專利名稱：：標尺和讀取頭裝置及方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及具有增量式通道和基準標記通道的標尺和讀取頭裝置。更具體地說，本發(fā)明涉及這樣的標尺和讀取頭裝置，其具有在使用中指示增量式通道和基準標記通道對準情況變差的器件。
背景技術：
：一種已知形式的用來測量兩個構件相對位移的光學標尺讀取裝置包括位于一個構件上的標尺和位于另一個構件上的讀取頭。所述標尺包括一系列標尺標記，諸如亮線條和暗線條，這些標記限定了周期性重復的圖案。讀取頭具有照亮所述標尺的器件和響應所形成的光圖案的傳感器，由此可以確定標尺和讀取頭之間的相對位移。具有這種周期性圖案的標記的標尺已知為增量式標尺，且讀取頭的傳感器通常布置成產生一對正交相位信號。這種裝置的示例在EP514081和EP543513中。還已知為所述標尺設置一個或多個基準標記，在讀取頭檢測所述基準標記時，提供基準標記信號，使得能確定讀取頭的絕對位置。為了能采用基準標記信號，必須知道其相對于增量式標尺的位置。換句話說，由基準標記通道產生的基準標記信號必須與相應的增量式信號正確對準。雖然存在各種校準技術來使得基準標記和增量式信號初始對準，但是這種對準隨著時間推移以及使用過程可能會變差。這種變差例如可能歸因于電子部件的漂移或者讀取頭對準情況的改變。已知通過比較基準標記信號的中點相對于相應的增量式信號的相位來在使用中監(jiān)控基準標記信號和增量式信號的對準情況。如果基準標記信號中點的相位落在預定范圍之外，則發(fā)出警告信號，該信號通過警告LED的閃爍傳達到使用者。雖然這種技術在大多數(shù)情況下都能令人滿意，但是不能總是檢測出增量式通道和基準標記通道之間的可能導致所述裝置發(fā)生故障的不對準情況。
發(fā)明內容因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種改進的標尺和讀取頭裝置。本發(fā)明的另一目的是提供一種改進的操作讀取頭的方法。本發(fā)明又一目的是提供一種標尺讀取裝置和相應的方法，所述方法改善了增量式通道和基準標記通道之間的對準變差的指示。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種標尺讀取裝置包括可以相對于所述標尺移動的讀取頭，所述讀取頭包括增量式通道，隨著讀取頭相對于標尺移動，一系列基準標記脈沖從所述增量式通道產生；基準標記通道，其被布置成在所述讀取頭經過所述標尺上的預定(絕對)位置標記時，產生基準標記選通(gating)脈沖；和用于在使用中監(jiān)控所述基準標記選通脈沖和所述基準標記脈沖對準情況的對準檢測裝置，其中，所述對準檢測器件被布置成檢測所述基準標記選通脈沖前緣和后緣相對于所述基準標記脈沖相位的相位。因此本發(fā)明的標尺讀取裝置允許利用基準標記選通脈沖前緣和后緣相對于關聯(lián)的基準標記脈沖的位置或相位的相對位置或相位來確定所述增量式通道和基準標記通道的對準情況。使用這種脈沖邊緣監(jiān)控技術，較之比較基準標記中點的相位與增量式通道的相位的現(xiàn)有技術裝置，更為可靠地指示了通道對準情況，該技術將在以下更為詳細地說明。因此較之以前可能的情況而言，針對任何通道對準情況變差，本發(fā)明的裝置給予使用者更為可靠的測量值。有利地，如果所述前緣和后緣兩者或者其中之一落入第一相位范圍內，則所述對準檢測器件布置成產生第一對準警告信號。所述第一相位范圍可能覆蓋，或延伸地略微超過每個基準標記脈沖包圍的相位區(qū)域。例如，基準標記脈沖可能發(fā)生在0。到90。的相位范圍內。在這種情況下，適當?shù)南辔环秶鷮男∮?。(例如，-45。)延伸到超過90。(例如，135。)。因此，如果基準標記選通信號的邊緣落入所述裝置可能發(fā)生故障或者無可避免地發(fā)生故障的相位范圍內，則可以選擇所述第一相位范圍來覆蓋該相位范圍。