CN100401020C - 位置测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的一种位置测量装置包括：一个设置在环形整体量具上的测量分度；一个用电磁辐射来进行测量分度的光学扫描的扫描单元；一个具有周期性扫描分度的扫描盘，该扫描盘布置在测量分度扫描用的电磁辐射的光路中，所以该电磁辐射既与扫描分度又与测量分度相互作用；和一个扫描单元的探测器，该探测器的探测面用来探测与扫描分度和与测量分度相互作用后的电磁辐射，且该探测器用来探测具有循环段(PD)的条形图形形式的电磁辐射。根据本发明，测量分度(15)的循环段PM和扫描分度(25)的循环段PA是这样匹配的，即1/(1/PA-1/PM)＜PD成立。
Description
技术领域
本发明涉及一种位置测量装置。
背景技术
这种用来测定两个沿一个测量方向相互运动的两个物体的相对运动的位置测量装置(角度测量装置)包括：一个设置在例如卷尺形式的一种环形整体量具(即在一个环形载体)上的循环测量分度；一个用电磁辐射(尤指用光线)来进行该测量分度的光学扫描的扫描单元，该电磁辐射在该扫描单元的一个照明器(光源)中产生，其中，整体量具和扫描单元可沿测量方向相互运动；一个具有循环分度(扫描分度)的该扫描单元的扫描盘，该扫描盘设置在用来扫描该测量分度的电磁辐射的光路中，所以，这种电磁辐射既与扫描分度又与测量分度相互作用；和一个该扫描单元的一个探测器，它的探测面用来探测通过扫描分度和测量分度修正的电磁辐射和探测通过这种修正的电磁辐射构成的具有循环段PD的强度图形。
循环段PD是这样选择的，即它在卷尺沿一条直线呈直线布置时与条形图形(游标图形)的循环段一致，该条形图形一方面通过整体量具扫描用的辐射与扫描分度的相互作用和另一方面与测量分度的相互作用来产生。这个条形图形相当于由两个循环过程的组合即一方面电磁辐射与扫描分度的相互作用和另一方面电磁辐射与测量分度的相互作用所引起的差拍。
上述位置测量装置的测量原理例如可以EP 1081457A2、EP 1028309A1和EP 0754933B1中得知。
例如EP 1028309A1提出了一种光学的位置测量装置来确定两个沿一个测量方向相互运动的物体的相对位置。该装置包括至少一个与这两个物体之一连接的周期性的测量分度以及一个与另一物体连接的并以此相对于该测量分度可沿测量方向运动的扫描单元。该扫描单元具有一个光源、至少一个扫描分度以及一个在探测平面内的探测装置，这个探测装置由多个辐射敏感的探测元件组成，这些探测元件依次布置在测量方向内。
在上述位置测量装置中，如果把一个作为测量分度载体用的卷尺进行环形布置，特别是把该卷尺装在一个圆筒形状的圆柱体上时，则该测量装置特别适用于角度测量。如果与该卷尺的直线布置(该卷尺象一个比例尺沿一条直线延伸)比较，则在该卷尺环形布置尤其沿一个圆弧布置时将产生诸多效应，这些效应损害该扫描单元的探测器上接收的辐射强度。一种效应在于：在卷尺环形布置的情况下，由于因此引起的卷尺的弯曲而使卷尺的内表面有所缩短，而卷尺的外表面则有所伸长。这种缩短或伸长取决于卷尺的厚度，且其厚度越大，当然这种缩短或伸长也越大。在环形布置的卷尺的外表面设置一个测量分度的情况下，这种效应会导致该测量分度的周期性的增加，因为卷尺的外表面(与其直线布置比较)被拉长。
