[发明专利]主动式位置编码器及其操作方法

权利要求书

1.一种主动式位置编码器，包括：

显示装置，所述显示装置用于显示至少第一图案；

读取装置，所述读取装置包括至少第一读头，所述第一读头用于读取所述第一图案以获得图像信号；以及

信号处理装置，所述信号处理装置对所述第一读头的图像信号执行信号处理以确定所述第一读头相对于所述显示装置的单维位置，其中

所述第一图案是在第一方向上周期变化的第一周期性图案，所述第一读头读取所述第一周期性图案以获得第一方向上的部分周期性图案的所述图像信号，以及所述信号处理装置对所述第一读头的所述图像信号执行所述信号处理以确定所述第一读头相对于所述显示装置在所述第一方向的单维位置。

2.如权利要求1所述的主动式位置编码器，其特征在于，

所述信号处理装置确定所述第一读头所处周期的周期信息以及在所处周期内的周期内位置信息；以及

基于所述周期信息和所述周期内位置信息来确定所述单维位置。

3.如权利要求2所述的主动式位置编码器，其特征在于，所述显示装置显示沿所述第一方向延伸的编码图案，

其中所述第一读头读取所述编码图案以获得所述周期信息。

4.如权利要求2所述的主动式位置编码器，其特征在于，所述信号处理装置通过周期计数法获取所述周期信息。

5.如权利要求2所述的主动式位置编码器，其特征在于，所述信号处理装置：

对所述第一读头的图像信号执行频域变换；

提取所述图像信号的基频分量的相位信息；以及

基于所述相位信息确定所述第一读头的所述周期内位置信息。

6.如权利要求5所述的主动式位置编码器，其特征在于，所述信号处理装置首先对所述第一读头的图像信号执行预处理，并且对经预处理的图像信号执行所述频域变换。

7.如权利要求6所述的主动式位置编码器，其特征在于，所述预处理包括使用窗函数对所述图像信号进行加窗处理。

8.如权利要求7所述的主动式位置编码器，其特征在于，所述窗函数包括汉宁窗函数或标准窗函数。

9.如权利要求1所述的主动式位置编码器，其特征在于，所述显示装置将所述第一周期性图案的周期变化方向从所述第一方向改为第二方向，

其中，所述第一读头读取所述第一周期性图案以获得所述第二方向上的部分周期性图案的图像信号，以及所述信号处理装置对所述第一读头的图像信号执行信号处理以确定所述第一读头相对于所述显示装置在所述第二方向上的单维位置。

10.如权利要求1所述的主动式位置编码器，其特征在于，所述显示装置还用于显示附加的周期性图案，所述读取装置还包括附加的读头，各个读头读取相应的周期性图案以获得相应的图像信号，所述信号处理装置对各个读头的图像信号进行分析处理以确定各个读头相对于所述显示装置的单维位置，并基于各个读头相对于所述显示装置的单维位置确定运动系统的平面位置信息。

11.如权利要求10所述的主动式位置编码器，其特征在于，所述显示装置还用于显示第二周期性图案，所述第二周期性图案在第二方向上周期变化，

所述读取装置还包括第二读头，所述第二读头用于读取所述第二周期性图案以获得第二方向上的部分周期性图案的图像信号，

所述信号处理装置对所述第二读头的图像信号执行信号处理以确定所述第二读头相对于所述显示装置在所述第二方向上的单维位置，

其中所述信号处理装置基于所述第一和第二读头的单维位置确定运动系统的平面位置信息。