(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-03-24
(54)【発明の名称】絶対位置を測定するための位置測定デバイス
(51)【国際特許分類】
G01D 5/249 20060101AFI20220316BHJP
【ＦＩ】
G01D5/249 T
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021546015
(86)(22)【出願日】2020-02-11
(85)【翻訳文提出日】2021-08-05
(86)【国際出願番号】 DE2020100090
(87)【国際公開番号】W WO2020164666
(87)【国際公開日】2020-08-20
(31)【優先権主張番号】102019103465.5
(32)【優先日】2019-02-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】502367454
【氏名又は名称】イーツェー－ハウス ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】特許業務法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】フィッシャー、ペーター
(72)【発明者】
【氏名】ハーツ、マンフレット
(72)【発明者】
【氏名】キューラー、クリスチャン
(72)【発明者】
【氏名】バクター、クリスチャン
(72)【発明者】
【氏名】シェルナー、ハルトムート
【テーマコード（参考）】
2F077
【Ｆターム（参考）】
2F077AA27
2F077AA43
2F077CC02
2F077NN02
2F077NN17
2F077NN24
2F077NN28
2F077NN30
2F077PP12
2F077PP19
2F077RR03
2F077RR11
2F077RR23
2F077RR29
2F077TT66
2F077TT67
(57)【要約】
本発明は、バイナリコード１、２を有する材料測定器４と、バイナリコード１、２をスキャンするセンサデバイス６とを備える位置測定デバイス３、及び絶対位置を測定するための対応する方法に関する。センサデバイス６は、同一の符号語長Ｌを有する、第１の数Ｍの符号語Ｃを有する第１のバイナリコード１をスキャンするように設計される。材料測定器４のバイナリコード２は、第１のバイナリコード１の一部分を形成し、第１のバイナリコード１上にマッピングすることができる第２の数ｍの符号語Ｃを有するバイナリコード２である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
バイナリコード（１、２）と、前記バイナリコード（１、２）をスキャンするセンサデバイス（６）とを有する測定基準（４）で絶対位置を測定するための位置測定デバイスであって、前記センサデバイス（６）は、同一の符号語長（Ｌ）を有する第１の数（Ｍ）の符号語（Ｃ）を有する第１のバイナリコード（１）をスキャンするように設計されている位置測定デバイスにおいて、前記測定基準（４）の前記バイナリコード（２）は、前記第１のバイナリコード（１）上にマッピングすることができる第２の数（ｍ）の符号語（Ｃ）を有する、前記第１のバイナリコード（１）の一部分を形成するバイナリコード（２）であることを特徴とする、位置測定デバイス。
【請求項2】
前記第２のバイナリコード（２）は、事前定義のマッピングルールを利用して前記第１のバイナリコード（１）上にマッピングすることができることを特徴とする、請求項１に記載の位置測定デバイス。
【請求項3】
前記バイナリコード（１、２）は、固有の符号語（Ｃ）を有し、その各々は、前記バイナリコード（１、２）が延在する前記符号語長（Ｌ）を有する固有のコード位置（ＰＭ、Ｐｍ）に割り当てられることを特徴とする、請求項１又は２に記載の位置測定デバイス。
【請求項4】
前記第２のバイナリコード（２）の前記コード位置（Ｐｍ）は、とりわけマッピングルール（Ｖ）を利用して、前記第１のバイナリコード（１）の前記コード位置（ＰＭ）上にマッピングすることができることを特徴とする、請求項３に記載の位置測定デバイス。
【請求項5】
前記マッピングは、変倍係数及び／又は位置変位を考慮することを特徴とする、請求項４に記載の位置測定デバイス。
【請求項6】
前記変倍係数は、符号語（Ｃ）の前記第１の数（Ｍ）と符号語（Ｃ）の前記第２の数（ｍ）の関係性を確立することを特徴とする、請求項５に記載の位置測定デバイス。
【請求項7】
