KR20110088506A - 절대 인코더 셋업 표시 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 측정 차원에서 절대 위치 정보를 정의하는 피쳐를 갖는 눈금자와 상기 피쳐를 판독하도록 구성된 판독헤드를 포함하는 절대 인코더 장치를 동작시키는 방법에 관한 것이다. 이 방법은, 절대 위치 정보를 정의하는 피쳐들 중 적어도 일부의 적어도 하나의 표현을 얻는 단계와; 상기 표현의 품질을 나타내는 적어도 하나의 파라미터를 결정하기 위해 상기 적어도 하나의 표현을 분석하는 단계와; 상기 적어도 하나의 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 눈금자와 상기 판독헤더의 상대적 셋업을 나타내는 출력을 제공하는 단계를 포함한다.

Description

절대 인코더 셋업 표시{ABSOLUTE ENCODER SETUP INDICATION}
본 발명은 절대 위치 인코더에 관한 것으로, 더 구체적으로는 절대 위치 인코더의 셋업을 결정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
눈금자에 관한 판독헤드의 절대 위치가 결정될 수 있도록 하는 절대 위치 인코더가 알려져 있다. 이와 같은 인코더는, 눈금자의 측정 차원(measuring dimension)을 따라 연속적으로 형성된 고유 위치 데이터를 갖는 적어도 하나의 트랙을 갖는 눈금자를 포함한다. 이 데이터는 예를 들어, 의사랜덤 비트 시퀀스 또는 이산 코드워드의 형태일 수 있다. 이 데이터를 판독함으로써, 판독헤드는 자신과 눈금자의 상대적 절대 위치를 결정할 수 있다. 절대 인코더는, WO/2002/084223으로 공개된 국제 특허출원 번호 PCT/GB2002/001629호 및 유럽 특허 제0503716호에 기술된 바와 같이 1차원으로, 또는 유럽특허 제1099936호에 기술된 바와 같이 2차원으로, 위치 정보를 제공할 수 있다.
절대 인코더의 적절한 기능은 판독헤드와 눈금자의 적절한 셋업에 의존할 수 있다. 이것은 측정 차원에서가 아닌 소정의 자유도와 더불어 판독헤드와 눈금자의 상대적 정렬을 포함할 수 있다. 예를 들어, 눈금자를 적절하게 판독하는 판독 헤드의 능력은 판독헤드와 눈금자가 적절한 탑재 높이에서 상대적으로 셋업되는 것, 및/또는 판독헤드가 눈금자에 관해 한쪽으로 기울어지거나(yaw), 피칭되거나 롤링되지 않도록 적절하게 정렬되는 것에 달려있다. 또한, 눈금자과 판독헤드의 상대적 정렬과는 독립적으로 다른 인자들에도 의존할 수 있다. 예를 들어, 눈금자를 적절하게 판독하는 판독헤드의 능력은 눈금자의 청결에 의존할 수 있다.
본 발명은 절대 눈금자 피쳐(feature)의 표현(representation)의 분석에 기초하여 판독헤드 및 눈금자 셋업을 나타내는 출력을 제공하는 절대 위치 인코더를 제공한다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 절대 인코더 장치를 동작시키는 방법이 제공된다. 이 절대 인코더 장치는 적어도 하나의 측정 차원에서 절대 위치 정보를 정의하는 피쳐를 갖는 눈금자와 상기 피쳐를 판독하도록 구성된 판독헤드를 포함하고, 이 방법은, 절대 위치 정보를 정의하는 피쳐들 중 적어도 일부의 적어도 하나의 표현을 얻는 단계와; 상기 표현의 품질을 나타내는 적어도 하나의 파라미터를 결정하기 위해 상기 적어도 하나의 표현을 분석하는 단계와; 상기 적어도 하나의 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 눈금자와 상기 판독헤더의 상대적 셋업을 나타내는 출력을 제공하는 단계를 포함한다.
표현의 품질을 결정하는 것은, 판독헤드와 눈금자가 서로에 관해 적절하게 배열되었는지를 검사하는 것과 눈금자의 상태를 검사하는 것을 포함한, 판독헤드와 눈금자가 적절히 셋업되었는지의 여부를 검사하는 일관적으로 신뢰성있는 방법을 제공하는 것으로 파악되었다. 이것은 판독헤드가 정확하고 및/또는 신뢰성있는 위치 정보를 얻는 것을 보장하기 위해 중요할 수 있다. 따라서, 표현의 품질을 나타내는 파라미터는 위치 정보, 특히, 신뢰성있고 및/또는 정확한 위치 정보를 제공하기 위해 표현의 적합성의 측정을 제공할 수 있다.
출력은 인코더 장치의 적절한 동작을 보장하기 위해 많은 다양한 방식으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 이하에서 더 상세히 기술되는 바와 같이, 출력은 판독헤더와 눈금자가 적절히 셋업될 때 사용자에게 이를 표시하여, 판독헤더와 눈금자가 인코더 장치로부터 최적의 성능을 얻고 있다는 것을 사용자가 보장할 수 있도록 하기 위해 사용될 수 있다. 만일 출력이 최적이하(sub-optimum)의 성능이 달성되고 있다고 표시하면, 사용자는 교정 동작을 취할 수 있다. 선택사항으로서, 출력은, (예를 들어, 판독헤드가 사용되고 있는 머신을 정지시킴으로써) 출력에 응답할 수 있는, 예를 들어, 제어기에 의해 수신될 수 있다.
적어도 하나의 파라미터를 결정하는 것은 피쳐의 적어도 하나의 표현에만 기초할 수 있다. 따라서, 이것은 판독헤드와 눈금자의 상대적 배열에 관한 셋업 정보가 적어도 하나의 표현만으로부터 결정될 수 있게 한다. 특히, 이것은 셋업 정보가 싱글 트랙 내에 포함된 피쳐들로부터 결정될 수 있게 한다. 따라서, 이 방법은 싱글 트랙만을 포함하는 눈금자에서 사용될 수 있다. 이해하겠지만, 만일 눈금자가 1차원 눈금자라면, 트랙은 1차원만으로 연장될 수 있다. 만일 눈금자가 2차원 눈금자라면, 트랙은 2차원으로 연장될 수 있다.
인코더 장치는 자기적 또는 유도성 인코더일 수 있다. 인코더 장치는 용량성 인코더일 수 있다. 선택사항으로서, 인코더 장치는 광학적 인코더일 수 있다. 이 경우, 인코더 장치는 판독헤더가 눈금자를 투과한 광을 검출하는 투과형 장치일 수 있다. 선택사항으로서, 인코더 장치는 판독헤더가 눈금자로부터 반사된 광을 검출하는 반사성 장치일 수 있다. 판독헤드는 눈금자를 조사하기 위한 광원을 포함할 수 있다.
이해하겠지만, 눈금자 상에서 피쳐들이 정의될 수 있는 많은 적절한 방식이 있다. 예를 들어, 피쳐들은 특정한 전자기 방사(EMR; ElectroMagnetic Radiation) 특성을 갖는 표식, 예를 들어, 특정한 광학적 특성, 또는 눈금자의 부분들의 특정한 투과도나 반사도에 의해 정의될 수 있다. 따라서, 눈금자는 광학적 눈금자일 수 있다. 피쳐는 예를 들어 최소 반사도 또는 투과도 값을 갖는 눈금자의 부분에 의해 정의될 수 있다. 선택사항으로서, 피쳐는 최대 반사도 또는 투과도 값을 갖는 눈금자의 부분들에 의해 정의될 수 있다. 자기 인코더의 경우, 피쳐들은 특정한 자기적 특성을 갖는 표식, 예를 들어, 강자성 재료의 존재 또는 부재에 의해 정의될 수 있다. 용량성 눈금자의 경우, 피쳐들은 특정한 용량적 특성을 갖는 표식에 의해 정의될 수 있다.
