專利名稱：產(chǎn)生用于位置測量裝置的基準(zhǔn)脈沖的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求6所述的、用于產(chǎn)生基準(zhǔn)脈沖的一種裝置以及一種方法。本發(fā)明還涉及一種根據(jù)權(quán)利要求11所述的、帶有用于產(chǎn)生基準(zhǔn)脈沖的相應(yīng)的裝置的位置測量裝置。在增量式位置測量裝置中基準(zhǔn)脈沖是必需的，以便確定用于位置測量的基準(zhǔn)點。
背景技術(shù)：
由大量出版物公開了增量式位置測量裝置。該裝置特別是用于例如在機床或測量機器中確定機器部件的相對移動或絕對位置。這樣的位置測量裝置主要由在其上設(shè)置了一個或多個分度軌跡的量具和掃描裝置組成，該掃描裝置對分度軌跡進行掃描并且將距離改變或角度改變轉(zhuǎn)換成電信號。在長度測量裝置中例如將量具設(shè)計成刻度尺。如果長度測量裝置用于測量機器的相對運動，那么當(dāng)掃描單元固定在可運動的機器部件上、類似于工具滑板上時，刻度尺可以固定地安裝在機器上，應(yīng)測量該機器部件相對于機器的相對運動。在工具滑板運動時，掃描單元在測量方向上平行于布置在刻度尺上的分度軌跡在掃描平面內(nèi)運動，掃描單元位于刻度尺平面內(nèi)并且對分度軌跡進行掃描。在此產(chǎn)生了位置信號，其顯示出掃描單元相對于刻度尺的相對的位置改變。分度軌跡在增量式位置測量裝置中由在測量方向上均勻依次布置的編碼元件組成。這樣的分度軌跡也稱為增量式軌跡。通過對增量式軌跡進行掃描，大多情況下得到兩個彼此相位移動90°的位置信號或者四個分別具有0°，90°，180°，270°的相位的位置信號。此外也已知了產(chǎn)生具有0°，120° ,240°的相位的三個位置信號的位置測量裝置。在掃描單元相對于量具進行穩(wěn)定的運動時，該位置信號很大程度上是正弦形。通過計算經(jīng)過的信號周期來確定位置。為了可以由測量相對位置來得到絕對位置，必須提出基準(zhǔn)點。為此使用至少一個所謂的基準(zhǔn)標(biāo)記，其例如布置在鄰近增量式分度軌跡的基準(zhǔn)軌跡上，并且同樣由掃描單元讀取。在穿過基準(zhǔn)標(biāo)記時形成模擬的電流脈沖或電壓脈沖，在進一步處理中由該電流脈沖或電壓脈沖產(chǎn)生矩形數(shù)字信號、所謂的基準(zhǔn)脈沖?；鶞?zhǔn)脈沖最后在后續(xù)的電子裝置中用于確定用作為用于位置測量的基準(zhǔn)點的基準(zhǔn)位置。例如可以借助于比較器將模擬的電流脈沖或電壓脈沖處理成基準(zhǔn)脈沖，在該比較器中將模擬輸入信號和限定的開關(guān)閾相比較并且相應(yīng)地接通其輸出端。對于基準(zhǔn)脈沖的中心要求是參照位置信號的限定的位置和寬度。如果沒有滿足該要求，則可能在后續(xù)的電子裝置中在將基準(zhǔn)脈沖和用于測定基準(zhǔn)點的位置信號進行邏輯聯(lián)系時出現(xiàn)錯誤如果基準(zhǔn)脈沖過窄，可能出現(xiàn)不能對其識別，如果過寬，則可能在兩個位置上將其探測到。也特別有問題的是，在兩種情況下基準(zhǔn)脈沖的位置參照位置信號由此可以決定，即是否正確地將其識別或者未識別。因此在臨界情況下，基準(zhǔn)脈沖的位置的少量的、 例如通過溫度波動引起的改變已經(jīng)通過基準(zhǔn)脈沖的正確的識別來決定。然而錯誤的以及雙重識別的基準(zhǔn)脈沖導(dǎo)致了錯誤情況，其可以意味著機器發(fā)生故障，位置測量裝置在該機器上工作?；鶞?zhǔn)脈沖的位置至今主要通過在目標(biāo)應(yīng)用裝置、例如機床或薄片掃描器上加裝位置測量裝置之后掃描單元的成本高的機械調(diào)整來進行調(diào)節(jié)。因此在一些掃描原理中通過旋轉(zhuǎn)掃描單元來使模擬基準(zhǔn)脈沖相對于增量式分度軌跡移動?；鶞?zhǔn)脈沖的寬度可以通過比較器閾、即開關(guān)閾的改變來調(diào)節(jié)，該開關(guān)閾必須超過或低于模擬的電流脈沖或電壓脈沖，以便產(chǎn)生基準(zhǔn)脈沖的上升沿或下降沿(Einschalt-bzw. Ausschaltflanke)。可替換地，模擬基準(zhǔn)脈沖也可以與正或負的偏移重疊。位置測量裝置的分辨率越高，用于機械調(diào)整和電調(diào)整的成本就越高。當(dāng)分度周期在幾微米的范圍中時，該方法幾乎沒有有利之處。由此出現(xiàn)，即在消除熱膨脹、污染效果等等時達到這種數(shù)量級，在臨界圓周中當(dāng)對掃描單元進行精確的機械調(diào)整時這種數(shù)量級自身影響數(shù)字的基準(zhǔn)脈沖的位置和寬度。