DE10132521A1 - Positionsmesseinrichtung - Google Patents

Positionsmesseinrichtung

Info

Publication number
DE10132521A1
DE10132521A1 DE10132521A DE10132521A DE10132521A1 DE 10132521 A1 DE10132521 A1 DE 10132521A1 DE 10132521 A DE10132521 A DE 10132521A DE 10132521 A DE10132521 A DE 10132521A DE 10132521 A1 DE10132521 A1 DE 10132521A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
area
scanning
signal
reference mark
marking
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10132521A
Other languages
English (en)
Inventor
Alexander Gruber
Michael Hermann
Wolfgang Holzapfel
Markus Kuehler
Herbert Pronold
Sebastian Tondorf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dr Johannes Heidenhain GmbH
Original Assignee
Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dr Johannes Heidenhain GmbH filed Critical Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority to DE10132521A priority Critical patent/DE10132521A1/de
Priority to ES02764630T priority patent/ES2376656T3/es
Priority to PCT/EP2002/007453 priority patent/WO2003006926A1/de
Priority to US10/483,971 priority patent/US7057161B2/en
Priority to AT02764630T priority patent/ATE538365T1/de
Priority to EP02764630A priority patent/EP1407231B1/de
Priority to JP2003512646A priority patent/JP4150337B2/ja
Priority to CNB028138880A priority patent/CN1235020C/zh
Publication of DE10132521A1 publication Critical patent/DE10132521A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/36Forming the light into pulses
    • G01D5/366Particular pulse shapes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/245Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
    • G01D5/2454Encoders incorporating incremental and absolute signals
    • G01D5/2455Encoders incorporating incremental and absolute signals with incremental and absolute tracks on the same encoder
    • G01D5/2457Incremental encoders having reference marks
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/36Forming the light into pulses
    • G01D5/38Forming the light into pulses by diffraction gratings