有利地，如果所述前緣或后緣兩者或者其中之一落入所述第一相位范圍之外但是落入第二相位范圍內，則所述對準檢測器件還能夠產生第二對準警告信號，所述第二相位范圍比所述第一相位范圍更寬。因此，所述第二相位范圍比所述第一相位范圍更寬，且旨在提供通道對準情況的早期指示，指示通道對準情況變差但是還沒有差到足以導致所述裝置發(fā)生故障。這樣允許使用者安排所述裝置的重新校準，而不會面臨需要立即實施校準而不給任何警告。這種第二范圍可以例如從270。到180。延伸。則可以在所述基準標記選通脈沖的邊緣落入所述第二相位范圍內但是位于所述第一相位范圍之外(即，如果邊緣的相位介于135。到180。之間或介于270。到315。之間)的時候才產生所述第二對準警告信號。雖然本文詳細說明了兩種(即，第一和第二)相位范圍，但是應該注意，可以設置任何數(shù)目的嵌套式(nest)相位范圍。換句話說，也可以方便地提供一種或多種額外的對準警告信號(例如，3種、4種、5種等對準警告信號)，每個隨后的相位范圍都比前一個相位范圍更寬。這樣，可以實現(xiàn)對這一系列警告信號更為精細地劃分，例如可以在1(未對準)到10(對準良好)之間提供對準質量指示。優(yōu)選地，如果所述基準標記選通脈沖的兩個邊緣都落在最寬的(例如，第二或額外的)相位范圍之外，則所述對準檢測器件布置成產生通道對準信號。換句話說，所述對準檢測器件可以產生信號來指示所述增量式通道與所述基準標記通道正確對準，即提供信號來指示所述基準標記選通脈沖的前緣和后緣落在第二(和第一)相位范圍之外。這樣明確確定了所述通道對準情況是可以接受的。有利地，所述讀取頭還布置成利用(通常為模擬的)基準標記選通脈沖選通(gate)所述一系列(通常為數(shù)字的)基準標記脈沖來產生輸出基準標記信號。這樣，無論何時讀取頭經過絕對位置標記，提供的數(shù)字輸出基準標記信號都包括單個數(shù)字脈沖。所述輸出基準標記信號可以用來使增量式通道的計數(shù)復位。所述對準檢測器件優(yōu)選包括視覺指示器，諸如雙色發(fā)光二極管(LED)。設置LED允許直觀地將通道對準狀態(tài)傳達給裝置使用者。例如，如果認為所述基準標記通道與所述增量式通道對準良好，則所述LED可以布置成閃爍"綠色"，如果對準情況變差到基準標記選通脈沖的至少一個邊緣落入所述第二相位范圍，則閃爍"橙色"(指示短期內將需要進行校準)，或者在對準情況已經差到所述基準標記選通脈沖的至少一個邊緣落入所述第一相位范圍內，則閃爍"紅色"(指示立即需要校準)。所述LED優(yōu)選布置成無論何時所述讀取頭經過所述基準標記時都閃爍適當顏色。當讀取頭沿著所述增量式標尺遠離基準標記脈沖附近時，這種LED也布置成提供差信息(例如，與增量式通道信號強度有關的信息)。用于監(jiān)控增量式通道操作的適當技術在EP514081中進行了描述。這樣，隨著讀取頭沿著標尺移動并經過基準標記，觀察單個LED允許使用者確定所述裝置是否操作正常，還是需要立即進行校準，或者在不久的將來需要進行校準。這種LED可以位于讀取頭上或者根據(jù)需要位于接口上。雖然基于LED的指示提供了一種簡單的方式向使用者傳達標尺讀取裝置的對準狀況，但是根據(jù)需要，可以提供對準情況更為量化的測量值。例如，可以產生通道對準質量值(例如，從1到10的數(shù)字)?？梢赃x擇的是，可以(例如，借助計算機接口)顯示基準標記選通脈沖邊緣的相位。所述裝置可以配置成以許多方式實施所述對準;險測裝置，這對于本領域技術人員是容易理解的。例如，所述對準檢測裝置可以有利地包括適當配置的邏輯，諸如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或可編程邏輯設備(PLD)。所述邏輯可以位于讀取頭中，或位于遠離讀取頭的單獨接口中?？梢赃x擇的是，適當?shù)奶幚砥?例如，個人計算機或波形分析儀)可以用來實施信號處理功臺匕h匕。正如以下更為詳細地說明，所述標尺可以包括一系列增量式標記和一個或多個基準標記。它們可以設置在單獨的標尺軌道上或設置為如EP1360461所述的結合式(嵌入式)標尺。