前記第２のバイナリコード（２）の前記符号語（Ｃ）は、とりわけ前記第１のバイナリコード（１）の前記一部分において、前記第１のバイナリコード（１）の前記符号語（Ｃ）と同じシーケンスを有することを特徴とする、請求項３から６までのいずれか一項に記載の位置測定デバイス。
【請求項8】
前記スキャンされたセンサ信号を処理するため、及び／又は前記符号語（Ｃ）をコード位置（Ｐ）に変換するためのさらなる処理ユニット（８）を特徴とする、請求項１から７までのいずれか一項に記載の位置測定デバイス。
【請求項9】
前記符号語（Ｃ）のコード位置（ＰＭ、Ｐｍ）への前記変換は、ルックアップテーブルを利用して、及び／又はフィードバックシフトレジスタを利用して行われることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一項に記載の位置測定デバイス。
【請求項10】
前記同一の符号語長（Ｌ）を有する第１の数（Ｍ）の符号語（Ｃ）を有する前記第１のバイナリコード（１）は、完全なコードであり、とりわけそこでは全ての可能なＭ=２Ｌビットの組み合わせが出現することを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一項に記載の位置測定デバイス。
【請求項11】
前記第１のバイナリコード（１）及び／又は前記第２のバイナリコード（２）は閉じたコード（１）であり、とりわけ、最後の符号語（Ｃ）を越えて、とりわけ最後のコード位置（ＰＭ、Ｐｍ）を越えて、前記第１の符号語（Ｃ）、とりわけ前記第１のコード位置（ＰＭ、Ｐｍ）が再び後に続くことを特徴とする、請求項１から１０までの一項に記載の位置測定デバイス。
【請求項12】
前記測定基準（４）は、回転測定基準（４）として、とりわけ円形ディスク又はローラとして設計されることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の位置測定デバイス。
【請求項13】
前記第２のバイナリコード（２）を前記第１のバイナリコード（１）上にマッピングするために、固有のコード位置（Ｐ）が、前記第１のバイナリコード（１）内の前記第２のバイナリコード（２）の開始値及び終了値（Ｓ、Ｅ）を通して、又は符号語の第２の数（ｍ）及び前記第１のバイナリコード（１）内の前記第２のバイナリコード（２）の開始値又は終了値（ｓ、Ｅ）を通して前記さらなる処理ユニット（８）において事前定義されることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか一項に記載の位置測定デバイス。
【請求項14】
前記第２のバイナリコード（２）は開始位置（ＰＳ）を有し、この開始位置は、前記第２のバイナリコード（２）を前記第１のバイナリコード（１）上にマッピングするために、前記測定基準（４）の前記それぞれのコード位置（ＰＭ）から差し引くことができることを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか一項に記載の位置測定デバイス。
【請求項15】
前記センサデバイス（６）は、少なくとも多様なセンサ素子（７）を備え、その結果、符号語（Ｃ）の全体の符号語長（Ｌ）を同時に又は順序通りに捕らえることができることを特徴とする、請求項１から１４までのいずれか一項に記載の位置測定デバイス。
【請求項16】
前記位置測定デバイス（３）は、測定又はカウント位置測定デバイス（３）として設計されることを特徴とする、請求項１から１５までのいずれか一項に記載の位置測定デバイス
【請求項17】
バイナリコード（１、２）と、前記バイナリコード（１、２）をスキャンするセンサデバイス（６）とを有する測定基準（４）で絶対位置を測定するための位置測定デバイス（３）で絶対位置を測定するため方法において、前記センサデバイス（６）は、同一の符号語長（Ｌ）を有する第１の数（Ｍ）の符号語（Ｃ）を有する第１のバイナリコード（１）をスキャンするように設計されている方法であって、前記測定基準（４）の前記バイナリコード（２）は、前記第１のバイナリコード（１）上にマッピングされる第２の数（ｍ）の符号語（Ｃ）を有する、前記第１のバイナリコード（１）の一部分を形成するバイナリコード（２）であることを特徴とする、方法。
【請求項18】
前記バイナリコード（１、２）は、固有の符号語（Ｃ）を有し、その各々は、前記バイナリコード（１、２）が延在する前記符号語長（Ｌ）を有する固有のコード位置（ＰＭ、Ｐｍ）に割り当てられること、及び前記第２のバイナリコード（２）の前記コード位置（Ｐｍ）は、とりわけマッピングルール（Ｖ）を利用して前記第１のバイナリコード（１）の前記コード位置（ＰＭ）にマッピングすることができることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