反之，在用一个扫描单元扫描环形布置的卷尺时，该扫描单元按一个规定的距离布置在该卷尺配有测量分度的外表面前面，则产生投影效应，这种效应引起-从扫描盘的表面看去-测量分度盘的单个标记(尤指刻度线)之间的距离在扫描盘的外边缘似乎变得越来越小。这是由于卷尺配有测量分度的弯曲的外环形表面投影到扫描盘配有扫描分度的二维的平表面所致。
上述两种效应是反向的，但投影效应只取决于卷尺的曲度，而卷尺外表面的伸长效应则既与其曲度又与其厚度有关。厚度例如为300微米的比较厚的卷尺表明，这两种反向的效应在不同曲度的较大的范围内可补偿到这样的程度，即在探测器的辐射敏感的表面上产生的强度图形对下次分析具有足够的对比度，但在厚度显著小于300微米尤指小于100微米的很薄的卷尺时，卷尺外表面的伸长效应很小，所以它不再可能足够补偿曲度大时的投影效应。由探测器探测到的信号幅度由于强度图形的差的对比度而可能变得很小，以至不能进行位置确定的可靠分析。
下面在用“卷尺”概念时，只要不排除有限厚度的卷尺，则总是包括卷尺厚度接近于零的极端情况：这种极端情况相当于测量分度直接设置在一般用来安装卷尺的(圆筒形状的)圆柱体上。在这种情况下，上述的伸长效应不起作用；即不产生投影效应的补偿。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种上述的位置测量装置，该位置测量装置在结构简单的情况下可实现一个环形整体量具与一个具有平的二维表面的扫描盘以及与一个具有二维辐射敏感表面的相应探测器的组合。
为此，一方面扫描分度PA的循环段和另一方面测量分度PM的循环段是这样匹配的，即1/(1/PA-1/PM)＜PD。这意味着通过光线一方面与周期性的扫描分度和另一方面与周期性的测量分度的相互作用在一个卷尺形式的整体量具的直线布置的情况下产生条形图形，该条形图形的循环段(通过表达式1/(1/PA-1/PM)＜PD)给出)小于一个在其扫描时形成并给定探测器的辐射敏感表面的条形图形的循环段PD，这样，特别是在很薄的卷尺时，由于上述的投影效应在环形布置时产生的卷尺的循环段的虚假的缩短(这种缩短局部地导致条形图形的循环段的增加)便被补偿。
根据本发明，一方面最好这样来实现，即增大特别是一个卷尺形式的整体量具的循环段，使PM＞1/(1/PA-1/PD)，另一方面也可这样来实现，即相应减小扫描盘的循环段，使PA＜1/(1/PD+1/PM)。这种情况的前提是PM＞PA(包括下述的极端情况PA→PM)。相反的情况也是可能的，但实际意义很小。
下面有关本发明位置测量装置的结构的诸多实施方案-即使从定量上看-也分别适用于极端情况PA→PM。所以本发明也可用于这种极端情况，这时被探测的条形图形的循环段PD接近无穷。
用本发明的解决方案可实现在一个卷尺的环形布置时特别是在沿一段圆弧布置时象在该卷尺的直线布置时一样，同一个探测器(具有一个平的辐射敏感的表面)可作为相对于该卷尺运动扫描单元的组成部分使用。这样就可廉价制造相当多的探测器。
应当明确指出，这里也包括上述极端情况，在这种极端情况中，扫描分度的循环段接近于测量分度的循环段，所以产生的游标条形图形的循环段(在直线情况中)趋于无穷，详见EP 0745933B1。
