다. 눈금 표시의 기본 주기 및 이미지 센서(20)의 중심선에 대한 위상 오프셋은 단계(106 및 108)에서 이미 결정되었다. 따라서, CPU(24)는 신호(50) 내의 어떤 포인트에서 진폭이 눈금(6) 상의 반사선 또는 비반사선(8 또는 10)을 나타내는지를 알고 있다. 도 11의 a 내지 도 11의 c에 도시된 바와 같이, 그들 포인트의 각각에서, CPU(24)는 신호(50) 내의 낮은 진폭(예를 들어, 임계치(At) 미만의 진폭)을 "1" 비트로서 해석하고 높은 진폭(예를 들어, 임계치(At)보다 큰 진폭)을 "0" 비트로서 해석한다.
눈금(6) 상의 절대 데이터의 비트는 코드워드(예를 들어 코드 워드 11)로 그룹핑된다. 각각의 코드워드는 눈금(6)을 따라 고유 절대 위치를 정의한다. 이해하는 바와 같이, 각 코드워드의 시작시의 시작 심볼은 각 코드워드의 시작은 나타내는데 사용된다. 예를 들어, 본 실시예에서, 시작 워드는 비트 시퀀스 "1101"을 포함할 수 있다. 시작 심볼이 사용되면, 시작 심볼의 선택은 제한되고, 시작 심볼에 대해 선택된 시퀀스가 임의의 코드워드 내에서 발생하지 않으면, 코드워드의 다른 부분이 시작 심볼로서 잘못 인식될 수 있다. 또한, 시작 심볼의 시작과 함께 코드워드가 종료하지 않아야 하는데, 이것은 코드워드의 위치가 몇 개의 비트에 의해 잘못 해석될 수 있기 때문이다.
이미지 센서 윈도우는 스냅샷을 찍은 시간에 판독 헤드(4) 및 눈금(6)의 상대 위치와 무관하게 적어도 하나의 완전한 코드워드를 볼 수 있도록 충분히 넓다.
단계(604)에서, 시작 심볼이 위치하고, 단계(606)에서 시작 심볼을 따르는 비트가 판독된다. 코드워드에 대응하는 눈금을 따르는 위치가 결정된다. 이것은 코드워드를 디코딩할 때 사용되는 메모리(32)에 저장된 룩업표의 사용에 의해 수행된다. 따라서, 단계(608)에서, 이미지로부터 판독된 코드워드는 룩업표에 저장된 코드워드와 비교된다. 룩업표 내의 매칭 위치는 눈금 데이터에 대한 코드워드의 대략적인 절대 위치를 제공한다. 눈금 데이터에 대한 판독 헤드의 대략적인 절대 위치는 단계(608)에서 찾은 코드워드의 대략적인 위치로부터 단계(604)에서 찾은 판독 헤드에 대한 시작 심볼의 위치를 감산함으로써 산출된다. 물론, 에러있는 비트의 존재를 극복하기 위하여, 국제 특허 출원 번호 PCT/GB2002/001629에 개시된 기술 등의 에러 검출 및 정정 기술이 채용될 수 있다. 또한, 눈금(6)에 대한 판독 헤드(4)의 대략적인 절대 위치를 인코딩하고 결정하는데 다른 기술이 사용될 수 있다. 예를 들어, 눈금(6) 상의 반사 및 비반사선(8 및 10)은 의사 랜덤 절대 코드를 인코딩할 수 있고, 소정수의 비트의 모든 조합은 판독 헤드(4) 및 눈금(6) 간의 절대 상대 위치를 고유하게 식별한다.
따라서, 적어도 부분적으로 외삽된 위치 정보를 출력하지만 외삽 위치가 눈금으로부터 취해진 모든 판독과 일치하도록 적절한 체크를 수행하는 인코더를 동작하는 방법이 기재된다. 차이가 있으면, 인코더는 외삽 위치를 여전히 출력하지만 차이의 기록을 유지한다. (랜덤 노이즈에 의해 발생하거나 예를 들어 헤드가 눈금 상의 오염물 상을 건넘으로써)위치 판독이 부정확하면, 외삽 및 측정 위치가 일치하는지를 체크하고 인코더는 계속 정상적으로 동작한다. 반면에, 위치 판독이 정확하고 외삽 위치가 부정확하면, 외삽 위치가 정확한 판독으로부터 계속적으로 천천히 벗어나는지를 체크한다. 작은 수의 체크 후에, 판독 헤드는 이 상황을 식별할 수 있고 출력 위치가 크게 잘못되기 전에 적절한 액션을 취한다.