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于，提出一種用于產(chǎn)生基準(zhǔn)脈沖的裝置，該基準(zhǔn)脈沖具有參照增量式軌跡的位置信號限定的位置和寬度。該目的通過一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置實現(xiàn)。該裝置的具體優(yōu)點由從屬于權(quán)利要求1的權(quán)利要求給出?，F(xiàn)在提出一種用于產(chǎn)生用于位置測量裝置的基準(zhǔn)脈沖的裝置，該位置測量裝置包括具有至少一個增量式軌跡和至少一個基準(zhǔn)標(biāo)記的量具；以及用于通過對至少一個增量式軌跡進行掃描而產(chǎn)生位置信號和用于通過對至少一個基準(zhǔn)標(biāo)記進行掃描而產(chǎn)生模擬基準(zhǔn)脈沖的掃描單元，其中在該裝置中模擬基準(zhǔn)脈沖可作為存儲的基準(zhǔn)脈沖存儲在基準(zhǔn)脈沖存儲單元中，并且將存儲的基準(zhǔn)脈沖以及至少一個位置信號輸送給基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生單元，該基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生單元取決于存儲的基準(zhǔn)脈沖和置位條件的出現(xiàn)接通基準(zhǔn)脈沖并且在出現(xiàn)復(fù)位條件時切斷基準(zhǔn)脈沖，其中置位條件和復(fù)位條件可由至少一個位置信號得出。本發(fā)明的另外的目的是，提出一種用于產(chǎn)生基準(zhǔn)脈沖的方法，該基準(zhǔn)脈沖具有參照增量式軌跡的位置信號限定的位置和寬度。該目的通過一種根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法來實現(xiàn)。該方法的具體優(yōu)點由從屬于權(quán)利要求6的權(quán)利要求給出。為此提出一種用于產(chǎn)生用于位置測量裝置的基準(zhǔn)脈沖的方法，該位置測量裝置包括具有至少一個增量式軌跡和至少一個基準(zhǔn)標(biāo)記的量具；以及用于通過對至少一個增量式軌跡進行掃描而產(chǎn)生位置信號和用于通過對至少一個基準(zhǔn)標(biāo)記進行掃描而產(chǎn)生模擬基準(zhǔn)脈沖的掃描單元，該方法具有以下步驟 將模擬基準(zhǔn)脈沖存儲在基準(zhǔn)脈沖存儲單元中并且將存儲的基準(zhǔn)脈沖輸出給基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生單元， 在基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生單元中取決于存儲的基準(zhǔn)脈沖和置位條件的出現(xiàn)接通基準(zhǔn)脈沖，置位條件可由至少一個位置信號得出， 在出現(xiàn)復(fù)位條件之后在基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生單元中切斷基準(zhǔn)脈沖，復(fù)位條件可由至少一個位置信號得出。


本發(fā)明的另外的優(yōu)點以及細節(jié)由以下的說明根據(jù)附圖得出。圖中示出圖1是長度測量裝置的非常簡化的兩維視圖，圖2是位置信號和基準(zhǔn)脈沖的信號圖，圖3是根據(jù)本發(fā)明的裝置的框形圖，圖4是基準(zhǔn)脈沖存儲單元，圖5是方向鑒別器，圖6是用于說明圖5中方向鑒別器功能的信號圖，圖7是基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生單元，圖8是基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生單元的可替換的電路變體。
