CN1036545C - 绝对位置测定*** - Google Patents

Abstract

一种光学和容性结合的绝对位置编码***，采用了多个淀积到玻璃度盘基片上的金属化条纹。度盘附近配置有一个可移动的收发机。收发机产生与度盘相互作用的询问信号和光信号。可移动的收发机还装有接收机构供接收与度盘相互作用之后的信号。配备有信号处理电子装置，供比较所发射的询问信号与所收到的信号从而确定度盘与收发机的相对位置。即使***的电源中断或度盘与收发机的相对运动非常之快，***也能测出度盘与收发机的相对位置。

Description

绝对位置测定***

本发明涉及测量仪器和测量方法。更具体地说，本发明涉及实际测定两个构件的相对位置，在很大的相对范围内能达到很高的分辨率的测量仪器和测量方法。

工业上用的测量仪器应用各种各样不同的方法来测定两个物体彼此之间的相对位置。这类仪器在机床和机器人工业中用来测定两个运动部件的相对位置特别有用。例如，进行精密机械加工时，迫切希望能精确知道切削刀具相对于车床床身的位置，或磨头相对于工件的位置。目前可使用电子编码***和光学编码***与自动机床的电子控制***接口。这样，这类机床就可以在相对位置反馈的情况下对工件进行预编程加工。与其只依赖于对切削刀头在开环***中进行的预编程定位，倒不如使用这种方法，可以达到高得多的加工精度。在机器人工业中，显然总希望工业机器人能知道其手臂或机械手等相对于其机身的相对位置。

在上述工业中，人们日益要求在测量和控制用的编码器中进行绝对测量。(绝对测量一词是指基准标度在各可能有的测量坐标中包含独特的信息内容，以下简称为ABS测量)。通常，解决这个问题的方法是采用具有若干与二进制有关的径迹的光学编码器。例如，测量范围为1米且分辨率为1微米时，这种绝对标度需要大约17条编码径迹。(用二进制确定度盘上大致的ABS位置是采用在20微米波长的情况下向下内插到1微米加16个径迹的最细径迹)为精确检测各径迹内的位置，该17个径迹的检测器每个需要4个光电管，这就是说17×4＝68个光电管连同其有关的电子电路。这些电子电路的相对灵敏度和直流偏置必须加以调整使它们在各通道内统一。这种光学ABS***在造价和可靠性方面是要花一定代价的。

还有一种能在较大的相对范围内测出ABS位置的容性位移传感***(专利申请4,879,508和4,878,013)。这种***的检测元件(在印刷电路读头上的一些容性电极)简单，且为达到较高的内插率无需任何严格的调节，而只要三个通道就能满足较大的相对范围。其局限性在于其在足够小度盘结构的波长下的工作的能力，且要达到1微米或以下的分辨率需要较高的内插率。结构波长小时要求控制好度盘与检测器头之间的间隙，这在度盘较长时是不实用且造价大的。

另一方面，单通道光学***，其分辨率有可能通过在度盘结构上利用较短的波长，并利用较高的内插率而无须付出很高的代价就可以改善到几分之一微米的程度。此外，还有若干可能途径设计出在度盘与探头之间的间隙较大的情况下能分辨出很细的刻度间距。带以衍射为主的探头的光学***。

这种单通道光学***能在波长在20微米数量级的度盘结构情况下很好地工作。如果内插系数为20，则分辨率为0.2微米。但问题在于，要测定大于20微米的位移时，这种***须要有一个完全不出错的计数器，否则测出的值会出现(N×20微米)的多值性。这种多值性会在该“完全不出错的计数器”遭到任何破坏(例如电源故障或电气干扰等引起的破坏)之后产生。

如果机床没有编程得使其在电源出故障、电源处于过渡过程的峰值时等停车，则上述后果会给全自动化的机床带来巨大损失。

专利权授予Zinn，Jr的美国专利4,218,615和专利权授予Mac Gove-rn的美国专利3,812,352中介绍了典型的光学***。这些***依靠利用光栅等从普通光源所产生的点源。令这些点源从度盘部分的光学图形上反射，或通过该光学图形。度盘图形本身可形成第二光栅，从而利用光源第一光栅所产生的点源形成周期性的图形。用这种***可得出非常高的分辨率。但如果电源中断，或有关部分相对于各电子计数器移动得快，这些光学***就不知道度盘部分和传感部分的相对位移。

因此须要有一个更经济、更可靠、更小巧的绝对位置编码***，这种***不仅分辨率高，而且不因依赖于对传感器或变换器从度盘原点位移的阶数进行计数而受到限制。

因此，本发明的目的是在较大的范围内以很高的分辨率获取两个相对运动的部分，例如一个度盘和一个传感器或变换器的绝对位置数据。

本发明的另一个目的是用这样的一个***来达到上述目的，该***无论变换器或传感器部分和度盘部分彼此相对运动的速度有多快都能知道这些部分的相对位移。

本发明的另一个目的是用这样的一个***来达到上述两个目的，该***即使在***电源中断时也能测出变换器或传感器部分相对于度盘部分的相对位置。

本发明是通过配备这样一种绝付位置测定***达到从下面的说明中可以了解到的上述目的和其它目的和优点的，该***应用了可相对运动的采用两个结构成单个图形的有规则图形的度盘部分和收发机部分。该两个规则图形个个与性质不同的询问信号相互作用，从而使***具有高的分辨率。此外还配备了信号发生电路和信号接收电路，以产生和理解询问信号，从而在预定的误差范围内测出度盘部分和收发机部分的相对位置。

在本发明的一个最佳实施例中，我们将光学度盘与容性度盘结合起来，利用了光学度盘和容性度盘的度盘衬底上的同一部位。容性度盘为上述ABS型，有三个量程：粗量程、中量程和细量程，度盘由三个区域组成，其上有一个电极图形。这三个区域在容性***中具有多重功能，但它们也供作光学编码度盘的图形使用。两个询问信号为光信号和电信号，前者照射到结合到度盘图形的光学图形上，后者则与收发机和度盘上彼此等间距配置的金属条纹相互作用，以测定该两部分的容性关系。这个容性数据表示部分与收发机部分达第一误差范围的绝对相对位置，光学***则测定度盘部分与收发机部分达更小的第二误差范围的相对位置，由于容性误差范围是已知的，因而第二误差范围是单值的。

光学图形与容性图形以这样的方式结合到度盘图形中以致***的光学和容性能必然同样受到制造上的不规则性、度盘部分的有形变形和温度变化的影响。此外，收发机部分上的光发射装置和容性电子发射装置在几何条件方面能安排得使收发机部的热膨胀在测定度盘部分与收发机部分的相对位置时的影响减小到最小程度。