기재된 방법은 눈금의 전체 판독으로 각각의 외삽 위치를 체크한다. 그럼에도 불구하고, 이것은 반드시 사실인 것은 아니며, 예를 들어, 외삽 위치의 일부만이 체크될 수 있다. 예를 들어, 이러한 체크는 빈번한 간격으로, 즉, 시간 기반 또는 예를 들어 산출된 위치의 수(예를 들어, 적어도 10번째마다, 적어도 5번째마다, 또는 적어도 하나 걸러 외삽 위치마다 체크된다)에 기초하여 수행된다. 또한, 이러한 체크가 수행되는 규칙은 적응될 수 있으며, 예를 들어, 결정된 이전의 차이의 수 및/또는 크기 등의 다양한 이유로 변경될 수 있다.

Claims (30)

  1. 일련의 고유 절대 위치들을 정의하는 특징부들을 갖는 눈금 및 상기 눈금의 개별 스냅샷들을 획득함으로써 상기 눈금을 판독하기 위한 판독 헤드를 포함하는 위치 인코더 장치를 동작하는 방법으로서,
    상기 눈금의 적어도 하나의 이전 판독으로부터 외삽 위치 정보를 산출하는 단계;
    외삽 위치와 상기 눈금의 판독으로부터 산출된 위치 간의 임의의 차이(discrepancy)를 결정하기 위하여 상기 외삽 위치를 상기 눈금의 판독으로부터 산출된 위치와 비교하는 단계;
    차이가 있는지의 여부와 상관 없이 상기 외삽 위치 정보를 이용하는 단계; 및
    임의의 차이의 기록을 유지하는 단계
    를 임의의 순서로 포함하는, 위치 인코더 장치를 동작하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 외삽 위치의 산출의 실패를 나타내는 차이에 대한 기록을 모니터링하는 단계를 포함하는, 위치 인코더 장치를 동작하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 모니터링하는 단계는 차이의 개수를 모니터링하는 단계를 포함하는 것인, 위치 인코더 장치를 동작하는 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 모니터링하는 단계는 상기 차이의 크기(magnitude)를 모니터링하는 단계를 포함하는 것인, 위치 인코더 장치를 동작하는 방법.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외삽 위치의 실패를 나타내는 차이의 경우 에러 루틴을 수행하는 단계를 더 포함하는, 위치 인코더 장치를 동작하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 에러 루틴을 수행하는 단계는 에러 신호를 발행하는(issuing) 것을 포함하는 것인, 위치 인코더 장치를 동작하는 방법.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외삽 위치 정보를 산출하는 단계는, i) 적어도 하나의 이전에 결정된 절대 위치로부터 외삽된 대략적인(coarse) 위치 및 ii) 상기 눈금의 현재 판독으로부터 산출된 미세 피치 위치 정보를 이용하는 단계를 포함하는 것인, 위치 인코더 장치를 동작하는 방법.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비교하는 단계는, 대략적인 외삽 위치를 상기 눈금으로부터 판독된 대략적인 위치 정보와 비교하는 단계를 포함하는 것인, 위치 인코더 장치를 동작하는 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 미세 피치 위치 정보는 상기 일련의 고유 절대 위치들을 정의하는 특징부들로부터 결정되는 것인, 위치 인코더 장치를 동작하는 방법.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외삽 위치를 외부 장치로 전송하는 단계를 포함하는, 위치 인코더 장치를 동작하는 방법.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 후속 외삽 산출에 사용될 외삽 위치를 저장하는 단계를 포함하는, 위치 인코더 장치를 동작하는 방법.
  12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 외삽 위치는 상기 눈금의 판독으로부터 산출된 위치와 비교되어 이 위치들 간의 임의의 차이를 결정하는 것인, 위치 인코더 장치를 동작하는 방법.
  13. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하도록 구성되는 위치 정보를 정의하는 특징부들을 갖는 눈금을 판독하는, 판독 헤드(4).
  14. 일련의 고유 절대 위치들을 정의하는 특징부들을 갖는 눈금 및 상기 눈금의 개별 스냅샷들을 획득함으로써 상기 눈금을 판독하는 판독 헤드를 포함하는 위치 인코더 장치로서,
    상기 눈금의 적어도 하나의 이전 판독으로부터 외삽 위치 정보를 산출하고,
    외삽 위치와 상기 눈금의 판독으로부터 산출된 위치 간의 임의의 차이를 결정하기 위하여 상기 외삽 위치를 상기 눈금의 판독으로부터 산출된 위치와 비교하고,
    차이가 있는지의 여부와 상관 없이 상기 외삽 위치를 이용하며,
    임의의 차이의 기록을 유지하도록
    구성되는, 위치 인코더 장치.