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Bei einer inkrementalen Positionsmesseinrichtung ist auf einem Maßstab 1 neben einer inkrementalen Messteilung 3 eine Spur mit einer Referenzmarkierung 4 sowie Breichsmarkierungen 5 und 6 aufgebracht. Durch Abtastung der Bereichsmarkierungen 5 und 6 kann eindeutig unterschieden werden, ob sich die Abtasteinrichtung 2 auf der rechten oder der linken Seite der Referenzmarkierung 4 befindet. Die Bereichsmarkierungen 5 und 6 lenken hierzu ein auftreffendes Abtaststrahlenbündel 12 in unterschiedliche Richtungen auf unterschiedliche Fotodetektoren 131; 133, 134. An den Enden des Maßstabs 1 sind die Bereichsmarkierungen 5 und 6 zur Bildung von Limitbereichen 50, 60 durch Blenden 51, 61 teilweise abgedeckt (Figur 2).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Positionsmesseinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Derartige Positionsmesseinrichtungen werden insbesondere bei Bearbeitungsmaschinen zur Messung der Relativlage eines Werkzeugs bezüglich eines zu bearbeitenden Werkstücks, bei Koordinatenmessmaschinen zur Ermittlung von Lage und Abmessungen von Prüfobjekten sowie in letzter Zeit vermehrt auch in der Halbleiterindustrie, beispielsweise in Wafersteppern eingesetzt. Dabei ist die Positionsmesseinrichtung eine Winkel- oder Längenmesseinrichtung, bei der der Maßstab an der Antriebseinheit (rotatorischer Motor oder Linearmotor) direkt angebaut wird, oder der Maßstab an einem durch die Antriebseinheit angetriebenen Bauteil angebaut wird.
  • Der Maßstab einer derartigen, beispielsweise aus der DE 92 09 801 U1 bekannten Positionsmesseinrichtung, weist eine periodische Messteilung zur Erzeugung von Zählsignalen sowie eine Referenzmarkierung zur Erzeugung eines Referenzmarkensignals auf. Über dieses Referenzmarkensignal kann für die Position der Referenzmarkierung ein Absolutbezug der Positionsmessung hergestellt werden, indem ein Zähler auf einen vorgegebenen Zählerstand gesetzt wird.
  • Zu Beginn einer Positionsmessung sowie zur Korrektur und Kontrolle des Zählerstands ist es oft erforderlich, von einer beliebigen Position ausgehend die Referenzmarkierung anzufahren. Hierzu sind Bereichsmarkierungen auf dem Maßstab aufgebracht, durch die unterschieden werden kann, ob sich die Abtasteinrichtung auf der einen oder auf der anderen Seite der Referenzmarkierung befindet. Diese Bereichsmarkierung ist auf einer Seite der Referenzmarkierung als durchgehender lichtundurchlässiger Streifen ausgebildet. Auf der anderen Seite der Referenzmarkierung ist die Bereichsmarkierung als transparenter Bereich ausgeführt. Zur Abtastung beider Bereichsmarkierungen ist ein gemeinsamer Fotoempfänger in der Abtasteinrichtung angeordnet. Die Unterscheidung, ob sich die Abtasteinrichtung auf der einen oder der anderen Seite der Referenzmarkierung befindet, wird anhand eines Messsignals dieses Fotoempfängers getroffen.
  • Es hat sich gezeigt, dass diese Unterscheidung anhand der Signalpegel dieses Messsignals problematisch ist, da der gegenseitige Abstand der Pegel relativ gering ist. Dieses Messsignal kann auch leicht durch partielle Verschmutzungen des Maßstabes beeinflusst werden, so dass eine fehlerhafte Stellung der Abtasteinrichtung detektiert wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Positionsmesseinrichtung anzugeben, bei der sicherer erkannt werden kann, ob sich die Abtasteinrichtung auf der einen oder der anderen Seite der Referenzmarkierung befindet.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Positionsmesseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäß ausgestaltete Positionsmesseinrichtung hat insbesondere den Vorteil, dass die Sicherheit zur eindeutigen Unterscheidung, ob sich die Abtasteinrichtung auf der einen oder der anderen Seite der Referenzmarkierung befindet, relativ hoch ist. Die Störsicherheit ist erhöht.
  • Mit Hilfe eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigt
  • Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Positionsmesseinrichtung,
  • Fig. 2 die Draufsicht auf den Maßstab der Positionsmesseinrichtung gemäß Fig. 1,
  • Fig. 3 die Draufsicht auf die Fotoempfängeranordnung,
  • Fig. 4 die Draufsicht auf die Abtastplatte,
  • Fig. 5 den Abtaststrahlengang im Bereich der Referenzmarkierung,
  • Fig. 6 Referenzmarkensignale,
  • Fig. 7 den Abtaststrahlengang auf einer Seite der Referenzmarkierung,
  • Fig. 8 den Abtaststrahlengang auf der anderen Seite der Referenzmarkierung,
  • Fig. 9 eine Schaltungsanordnung,
  • Fig. 10 das Bereichssignal und