雖然僅需要一個基準標記，但是所述標尺可以包括多個使用者可以選擇或位距編碼的基準標記。例如，在所述裝置安裝在旋轉編碼設備上的情況下，可以以卯。間隔設置4個使用者可以選擇的基準標記。有利地，所述讀取頭裝置包括至少一個光學傳感器。在這種裝置中，所述讀取頭可以包括光學增量式傳感器，該光學增量式傳感器隨著所述讀取頭經過所述增量式標尺而產生相位和90度相差的相位(正弦和余弦)信號。然后可以用數(shù)字化或插值過程來將所述卯度相差的相位信號轉化為一系列基準標記脈沖。所述裝置典型地能夠使得在正弦波的每個周期內產生一個基準標記脈沖。此外，所述90度相差的相位信號用來產生增量式通道脈沖(即，被計數(shù)來產生增量式位置信息的脈沖)，而在所述正弦波的每個周期內可以產生多個增量式通道脈沖。在這種系統(tǒng)中，通常相對于所述正弦波的相位來測量全部信號的相位。重要的是，注意本發(fā)明的標尺和讀取頭裝置并不限于光學布置，本發(fā)明同樣適用于其他類型的裝置，諸如例如磁性、電容性或電感性標尺讀取系統(tǒng)。此外，所用基準標記的類型也可以不同于增量式標記的類型，例如光學增量式標記可以與磁性基準標記等一起使用。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于標尺讀取裝置的讀取頭，所述讀取頭包括增量式通道，隨著所述讀取頭相對于關聯(lián)的標尺移動，從所述增量式通道產生一系列基準標記脈沖；基準標記通道，其被布置成當所述讀取頭經過關聯(lián)的標尺上的預定(絕對)位置標記時，產生基準標記選通脈沖；和對準檢測裝置，用于在所述讀取頭相對于所述關聯(lián)的標尺移動過程中，監(jiān)控所述基準標記選通脈沖和基準標記脈沖的對準情況，其特征在于，所述對準檢測裝置被布置成監(jiān)控所述基準標記選通脈沖的前緣和后緣相對于所述基準標記脈沖相位的相位。標尺讀取裝置可以包括這種讀取頭和適當?shù)臉顺?。根?jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種標尺讀取裝置，包括可以相對于標尺移動的讀取頭；增量式通道，隨著所述讀取頭相對于所述標尺移動，從所述增量式通道產生一系列基準標記脈沖；基準標記通道，其被布置成當所述讀取頭經過所述標尺上的預定(絕對)位置標記時，產生基準標記選通脈沖；和對準檢測裝置，用于在使用中監(jiān)控所述基準標記選通脈沖和基準標記脈沖的對準情況，其特征在于，所述對準檢測裝置被布置成監(jiān)控是否所述基準標記選通脈沖包圍(bracket)單個基準標記脈沖。也就是說，所述對準4企測裝置^^皮布置成確保所述基準標記選通脈沖的上升邊緣和下降邊緣不會侵入由所述基準標記脈沖占據(jù)的相位范圍。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于在標尺讀取裝置中確定增量式通道和基準標記通道對準情況的方法，包括如下步驟(i)隨著所述讀取頭相對于所述標尺移動，從所述增量式通道產生一系列基準標記脈沖；和(ii)當所述讀取頭經過所述標尺上的預定(絕對)位置標記時，從所述基準標記通道產生基準標記選通脈沖，其特征在于，所述方法還包括步驟(iii)監(jiān)控(例如，測量)由所述基準標記通道產生的基準標記選通脈沖前緣和后緣相對于由所述增量式通道產生的基準標記脈沖相位的相位?？梢詫σ环N計算機、微處理器或微控制器進行編程，或可以提供一種計算機程序，以實現(xiàn)上述方法?？梢赃x擇的是，可以配置適當邏輯(諸如FPGA或PLD)以實現(xiàn)上述方法。也可以使用專用集成電路(ASIC)。