具體實施例方式圖1示出了長度測量裝置的非常簡化的兩維視圖。該長度測量裝置包括具有增量式軌跡20和基準(zhǔn)軌跡30的刻度尺10形式的量具；以及掃描單元40。掃描單元40通過信號線50和后續(xù)的電子裝置100連接。后續(xù)的電子裝置100可以例如是脈沖包絡(luò)線電子裝置，其在空間上鄰近掃描單元40布置、也或者直接布置在掃描單元40中，并且處理不同的掃描信號并且傳輸給機器控制裝置(NC)?？商鎿Q地，后續(xù)的電子裝置100也可以集成在機器控制裝置中。在圖2中示出了 由掃描增量式軌跡20得到的位置信號PO和P90 ；和由掃描布置在基準(zhǔn)軌跡30上的基準(zhǔn)標(biāo)記32得到的模擬基準(zhǔn)脈沖RI_A ；以及以已知的方式通過將模擬基準(zhǔn)脈沖RI_A和限定的開關(guān)閾借助于比較器相比較生成的數(shù)字基準(zhǔn)脈沖RI_D。在掃描單元40的移動速度相對于增量式軌跡20恒定時，位置信號P0，P90在測量方向X上很大程度上是正弦形的，其中在兩個分度線之間的經(jīng)過距離作為正弦波的整周期(相應(yīng)于360° )除去。此外位置信號P0，P90彼此具有90°的相位移動。這一方面當(dāng)在后續(xù)的電子裝置中對位置信息進一步評估時是有利的，另一方面位置信號P0，P90的相位根據(jù)掃描單元40的運動方向改變，由此可以簡單地確定運動方向。根據(jù)在圖2中示出的信號，應(yīng)在產(chǎn)生基準(zhǔn)脈沖RI時對開頭說明的問題進一步加以說明。對于以下的考慮應(yīng)設(shè)定為，后續(xù)的電子裝置100需要基準(zhǔn)脈沖RI，該基準(zhǔn)脈沖具有相應(yīng)于正弦形的位置信號P0，P90的分度周期的360°的寬度，并且其位置對稱于位置信號 P90的135°的位置進行調(diào)整。該要求在實際中難于滿足，這是因為基準(zhǔn)脈沖RI的位置和寬度，如開頭說明的那樣由大量因素決定。特別重要的是掃描單元40的相對于刻度尺10或需要掃描的軌跡20，30的機械布置。因此掃描頭40的平行于刻度尺平面在箭頭A的方向上的旋轉(zhuǎn)和/或掃描單元40的縱向-或橫向翻轉(zhuǎn)(通過箭頭B示出)可以導(dǎo)致模擬基準(zhǔn)脈沖RI_A在測量方向X上參照位置信號P0，P90的移動和模擬基準(zhǔn)脈沖RI_A的變形。掃描距離通過掃描單元40在箭頭方向C上的移動而引起的改變最終導(dǎo)致了信號強度的改變， 其很大程度上作用于模擬基準(zhǔn)脈沖RI_A的信號振幅。未示出的、但正好在高分辨率的位置測量裝置中相關(guān)的是熱膨脹效果以及基準(zhǔn)軌跡30的污染。反向調(diào)節(jié)的模擬基準(zhǔn)脈沖RI_ A'，以及由此得到的數(shù)字基準(zhǔn)脈沖RI_D'在圖2中以虛線示出。如開頭所述，聯(lián)系由于比較器-開關(guān)閾變化(在圖2中零線用作開關(guān)閾)使寬度改變或由于偏移的重疊通過機械調(diào)整掃描單元40來調(diào)節(jié)數(shù)字基準(zhǔn)脈沖RI_D對于高分辨率的位置測量裝置而言在不執(zhí)行甚至不可執(zhí)行時至少是成本高的。如果將數(shù)字基準(zhǔn)脈沖RI_ D作為基準(zhǔn)脈沖RI傳輸給后續(xù)的電子裝置100，則可能特別是當(dāng)數(shù)字基準(zhǔn)脈沖RI_D的實際位置參照位置信號Po，P90而和要求的位置有偏差時，過窄的數(shù)字基準(zhǔn)脈沖RI_D在后續(xù)的電子裝置100中導(dǎo)致不識別基準(zhǔn)脈沖RI。相反，對于過寬的數(shù)字基準(zhǔn)脈沖RI存在的危險是，可能探測基準(zhǔn)脈沖RI兩次。圖3現(xiàn)在示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置，其用于產(chǎn)生基準(zhǔn)脈沖RI，該裝置也對于相對于位置和寬度未準(zhǔn)確調(diào)節(jié)的模擬基準(zhǔn)脈沖RI_A而言總是準(zhǔn)確地產(chǎn)生參照位置信號P0，P90 的具有限定的位置和寬度的基準(zhǔn)脈沖RI。如果模擬基準(zhǔn)脈沖RI_A的位置當(dāng)在目標(biāo)用途裝置上運行時由于熱的或其它的效果而發(fā)生改變，則這也是有效的。該裝置的在電路技術(shù)方面的細節(jié)在圖4至8中進一步說明。該裝置的輸入端信號形成在圖2中已經(jīng)示出的、很大程度上的正弦形的、彼此成 90°相位移動的位置信號P0，P90，以及由對基準(zhǔn)軌跡30的基準(zhǔn)標(biāo)記32進行掃描而得到的模擬基準(zhǔn)脈沖RI_A。將模擬基準(zhǔn)脈沖RI_A輸送給基準(zhǔn)脈沖存儲單元200。這樣設(shè)計基準(zhǔn)脈沖存儲單元，即其存儲出現(xiàn)一次的模擬基準(zhǔn)脈沖RI_A并且作為存儲的基準(zhǔn)脈沖RI_M輸出。作為標(biāo)準(zhǔn)的是，為了存儲模擬基準(zhǔn)脈沖RI_A例如可以使用正信號沿，該信號沿超過確定的閾值。因為模擬基準(zhǔn)脈沖RI_A與此無關(guān)地出現(xiàn)，其中運動方向經(jīng)過基準(zhǔn)標(biāo)記32，因此模擬基準(zhǔn)脈沖 RI_A的存儲同樣和運動方向無關(guān)。