[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。

背景技术

由申请人的专利申请DE 102008044858 A1中已知一种光学位置测量装置，它适合用于检测在至少一个测量方向上能彼此相对运动的两个对象的位置。为此，该位置测量装置包括量具，它与两个对象中的一个连接。该量具具有在测量方向上延伸的增量刻度以及至少一个在基准位置处的基准标记。通过这个基准标记为高解析度的增量位置测量提供了参照点，在超过基准标记并且产生基准信号以后，增量测量以此参照点作为参考。此外，这种位置测量装置包括扫描单元，它与两个对象中的另一个连接，并且具有发散照射的光源，一个或者多个光栅以及基准信号探测器布置。在这个公开文献中描述了以下细节，即，如何才能在光学位置测量装置中，在对发散的光照进行扫描原理的基础上，形成所谓的已线性调频的基准标记，用于产生高解析度的基准信号。

在该位置测量装置中，基准标记布置在相邻于具有增量刻度的增量轨迹的单独的基准轨迹中。出于该原因，基准信号相对于增量信号的相对位置取决于量具和扫描单元之间围绕着垂直于量具平面的轴线的旋转夹角。其中，增量刻度的刻度周期越小，并且用于增量及基准标记轨迹的扫描中心与测量方向的垂直距离越长，相对于这种旋转的敏感度就越强。然而，为了能够正确地进一步处理基准信号，参照增量信号产生的基准信号的定义位置和宽度是很重要的。

迄今主要通过耗时耗力地机械式调整扫描单元来调节基准信号的位置。基准信号的宽度可以通过有针对性地改变比较器触发阈值实现，在处理信号时，各个类似的电流或电压脉冲必须超过或者低于这个比较器触发阈值，从而产生基准信号的打开沿或者关闭沿。然而，尤其是在高解析度的光学位置测量装置中，为了进行这种机械和电调节的耗费却是巨大的。

发明内容

本发明的目的是，提供一种光学位置测量装置，其基于对发散的光照进行扫描的原理，并且提供了一种简单的、用于生成基准信号的可能性，该基准信号参照增量信号具有定义的位置和宽度。

根据本发明，该目的通过一种具有权利要求1所述特征的光学位置测量装置得以实现。

根据本发明的光学位置测量装置的有利的实施方式由从属权利要求中所述的措施中得出。

根据本发明的用于检测两个能彼此相对地在至少一个测量方向上运动的对象的位置的光学位置测量装置一方面包括量具，该量具与两个对象中的一个连接，并且量具具有在测量方向上延伸的增量刻度以及在基准位置上的至少一个基准标记。该基准标记包括两个相对于基准标记对称轴镜面对称的基准标记分区，该基准标记分区分别由具有部分可变的刻度周期的、在测量方向上延伸的光栅结构组成。此外，根据本发明的光学位置测量装置包括扫描单元，其与两个对象中的另一个连接，并且扫描单元具有发散照射的光源，一个或者多个光栅以及基准信号探测器布置。这个基准信号探测器布置具有至少四个分别具有多个探测器元件的探测器阵列。这样设计并布置这些探测器阵列，即，通过由基准信号探测器布置对基准标记进行扫描得到分别具有反相的信号变化过程的第一对和第二对分基准信号，并且第一对分基准信号沿着测量方向相对于第二对分基准信号偏移一个偏移量。

优选地，这样布置第一和第二探测器阵列的探测器元件，即，从第一探测器对称轴出发，在测量方向上、在相邻的探测器元件之间的中心间距发生变化的方向与从基准标记对称轴出发，在基准标记分区中的光栅结构的刻度周期发生变化的方向一样。这样布置第三和第四探测器阵列的探测器元件，即，从第二探测器对称轴出发，在测量方向上、在相邻的探测器元件之间的中心间距发生变化的方向与从基准标记对称轴出发，在基准标记分区中的光栅结构的刻度周期发生变化的方向一样。

在此，第二探测器对称轴可以布置成相对于第一探测器对称轴偏移一个量，该量等于在第一对和第二对分基准信号之间的偏移量的两倍。

还有可能的是，设有用于产生补偿信号的装置，该补偿信号是对量具上的基准标记进行光学扫描的结果，其中，该补偿信号用于在将分基准信号进一步处理成为基准信号时调节一个或者多个触发信号。

在此，例如可以在探测器阵列的探测器元件之间布置直流光探测器元件，作为用于产生补偿信号的装置。

还有可能的是，设置加法元件作为产生补偿信号的装置，加法元件用于将探测器阵列的所有分基准信号相加。

可以设计的是，即，

-第一对和第二对分基准信号接通在两个差动放大器的输出端上，并且在这两个差动放大器的输出端上提供各一个用于进行进一步处理的脉冲形式的信号。