容性***始终知道度盘与收发机在其误差范围内的相对位置，这个误差范围应小于±1/2光栅间距。这个信息可与光学位置信息结合起来，这样，光学***就无须知道其在一个光学周期以外的绝对位置。光学***在这个信息方面依赖于容性***。但光学***确实始终知道其在容性***误差范围内的位置。为此，无论位移有多快，光学***和容性***两者结合起来都能即刻测定度盘部分和收发机部分的相对位置，同时保持光学***的高分辨能力。

图1是用本发明的粗、中、细和特细的测量方式得出的不同测量分辨率的示意图。

图2是本发明的固定度盘和可移动的传感器或收发机的结构和相对位置示意图。

图3是图2中的圆圈部分3经放大的示意图。

图4是从移动的传感器上的发射机电极传送到度盘上的接收机电极的模拟电子波的示意图，该电子波接着由度盘上的接收机电极至度盘上的发射电极的电接线进行实质上的压缩再容性传送到传感器上的接收机电极，以确定表示相对位置的电子相移。

图5为传感器或收发机的顶视图。

图6是模拟电子波在传感器度盘电极上产生的方式的示意图。

图7是本发明的光学***经放大的部件分解等角示意图。

图7A是本发明光检测窗口的顶视图。

图8的曲线示出了本发明的光学***所收到的光位置信号信息的曲线。

图9是放大和混合图8所示的信号的放大***电子原理图。

图10A示出了使度盘和传感器或收发机产生相对运动的支撑机构的两端和一侧的正投影图；图10B是沿图10A的线I-I的截面图。

图11是本发明整个***的方框图。

图12是本发明的光学位置寄存器的方框图。

图13是光学位置寄存器的第一存储器的电子原理图。

图14是本发明的微处理器所执行的计算机程序的逻辑流程图。

图11的编号20示意出了根据本发明的原理绘制的光学和容性结合的绝对位置测定***。从图10A和B可以看得最清楚：该***采用了一个装设在细长框架24的细长度盘22。框架24可以固定到象自动机床等的床身之类的物体上。框架24可滑动地支撑着一个小车26，使其相对于度盘22移动。小车的车轮28与框架24中的轨道30以及度盘的正表面32接合，从而使矩形收发机或传感器34基本上平行于正表面32间隔一个小间隙配置，且与度盘的纵轴线成一直线。滑板33将收发机连接到自动机床的移动点(例如磨头，图中未示出)上。收发机和度盘上个个都具有例如用光刻法之类淀积着的光学或容性图形，这些图形使图11中的电气***(下面将更详细地谈到这个***)可以测定收发机相对于度盘在大约±1微米误差范围内的相对位置。

要了解整个***20，最好参看图1，图中示出了四种工作方式：粗36、中38、细40和特细或光学44工作方式。这四种方式表示各***的工作方式所应用的相对空间波长。

特细的工作方式由图11中总编号为46的本发明的光学子***完成。该子***能测定出度盘22和收发机34在40微米光波长内达±微米误差范围内的相对位置。但为在1664毫米全标度范围内最终测定收发机与度盘的绝对相对位置，光学***就要依赖于整个***20在图11中总编号为48的容性子***。

图中的各工作方式的空间波长比下一个更细的毗邻工作方式大许多倍。因而特细或光学工作方式的波长为0.040毫米，精确度约为1微米，细工作方式的波长为1.040毫米，精确度约为±15微米，中工作方式的波长为41.6毫米，精确度约为±0.4毫米，粗工作方式的波长为1.664米，精确度为±15毫米。图1中所示的工作方式36-44实际上并不是全打印在度盘22上，但表示电子处理***(在图11中的总编号为50)为确定收发机34相对于度盘22的相对位置而合成和利用的空间波长。

容性子***48在其各较粗的分辨率组中就有四十个这种较高分辨率的波长组。因此，粗工作方式36包含四十个中工作方式或波长38，各个中工作方式则包含四十个细工作方式或波长40，各细工作方式包含二十六个特细工作方式或波长44。知道收发机34相对于度盘22在图1所示的特细、细、中和粗工作方式或标度内的相对位置，就可以知道收发机34相对于度盘22达特细工作方式的分辨率范围内(即1微米)的绝对相对位置(即收发机相对于总度盘80的位置)。

参看图2-6和11就可以理解图11中的容性子***48在度盘22与收发机24之间传输信号的方法。下面顺次说明粗工作方式、中工作方式和细工作方式。容性子***基本上与美国专利4,879,508和4,878,013中所述的***类似，这里也将其包括进去，以供参考。

从图10A和B中可以看到，度盘22和收发机34基本上平行配置，从而使收发机连同小车26一起以线性的方式横切度盘的正表面32移动，与度盘间隔一个很小的间隔。图2和4示出了并排配置的度盘和收发机，在顶视图中与它们的毗邻面分开。沿收发机34的中心线纵向配备有多个如图6所示以8个一组的电子方式激励的收发机发射电极60。各收发射电极的宽度约为0.416毫米，中心间距(或发射机间距)为0.650毫米，从而在收发机各发射电极之间形成大约0.234毫米的间隙。

各电极由容性子***48提供电压幅值不同的电信号，从而在每组8个的发射电极两端出现正弦波幅的询问信号。该信号由图11中的电子处理子***50调制，以便在收发机34的整个长度方向上模拟电子波。

如下面即将进一步谈到的那样，传感器34上配备有由九组61(每组8个发射电极)组成的发射机组62，如图5所示，这些组的其中两组配置在光变换器64的两端，其目的稍后即将说明。询问信号以图4和6中的询问波66表示。电气接线68在发射机组62的整个长度上重复正弦信号。

如图3和4所示，度盘22的第一度盘接收电极(用实线表示)在度盘和收发机如图10A和B所示的那样彼此对准配置时平行并毗邻收发机的发射电极60配置。因而询问波66容性耦合到度盘与收发机之间的间隙两端，从而将类似模拟的电子波询问信号66加到第一组度盘接收电极70上。

第一组度盘接收电极的组电极宽度约为0.340毫米，这组电极交替走线接到度盘的中侧和粗侧，使粗组电极的中心间距(或接收电极间距)正好为1.040毫米，从而在间隔的度盘接收电极组电极之间形成0.700毫米的间隙。