通過復(fù)位信號CLR可以再次消除存儲的基準(zhǔn)脈沖RI_M。如在圖4中示出，為了實現(xiàn)基準(zhǔn)脈沖存儲單元200而可使用第一 D觸發(fā)器300，其數(shù)據(jù)輸入端D牢固地和正供給電壓VCC (相應(yīng)于邏輯的高電平)連接，并且由模擬基準(zhǔn)脈沖 RI_A得出的內(nèi)基準(zhǔn)脈沖RI_I在節(jié)拍脈沖輸入端CLK上被傳輸給該觸發(fā)器。在內(nèi)基準(zhǔn)脈沖 RI_I的上升沿中，邏輯的高電平存儲在數(shù)據(jù)輸入端D上并且在輸出端Q上顯示為存儲的基準(zhǔn)脈沖RI_M。第一 D觸發(fā)器300還具有復(fù)位輸入端R，輸出端Q可通過該復(fù)位輸入端通過優(yōu)選的是低態(tài)有效的復(fù)位信號CLR復(fù)位到邏輯的低電平上。內(nèi)基準(zhǔn)脈沖RI_I可以直接是模擬基準(zhǔn)脈沖RI_A或者是在基準(zhǔn)脈沖處理單元240 中處理的模擬基準(zhǔn)脈沖RI_A。是否必須處理以及以何種形式處理模擬基準(zhǔn)脈沖RI_A主要取決于其以何種形式存在，或者第一 D觸發(fā)器300的節(jié)拍脈沖輸入端CLK對于內(nèi)基準(zhǔn)脈沖 RI_I提出了什么要求。因此使用光學(xué)掃描原理的位置測量裝置中的模擬基準(zhǔn)脈沖RI_A經(jīng)常是電流脈沖，而第一 D觸發(fā)器300(如果其以普通技術(shù)設(shè)計)期待一個電壓脈沖。在此情況下必須將電流脈沖、例如借助于電流-電壓轉(zhuǎn)換器處理成具有限定幅值的電壓脈沖。同樣地已知掃描原理，其中由掃描基準(zhǔn)標(biāo)記32得到的模擬基準(zhǔn)脈沖RI_A由多個單個信號組成，這些信號在基準(zhǔn)脈沖處理單元240中組合成內(nèi)基準(zhǔn)脈沖RI_I。內(nèi)基準(zhǔn)脈沖RI_I可以是模擬的也可以是數(shù)字的信號。為了避免由于疊加在內(nèi)基準(zhǔn)脈沖RI_I上的干擾脈沖或者由于特別是在內(nèi)基準(zhǔn)脈沖RI_I的下降沿的情況下的多次接通而引起錯誤存儲，有利地在第一 D觸發(fā)器300的節(jié)拍脈沖輸入端CLK之前布置過濾單元250。該過濾單元可以在最簡單的情況下由RC-低通濾波器組成，其抑制邊界頻率上方的干擾脈沖，而不會明顯地妨礙內(nèi)基準(zhǔn)脈沖RI_I的信號波形。內(nèi)基準(zhǔn)脈沖RI_I是一個數(shù)字信號，也可以將數(shù)字的低通濾波器用作過濾單元250，其避免了多次接通并且因此確保在利用掃描單元40經(jīng)過基準(zhǔn)標(biāo)記32時僅僅分別準(zhǔn)確地在第一 D觸發(fā)器300的節(jié)拍脈沖輸入端CLK處出現(xiàn)上升沿和下降沿。由位置信號PO和P90在方向鑒別器210中測定掃描單元40相對于刻度尺10或增量式軌跡20的運動方向并且作為方向信號WR輸出。例如可以通過評估位置信號P0， P90的相位實現(xiàn)對運動方向的確定。如果第二位置信號P90在第一運動方向上超前于第一位置信號P0，則因此其在相反的第二運動方向上落后于第一位置信號。如圖5所示，通過由正弦形的位置信號P0，P90借助于比較器310通過將信號電平和基準(zhǔn)電壓(在對稱于零線布置的正弦信號中可以將電路的基準(zhǔn)點用作基準(zhǔn)電壓)比較而產(chǎn)生數(shù)字位置信號PDO，PD90，由此有利地實現(xiàn)了方向鑒別器210，該數(shù)字位置信號的相位包括關(guān)于運動方向的信息。比較器310有利地這樣接通，從而使其具有磁滯功能。在示出的實例中，為了從數(shù)字位置信號PDO，PD90的相位中確定方向信號DIR，將第二數(shù)字位置信號PD90傳輸給數(shù)據(jù)輸入端Q，將第一數(shù)字位置信號PDO傳輸給第二 D觸發(fā)器320的節(jié)拍脈沖輸入端CLK。以這種方式在第一數(shù)字位置信號PDO的每個上升信號沿時存儲第二數(shù)字位置信號PD90的電平，并且在輸出端Q處作為方向信號WR輸出。這根據(jù)圖6進一步說明。上方的圖表示出了模擬位置信號PO和P90，其中第二模擬位置信號P90在相反的運動方向中顯示為反向的模擬位置信號P90'。下方示出了與此對應(yīng)一致的數(shù)字位置信號PD0，PD90，PD90'。就像在實例中在時間點T可識別第一數(shù)字位置信號PDO的上升信號沿，第二數(shù)字位置信號PD90或PD90'根據(jù)運動方向具有不同的數(shù)字電平。