本發(fā)明涉及一種光學(xué)位置測(cè)量裝置。所述光學(xué)位置測(cè)量裝置適合于高精度的絕對(duì)位置確定。

背景技術(shù)：

這種類(lèi)型的光學(xué)絕對(duì)位置測(cè)量裝置例如從US 5,235,181中已知。所述光學(xué)位置測(cè)量裝置包括整體量具，所述整體量具沿著測(cè)量方向延伸并且具有增量分度以及絕對(duì)編碼。掃描單元相對(duì)于整體量具沿著測(cè)量測(cè)量方向可相對(duì)移動(dòng)地設(shè)置。掃描單元具有光源、用于光學(xué)掃描增量分度的掃描網(wǎng)格以及檢測(cè)器裝置。檢測(cè)器裝置包括用于從增量分度的光學(xué)掃描中產(chǎn)生增量信號(hào)的增量檢測(cè)器以及用于從絕對(duì)編碼的光學(xué)掃描中產(chǎn)生絕對(duì)信號(hào)的絕對(duì)檢測(cè)器。從絕對(duì)和增量信號(hào)的組合中能夠確定掃描單元相對(duì)于整體量具的精確的絕對(duì)位置。

這種位置測(cè)量裝置例如使用在如下應(yīng)用中，其中在機(jī)器中必須高精度地檢測(cè)可移動(dòng)的機(jī)器相對(duì)于靜止的機(jī)器部件的位置，以便經(jīng)由機(jī)器控制執(zhí)行該機(jī)器部件的精確的相對(duì)定位。如果該機(jī)器例如為機(jī)床，那么對(duì)于光學(xué)位置測(cè)量裝置得出如下使用條件，所述使用條件必要時(shí)將會(huì)損害其功能。因此可行的是：如冷卻潤(rùn)滑劑或油霧的污染物堆積在位置測(cè)量裝置的光學(xué)部件上，尤其堆積在例如構(gòu)成為玻璃碼尺的整體量具上。這在極端的情況下能引起位置測(cè)量裝置的失效。為了避免這種污染物引起的失效，對(duì)于光學(xué)位置測(cè)量裝置已知多種保護(hù)措施，以便最小化這種污染物的出現(xiàn)概率。屬于此的例如是借助于環(huán)繞的異形件封裝整體量具，借助于壓縮空氣對(duì)異形件沖洗，將過(guò)濾器設(shè)置在壓縮空氣單元中等。但是不是在所有情況下都能夠避免：位置測(cè)量裝置的光學(xué)部件經(jīng)由這些影響被污染并且造成對(duì)位置測(cè)量裝置的功能性的損害。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所基于的目的是：實(shí)現(xiàn)一種用于絕對(duì)位置確定的光學(xué)位置測(cè)量裝置，經(jīng)由所述光學(xué)位置測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)整體量具的盡可能污染物不敏感的光學(xué)掃描，并且所述位置測(cè)量裝置也在光學(xué)部件的可能污染的情況下確?？煽康禺a(chǎn)生位置信號(hào)。

所述目的根據(jù)本發(fā)明通過(guò)一種光學(xué)位置測(cè)量裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。

用于絕對(duì)位置確定的光學(xué)位置測(cè)量裝置包括：整體量具，所述整體量具沿著測(cè)量方向延伸并且具有至少一個(gè)增量分度和絕對(duì)編碼；以及掃描單元，所述掃描單元相對(duì)于整體量具沿著測(cè)量方向可相對(duì)移動(dòng)地設(shè)置，并且具有光源、用于光學(xué)掃描增量分度的掃描網(wǎng)格以及檢測(cè)器裝置。檢測(cè)器裝置包括用于從增量分度的光學(xué)掃描中產(chǎn)生增量信號(hào)的增量檢測(cè)器以及用于從絕對(duì)編碼的光學(xué)掃描中產(chǎn)生絕對(duì)信號(hào)的絕對(duì)檢測(cè)器。增量檢測(cè)器和絕對(duì)檢測(cè)器設(shè)置在共同的檢測(cè)平面中。檢測(cè)平面具有距掃描網(wǎng)格的限定的標(biāo)準(zhǔn)間距(v)，和/或?qū)⒃隽繖z測(cè)器上的條形圖案的周期性選擇成，使得在整體量具和/或掃描網(wǎng)格的區(qū)域中的進(jìn)行散射的污染物的情況中增量信號(hào)和絕對(duì)信號(hào)的幅度均勻地衰減。

