[发明专利]编码器设备

说明书

一种增量式编码器设备，包括：标尺，包括限定光学增量式标尺的一系列周期性特征以及至少一个磁性参考标记；以及读头。该读头包括：至少一个增量式传感器，被配置成检测来自该光学增量式标尺的光并且据此输出至少一个信号；以及至少两个模拟霍尔传感器，各自包括至少两个输出端子对，并且各自被配置成在每个输出端子对之间重复切换以便减少该模拟霍尔传感器的输出中的任何固有偏移量。该设备被配置成根据该至少两个模拟霍尔传感器的输出来确定参考标记的存在。

本发明涉及一种改进的编码器设备、尤其涉及一种用于编码器设备的改进的读头。

本发明涉及一种类型的标尺读取设备，该标尺读取设备包括由一系列周期性布置的特征限定的标尺以及可相对于该标尺移动的读头。在一种类型的此类设备中，读头包括照射标尺的光源以及至少一个传感器，该至少一个传感器用于检测来自标尺的(例如，由标尺反射或透射的)光，以确定标尺与读头之间的相对运动并且据此输出至少一个信号。例如，来自标尺的光可以在传感器上形成合成场，该合成场随标尺与读头的相对移动而变化。这种图案可以是经调制的斑点图案(例如，随相对移动而调制强度的一个或多个斑点)或图案，例如条纹图案、比如干涉条纹图案。一个或多个光学部件(例如，一个或多个衍射光栅)可以位于读头中以帮助在传感器上形成图案。传感器通常包括多个光电检测元件，来自标尺的光入射在该多个光电检测元件上。通常，当测量标尺与读头之间发生相对移动时，会生成某种形式的周期性信号。可以对该信号进行计数，并且可以确定标尺与读头之间的位移。这种计数可以在读头内或其外部进行(例如，读头可以输出周期性信号和/或读头可以输出所述周期性信号的计数)。

特别地，已知的是传感器提供多个循环相移调制电信号，这些电信号对应于信号随相对移动发生的变化。通常会生成两个相移的信号(例如，相移为90°)。它们通常被称作正交信号，并且通常被标记为SINE信号和COSINE信号。此外，这种类型的装置通常以增量的方式起作用。正交信号通常用作在计数器上生成总数的基础，该总数指示标尺与读头的相对位移。计数器上总数的增加或减少与接收的正交信号循环的数量以及这些信号到达计数器的顺序相对应。

已知提供一个或多个参考标记用于在标尺上限定参考/基准位置，并且读头可以具有用于检测参考标记的一个或多个传感器。例如，当增量计数已经丢失(例如，由于电源故障)或由于读头行进太快或标尺上的污垢等因素而导致该增量计数不准确时，参考标记可以允许验证增量计数的准确性，和/或用于确定读头相对于标尺的参考位置。相应地，例如，参考标记可以用于重置增量式计数器。相应地，参考标记和由此生成的参考标记信号应当唯一地标识增量式标尺的一个周期(并且应当至少在一个方向上是可重复的)。

光学增量式编码器设备通常使用光学参考标记，而磁性增量式编码器通常使用磁性参考标记。带有光学参考标记的光学增量式编码器设备的示例包括可从雷尼绍公司(Renishaw plc)获得的TONiCTM和ATOMTM编码器，以及例如如WO 2005/124282和WO 2015/049173中所述的编码器。带有磁性参考标记的磁性增量式编码器设备的示例包括可从RLS测量技术公司(RLS merilna tehnika d.o.o.)获得的LM10编码器。

然而，同样已知的是，光学增量式编码器设备使用磁性参考标记。带有磁性参考标记的光学增量式编码器设备的示例包括可从雷尼绍公司获得的RG2和RG4增量式编码器，以及例如如EP 0826138中所述的编码器。

已知的是，使用在测量方向上侧向偏移的两个单独的传感器来感测参考标记，其中，将来自这两个传感器的信号组合以获得合成信号(例如，差分信号)，根据所述合成信号生成参考标记信号。