【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及根据权利要求1的前序部分的电容式线性编码器，涉及根据权利要求12的用于精确地利用这种线性编码器来确定位置的方法，并且涉及根据权利要求15的计算机程序产品。
技术介绍
在要确定可沿直线路径移动的部件的位置(例如，机器组件在直线轴上的位置)的许多应用领域中，需要用于精确的距离测量的线性编码器。在这种情况下检测到的位置可被用作测量用途的位置值，或者用于借助于具有位置控制回路的驱动器来对组件定位。这种线性位置编码器因此在诸如坐标测量机(CMM)、大地测量装置、机器人手臂或液压致动器的装置中被发现。为此，线性编码器包括标尺(scale)和用于扫描或读取该标尺的读取头，标尺和读取头可彼此相对地沿进给方向移动，并且线性编码器还包括用于调节测量过程并用于将读取头所生成的扫描信号分配到一位置的控制与评估单元。在这种情况下，根据需求和结构可能性，沿进给方向延伸的读取头固定并且标尺可移动(例如，通过将标尺连接至要被检测线性移动的可移动物体)；或者沿进给方向延伸的标尺固定地定位，而读取头相对于标尺移动，例如，依靠设置有读取头的坐标测量机的测量滑轨在装配至测量台的标尺上移动的事实。原则上，不同的物理作用原理适于扫描目的，例如，诸如光学或电容式扫描。在这种情况下，与可比较的光学线性编码器相比，电容式线性编码器提供了功耗低和构造更具成本效益的优点。已知增量和绝对线性编码器。对于绝对系统的情况来说，可以依靠在整个测量区
【技术保护点】
一种用于确定沿进给方向(x)的位置的电容式线性编码器(100)，该电容式线性编码器包括：·读取头(1)，其具有沿所述进给方向(x)设置的多个第一耦合电极(5、5R至5U)，所述多个第一耦合电极(5、5R至5U)特别是发射器电极；·标尺(3)，其具有沿所述进给方向(x)设置的多个第二耦合电极(6、6p、6n)，所述多个第二耦合电极(6、6p、6n)特别是接收器电极；以及·控制与评估单元(2)，其中，·读取头(1)和标尺(3)能够沿所述进给方向(x)彼此相对位移，·所述第一耦合电极(5、5R至5U)的宽度(B1)与所述第二耦合电极(6、6p、6n)的宽度(B2)彼此协调，·所述第一耦合电极(5、5R至5U)具有彼此相对偏移的至少三个耦合信号相(R、S、T、U)，特别是在各个情况下彼此相对偏移四分之一的四个耦合信号相，其中，所述耦合信号相(R、S、T、U)的顺序根据相排列(P)来限定，使得在各个情况下一系列相邻的第一耦合电极(5、5R至5U)形成P间隔(8)，·在所述控制与评估单元(2)控制下，通过所述第一耦合电极(5、5R至5U)与所述第二耦合电极(6、6p、6n)之间的电容耦合来交换随时...
【技术特征摘要】
2014.12.04 EP 14196331.41.一种用于确定沿进给方向(x)的位置的电容式线性编码器(100)，该电容式
线性编码器包括：
·读取头(1)，其具有沿所述进给方向(x)设置的多个第一耦合电极(5、5R
至5U)，所述多个第一耦合电极(5、5R至5U)特别是发射器电极；
·标尺(3)，其具有沿所述进给方向(x)设置的多个第二耦合电极(6、6p、
6n)，所述多个第二耦合电极(6、6p、6n)特别是接收器电极；以及
·控制与评估单元(2)，
其中，
·读取头(1)和标尺(3)能够沿所述进给方向(x)彼此相对位移，
·所述第一耦合电极(5、5R至5U)的宽度(B1)与所述第二耦合电极(6、6p、
6n)的宽度(B2)彼此协调，
·所述第一耦合电极(5、5R至5U)具有彼此相对偏移的至少三个耦合信号相
(R、S、T、U)，特别是在各个情况下彼此相对偏移四分之一的四个耦合信号相，其
中，所述耦合信号相(R、S、T、U)的顺序根据相排列(P)来限定，使得在各个情
况下一系列相邻的第一耦合电极(5、5R至5U)形成P间隔(8)，
·在所述控制与评估单元(2)控制下，通过所述第一耦合电极(5、5R至5U)
与所述第二耦合电极(6、6p、6n)之间的电容耦合来交换随时间改变的耦合信号(7)，
·所述位置能够由所述控制与评估单元(2)通过对在所述第一耦合电极(5、
5R至5U)与所述第二耦合电极(6、6p、6n)之间交换的所述耦合信号(7)的信号
评估来确定，其中，为了所述耦合信号(7)的差分评估，所述第二耦合电极(6、6p、
6n)被划分成至少两个彼此相反的类型(6n、6p)，并且
·所述标尺(3)
o是无源的，所述线性编码器(100)为此包括用于在所述标尺(3)与所述
读取头(1)之间传递所述耦合信号(7)的信号传递装置，所述信号传递装置特别是
电容式的，并且
o具有借助于所述信号传递装置形成的至少一个位置基准标记物(4、4a至
4d)，所述至少一个位置基准标记物(4、4a至4d)特别是电容式的，所述信号传递装
\t置为此在所述标尺(3)的限定位置基准的地点被修改，