  • Fig. 11 das Limitsignal.
  • Fig. 1 zeigt eine lichtelektrische inkrementale Positionsmesseinrichtung in Form einer Längenmesseinrichtung mit einem Maßstab 1, der relativ zu einer Abtasteinrichtung 2 in Messrichtung X verschiebbar ist. Auf dem Maßstab 1 ist in einer ersten Spur eine inkrementale Messteilung 3 und in einer zweiten Spur eine Referenzmarkierung 4 sowie Bereichsmarkierungen 5 und 6 aufgebracht. Zur lichtelektrischen Abtastung des Maßstabs 1 umfasst die Abtasteinrichtung 2 eine Lichtquelle 7, deren Licht von einem Kollimator 8 gebündelt und durch eine Abtastplatte 9 auf den Maßstab 1 gerichtet wird. Das am Maßstab 1 auftreffende Licht wird an der Messteilung 3, der Referenzmarkierung 4 sowie den Bereichsmarkierungen 5 und 6 positionsabhängig reflektiert und trifft auf eine Fotoempfängeranordnung 10. Der Maßstab 1 ist in Fig. 2 in Draufsicht dargestellt und die Fotoempfängeranordnung 10 in Fig. 3. Wie das Licht an den einzelnen Bereichen 4, 5 und 6 positionsabhängig beeinflusst wird, ist in den Fig. 5, 7 und 8 dargestellt.
  • Ein Abtaststrahlenbündel 11, welches auf die reflektierende Messteilung 3 trifft, wird positionsabhängig moduliert, beispielsweise in verschiedene Beugungsordnungen gebeugt und trifft auf die drei Fotoempfänger 111, 112, 113, welche gegeneinander phasenverschobene analoge periodische Messsignale M1, M2, M3 erzeugen, aus welchen in bekannter Weise Zählsignale generiert werden.
  • Ein Abtaststrahlenbündel 12 wird im Bereich der Referenzmarkierung 4 von den reflektierenden Feldern der Referenzmarkierung 4 zur Abtastplatte 9 gelenkt. Die Abtastplatte 9 weist in dem Bereich, an dem dieses reflektierte Licht auftrifft ein Abtastfeld 13 auf, das aus einem aperiodischen Gitter mit transparenten Feldern 13.1 und transversal ablenkenden Feldern 13.2 besteht (Fig. 4). Da das Licht sowohl beim Hin- als auch beim Rückweg vom Maßstab 1 dieses Feld 13 durchtritt, kommt es zu einer transversalen Aufspaltung. Durch geeignete Wahl der Gitterparameter kann aus dem Licht, welches auf den Empfänger 131 gelangt, ein Gegentakt- Referenzmarkensignal R1 generiert werden (Fig. 6). Ein anderer Teil wird in transversale erste Ordnungen abgelenkt, davon wird eine mit dem Fotoempfänger 132 detektiert, womit ein Takt-Referenzmarkensignal erzeugt wird (Fig. 6). Ein resultierendes Referenzmarkensignal R wird durch Überlagerung (R = R2 - R1) des Takt-Referenzmarkensignals R2 mit dem Gegentakt-Referenzmarkensignal R1 generiert. Die Ausgestaltung der Abtastplatte 9 zur Abtastung der Referenzmarkierung 4 ist in Fig. 4 und der Abtaststrahlengang in Fig. 5 dargestellt. Dieses Abtastprinzip ist ausführlich in der EP 0 669 518 B1 erläutert, auf dessen Offenbarung ausdrücklich Bezug genommen wird.
  • Zur Kollimation des Abtaststrahlenbündels 12 der oberen Spur auf die Fotoempfänger 131, 132, 133, 134 dient ein erstes Segment des Kollimators 8 und zur Kollimation des Abtaststrahlenbündels 11 der unteren Spur auf die Fotoempfänger 111, 112, 113 dient ein zweites Segment des Kollimators 8. Die Segmente sind in Fig. 1 nur schematisch dargestellt.
  • Die Referenzmarkierung 4 in Form eines aperiodischen Phasengitters erstreckt sich über mehrere Teilungsperioden der Messteilung 3. Wenn das Abtastfeld 13 der Referenzmarkierung 4 exakt gegenübersteht, generieren die Fotoempfänger 131, 132 ein, einem inkrementalen Zählimpuls eindeutig zugeordnetes Referenzmarkensignal.
  • Auf der linken Seite der Referenzmarkierung 4 ist der Maßstab 1 gleichmäßig reflektierend. Befindet sich die Abtasteinrichtung 2 dieser reflektierenden Bereichsmarkierung 5 gegenüberliegend, wird das auftreffende Abtaststrahlenbündel 12 gemäß dem Abtaststrahlengang in Fig. 7 auf den Fotoempfänger 131 gerichtet.
  • Auf der rechten Seite der Referenzmarkierung 4 ist ein Beugungsgitter 6 als Bereichsmarkierung am Maßstab 1 angeordnet. Dieses Beugungsgitter 6 ist ein Phasengitter, welches die 0. Beugungsordnung weitgehend unterdrückt und das auftreffende Abtaststrahlenbündel 12 in die ±1. Beugungsordnungen ablenkt. Diese am Beugungsgitter 6 reflektierten und in Messrichtung X abgelenkten Beugungsordnungen werden vom Kollimator 8 auf die Fotoempfänger 133, 134 konzentriert. Dieser Abtaststrahlengang ist in Fig. 8 dargestellt.
  • Licht wird also abhängig von der Maßstabsposition in seiner Richtung abgelenkt. Besonders geeignet für die Richtungsablenkung sind Gitter mit ihren Eigenschaften der Gitterkonstante und der Gitterausrichtung. Die Information der Richtungsablenkung wird in der Brennebene der Linse 8 auscodiert, da jeder Gitterkonstante und jeder Gitterrichtung ein Punkt in der Brennebene der Linse 8 zugeordnet ist, wo geeignete Photoelemente 131, 133, 134 plaziert werden können.
