[发明专利]光学位置测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学位置测量装置，用于检测在至少一个测量方向上彼此相对运动的两个对象的位置。

背景技术

所属的光学位置测量装置从申请人的EP 513 427 B1中公知。所述光学位置测量装置适用于检测在至少一个测量方向上彼此相对运动的两个对象的位置。为此公知的位置测量装置包含量具，所述量具与所述两个对象中的一个连接。所述量具具有在测量方向上延伸的增量分度以及至少一个在基准位置上的基准标记。在此所述基准标记由具有位置可变的分度周期的结构构成，也就是说，所述基准标记由包含多个不同的分度周期的结构构成。这种结构也称为所谓的线性调频(gechirpt)分度结构或者线性调频光栅。此外所述位置测量装置还包含取样单元，所述取样单元与所述两个对象的另一个连接并且具有取样装置，所述取样装置用于通过沿测量段对所述增量分度和基准标记光学取样来产生至少一个依赖于位移的增量信号以及至少一个在基准位置上的基准信号。

从EP 513 427 B1中所公知的位置测量装置基于一种所谓的干涉取样原理。增量信号和基准信号形式的依赖于位移的取样信号在此从多个分光束的相长的和相消的叠加得出，所述多个分光束在量具和取样单元相对运动的情况下得出依赖于位移的相移。以此方式和方法可以得到关于这两个对象的相对位置的高分辨率位置信息。

通常在这样的系统中如此选择基准信号的所得出的脉冲宽度，使得该脉冲宽度对应于增量信号的所得出的信号周期。为了保证这一点，必须按与增量分度的分度周期(Teilungsperiode)TP_INC的所定义的或者固定的比例来选择基准标记的位置可变的分度周期TP_REF。在实践中，被实施为线性调频光栅的基准标记的所选取的分度周期TP_REF典型地在1.5＊TP_INC和5＊TP_INC之间的范围内延伸：在该方面除了上述的文献以外还可以参阅申请人的DE 197 48 802 A1，该文献公开了线性调频基准标记的这种标注尺寸规则。这意味着所述线性调频基准标记(Referenzmarkierung)的分度周期TP_REF通常明显地大于增量分度的分度周期TP_INC。就对入射到其上的光束的光学作用而言，这意味着用于产生基准信号的光束的所得出的衍射或者偏转角明显地小于用于产生增量信号的光束的所得出的衍射角。但是，为产生基准信号所使用的分光束的较小的偏转角在确定的取样原理的情况下又引起问题。从而有例如如在DE 101 44 659 A1中所公开的光学位置测量装置，所述光学位置测量装置要求入射到量具上的和由其偏转的分光束的空间分离。在为产生基准信号所使用的分光束的非常小的偏转角的情况下，这只有在选择在量具与取样单元之间的非常大的取样间距时才能得到保证。在位置测量装置的装配容差(Anbautoleranz)方面，大的取样间距又是有缺点的；此外，大的取样间距有时在取样单元中要求高耗费地准直光源。

发明内容

因此本发明的任务是，提出一种光学位置测量装置，所述光学位置测量装置能够在小的取样间距的情况下借助于线性调频基准标记产生基准信号。

根据本发明，该问题通过具有下述特征的光学位置测量装置解决。

如本发明所述的位置测量装置的有利的实施方式由本申请提出的其它措施得出。

根据本发明，现在在增量分度的分度周期的范围内为光学位置测量装置的基准标记选择线性调频分度结构的平均分度周期，也就是说相对于现有技术因此选择线性调频分度结构的明显小的平均分度周期。由此确保用于产生基准信号的分光束的所得出的偏转角大得足以保证入射到所述量具上的和所偏转的分光束的空间分离。这样现在还可以在由于上文所述的问题而原本不允许这一点的取样原理情况下使用线性调频基准标记。

在此，用于检测在至少一个测量方向上彼此相对运动的两个对象的位置的本发明光学位置测量装置包含：

-量具，所述量具与两个对象的一个连接，并且所述量具具有在测量方向上延伸的增量分度以及至少一个在基准位置上的基准标记，其中所述基准标记由具有位置可变的分度周期的结构构成，

-取样单元，所述取样单元与两个对象的另一个连接并且包含取样装置，所述取样装置用于在基准位置处产生至少一个基准信号，其中

-基准标记具有在增量分度的分度周期范围内的平均分度周期。

优选地在所处的以下范围内选择基准标记的平均分度周期TP_REF，m：