在一個(gè)可能的實(shí)施方式中，掃描網(wǎng)格和檢測(cè)平面之間的標(biāo)準(zhǔn)間距(v)或者根據(jù)

或者根據(jù)

來(lái)選擇，其中

v：＝掃描網(wǎng)格和檢測(cè)平面之間的標(biāo)準(zhǔn)間距

u：＝整體量具和掃描網(wǎng)格之間的標(biāo)準(zhǔn)間距

d₁：＝所述整體量具上的增量分度的分度周期

d₃：＝增量檢測(cè)器上的條形圖案的周期性

d_ABS＝絕對(duì)編碼在測(cè)量方向上的最小結(jié)構(gòu)的寬度。

在另一實(shí)施方式中，增量檢測(cè)器上的條形圖案的周期性根據(jù)

d₃＝2·d_ABS±10％

來(lái)選擇，其中

d₃：＝增量檢測(cè)器上的條形圖案的周期性

d_ABS＝絕對(duì)編碼在測(cè)量方向上的最小結(jié)構(gòu)的寬度。

替選地，也可能的是：掃描網(wǎng)格和檢測(cè)平面之間的標(biāo)準(zhǔn)間距(v)根據(jù)

來(lái)選擇，其中

v：＝掃描網(wǎng)格和檢測(cè)平面之間的標(biāo)準(zhǔn)間距

u：＝整體量具和掃描網(wǎng)格之間的標(biāo)準(zhǔn)間距

d₁：＝整體量具上的增量分度的分度周期

d₃：＝增量檢測(cè)器上的條形圖案的周期性

d_ABS＝絕對(duì)編碼在測(cè)量方向上的最小結(jié)構(gòu)的寬度。

有利地，增量分度的光學(xué)掃描基于三網(wǎng)格掃描原理(Drei-Gitter-Abtast-Prinzip)，其中掃描光路中的被加載的第一網(wǎng)格是增量分度，被加載的第二網(wǎng)格是掃描網(wǎng)格并且被加載的第三網(wǎng)格是增量檢測(cè)器，增量檢測(cè)器構(gòu)成為結(jié)構(gòu)化的檢測(cè)器。

能夠提出：絕對(duì)編碼的光學(xué)掃描基于陰影透射原理，并且在此絕對(duì)編碼的結(jié)構(gòu)的投影無(wú)需將光學(xué)成像元件中間連接到檢測(cè)平面中地在絕對(duì)檢測(cè)器上進(jìn)行。

在此，絕對(duì)編碼能夠構(gòu)成為偽隨機(jī)編碼。

在一個(gè)可能的實(shí)施方式中，整體量具構(gòu)成為透光整體量具，其中增量分度還有絕對(duì)編碼具有分別交替設(shè)置的區(qū)域，所述區(qū)域具有不同的透射特性。

證實(shí)為有利的是：整體量具的彼此朝向的側(cè)面和掃描單元之間的掃描間隙選擇為小于等于50μm。

優(yōu)選地，掃描單元包括用于對(duì)增量分度和絕對(duì)編碼照明的唯一的光源。

此外可行的是：設(shè)有調(diào)節(jié)單元，所述調(diào)節(jié)單元根據(jù)周期的增量信號(hào)的信號(hào)幅度作用于光源的射束強(qiáng)度，使得總是得到周期的增量信號(hào)的預(yù)設(shè)的信號(hào)幅度。

