[发明专利]编码器装置

说明书

一种编码器装置，包括标尺和读头，该读头包括传感器，该传感器包括用于检测落在该传感器上的标尺信号的传感器元件阵列，该编码器装置被配置为使得对用于确定该标尺与该读头的相对位置的该传感器元件的输出进行加权，从而使得该传感器元件对该标尺与该读头的所确定相对位置的影响跨该阵列根据预定非矩形窗函数而变化，该预定非矩形窗函数被配置成减小该标尺信号中的不期望频率的不利影响，以便因此减小该编码器装置的细分误差。

本发明涉及一种编码器装置，具体地涉及一种位置测量编码器装置，该位置测量编码器装置包括可相对于彼此移动的标尺和读头。

众所周知，位置测量编码器装置通常包括标尺，该标尺具有一系列特征(及其衍生物，诸如速度和/或加速度)，读头可以读取该一系列特征以确定和测量相对位置。编码器通常被分类为增量式或绝对式。用于增量式编码器(诸如可从雷尼绍公司(Renishaw plc)获得并且以下更详细描述的TONiC^TM编码器)的标尺包括一系列大体周期性特征，读头检测该一系列大体周期性特征以确定标尺与读头的相对位置和移动。可以在标尺上提供一个或多个参考标记以便提供参考位置，根据该参考位置可以对标尺与读头的相对位置进行计数。用于绝对式编码器(诸如可从雷尼绍公司获得并且以下更详细描述的RESOLUTE^TM编码器)的标尺包括沿着标尺长度限定唯一位置的特征(例如，一系列唯一绝对位置)，并且可以使读头能够在启动时确定其绝对位置，而无需任何相对运动。

我们发明人想要提供一种经改进的编码器，具体是具有改进准确性的编码器。

如在位置测量编码器领域中众所周知的，细分误差(sub-divisional error，SDE)由于标尺特征的读数内插的缺陷而发生。这种缺陷可能是由于处理读数的方式、和/或由于被读头检测到的信号是有缺陷的。由读头检测到的信号由于多种原因可能是有缺陷的，例如，由于次优光学部件、光学部件的次优安排、标尺上的污垢和/或参考标记，例如，嵌入式参考标记。SDE不利地影响所确定位置的准确性。SDE还通常被称为“内插误差”。在本文献中，术语SDE和内插误差可以互换使用。如将理解，编码器装置的SDE可以沿着标尺的范围而变化(例如，沿着线性编码器的长度或者围绕旋转编码器的轴)。

本发明提供了一种用于改进编码器装置的输出的配置，例如，通过减小编码器装置的SDE，诸如例如，SDE是由落在读头传感器上的信号中的缺陷引起的。这是通过以下方式实现的：将编码器装置配置为使得传感器(例如，其输出)根据预定窗函数沿着其长度而被加权(例如，传感器的传感器元件的输出被加权)，该预定窗函数被配置成使编码器装置对落在传感器上的信号中的这种缺陷较不敏感(例如，在一些实施例中，对该缺陷具有过滤效果)。

例如，本文描述了一种编码器装置，该编码器装置包括标尺和读头，该读头包括传感器，该传感器包括用于检测落在该传感器上的标尺信号的传感器元件阵列，该编码器装置被配置为使得对用于确定该标尺与该读头的相对位置(例如，在标尺周期内)的该传感器元件的输出进行加权，从而使得该传感器元件对该标尺与该读头的所确定相对位置的影响跨该阵列根据预定非矩形窗函数而变化，该预定非矩形窗函数被配置成减小该标尺信号中的不期望频率的不利影响(例如，过滤器)，以便因此减小该编码器装置的细分误差。

根据本发明的第一方面，存在一种增量式编码器装置，包括：标尺和读头，该读头包括传感器，该传感器包括用于检测落在该传感器上的用于确定该标尺与该读头的相对位置(例如，在标尺周期内)的标尺信号的传感器元件阵列，其中，该装置被配置为使得根据(预定)窗函数对该传感器沿着其长度的输出进行加权，该窗函数被配置成减小该标尺信号中不期望频率的不利影响(例如，以便由此减小该编码器装置的细分误差)，其中，该加权被配置为使得该传感器输出对所确定相对位置的影响主要朝向该传感器的端部减小。