[发明专利]用于测量设备的读头

说明书

技术领域

本发明涉及用于测量设备的读头，该测量设备还包括刻度尺，该读 头可相对于所述刻度尺移动，并且能够确定所述移动。

现有技术

从现有技术(诸如那些在申请人的专利文献EP1722200B1和 EP1775558A1中公开的)中已知用于测量设备的读头。所述读头可沿平 行于所述测量设备的刻度尺的运动方向相对于该刻度尺移动，该设备设 计成确定所述读头沿所述运动方向相对于所述刻度尺的相对位置。

此类型的读头通常包括至少一个具有确定的周期的刻度光栅；光发 射器，该光发射器发出光束以照亮刻度尺；以及分析器，该分析器接收 在所述刻度尺上透射或反射的光的至少一部分，该分析器能够从接收的 光产生可以用来确定读头相对于所述刻度尺的移动的电信号。例如，如 文献EP0207121B1所述，刻度尺包括多个周期标记并且光发射器通过刻 度光栅照亮所述刻度尺，刻度光栅和刻度尺之间的相互作用从而产生具 有调制周期的光分配，光分配相对于刻度尺投射在确定平面中，分析器 应该设置在该确定平面的附近。

所述投射光分配的周期和产生其的相对于刻度尺的距离取决于刻度 光栅的刻度周期、刻度尺的周期标记以及刻度光栅和刻度尺之间的相对 距离。另外，已知所述光投射的区域的深度与它们的周期成比例，因此 分析器在理想位置的定位越临界(critical)，待由所述分析器系统分析的 投射周期越小。

此外，这些类型的设备中所要求的精确度的需求水平需要刻度光栅 和调制的投射光分配尽可能接近刻度尺定位或产生。

然而，并不总是可以或易于相对于刻度尺在一定距离处设置分析器， 在该刻度尺处投射光呈现所需的对比度和调制，无论是因为以上给出的 理由还是因为分析器的物理存在能够妨碍照亮刻度尺并且导致不需要的 阴影，结果都必须在更远离刻度尺的位置放置所述分析器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于测量设备的读头，所述读头使分析 器能够布置在任意位置中，所述任意位置允许能够最佳地投射待在环境 中接收的光，在所述环境中所述分析器的布置不会影响照亮刻度尺或导 致不需要的阴影，从而确保维持对此类型的设备的精确度要求。

本发明的读头包括具有确定周期的刻度光栅；光发射器，以通过所 述刻度光栅照亮所述设备的刻度尺，从而产生所述第一刻度光栅和所述 刻度尺之间的第一相互作用，所述第一相互作用产生具有调制周期的光 分配，相对于所述刻度尺在确定距离处观测所述光分配，并且当所述读 头相对于所述刻度尺移动时，所述光分配按比例移动；以及分析器，以 在由所述发射器发出的光在所述刻度尺上透射或反射之后，接收所述光 的至少一部分。

本发明的读头还包括第二刻度光栅，所述第二刻度光栅相对于所述 刻度尺设置在基本上等于所述确定距离的第二距离处，并且所述第二刻 度光栅包括略微不同于且接近于所述调制周期的第二周期，导致在所述 第二距离处并且作为所述第二周期和所述调制周期之间的空间叠加的结 果，产生光分配，所述光分配与具有基本上大于所述刻度尺的增量周期 的图像周期的所述刻度尺的图像对应，并且当所述读头相对于所述刻度 尺移动时，所述光分配按比例移动。所述读头还包括第三刻度光栅，所 述第三刻度光栅具有基本上大于所述刻度尺的周期的第三周期，所述第 三刻度光栅相对于所述第二刻度光栅设置在其中的平面以第三距离设置 在所述发射器和所述第一刻度光栅之间，并且所述第三刻度光栅被所述 光发射器照亮，从而在所述第三光栅和具有所述图像周期的所述刻度尺 的图像之间产生第二相互作用，作为该第二相互作用的结果，可以得到 具有读出周期的光分配，相对于可以发现具有所述图像周期的所述刻度 尺的图像的平面在确定距离处观测所述光分配，当所述读头相对于所述 刻度尺移动时，所述光分配按比例移动，所述分析器设置或大约设置在 获得具有所述读出周期的所述光分配的所述平面中。

结果，相对于设置有所述第二刻度光栅的所述平面在确定距离处， 得到相对于所述刻度尺移动所述读头的光图像的投射。所述分析器设置 在所述位置中或在所述位置的附近，确保所述分析器接收代表所述读头 相对于所述刻度尺的移动的光，因此得到更远离所述刻度尺的所述分析 器的可能的新布置，因此使能够除去或减小所述分析器的物理存在遮挡 照亮所述刻度尺和/或导致所述刻度尺上的不需要的阴影的风险。

根据附图及其详述将使发明的这些和其他优点以及特征变得明显。

附图说明