此外證實(shí)有利的是：增量檢測(cè)器和絕對(duì)檢測(cè)共同地設(shè)置在檢測(cè)器芯片上。

還能夠提出的是：在掃描網(wǎng)格和檢測(cè)器裝置之間至少部分地設(shè)置有具有折射率n>1的透明的填充介質(zhì)。

此外可行的是：掃描網(wǎng)格設(shè)置在填充介質(zhì)的內(nèi)部中。

作為本發(fā)明的決定性的優(yōu)點(diǎn)得出對(duì)整體量具進(jìn)行尤其污染物不敏感的光學(xué)掃描。經(jīng)由通過(guò)已知的機(jī)械保護(hù)措施確保的污染物不敏感性能確保尤其相對(duì)于進(jìn)行散射的污染物的又盡可能的不敏感性。在此，將進(jìn)行散射的污染物理解為如下污染物，經(jīng)由所述污染物至少局部地改變光的傳播方向。在此，不靈敏性能夠借助簡(jiǎn)單的且成本適宜的掃描光學(xué)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述掃描光學(xué)裝置不需要耗費(fèi)的部件，例如成像透鏡。因此，在關(guān)鍵的條件下也能夠顯著地提高光學(xué)位置測(cè)量裝置的可用性。

在此在特定的應(yīng)用中甚至可能的是：棄用開(kāi)始提出的機(jī)械保護(hù)措施的一部分，從中能夠得到根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)位置測(cè)量裝置的顯著的成本優(yōu)勢(shì)。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的其他的細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)借助根據(jù)本發(fā)明設(shè)備的實(shí)施例的下面的描述接合附圖來(lái)闡述。

其示出

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)位置測(cè)量裝置的第一實(shí)施例的示意剖面圖；

圖2a示出圖1的第一實(shí)施例的整體量具的俯視圖；

圖2b示出圖1的第一實(shí)施例的掃描板的俯視圖；

圖2c示出圖1的第一實(shí)施例的檢測(cè)器裝置的俯視圖；

圖3示出第一實(shí)施例中的用于產(chǎn)生增量信號(hào)的光路連同相關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)的示意圖；

圖4a示出根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)位置測(cè)量裝置的第二實(shí)施例的示意剖面圖；

圖4b示出根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)位置測(cè)量裝置的第三實(shí)施例的示意剖面圖。

具體實(shí)施方式

根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)位置測(cè)量裝置的第一實(shí)施例下面根據(jù)圖1、2a-2c和3來(lái)闡述。自愛(ài)此，圖1示出示意剖面圖，圖2a-2c示出整體量具、掃描板和檢測(cè)器裝置的俯視圖，并且圖3示出用于闡述增量信號(hào)光路連同多種系統(tǒng)參數(shù)的視圖。

在所述附圖中示出的光學(xué)位置測(cè)量裝置包括整體量具10，所述整體量具沿著線性的測(cè)量方向x延伸并且具有增量分度13以及絕對(duì)編碼12。相對(duì)于整體量具10沿著測(cè)量方向x可相對(duì)移動(dòng)地設(shè)有掃描單元20，所述掃描單元具有至少一個(gè)光源21、用于掃描增量分度13的設(shè)置在掃描板23上的掃描網(wǎng)格24以及檢測(cè)器裝置25。在此，檢測(cè)器裝置25包括用于從增量分度13的光學(xué)掃描中產(chǎn)生增量信號(hào)的增量檢測(cè)器27以及用于從絕對(duì)編碼12的光學(xué)掃描中產(chǎn)生絕對(duì)信號(hào)的絕對(duì)檢測(cè)器26。增量檢測(cè)器27和絕對(duì)檢測(cè)器26在掃描單元20中設(shè)置在共同的檢測(cè)平面中，并且共同地安置在檢測(cè)器芯片25.1上。此外，在所示出的實(shí)施例中，示意地示出調(diào)節(jié)單元30，所述調(diào)節(jié)單元根據(jù)增量信號(hào)的信號(hào)幅度作用于光源21。在此，該作用進(jìn)行為，使得總是得出增量信號(hào)的預(yù)設(shè)的信號(hào)幅度；在增量信號(hào)的信號(hào)幅度降低的情況下，因此經(jīng)由調(diào)節(jié)單元30例如提高光學(xué)的射束強(qiáng)度等。優(yōu)選地，構(gòu)成為電子電路的調(diào)節(jié)單元30同樣設(shè)置在掃描單元20中。在此，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)位置測(cè)量裝置中的唯一的光源21不僅用于對(duì)整體量具10上的增量單元13照明而且用于對(duì)絕對(duì)編碼12的照明。