피쳐들은, 라인, 점, 또는 판독헤드에 의해 읽혀질 수 있는 기타의 구성의 형태를 취할 수 있다. 1차원 눈금자의 선호되는 구성은 측정 차원에 수직한 차원으로 트랙의 전체 폭을 가로질러 연장되는 라인을 포함할 수 있다. 절대 위치 정보는 트랙 내의 피쳐들의 선택적 구성에 의해 피쳐들 내에 인코딩될 수 있다. 예를 들어, 일련의 피쳐들의 크기 및/또는 간격은 트랙 내에 데이터를 인코딩하도록 선택될 수 있다.
본 발명에서 사용하기에 적절한 센서들로는, 전하-결합 소자(CCD), CMOS 센서, 포토다이오드 어레이, 홀 센서 어레이, 자기-저항성 센서 어레이, 및 용량성 센서 어레이를 포함된다. 표현을 얻기 위해 판독헤드에서 사용하기에 적절한 센서 구조는 이산 센서 요소들의 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서는 이산 센서 요소들의 1차원 선형 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 눈금자가 광학적 눈금자인 경우, 센서는 1차원 CMOS 센서일 수 있다. 이산 센서 요소들의 어레이는, 어레이가 눈금자의 측정 차원에 평행하게 연장되도록 배열될 수 있다. 이 배열은, 피쳐가 눈금자의 측정 차원에 수직으로 연장되는 라인을 포함할 때 특히 유용하다.
표현의 품질을 나타내는 파라미터를 결정하기 위해 표현을 분석하는 것은, 미리결정된 기준에 관하여 표현에 액세스하는 것을 포함할 수 있다. 적절한 기준은, 적어도 하나의 표현 내의 피쳐들의 적어도 일부의 배향, 표현 내의 피쳐들의 적어도 일부의 품질, 표현의 왜곡, 및/또는 표현의 배율을 포함할 수 있다.
따라서, 적어도 하나의 표현을 분석하는 것은, 적어도 하나의 표현 내의 피쳐들의 배향을 분석하는 것을 포함할 수 있다. 이것은 판독헤드 및 스케일의 상대적 기울어짐(yaw)(즉, 눈금자에 수직으로 연장되는 축 주위의 상대적 로테이션)을 결정하는데 유용할 수 있다. 2차원 CCD 또는 2차원 CMOS 센서와 같은, 2차원으로 연장되는 센서 어레이를 이용할 때, 적어도 하나의 표현 내의 피쳐들의 배향이 결정될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 표현을 분석하는 것은, 표현 내의 피쳐들의 적어도 일부의 품질을 분석하는 것을 포함할 수 있다. 이것은 피쳐들의 적어도 일부가 표현 내에 얼마나 잘 재생되는지를 분석하는 것을 포함할 수 있다. 피쳐들의 강도를 특정하기 위해 사용되는 속성은 사용되는 눈금자의 타입(특히, 눈금자 상에서 피쳐들이 정의되는 방식)과 피쳐를 검출하는데 사용되는 방법에 의존한다. 예를 들어, 이것은 강도는 피쳐들의 크기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이것은 측정 차원에서의 그들의 크기일 수 있다. 선택사항으로서, 강도는 적어도 하나의 표현 내의 특징들의 적어도 일부의 진폭을 포함할 수 있다. 선택사항으로서, 강도는 피쳐들의 가장자리의 날카로움(sharpness)을 포함할 수 있다.
표현의 다른 특성들은 표현의 품질을 나타내는 파라미터를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 절대 인코더 눈금자는, 종종, 판독헤더가 표현 상에서 에러 검사 및/또는 에러 정정을 수행할 수 있기 위해 절대 위치 데이터 내에 리던던시를 포함한다. 이 경우, 적어도 하나의 파라미터를 결정하는 것은 표현의 에러 레이트를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 이것은 교정되어야 할 비트들의 갯수를 결정하는 것을 포함할 수 있다.
나아가, 적어도 하나의 표현을 분석하는 것은, 표현을 가로질러, 표현 내의 피쳐들의 특성(예를 들어, 그들의 진폭, 날카로움 및/또는 배율)을 비교하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이것은, 표현의 한쪽 끝에서의 적어도 하나의 피쳐가 표현의 다른쪽 끝에서의 적어도 하나의 피쳐의 진폭보다 큰지를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 만일 그렇다면, 이것은 판독헤드와 눈금자가 서로에 관해 틸트되어(예를 들어, 피치되어) 있다는 표시일 수 있다.
출력은, 적어도 부분적으로, 표현의 적어도 일부분의 품질이 임계 품질을 만족하는지의 여부의 결정에 기초할 수 있다. 임계 품질은 표현으로부터 신뢰성있는 위치 정보를 추출하기 위해 요구되는 표현의 품질보다 크도록 설정될 수 있다. 이것은 판독헤드가 실패하기(예를 들어, 부정확한 위치 정보를 제공하거나 위치 판독을 제공하지 못하는 것) 이전에 교정 동작이 취해질 수 있도록 보장하는데 도움이 될 수 있다. 출력은 표현의 품질 레벨을 나타낼 수 있다. 따라서, 이것은, 판독헤드와 눈금자가 적절하게 셋업되지 않은 정도의 측정과, 판독헤드 실패가 발생할 가능성을 제공하는데 도움이 된다. 예를 들어, 출력은 적어도 부분적으로, 표현의 품질이 어느 정도 최소 임계 품질을 만족하는지의 여부의 결정에 기초할 수 있다. 출력은 표현의 품질이 어떻게 개선될 수 있는지를 나타내기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 출력은 표현의 품질이 어느 정도로 차선적인지에 관한 정보를 운반할 수 있다.
트랙은 제1 타입의 피쳐와 적어도 제2 타입의 피쳐를 포함할 수 있다. 제1 타입의 피쳐가 얼마나 잘 재생될 수 있는지는 제2 타입의 피쳐의 경우보다 판독헤드와 눈금자의 셋업에 더 민감하다. 이 경우, 적어도 하나의 표현을 분석하는 것은 제1 타입의 피쳐들 중 적어도 하나를 분석하는 것을 포함할 수 있다.
트랙상의 제1 및 제2 타입은 그들의 상대적 크기에 의해 구분될 수 있다. 예를 들어, 제1 타입의 피쳐들은 제2 타입의 피쳐들보다 차원에 있어서 더 작은 피쳐들일 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 표현을 분석하는 것은 트랙의 더 작은 피쳐들 중 적어도 하나를 분석하는 것을 포함할 수 있다. 특히, 제1 타입의 피쳐들은 제2 타입의 피쳐들보다 측정 차원에 있어서 더 작은 피쳐들일 수 있다.
이해하겠지만, 제1 타입의 피쳐들은 모든 면에서 또는 임의의 면에서 반드시 동일해야 할 필요는 없다. 예를 들어, 이들은 상이한 형상 및/또는 크기를 가질 수 있다. 피쳐는 적어도 하나의 측정 차원에서의 그 크기가 임계 크기보다 작다면 제1 타입으로서 식별될 수 있다. 제2 타입의 피쳐는 모든 면에서 또는 임의의 면에서 반드시 동일해야 할 필요는 없다. 피쳐는 피쳐는 적어도 하나의 측정 차원에서의 그 크기가 임계 크기보다 크다면 제2 타입으로서 식별될 수 있다.
