[发明专利]编码器装置

说明书

一种投影编码器装置包括标尺和读头。该读头包括至少一个电磁辐射源，该至少一个电磁辐射源用于照射该标尺以便在检测器处产生投影条纹图案，该检测器被配置成检测该投影条纹图案。该编码器装置可以被配置成抑制该条纹图案的总谐波失真，例如使得该条纹图案的总谐波失真不大于6％。

本发明涉及一种编码器装置，具体地涉及一种投影位置测量编码器装置，该投影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，该标尺具有读头可以读取以确定和测量相对位置的一系列特征(及其衍生物，诸如速度和/或加速度)。编码器通常被分类为增量式或绝对式。用于增量式编码器的标尺包括读头检测以确定标尺与读头的相对位置和移动的一系列大体周期性特征。如将理解，增量式编码器可以被配置成提供正交(彼此为90度异相)的两个信号，并且通常被标记为SIN信号和COS信号(即使其可以实际上不是正弦信号或余弦信号)。正交信号可以被内插以提供将读头的位置准确测量到小于重复标尺图案的一个周期。由编码器装置提供这种正交信号是众所周知的，以便提供读头和标尺的方向以及相对移动的指示。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，根据这些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。

如将理解的，增量式编码器可以通过利用光的衍射在检测器处产生随着标尺与读头的相对运动而变化的合成场来工作。例如，可以通过标尺以及读头中的衍射光栅对光进行衍射，从而在检测器处形成干涉条纹。还已知的是，增量式编码器通过以下方式来操作：标尺特征选择性地防止(例如阻挡)光到达检测器，使得标尺特征的非成像表示(例如，阴影)被投射在增量式检测器上。这种编码器通常称为投影编码器。投影编码器可以是透射的(其中电磁辐射源和检测器位于标尺的相反侧)或反射的(其中电磁辐射源和检测器位于标尺的同一侧)。在现有技术的系统中，用于照射(衍射式编码器和投影编码器两者的)标尺的光源的常用形状包括正方形和圆形。

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)可能由于信号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/或由于由读头检测到的信号是有缺陷的。通常期望由读头检测到的信号在形式上是基本上正弦的(例如，落在检测器上的图案的强度变化正弦地变化)。与正弦信号的偏离可能意味着信号包括对SDE产生不利影响的不期望频率(例如，信号的一次谐波/基频的谐波)。进而，SDE对所确定位置的准确性产生不利的影响。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。在增量式编码器包括可以用于产生利萨如曲线(Lissajous)的正交信号的情况下，减小SDE提高了利萨如曲线的圆度。

本发明提供了一种改进的编码器、具体地一种改进的投影编码器。

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，该读头被配置成减少标尺信号中的不期望频率(谐波)以便由此减小编码器装置的细分误差。

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，该读头包括至少一个电磁辐射源，该至少一个电磁辐射源用于照射该标尺以便在检测器处产生条纹图案。该条纹图案可以是该标尺的非成像表示。换言之，该条纹图案可以是投影条纹图案。该编码器装置可以被配置成抑制该条纹图案的总谐波失真，例如使得该条纹图案的总谐波失真不大于6％。

根据本发明的第一方面，提供了一种投影编码器装置，该投影编码器装置包括标尺和读头，该读头包括至少一个电磁辐射源，该至少一个电磁辐射源用于照射该标尺以便在检测器处产生该标尺的非成像表示/投影条纹图案，该检测器被配置成检测该投影条纹图案。该编码器装置可以被配置成使得该标尺的非成像表示/投影条纹图案的总谐波失真(total harmonic distortion，THD)不大于6％。