根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)位置測(cè)量裝置的掃描單元20和整體量具10通常與機(jī)器部件連接，所述機(jī)器部件沿著測(cè)量方向x可相對(duì)彼此移動(dòng)。從借助于光學(xué)位置測(cè)量裝置產(chǎn)生的絕對(duì)和增量信號(hào)中能夠沿著測(cè)量方向x相對(duì)于整體量具10確定掃描單元20的絕對(duì)位置，并且輸送給(未示出的)機(jī)器控制單元，所述機(jī)器控制單元因此接管可移動(dòng)的機(jī)器部件的運(yùn)動(dòng)控制。替選于將絕對(duì)位置信息傳輸給機(jī)器控制單元，例如經(jīng)由適當(dāng)?shù)拇械臄?shù)據(jù)接口來(lái)傳輸，顯然也能夠提出將經(jīng)由根據(jù)本發(fā)明的位置測(cè)量裝置產(chǎn)生的絕對(duì)和增量信號(hào)傳輸給機(jī)器控制單元，所述機(jī)器控制單元于是僅僅將傳輸?shù)慕^對(duì)和增量信號(hào)組合成絕對(duì)位置值。

在所示出的第一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)位置測(cè)量裝置構(gòu)成為透光系統(tǒng)。將透光整體量具作用為整體量具10，其由整體量具載體11、例如玻璃薄片構(gòu)成，所述玻璃薄片在表面上具有兩個(gè)平行的痕跡，所述痕跡沿著測(cè)量方向x延伸并且將增量分度13以及絕對(duì)編碼12設(shè)置在所述痕跡中。增量分度13和絕對(duì)代碼12在此分別具有交替設(shè)置的區(qū)域13a、13b或12a、12b，所述區(qū)域具有不同的透射特性，即增量分度13和絕對(duì)編碼12構(gòu)成為幅度網(wǎng)格。當(dāng)前，黑色示出的區(qū)域12b、13不可透光地構(gòu)成并且亮色示出的區(qū)域12a、13a是透光的。

在所示出的實(shí)施例中，產(chǎn)生絕對(duì)信號(hào)經(jīng)由借助于陰影透射原理光學(xué)掃描絕對(duì)編碼12來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此，借助經(jīng)由透鏡22準(zhǔn)直的射線束照明整體量具10上的絕對(duì)編碼12，并且無(wú)需將光學(xué)成像元件中間連接到絕對(duì)檢測(cè)器26的檢測(cè)平面中地投影絕對(duì)編碼12的結(jié)構(gòu)或區(qū)域12a、12b，其中所述絕對(duì)編碼構(gòu)成為具有無(wú)周期設(shè)置的透射的和不透射的區(qū)域12a、12b的偽隨機(jī)編碼(PRC)。相應(yīng)的射線束在經(jīng)過(guò)整體量具10上的絕對(duì)編碼12之后穿過(guò)掃描板23中的透射的窗口區(qū)域28，所述窗口區(qū)域在那里在y方向上與掃描網(wǎng)格24相鄰地設(shè)置，并且隨后射到絕對(duì)檢測(cè)器26上的檢測(cè)平面中。絕對(duì)檢測(cè)器26如從圖2中可見(jiàn)那樣構(gòu)成為行傳感器或CCD陣列，所述行傳感器或CCD陣列由多個(gè)單獨(dú)的矩形光電的檢測(cè)器元件26.1-26.n組成，所述檢測(cè)器元件在測(cè)量方向x上彼此相鄰地設(shè)置。