僅作為示例，將參照附圖來描述本發(fā)明，其中圖l是讀取頭和標尺的平面圖；圖2是圖1所示讀取頭的基準標記檢測部分的視圖；圖3示出了圖2所示的基準標記檢測器的分割檢測器以及在基準標記檢測過程中產生的典型信號；圖4圖示了隨著圖1所示裝置的讀取頭經過所述標尺而產生的各種信號；圖5是對準良好的設備增量式通道的90度相差的相位信號的利薩如(Lissajous)圖形，其上疊置有基準標記選通脈沖；圖6是利薩如圖形，圖示了基準標記通道和增量式通道之間對準變差；圖7示出了利薩如圖形分成多個區(qū)域；圖8示出了圖7所示的利薩如圖形，對準良好的設備的基準標記選通脈沖疊置于其上；圖9示出了圖7所示的利薩如圖形，對準不良的設備的基準標記選通脈沖疊置于其上；圖IO示出了圖7所示的利薩如圖形，對準不良的設備的基準標記選通脈沖疊置于其上；圖11示出了圖7所示的利薩如圖形，不對準的設備的基準標記選通脈沖疊置于其上；圖12a-12i示出了用于本發(fā)明另一設備的一系列利薩如圖形。具體實施例方式參照圖1,圖示了標尺讀取裝置。該裝置包括可以相對于彼此移動的標尺IO和讀取頭12。標尺10包括第一標尺軌道14,其具有一系列亮線條16和暗線條18沿著其長度重復，形成所謂幅值標尺。線寬取決于所需的定位精度，并通常具有2-100um的數(shù)量級。當?shù)谝粯顺哕壍?4的線條經過讀取頭12時，讀取頭12的增量式光學傳感器24檢測第一標尺軌道14的線條，并隨著讀取頭沿著標尺移動而產生兩個相差為90度的正弦輸出信號(即，正弦和余弦信號)。設置這種相差為90度的信號，允許確定讀取頭的移動量和移動方向。這種增量式標尺讀取裝置是已知的，并在其他地方有更為詳細的說明(例如，參見EP514081和EP543513)。雖然本文說明了幅值標尺，但是可以替代地設置相位標尺。標尺10還包括第二標尺軌道20。第二標尺軌道20包括標尺標記22,其作為絕對位置或基準標記指示器，所示的標尺標記22通常比第一標尺軌道14的標尺標記寬一個數(shù)量級。讀取頭12包括基準標記檢測器26，在讀取頭經過基準標記時，用來提供基準標記選通(gating)信號或脈沖，從而允許確定讀取頭相對于標尺的絕對位置。盡管在圖1中僅示出了單個基準標記22，但是根據(jù)需要，第二標尺軌道22沿著其長度可以包括使用者可以選擇或位距編碼的多個基準標記。而且，所示的并行軌道布置(即，第一標尺軌道14與第二標尺軌道20分開)可以^皮EP1360461中所述的結合軌道布置或嵌入式軌道布置所取代。讀取頭還可以包括用于監(jiān)控其正確操作的電路。發(fā)光二極管(LED)27可以設置在讀取頭上和/或任何關聯(lián)的接口上，向使用者指示所述裝置需要重新校準。例如，如同EP514081所述，讀取頭可以布置成監(jiān)控增量式光學傳感器24的卯度相差信號。正如以下更為詳細論述的那樣，當讀取頭經過基準標記時，LED27閃爍還可以用來指示基準通道和增量式通道之間的對準情況?，F(xiàn)在參照圖2和3，更為詳細地說明圖1所示裝置中基準標記信號的產生。圖2圖示了適合^r測基準標記諸如標尺標記22的光學布置。光源28設置在讀取頭12中，照亮標尺IO。標尺10反射的光由透鏡30或其他適當?shù)墓鈱W件聚焦到分割檢測器26?；鶞蕵擞浛梢园ㄎ挥诹帘尘爸械陌禈擞洠虼嘶鶞蕵擞洐z測器26檢測隨著讀取頭經過基準標記時出現(xiàn)的光強降低?？梢赃x擇的是，基準標記可以包括暗背景上的亮標記，這種情況下，相反的檢測即可。圖3圖示了讀取頭的分割檢測器26及其關聯(lián)的電輸出。隨著讀取頭在分割檢測器的一個半部K，然后照射另一個半部J。分割檢測器26的兩個半部K、J的輸出值32、34因此相對偏移。提取兩個輸出值之間的差異，形成差信號38,并且通過比較差信號38與過零點39附近的兩個電壓閾值VI和V2來獲得基準標記選通信號(在以下更為詳細地說明)。這些電壓閾值是固定的，因此當差信號38的電壓在過零點39附近介于VI和V2之間時，輸出模擬基準標記選通信號。雖然以上描述了分割檢測器，但是本領域技術人員應該理解，可以采用許多替代的基準標記檢測器。例如，基準標記可以替代地包括自動相關圖案，以允許更為精確地測量待獲取位置。還應該注意，也可以采用透射式標尺和讀取頭布置，而非反射式。上述參照圖1至3說明的這種標尺讀取裝置產生與增量運動和絕對位置兩者都相關的信號。