存儲的基準(zhǔn)脈沖RI_M、方向信號DIR以及位置信號P0，P90被傳輸?shù)疆a(chǎn)生根據(jù)本發(fā)明的基準(zhǔn)脈沖RI的基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生單元220。基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生單元220取決于達到存儲的基準(zhǔn)脈沖RI_M和置位條件的出現(xiàn)接通了基準(zhǔn)脈沖RI，并且在出現(xiàn)復(fù)位條件時再次切斷基準(zhǔn)脈沖。置位條件和復(fù)位條件可由至少一個位置信號P0，P90得出，但是有利地由兩個彼此以 90°相位移動的位置信號PO，P90得出。此外，用于通過信號線傳輸復(fù)位信號CLR的基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生單元220和基準(zhǔn)脈沖存儲單元200的復(fù)位輸入端R連接，并且將存儲的基準(zhǔn)脈沖RI_M在下一次出現(xiàn)模擬基準(zhǔn)脈沖 RI_A之前、有利地已經(jīng)在接通基準(zhǔn)脈沖RI之后復(fù)位。為了避免多次觸發(fā)、即錯誤地重新將模擬基準(zhǔn)脈沖RI_A存儲在第一 D觸發(fā)器中，有利的是，至少直至完全經(jīng)過基準(zhǔn)標(biāo)記32為止一直保持復(fù)位信號CLR。為了產(chǎn)生相應(yīng)于圖2中的數(shù)字基準(zhǔn)脈沖RI_D(寬度360°并且位置對稱于第二位置信號P90的135°位置)的基準(zhǔn)脈沖RI，在示出的運動方向中可以作為置位條件提出過渡段P90 < PO在P90 > PO之后。通過基準(zhǔn)脈沖RI的需要的360°寬度(相應(yīng)于一個分度周期)，作為復(fù)位條件得到下次根據(jù)出現(xiàn)的置位條件出現(xiàn)相同的過渡段。有利地取決于方向確定置位條件和復(fù)位條件。在示出的運動方向上，第二位置信號P90超前于第一位置信號P090。。在相反的方向上，第二位置信號P90落后于第一位置信號P090。，這說明了置位條件在過渡段PO < P90上改變?yōu)镻O > P90?，F(xiàn)在第二次出現(xiàn)過渡段同樣適于復(fù)位條件。現(xiàn)在形成的基準(zhǔn)脈沖RI同樣具有360°寬度，然而通過將兩個位置信號P0，P90的順序進行交換現(xiàn)在對稱于第一位置信號PO的135°位置。方向信號WR 用于取決于運動方向選擇置位條件或復(fù)位條件。圖7中示出了用于取決于運動方向產(chǎn)生基準(zhǔn)脈沖RI的電路變體。為了測定置位條件或復(fù)位條件，通過比較模擬位置信號Po，P90的信號電平借助于第三比較器330測定 PO < P90或PO > P90的區(qū)域。第三比較器330的輸出端信號沿限定過渡段PO < P90在 PO > P90之后或者P90 < PO在P90 > PO之后。為了避免多次接通第三比較器330，在此也特別有利的是，該第三比較器具有磁滯功能。第三比較器330的輸出端信號被傳輸給異或門元件340。異或門元件340的第二輸入端和方向信號WR連接，該方向信號在實例中逆轉(zhuǎn)地使用。以這種方式在異或門元件340的輸出端處取決于運動方向地在出現(xiàn)置位條件或復(fù)位條件時形成上升信號沿，該信號沿被輸送給第三D觸發(fā)器350的節(jié)拍脈沖輸入端CLK。 現(xiàn)在在每個上升信號沿的情況下，鄰接數(shù)據(jù)輸入端D的存儲的基準(zhǔn)脈沖RI_M的邏輯信號電平出現(xiàn)在第三D觸發(fā)器350的輸出端Q處。輸出端Q處的信號因此相應(yīng)于基準(zhǔn)脈沖RI。因為基準(zhǔn)脈沖在每次出現(xiàn)內(nèi)基準(zhǔn)脈沖RI_I時僅僅可以輸出用于所需的360°，因此復(fù)位信號 CLR通過輸出端Q和異或門元件340的輸出端的邏輯的與非組合而產(chǎn)生復(fù)位信號CLR。存儲的基準(zhǔn)脈沖RI_M因此直接在接通基準(zhǔn)脈沖RI之后被再次消除。如圖4中示出的基準(zhǔn)脈沖存儲單元200所需要的，復(fù)位信號CLR是低態(tài)有效的，這表明，在復(fù)位信號CLR的過渡段從高電平到低電平時進行基準(zhǔn)脈沖存儲單元200的復(fù)位。圖8示出了圖7中示出的電路變體的可替換的實施方式，其中超出內(nèi)基準(zhǔn)脈沖RI_ I的持續(xù)時間有效地保持復(fù)位信號CLR。