為了從增量分度13中產(chǎn)生增量信號(hào)，在根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)位置測(cè)量裝置中利用三網(wǎng)格掃描原理，如其例如從R.Pettigrew在SPIE Vol.36,1st European Congress on Optics applied to Metrology(1977)中標(biāo)題為“Analysis of Grating Imaging and its Application to Displacement Metrology”的公開(kāi)文獻(xiàn),S.325–33中已知。在此，周期性的增量分度13為掃描光路中的第一網(wǎng)格，所述第一網(wǎng)格由經(jīng)由透鏡22準(zhǔn)直的射線束照明。增量分度13具有分度周期d₁，所述分度周期說(shuō)明在測(cè)量方向x上的彼此相隨設(shè)置的透射的和不透射的增量分度區(qū)域13a、13b的寬度的總和。掃描單元20中的掃描網(wǎng)格24作用為掃描光路中的加載的第二網(wǎng)格，所述掃描網(wǎng)格以標(biāo)準(zhǔn)間距u沿射線傳播方向與增量分度13間隔地設(shè)置。當(dāng)前構(gòu)成為幅度網(wǎng)格的掃描網(wǎng)格24具有分度周期d₂，所述分度周期說(shuō)明掃描網(wǎng)格24中在測(cè)量方向x上的彼此相隨設(shè)置的透射的和不可投射的掃描網(wǎng)格區(qū)域24a、24b的寬度的總和。增量信號(hào)掃描光路中的第三和最后的網(wǎng)格最后為增量檢測(cè)器27，所述增量檢測(cè)器構(gòu)成為結(jié)構(gòu)化的檢測(cè)器，并且由檢測(cè)平面中的多個(gè)矩形的、點(diǎn)光學(xué)的檢測(cè)器元件27.1-27.n構(gòu)成，所述檢測(cè)器元件在那里周期地沿著測(cè)量方向x設(shè)置。增量檢測(cè)器27在此在射束傳播方向上以標(biāo)準(zhǔn)間距v與掃描網(wǎng)格24間隔地設(shè)置。

在檢測(cè)平面中或在增量檢測(cè)器27上，在該掃描中，從由光源21發(fā)射的射線束與增量分度13和掃描網(wǎng)格24的交互作用中得到周期的條帶圖案，其中條帶圖案具有周期性d₃。在此，從上述公開(kāi)中已知根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)位置測(cè)量裝置的條帶圖案周期性d₃和其他的幾何的系統(tǒng)參數(shù)之間的在下面的公式1)和2)中詳述的關(guān)聯(lián)：

其中：

d₁：＝整體量具上的增量分度的分度周期

d₂：＝掃描網(wǎng)格的分度周期

d₃：＝增量檢測(cè)器上的條形圖案的周期性

v：＝掃描網(wǎng)格和檢測(cè)平面之間的標(biāo)準(zhǔn)間距

u：＝整體量具和掃描網(wǎng)格之間的標(biāo)準(zhǔn)間距。

在整體量具10和掃描單元20沿著測(cè)量方向x相對(duì)運(yùn)動(dòng)的情況下，在檢測(cè)平面中產(chǎn)生的條帶圖案在增量檢測(cè)器27之上遷移。借助于增量檢測(cè)器27的多個(gè)檢測(cè)器元件27.1-27.n在此能夠以已知的方式和方法產(chǎn)生多個(gè)彼此相移的正弦形的增量信號(hào)，例如三個(gè)彼此相移120°的增量信號(hào)，要不就是四個(gè)分別彼此相移90°的增量信號(hào)。

隨后，從這樣產(chǎn)生的高分辨率的增量信號(hào)與粗糙分辨率的絕對(duì)信號(hào)的組合或計(jì)算中能夠以常見(jiàn)的方式和方法例如確定可移動(dòng)的掃描單元20沿著測(cè)量方向x的絕對(duì)位置。

在本發(fā)明的范圍內(nèi)，從現(xiàn)在開(kāi)始認(rèn)識(shí)到：尤其經(jīng)由掃描光路中特定部件的進(jìn)行散射的污染物顯著地影響總系統(tǒng)的靈敏度。在此將進(jìn)行散射的污染物理解為如下污染物，通過(guò)所述裝置至少局部地將射到其上的光束的方向從其原始方向改變。在此可行的是：這種其散射作用的污染物例如僅在整體量具10上，僅在掃描網(wǎng)格24上或必要時(shí)在整體量具10和掃描網(wǎng)格24上出現(xiàn)。在此，主要整體量具10的這兩個(gè)表面以及掃描板23帶有掃描網(wǎng)格24的這個(gè)沿朝整體量具10的方向定向側(cè)面是受污染物危害。在運(yùn)行中例如能夠通過(guò)液體液滴造成進(jìn)行散射的污染物，所述液體液滴在所提及的部件的表面上收集，例如凝結(jié)的冷卻潤(rùn)滑材料、油霧等，如其典型地出現(xiàn)在上面提及的應(yīng)用中。