前記マッピングは、変倍係数及び／又は位置変位を考慮することを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
前記変倍係数は、符号語（Ｃ）の前記第１の数（Ｍ）と符号語（Ｃ）の前記第２の数（ｍ）の関係性を確立することを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バイナリコードと、バイナリコードをスキャンするセンサデバイスとを有する測定基準で絶対位置を測定するための位置測定デバイスに関し、センサデバイスは、同一の符号語長を有する第１の数の符号語を有する第１のバイナリコードをスキャンするように設計されている。本発明はさらに、位置測定デバイスで絶対位置を測定するための対応する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
本発明は、例えば、シャフト又はキャリッジの構成要素の移動及び／又は位置を捕らえるための技術の多くの分野で使用される位置測定デバイスにおいて採用することができる。測定用の基準測定器又はセンサデバイスのいずれかが、この目的のために、捕るべき構成要素に配置され、その結果、センサデバイスに対する測定基準の相対移動を捕らえることができる。対応する位置測定デバイスでは、測定基準は、センサデバイスによってスキャンされ、その一方で測定基準は、測定されるべき構成要素に結合され、センサデバイスが、特に静止しているときであっても、測定されるべき構成要素の任意の位置を固有に捕らえることができるような方法で設計されている。測定基準とセンサデバイスとの間の、各ケースにおけるその時点での相対的な配置は、絶対位置の測定にとって十分である。
【0003】
位置測定に関する種々のセンサ原理が知られており、例えば光学又は磁気による方法である。光学位置測定デバイスがしたがって、例えば知られており、そこでは、測定基準が光源に曝され、測定基準に衝突する光は、特有のパターンに従って調節される。測定基準は、この目的のために、異なる反射性を備えた、又は透明の領域と、不透明な領域とで構成することができる。透過光又は反射構成を使用することができる。調節された光は、センサデバイスによって検出することができ、位置信号に変換され得る。磁気位置測定デバイスも同様に知られており、そこでは、測定基準は異なる極性の磁気領域を備える。静止しているときに検出される磁場及び／又は測定基準の移動によってもたらされる磁場の変化は、このとき、例えばホールセンサなどのセンサデバイスによって検出することができる。たいてい正弦波センサ信号及び余弦センサ信号をこのようにして生成することができ、評価することができ、そして、構成要素の位置に関する情報を提供することができる。この種の位置測定デバイスは、例えばＤＥ １０ ２０１１ ０５０ ８３４ Ａ１又はＤＥ １０ ２０１４ １１２ ４５９ Ａ１から既知である。
【0004】
位置測定デバイスはさらに、構成要素の直線移動及び／又は直線位置を捕らえる線形位置測定デバイスとして、又は構成要素の回転移動及び／又は角度位置を捕らえる回転位置測定デバイスとしてのいずれかで設計することができる。測定基準は、この目的のために、測定基準の直線又は放射状の目盛りを有することができる。
【0005】
測定基準上のコード位置は、例えばバイナリコードなどのデジタルコードを利用して符号化することができ、測定基準の個々の領域は、バイナリコードの１ビットに対応するように各々構成されており、個々の領域は、一緒に結合されるとき、バイナリコードの事前定義された符号語長の個々の符号語を形成する。
【0006】
絶対位置を特定するための既知の位置測定デバイスは、互いの隣に配置された複数の位置トラックを備える測定基準を有する。このケースでは、絶対位置は、移動の方向に垂直に配置された複数のセンサ素子を用いて読み出すことができる。しかしながら、この種の解決策には、より長いバイナリコードに対して多数の位置トラックが必要とされ、これらは、その後、測定基準の比較的長い幅にわたって並行してスキャンする必要があり、したがって互いに近接して位置しなければならず、このことは、クロストーク及び位置合わせの許容値の低下につながる可能性があるという欠点がある。
【0007】
代替として、位置測定デバイスはそれ故、単一トラックのシフトコードを備えた測定基準を有することが知られている。このようなケースでは、位置情報は、符号化された領域が移動の方向に１つずつ配置された状態で、単一の位置トラックにおいて符号化され、情報は、移動の方向に１つずつ配置されたセンサ素子を利用して読み出される。次いでビットの数がセンサ領域内で捕らえられ、バイナリコードは、センサデバイスに対する移動の間に変位し、これにより、符号語内のビットの位置は各々１つだけ変化し、その一方で１ビットが、片側ではセンサデバイスによって捕らえられた領域を離れ、他のビットが、他方の側でこの領域に入力される。