換句話說，所述裝置具有增量式通道，提供與讀取頭和標尺相對運動有關的信息(即，從光學傳感器24產生的90度相差信號)；和基準標記通道，利用基準標記(即利用基準標記^r測器26產生的基準標記選通信號)提供絕對位置信息。參照圖4，圖示了以上參照圖l至3所述由標尺讀取裝置產生的典型信—;一圖4a示出了隨著讀取頭12沿著標尺IO經過，由增量式光學傳感器24輸出的90度相差(正弦和余弦)信號50和52。以下應該注意，圖4中的各種信號將針對正弦信號50的相位來說明。無論波形50何時具有希望的相位或者何時落入預定相位范圍，分析信號50和52允許產生基準標記信號。圖4b示出了指示點54，其指示正弦信號50的相位何時為45°,當正弦信號的幅值為正且匹配余弦信號的幅值時，可以通過監(jiān)控而容易地檢測到。在典型設備中，采用插值技術從90度相差信號50和52產生一系列數(shù)字基準標記脈沖，一系列以45。為中心的90°寬的基準標記脈沖56示于圖4c。應該注意，數(shù)字基準標記脈沖56通常單獨產生，用來確定基準標記位置測量值，因此脈沖56區(qū)別于為提供所需的讀取頭位置增量測量值而計算的增量式通道脈沖(未示出)。應該注意，雖然在本例中說明了90。寬的基準標記脈沖，但是基準標記脈沖可以具有任何適當寬度(例如，它們可以大于90?；蛐∮?0。，取決于所需的設備精度)。如上所述，基準標記通道伴隨所述裝置的增量式通道。如圖4d所示，基準標記通道布置成在讀取頭經過第二標尺的基準標記時，產生基準標記選通脈沖58(也稱為模擬選通脈沖)?；鶞蕵擞涍x通脈沖58用來指示讀取頭處于標尺上的特定區(qū)域內。應該注意，基準標記選通脈沖58本身不提供任何精確的位置信息，其用來識別期望出現(xiàn)增量式通道的特定基準標記脈沖56的范圍。這允許識別與標尺上固定的絕對位置關聯(lián)的特定基準標記脈沖(例如，脈沖56，)。雖然基準標記選通脈沖58通常為360°寬，但是可以更窄或者更寬，如與基準標記脈沖58關聯(lián)的剖面線區(qū)域59所示。只要基準標記選通脈沖58跨越一個而且是僅僅一個基準標記脈沖56，從而允許唯一地識別該脈沖。圖4e示出了生成的(數(shù)字)絕對基準標記脈沖57,通過利用基準標記選通脈沖(即圖4d中的脈沖58)來選通基準標記脈沖(即圖4c中的脈沖56)來產生。因此，無論何時讀取頭經過基準標記，所產生的(數(shù)字)絕對基準標記脈沖57都向所述控制裝置提供絕對位置信息。已知有許多技術來初始對準(即，校準)增量式通道產生的基準標記脈沖56和基準標記選通脈沖58的相位。一種已知校準方法是幾何調節(jié)讀取頭，以使增量式通道和基準標記通道彼此對準。在相對于增量式通道調節(jié)基準標記信號相位的另一種方法中，電子調節(jié)由分割檢測器產生的差信號(即圖3中的差信號39)。在這種方法中，所述差信號相對于電壓閾值VI和V2上移或下移(或者調節(jié)所述電壓閾值)，從而相對于基準標記脈沖重新界定(或"定相，，)基準標記選通脈沖的前緣和后緣。我們共同待審的英國專利申請0522651.9(代理人文檔號662)也描述了用于初始對準基準標記通道和增量式通道相位的另一種改進的校準方法。現(xiàn)在參照圖5，提供利薩如圖形來說明用于良好對準的標尺和讀取頭裝置的增量式通道和基準標記通道之間的相位關系。具體來說，圖5示出了相對于彼此繪制(余弦水平繪制，而正弦豎直繪制)的增量式正弦/余弦信號對(例如，圖4的信號50和52),以形成利薩如圖形60。在該示例中，利薩如圖形60是正圓，因為正弦和余弦信號的幅值被認為相同，且信號之間的相位差異正好為90°。在實際設備中，技術人員應該認識到利薩如圖形將取決于90度相差信號的特性，而且不太可能呈正圓形式。第一疊置帶62表示基準標記選通脈沖。在本例中，基準標記選通脈沖約為300。寬，且前緣位于260。左右(等價于-100。)而后邊緣位于200。。第二疊置帶64表示以45。為中心的90。寬的基準標記脈沖(即，類似于參照圖4所述的脈沖56)。