這種進(jìn)行散射的污染物對(duì)掃描的負(fù)面影響根據(jù)本發(fā)明能夠通過(guò)如下方式最小化，即通過(guò)遵守關(guān)于光學(xué)位置測(cè)量裝置中的各個(gè)系統(tǒng)參數(shù)的特定的幾何條件的方式。屬于此的是選擇檢測(cè)平面和掃描網(wǎng)格24之間的限定的標(biāo)準(zhǔn)間距v和/或選擇增量檢測(cè)器17上的所產(chǎn)生的條帶圖案的限定的周期性d₃。在此，標(biāo)準(zhǔn)間距v和/或周期性d₃根據(jù)本發(fā)明選擇成，使得在整體量具10和/或掃描網(wǎng)格24中的進(jìn)行散射的污染物的情況下，增量信號(hào)的幅度和絕對(duì)信號(hào)的幅度均勻地衰減。因此根據(jù)本發(fā)明尋求：將盡可能相同的作用施加到增量信號(hào)和絕對(duì)信號(hào)上。對(duì)此根據(jù)本發(fā)明需要：將特定的幾何系統(tǒng)參數(shù)選擇得與增量信號(hào)產(chǎn)生或絕對(duì)信號(hào)產(chǎn)生的所屬理論所需要的參數(shù)不同。在使用光源調(diào)節(jié)的情況下，于是進(jìn)行散射的污染物對(duì)這兩個(gè)信號(hào)的相同的影響引起：能夠經(jīng)由相應(yīng)的調(diào)節(jié)單元30相應(yīng)地補(bǔ)償這兩個(gè)信號(hào)。因此，也在進(jìn)行散射的污染物中存在恒定的增量和絕對(duì)信號(hào)；根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)位置測(cè)量裝置的可用性因此能夠顯著地提高。

在此示出：根據(jù)兩個(gè)下面的關(guān)系式3.1)或3.2)中的一個(gè)選擇掃描網(wǎng)格24和檢測(cè)平面之間的標(biāo)準(zhǔn)間距v在整體量具10上的進(jìn)行散射的污染物方面證實(shí)為是有利的，并且顯著地改進(jìn)總系統(tǒng)的污染物不靈敏性：

其中：

v：＝掃描網(wǎng)格和檢測(cè)平面之間的標(biāo)準(zhǔn)間距

u：＝整體量具和掃描網(wǎng)格之間的標(biāo)準(zhǔn)間距

d₁：＝整體量具上的增量分度的分度周期

d₃：＝增量檢測(cè)器上的條形圖案的周期性

d_ABS＝絕對(duì)編碼在測(cè)量方向上的最小結(jié)構(gòu)的寬度。

關(guān)于理想的理論上的標(biāo)準(zhǔn)間距v大約±10％的所說(shuō)明的公差從實(shí)驗(yàn)研究中得出。所述實(shí)驗(yàn)研究指出：在理想值附近的特定公差范圍之內(nèi)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)間距v的根據(jù)本發(fā)明的選擇確保了在進(jìn)行散射的污染物的情況下的充分良好的表現(xiàn)。

在根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)位置測(cè)量裝置的具有系統(tǒng)參數(shù)d₁＝20μm、d₃＝80μm、u＝0.376mm、d_ABS＝210μm和λ＝850nm的一個(gè)具體的實(shí)施例中，為明顯污染物不靈敏的總系統(tǒng)，根據(jù)公式3.1)得到最佳的標(biāo)準(zhǔn)間距v＝1.203mm±10％并且根據(jù)公式3.2)得到v＝1.946mm±10％。

在掃描網(wǎng)格24的區(qū)域中的進(jìn)行散射的污染物的情況下，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)增量檢測(cè)器27上的條帶圖案的周期性d₃選擇等于沿著測(cè)量方向x的絕對(duì)編碼12的最小的結(jié)構(gòu)的雙倍寬度d_ABS連同特定公差時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)顯著提高的污染物不靈敏性，即

d₃＝2·d_ABS±10％ (公式4)