적어도 하나의 표현을 분석하는 것은, 표현에서 재생되는 제1 타입의 피쳐를 표현에서 재생되는 제2 타입의 피쳐에 비교하는 것을 포함할 수 있다. 특히, 이것은 표현 내의 제1 타입의 피쳐의 강도를, 표현 내의 제2 타입의 피쳐의 강도에 비교하는 것을 포함할 수 있다. 선택사항으로서, 이것은 표현 내의 제1 타입의 피쳐의 진폭을, 표현 내의 제2 타입의 피쳐의 진폭과 비교하는 것을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 표현을 분석하는 것은, 피쳐들의 적어도 일부의 표현의 적어도 일부를 푸리에 변환하는 것을 포함할 수 있다. 특히, 분석하는 것은 실질적으로 피쳐들의 공간 주파수에서 피쳐들의 표현의 적어도 일부를 푸리에 변환하는 것을 포함할 수 있다. 선택사항으로서, 분석하는 것은, 실질적으로 피쳐들의 공간 주파수의 하모닉에서 피쳐들의 표현의 적어도 일부를 푸리에 변환하는 것을 포함할 수 있다. 표현의 품질을 나타내는 파라미터는 푸리에 변환의 크기에 기초할 수 있다.
선택사항으로서, 분석하는 것은 피쳐들의 적어도 일부의 표현의 적어도 일부 상에 빠른 푸리에 변환(FFT)을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 품질을 나타내는 파라미터는 적어도 하나의 공간 주파수에서 FFT의 크기에 기초할 수 있다.
제1 타입의 피쳐들은 트랙에서 실질적으로 주기적으로 배열될 수 있다. 이 경우, 적어도 하나의 표현을 분석하는 것은 제1 타입의 피쳐들의 공간 주파수에서 피쳐들의 표현의 적어도 일부를 푸리에 변환하는 것을 포함할 수 있다. 이것은 적어도 하나의 표현 내의 제1 타입의 피쳐들의 진폭을 나타내는 값을 줄 수 있다. 분석하는 것은, 피쳐들의 적어도 일부의 표현의 적어도 일부 상에 하나 이사의 푸리에 변환을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 이들은 하나 이사의 상이한 주파수들에서 이루어질 수 있다. 사용되는 주파수들의 적어도 일부는 피쳐들의 공간 주파수들에 관한 것이다. 특히, 사용되는 주파수들의 적어도 일부는 제1 타입의 피쳐들의 공간 주파수들에 관련될 수 있다. 선택사항으로서, 주파수들의 적어도 일부는 피쳐들의 공간 주파수들에 관련되지 않는다. 예를 들어, 피쳐들의 공간 주파수가 정확히 알려지지 않으면, 방법은 공간 주파수들의 범위를 가늠하는 것을 포함할 수 있다. 이들은 피쳐들의 공간 주파수 부근인 것으로 추정되는 공간 주파수 범위일 수 있다. 이들 경우, 피쳐들의 공간 주파수에 가장 근접하게 대응하는 공간 주파수는 가장 큰 푸리에 변환 크기를 가질 수 있다. 이 가장 큰 크기의 값은 적어도 하나의 표현 내의 피쳐들의 진폭을 나타낼 수 있다.
이해하겠지만, 절대 데이터는 제1 타입의 피쳐들의 존재 또는 부재에 의해 트랙 내에 인코딩될 수 있다(이로써 제2 타입의 피쳐들을 형성). 따라서, 표현 내의 제1 타입의 피쳐들의 갯수는 측정 차원에서 판독헤드와 눈금자의 상대적 위치에 다라 달라질 수 있다. 차례로 이것은, 푸리에 변환으로부터의 값이 적어도 하나의 표현 내의 피쳐들의 품질을 얼마나 잘 반영하는지를 간섭할 수 있다. 따라서, 이 방법은 표현 내의 제1 타입의 피쳐들의 갯수에 기초하여 푸리에 변환의 결과를 보상하는 것을 포함할 수 있다.
출력은, 표현의 적어도 일부의 품질을 나타내는 적어도 하나의 파라미터가 아닌 다른 파라미터들에 기초할 수 있다. 출력은 상이한 인자들의 조합에 기초할 수 있다. 예를 들어, 출력은 판독헤드 온도(예를 들어, 판독헤드는 온도 센서를 포함할 수 있다), 전력 상태(예를 들어, 판독헤드가 배터리를 포함한다면 배터리 상태), 눈금자와 판독헤드의 상대적 속도, 및/또는 눈금자와 판독헤드의 상대적 가속에도 기초할 수 있다. 따라서, 단일 캐치-모든 판독헤드 셋업 출력이 제공될 수 있으며, 이것은 표현의 품질을 나타내는 적어도 하나의 파라미터에 적어도 부분적으로 기초한다. 선택사항으로서, 출력은 적어도 하나의 파라미터에만 기초할 수 있다. 따라서, 출력은 적어도 하나의 표현의 품질에만 기초할 수 있다.
눈금자는 복수의 트랙을 포함할 수 있다. 예를 들어, 절대 위치 정보를 정의하는 피쳐들을 포함하는 트랙에 추가하여, 눈금자는 증분적 위치 정보를 정의하는 피쳐들을 포함하는 제2 트랙을 포함할 수 있다. 선택사항으로서, 눈금자는 싱글 트랙만을 포함한다. 이것은 특별히 컴팩트한 눈금자를 제공한다.
표현을 획득하는 것은 피쳐들의 적어도 일부의 표현을 포착하는 것을 포함할 수 있다. 특히, 이것은 피쳐들의 적어도 일부의 스냅샷 표현을 얻는 것을 포함한다.
피쳐들의 적어도 일부의 표현은 피쳐들의 적어도 일부의 이미지일 수 있다. 따라서, 판독헤드는 눈금자로부터 센서상에 EMR를 포커싱하기 위한 적어도 하나의 광학 소자를 포함할 수 있다. 적절한 광학 소자는 렌즈, 예를 들어, 주면 렌즈(cylindrical lens)를 포함한다. 다른 적절한 렌즈들은 FZP(Fresnel Zone Plate)와 같은 회절 렌즈(diffractive lens)를 포함한다.
방법은 적어도 하나의 측정 치수에서 판독헤드와 눈금자의 상대적 위치를 결정하기 위해 적어도 하나의 표현을 분석하는 것을 더 포함할 수 있다. 따라서, 위치 정보를 결정하는 것 외에도 셋업 출력을 결정하기 위해 동일한 표현이 사용될 수 있다. 위치 정보는 셋업 정보 이전에 결정될 수 있으며, 그 반대도 가능하며, 이들 양자가 동시에 결정될 수도 있다.
적어도 하나의 표현의 분석은 판독헤드와는 별개의 회로에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 표현은 분석을 위해 판독헤드 외부의 회로에 전달될 수 있다. 양호하게는, 판독헤드는 적어도 하나의 표현을 분석하도록 구성된 회로를 포함한다. 이 회로는 프로그램가능하거나 물리적으로 결선될 수 있다. 적절한 회로는 프로세서를 포함할 수 있다. 이해하겠지만, 프로세서는 표현을 처리하기 위한 적절한 장치를 포함하고 아날로그 신호 프로세서 및/또는 디지털 프로세서를 포함한다. 역시 이해하겠지만, 프로세서는 싱글 컴포넌트를 포함할 수 있고 서로 협력하는 복수의 개별 컴포넌트를 포함할 수 있다.