在本例中，基準標記選通脈沖僅包圍(bracket)—個基準標記脈沖，而且因此基準標記通道與增量式通道對準。如上所述，已知在使用過程中通過相對于基準標記脈沖相位確定基準標記選通脈沖中點的相位，來監(jiān)控基準標記通道和增量式通道的對準情況。將這種現(xiàn)有技術應用于本示例，提供了基準標記脈沖中點為45。(由箭頭63指示)和基準標記選通脈沖中點為45。(由箭頭65指示)。因此可以看出，這種技術將會(正確地)指示增量式通道和基準標記通道對準良好。應該注意，增量式通道和基準標記通道對準情況的分析結果可以通過位于讀取頭或接口上的LED指示器傳達給使用者。例如，在對準良好時，雙色LED可以變綠，而所述通道不再對準時，可以變紅，而在對準質量下降時，可以變黃(即，同時發(fā)射紅光和綠光)。在圖1所示的這種裝置中，在讀取頭經過基準標記時，LED27可以閃爍適當?shù)念伾瑥亩甘臼欠裾J為基準標記通道與增量式通道對準。參照圖6，示出了進一步的利薩如圖形，該圖示出了未對準的裝置中增量式通道和基準標記通道之間的相位關系?；鶞蕵擞涍x通脈沖(由疊置帶66示出)的寬度約為200°,且中心靠近90。。帶66的第一邊緣68(即，基準標記選通脈沖的前緣)位于約350。，且可以看出其靠近表示關聯(lián)的基準標記脈沖的第二疊置帶64。在本例中，基準標記選通脈沖沒有相對于關聯(lián)的基準標記脈沖(如圖由第二疊置帶64示出)良好對準。因此，顯著加大了所述裝置無法正確識別所希望的基準標記脈沖的可能性。此外，增量式通道和基準標記通道對準質量上僅僅些許的額外降低也可能導致基準標記選通脈沖的第一邊緣68侵入基準標記脈沖的0°到90。區(qū)域內，從而導致故障?，F(xiàn)有技術中的中點監(jiān)控技術能確定基準標記脈沖的中點為45°(如箭頭63所示)和基準標記選通脈沖的中點略孩t大于90°(如箭頭70所示)。遵循這種分析，現(xiàn)有技術將會(正確地)指示已經發(fā)生了不對準的情況，這種情況會導致所述裝置出現(xiàn)故障。雖然現(xiàn)有技術的中點檢測技術正確地確定了上述示例的對準/不對準情況，但是已經發(fā)現(xiàn)該技術在許多重要的場合下不能識別出不對準情況，或者沒那么嚴重地，錯誤地指出存在不對準的情況。例如，如果圖6中所示的基準標記選通脈沖實際上增加了，使得所述脈沖從280。延伸到260。，如剖面線區(qū)域72所示，則中點將仍然略大于90。并將因此(錯誤地)觸發(fā)不對準警報，即使所述裝置仍然運行正常。換句話說，本發(fā)明人了解到，基準標記選通脈沖的中點可以發(fā)生顯著(例如45。)的變化，而這種情況不必然導致故障。相反，基準標記選通脈沖的中點可能略微變化，但是滿足現(xiàn)有技術的相位中點對準標準，而無視基準標記選通脈沖的寬度已經減小地足夠多(例如，小于90°)導致基準標記通道和增量標記通道不對準?，F(xiàn)在將說明改進的不對準情況檢測方法，該方法涉及監(jiān)控基準標記選通脈沖邊緣的相位，而非中點的相位。已經發(fā)現(xiàn)該方法提供了更為健全而且可靠的方案，用來評估增量式通道和基準標記通道之間是否已經發(fā)生了可能導致故障的不對準情況。所述改進的方法涉及測量基準標記選通脈沖兩個邊緣的相位，并確定所述邊緣是否落入"紅"、"橙"或"綠"相位范圍。圖7利用利薩如圖形圖示了分成紅區(qū)80、橙區(qū)82和綠區(qū)84的所述技術。在本例中，基準標記脈沖為90。寬，且以45。對中心，如疊置帶64所示。圖7所示各種區(qū)域的角度范圍在表1中列出。表1區(qū)域分類<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>重要的是，要記住參照圖7所述的區(qū)域僅作為示例。本領域技術人員應該理解，區(qū)域數(shù)目和/或這些區(qū)域包括的角度范圍可以根據(jù)需要進行選擇，并取決于基準標記脈沖的特性以及特定的裝置。基準標記脈沖還可以以45。