  • Das Beugungsgitter 6 weist vorteilhafterweise die gleichen Parameter wie die Messteilung 3 auf, so dass die beiden Gitter 3 und 6 in gemeinsamen Verfahrensschritten hergestellt werden können.
  • Durch die optisch unterschiedliche Ausgestaltung der rechten und linken Seite der Referenzmarkierung 4 wird das Abtaststrahlenbündel 12 entweder in eine Richtung reflektiert und auf den Fotoempfänger 131 gerichtet oder in eine davon abweichende Richtung reflektiert auf die Fotoempfänger 133, 134 gerichtet. In beiden Positionen steht somit ein eindeutiges Bereichssignal B (Fig. 10) zur Verfügung. Im Gegensatz zum Stand der Technik steht auf beiden Seiten der Referenzmarkierung 4 ein Bereichssignal größer Null zur Verfügung, so dass auch eine Unterbrechung des Abtaststrahlenganges, beispielsweise durch Verschmutzung, erkannt werden kann.
  • Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ist es möglich, die Referenzmarkierung 4 und die Bereichsmarkierungen 5, 6 in einer gemeinsamen Spur, also in Messrichtung X hintereinander anzuordnen, so dass die Bereiche 4, 5, 6 von einem gemeinsamen Lichtstrahlenbündel 12 abgetastet werden. Die Umlenkung auf den Fotoempfänger 131 oder den Fotoempfängern 133, 134 erfolgt durch die richtungsselektive Reflexion der Bereiche 5 und 6 am Maßstab 1. Diese richtungsselektive Reflexion der Bereiche 5 und 6 kann auch in anderer Weise erfolgen, beispielsweise durch unterschiedlich geneigte reflektierende Flächen oder keilige Glasflächen bei Durchlicht-Abtastprinzip oder durch verschiedene ablenkende Gitterbereiche in Form von longitudinal (in X-Richtung) oder transversal (in Y-Richtung) ablenkende Amplituden- oder Phasengitter.
  • Zur Erzeugung des in Fig. 10 dargestellten Bereichssignals B wird das Ausgangssignal R1 des Fotoempfängers 131 und das Ausgangssignal B1 des Fotoempfängers 133, 134 einer Differenzschaltung 20 zugeführt. Aus der Amplitude des Bereichssignals B ist eindeutig unterscheidbar, ob sich die Abtasteinrichtung 2 auf der rechten oder der linken Seite der Referenzmarkierung 4 befindet. Es ist ersichtlich, dass der gegenseitige Abstand der Pegel relativ groß ist. Durch die Differenzbildung wird das Bereichssignal B weitgehend unabhängig von der Beleuchtungsstärke.
  • In Fig. 9 ist im Detail eine besonders vorteilhafte Schaltungsanordnung zur Bildung des Bereichssignals B dargestellt. Das Gegentakt- Referenzmarkensignal R1 und das Takt-Referenzmarkensignal R2 werden in einem Addierer 21 unterschiedlich gewichtet zu dem Signal B2 = R1 + 1,45.R2 aufsummiert. Dadurch wird im Bereich der Referenzmarkierung 4 eine Glättung des ansonsten relativ stark oszillierenden Bereichssignals B erreicht. Das Ausgangssignal B2 des Addierers 21 sowie das Signal B1 werden der Differenzschaltung 20 zur Bildung des Bereichssignals B = B2 - 3.B1 zugeführt. Das Bereichssignal B wird einem Vergleicher 22 zugeführt, in dem das Bereichssignal B mit einer Referenzgröße B0 verglichen wird. Ist das Bereichssignal B größer als die Referenzgröße B0, bedeutet dies, dass sich die Abtasteinrichtung 2 auf der rechten Seite der Referenzmarkierung 4 befindet. Ist das Bereichssignal B kleiner als die Referenzgröße B0, bedeutet dies, dass sich die Abtasteinrichtung 2 auf der linken Seite der Referenzmarkierung 4 befindet.
  • Bei dem in der Einleitung genannten Stand der Technik (DE 92 09 801 U1) sind zusätzlich zu den Bereichsmarkierungen links und rechts von der Referenzmarkierung sogenannte Steuermarken an den Enden des Maßstabs angebracht. Diese Steuermarken definieren die Extremlagen der Abtasteinrichtung und werden auch als Endlagenschalter oder Limitmarkierung bezeichnet. Positionsmesseinrichtungen mit derartigen Endlagenschaltern bzw. Limitmarkierungen sind auch in der DE 41 11 873 C2 und der EP 0 145 844 B1 beschrieben.