출력은 회로에 대한 신호일 수 있다. 회로는 프로세서를 포함할 수 있다. 회로는 판독헤드에 외부적일 수 있다. 이 경우, 회로는 제어기의 일부일 수 있다. 제어기는 출력에 따라 액션을 취하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어기는 인코더 장치가 사용되는 머신의 동작을 중단시키도록 구성될 수 있다. 선택사항으로서, 출력은 사용자 검출가능한 출력을 포함한다. 예를 들어, 출력은 사용자에 대한 시각적 표시를 포함할 수 있다.
판독헤드는 출력 장치를 포함할 수 있고, 이 출력 장치를 통해 사용자 검출가능한 출력이 제공될 수 있다. 예를 들어, 출력 장치는 적어도 하나의 광원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 출력 장치는 적어도 하나의 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다. 이해하겠지만, 다른 출력이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 가청 출력이 사용될 수 있다. 또한, 하나보다 많은 출력이 제공될 수 있다. 예를 들어, 이 방법은 프로세서, 예를 들어 판독헤드에 외부적인 회로로의 출력 뿐만 아니라 시각적 표시를 출력하는 것을 포함한다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 적어도 하나의 측정 차원에서 절대 위치 정보를 정의하는 피쳐를 갖는 눈금자와 상기 피쳐를 판독하도록 구성된 판독헤드를 포함하는 절대 인코더 장치가 제공된다. 이 장치는, 상기 판독헤드를 통해, 상기 피쳐들의 적어도 일부의 적어도 한 표현을 얻고; 상기 표현의 품질을 나타내는 적어도 한 파라미터를 결정하기 위해 상기 적어도 하나의 표현을 분석하며; 상기 적어도 한 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 눈금자와 상기 판독헤드의 상대적 셋업을 나타내는 출력을 제공하도록 구성된다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 절대 인코더 장치를 위한 판독헤더가 제공된다. 이 판독헤더는, 상기 피쳐들의 적어도 일부의 적어도 하나의 표현을 얻기 위한 적어도 하나의 센서와; 상기 표현의 품질을 나타내는 적어도 하나의 파라미터를 결정하기 위해 상기 적어도 하나의 표현을 분석하도록 구성된 회로와; 상기 적어도 하나의 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 눈금자와 상기 판독헤더의 상대적 셋업을 나타내는 출력을 제공하기 위한 출력 장치를 포함한다.
적어도 하나의 측정 차원에서 절대 위치 정보를 정의하는 피쳐를 갖는 눈금자와 상기 피쳐를 판독하도록 구성된 판독헤드를 포함하는 절대 인코더 장치를 동작시키는 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명에 따른 절대 인코더 장치의 개략적 등측도법 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 절대 인코더 장치의 광학 컴포넌트들의 개략도이다.
도 3은 도 1에 도시된 절대 인코더의 판독헤더의 전자 컴포넌트의 개략적 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 판독헤드의 전자 컴포넌트의 개략적 도면이다.
도 5는 셋업 정보를 결정하기 위한 제1 방법을 예시하는 플로차트이다.
도 6은 셋업 정보를 결정하기 위한 제2 방법을 예시하는 플로차트이다.
도 7a는 도 1에 도시된 눈금자의 개략적 평면도이다.
도 7b는 도 1에 도시된 판독헤드의 센서로부터 출력된 최적 출력의 개략도이다.
도 7c는 판독헤드와 눈금자의 부적절한 상대적 탑재높이 및/또는 요(yaw)로 인해 도 1에 도시된 판독헤드의 센서로부터의 차선적인(suboptimal) 출력의 개략도이다.
도 7d는 판독헤드와 눈금자의 부적절한 상대적 피치로 인해 도 1에 도시된 판독헤드의 센서로부터의 차선적인 출력의 개략도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 판독헤드(4)와 눈금자(6)를 포함하는 절대 인코더(2)가 도시되어 있다. 판독헤드(4) 및 눈금자(6)는 X축을 따라 서로 상대적으로 이동가능한 (도시되지 않은) 제1 및 제2 객체 상에 제공된다. 기술되는 실시예에서, 눈금자(6)는 선형 눈금자이다. 그러나, 눈금자(6)는 로터리 눈금자와 같은 다른 타입의 눈금자일 수 있다. 또한, 눈금자(6)는 하나의 차원에서만 측정 정보를 제공한다. 그러나, 항상 그러할 필요는 없고, 예를 들어 2개 차원에서 측정 정보를 제공할 수 있다. 도시된 바와 같이, 판독헤드(4)는 제1 광원(3)을 포함한다. 기술되는 실시예에서, 제1 광원은, 인코더(2)가 사용중일 때 오퍼레이터가 쉽게 볼 수 있도록, 판독헤드(4)의 상부면에 탑재된다.
눈금자(6)는 절대 눈금자이며, 측정 방향 X에 수직으로 연장되는 일련의 반사성 라인(8) 및 비반사성 라인(10)을 갖는 트랙(7)을 포함한다. 반사성 라인(8) 및 비반사성 라인(10)은, 대체로, 미리결정된 주기(즉, 특정한 공간 주파수)로 교대하는 방식으로 배열된다. 그러나, 비반사성 라인(10)은, 이산적인 코드워드를 형성하여 트랙(7)에서 절대 위치 데이터를 인코딩하도록, 트랙(7)에서 빠져 있다. 이와 같은 절대 눈금자의 추가적인 세부사항 및 절대 위치 정보가 트랙내에서 어떻게 인코딩되는지는 본 명세서에서 참고용으로 인용하는 국제 특허출원 PCT/GB2002/001629호(공개번호 WO 2002/084223호)에 기술되어 있다. 눈금자(6)는 한개 트랙(7)만을 포함하지만, 복수의 트랙을 포함할 수 있다. 예를 들어, 원한다면 도시된 트랙에 추가하여 별개의 증분적 또는 별개의 절대 트랙이 제공될 수 있다.
이해하겠지만, 절대 위치 데이터는 누락된 비반사성 라인(10)과 함께 또는 이를 대신하여, 누락된 반사성 라인(8)에 의해 트랙(7)에서 인코딩될 수 있다. 또한, 절대 위치 데이터는 반사성 라인(8) 및 비반사성 라인(10)의 추가 또는 제거없이 트랙(7)에서 임베딩될 수 있다. 예를 들어, 라인들의 폭 또는 이들간의 거리는 눈금자(6)에 절대 위치 데이터를 임베딩하기 위해 변동될 수 있다. 또한, 이산적 코드워드를 제공하는 것 대신에, 절대 위치 데이터는 (예를 들어, 유럽 특허 제0503716호에서 기술되는 바와 같이) 의사랜덤 비트 시퀀스의 형태로 임베딩될 수 있다.
도 2에 예시된 바와 같이, 판독헤드(4)는 발광 다이오드(LED) 형태의 제2 광원(12), 렌즈(18), 1차원 CMOS 센서(20) 및 윈도우(22)를 추가적으로 포함한다. 도시된 바와 같이, 기술된 실시예에서 제1 광원(3)은 상이한 색상의 3개의 독립적으로 제어가능한 발광 LED를 포함한다. 기술된 실시예에서, CMOS 이미지 센서(20)는 눈금자 상의 반사성 라인(8) 및 비반사성 라인(10)의 길이에 평행하게 길이가 연장되는 256개의 늘려진 픽셀들로 된 단일 행을 포함한다. 이해하겠지만, CMOS 센서를 대시에 다른 이미지 센서가 사용될 수 있다. 예를 들어, CCD 또는 포토다이오드 어레이가 대신 사용될 수 있다.