之外的角度作為中心，從而相應偏移所述區(qū)域的各種角度范圍。在確定了基準標記選通脈沖的邊緣落入哪種顏色區(qū)域之后，結合如下表2所示的結果來確定總體對準狀態(tài)，該狀態(tài)將確定LED彩色閃爍的顏色。最差情況的邊緣的顏色用于LED閃爍。表2對準參照結果邏輯表<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>現(xiàn)在參照圖8至11，將給出上述方法的4個操作示例。圖8示出了基準標記選通脈沖(即，帶90)的前緣和后緣都落入"綠"區(qū)84。基準標記通道和增量式通道因此對準良好(即，基準標記選通脈沖包括相應的基準標記脈沖)且讀取頭指示器LED閃爍綠色。圖9示出了基準標記選通脈沖(即，帶96)的前緣和后緣兩者都落入"橙"區(qū)82?；鶞蕵擞浲ǖ篮驮隽渴酵ǖ酪虼擞行┎粚?即，基準標記選通脈沖的邊緣靠近相應的基準標記脈沖的邊緣)，因此，通過指示器LED閃爍黃色來提供有些不對準的警告。圖10示出了基準標記選通脈沖(即，帶100)前緣落入"橙'，區(qū)82，而后緣落入"綠"區(qū)84?；鶞蕵擞浲ǖ篮驮隽渴酵ǖ酪虼俗兊糜行┎粚?即，基準標記選通脈沖的邊緣靠近相應的基準標記脈沖的邊緣)，通過指示器LED閃爍橙色來觸發(fā)警告，表達發(fā)生了有些不對準的情況。圖11示出了基準標記選通脈沖(即，疊置帶104)前緣落入紅區(qū)82，而后緣落入綠區(qū)84?；鶞蕵擞浲ǖ篮驮隽渴酵ǖ啦粚实搅丝砂l(fā)生故障的程度。通過指示器LED閃爍紅色來警告所述裝置不對準并且需要立即進行重新校準。應該注意，在這種情況下，上述現(xiàn)有技術的中點檢測技術給出了錯誤的"綠色"閃爍，因為基準標記選通脈沖的中點落入0。到90。范圍內。參照圖12,示出了利用本發(fā)明方法操作的設備的進一步示例。圖12a-12i示出的利薩如圖形包括從135°到315。延伸的綠區(qū)100、從90。到135°延伸和從315。到0。延伸的橙區(qū)和從0。到90。延伸的紅區(qū)104。在圖12a中，基準標記選通脈沖106前緣和后緣落入綠區(qū)。指示器LED因此閃爍綠色來指示對準情況良好。圖12b和12c示出了基準標記選通脈沖108和110有一個邊緣落入橙區(qū)而圖12d示出了基準標記選通脈沖112兩個邊緣都落入橙區(qū)。在這些示例中，LED閃爍橙色來指示對準情況已經變差，而且將在不久的將來需要對基準標記通道和增量式通道進^f于重新對準。圖12e-12i示出了基準標記選通脈沖114、116、118、120和122有至少一個邊緣落入紅區(qū)。在這些示例中，LED閃爍紅色來指示對準已經丟失，而且可能發(fā)生故障。雖然上述示例中說明的裝置為光學式的，但是技術人員應該認識到，可以通過各種方式實現(xiàn)標尺和讀取頭系統(tǒng)。例如，該技術同等地適用于基于磁性、電感性和電容性的標尺和讀取頭設備。這里描述的標尺和讀取頭裝置也可被用來測量各種設備的平移和/或旋轉。例如，該裝置可應用于測量線性平移或者測量旋轉編碼器的裝置。這里描述的方法還適用于EP1099936和EP1106972中描述的類型的兩種尺寸編碼器系統(tǒng)。權利要求1.一種標尺讀取裝置，包括可以相對標尺移動的讀取頭，所述讀取頭包括增量式通道，隨著所述讀取頭相對于所述標尺移動，從所述增量式通道產生一系列基準標記脈沖；基準標記通道，其被布置成當所述讀取頭經過所述標尺上的預定(絕對)位置標記時，產生基準標記選通脈沖；和對準檢測裝置，其用于在使用中監(jiān)控所述基準標記選通脈沖和基準標記脈沖的對準情況，其特征在于，所述對準檢測裝置被布置成監(jiān)控所述基準標記選通脈沖的前緣和后緣相對于所述基準標記脈沖相位的相位。2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，如果所述前緣和所述后緣中的至少一個落入第一相位范圍內，則所述對準檢測裝置能夠產生第一對準警告信號。