询问波66由诸如蚀刻到度盘22的衬底上的金属化线之类的电气接线74以电的方式在横切度盘22的纵向轴线的方向上传送到下面的粗发射电极组12上。仔细观察图2的下部分就可以看到第一组度盘接收电极70只沿度盘的粗度盘中心线76直接在粗发射电极72上方排列一行。如果往该粗中心线的左侧或右侧看度盘，则当我们进一步偏离粗中心线时，粗发射电极看起来越来越(向粗中心线76)偏移。这是由于粗发射电极72的中心间距为1.037毫米，比粗度盘接收电极70的1.040毫米的间距稍微小一点所致。两组电极只在度盘22在粗度盘中心线76处的中心排成一行。这可表示图1中粗工作方式36的原点。度盘22的长度为1.664米，因而度盘22含有第一组那种类型的1600个度盘接收电极70。因而同一间距内可以容纳1.605个粗发射电极72。但在只有粗度盘中心线76处的度盘接收电极70直接在粗发射电极72上方排成直线的情况下是可以较小的1.037毫米中心间距在度盘上配置同数量的粗发射电极(1,600)的。结果，在度盘22的两端80、82，出现在度盘端部接收电极70a、70b上的电信号在传送到端部粗发射电极72a、72b上时接收最大的内移。因此，显然当收发机34安置得使其集中到粗度盘中心线76正上方时，询问波66受到的由电极接线引起的位移量最小，询问波受到的由度盘两端80、82处的度盘电极接线引起的位移量最大。

图4中示出了电子波在度盘接收电极70与粗发射电极72之间位移的实例。虽然图中是以夸大的形式画出的，但度盘上得出的电子波的这种位移是与收发机34偏离粗度盘工作方式的零位76的程度有关的。从图4可以看到，这个位移可以理解为偏移波84中出现的相对于询问波66的空间相移。虽然收发机发射电极60所产生的询问信号可能是随时间而变化的波，但图4的询问波66和偏移波84却以驻波的形式表示，这样可以更一目了然地看出所得出的空间相移。于是可以看出，这由度盘电极配置方式所引起的空间相移为度盘和收发机的相对位置的唯一函数。

图11中的容性子***48只测定这个空间相移，这个相移表示收发机34偏离粗分度工作方式36的原点76(即中心)的偏移程度。这种方法之所以特别有利在于，它无须“计出”收发机因偏离粗工作方式的原点76而超越度盘接收电极70的电极数。值得推荐的电子装置是61号参考文献中所述的日本三丰公司制造的MN064型集成电路，这种电子装置能快速地将此相移数转换成位置测定值。因此，即使收发机迅速移动，或***的电源例如因电源过渡峰值而中断或损坏，容性子***48也能测知度盘22与收发机34的相对位置，尽管精确度有限。

为确定上述空间相移，必须将出现在粗发射电极72的相移信号84与收发机34的发射电极60上产生的原来的询问波66进行比较。如图2和4中所示的那样，收发机配备有为小间隙92所隔开的粗接收机板90a、90b，该小间隙92确定了5.184毫米波长和移相信号84同样的周期性结构。粗接收机板将移相波84从粗发射极72容性耦合回收发机34，但由于它们的结构呈周期性，它们也相对于询问波66改变相移信号84的瞬时相移。由于粗接收机板及它们的空间滤波器随收发机34上的发射电极精确运动，因而发射电极60上产生的询问波66的相对瞬时相移和出现在粗接收机板上的移相波84表示位移。应该牢记的是，询问波66和移相波84可能不是真正的正弦驻波，而仅仅表示在任何给定时刻出现在电极板上的各输入相的电压幅值。因此，如图4所示，(表示出现在各毗邻的粗发射电极72上的正和负电压幅值的)移相波84在粗接收机板上发送正比于粗发射电极电压与为各相应粗接收机板所覆盖的面积的乘积的电荷。粗接收机板上如图4所示有移相波84(为清楚起见，在接线中以夸大了的相移示出)时，就有大量的正电荷加到上粗接收机板90a上。若收发机大致安置在度盘原点76的上方，则图4中的移相波看起来应该是向左偏移(它可能几乎与波66成一直线)。这样，来自粗发射电极72的相对正电压有较小部分覆盖到上粗接收机板90a上，而来自粗发射电极72的负电压相位信号则有较大部分覆盖到上粗接收机板90a上。结果，加到该接收机板上的面积加权相电压相位和可能与加到图4所示的该接收机板90a的面积加权相电压的和不同。这个差别是移相波84与接收机板90a的相对位移的函数。相电压的面积加权和等于板90a上的信号输出与询问信号之间的瞬时相移。这一点由容性处理***61加以判断并将其转换成精确度达大约±15.6毫米或更好的位移值。

图1的中工作方式38按完全相同的方式工作，只是收发机发射电极60(图2)上的询问波66(图4)由图4中用虚线表示的第二组度盘接收电极100接收。这第二组的各度盘接收电极的大小和间距与第一组度盘接收电极70的相同。从图2中可以看到，第二组的这些接收电极仅仅是穿插在第一组的各电极之间，且由电接插件110电连接到多个中发射电极112上。各中转移电极的宽度(0.890毫米)比粗转移电极72的宽度(1.000毫米)稍微小一点，且以0.924毫米的中心间距间隔着。

若这些中转移电极的中心直接处在第二组度盘接收电极100上方，则这些转移电极中有45个可能会坐落到为40个第二组度盘接收电极所占据的空间中。但这些中转移电极只有40个安置在此空间中，这组40个中转电极的中心一个电极直接处在第二组度盘接收电极100的其中一个的上方。(见图2中的中心线114)这组40个度盘接收电极100和中转移电极112形成图1所示的其中一个中度盘波长38。这样，若收发机34在中转移电极组的原点114(见图1)上方排列，则询问波66转移到一组中转移电极上时不产生位移。随着收发机34从此零位的偏移，询问波66与移相波84之间的位移变得更大。在中工作方式中，中接收机板116a和116b毗邻收发机34上的发射电极60配置，只是它们配置在粗接收机板90a、90b的发射电极60对面。上下板之间的间隙118所形成的图形的周期性与粗接收机板90中间隙92所形成的图形的周期性略有不同。具体地说，粗接收机板的图形由每5.184毫米重复一次的间隙92形成，而中接收机板的图形由每4.622毫米重复一次的间隙118形成。这些图形个个以收发机34的纵向中心线119为中心，如图5所示。