  • Bei einer Positionsmesseinrichtung mit den erfindungsgemäß ausgestalteten Bereichsmarkierungen ist die Funktion von Grenzlagenschaltern besonders vorteilhaft realisierbar, indem die Bereichsmarkierungen 5, 6 in den Limitbereichen 50, 60 teilweise abgedeckt werden. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, sind hierzu Blenden 51, 61 am Maßstab 1 aufgebracht. Diese Blenden 51, 61 können in Form von verschiebbaren, den Maßstab 1 umgreifenden aus Federblech bestehenden Klammern realisiert sein, oder sie können auch auf die Oberfläche des Maßstabs 1 aufgedampft, aufgeklebt oder in Form von Filtergläsern ausgeführt sein. Die Blenden 51, 61 beeinflussen insbesondere die Ausgangssignale B1; R1 der Fotoempfänger 133, 134; 131 und somit auch den Pegel des Bereichssignals B in den Limitbereichen 50, 60. Anhand des Verlaufs des Bereichssignals B können vier verschiedene Bereiche des Maßstabs 1 unterschieden werden, nämlich linker Limitbereich 50, linker Bereich 5 von der Referenzmarkierung 4, rechter Bereich 6 von der Referenzmarkierung 4 sowie rechter Limitbereich 60. Da die unterschiedliche Ablenkung des Abtaststrahlenbündels 12 in den Limitbereichen 50, 60 erhalten bleibt, ist auch in den Limitbereichen 50, 60 die Richtungsinformation - rechte Seite bzw. linke Seite von der Referenzmarkierung 4 - enthalten.
  • In Fig. 9 ist eine besonders vorteilhafte Schaltungsanordnung dargestellt, mit der ein Limitsignal L erzeugbar ist, wie es in Fig. 11 dargestellt ist. Das damit erzeugte Limitsignal L weist eine relativ hohe Pegeldifferenz zwischen den Limitbereichen 50, 60 und dem übrigen Bereich auf. Der Störabstand ist somit relativ groß.
  • Zur Erzeugung des Limitsignals L weist die Schaltungsanordnung eine Addierer 21 auf, der das Gegentakt-Referenzmarkensignal R1 und das Takt- Referenzmarkensignal R2 unterschiedlich gewichtet zu dem Signal B2 = R1 + 1,45.R2 aufsummiert. Das Ausgangssignal B2 des Addierers 21 sowie das Signal B1 werden einem weiteren Addierer 23 zur Bildung des Signals L1 = B2 + 3.B1 zugeführt. Das Signal L1 wird einer Differenzschaltung 24 zur Bildung des Limitsignals L = L1 - M zugeführt, wobei M die Summe der in einem Addierer 25 aufsummierten Messsignale M1, M2, M3 der Messteilung 3 ist. Das Limitsignal L wird einem Vergleicher 26 zugeführt, in dem das Limitsignal L mit einer Referenzgröße B0 verglichen wird. Ist das Limitsignal L größer als die Referenzgröße B0, bedeutet dies, dass sich die Abtasteinrichtung 2 im zulässigen Bereich befindet. Ist das Limitsignal L kleiner als die Referenzgröße B0, bedeutet dies, dass sich die Abtasteinrichtung 2 in einem der Limitbereich 50 oder 60 befindet. Ob sich die Abtasteinrichtung 2 im rechten oder im linken Limitbereich befindet wird anhand des Bereichssignals B erkannt.
  • Durch die optische Beeinflussung der Bereichsmarkierungen 5, 6 in den Limitbereichen 50, 60 bleibt die richtungsselektive Ablenkung auf die Fotoempfänger 131 bzw. 133, 134 erhalten, so dass keine zusätzlichen Fotoempfänger zur Abtastung der Limitbereiche 50, 60 erforderlich sind. Weiterhin ist eine platzsparende Anordnung der Bereichsmarkierungen 5, 6 und der Limitbereich gewährleistet. Vorteilhaft ist, wenn die Abtastsignale R1, B1 zur Bildung des Bereichssignals B in einer Schaltungsanordnung nach einer ersten Verknüpfungsregel und zur Bildung des Limitsignals L nach einer zweiten davon abweichenden Verknüpfungsregel kombiniert werden, wobei die erste Verknüpfungsregel eine Differenzbildung der Abtastsignale (R1 - B1) und die zweite Verknüpfungsregel eine Addition (R1 + B1) enthält. Bei einer Verschmutzung des Maßstabes 1 bzw. Unterbrechung des Abtaststrahlenganges sinkt das Limitsignal L unter die Referenzgröße B0. Bei einem Fehler wird in diesem Beispiel die gleiche Information erzeugt, wie bei Erreichen eines Limitbereichs.
  • Alternativ können die Limitmarkierungen auch gebildet werden, indem die Intensität der Beugungsordnungen variiert wird, dazu dienen die Gitterparameter Strich-Lücken-Verhältnis und bei Phasengitter die Phasentiefe. Bei dieser Alternative bleibt die Richtung des abgelenkten Lichtes und somit die Bereichsinformation ebenfalls erhalten.
  • Die Limitmarkierungen können auch durch weitere ablenkende Bereiche gebildet sein, die sich von den Bereichsmarkierungen 5, 6 derart unterscheiden, dass sie das auftreffende Licht in eine andere Richtung auf weitere Fotoempfänger lenken. Insbesondere sind dann die Limitmarkierungen Gitter mit anderen Gitterparametern (Teilungsperiode und/oder Gitterrichtung) als die Gitter der Bereichsmarkierungen 5, 6. Werden die ersten Beugungsordnungen detektiert, dann stehen den Limitbereichen unterschiedliche Orte in der Brennebene der Linse und damit unterschiedliche Fotoelemente zur Verfügung.
  • Anhand des dargestellten Beispiels ist der Maßstab 2 reflektierend ausgebildet. In nicht dargestellter Weise kann der Maßstab auch transparent ausgeführt sein, so dass die Gitter 3 und 6 als transparente Beugungsgitter ausgebildet sind. Die Erfindung ist also bei Auflicht- sowie bei Durchlicht-Abtastung realisierbar.