所述的探测器最好是一种所谓的纹理探测器(例如EP 1028309A1所述)，它的辐射敏感的表面由周期性前后排列的探测区特别是单个探测元件(光敏元件)形式的探测区组成，其中，这些探测区或探测元件出现的排列的循环段PD大于条形图形的循环段1/(1/PA-1/PM)，后者在按本发明的测量分度和/或扫描盘的循环段变化时，由扫描用的电磁辐射既与扫描光栅又与测量分度(在卷尺平面布置的情况中)的相互作用来产生。换句话说，该探测器的探测区域或探测元件的循环段PD是这样选择的，即它在卷尺沿一条直线呈直线布置时具有的测量分度的确定的循环段以及在扫描盘时具有的扫描分度的确定的循环段完全与条形图形的循环段一致，其中，这个条形图形是通过扫描用的辐射与扫描分度和测量分度的相互作用来产生的。但根据本发明，在角度测量用的一个环形的沿一段圆弧布置的卷尺时，测量分度的循环段和/或扫描分度的循环段可这样进行改变，即在上述(为环形布置配置的)卷尺的直线布置时，探测元件的循环段可大于条形图形的循环段，该条形图形是在卷尺直线布置时和测量分度和/或扫描盘的循环段按本发明变化时来产生的，这样，在卷尺弯曲布置时就可在很大程度上补偿投影效应。
亦即根据本发明，在具有一个环形布置的卷尺和一个具有平的、二维的辐射敏感的表面的相应探测器的位置测量***时，扫描分度的循环段和/或测量分度的循环段-与具有一个直线布置的卷尺和一个相同的探测器的位置测量装置比较-是这样修正的，扫描信号的信号值明显大于用一个直线的位置测量装置的卷尺直接构成一个角度测量***不改变扫描分度或测量分度的循环段时的信号值。其中，作为比较用的直线的位置测量***应这样设计，即在卷尺沿一条直线呈直线布置时，在探测器的辐射敏感的表面上产生的条形图形正好具有这样的循环段，在其扫描时形成并给定在辐射敏感的表面上达到电磁辐射最大强度的相应探测器。在周期性纹理的探测器的情况中，这意味着该探测器的辐射敏感的表面具有一个与条形图形的循环段的整数倍一致的循环段。
对于用来测量角度的卷尺的典型厚度和半径，为此所需的扫描分度或测量分度的循环段的修改至少为0.05％和最高为2％；特别是在0.1％和1％之间。
其中，探测器的循环段不必强求理解为单个探测区或探测元件的几何布置的循环段。确切地说，还必须考虑单个探测区域或探测元件的电错接。所以在一个纹理探测器的情况下，一般在一个相当于该探测器的辐射敏感的表面上接收的条形图形的区段的长度上布置四个探测元件，其中，每个探测元件对应一个相位，特别是对应相位0％、90％、180％、270％之一。在这种情况下，每四个探测器的多组前后进行布置。从单个探测器组中分别把那些对应相同相位的探测区或探测元件相互交错连接。这时，这个纹理探测器的循环段分别由一个包括多个探测区尤其四个探测区的探测器组的宽度来确定。
在用一个具有二维的、平的、辐射敏感的表面的探测器来扫描一个环形的整体量具上的测量分度时，离该整体量具配置有测量分度的表面一定(径向)距离的探测器在切向内(即平行于一个环形布置的卷尺的外圆周上的一条切线)延伸。在一个纹理的探测器时，单个探测区或探测元件相应地沿一个平行于该环形的整体量具的一条切线前后布置。上述两种干扰效应即一方面卷尺设有测量分度的外表面的伸长以及另一方面投影效应即使在扫描分度和/或测量分度的循环段按本发明校正时也不可能完全补偿。确切地说，伸长效应主要集中在探测器的辐射敏感的表面的(从切向方向看去的)中间区域，因为投影在这里没有多大的作用。亦即在探测器的辐射敏感的表面的中间区域(由于伸长效应)似乎环形布置的卷尺的循环段(即测量分度的单个标记或划线之间的距离)大于规定的距离，而在一切线方向看去-探测器的边缘区则由于投影效应占优势，而使测量分度的循环段显得较小。一方面扫描分度的循环段和另一方面测量分度的循环段的本发明的匹配是这样实现的，在辐射敏感的表面上产生的条形图形与那个在其探测时构成探测器的辐射敏感的表面(特别是在一个纹理探测器情况中有关探测区或探测元件的循环布置)的条形图形的循环段PD的偏差应尽可能减小。