移相波84从中转移电极112容性耦合到收发机34的方式与移相波84从度盘34中的粗转移电极72容性耦合的方式一样。因此，接收机板116a上的信号与询问信号之间的相位差是中转移电极112上的移向波与接收机板116a的相对位移的函数。图11的容性处理***61将此相移转换成精确度约±0.39毫米的位移值。

细工作方式40的工作基本上与粗工作方式36和中工作方式38不同。观察图2和3可知，第一组70与第二组100各毗邻度盘接收电板之间的中心间距为0.520毫米，而收发机发射电极60的中心间距则约为0.650毫米。

如本申请人的美国专利4,878,013(这里将其包括进去以供参考)中所公开的那样，在发射电极60的布局方面，通过将各电极安排得在它们形成多个各有八个电极60且各个的组间距(即毗邻组各起始电极之间边至边的距离)为度盘波长的倍数即T＝5.200毫米的电极组，可以使各发射电极的测定方向宽度相对于度盘波长增加。在各电极组内，电极60安置和电连接得使其分别占据遍布大于一个度盘波长的距离的八个组位置，且这八个组位置个个对应于不同的一组相对波长部分位置的相对位置，该组相对波长部分位置则是通过将一个电极组所跨越的跨距划分成对应于度盘波长的间隔，再将各间隔划分成8个等分得出的。这样做的好处是，各组电极遍布其整个测量方向宽度，从而至少有一个电极60配置在该组的各间隔中。操作方式是细操作方式时，为达到所要求的电极配置方式，借助于MN064IC61中的各开关将图6的1-2-3-4-5-6-7-8相序重新配置成相对波长部分位置的相位顺序1-6-3-8-5-2-7-4。

按照本发明，八个信号发生器输出信号按同样的顺序1-6-3-8-5-2-7-4连接到各电极组的电极60上。由于本发明采取发射电极的配置方式，因而各接收电极70和100从发射电极60接收随发射机阵列的哪一部分配置在度盘接收电极对面而大不相同的信号。在细工作方式时，接收电极116a与116b连接在一起，而接收电极90a则与90b连接在一起。由于接收电极116或90确实分别通过转移电极112或72检测与各发射电极对置的接收电极所产生的所有信号的和(这取决于收发机34相对于度盘22的位置)，因而接收机90和116上得出的信号以1.040毫米的波长随收发机34与度盘22的相对位置而变化。接收机90上的信号与接收机116上的信号不同相，相差.520毫米

因此，容性处理***61能测出接收机90和116上的信号与基准相位信号(此信号的相位以所传输的相位48的一个特定相位为宜)之间的瞬时相位差，并将此相位测定结果转换成精确度达大约±0.15毫米的位移值。容性处理***之所以能在±15微米范围内进行这种测定是因为各电极正确就位，且MN064集成电路61的内部电子设备能相对于发射机基准相位信号确定出现在接收机板90和116上信号的相移达非常高的精确度的缘故。

虽然容性处理***61的精确度在理论上比上述诸***的高，但当电极70和100如图3所示的那样彼此的间距基本上比0.520毫米还小时，则从制造成本和其它实际的设计因素方面考虑是不太理想的。光学***就没有度盘元件间距窄的这些缺陷，这是因为光学图形可以通过大间隙投影，且不依靠小间隙和“大”元件表面积来获取强信号的缘故。

因此，本发明的绝对位置***20配备有图11中总编号为46的光学子***。该光学子***采用了结合到度盘22中的光学图形，如图3所示。图3示出了图2中经放大的圆圈部位。

第一组70和第二组100的各度盘接收电极配备有九个象金属之类的反光材料制成的光学条纹130。这些条纹可以借助于例如光刻法淀积到度盘上。此外，第一和第二组的度盘接收电极之间设有多个由四个光学条纹132组成的条纹组，形成连续的光栅。各条纹的宽度为0.020毫米，各条纹之间有0.020毫米的间隙。因此各条纹的中心间距为0.040毫米。上面说过，变换器34配备有一个与度盘22上的光学条纹130、132相交的光变换器64。光变换器64将光测定信号馈到光信号放大器***140和光学处理***142，以便与来自容性处理***61的数据在“光学存储寄存器”144中混合。下面更详细地说明这些元件。

就目前所讨论的问题来说，只要说明光学子***46和光学存储寄存器144能对变换器34在其从任意起始点，例如粗工作方式的原点76，行进的过程中从其上经过的光条纹进行计数也就够了。光学子***46通过诸如普通正交信号内插之类的方法可以(在任何两毗邻的光学条纹130之间)确定变换器处的位置，其误差范围达大约±1微米。为了避免光学存储寄存器的计数在变换器34为使光学存储器“跟得上”该计数而移动得过快而变得不正确，采用了(误差在大约±15微米范围内的)容性绝对位置数据来更新光学存储寄存器144中的容性位置数据，使其达容性子***48的精确度范围内。这样，在消除了光波长的双值性的情况下，光学存储寄存器的输出端146(见图11)上始终存在误差范围达±1微米的总绝对位置测定值。

表A概括了上面和附图中所述的各距离和测定值。

                     表A波长/间距

 度盘：

F-细波长                                       1.040毫米

M-中波长                                F*40＝41.600毫米

C-粗波长                            F*1600＝1664.000毫米

Tm-中转移电极间距               F*40/45＝M/45＝0.924毫米

Tc-粗转移电极间距         F*1600/1605＝C/1605＝1.037毫米

I-光条纹间距                                   0.040毫米

Rs-度盘接收电极间距                      F*1/2＝.520毫米

传感器：

T-发射机波长                             F*5＝5.200毫米

Tp-发射电极间                          F*5/8＝0.650毫米

Mr-中接收电极波长                    F*40/45＝4.622毫米

Cr-粗发射电极波长    F*1600/321＝Tx1600/1605＝5.184毫米

电极宽度度盘：

Wo-光条纹                                     0.020毫米

Wr-接收电极(9个光条纹＝F/3)：                 0.340毫米

Wm-转移电极(中侧)                             0.890毫米

Wc-转移电极(粗侧)                             1.000毫米

传感器：

Wt-发射电极                            F*2/5＝0.416毫米

长度：

发射机长度                      T*11＝Tp*88＝57.200毫米

接收电极长度(中侧)             M＋Mr＝Mr*10＝46.222毫米

接收电极长度(粗侧)                     Cr*9＝46.647毫米

从图7中可以看得最清楚，光变换器64包括一个发光二极管(LED)150和四个光电晶体管152、153、154、155。适用的LED为日立公司出品，部件号为HE8807SG的发光二极管。适用的光电晶体管为Panas-onic PN168号部件。这些元件都可从市面上采购到。LED150通过源光栅156发射出基本上单色的光束。源光栅有15个光条纹158，各光条纹的宽度为60微米，各光条纹之间的透射间隙为20微米。因而不透明条纹的第一光栅156其中心间距为80微米。LED150的芯片(图中未示出)安置在距源光栅4.447毫米的最佳间隙距离160处。

