[发明专利]光学位置测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学位置测量装置，该装置适用于确定两个相互运 动物体的相对位置并在沿测量距离的至少一个参考位置上提供一个参 考脉冲信号。

背景技术

确定两个相互运动物体的相对位置用的熟知的增量位置测量装置 在比例尺两侧设有一条增量分度迹线。该增量分度迹线通过一个相对于 该比例尺在至少一个测量方向内运动的扫描单元进行扫描而产生增量 信号。此外，为了建立一个绝对基准，这类位置测量装置可在沿规定或 预先给定的参考位置上产生参考脉冲信号。为此，比例尺的例如与增量 分度迹线相邻的两侧在预先给定的一个或多个参考位置上设置有另一 条带有参考标志的迹线。这种参考标志一般由许多非周期性设置在测量 方向内的带有不同光学特性的区段组成。在反射光扫描的情况中，这例 如指的是不同反射性的区段，而在透射光扫描的情况中，这些区段则具 有不同的透光性。

在相对于比例尺测量方向内运动的扫描单元与相应物体连接并包 括一个光源、一个参考脉冲探测装置以及必要时用于产生增量信号的其 他元件，但后者对这里讨论的问题无关紧要。参考脉冲探测装置由单个 光电探测元件组成，这些探测元件的几何配置必须与参考标志匹配，以 便产生参考脉冲信号。参考脉冲探测装置一般具有像参考标志那样的相 同结构。

在这种位置测量装置中，在通过参考标志时在相应参考位置上产生 参考脉冲信号的信号最大值，在邻接该参考位置的区域内存在着或多或 少的参考脉冲信号的明显的辅助最大值。在特别明显的辅助最大值情况 中，由于在信号基本电平和信号最大值之间的减少了的信噪比而在该参 考位置上对本来的信号最大值的探测产生一定的不可靠性。

为了解决这个问题，US 4 451 731或DE 20 2005 002 622 U1提出了 在比例尺上设置别的结构元素或附加结构来抑制与本来的参考标志相 邻的要产生参考脉冲信号的辅助最大值。为此使用的附加结构由邻接参 考标志的不反射或不透明的刻度组成，并在一定的扫描结构的情况下保 证了参考脉冲信号的辅助最大值的减幅。

发明内容

本发明的目的是提出这样一种位置测量装置，该装置可在沿测量距 离的一个或多个参考位置上实现参考脉冲信号的更好的产生并保证其 可靠的探测。

这个任务是通过具有权利要求1所述特征的位置测量装置来实现 的。

本发明位置测量装置的诸多有利结构型式可从各项从属权利要求 中所述的措施得知。

根据本发明，抑制辅助最大值用的附加结构包括至少两条具有第一 光学特性的迹线，在这两条迹线之间配有一个带有第二光学特性的在测 量方向内延伸的区段。在透射光系统的情况中，光学特性可选择不透光 的(第一光学特性)或透光的(第二光学特性)；而在同样可能的反射 光系统中，则光学特性可选用低反射的(第一光学特性)或高反射的(第 二光学特性)。

本发明提出的光学位置测量装置用于确定两个在测量方向内相互 运动的物体的相对位置，其中可在至少一个规定的参考位置上产生一个 参考脉冲信号。该位置测量装置包括一个比例尺，该比例尺与这两个物 体之一连接并在该参考位置上具有一个参考标志，该参考标志由许多非 周期性设置在测量方向(x)内的带有不同光学特性的区段组成。在测 量方向内，邻接该参考标志分别设置有若干附加结构，这些结构在测量 方向内延伸并把要产生的参考脉冲信号的辅助最大值减少到最低限度。 此外，该位置测量装置包括一个在比例尺对面在测量方向内运动的扫描 单元，该扫描单元与另一物体连接并带有一个光源和一个由单个探测元 件组成的参考脉冲探测装置，这些探测元件的几何配置与参考标志匹 配，以便产生参考脉冲信号。这些附加结构包括至少两条具有第一光学 特性的迹线，其间配有一个在测量方向内延伸的带有第二光学特性的区 段。

在测量方向内延伸的这个区段最好这样设置在这两个迹线之间，即 通过该区段可把光线加到该参考脉冲探测装置的探测元件上。

光学特性可接下列两个方案之一进行选择：

a)第一光学特性：透光的；第二光学特性：不透光的；

b)第一光学特性：高反射性的；第二光学特性：低反射性的。