必须注意，本发明也可用于测量分度设置在卷尺内表面(内环形面)上的情况。在这种情况中，除了投影效应外，还在内环形面上产生一个作用在相同方向内的缩短效应，这时为了补偿，测量分度的循环段增加或扫描分度的循环段减少。
扫描分度和测量分度都可通过所谓的振幅光栅构成，它们用电磁辐射(特别是光线)这样相互作用，即-根据相应光栅的周期-产生一个较明亮和较阴暗的光线区域的周期性的序列。如果位置测量装置按所谓的反射法工作，则在相应的光栅中分别设置相对于扫描用的电磁辐射(光线)的较大和较小反射性的标记(划线)。在用所谓透射光法时，呈循环前后布置的标记(划线)则在扫描用的电磁辐射(光线)的透光性方面有所区别。
此外，扫描分度也可设计成所谓的混合振幅相光栅(MAP-Gitter)，例如从EP 1081457A2的图2a和2b中可知。
另一种方案是，扫描分度也可通过相位光栅构成。
在本发明的范围内，优先选用光线形式的准直的(平行的)电磁辐射来扫描整体量具。
本发明的其他特征和优点可清楚地从附图所示的一个实施例的以下说明中得知。
附图说明
附图所示：
图1a具有周期性测量分度的环形布置的卷尺以及具有一个周期性扫描分度和一个探测器的对应扫描盘的一段示意图；
图1b图1a的一个扫描单元的一个纹理探测器的辐射敏感表面；
图2在图1a和1b位置测量装置中，由于卷尺的环形布置，伸长效应和投影效应对探测器的辐射敏感表面产生的一个条形图形的循环段的图示影响；
图3a和3b伸长效应以及投影效应对图1a和1b的位置测量装置的一个归一化的信号幅值的影响与卷尺两种不同厚度时环形布置的卷尺半径的关系。
具体实施方式
图1a表示用一个有限厚度d的沿一条圆弧布置的环形卷尺1和一个扫描单元来测量角度的一个位置测量装置的示意图，该扫描单元包括一个扫描盘2和一个光敏元件形式的探测器3。
卷尺1和扫描单元2，3例如是这样产生相对运动的，即卷尺1固定在一个围绕一根轴D旋转的滚筒的外圆周上，而扫描单元2，3则固定布置在卷尺1的外表面11(外环形面)的前面(并在径向方向R内离该外表面一定距离)。
厚度为d的沿半径为R的圆弧10布置的卷尺1具有一个外环形面11和一个内表面12(内环形面)，在该外环形面上设置有划线形式的测量分度15。由于柔性的卷尺1呈环形布置，其外环形面11-与卷尺1沿一条直线呈直线布置比较-伸长，而内环形面12缩短。
由于环形布置的卷尺1的外环形面11的伸长，卷尺1的呈循环状的测量分度15的循环段PM即作为划线构成的测量分度15的相邻线条的距离比该卷尺在沿一条直线呈直线的平面布置时稍大一些(“投影效应”)。
扫描单元2，3的一个与卷尺1对应的扫描盘2布置在卷尺1的外环形面11的前面，并与该外环形面相隔一定的距离，且在其面向外环形面11的表面21上设置有周期性的扫描分度25。面向扫描盘2的表面21的卷尺1的外环形面11以及在该处构成的扫描分度25分别平行于卷尺1的外环形面11的一条切线t延伸。
从卷尺1看去，在扫描盘2的后面布置了一个具有辐射敏感表面31的探测器3，该探测器为一种所谓的纹理光敏光件。它的辐射敏感的表面31按图1b由多个前后布置的宽度为b的光敏元件形式的探测元件构成。其中，每四个探测元件组成一个探测组，且一个探测组的这四个探测元件分别对应四个相位0°、90°、180°和270°。探测元件的这种布置的循环段PD相当于相位0°、90°、180°或270°的一个单独探测元件的宽度b的4倍。