나아가, 기술된 1차원 이미지 센서 대신에 2차원 이미지 센서가 사용될 수 있다.
제2 광원(12)으로부터 방출된 광은 윈도우(22)를 통과해 눈금자(6) 상에 떨어진다. 눈금자(6)는 이 광을 윈도우(22)를 통해 되반사하여 렌즈(18)를 통과하고, 렌즈(18)는 차례로 반사된 광을 CMOS 이미지 센서(20) 상에 포커싱한다. 따라서, CMOS 이미지 센서(20)는 눈금자(6)의 일부, 특히, 트랙(7)의 이미지를 검출한다.
도 3을 참조하면, 판독헤드(4)는 또한, 프로세서(24), 아날로그-디지털 변환기(ADC, 30), EEPROM 또는 플래시 메모리 형태의 메모리 소자(32), 및 인터페이스(38)를 포함한다. 당업자라면 이해하겠지만, 판독헤드(4)는, 명료성을 위해 도 3에서는 생략되었지만, 기타의 적절한 전기 컴포넌트, 예를 들어, 증폭기, 드라이버 등을 포함할 수 있다.
제1 광원(3)의 3개의 LED는 프로세서(24)에 접속되어 프로세서(24)에 의한 요구시에 독립적으로 작동될 수 있다. CMOS 이미지 센서(20)는 ADC(30)를 통해 프로세서(24)에 접속되어, 프로세서(24)는 CMOS 이미지 센서(20)를 가로질러 떨어지는 광의 강도의 디지털화된 이미지를 수신할 수 있다. CMOS 이미지 센서(20)는 또한 프로세서(24)에 직접 접속되어, 프로세서(24)에 위한 요구시에 자신을 가로질러 떨어지는 강도의 스냅샷을 찍도록 작동될 수 있다. 프로세서(24)는 메모리(32)에 접속되어, 이하에서 더 상세히 기술되는 바와 같이 처리시에 사용하기 위해 데이터를 저장 및 회수할 수 있다. 인터페이스(38)는 라인(40)를 통해 외부 장치(미도시)로부터 요구를 수신하여 결과를 출력한다.
도 4 내지 7을 참조하면, 절대 인코더(2)의 동작이 이제 기술될 것이다. 도 4를 참조하여, 동작(100)의 방법의 고수준 개관이 기술될 것이다. 이 방법은 단계(102)에서 판독헤드를 파워업함으로써 시작한다. 예를 들어, 이것은 판독헤드의 전력 공급(미도시)을 턴온(on)함으로써 이루어질 수 있다. 그 다음, 판독헤드(4)는 트랙(7)의 스냅샷 표현을 얻는다. 이것은 인터페이스(38)를 통해 외부 장치로부터 수신된 위치 요청에 대한 응답일 수 있다. 선택사항으로서, 이것은, 예를 들어, 필요할 경우 분석을 위해 스냅샷 표현을 획득할 것을 요청하도록 구성된 프로세서(24)에 의해, 내부적으로 발생된 요청에 대한 응답일 수 있다. 판독헤드(4)는, 트랙(7)을 조사(illumiate)하기 위해 제2 광원(12)를 제어하며 동시에 트랙(7)의 디지털 이미지를 얻기 위해 CMOS 센서(20) 및 ADC(30)를 제어하는 프로세서에 의해 스냅샷 표현을 얻는다.
도 7(a)를 참조하면, 복수의 반사성 라인(8) 및 비반사성 라인(10)을 갖는 트랙(7)의 개략적 평면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 트랙(7)은 다수의 좁은 피쳐(예를 들어, 참조번호 9로 도시된 피쳐)과 다수의 더 넓은 피쳐(예를 들어, 참조번호 11로 도시된 피쳐)을 포함한다. 기술된 실시예에서, 좁은 피쳐들은, 측정 차원에서, 반사성 라인(8)과 비반사성 라인(10)의 기본적 주기보다 작은 폭을 갖는 피쳐들이고, 넓은 피쳐들은, 측정 차원에서, 반사성 라인(8)과 비반사성 라인(10)의 기본적 주기보다 큰 폭을 갖는 피쳐들이다. 그러나, 이것은 반드시 그런 것은 아니며, 무엇이 넓은 피쳐이고 무엇이 좁은 피쳐인지를 결정하기 위해 다른 기준이 사용될 수 있다. 예를 들어, 넓은 피쳐란, 눈금자 상의 다른 피쳐들보다 측정 차원에 있어서 비교적 더 큰, 눈금자 상의 어떤 피쳐를 지칭할 수 있다(즉, 넓은 피쳐 및 좁은 피쳐라는 것은 상대적 방식으로 결정되며, 사용되는 눈금자의 타입에 따라 달라진다). 도 7(a)에 도시된 바와 같이, 더 넓은 피쳐는 모두가 동일한 폭일 필요는 없으며, 상이한 폭을 가질 수 있다.
판독헤드(도 7(a)에는 미도시)는 눈금자(6) 위에 정렬되어, CMOS 검출기(20)가 눈금자(6)의 표현(representation)을 포착할 수 있다. 이 표현의 품질은 판독헤드(4)와 눈금자(6)의 셋업에 의존할 수 있다. 예를 들어, 만일 판독헤드(4)가 눈금자(6)로부터 너무 가깝거나 너무 멀리 위치해 있고, 및/또는, 만일 판독헤드(4)가, 눈금자에 관하여 피칭되어(pitched) 있거나(예를 들어, Y축 주위로 로테이트되어), 롤링되어 있거나(예를 들어, X축 주위로 로테이트되어), 및/또는 빗놀이(yaw)되어(예를 들어, 눈금자(6)의 평면, 예를 들어, Z축에 수직한 축 주위로 로테이트되어) 있다면, 및/또는 예를 들어 만일 눈금자가 지저분하다면, 표현의 품질은 및 눈금자의 측정 차원을 따른 신뢰성있는 위치 정보를 제공하는 능력은 손상받을 수 있다. 특히, 이것은 한독헤드가 눈금자(6) 상의 피쳐를 신뢰성있게 식별하는 것을 어렵게 하며, 그에 따라 적어도 하나의 측정 방향에서 판독헤드(4)와 눈금자(6)의 정확한 상대적 위치를 결정하는 것을 어렵게 한다.
예를 들어, 도 7(b)를 참조하면, 눈금자(6)에 관해 적절히 셋업된 판독헤드(4)의 CMOS 검출기(20)에 의해 얻어지고 출력된 트랙(7)의 표현이 도시되어 있다. 이 경우, 표현의 품질이 양호하고, 특히, 전체 표현에 걸쳐 신호 진폭이 양호하다. 특히, 트랙(7)의 좁은 피쳐의 진폭 an은 넓은 피쳐의 진폭 aw와 실질적으로 동일하다.
도 7(c)를 참조하면, 눈금자에 관한 최적의 탑재 높이(rideheight)보다 작은 높이를 갖는 판독헤드(4)의 CMOS 검출기(20)에 의해 얻어지고 출력된 트랙(7)의 표현이 도시되어 있다. 이 경우, 표현의 품질은 불량하다. 특히, 전체 표현에 걸쳐 신호의 진폭이 떨어지며, 좁은 피쳐의 진폭 an은 넓은 피쳐의 진폭 aw보다 상당히 떨어진다. 도 7c에 도시된 트랙의 표현은 또한, 판독헤드(4)와 눈금자(6)가 눈금자에 수직한 축(예를 들어, 도 1에 도시된 Z축) 주위에서 눈금자에 관한 최적의 각도 정렬(angular arrangement)보다 작은 각도를 갖는 상황을 나타낸다.