各接收机光栅158的占空因数与源光栅光条纹的周期性一样，为50％，只是接收机各光栅中各图形的侧面中心位移光信号波长的四分之一(90度相移)，和二分之一(180度相移)，这下面即将说明，以便根据光电晶体管152至155处的度盘22的光条纹130、132给经空间滤波的自己的图象信号提供为各接收机光栅和光电晶体管而测定的特性光信号空间相移。

前面已经说过，光条纹130、132的周期为40微米，源光栅和接收机光栅中的各光条纹158的周期为80微米。为获取高对比度的自我图象，选取了间隙距离162。自我图象的光波长为80微米时，度盘的反射回接收机光栅上的自我图象会被放大到正好度盘图形尺寸的两倍。因此反射图象周期与接收机光栅中各条纹的间距相适应。

光学位置测定法是这样进行的。举例说，接收机光栅165可以(通过移运收发机34)安置在度盘22的侧面位置上，光条纹130“经反射”的自我图象即在度盘22中照射到接收机光栅165的不透明光条纹158上。在此相对位置下，相应的光电晶体管152不会从度盘接收任何反射光。收发机34横向偏离这个位置时，光条纹130的反射图象就不再与接收机光栅165的不透明光条纹158对齐，且光电晶体管152接收某些反射光。当条纹130的反射图象完全处在不透明条纹158之间时，光电晶体管152收到最大信号。随差收发机34偏离皮最大信号的位置，光电晶体管152所收到的信号就逐步减小到最小值。

图8中示出了光电晶体管152呈正弦波形A的信号处理输出曲线。应该指出的是，在光电晶体管152所输出的幅值为1.8处，有两个位置值170、172与该幅值相关。为确定这两个数据点哪一个是正确的位置，给接收机光栅168配备了一个在空间偏离接收机光栅相对于源光栅的中间位置一个整数加度盘图象在检测器平面的空间波长的1/4(即90度的光信号相移)的图形。图8中示出了通过接收机光栅168接收幅值信号的光电晶体管155的正弦波形B输出曲线。研究数据点170、172处的波形我们可以看出，波形B上出现了光电晶体管155的输出幅值的相应单一值174、178。这样，通过监控光电晶体管152和155的输出值就可以得出收发机34相对于度盘22的唯一位置。这是周知的“正交信号”检测电路。

为使光信号放大器140的信号达最大值，并使各放大器中的一般工作方式误差减少到最小程度，配备了接收机光栅166和167。这些接收机光栅的不透明光条纹的宽度和周期与接收机光栅165和168的光条纹的一样。但接收机光栅165和168的光条纹的一样。但接收机光栅166的光条纹的位置在空间上与与源光栅156中的光条纹位置不同相的光自我图象信号相差180度。同样，接收机光栅167中光条纹的位置在空间与与接收机光栅168中光条纹的位置不同相的光自我图象信号相差180度。图8中以非A和非B的正弦波形的形式示出了分别与接收机光栅166和167有关的光电晶体管153和154的输出曲线。

考虑到LED150和光电晶体管153-155的实际加工和装配尺寸以及现成的元件大小，接收机光栅偏离源光栅中心的标称横向位移约为2.385毫米。这可看作接收机窗口“A”165的中心。

为产生正交信号A、B和它们的分量非A和非B，接收机光栅166至168的空间相移是通过使各相同的接收机图形窗口的侧面中心位置从所选定的接收机窗口165的位置位移光自我图象波长的整数值(使它们从源光栅中心移到大致等于2.38毫米的标称横向位置)，加上形成适当正交信号的光自我图象波长的另一适当部分进行的。

于是产生“B”信号的接收机光栅168因横向位移而使其中心从接收机光栅165的中心横向位移4.800毫米加20微米(光自我图象波长的1/4)。光栅168产生图8中与与A信号不同相的光自我图象信号成90度的B信号。同样，产生非A信号的接收机光栅166其不透明光条纹从接收机光栅165(A光栅)不透明光条纹的位置位移40微米(经放大的自我图象中条纹周期的1/2)。同样，接收机光栅167的光条纹从接收机光栅168中光条纹的横向位置位移40微米。这样，接收机光栅167产生为光电晶体管154所接收的非B信号。

图7A示出了光度变换器64的另一种实施例，其中各接收机光栅中心的确定与图7所述的一样。但各接收机光栅都有横向宽度为1.6毫米、垂直高度为2.4毫米的窗口。源光栅156掩蔽在四个源窗口218至211中，各窗口和垂直尺寸为1.2毫米、水平尺寸为0.8毫米。这些源窗口的中心个个从原接收机光栅156的中心水平位移大约0.80毫米，垂直位移大约1.2毫米。这种配置方式旨在消除从LED150至各种接收机光栅的光路长度差别过大的光线，以增加在接收机光栅和电晶体管处的有用光信号。

如上所述和图11中所示，光信号A、非A、B和非B是经过图11中的光信号放大器140调节过的。图9示出了光信号放大器的电路。

如图9中所示，来自光电晶体管152和153的信号(A，非A)馈入操作放大器178、180的倒相输入端。然后这些经放大的信号传送到配置成差分放大器的操作放大器182上。这些操作放大器的不倒相输入端个个以2.5伏为基准电压，从而使各光电晶体管基本上在线性区工作。

来自光电晶体管154、155的信号也由一对操作放大器183、184加以放大。这些经放大的信号接收着馈入一个差分放大器185中，以提供与差分放大器182的输出信号相差90度的输出信号187。

输出186、187是一些其幅值作为收发机34相对于度盘22的位置的正弦函数而变化的信号。

为获取高分辨率数字位移和位置信号而对这些信号进行的适当测定和内插是由光学处理***142完成的。适用的光学处理***为日本三丰公司制造的MN102型集成电路。

如图11所示，光学处理***142产生并行6位字210，其中最低有效位表示1微米的位移。容性处理***61控制容性变换器，并通过指令和数据总线212给微处理器214提供位置信息，位置分辨率约为2微米。微处理器214产生16位绝对位置字，其中最低有效位表示40微米的增量。6位光学字和16位容性字一样直接馈入光学存储寄存器144中。微处理器214通过数据和指令信号总线216发送容性位置16位字，并指导光学存储寄存器144的操作。