此外，在图1b中示意画出了单个光敏元件的电接头300，这些光敏元件构成光电探测器3的辐射敏感的表面31，其中，与同一个相位0°、90°或180°或270°对应的不同探测组的光敏元件分别相互交错连接，所以它们的输出信号可共同输入一个分析处理单元进行分析。
图1b表示相位0°或90°或180°或270°的各四个探测元件(光敏元件)组成的三个探测组的光电探测器3的辐射敏感的表面31。这里只涉及光电探测器3的辐射敏感表面31的一段，该段一般具有10至14个这种分别由四个光电元件组成的并呈循环状前后布置的探测组。
图1a和1b所示的位置测量装置(角度测量装置)的上述扫描单元2、3用来光学扫描沿圆弧段10布置的卷尺1的外环形面11上的测量分度15。为此，卷尺1设置有测量分度15的外环形面11按公知的方式用光线形式的准直的电磁辐射L进行照射，该光线用一个适当的照明单位(光源)产生并用一个适当的聚光透镜视准，例如可从EP 1081457A2中得知。卷尺1外环形面11上的测量分度15的扫描用的光线L既与按公知方式位于光线L光路中的透光扫描盘2的扫描分度25相互作用，又与卷尺1的反射光线L的外环形面11上的测量分度15相互作用。
既通过扫描分度25又通过测量分度15修正的光线L在光电探测器3的辐射敏感的表面31上形成一个具有循环段的所谓游标条形图形，该循环段由扫描分度25的循环段PA和测量分度15的循环段PM来确定。
在光电探测器3的辐射敏感的表面31上布置的光敏元件产生一个与该条形图形相应的电信号，该信号被输入一个分析单元中，该分析单元通过分析光电探测器3的输出信号确定卷尺1和探测单元2、3之间的相对运动的大小。
从图1a可清楚看出，从扫描盘2观察扫描盘2中间区域对应的区域，测量分度15的循环段PM似乎大于扫描盘2的外端对应的区域，这是由于环形布置的卷尺1的曲率1/R以及由于扫描盘2和光电探测器3相对于卷尺1的切线布置使卷尺1在探测器3的辐射敏感的表面31上的有效的、受位置影响的循环段Peff在测量分度15投影到扫描盘2沿垂直于切线t方向延伸的扫描盘2上所致。亦即在对应于扫描盘2的切线边缘区的区域与对应于扫描盘2中间的测量分度15的区域比较，上述投影效应导致了测量分度的循环段PM的虚假的减小。
这种投影效应与上述的另一个伸长效应是反向的，后者是指卷尺1环形布置时在其外环形面11的伸长后果。但与投影效应比较，伸长效应不取决于位置。
下面对伸长效应以及投影效应的作用进行定量地较详细地说明，即说明这两种效应对光电探测器3的辐射敏感的表面31上产生的条形图形的影响，对此，在扫描一个沿一条直线布置的直线卷尺时与一个环形布置的卷尺的条形图形进行了比较。
在具有沿一条直线布置的卷尺和具有一个对应于该卷尺的、平行于该卷尺延伸的扫描盘的直线位置测量***中，该卷尺呈周期性的测量分度具有循环段PM，该扫描圆盘的扫描分度具有循环段Pa(幅度循环段)，这时相当于上述另一个强度图形的并通过卷尺扫描用的光线一方面与扫描分度和另一方面与测量分度的相互作用产生的条形图形的循环段用下式表示：
PV＝1/(1/PA-1/PM)
式中PV叫做所谓的游标循环段，参见EP 1028309A1。
从上式可知，游标循环段PV越小，则扫描分度的循环段PA和测量分度的循环段PM相差越大。