如果不能確保在第一 D觸發(fā)器300的節(jié)拍脈沖輸入端CLK處在內(nèi)基準(zhǔn)脈沖RI_I結(jié)束時僅僅正好出現(xiàn)信號沿，則上述條件是必須的。特別重要的是，由掃描單元40非常緩慢地經(jīng)過基準(zhǔn)標(biāo)記32，這是因為當(dāng)在基準(zhǔn)脈沖處理單元240 中進一步處理時、例如當(dāng)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號時，模擬基準(zhǔn)脈沖RI_A的緩慢出現(xiàn)的信號沿借助于比較器可以引起多次接通基準(zhǔn)脈沖RI_I。在圖8的可替換的實施方式中，第四D觸發(fā)器用于觸發(fā)復(fù)位信號CLR，該觸發(fā)器的逆轉(zhuǎn)的輸出端/Q通過基準(zhǔn)脈沖RI的輸出值調(diào)節(jié)到邏輯的低電平。未觸發(fā)的復(fù)位信號CLR 現(xiàn)在通過延時單元380延時地執(zhí)行。如圖8所示，模擬基準(zhǔn)脈沖RI_A或其上升沿或下降沿對于延時的啟動來說可以用作參考信號。同樣適合的是內(nèi)基準(zhǔn)脈沖RI_I，存儲的基準(zhǔn)脈沖 RI_M或基準(zhǔn)脈沖RI。對于實現(xiàn)延時單元380適合的例如是移位寄存器電路或計數(shù)器電路，由方向信號 WR和位置信號P0，P90得出的、在異或門元件340的輸出端處的信號用作移位節(jié)拍或計數(shù)節(jié)拍。這樣有利地設(shè)計延時單元380，即在完全經(jīng)過基準(zhǔn)標(biāo)記32之后觸發(fā)復(fù)位信號CLR直到至少一個經(jīng)過的分度周期為止。在此要明確指出的是，當(dāng)置位條件和復(fù)位條件僅僅和位置信號P0，P90相關(guān)時，則可以放棄方向鑒別器210，例如置位條件涉及第一個正的零通道，復(fù)位條件在出現(xiàn)存儲的基準(zhǔn)脈沖RI_M以后涉及第二位置信號P90的下一個正的零通道。當(dāng)后續(xù)的電子裝置100可以處理基準(zhǔn)脈沖RI的兩個不同的位置時，方向鑒別器210同樣不是必須的。因此在上述置位條件/復(fù)位條件中(第一和第二過渡段P90 < PO在P90 > PO之后)，在相反的運動方向上出現(xiàn)基準(zhǔn)脈沖RI，該基準(zhǔn)脈沖同樣具有360°寬度，然而在225°位置上對稱布置。以根據(jù)本發(fā)明的裝置為基礎(chǔ)概括地列出以下的方法步驟1.將模擬基準(zhǔn)脈沖RI_A存儲在基準(zhǔn)脈沖存儲單元200中并且將存儲的基準(zhǔn)脈沖RI_M輸出給基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生單元220。2.在基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生單元220中取決于存儲的基準(zhǔn)脈沖RI_M和置位條件的出現(xiàn)來接通基準(zhǔn)脈沖RI。3.在出現(xiàn)復(fù)位條件之后在基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生單元220中切斷基準(zhǔn)脈沖RI。置位條件和復(fù)位條件分別由至少一個位置信號P0，P90得出，然而有利地由兩個位置信號P0，P90的組合得出。在下一次經(jīng)過基準(zhǔn)標(biāo)記32之前，基準(zhǔn)脈沖存儲單元200借助于復(fù)位信號CLR再次復(fù)位。有利地在第二和第三方法步驟之間實現(xiàn)在基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生單元220中產(chǎn)生復(fù)位信號 CLR。此外，特別是相對于以市場常用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的后續(xù)的電子裝置特別有利的是，置位條件和復(fù)位條件在使用在方向鑒別器210中產(chǎn)生的方向信號DIR的情況下取決于運動方向地進行調(diào)整。本發(fā)明的數(shù)字組件特別適合于集成在可編程的數(shù)字組件中，例如CPLD' s或者 FPGA' s中。通過由此得出的較小的位置需求有利的是，將根據(jù)本發(fā)明的裝置直接布置在位置測量裝置的掃描單元40中。根據(jù)本發(fā)明的裝置，以及用于產(chǎn)生基準(zhǔn)脈沖的基礎(chǔ)的方法可以在長度測量裝置和角度測量裝置中使用。