图15示出了图7中所示的光学***的另一个实施例。在图15中所示的传输式光学***中，由LED150和准直透镜400发射并形成四个平行光束401-404。这些光束为度盘22上的各光栅所折射通过光栅130和132传送的光束则由各光电晶体管165-168通过各接收光栅165-168加以检测。本***中没有包括图7中所示的源光栅156，但各接收机光栅165-168之间的相位关系仍然保持在图7的说明中所述的同样关系。在本光学***中，光电晶体管165-168的输出信号与图7中所示的反射或光学***的相同。此外，还可以通过装设四个兼备LED和准备直透镜功能的小LED元件来代替单个LED150和准直透镜400，以产生四个光束401-404。

如图11中所示，且如上面所述的那样，电子处理子***将容性子***48的粗36、中38和细40工作方式所产生的容性位置数据收入微处理器214中以便进行处理。适用的微处理器为美国加利福尼亚微处理器。来自特细或光学工作方式44的位置数据经学子***46收集之后，直接接收入光学存储寄存器144中。

光学存储寄存器进行的操作实际上是对收发机34在其从度盘原点位移所经过的所有光条纹130、132进行计数。应该理解的是，度盘的“原点”是可以用数学的方法由微处理器将其从粗工作方式的零位76位移到度盘22的任一端的。光学位置数据只是相对于光学存储寄存器144中总共24位数据字的六个最低有效位是可靠的。这六个最低有效位仅涉及毗邻各光条纹130、132之间一个40微米间距内的位置。下一个16个最高有效位表示来自粗、中和细工作方式的总位置数据，且可借助于微处理器214从容性子***48在光学存储寄存器144中不断更新。

如图12中所示，光学存储寄存器144包括一系列将光学和容性数据组合成在光学存储寄存器的输出端146作为正交或串行输出出现的24位绝对位置字。

图12中示出了光学存储寄存器144的详细电路图。光学处理***142的光学6位输出在图12左侧的线路210上作为6位数据字进入光学存储寄存器144中。从图12可以看到，这个输出是个编码字，其中头两个最低有效位可任意选用，作为编码字的一部分，或直接表示正交输出，而以后的四个最高有效位是纯粹的二进制。这6位字传送到普通的译码器240之后，由译码器240将该字变换成纯的6位二进制数。此经译码的6位字在数字减法器244中与第一位移计数器246的输出Q2加以比较。数字减法器244将原先存储的6位光学位置值与从译码器240出来的现行值进行比较。减法器244使第一计数器246递增或递减计数，直到存储在计数器246中的光学位置等于目前所测定的光学位置为止。

第一位移计数器246还存储下一个16个表示容性子***48的容性位置的最高有效位，并使这个容性数据出现在输出端Q1和线路248上。此容性数据加到出现在数字加法器253中的线路250上的校正因数。如下面即将更详加说明的那样，这个校正因数由微处理器214确定，同时通过线路254将经校正的容性16位值加到第一位移计数器246上。加这个容性16位值是在借助于多路分离器256和同步单触发电路258从微处理器发送指令时进行的。因此，第一位移计数器246含有来自容性子***48的绝对位置数据和来自光学子***46光条纹内的位置。这个位置数据不断经过更新，并使其出现图12中计数器246右侧线路260上的输出端Q3上。

出现在线路250上的校正因数从微处理器214和多路分离器256通过一个由经另一个串行输入并行输出的位移寄存器262传递，寄存器262则由一个通过另一个同步单触发电路263的计算机信号启动。概括起来说，第一位移计数器246保持来自光学***通过微处理器214加到来自容性***经校正的绝对位置值(只有16个最高有效位)。下面更全面地说明第一位移计数器246的内部操作。但在此讨论中，只要记住一点就够了，即在线路260上存在着24位绝对位置数，其中各单元表示1微米的位移。

然而，大多数机床和机器人***并非必然构制得使其能接收这种格式的绝对位置数据。相反，这类***通常构制得使其能以串行或正交的形式接收这种数据。正交数据输出格式仅仅是通过两个相差90度的串行信号对24位数进行的串行递减计数。为优先读出这种形式的位置数据，给光学存储寄存器144配备了跟踪第一位移计数器246的值的第二位移计器264。这种配置方式使我们可以读出第二位移计数器在输出端146上形成正交数据串，同时第一位移计数器246继续存储经更新的位置信息。

上述结果是通过将第二移位计数器264在节点266和线路268上的输出与第一位移计数器246来自数字减法器270的线路260的输出Q3进行比较得出的。数字减法器270使第二位移计数器264递增或递减计数，直到存储在其中的数与存储在第一位移计器246中的位置数匹配为止。这种跟踪操作可以固定下来，而且(在接收线路272上的读出指令时)可以读出第二位移计数器的值。

读出指令通过一个数字脉冲计量电路274，由该电路检验读出指令是否确实为数字逻辑信号而不是线路的过渡过程等。读出指令传送到触发器276的“置入”输入端。于是触发器改变其状态，并在线路278上将逻辑信号发送到第二位移计数器中，由该计数器冻结计数启动功能。“异或”逻辑电路280在节点266与第二移位计数器264中的两个最低有效位相连接，同时第二移位计数器从其现行的位置数递减计数至零。数字锁存器282将“异或”逻辑电路280的输出端和计数器264的第二最低有效位输出端连接到输出选通电路284上，下面将更全面地说明这个电路。

“异或”电路280史包括一个“异或”门，该“异或”门的两个输入端接第二移位计数器264的两个最低有效位。该“异或”门的输出即为正交输出A。第二移位计数器的第二最低有效位也成为正交输出B。计数器递减计数时，正交输出A与正交输出B相差90度，如图11中所示。第二移位计数器264一旦完全递减计数到零时，微处理器214在直接连接到触发器276的复位输入端的线路286上发送恢复指令。这时触发器改变其状态，从而使第二移位计数器264“解冻”，使其可以往回计数，一直到现行存储在第一位移计数器246中的位置数为止。在上述过程中，第一位移计数器一直在起作用，不断地跟踪变换器34的现行位置。