Claims (8)

1. Positionsmesseinrichtung mit einem Maßstab (1) und einer relativ dazu in Messrichtung (X) beweglichen Abtasteinrichtung (2), wobei
der Maßstab (1) eine Messteilung (3) aufweist und durch Abtastung der Messteilung (3) periodische Messsignale (M1, M2, M3) erzeugbar sind,
der Maßstab (1) zumindest eine Referenzmarkierung (4) aufweist und durch Abtastung der Referenzmarkierung (4) ein Referenzmarkensignal (R1, R2) erzeugbar ist,
der Maßstab (1) optisch abtastbare Bereichsmarkierungen (5, 6) aufweist und durch lichtelektrische Abtastung der Bereichsmarkierungen (5, 6) mit einem Abtaststrahlenbündel (12) ein Bereichssignal (B) erzeugbar ist, durch das unterscheidbar ist, ob sich die Abtasteinrichtung (2) auf der ersten oder der zweiten Seite der Referenzmarkierung (4) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass
die Bereichsmarkierung (5) auf der ersten Seite der Referenzmarkierung (4) derart ausgebildet ist, dass das auftreffende Abtaststrahlenbündel (12) auf einen ersten Fotoempfänger (131) trifft und
die Bereichsmarkierung (6) auf der zweiten Seite der Referenzmarkierung (4) derart ausgebildet ist, dass das auftreffende Abtaststrahlenbündel (12) auf zumindest einen zweiten Fotoempfänger (133, 134) trifft.
2. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereichsmarkierung (5) auf der ersten Seite der Referenzmarkierung (4) reflektierend oder transparent ausgebildet ist und die Bereichsmarkierung (6) auf der zweiten Seite der Referenzmarkierung (4) als Beugungsgitter ausgebildet ist.
3. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereichsmarkierungen (5, 6) und die Referenzmarkierung (4) in einer gemeinsamen Spur in Messrichtung (X) hintereinander angeordnet sind.
4. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste oder der zweite Fotoempfänger (131; 133, 134) derart angeordnet ist, dass ein auf die Referenzmarkierung (4) auftreffendes Abtaststrahlenbündel (12) ebenfalls auf zumindest einen dieser Fotoempfänger (131; 133, 134) gerichtet ist.
5. Positionsmesseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maßstab (1) Limitbereiche (50, 60) aufweist, wobei die Limitbereiche (50, 60) durch partielles Verändern der optischen Wirkung der Bereichsmarkierungen (5, 6) gebildet sind.
6. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Limitbereiche (50, 60) durch partielles Abdecken der Bereichsmarkierungen (5, 6) gebildet sind.
7. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der Limitbereiche (50, 60) jeweils eine Blende (51, 61) auf den Bereichsmarkierungen (5, 6) aufgebracht ist.
8. Positionsmesseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch lichtelektrische Abtastung der Referenzmarkierung (4) zumindest ein Referenzmarkensignal (R1, R2) erzeugbar ist, durch lichtelektrische Abtastung der Bereichsmarkierung (5) auf der ersten Seite der Referenzmarkierung (4) ein erstes Abtastsignal (R1) erzeugbar ist und durch lichtelektrische Abtastung der Bereichsmarkierung (6) auf der zweiten Seite der Referenzmarkierung (4) ein zweites Abtastsignal (B1) erzeugbar ist, wobei zur Bildung eines Bereichssignals (B) diese Signale (R1, B1) nach einer ersten Verknüpfungsregel kombiniert sind und zur Bildung eines Limitsignals (L) nach einer zweiten davon abweichenden Verknüpfungsregel kombiniert sind.
DE10132521A 2001-07-09 2001-07-09 Positionsmesseinrichtung Withdrawn DE10132521A1 (de)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10132521A DE10132521A1 (de) 2001-07-09 2001-07-09 Positionsmesseinrichtung
ES02764630T ES2376656T3 (es) 2001-07-09 2002-07-05 Dispositivo medidor de posición.
PCT/EP2002/007453 WO2003006926A1 (de) 2001-07-09 2002-07-05 Positionsmesseinrichtung
US10/483,971 US7057161B2 (en) 2001-07-09 2002-07-05 Position measuring device
AT02764630T ATE538365T1 (de) 2001-07-09 2002-07-05 Positionsmesseinrichtung
EP02764630A EP1407231B1 (de) 2001-07-09 2002-07-05 Positionsmesseinrichtung
JP2003512646A JP4150337B2 (ja) 2001-07-09 2002-07-05 位置測定装置
CNB028138880A CN1235020C (zh) 2001-07-09 2002-07-05 位置测量装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10132521A DE10132521A1 (de) 2001-07-09 2001-07-09 Positionsmesseinrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10132521A1 true DE10132521A1 (de) 2003-01-30