도 7(d)를 참조하면, 눈금자에는 평행하지만 CMOS 센서 어레이의 소정 범위에까지 수직한 축 주위(예를 들어, 도 1에 도시된 Y-축 주위)에서 눈금자에 관해 최적의 각도 정렬보다 작은 각도를 갖는 판독헤드(4)의 CMOS 검출기(20)에 의해 얻어지고 출력된 트랙(7)의 표현이 도시되어 있다. 이 경우, 표현의 품질은 불량하다. 특히, 신호의 진폭은 표현의 한편(즉, 눈금자에 여전히 가까운 CMOS 센서에 의해 얻어진 쪽)에서는 여전히 강하지만 다른 편(즉, 눈금자로부터 떨어져 있는 CMOS 센서에 의해 얻어진 쪽)으로 갈수록 떨어진다. 다시 한번, 좁은 피쳐의 진폭은 넓은 피쳐의 진폭보다 상당히 떨어진다.
단계(106)에서 프로세서(24)는 판독헤드(4) 및 눈금자(6)의 절대적 상대 위치를 결정하기 위해 판독헤드(4)와 눈금자(6)의 절대적 상대 위치를 결정하기 위하여 절대적 상대 위치 정보를 추출하도록 트랙의 표현을 처리한다. 이것은 알려진 기술, 예를 들어, 국제 특허 출원 PCT/GB2002/001629(공개번호 WO 2002/084223)에 기재된 기술을 이용하여 이루어질 수 있다. 일단 절대 위치가 결정되고 나면, 단계(108)에서 그 위치가 출력될 수 있다.
단계(110)에서 프로세서(24)는 셋업 정보를 결정하기 위해 트랙의 표현을 처리한다. 단계(110)의 세부사항은 이하에서 기술되는 도 5 및 도 6에 더 상세히 도시되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 단계(110)는 단계(106)와 병렬로 발생할 수 있다. 그러나, 이것은 반드시 그런 것은 아니며, 단계(106) 및 단계(110)은 직렬로(단계(106)이 단계(110) 이전에 발생하거나 또는 그 반대) 발생할 수 있다. 이해하겠지만, 얻어지는 트랙의 모든 표현이 셋업 정보를 결정하기 위해 처리될 필요는 없다. 나아가, 판독헤드는 셋업 정보를 결정하기 위해, 하나 걸러 하나씩만 표현을 분석하거나, 기타의 시퀀스로 분석하도록 구성될 수 있다. 또한, 판독헤드는 요구에만 기초하여 표현을 분석하고 셋업 정보를 결정하도록 구성될 수 있다.
일단 셋업 정보가 얻어지고 나면, 프로세서(24)는 이전 단계(110) 동안에 얻어진 결과에 따라 사용자에게 셋업 정보를 출력하기 위해 제1 광원(3)을 제어한다. 예를 들어, 이 실시예에서, 프로세서(24)는 이전 단계(110)에서 얻어진 셋업 정보가 판독헤드(4) 및 눈금자(6)가 부적절하게 구성되어 있다고 가리킬 때 적색 LED를 턴온하고, 셋업 정보가 판독헤드(4) 및 눈금자(6)가 적절하게 구성되어 있다고 가리킬 때 녹색 LED를 턴온할 수 있다. 이해하겠지만, 적색, 녹색, 및 청색 LED들은 사용자에게 상이한 셋업 정보를 나타내기 위해 복수의 상이한 방식으로 제어될 수 있다.
판독헤드(4)가 전원공급되는 중에, 방법은 루프를 계속하고 제어는 단계(104)로 되돌아간다. 이 방법은 판독헤드(4)가 턴오프될 때까지 계속된다.
도 5를 참조하면, 셋업 정보를 결정하기 위한 제1 방법이 더 상세히 기술될 것이다. 이 방법은 단계(202)에서 표현 내의 하나 이상의 넓은 피쳐를 식별하는 단계와, 단계(204)에서, 표현 내의 하나 이상의 좁은 피쳐를 식별하는 단계를 표현한다. 표현에서 어느 것이 좁은 피쳐고 어느 것이 넓은 피쳐인지를 식별하기 위한 적절한 기술은, 피쳐들의 폭을 측정하여 눈금자의 피쳐들의 기본 주기와 비교하는 것을 포함한다.
단계(206)에서 넓은 피쳐의 진폭 aw는 좁은 피쳐의 진폭 an과 비교되어 진폭비가 얻어진다. 이것은 i) 표현 내의 모든 좁은 피쳐들의 평균 진폭을, ii) 표현 내의 모든 넓은 피쳐들을 평균 진폭으로 나누는 것을 포함한다. 이해하겠지만, 피쳐들을 비교하기 위해 다른 기술들이 사용될 수 있다. 특히, 이 방법은 단 하나의 좁은 피쳐(예를 들어, 가장 작은 진폭을 갖는 피쳐)의 진폭을 단 하나의 넓은 피쳐의 진폭과 비교할 수 있다. 선택사항으로서, 이 방법은 표현의 좌측에 있는 피쳐의 진폭을 표현의 우측에 있는 피쳐의 진폭과 비교할 수도 있다.
단계(208)에서, 이 방법은 셋업 표시자 출력을 결정하기 위해 진폭비를 메모리(32)에 저장된 임계치와 비교하는 것을 포함한다. 표현으로부터 신뢰성있는 위치 정보를 추출할 수 있기 위하여 요구되는 진폭비보다 큰 레벨에 있는 하나의 임계치가 제공될 수 있다. 예를 들어, 만일 진폭비가 이 최소 임계치보다 작다면, 이것은 불량 품질 표현을 나타내는 것이며, 셋업 표시자 출력은, 프로세서(24)가 적색광을 방출하여 판독헤드(4)와 눈금자(6)가 적절하게 셋업되지 않았음을 사용자에게 경고하게끔 제1 광원(3)을 제어하도록 선택될 수 있다. 그러나, 만일 진폭비가 미리결정된 임계치보다 크다면, 판독헤드(4)와 눈금자(6)가 적절하게 셋업되지 않았음을 사용자에게 나타내도록 녹색광을 방출하게끔 제1 광원(3)을 제어할 것을 프로세서(24)에게 지시하도록 선택될 수 있다. 또한, 제1 광원은 상이한 셋업 상태를 사용자에게 나타내기 위해 상이한 방식으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 상이한 색상을 발생시키기 위해 광원 내의 LED들의 상이한 조합의 조사가 사용될 수 있고, 및/또는 상이한 셋업 상태를 시그널링하기 위해 상이한 속도로 플래시를 온 및 오프하도록 LED들이 제어될 수 있다. 이것은, 진폭비가 최소 임계치를 얼마큼 초과하는지를 결정하고 그에 따라 LED를 제어함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 이것은 표현의 품질의 상이한 정도를 가리키는 레벨들로 설정된 복수의 임계치와 그에 따른 판독헤드/눈금자 셋업을 제공함으로써 달성될 수 있다. 그 다음, 진폭비는 LED들을 어떻게 제어할지를(예를 들어, 진폭비가 최고 임계치를 초과하면 녹색광이 방출되고, 진폭비가 최고 및 최저 임계치 사이에 있다면, 오렌지색 광이 방출되고, 진폭비가 최저치 아래에 있다면, 적색광이 방출된다) 결정하기 위해 이들과 비교된다. 이것은 또한 진폭비가 최소 임계치보다 얼마나 위에 있는지에 따라 단 하나의 임계치와 출력(예를 들어, 색상, 밝기 및/또는 플래싱 주파수)을 이용하여 달성될 수 있다.