例如在扫描分度的循环段PA＝19.512微米和测量分度的循环段PM＝20微米时，得出产生的条形图形(“明暗图形”)的游标循环段PV＝800微米。在设计纹理的光电探测器时必须考虑条形图形的这个循环段，用设计的光电探测器从该条形图形产生电输出信号，这些输出信号输入一个分析单元中。为此，例如在一个由许多前后布置的光敏元件组成的光电探测器时，该条形图形的每个循环段前后布置四个光敏元件，其中每个光敏元件(沿光电探测器的辐射敏感的表面的延伸方向)具有200微米延伸并对应一定的相位，例如0°、90°、180°或270°，相应的光敏元件的有效面积的延伸略小于上述的200微米，因为在单个光敏元件之间必须分别设置一个隔离边界。
亦即在这种情况中，通过扫描用的光线一方面与扫描分度和另一方面与测量分度产生的条形图形的相互作用的游标循环段PV完全与探测器的辐射敏感的表面匹配的循环段PD一致。
如果这样一种探测器即具有二维的平的表面通过循环前后布置的光敏元件构成的光电探测器作为环形布置的卷尺的扫描单元的组成部分用，则上述的两种效应即所谓伸长效应和投影效应导致在光电探测器的辐射敏感的表面上的有效的游标循环段Peff与位置有关。亦即在辐射敏感的表面的中间区域内由于伸长效应该有效游标循环段在数值上小于直线情况时的游标循环段PV，但朝边缘方向则由于投影效应而有所增加。这可从图2所示有效游标循环段Peff与纹理光电探测器的位置X的关系曲线中一目了然：在光电探测器的中间区(X＝0)，有效游标循环段Peff比直线情况中(PV＝800微米)的条形图形的游标循环段PV增加较小的值并随即朝探测器的边缘方向(X＞0或X＜0)增加。所谓有效游标循环段Peff这里是指游标条形图形的一对明暗线条的局部变化的延伸。
如果观察条形图形的相位，该相位在直线卷尺的情况中在一个探测循环段内呈直线增加2*Pi，即与探测器相位一致并由此提供探测器信号的最佳对比度时，则会发现在探测器的中间区，弯曲的卷尺的相位首选稍超前于探测器的相位(因为有效游标循环段Peff在这里小于探测器循环段)，而探测器的边缘方向，该相位滞后(因为有效游标循环段Peff在这里大于探测器循环段)。由于这个相位差，探测器信号的对比度变坏。条形图形的相位可从扫描分度和测量分度的局部的循环段中以及从诸如测量分度的曲度和探测器离测量分度的距离这些几何关系中进行确定。
有效游标循环段Peff朝光电探测器的辐射敏感的表面的两个边缘方向的增加是投影效应的结果，这个投影效应导致测量分度的循环段PM朝边缘方向减小并由此导致差1/PA-1/PM的减小，按上列方程，该差的减小又导致游标循环段的增加。
在上述两个效应中，由于伸长效应与位置无关，但投影效应与位置有关，所以这两个反向的效应不可能完全补偿。但一方面扫描分度25的循环段Pa和另一方面测量分度15的循环段PM可相互这样匹配，使随后的一次分析获得一个最佳的扫描信号。
对测量分度15的循环段PM或扫描分度25的循环段PA的校正值的简单的分析计算是不可能的，因为一方面伸长效应以及投影效应以不同方式与卷尺1的曲率即与其半径R有关，而另一方面，该伸长效应还与卷尺1的厚度d(比较图1a)密切相关。
现在例如可这样确定测量分度15的循环段PM的最佳校正值，即对不同的循环段PM相加入射到相同相位的探测器区域内的光线的强度。这可根据相对于探测器相位的条形图形的相位按简单的方式通过矢量相加来实现，通过测量分度15的循环段PM的反复改变就可确定扫描信号的最大值。