·为了标识所述位置基准标记物，所述位置基准标记物(4、4a至4d)能够借助
于由所述控制与评估单元(2)控制的标识信号来标识。
2.根据权利要求1所述的线性编码器(100)，
其特征在于，
·所述位置能够基于限定绝对基准点的基准位置标记物(4、4a至4d)按绝对关
系定位，和/或
·所述标尺(3)在所述进给方向(x)上具有多个位置基准标记物(4、4a至4d)，
其中，能够验证基于所述基准位置标记物(4、4a至4d)按绝对关系定位的位置。
3.根据权利要求1或2所述的线性编码器(100)，
其特征在于，
所述信号传递装置被具体实施为传递电极(9p、9n、9s、9s’、10p、10n)，其中，
针对每个类型的所述第二耦合电极(6n、6p)，所述标尺(3)具有多个第二传递电极
(9p、9n、9s、9s’)，并且针对每个类型的所述第二耦合电极(6n、6p)，所述读取头
(1)具有至少一个第一传递电极(10p、10n)，其中，
·每个所述第二传递电极(9p、9n、9s、9s’)都以导电方式电连接至一个类型
的一个或多个第二耦合电极(6n、6p)，
·所述第二传递电极(9p、9n、9s、9s’)电容耦合至同一类型的所述至少一个
第一传递电极(10p、10n)。
4.根据权利要求3所述的线性编码器(100)，
其特征在于，
相应的位置基准标记物(4、4a至4d)借助于相邻的经修改的第二传递电极(9、
9s)形成，特别是其中，在各个情况下，为了所述修改，至少两个相邻的第二传递电
极(9p、9n)被短路，其中，
·出于标识位置基准标记物的目的，特别是所述第二耦合电极(6n、6p)的每个
类型，所述读取头(1)具有至少一个第三耦合电极(11)，所述至少一个第三耦合电
极(11)
o适于发送在时间上改变的标识信号，并且
o借助于电容耦合，能够在所述第三耦合电极(11)与所述第二传递电极(9p、
\t9n、9s、9s’)之间发送所述标识信号，
·基于所述标识信号，能够标识相应的位置基准标记物(4、4a至4d)。
5.根据权利要求4所述的线性编码器(100)，
其特征在于，
所述至少一个第三耦合电极(11)在所述进给方向(x)上在所述第一传递电极
(10p、10n)的上游和/或下游装配至所述读取头(1)并且与所述读取头(1)电绝
缘，并且所述第三耦合电极(11)和所述第二传递电极(9p、9n、9s、9s')按照所述
修改的、特别是短路的第二传递电极(9s、9s')用于在所述第三耦合电极(11)与所
述第一传递电极(10p、10n)之间发送所述标识信号的方式彼此协调。
6.根据权利要求5所述的线性编码器(100)，
其特征在于，
所述第三耦合电极(11)和所述第二传递电极(9p、9n、9s、9s')依靠如下事实
彼此协调：特别是在所述进给方向(x)上相邻的、两个或更多个短路的第二传递电
极(9s、9s')在所述进给方向(x)上具有范围(e2)，使得在所述读取头(1)相对
于所述标尺(3)的恒定的相对位置的情况下，所述短路的第二传递电极(9s、9s')
能够电容耦合至相应的第一传递电极(10p、10n)和第三耦合电极(11)二者，使得
由所述第三耦合电极(11)向所述控制与评估单元(2)发送的标识信号的传递仅在
所述短路的第二传递电极(9s、9s')的形式的电容式位置基准标记物(4、4a至4d)
处发生。
7.根据前述权利要求中任一项所述的线性编码器(100)，
其特征在于，
所述读取头(1)具有用于电屏蔽所述第一传递电极的屏蔽电极(12)，由此至少
减少了由外部或内部源对所述耦合信号造成的干扰。
8.根据权利要求4至6中任一项并且根据权利要求7所述的线性编码器(100)，
其特征在于，
所述读取头(1)具有至少两个、特别是四个第三耦合电极(11)，其中，至少一
个第三耦合电极(11)按照在所述进给方向(x)上设置在每个第一传递电极(10p、
10n)的上游和/或下游的方式装配，并且所述第三耦合电极(11)能够用作用于电屏
蔽相应的第一传递电极(10p、10n)的屏蔽电极，特别是其中，所述读取头(1)在
\t相应的第一传递电极(10p、10n)与相应的第三耦合电极(11)之间具有用于电屏蔽
所述第一传递电极(10p、10n)的另外的屏蔽电极(12)。
9.一种用于确定沿进给方向的位置的电容式线性编码器(100)，该电容式线性
编码器包括：
·读取头(1)，其具有沿所述进给方向(x)设置的多个第一耦合电极(5、5R
至5U)，所述多个第一耦合电极(5、5R至5U)特别是发射器电极；<...
【专利技术属性】
技术研发人员：马塞尔·罗纳，I·贝德纳雷克，R·沃尔格南特，L·鲍曼，
申请(专利权)人：赫克斯冈技术中心，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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