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生用于位置測量裝置的基準(zhǔn)脈沖(RI)的裝置，所述位置測量裝置包括 具有至少一個增量式軌跡00)和至少一個基準(zhǔn)標(biāo)記(32)的量具(10)；以及用于通過對至少一個增量式軌跡00)進行掃描而產(chǎn)生位置信號(P0，P90)和用于通過對至少一個基準(zhǔn)標(biāo)記(3 進行掃描而產(chǎn)生模擬基準(zhǔn)脈沖(RI_A)的掃描單元(40)，其中 所述模擬基準(zhǔn)脈沖(RI_A)可作為存儲的基準(zhǔn)脈沖(RI_M)存儲在基準(zhǔn)脈沖存儲單元 (200)中， 將所述存儲的基準(zhǔn)脈沖(RI_M)以及至少一個位置信號(P0，P90)輸送給基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生單元020)，所述基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生單元取決于所述存儲的基準(zhǔn)脈沖(RI_M)和置位條件的出現(xiàn)接通所述基準(zhǔn)脈沖(RI)并且在出現(xiàn)復(fù)位條件時切斷所述基準(zhǔn)脈沖，并且所述置位條件和復(fù)位條件可由至少一個位置信號(P0，P90)得出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中將至少兩個彼此具有相位移動的位置信號(P0， P90)輸送給方向鑒別器010)，利用所述方向鑒別器通過確定至少兩個位置信號(P0，P90) 的相位可產(chǎn)生顯示運動方向的方向信號(DIR)，將所述方向信號(DIR)輸送給所述基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生單元020)，并且可取決于所述方向信號(DIR)在所述基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生單元(220)中選擇所述置位條件和復(fù)位條件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述方向鑒別器(210)包括兩個比較器(310)，利用所述比較器可由所述位置信號(Po，P90)產(chǎn)生數(shù)字位置信號(PDO，PD90)，并且在第一數(shù)字位置信號(PDO)的信號沿(T)的時刻可通過確定第二數(shù)字位置信號(PD90)的數(shù)字電平產(chǎn)生所述方向信號(DIR)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其中所述置位條件在第一運動方向上是過渡段P90 < PO在P90 > PO之后并且在第二運動方向上是過渡段PO < P90在PO > P90之后，并且其中所述復(fù)位條件分別是在所述置位條件出現(xiàn)以后出現(xiàn)了和所述置位條件相同的所述過渡段，并且在所述基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生單元O20)中通過在第三比較器(330)中比較所述位置信號(P0，P90)的信號電平可測定出現(xiàn)所述置位條件/復(fù)位條件的時間點。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其中所述裝置的數(shù)字組件集成在CPLD或 FPGA 中。
6.一種用于產(chǎn)生用于位置測量裝置的基準(zhǔn)脈沖(RI)的方法，所述位置測量裝置包括 具有至少一個增量式軌跡00)和至少一個基準(zhǔn)標(biāo)記(3 的量具(10)；以及用于通過對至少一個增量式軌跡00)進行掃描而產(chǎn)生位置信號(P0，P90)和用于通過對至少一個基準(zhǔn)標(biāo)記(3 進行掃描而產(chǎn)生模擬基準(zhǔn)脈沖(RI_A)的掃描單元(40)，所述方法具有以下步驟 將所述模擬基準(zhǔn)脈沖(RI_A)存儲在基準(zhǔn)脈沖存儲單元O00)中并且將存儲的基準(zhǔn)脈沖(RI_M)輸出給基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生單元020)， 在所述基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生單元O20)中取決于所述存儲的基準(zhǔn)脈沖(RI_M)和置位條件的出現(xiàn)接通所述基準(zhǔn)脈沖(RI)，所述置位條件可由至少一個位置信號(P0，P90)得出， 在出現(xiàn)復(fù)位條件之后在所述基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生單元O20)中切斷所述基準(zhǔn)脈沖(RI)，所述復(fù)位條件可由至少一個位置信號(P0，P90)得出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述置位條件和復(fù)位條件取決于運動方向地根據(jù)方向信號(DIR)而確定，所述方向信號在方向鑒別器O10)中產(chǎn)生。