第二移位数器264存在第一移位计数器246不存在的特殊问题。前面已经说过，头六个最低有效位表示光学位置数据，二进制位25表示第六个位(可以一直读到40微米的光学度盘波长)。第二移位计数器和第一移位计数器一样装有一个24位寄存器。24位二进制寄存器可存储的最大数为224减1，等于十进制数的16，777，215。各数字表示1微米，因而此数等于16.777米的位移量，这比容性***1.66米的全标度长度大得多。因此配备了一个比较器288，使第二移位计数器264的计数值不致超过(或低于)表示全标度测定传值的二进制数。遇到这个全标度测定值时，数字比较器在线路290上发送一个信号，从而在线路292上将下一个毗邻数(即全标度值减1，或0，这视乎变换器34向那一个方向移动而定)加到第二移位计数器264上。因此，数字比较器288履行“寄存器的约束功能”，以防止第二移位计数264计数过度。第一位移计数器246不存在这个问题，因为微处理器214始终在来自容性子***48的线路250上加校正因数，而该容性子***48由于具有确定绝对位置的本性，不能将相移转化成大于全标度测定值的数。

为计算出现在线路250上的校正因数，微处理器须知道第一移位计数器246中存储的绝对位置数。由于第二移位计数器264中也有这个数，因而这个数据借助于24位并行通信线路294传送到并行输入串行输出的移位寄存器296，并送入线路298上的多路分离器256中，于是微处理器将这个24位串行数据与微处理器已从容性处理***61获得的容性数据位置进行比较。若这些数的差值大于预定的容许范围，微处理器就取此差值，将其转换成40微米增量的最近整数，并将其发送到数字加法器252，以便更新存储在第一移位计数器246中的16个最高有效位。

从上述不难看出，第一位移计数器246装有供表示光学数据的6个最低有效位用的分立计数器和供表示容性数据的16个最高有效位用的分立计数器。图13示出了第一位移计数器246的内部线路。

第一位移计数器246有一个6位计数器300通过减法器244接收来自译码器240的纯二进制光学数据。此计数器的二进制输出(还有输出Q2，图12)馈入数字比较器或译码器312中，当该二进制计数器达十进制数40时，由译码器12将计数器300复位。复位信号在线路214上传送。数字比较器或译码器312还在线路316上产生进位馈入16位容性数据寄存器或计数器320的最低有效位318中。微处理器214经总线216发送到光学存储寄存器144的16位容性位置字假设该计数器中各单位数字等效值表示40微米。因此，在计数器320中，最低有效位表示40微米，下一个最高有效位表示80微米，第三个最高有效位表示160微米等等。该计数器的输出作为图12中的输出Q1出现线路248上。正是这个16位数字数由出现在来自微米处理器214的线路250上的校正因数所校正，然后反馈入容性数据寄存器320的负荷端322中。

存储在6位计数器300中的6位字是真正的用二进制表示的位置，其中最高有效位表示32微米。但如前面说过的那样，16位容性数据是按这样的假设而决定格式的，即各递增位的加权值为40微米。因此为了以简单的方式将这两种数据组合起来，须要在数字乘法电路324中将16位容性值乘以40，使位置(以微米为单位)以一般的二进制格式表示出来。从乘法器324出来的经转换的16位二进制输出与出现在310的6位二进制输出在数字加法电路326中加起来，在线路260上形成24位字，这在附图中也以Q3表示。因此，输出Q3是个24位二进制字，其中最低有效位表示1微米，下一个最高有效位表示2微米，第三个最高有效位表示4微米，第四个最高有效位表示8微米等等。然后将此输出抄入第二移位计数器264中。

电子处理子***50也能输出以串行的形式存储在第二移位计数器264中的绝对位置数据。前面说过，这个数据借助于图12中的线路294和移位寄存器296传送到微处理器上。微处理器只将此数据直接输出列串行数据线328上，通过输出选通284传送到输出端329上。

微处理器214根据上述一般指令组控制容性数据流入光学存储寄存器144的过程以及光学数据与容性数据相互作用的过程。但微处理器还履行图14中逻辑流程图所示的逻辑序列，该逻辑序列考虑了实际位移速率与容性处理***61的响应时间之间的关系，并确定在数据作为实际实时绝对位置提供给用户之前是否存在于第二移位计数器264中。

在最佳实施例中，图14流程图中所述的程序基本上是不容许微处理器在变换器34仍在相对于度盘22过度移动时读出实时绝对位置数据的。该程序核实存储在移位计数器246、264中的位置数据确实经过更新，且在容许读出实时绝对数据之前是稳定的。

要使程序投入运行时，微处理器214要先从一个外部媒介，例如装有本发明设施的自动机床，接收读出绝对数据的请求340。然后微处理器在菱形决策框342核实是否已有错误标记树起。通常，***是在错误标记树起之后开始的。

错误标记树起之后，微处理器就从第二移位计数器264获得新的数据位置字，并将此值与原先存储在微处理器存储器中的位置进行比较，如行动方框344中所述。若新位置与旧位置相等，则将第二移位计数器264中的位置数据与来自容性子***61的容性位置数据相比较，如行动方框346中所述。若新位置与旧位置不等，则重复行动方框344，直到新位置与旧位置相等为止，如菱形决策框348中所示。

若第二移位计数器264中的位置数据在容性子***大约±15微米的误差范围内，则如行动方框350所述的那样，清除错误标记，然后如行动方框352所述的那样，从第二光学存储存器读出数据。若第二位移计数器264中的位置数据不处在来自容性子***61±15微米位置数据的范围内，微处理器就按菱形决策框354和行动方框356的要求计算校正因数，并将此校正因数加到图13的容性数据寄存器320中。这时在行动方框358处树起错误标记，并重复上述过程，直到请除错误标记为止，这时就可以读出数据。

还可以设想本发明的其它实施例和变型方案。举例说，可以用磁检测***代替光学子***，其中用磁化条纹代替光条纹130、132。此外，还可以用测量局部磁场的相对运动的电感结构来代替收发机34和度盘32中使用的容性条纹。上面所示和说明的应用实例仅仅是用以举例说明这样的一个最佳实施例，该实施例采用了用两个同类型的两个询问信号以很高的分辨率测出绝对位置。作为另一个实例，如图5所示，在光变换器64两侧设置了两套发射机组62。这种配置方式的好处在于，它保持地各组从中心算起的间隔距离，且变换器64因周围温度变化而膨胀或收缩时相应地相等。前面说过，容性子***只测定发射波66与移位波84之间的相移。这样，收发机对称的结构在几何条件上补偿了收发机34或度盘22的实际伸长或缩短。如果在收发机34中心处设一个发射机组62，同时在该收发机组两端各设一个光变换器64，也可得出同样的效果。此外，还有许多其它可供选择的信号处理方案，可以最佳地利用两个性质完全不同的变换器子***的相对速率、可靠性和精确性，供特征用途用。另外，虽然本发明是就其适用于线性标度和线性测量装置进行说明，但熟悉本技术领域的普通技术人员都不难理解，只要对度盘和检测***作一些小小的修改就可以采用曲线或环形标度，因而本发明不难适应各种各样的角度测量和圆周测量等用途。