원한다면, 출력은 표현의 품질이 얼마나 개선될 수 있는지를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 셋업 정보를 결정하는 단계(110)는 진폭비가 표현을 가로질러 변동하는지의 여부를 결정하는 것을 포함한다. 만일 그렇다면, 이것은 판독헤드 및 눈금자가 상대적으로 피칭되어 있다는 표시일 수 있으며, 따라서, 출력은 이것을 사용자에게 나타낼 수 있다. 예를 들어, 임의의 피치의 방향(및 선택사항으로서 범위)을 나타내도록 제어될 수 있는 LED들의 어레이가 판독헤드 상에 있을 수 있다. 따라서, 출력은 표현의 품질이 어떻게 차선적인지에 관한 정보를 운반할 수 있다.
도 6을 참조하면, 셋업 정보를 결정하기 위한 제2 방법이 더 상세히 기술될 것이다. 이 방법은 단계(302)에서 좁은 피쳐들의 기본적 공간 주파수에서 표현을 푸리에 변환하는 것을 포함한다. 이해하겠지만, 기본적 공간 주파수 ω는 인코더 장치의 셋업 동안에 제공되거나, 단계(302)에 앞서 눈금자의 표현의 분석에 의해 계산될 수 있다. 단계(304)에서 푸리에 변환의 크기 A가 확립된다. 이해하겠지만, 푸리에 변환은 실수부
Figure pct00001
과 허수부
Figure pct00002
를 제공하며, 크기 A는 이하의 등식으로부터 계산될 수 있다.
Figure pct00003
(1)
여기서, F(ω)는 공간 주파수 ω에서 표현의 푸리에 변환을 나타낸다.
제곱 루트를 계산하는 것은 계산 집약적이므로, 셋업 표시자 출력을 결정하기 위해 A 대신에 A2을 사용하는 것이 바람직하다.
단계(306)에서, 이 방법은 셋업 표시자 출력을 결정하기 위해 A(또는 A2)을 임계치와 비교한다.
이해하겠지만, A(또는 A2)은 표현에서 얻어진 좁은 피쳐들의 진폭에 의존한다. 이것은 차례로 (결정될 대상이 되는) 눈금자에 관한 판독헤드의 셋업에 의해 영향받는다. A(또는 A2)은 또한 표현 내의 좁은 피쳐들의 갯수에도 의존한다. 따라서, 만일 눈금자를 따라 좁은 피쳐들의 밀도에서 상당한 변동이 있다면, 이 방법은 이를 보상하기 위한 단계들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이 보상은 표현 내의 좁은 피쳐들의 갯수로 A(또는 A2)를 나눔으로써 달성될 수 있다.
기술된 실시예에서, 이 방법은, 실질적으로 피쳐들의 기본적 공간 주파수에서, 특히 좁은 피쳐들의 기본적 공간 주파수에서, 표현을 푸리에 변환하는 것을 포함한다. 푸리에 변환은, 함께 사용되는 눈금자에 기초하여, 피쳐들의 가정된 기본적 공간 주파수를 사용할 수 있다. 가정된 기본적 공간 주파수가 정확하게 올바르지 않더라도, 이 방법은 표현(representation)의 품질에 대한 유용한 표시를 여전히 제공할 수 있다. 선택사항으로서, 피쳐들의 기본적인 공간 주파수는 푸리에 변환을 수행하기 이전에 이미지를 분석함으로써 결정될 수 있다. 이것은, 탑재높이/확대 효과로 인해 촬상된 피쳐들의 실제적인 기본적 공간 주파수가 상당히 변동하는 실시예에서 유용하다.
또한, 이해하겠지만, 푸리에 변환이 반드시, 실질적으로 피쳐들의 기본적 공간 주파수에서 수행될 필요는 없다. 예를 들어, 이 방법은, 어떤 다른 주파수, 예를 들어, 공간 주파수의 하모닉(harmonic)에서 푸리에 변환을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 선택사항으로서, 이 방법은 하나 이상의 주파수에서 푸리에 변환을 수행하고, 상이한 공간 주파수들에서 푸리에 변환의 크기를 비교하는 것을 포함한다.
이해하겠지만, 도 4에서 셋업 정보를 결정하는 단계(110)는 단지 도 5의 방법, 또는 단지 도 6의 방법을 실행하는 것을 포함할 수 있다. 대안으로서, 단계(110)는 도 5 및 도 6 모두의 방법들을 수행하고 상태 표시자 출력을 이들 양 방법들의 결과에 기초하는 것을 포함할 수 있다. 나아가, 단계(110)는 먼저 5 및 6의 방법들 중 하나를 수행하고, 그 방법이 표현의 품질에 관한 명확한 표시를 제공하지 않으면(예를 들어, 결과가 양호한 품질과 불량한 품질 사이의 경계에 가까울 때), 단계(110)는 셋업 표시자 출력을 결정하기 위해 다른 방법을 수행할 수 있다.
나아가, 도 4에서 셋업 정보를 결정하는 단계(110)는 전술된 것에 추가하여 또는 대안으로서, 다른 방법들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이 방법은 표현 내의 피쳐들이 표현을 가로질러 어떻게 변동하는지를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 7(d)를 참조하면, 이 방법은, 상대적 셋업, 및 예를 들어 눈금자(6)와 판독헤드(4) 사이의 상대적 피치(예를 들어, Y축 주위로의 로테이션)를 결정하기 위해 표현의 한쪽 끝에서의 피쳐의 진폭을 다른쪽 끝에서의 것과 비교할 수 있다. 만일 눈금자(6)가 절대 위치 데이터에서의 리던던시를 포함한다면, 도 4에서 셋업 정보를 결정하는 단계(110)는 또한, 표현 상에서 에러 검사 및/또는 에러 정정을 수행하는 것을 포함한다.
전술된 실시예에서, 판독헤드(4)는 눈금자의 광학 이미지, 예를 들어, 렌즈에 의해 검출기 상에 촬상된 눈금자의 이미지를 얻는다. 그러나, 이해하겠지만, 이것은 반드시 그럴 필요는 없다. 예를 들어, 눈금자는 자기적이거나, 예를 들어, 용향성 눈금자일 수 있으며, 판독헤드는 적절하게 배열된 자기 감응 요소 또는 홀 센서 어레이를 통해 눈금자의 표현을 얻을 수 있다. 따라서, 인코더 장치는 전술된 바와 같은 광학 인코더일 필요는 없으며, 예를 들어, 자기적, 유도성, 또는 용량성 인코더 장치일 수 있다.
전술된 판독헤더는 눈금자의 스냅샷 표현을 얻는다. 그러나, 이것은 반드시 그럴 필요는 없다. 예를 들어, 포토다이오드 어레이는 트랙의 표현을 지속적으로 제공할 수 있다.
전술된 실시예에서, 셋업 출력은 단 하나의 표현의 분석에 기초한다. 그러나, 반드시 그럴 필요는 없으며, 예를 들어, 판독헤드에 의해 얻어진 눈금자의 복수의 표현의 분석에 기초할 수 있다. 예를 들어, 개개의 셋업 데이터가 복수의 표현들 각각에 대해 얻어질 수 있으며, 셋업 출력 신호는 표현들 각각에 대해 얻어진 셋업 데이터의 평균으로부터 결정될 수 있다.
