位置测量装置的制造方法
【专利说明】位置测量装置
[0001]本发明涉及用于根据权利要求1的主题确定至少两个物体沿着测量方向的相对地点的位置测量装置。在此测量方向可以直线的或弯曲的。
[0002]这种位置测量装置包括扫描单元要扫描的测量具体设备，其具有分别在测量方向上有确定长度和具有绝对编码的多个，即至少两个，沿着测量方向一个接一个布置的代码轨迹(Codespuren)。附加地测量具体设备具有附加编码，通过附加编码的扫描借助于另外的扫描单元可确定，哪个多个代码轨迹当前由扫描单元检测。
[0003]具有绝对编码的多个代码轨迹分别是代码轨迹，在代码轨迹的扫描中借助于扫描单元关于相应代码轨迹的所述的扫描单元的地点直接通过在扫描时得到的位置测量值可确定。这区分具有绝对编码的代码轨迹与增量轨迹，通过增量轨迹的扫描仅仅可检测关于分配的测量划分的扫描单元的当前位置的变化。通过扫描增量轨迹得到的位置变化必须在此引用参考值，以便由此可确定关于分配的测量划分的扫描单元的当前地点。
[0004]在增量测量划分，例如以周期性布置代码元件的形式，以任意长度可制造时，可以限制沿着测量方向的绝对编码的轨迹的最大可达长度(取决于所使用的编码)。可扫描测量区域受限的编码的示例是伪随机代码(“伪随机码”或者PRC)。为放大至少沿着测量方向作为具有绝对编码的代码轨迹实施的测量具体设备的测量区域，已知，多个这种代码轨迹沿着测量方向一个接一个布置。单个代码轨迹在此可以尤其是分别具有相同长度和相同代码结构，即一致序列的代码元件。
[0005]在一个接一个具有绝对编码的多个一致的代码轨迹的这样的布置的情况下要求开始提及的附加编码，以便可以分别确定，哪个一个接一个布置的代码轨迹由分配的扫描单元正在检测。
[0006]对此从JP2007-71732A可知，除了测量具体设备以外，包括具有绝对编码的多个沿着测量方向一个接一个布置的代码轨迹，附加地布置附加编码形式的另外的编码，而且在附加的轨迹中，该附加的轨迹在首先提及的代码轨迹旁边侧面地并且平行于测量方向延展。代码轨迹以及附加编码设计成光电可扫描。这意味着，测量具体设备的宽度(与测量方向横向地)通过平行于代码轨迹布置的另外的轨迹放大，这提高了位置测量装置的相应的空间需要。
[0007]本发明以该问题为基础，进一步改善开始提及类型的位置测量装置。
[0008]根据本发明这个问题通过创造具有权利要求1的特征的位置测量装置来解决。
[0009]之后在这种类型的位置测量装置的情况下测量具体设备的一个接一个布置的代码轨迹和与其分开形成的附加编码如此布置，它们彼此重叠，其中一方面首先提及的代码轨迹和另一方面附加编码根据不同扫描原理扫描，即代码轨迹根据光电扫描原理和附加编码根据磁，电感或电容扫描原理。
[0010]一方面测量具体设备的代码轨迹和另一方面附加编码彼此重叠，对此意味着，这个并非(如在现有技术中)简单地并排布置，而是与测量方向侧面地以及在测量方向上至少逐段地相叠。代码轨迹和附加编码相叠的布置对此在下面理解为:不但代码轨迹而且附加编码分别定义测量面。该测量面通过测量方向(沿着该测量方向可扫描相应代码轨迹或者附加编码)，以及通过第二(与其垂直地延伸)方向(沿着该方向横向于测量方向相应代码轨迹或者附加编码的代码元件延展)展开。在这个背景前重叠意味着，(局部)垂直于相应测量面延伸的直线不但切割代码轨迹而且切割附加编码。
[0011]根据本发明的解决方案在此不强制要求完全重叠。即，不是垂直于由一个接一个布置的代码轨迹展开的测量面延伸的每个直线必须强制地还切割附加编码。因此原则上部分重叠足够。
[0012]一方面在测量方向上一个接一个布置的代码轨迹和另一方面附加编码之间的根据本发明设置的重叠带来下列优点，以此可以最小化沿着代码轨迹或者附加编码的代码元件展开的测量面的布置的侧面扩展。然而同时也存在困难，由于每个重叠附加编码的存在在扫描代码轨迹时会影响测量值，反之亦然。
[0013]这个困难根据本发明通过下列方式排除，一方面代码轨迹和另一方面附加编码根据不同物理扫描原理扫描。
[0014]测量具体设备的代码轨迹在此实施用于根据光电扫描原理扫描(用光电扫描原理可达到特别高的位置分辨率)。形成单个代码轨迹的代码元件然后由例如具有位于其间的空隙的在测量方向上一个接一个布置的划分线条组成，其通过分配的扫描单元的光源扫描，其中在扫描时产生的(通过相应代码轨迹修改的)光信号接着转换成电信号。用于扫描代码轨迹的扫描单元包括至少一个光源以及光探测器。
