[发明专利]记录编码的方法和系统、实施编码的轨道及轨道制作方法

说明书

本发明涉及根据独立权利要求的前序部分的用于记录光学代码轨道的绝对编码的方法。

绝对编码器是用于确定对象的绝对位置的传感器。传感器和对象相对于彼此的位置是可变的。传感器可记录对象位置的线性变化并且它可记录对象的旋转角度变化。已知根据光或磁启动原理确定对象位置的以非接触式原理操作的传感器。为此目的，传感器记录代码轨道的绝对编码并且评价单元评价记录的绝对编码并且由此创建对象位置。在本发明的含义内，绝对编码是空间分辨位置规格。

以多方面方式使用绝对编码器。在工厂建设和管理中，它们确定诸如驱动件、旋转头、轮盘等机械元件相对于参考系统的位置。在诸如经纬仪、准距仪、激光扫描仪等测地仪器中，它们测量相对于远处对象的水平角度和垂直角度。在坐标测量机器中，它们记录机器人臂、方向盘等的空间对准。

在下文中，考虑光学代码轨道的具体情况。光学代码轨道具有盘、带等形式的机械支承件。在这个方面，图1示出根据EP1890113A1的现有技术的示例。许多相邻代码元素布置在光学代码轨道的机械支承件上，其中，代码元素实施绝对编码10。在本发明的含义内，轨道方向上布置的代码元素以空间分辨方式更新从一个代码元素到下一个相邻的代码元素的绝对编码的双射位置规格。

由于存在分别实施代码的离散限定元素(并接着在评价期间还按逐个代码元素进行考虑，其中，针对各代码元素创建状态/值)的限定的代码元素，这里可以谈到“数字”代码(相比于例如在0至1之间更新的连续代码，其中，任何任意的中间值可基于限定的转换功能被解码成受欢迎的值，诸如受欢迎的位置规格；在这种情况下，这常常被称为“模拟”代码)。

代码元素是例如透光矩形，该透光矩形布置在光学不透明的剩余区域中。通过透射光原理，用来自光源的光照射光学代码轨道1。代码元素调制光。经过透光矩形的光被传感器沿着轨道方向记录；没有经过光学不透明的剩余区域的光没有被传感器记录。透光矩形作为投影在传感器上成像。传感器产生用于被记录光的状态信号。在光 学代码轨道和传感器相对运动的情况下，传感器将绝对代码记录为不连续亮/暗过渡的时间上离散的序列。

绝对编码具有双射位置规格或双射代码。因此，要么直接从状态信号创建位置规格，要么通过在表中查询将位置规格分配到状态信号的代码。由于代码元素和传感器具有空间延伸，因此此外可以创建状态信号的质心，以便用子代码元素精度将创建的位置规格与代码元素的质心相关。在本发明的含义内，轨道方向上的状态信号的宽度被称为信号宽度并且轨道方向上的传感器的宽度被称为传感器宽度。用状态信号的质心推导代码元素的质心。此外，用代码元素的质心确定轨道方向上与参考位置的距离。因此，状态信号不仅提供双射位置规格，而且还能够确定代码元素相对于参考位置的位置。

然而，作为确定质心的替代方式，本领域的技术人员还已知不同的处理，通过这些处理，可基于记录的代码投影创建代码元素的精确位置。

这被全部执行，是为了以高精度确定对象的位置。因此，以1μm的精度确定机器元件的位置并且经纬仪以0.1mgon的精度以数百米的距离测量相对于对象的水平角度和垂直角度。为了能够实现这种高精度，当确定对象的位置时，必须消除系统和非系统误差。

高精度绝对编码器因此包括多个传感器，这些传感器以相互的固定空间关系布置并且冗余地记录代码轨道的绝对编码。通过形成冗余记录的绝对编码的平均值，可以消除当确定对象的位置时非系统误差。

当确定对象的位置时的剩余系统误差经常具有谐波性质。这种谐波误差具有多方面的成因。因此，它们可以是由于代码元素在代码轨道上的不规则布置或者是由代码轨道的热膨胀、代码轨道的机械支承件的偏心距、绝对编码器的安装作用、代码元素上的衍射现象等造成的。此外，传感器本身之间的固定空间关系和代码轨道上的代码元素的规则布置构成周期性结构。周期性结构的重合可在光学绝对编码器的情况下形成干涉莫尔图案。此外，根据Nyquist-Shannon取样理论，在绝对编码器的选定取样频率相对于代码元素的最大频率太小的情况下，当记录绝对编码时，可出现信息损失。