其中：

d₃：＝增量檢測(cè)器上的條形圖案的周期性

d_ABS＝絕對(duì)編碼在測(cè)量方向上的最小結(jié)構(gòu)的寬度。

在該情況下，檢測(cè)平面在遵守預(yù)設(shè)的條件4)的情況下能夠以距掃描網(wǎng)格24的每個(gè)任意的標(biāo)準(zhǔn)間距v安置；確保了提高的污染物不靈敏度。基于增量檢測(cè)器27上的周期的條帶圖案的周期性d₃和另外的系統(tǒng)參數(shù)u、d₁，在應(yīng)用上面的公式1)和2)確定參量d₂，并且最后基于公式3.1)/3.2)確定標(biāo)準(zhǔn)間距v。

如果在整體量具10上還有在掃描網(wǎng)格24的區(qū)域中要預(yù)期進(jìn)行散射的污染物，那么根據(jù)本發(fā)明根據(jù)下面的公式5)選擇掃描網(wǎng)格24和檢測(cè)平面之間的標(biāo)準(zhǔn)間距v：

其中：

v：＝掃描網(wǎng)格和檢測(cè)平面之間的標(biāo)準(zhǔn)間距

u：＝整體量具和掃描網(wǎng)格之間的標(biāo)準(zhǔn)間距

d₁：＝整體量具上的增量分度的分度周期

d₃：＝增量檢測(cè)器上的條形圖案的周期性

d_ABS＝絕對(duì)編碼在測(cè)量方向上的最小結(jié)構(gòu)的寬度。

在根據(jù)本發(fā)明的具有系統(tǒng)參數(shù)d₁＝20μm、d₃＝80μm、u＝0.376mm、d_ABS＝210μm和λ＝850nm的一個(gè)具體的實(shí)施例中，對(duì)于顯著污染物較不靈敏的總系統(tǒng)得到v＝0.716mm±10％的標(biāo)準(zhǔn)間距。

實(shí)際上，通常能夠極其良好地封裝、即相對(duì)于環(huán)境作用有效地遮蔽檢測(cè)器26、27和掃描網(wǎng)格24之間的體積和/或掃描網(wǎng)格24。整體量具10、在透光系統(tǒng)中尤其是其后側(cè)相反地未被保護(hù)，使得例如小液滴形式的凝結(jié)在其上的液體為在其上構(gòu)成的、強(qiáng)烈進(jìn)行散射的膜。于是，對(duì)于這種形式的進(jìn)行散射的污染物而言，根據(jù)上述公式3.1)或3.2)優(yōu)化根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)位置測(cè)量裝置例如是有利的。

此外，掃描板23的未受保護(hù)的側(cè)面上的和整體量具10的朝向掃描板23的這個(gè)側(cè)面上的污染物實(shí)際上能夠能夠通過(guò)10-100μm之間的范圍中的極其窄的掃描間隙限制，優(yōu)選通過(guò)小于50μm的掃描間隙限制。在此，將一方整體量具10的彼此朝向的側(cè)面或限界的面和另一方掃描單元20之間的空間理解為掃描間隙。于是，在掃描間隙中僅能夠形成極其小的小液滴。在整體量具10的背離于掃描單元20取向的相對(duì)置的前側(cè)上不存在該限制。根據(jù)公式3.1)或3.2)優(yōu)化根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)定位測(cè)量裝置因此是尤其有利的。因此，總系統(tǒng)同時(shí)也在整體量具10的前側(cè)的污染物方面被優(yōu)化，使得掃描板23的向外取向的面保持作為具有提高的靈敏度的可唯一污染的面。

根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)位置測(cè)量裝置的第二和第三實(shí)施例的剖面圖分別在圖4a和4b中能夠示出。下面僅應(yīng)當(dāng)闡述與第一實(shí)施例的顯著的區(qū)別。