Family

ID=7690656

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10132521A Withdrawn DE10132521A1 (de) 2001-07-09 2001-07-09 Positionsmesseinrichtung

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7057161B2 (de)
EP (1) EP1407231B1 (de)
JP (1) JP4150337B2 (de)
CN (1) CN1235020C (de)
AT (1) ATE538365T1 (de)
DE (1) DE10132521A1 (de)
ES (1) ES2376656T3 (de)
WO (1) WO2003006926A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014215633A1 (de) 2013-11-28 2015-05-28 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Positionsmesseinrichtung
DE102015201297A1 (de) * 2015-01-26 2016-07-28 Bundesdruckerei Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen einer Ausrichtung zwischen einer Vorderseitenmarkierung und einer Rückseitenmarkierung eines Dokumentenkörpers

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10244234A1 (de) * 2002-09-23 2004-03-25 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Positionsmesseinrichtung
DE10329374A1 (de) * 2003-06-30 2005-01-20 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Abtastbaueinheit einer Positionsmesseinrichtung
DE10353808B4 (de) * 2003-11-14 2015-09-03 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Messteilung für eine Positionsmesseinrichtung und Positionsmesseinrichtung
GB0413711D0 (en) * 2004-06-21 2004-07-21 Renishaw Plc Scale and readhead apparatus
ES2285390T3 (es) * 2004-11-23 2007-11-16 Fagor, S.Coop Codificador lineal con compensacion de temperatura.
DE102005002189B4 (de) * 2005-01-17 2007-02-15 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung zum Ermitteln der Winkelposition eines Lichtstrahls und Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Ermitteln der Winkelposition eines Lichtstrahls
EP1931947A2 (de) * 2005-09-21 2008-06-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. System zur bewegungsdetektion eines körpers
DE102006021484A1 (de) * 2006-05-09 2007-11-15 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Optische Positionsmesseinrichtung
DE102007056612A1 (de) * 2007-11-23 2009-05-28 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Optische Positionsmesseinrichtung
JP5178819B2 (ja) * 2008-03-31 2013-04-10 Thk株式会社 位置検出装置及びこれを用いたリニアアクチュエータ
EP2636991A1 (de) * 2012-03-07 2013-09-11 Hexagon Metrology S.p.A. Messmaschine mit kompensierten Meßsystem von thermisch bedingten Fehlern aufgrund der Dilatation des Maßstabs eines linearen Transducers
JP6161870B2 (ja) * 2012-03-12 2017-07-12 Dmg森精機株式会社 位置検出装置
DE102014209004A1 (de) * 2014-05-13 2015-11-19 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Positionsmesseinrichtung
DE102014218483B4 (de) 2014-09-15 2016-10-13 Deckel Maho Pfronten Gmbh Positionsmesseinrichtung zum Einsatz an einer Werkzeugmaschine
DE102015207275B4 (de) * 2015-04-22 2018-06-07 Robert Bosch Gmbh Maßverkörperung mit signalkompensierenden Markierungen
CN106141789B (zh) * 2015-07-31 2018-08-31 宁夏巨能机器人***有限公司 一种堆垛料道的定位装置及其定位方法
DE102016200847A1 (de) * 2016-01-21 2017-07-27 Dr. Johannes Heidenhain Gesellschaft Mit Beschränkter Haftung Optische Positionsmesseinrichtung
DE102016211150A1 (de) * 2016-06-22 2017-12-28 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Optische Positionsmesseinrichtung
CN107462168A (zh) * 2017-08-31 2017-12-12 广东工业大学 一种新型阵列光电传感器光栅位移检测***及方法
DE102018202556A1 (de) * 2018-02-20 2019-08-22 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Optische Positionsmesseinrichtung
CN109459271B (zh) * 2018-12-21 2024-04-30 武汉飞流智能技术有限公司 一种取水管线定位装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3308814C2 (de) * 1983-03-12 1985-02-07 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut Meßeinrichtung
DE3334609C1 (de) 1983-09-24 1984-11-22 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut Laengen- oder Winkelmesseinrichtung
DE3416864C2 (de) 1984-05-08 1986-04-10 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut Photoelektrische Meßeinrichtung
DE59103694D1 (de) 1991-02-11 1995-01-12 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Photoelektrische Positionsmesseinrichtung.
DE4111873C2 (de) 1991-04-11 1995-05-11 Boehringer Werkzeugmaschinen Meßeinrichtung an einer Werkzeugmaschine zum Bestimmen des jeweiligen Standorts eines beweglichen Bauteils
DE9209801U1 (de) 1992-07-22 1992-09-17 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut Längen- oder Winkelmeßeinrichtung
EP0669519B1 (de) 1994-02-23 2000-05-03 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Positionsmessvorrichtung
US6229140B1 (en) * 1995-10-27 2001-05-08 Canon Kabushiki Kaisha Displacement information detection apparatus
AT410485B (de) 1997-07-30 2003-05-26 Rsf Elektronik Gmbh Positionsmesseinrichtung