图3a和3b分别表示在卷尺1的厚度d为300微米(图3a)以及卷尺1的厚度d为75微米(图3b)时扫描信号的强度(相对于直线情况归一化)与卷尺1卷绕的滚筒的半径Ri的关系，亦即分别表示测量分度15的不同循环段PM时的关系曲线，在图3a和3b中，曲线K1表示PM＝20微米的情况(亦即在直线布置时与测量分度的循环段一致)；曲线K2表示PM＝20.02微米的情况；曲线K3表示PM＝20.04微米的情况；和曲线K4表示PM＝20.06微米的情况。在全部情况中，扫描分度25的幅度循环段PA都为19.512微米，并从一个纹理的光电探测器3开始，该光电探测器用它的光敏元件探测14个游标循环段，亦即共有56个前后布置的、组成14组的光敏元件。
从图3a和3b可清楚看出，在很小的滚筒半径Ri和环形布置的卷尺1的相应小的半径R时，由光电探测器产生的信号的强度I在相应曲线K1的情况中(采用直线位置测量***的卷尺，没有校正测量分度15的循环段PM)剧烈下降，以至不可能进行信号的可靠分析。其原因在于：光电探测器3是按具有一定循环段PD的条形图形设计的，该循环段在本例中为800微米，且由于伸长效应以及由于投影效应，有效游标循环段Peff与按图2在卷尺环形布置时的循环段有明显的差别。这特别适用于小的卷尺厚度d，在这种小的卷尺厚度情况下，伸长效应只有相当小的影响，所以在小的滚筒半径时，投影效应完全穿透。这就解释了图3b比图3a的强度曲线K1的明显较大的下降。因为图3b是根据卷尺厚度为75微米得出的，而图3a则基于4倍卷尺厚度300微米得出的。
此外，可以看出，当测量分度的循环段PM比直线情况增加0.1％(曲线K2)、0.2％(曲线K3)或0.3％(曲线K4)时，在小滚筒半径的两种情况中都可获得探测器信号的明显高的强度。对任一滚筒直径R1都可依赖于卷尺厚度d产生一个唯一的值，测量分度15的循环段PM必须校正(增加)该唯一值，以便获得扫描信号的尽可能大的强度。如果对图3a和3b中分别代表测量分度15循环段PM的不同校正值的四条曲线K1、K2、K3、K4稍作比较，则在图3a的情况中(相当于卷尺厚度d＝300微米)，在滚筒直径为5*104微米时得出测量分度15的循环段PM为20.02微米的范围，而在相应滚筒直径时的图3b的情况中(卷尺厚度d＝75微米)，约为20.06微米的测量分度15的循环段PM提供探测器信号的特别大的强度。
当然，与直线情况比较，也可进行扫描分度25的循环段PA的校正来代替测量分度15的循环段PM的校正。在测量分度15的循环段PM的校正情况中是通过校正值的相加来进行校正的，而在扫描光栅的循环段PA的校正情况中则按校正值的相减使循环段PA稍微减小。因为如游标循环段PV的上列方程式可知，游标循环段和有效游标段Peff的调整取决于PA和PM的倒数之间的差。
具体地说，在一个与游标条形图形的循环段PD匹配的光电探测器的情况下，为了卷尺环形布置时有效游标循环段Peff的校正，不是按式PM＞1/(1/PA-1/PM)校正测量分度的循环段PM，便是按式PA＜1/(1/PD-1/PM)校正扫描分度的循环段PA。
Claims (20)
1.位置测量装置，包括：
·一个设置在一环形整体量具上的测量分度，
·一个用电磁辐射来进行该测量分度的光学扫描的扫描单元，
该扫描单元具有一个具有周期性扫描分度的扫描盘，该扫描盘布置在测量分度扫描用的电磁辐射的光路中，所以该电磁辐射既与扫描分度又与测量分度相互作用，和
该扫描单元还具有一个探测器，该探测器的探测面用来探测与扫描分度和与测量分度相互作用后的电磁辐射，且该探测器用来探测具有循环段PD的条形图形形式的电磁辐射，其特征为，
测量分度(15)的循环段PM和扫描分度(25)的循环段PA是这样匹配的，即1/(1/PA-1/PM)＜PD。
