[发明专利]叉形光栅、借助叉形光栅定位的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及叉形光栅，尤其涉及借助叉形光栅定位的装置和方法。

背景技术

为了探知彼此相对运动的部件的位置，在传统的装置中，使用带有一个发光二极管和两个光传感器的叉形光栅。在一个部件上以有规律的间距附着所谓的标识和窗口，它们与部件的运动一致地经过发光二级管和光传感器之间。当所谓的标识处于光传感器之前时，从发光二级管到光传感器的光流被中断。若窗口处于发光二级管和光传感器之间，那么光流可以自由地落在光传感器上。在此，如此地选择光栅的布置方案或标识及窗口的大小，从而借助电光栅信号既可以确定经过的路径，又可以确定运动方向。前述公知的用于定位的装置的缺陷在于，这些装置仅能够增量地得出位置。为了识别基准位置，例如起始位置或零位置，还需要其它传感器。这个传感器典型地借助其它叉形光栅提供，该叉形光栅在运动主体的整个移动范围内在位置上被单个标识中断。第二个叉形光栅或者说第二个传感器和另一个光传感器以及第二个单独的标识的使用表明了这种布置方案的所不期望的额外费用。

由DE 102 45 170A1公知用于给光学构件定位的装置和方法。在此设置有两个探测器，当接收装置处在一定的锁止位置上时，它们同时探测不同的编码机构。在两个相邻的锁止装置之间的区域中，仅两个探测器中的一个探测编码机构。在这种结构中，不能以简单的方式从光信号中确定转动方向。

由US 6 586 719B1公知用于确定两个物体彼此间相对运动的光栅。在此，SE对(发射器接收器对)交替地布置在两个运动部件的对置侧上。在此，运动部件具有特殊的几何发送特性或反射特性。但这种几何面的结构和评估过于复杂。

由US 5 648 645A公知电梯速度探测器，其中，标识和窗口被布置到电梯井中的测量带上。测量带具有两个区域，在这两个区域上交替地布置有多个大小和间距递减的标识和窗口。此外，设置有应当排除误差的检验标记。在此公开的装置同样需要多个光学中断痕迹(标识和窗口)。同样没有设置运动方向识别装置。

由EP 2101197A1和EP 617298B1公知简单的叉形光栅，其仅具有一个传输段。

由EP 0 377097B1公知用于用四个传感器给转向轮定位的绝对位置探测器，这四个传感器逐个围绕编码盘布置。

前面公知的设施和方法遵循不同的目标并且不能简单地确定基准位置、增量运动和运动方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供装置和方法，从而能够以十分简单的方式确定运动部件的基准位置和增量运动以及运动方向。

该技术问题按照本发明通过权利要求1、3和7的主题解决。

按照本发明的第一个方面，提供具有至少三个光传感器的叉形光栅。这三个光传感器沿轴线布置。存在第一光传感器、第二光传感器以及第三光传感器，其中，第二光传感器布置在第一和第三光传感器之间。原则上，以这种方式也可以利用叉形光栅通过增量的位置探知来探知基准位置或零位置。

三个光传感器中的第一光传感器和第二光传感器之间的间距可以有利地小于三个光传感器中的第二光传感器和第三光传感器之间的间距。由此可以更可靠地探测基准位置或零位置。

三个光传感器和至少一个发光构件有利地布置在共同的壳体中。由此能通过修正窗口和标识的长度既探知运动方向、位置，又探知基准位置(零位置或起始位置)。

叉形光栅可以具有一个或多个发光构件，例如一个或多个发光二极管。所述发光构件如下设计，即，使它们朝着光传感器的方向发射光。发光构件的一个或若干光束由经过的窗口和标识中断或穿过。

依据本发明的叉形光栅同样可以配备有三个发光构件(例如发光二级管，LED)和仅一个光电二极管。发光构件有利地以预先给出的频率交替地发光和再次熄灭。基于对发光构件的操控和光电二极管的相应状态的认知，同样可以得出窗口或标识的相应位置。

叉形光栅可以有利地使用在用于探知两个彼此相对运动的部件的位置或方位的装置中。在其上布置有三个光传感器的轴线有利地沿着标识和窗口的运动方向，所述标识和窗口应与部件的相对运动一致地运动，并且应探知它们的位置、方位或运动方向。