  15. 위치 정보를 정의하는 특징부들을 갖는 눈금 및 상기 눈금을 판독하기 위한 판독 헤드를 포함하는 위치 인코더 장치를 동작하는 방법으로서,
    i) 적어도 하나의 이전에 결정된 절대 위치로부터 외삽된 대략적인 위치 및 ii) 상기 눈금의 현재 판독으로부터 산출된 미세 위치 정보로부터 외삽 위치 정보를 산출하는 단계
    를 포함하는, 위치 인코더 장치를 동작하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    외삽 위치와 상기 눈금의 판독으로부터 산출된 위치 간의 임의의 차이를 결정하기 위하여 상기 외삽 위치를 상기 눈금의 판독으로부터 산출된 위치와 비교하는 단계;
    차이가 있는지의 여부와 상관 없이 상기 외삽 위치 정보를 이용하는 단계; 및
    임의의 차이의 기록을 유지하는 단계
    를 임의의 순서로 더 포함하는, 위치 인코더 장치를 동작하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 외삽 위치의 산출의 실패를 나타내는 차이에 대한 기록을 모니터링하는 단계를 포함하는, 위치 인코더 장치를 동작하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 모니터링하는 단계는 차이의 개수를 모니터링하는 단계를 포함하는 것인, 위치 인코더 장치를 동작하는 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 모니터링하는 단계는 상기 차이의 크기를 모니터링하는 단계를 포함하는 것인, 위치 인코더 장치를 동작하는 방법.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외삽 위치의 실패를 나타내는 차이의 경우 에러 루틴을 수행하는 단계를 더 포함하는, 위치 인코더 장치를 동작하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 에러 루틴을 수행하는 단계는 에러 신호를 발행하는 것을 포함하는 것인, 위치 인코더 장치를 동작하는 방법.
  22. 제16항에 있어서, 상기 비교하는 단계는 대략적인 외삽 위치를 상기 눈금으로부터 판독된 대략적인 위치 정보와 비교하는 단계를 포함하는 것인, 위치 인코더 장치를 동작하는 방법.
  23. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 눈금은 일련의 고유 절대 위치들을 정의하는 특징부들을 포함하는 것인, 위치 인코더 장치를 동작하는 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 미세 위치 정보는 상기 일련의 고유 절대 위치들을 정의하는 특징부들로부터 결정되는 것인, 위치 인코더 장치를 동작하는 방법.
  25. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외삽 위치를 외부 장치로 전송하는 단계를 포함하는, 위치 인코더 장치를 동작하는 방법.
  26. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 후속 외삽 산출에 사용될 상기 외삽 위치를 저장하는 단계를 포함하는, 위치 인코더 장치를 동작하는 방법.
  27. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 외삽 위치는 상기 눈금의 판독으로부터 산출된 위치와 비교되어 이 위치들 간의 임의의 차이를 결정하는 것인, 위치 인코더 장치를 동작하는 방법.
  28. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하도록 구성되는 위치 정보를 정의하는 특징부들을 갖는 눈금을 판독하는, 판독 헤드(4).
  29. 위치 정보를 정의하는 특징부들을 갖는 눈금 및 상기 눈금을 판독하는 판독 헤드를 포함하는 위치 인코더 장치로서,
    i) 적어도 하나의 이전에 결정된 절대 위치로부터 외삽된 대략적인 위치 및 ii) 상기 눈금의 현재 판독으로부터 산출된 미세 위치 정보를 사용하여, 상기 눈금의 적어도 하나의 이전 판독으로부터 외삽 위치 정보를 산출하도록 구성된, 위치 인코더 장치.
  30. 제29항에 있어서, 상기 위치 인코더 장치는 또한,
    외삽 위치와 상기 눈금의 판독으로부터 산출된 위치 간의 임의의 차이를 결정하기 위하여 상기 외삽 위치를 상기 눈금의 판독으로부터 산출된 위치와 비교하고,
    차이가 있는지의 여부와 상관 없이 상기 외삽 위치를 이용하며,
    임의의 차이의 기록을 유지하도록
    구성되는 것인, 위치 인코더 장치.
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