전술된 실시예에서, (단계 106에서) 위치 정보를 결정하고 (단계 110에서) 셋업 정보를 결정하기 위해 동일한 표현이 사용된다. 그러나, 반드시 그럴 필요는 없다. 트랙(7)의 별개의 표현이 얻어지고 사용될 수 있다. 별개의 표현은 동일한 검출기 구조에 의해 얻어질 수 있다. 선택사항으로서, 사잉한 검출기 구조가 사용될 수 있다. 또한, 이해하겠지만, 절대 위치를 결정하는 것이 전혀 필요없을 수도 있다. 예를 들어, 이 방법은 임의의 위치 결정이 요구되기 이전에 셋업 루틴의 일부로서 실행될 수 있다.
검출가능한 셋업 출력을 사용자에게 전술된 바와 같이 제공하는 것에 추가하여, 또는 이에 대한 대안으로서, 다른 타입의 출력이 제공될 수 있다. 예를 들어, 표현의 품질을 나타내는 출력이 판독헤드와 통신하는 제어기에 제공될 수 있다. 그 다음, 제어기는 그 출력에 기초하여 인코더 장치가 사용되는 머신의 동작을 중단 또는 계속할지의 여부를 결정할 수 있다.
102: 판독헤드 파워업
104: 눈금자의 표현 획득
106: 위치 정보 결정
108: 위치 정보 출력
110: 셋업 정보 결정(도 5 및/또는 도 6)
112: 셋업 정보 출력

Claims (25)

  1. 적어도 하나의 측정 차원(measuring dimension)에서 절대 위치 정보를 정의하는 피쳐(feature)를 갖는 눈금자(sacle)와 상기 피쳐를 판독하도록 구성된 판독헤드를 포함하는 절대 인코더 장치를 동작시키는 방법에 있어서,
    절대 위치 정보를 정의하는 피쳐들 중 적어도 일부의 적어도 하나의 표현을 얻는 단계와;
    상기 표현의 품질을 나타내는 적어도 하나의 파라미터를 결정하기 위해 상기 적어도 하나의 표현을 분석하는 단계와;
    적어도 부분적으로 상기 적어도 하나의 파라미터에 기초하여 상기 눈금자와 상기 판독헤더의 상대적 셋업을 나타내는 출력을 제공하는 단계
    를 포함하는, 절대 인코더 장치 동작 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 적어도 하나의 표현에만 기초하는 것인, 절대 인코더 장치 동작 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 표현을 분석하는 단계는, 상기 표현 내의 피쳐들 중 적어도 일부의 품질을 분석하는 단계를 포함하는 것인, 절대 인코더 장치 동작 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 표현을 분석하는 단계는, 상기 적어도 하나의 표현 내의 피쳐들의 적어도 일부의 강도를 분석하는 단계를 포함하는 것인, 절대 인코더 장치 동작 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 적어도 하나의 표현을 분석하는 단계는, 상기 적어도 하나의 표현 내의 피쳐들의 적어도 일부의 진폭을 분석하는 단계를 포함하는 것인, 의 절대 인코더 장치 동작 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트랙은 제1 타입의 피쳐와 적어도 제2 타입의 피쳐를 포함하며, 상기 제1 타입의 표현의 품질은 판독헤드와 눈금자의 상대적 배열에 더 민감하고, 상기 적어도 하나의 파라미터를 결정하는 단계는 상기 제1 타입의 피쳐를 분석하는 단계를 포함하는 것인, 절대 인코더 장치 동작 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 타입의 피쳐는 상기 적어도 하나의 측정 차원에서 상기 제2 타입의 피쳐보다 작은 것인, 절대 인코더 장치 동작 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 표현을 분석하는 단계는, 상기 제1 타입의 피쳐를 상기 제2 타입의 피쳐에 비교하는 단계를 포함하는 것인, 절대 인코더 장치 동작 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 표현을 분석하는 단계는, 상기 표현의 적어도 일부를 푸리에 변환하는 단계를 포함하는 것인, 절대 인코더 장치 동작 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 타입의 피쳐의 공간 주파수와 관련된 하나 이상의 주파수에서 표현의 적어도 일부의 하나 이상의 푸리에 변환을 수행하는 단계를 포함하는, 절대 인코더 장치 동작 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 표현의 품질을 나타내는 파라미터는 적어도 하나의 푸리에 변환의 크기에 기초하는 것인, 절대 인코더 장치 동작 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 표현을 분석하는 단계는, 상기 적어도 하나의 표현 내의 피쳐들의 적어도 일부의 배향을 분석하는 단계를 포함하는 것인, 절대 인코더 장치 동작 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출력은 상기 적어도 하나의 파라미터에만 기초하는 것인, 절대 인코더 장치 동작 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인코더 장치는 광학적 인코더 장치인 것인, 절대 인코더 장치 동작 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 눈금자는 단일 트랙만을 포함하는 것인, 절대 인코더 장치 동작 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 측정 차원에서 상기 판독헤드와 상기 눈금자의 상대적 위치를 결정하기 위해, 상기 적어도 하나의 표현을 분석하는 단계를 더 포함하는, 절대 인코더 장치 동작 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판독헤드는 상기 적어도 하나의 파라미터를 결정하도록 구성된 회로를 포함하는 것인, 절대 인코더 장치 동작 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판독헤드는 출력 장치를 포함하고, 상기 적어도 하나의 파라미터에 기초한 상기 출력은 상기 출력 장치를 통해 출력되는 것인, 절대 인코더 장치 동작 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 출력 장치는 시각적 표시 장치를 포함하는 것인, 절대 인코더 장치 동작 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 출력 장치는 발광 다이오드를 포함하는 것인, 절대 인코더 장치 동작 방법.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출력은, 적어도 부분적으로, 상기 표현의 품질이 임계 품질을 만족하는의 여부에 대한 결정에 기초하는 것인, 절대 인코더 장치 동작 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 출력은 상기 표현의 품질의 레벨을 나타내는 것인, 절대 인코더 장치 동작 방법.
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 임계 품질은 상기 표현으로부터 신뢰성있는 위치 정보를 추출하기 위해 요구되는 표현의 품질보다 큰 것인, 절대 인코더 장치 동작 방법.
  24. 적어도 하나의 측정 차원에서 절대 위치 정보를 정의하는 피쳐를 갖는 눈금자와 상기 피쳐를 판독하도록 구성된 판독헤드를 포함하는 절대 인코더 장치에 있어서, 상기 장치는,
    상기 판독헤드를 통해, 상기 피쳐들의 적어도 일부의 적어도 한 표현을 얻고;
    상기 표현의 품질을 나타내는 적어도 한 파라미터를 결정하기 위해 상기 적어도 하나의 표현을 분석하며;
    상기 적어도 한 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 눈금자와 상기 판독헤드의 상대적 셋업을 나타내는 출력을 제공하도록 구성된 것인, 절대 인코더 장치.
  25. 절대 인코더 장치를 위한 판독헤더에 있어서,
    피쳐들의 적어도 일부의 적어도 하나의 표현을 얻기 위한 적어도 하나의 센서와;
    표현의 품질을 나타내는 적어도 하나의 파라미터를 결정하기 위해 상기 적어도 하나의 표현을 분석하도록 구성된 회로와;
    적어도 부분적으로, 상기 적어도 하나의 파라미터에 기초하여 상기 눈금자와 상기 판독헤더의 상대적 셋업을 나타내는 출력을 제공하기 위한 출력 장치
    를 포함하는, 판독헤더.
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