[0015]附加编码实施用于根据磁，电感或电容原理扫描。附加编码可以包括例如分别定义代码状态的不同磁化的沿着测量方向一个接一个布置的区域，代码状态包含对下列的指示:哪个代码轨迹当前由设置用于其扫描的扫描单元检测。用于扫描附加编码的扫描单元包括在磁扫描原理的情况下至少一个磁场敏感探测器，在电感扫描原理的情况下探测器线圈和在电容扫描原理的情况下适应于其的探测器。
[0016]其根据光电扫描原理可扫描的代码轨迹的设计有该优点，因此实现在代码轨迹的长度内具有尽可能多的不同绝对位置的高精度位置确定。因为以附加编码仅多个代码轨迹必需彼此不同，附加编码根据磁，电感或电容扫描原理实施。
[0017]通过使用用于扫描测量划分的两个彼此重叠(即一方面在测量方向上一个接一个布置的代码轨迹和另一方面附加编码)的两个不同的物理扫描原理，可实现，通过扫描分别两个提及的测量划分之一进行的位置测量不通过与之重叠的，分别其他测量划分的在场来影响。
[0018]沿着(相应)测量方向一个接一个布置的代码轨迹一方面以及附加编码另一方面可以在此在本发明的实施方式中彼此重叠(相叠)地安置在公共载体上，如例如钢带上，其中每个载体有利地单件地通过公共测量区域沿着测量方向延展。根据其他实施方式每个一个接一个布置的代码轨迹可以分配自己的载体，该载体此外还分别承载附加编码，根据附加编码可区分单个代码轨迹(分别具有相同编码)。单个载体则总地结合在一起以形成测量具体设备并且彼此相连。
[0019]根据本发明的扩展方案单个代码轨迹分别具有在测量方向上的相同长度；并且其可以分别具有尤其是相同代码结构，即分别具有在测量方向上相同顺序的代码元件。
[0020]在测量方向上一个接一个布置的代码轨迹的绝对编码可以例如通过伪随机代码(“伪随机码”或者PRC)定义。
[0021]根据本发明的改进方案附加编码可以如此实施，使得以此不仅单个一个接一个布置的代码轨迹可区分，而且此外相应代码轨迹的开始和端也可以区分。即，附加编码的编码状态沿着相应代码轨迹在测量方向上长度至少一次改变。由此可以实现，还在在容差有关地(稍微)使用附加编码的情况下关于代码轨迹分别可唯一地确定，哪个代码轨迹当前由分配的扫描单元扫描。
[0022]如果附加编码通过不同的编码状态的测量方向上延伸的顺序形成，则这具体意味着，相应代码轨迹的开始的附加编码的编码状态与编码状态代码轨迹的端的附加编码不同。最后以简单的方式以下列方式实现，沿着测量方向附加编码的单个编码状态比沿着每个方向代码轨迹的长度更短。尤其是简单的是该实现，其中附加编码沿着测量方向的编码状态的扩展分别是相应代码轨迹的长度的一半。
[0023]在下面根据附图描述实施例时说明本发明的其他细节和优点。
[0024]其示出:
图1A是包括多个一个接一个布置的代码轨迹的测量具体设备和与其重叠的附加编码以及分配的扫描装置的截面的示意表示；
图1B是图1A的布置的截面；
图2是具有基于图1A和IB的布置的位置测量的不意表不;
图3是根据图2，但是包括测量具体设备和附加编码的代码轨迹之间的可能的偏移的表不；
图4是用于避免测量具体设备和附加编码的一个接一个布置的代码轨迹之间的偏移导致的测量误差的与图2背离的表示。
[0025]图1A和IB示意示出测量具体设备I的截面,其应包括具有绝对编码的多个(至少两个)沿着测量方向X —个接一个布置的代码轨迹。单个代码轨迹分别通过代码元件11，12形成，代码元件在通过测量方向X和通过另外的方向y展开的测量面(这里以测量面的形式)中延伸并且沿着测量方向X —个接一个布置。
[0026]代码元件11，12可以例如通过具有位于其间的(不同宽)空隙的(不同宽)划分线条(在载体材料10上)形成并且借助于扫描单元设置用于光电扫描。
[0027]单个代码元件11，12在此具体如此布置和设计，通过其借助于分配的扫描单元的扫描可以生成绝对位置信息。即，通过借助于分配的扫描单元扫描测量具体设备I沿着测量方向X的确定位置可以直接确定每个扫描单元关于测量具体设备I沿着测量方向X的地点。对此代码元件11，12形成具有单个代码元件11，12