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中在所述方向鑒別器O10)中借助于兩個比較器(310)由所述位置信號(P0，P90)產(chǎn)生數(shù)字位置信號(PDO，PD90)，并且在第一數(shù)字位置信號(PDO)的信號沿(T)的時刻通過確定第二數(shù)字位置信號(PD90)的數(shù)字電平產(chǎn)生所述方向信號(DIR)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項所述的方法，其中所述置位條件在第一運動方向上是過渡段P90 < PO在P90 > PO之后并且在第二運動方向上是過渡段PO < P90在PO > P90 之后，并且其中所述復(fù)位條件分別是在所述置位條件出現(xiàn)以后出現(xiàn)了和所述置位條件相同的所述過渡段，并且在所述基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生單元O20)中通過在第三比較器(330)中比較所述位置信號(P0，P90)的信號電平測定了出現(xiàn)所述置位條件/復(fù)位條件的時間點。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中任一項所述的方法，其中所述基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生單元(220)在接通所述基準(zhǔn)脈沖(RI)之后產(chǎn)生復(fù)位信號(CLR)，用于消除在所述基準(zhǔn)脈沖存儲單元(200) 中的所述存儲的基準(zhǔn)脈沖(RI_M)。
11.一種位置測量裝置，包括具有至少一個增量式軌跡00)和至少一個基準(zhǔn)標(biāo)記 (32)的量具(10)；以及用于通過對至少一個增量式軌跡00)進行掃描而產(chǎn)生位置信號 (P0, P90)和用于通過對至少一個基準(zhǔn)標(biāo)記(32)進行掃描而產(chǎn)生模擬基準(zhǔn)脈沖(RI_A)的掃描單元(40)，其中所述位置測量裝置還包括一種根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的用于產(chǎn)生基準(zhǔn)脈沖(RI)的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生用于位置測量裝置的基準(zhǔn)脈沖(RI)的一種裝置和一種方法，該位置測量裝置包括具有至少一個增量式軌跡(20)和至少一個基準(zhǔn)標(biāo)記(32)的量具(10)；以及用于通過對至少一個增量式軌跡(20)進行掃描而產(chǎn)生位置信號(P0，P90)和用于通過對至少一個基準(zhǔn)標(biāo)記(32)進行掃描而產(chǎn)生模擬基準(zhǔn)脈沖(RI_A)的掃描單元(40)。根據(jù)本發(fā)明的裝置具有基準(zhǔn)脈沖存儲單元(200)，模擬基準(zhǔn)脈沖(RI_A)可作為存儲的基準(zhǔn)脈沖(RI_M)存儲在該存儲單元中。將存儲的基準(zhǔn)脈沖(RI_M)以及至少一個位置信號(P0，P90)輸送給基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生單元(220)，其取決于存儲的基準(zhǔn)脈沖(RI_M)和置位條件的出現(xiàn)接通基準(zhǔn)脈沖(RI)并且在出現(xiàn)復(fù)位條件時切斷基準(zhǔn)脈沖，其中置位條件和復(fù)位條件可由至少一個位置信號(P0，P90)得出。此外本發(fā)明涉及一種具有根據(jù)本發(fā)明的裝置的位置測量裝置。
文檔編號G01D5/245GK102165284SQ200980137802
公開日2011年8月24日 申請日期2009年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日
發(fā)明者格爾德·貝姆 申請人:約翰尼斯海登海恩博士股份有限公司