因此，在根據(jù)圖4a的第二實(shí)施例中提出：在掃描網(wǎng)格124和檢測(cè)器裝置127之間的空間中至少部分地設(shè)置有透明的填充介質(zhì)129，所述填充介質(zhì)具有n>1的折射率。例如能夠?qū)⒉ＡЩ蛲该鞯乃芰喜牧显O(shè)置作為相應(yīng)的填充介質(zhì)129，所述填充介質(zhì)在此構(gòu)成為板形的并且設(shè)置在掃描網(wǎng)格124和檢測(cè)器裝置127之間的區(qū)域中。填充介質(zhì)129此外也能夠包括多種材料，例如玻璃和適當(dāng)選擇的粘貼材料層。在所示出的實(shí)例中，填充介質(zhì)129完全地填充該區(qū)域。掃描網(wǎng)格124在此設(shè)置在填充介質(zhì)129的沿朝整體量具110的方向取向的這個(gè)側(cè)面上。經(jīng)由填充介質(zhì)129能夠極其精確地設(shè)定掃描網(wǎng)格124和檢測(cè)器裝置127之間的標(biāo)準(zhǔn)間距v。此外，借此確保：凝結(jié)的液體不能夠進(jìn)入到掃描網(wǎng)格124和檢測(cè)器裝置127之間的區(qū)域中并且以該方式和方法必要時(shí)干擾信號(hào)產(chǎn)生。

如果這種填充介質(zhì)129設(shè)置在掃描網(wǎng)格124和檢測(cè)器裝置127或檢測(cè)平面之間的區(qū)域中，那么在應(yīng)用上述公式時(shí)要注意的是：標(biāo)準(zhǔn)間距v在填充介質(zhì)129的折射率n方面校正，因?yàn)橄鄳?yīng)的射線束于是經(jīng)過(guò)改變的光學(xué)路徑長(zhǎng)度。這表示：在上述公式中分別通過(guò)表達(dá)式v/n替代標(biāo)準(zhǔn)間距v。

在根據(jù)圖4b的第三實(shí)施例中，示出上述第二變型形式的修改形式。因此，在掃描單元220中以透明的板形的填充介質(zhì)又完全地填充檢測(cè)器裝置227之前的空間，所述填充介質(zhì)在當(dāng)前的實(shí)施例中由兩個(gè)玻璃板229、230構(gòu)成；然而現(xiàn)在將構(gòu)成為相位或幅度網(wǎng)格的掃描網(wǎng)格224設(shè)置在填充介質(zhì)的內(nèi)部中，并且由此相對(duì)于損壞或污染物進(jìn)行保護(hù)。這種幅度或相位網(wǎng)格例如能夠施加到作用為載體玻璃的玻璃板229上，所述玻璃板于是粘貼到另一玻璃板230上。此外，以該方式和方法能夠構(gòu)成設(shè)置在整體量具210上的增量分度213和掃描單元220的邊界面之間的尤其小的間距，經(jīng)由所述間距能夠引起將液體小液滴的板壓力作用于整體量具10的表面上。

除了具體描述的實(shí)施例之外，在本發(fā)明的范圍中顯然還存在其他的設(shè)計(jì)可行性。

因此例如也可行的是：增量分度和絕對(duì)編碼并不像在所闡述的實(shí)施例中那樣設(shè)置在整體量具上的兩個(gè)單獨(dú)的痕跡中，而是集成在一個(gè)共同的痕跡中，所述痕跡由唯一的光源照明。

替選于構(gòu)成為具有90°的移相變位的相位網(wǎng)格或幅度網(wǎng)格，能夠構(gòu)成具有180°的移相變位的相位網(wǎng)格或幅度網(wǎng)格。在R.Pettigrew關(guān)于增量信號(hào)產(chǎn)生的掃描原理的上述公開(kāi)文獻(xiàn)中，這對(duì)應(yīng)于所謂的衍射圖像中的顯示。在該情況下，在關(guān)系式1)和2)中必須通過(guò)1/2d₂取代分度周期d₂，關(guān)系式3.1)、3.2)、4)和5)保持不變。

此外不強(qiáng)制的是：在掃描單元中以具有折射率n>1的透明的填充介質(zhì)完全地填充掃描網(wǎng)格和檢測(cè)器裝置之間的空間；例如也能考慮的是：該空間僅部分地以相應(yīng)的填充介質(zhì)填充。然而在該情況下，證實(shí)為有利的是：適當(dāng)?shù)孛芊鈷呙杈W(wǎng)格和檢測(cè)器裝置之間的空氣填充的空間區(qū)域，以便在那里避免污染物。

顯而易見(jiàn)地，根據(jù)本發(fā)明能夠構(gòu)成線性的還有旋轉(zhuǎn)的光學(xué)位置測(cè)量裝置等等。