因此，本发明并不局限于上述公开的内容，而是取决于以下权利要求书的范围。

Claims (11)

1.一种绝对位置测定***(20)，它包括：

一个度盘部分(22)，具有第一和第二规则图形，其中该第一和第二图形(70，130)由能与质完全不同类型的第一和第二性询问信号相互作用的材料制成；

一个收发机部分(34)，具有用以将第一和第二询问信号传送到度盘上的第一和第二发射装置(46，48)，还具有用以接收与度盘相互作用之后的询问信号的第一和第二接收装置(70，100，130)；

支撑装置(24，26，28，33)，用以活动地将度盘部分和收发机部分彼此支撑起来；

信号发生装置(150)，与收发机部分相连接，用以产生第一和第二询问信号；和

信号处理装置(61，142)，用电子学的方法耦合到第一和第二接收装置上，用以处理与度盘相互作用之后的询问信号，从而确定度盘部分与收发机部分在预定误差范围内的相对位置，

其特征在于：

所述第一和第二规则图形结合成单个的综合图形，其中所述第二图形(70)基本上跨越，基本上包括及部分地组成所述第一图形(130)。

2.如权利要求1所述的绝对位置测定***，其特征在于，所述第二图形、所述第二发送装置，和所述询问信号由一容性的粗略绝对测量***构成，它与由所述第一图形所导出的一较精细分辨率的信号相配合。

3.如权利要求1或2所述的绝对位置测定***，其特征在于，信号发生装置(150)工作时以光束的形式产生第一询问信号，且以周期性电信号的形式产生第二询问信号。

4.如权利要求3所述的绝对位置测定***，其特征在于：

所述综合度盘(22)具有多个预定宽度等间距配置的平行金属带条组(70，100)，各金属带条组具有多个以规则的第一间距配置的平行光学条纹(130，132)，用以于规则的第一间距与第一询问信号互相作用，并在接收器部分的第一接收装置上产生光学条纹的一个自己的图象，其中接收器部分的第一发射装置具有基本上单色的光源(150)，与一源光栅相隔一间距配置，用以形成第一询问信号，并与信号产生装置相配合以照亮所述条纹；且

其中接收器部分的第二发射装置具有多个等间隔配置的金属条纹(158)以接收周期信号，所述金属条纹定位得可与度盘图形的金属带条组容性地相耦合，从而产生度盘部分的不规则性和物理变形，并改变温度倾向，以均匀地影响***的光学及容性性质，并且，其中的第一接收装置至少具有两个接收器光栅(165)，它们互相定位得与光学条纹自己图象相差90°的空间相位，从而在第一接收装置上产生一光学正交信号，该信号具有表示相对于两个相邻的光学条纹之间的收发机部分的度盘的绝对位置的振幅，其中源光栅和接收器光栅(156，165)特别地是基本上共面的。

5.如权利要求4所述的绝对位置测定***，其特征在于，在所述收发机部分(34)上的所述第二发射装置(46)包括两组等间距配置的金属条纹(130，132)，分别定位于光源(150)的两侧，使得光源和两组等间距的金属条纹基本上对称地配置，特别地是共残的，从而使收发机部分的热膨胀效果倾向于均等地影响该***的光学和容性的性质。

6.如权利要求4所述的绝对位置测定装置，其特征在于，所述度盘图形的等间距的金属带条组具有横向导体(74，110)，用以连接各组的带条，使得各组的带条的容性特性在沿带条的电连续性消失时基本上不会改变。

7.如权利要求6所述的绝对位置测定装置，其特征在于，所述度盘图形的金属带条组(70，100)的规则间距大约为1.040mm，各组的宽度约为0.340mm，且所述光学条纹的宽度约为0.020mm，其间距约为0.040mm。

8.如权利要求7所述的绝对位置测定装置，其特征在于：

互相电连接以形成周期电极图形从而形成容性位置传感器的所述平行光学带条重复地连接以减少个别接连破坏的效果，且所述容性***是在一给定测定范围内的绝对测定型，并且有小于光学图形的周期长度的分辨率，当将两个测定值组合为一位置的绝对测定值时，用以消除光学测量***的模糊性；和

所述第二传感装置分作两个对称部分，在测量轴的方向分别对称地定位于第一接收装置的对向两侧，从而使第二接收装置的有效检测中心与第一接收装置的中心相一致，使得载有接收装置的网络的热膨胀效果对于在两个不同接收装置的有效检测中心之间的间距改变的影响减至最小。

9.如权利要求8所述的绝对位置测定装置，其特征在于，所述第一和第二接收装置的有效检测中心基本上在一个平行于检测轴和垂直于度盘表面的一平面上共面，使得载有接收装置的网络的绕垂直于度盘表面的轴的旋转倾向于将第一和第二接收装置沿测定轴转动基本上相同的量，并保持相对的关系以用于绝对位置的计算，且所述第一与第二接收装置基本上在一平行测量轴的线上共线，使得绕垂直于测量轴的任一轴线的转动倾向于将第一和第二接收装置沿测量轴转动基本上相同的量，并保持相对关系以进行绝对位置的计算。

10.如权利要求9所述的绝对位置测定***，其特征在于，所述信号处理装置(61，142)具有：一光学度盘存储器件(144)，用以存储来自第一接收装置(70，100)的光学位置数据；一个容性度盘存储器件(214)，用以存储来自第二接收装置的容性位置数据；校正线路，用以在光学数据与容性位置数据不一致时更新光学存储器件中的光学位置数据，使得被更新的光学位置数据基本上在全部时间指示度盘的相对于收发机部分的位置。

11.如权利要求10所述的绝对位置测定***，其特征在于，所述光学度盘存储器件(144)具有第一和第二位移计数器(246，264)，每个用以接收和存储复制的被更新后的光学位置数据组，且顺序地来自第二位移计数器的串行数据不影响存储于第一位置计数器中的光学位置数据的复制数据组；所述***包括：读出装置(284)，用以读出在两数据行上以正交脉冲形式的位置变化；和读出装置(329)，用以根据数据接收***的要求从相同行上顺序读出绝对位置数据；以及另一读出装置，用以在串行数据的读出期间内读出位置的改变，以校正在串行数据读出期间内的位置变化。

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