2.按权利要求1所述的位置测量装置，其特征为，测量分度(15)的循环段PM选择成PM＞1/(1/PA-1/PD)。
3.按权利要求1所述的位置测量装置，其特征为，扫描分度(25)的循环段PA选择成PA＜1/(1/PD+1/PM)。
4.按权利要求1所述的位置测量装置，其特征为，探测器(3)的探测面(31)由循环布置的探测区组成，这些探测区的循环段PD相当于那个用探测器(3)进行探测的条形图形的循环段。
5.按权利要求4所述的位置测量装置，其特征为，探测区由探测元件组成。
6.按权利要求5所述的位置测量装置，其特征为，所述探测元件是光敏元件。
7.按权利要求4所述的位置测量装置，其特征为，每四个探测区组成一个探测组，且这些探测组周期地以确定的循环段PD前后布置。
8.按权利要求7所述的位置测量装置，其特征为，一个探测组的单个探测区分别对应一个相位，且不同探测组的相同相位的探测区相互交错电连接。
9.按权利要求1所述的位置测量装置，其特征为，探测器(3)具有一个平的、基本上为二维的探测面(31)。
10.按权利要求1所述的位置测量装置，其特征为，测量分度(15)和/或扫描分度(25)通过一振幅光栅构成。
11.按权利要求1所述的位置测量装置，其特征为，扫描分度(25)通过一个混合振幅光栅构成。
12.按权利要求1所述的位置测量装置，其特征为，扫描分度(25)通过一个相位光栅构成。
13.按权利要求1所述的位置测量装置，其特征为，整体量具(1)的测量分度(15)用准直光线形式的电磁辐射进行扫描。
14.按权利要求1所述的位置测量装置，其特征为，测量分度(15)的循环段PM和扫描分度(25)的循环段PA相互匹配，使由探测器(3)产生的输出信号的强度达到最大。
15.按权利要求2所述的位置测量装置，其特征为，测量分度(15)的循环段PM与1/(1/PA-1/PD)项的偏差至少为0.05％，最高为2％。
16.按权利要求15所述的位置测量装置，其特征为，测量分度(15)的循环段PM与1/(1/PA-1/PD)项的偏差在0.1％和1％之间。
17.按权利要求3所述的位置测量装置，其特征为，扫描分度(25)的循环段PA与1/(1/PD+1/PM)项的偏差至少为0.05％，最高为2％。
18.按权利要求17所述的位置测量装置，其特征为，扫描分度(25)的循环段PA与1/(1/PD+1/PM)项的偏差在0.1％和1％之间。
19.按权利要求1所述的位置测量装置，其特征为，环形的整体量具(1)通过一个环形布置的卷尺构成。
20.位置测量装置，包括：
·一个设置在环形整体量具上的测量分度，
·一个用电磁辐射来进行该测量分度的光学扫描的扫描单元；
该扫描单元具有一个具有周期性扫描分度的扫描盘，该扫描盘布置在测量分度扫描用的电磁辐射的光路中，所以该电磁辐射既与扫描分度又与测量分度相互作用，和
该扫描单元还具有一个探测器，该探测器的探测面用来探测与扫描分度和与测量分度相互作用后的电磁辐射，且该探测器用来探测具有循环段PD的条形图形形式的电磁辐射，其特征为，测量分度(15)的循环段PM和扫描分度(25)的循环段PA相互匹配，使1/(1/PA-1/PM)＜PD，并且探测器(3)的探测面(31)通过探测区的循环布置构成，该探测区的循环段PD相当于那个由探测器(3)进行探测的条形图形的循环段，且扫描分度(25)通过一个混合振幅光栅构成。
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