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014215633A1 (de) 2013-11-28 2015-05-28 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Positionsmesseinrichtung
EP2878930A1 (de) 2013-11-28 2015-06-03 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Positionsmesseinrichtung
US9303981B2 (en) 2013-11-28 2016-04-05 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Position-measuring device
DE102015201297A1 (de) * 2015-01-26 2016-07-28 Bundesdruckerei Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen einer Ausrichtung zwischen einer Vorderseitenmarkierung und einer Rückseitenmarkierung eines Dokumentenkörpers
DE102015201297B4 (de) 2015-01-26 2024-03-14 Bundesdruckerei Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen einer Ausrichtung zwischen einer Vorderseitenmarkierung und einer Rückseitenmarkierung eines Dokumentenkörpers

Also Published As

Publication number Publication date
ES2376656T3 (es) 2012-03-15
US7057161B2 (en) 2006-06-06
JP4150337B2 (ja) 2008-09-17
CN1235020C (zh) 2006-01-04
EP1407231A1 (de) 2004-04-14
ATE538365T1 (de) 2012-01-15
US20040245442A1 (en) 2004-12-09
WO2003006926A1 (de) 2003-01-23
CN1526065A (zh) 2004-09-01
EP1407231B1 (de) 2011-12-21
JP2004534247A (ja) 2004-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10132521A1 (de) Positionsmesseinrichtung
EP0160811B1 (de) Photoelektrische Messeinrichtung
EP0509979B1 (de) Photoelektronische Positionsmesseinrichtung
DE4122932C2 (de) Interferentielle Positionsmeßvorrichtung
EP1923673B1 (de) Positionsmesseinrichtung
EP1111345B1 (de) Positionsmesseinrichtung mit Inkrementalspur mit zwei unterschiedlichen Teilungsperioden
DE69632564T2 (de) Verschiebungsinformationserfassungsvorrichtung
EP0163824B1 (de) Photoelektrische Messeinrichtung
EP0137099A1 (de) Messeinrichtung
DE60033075T3 (de) Kodierer
EP1995566A2 (de) Maßstab für eine Positionsmesseinrichtung und Positionsmesseinrichtung
EP0363620A1 (de) Photoelektrische Positionsmesseinrichtung
EP1427985B1 (de) Positionsmesseinrichtung und verfahren zum betrieb einer positionsmesseinrichtung
DE102018202556A1 (de) Optische Positionsmesseinrichtung
EP2878930B1 (de) Positionsmesseinrichtung
EP0498904B1 (de) Photoelektrische Positionsmesseinrichtung
DE102014212268A1 (de) Positionsmesseinrichtung
DE4423877A1 (de) Längen- oder Winkelmeßeinrichtung
DE10346380B4 (de) Positionsmesseinrichtung
DE2443791A1 (de) Vorrichtung zur bestimmung mindestens einer koordinate der lage eines punktes
EP0385386A2 (de) Verfahren zur Messung eines Drehwinkels und Drehwinkelmesser
EP0434973B1 (de) Lichtelektrische Positionsmesseinrichtung
DE202005002622U1 (de) Optische Positionsmesseinrichtung
DE19646391A1 (de) Inkrementales Meßsystem mit Absolutmarken
DE9011628U1 (de) Optoelektronische Anordnung zum Abtasten von Codeträgern

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20130201