3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，如果所述前緣和所述后緣中的至少一個落在所述第一相位范圍之外但落入第二相位范圍內，則所述對準檢測裝置能夠產生第二對準警告信號，其中所述第二相位范圍比所述第一相位范圍寬。4.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，如果所述基準標記脈沖的兩個邊緣都落在所述第二相位范圍之外，則所述對準檢測裝置能夠產生通道對準信號。5.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，如果所述前緣和所述后緣中的至少一個落在所述第二相位范圍之外但落入至少一個另外的相位范圍內，則所述對準檢測裝置能夠產生至少一個另外的對準警告信號，其中所述至少一個另外的相位的范圍比所述第二相位的范圍寬。6.如權利要求5所述的裝置，其特征在于，如果所述基準標記脈沖的兩個邊緣都落在所述至少一個另外的相位范圍之外，則所述對準檢測裝置能夠產生通道對準信號。7.如前述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，通過利用所述基準標記選通脈沖選通所述基準標記脈沖，所述讀取頭能夠產生輸出基準標記信號。8.如前述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述增量式通道還能夠輸出一系列增量式通道脈沖。9.如前迷權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述對準檢測裝置包括視覺指示器。10.如權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述視覺指示器包括雙色發(fā)光二極管(LED)。11.如前述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述對準檢測裝置包括適當配置的邏輯。12.—種標尺讀取裝置，包括可以相對于標尺移動的讀取頭；增量式通道，隨著所述讀取頭相對于所述標尺移動，從所述增量式通道產生一系列基準標記脈沖；基準標記通道，其被布置成當所述讀取頭經過所述標尺上的預定(絕對)位置標記時，產生基準標記選通脈沖；和對準檢測裝置，用于在使用中監(jiān)控所述基準標記選通脈沖和基準標記脈沖的對準情況，其特征在于，所述對準檢測裝置被布置成監(jiān)控是否所述基準標記選通脈沖包圍單個基準標記脈沖。13.—種用于在標尺讀取裝置中確定增量式通道和基準標記通道對準情況的方法，包括如下步驟(i)隨著所述讀取頭相對于所述標尺移動，從所述增量式通道產生一系列基準標記脈沖；和(ii)當所述讀取頭經過所述標尺上的預定(絕對)位置標記時，從所述基準標記通道產生基準標記選通脈沖，其特征在于，所述方法還包括步驟(iii)監(jiān)控由所述基準標記通道產生的基準標記選通脈沖的前緣和后緣相對于由所述增量式通道產生的基準標記脈沖的相位的相位。14.一種參照圖1至12基本上如此前所述的裝置。全文摘要提供了一種標尺讀取裝置，包括可以相對于標尺(10)移動的讀取頭(12)。所述讀取頭(12)包括增量式通道，隨著所述讀取頭(12)相對于所述標尺(10)移動，從所述增量式通道產生一系列基準標記脈沖(56)。還設置了基準標記通道，其被布置成當所述讀取頭(12)經過所述標尺上的預定(絕對)位置標記(22)時，產生基準標記選通脈沖(58)。對準檢測裝置在使用中監(jiān)控所述基準標記選通脈沖(58)和基準標記脈沖(56)的對準情況。所述對準檢測裝置被布置成監(jiān)控所述基準標記選通脈沖(58)的前緣和后緣相對于所述基準標記脈沖(56)的相位的相位(68)。文檔編號G01D5/244GK101310165SQ200680042979公開日2008年11月19日申請日期2006年11月13日優(yōu)先權日2005年11月16日發(fā)明者科林·基思·豪利申請人:瑞尼斯豪公司