【0008】
固定の割り当てでコード位置へのコードの変換を実行するコード変換器を含むことができるさらなる処理ユニットが、センサデバイスの後に続くことができる。
【0009】
記載される位置測定デバイスは、本発明の基盤であってもよく、本発明は、この用途で使用することができる。種々のセンサ原理を、本発明で利用することもできる。
【0010】
そのような位置測定デバイスは当然のことながら、過去に使用が証明されている。しかしながら、とりわけセンサデバイスのセンサ素子の移動方向における固定された長さ及び領域の長さが理由で、或いは、これに伴う測定基準上のビットシーケンスが理由で、それぞれのセンサデバイスは、各ケースにおいて、特有のサイズの１つの測定基準を有する位置測定デバイスにしか使用することしかできないという欠点が見つかっている。回転位置測定デバイスの場合、これは、ビットシーケンスが位置決めされるべき半径もまた、ビットの事前定義された長さ及びフルバイナリコードにおけるビットの数によって決められることを意味している。例えば、より小さい、又はより大きい直径を有する回転式の測定用の基準測定器がそれ故使用されるべきであり、個々の領域は、そうでなければもはやセンサデバイスによって正確に捕らえることができないため、例えば集積回路上の変更されたセンサデバイスに基づいて、完全に新しいシステムを実装する必要がある。ビットの長さが変わらないままである場合、及び／又はセンサデバイス上のビット長が測定基準上のものと一致するように調節されない場合、同一の符号化を伴う２つのコード位置が存在する場合、不連続性が生じる、又は最悪の場合には、固有ではないコード位置すら生じる可能性がある。
【0011】
１つの回転にわたるバイナリ符号化を有するインデックストラックを備え、及びそれ故、絶対角度に関する情報を提供する増分エンコーダが、ＵＳ ５ ９９８ ７８４ Ａから知られている。この疑似絶対スキャンは、連続して行われ、測定基準に対する移動を要する。選択されたバイナリコードは、完全であり得る、又は異なる測定基準のために短縮される場合がある。短縮されたバイナリコードの符号語の位置値への割り当ては、短縮コードのために記憶されたコード変換を利用して行われる。コード変換は、それ故、それぞれの測定基準に対して各々の時間に前もって再度実装する必要がある。異なる測定基準に対して同一のコード変換を使用することは不可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【特許文献1】ＤＥ １０ ２０１１ ０５０ ８３４ Ａ１
【特許文献2】ＤＥ １０ ２０１４ １１２ ４５９ Ａ１
【特許文献3】ＵＳ ５ ９９８ ７８４ Ａ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
このような背景に対して、本発明は、使用される測定基準のサイズ、とりわけ直径を、とりわけ変わらないコード変換で調節することができ、それにも関わらずバイナリコードの確実で信頼できる読み出しが可能である、冒頭で言及したタイプの位置測定デバイスを開示する目的に対処する。
【課題を解決するための手段】
【0014】
この目的は、測定基準のバイナリコードは、第１のバイナリコード上にマッピングすることができる第２の数の符号語を有する第１のバイナリコードの一部分を形成するバイナリコードである点において、冒頭で言及したタイプの位置測定デバイスによって、本発明にしたがって達成される。詳細にはここでは、バイナリコードは、第１のバイナリコードの一部分において再現することができる。２つのバイナリコードは、固有の符号語を含むことができ、その各々は、バイナリコードが延在する符号語長を有する固有のコード位置に割り当てられる。
【0015】
第２のバイナリコードを第１のバイナリコードの一部分として、及びとりわけ固定されたマッピング関係の仕様の結果として再現することによって、第２のバイナリコードから導出されるコード位置は、同一の符号語長の符号語に固有に割り当てることができ、同一の機能ブロック及び位置測定デバイス素子をしたがって、第１のバイナリコードのように、第２のバイナリコードのさらなる処理のために使用することができる。したがって、完全に新しい位置測定デバイス及び／又はセンサデバイスが各用途に対して構築されることはもはや必要ではない。むしろ、測定基準のサイズを、それぞれの用途に必要とされるように適合させることが可能である。異なる用途及び構成要素に対して、とりわけ異なる直径の測定基準に対して位置測定デバイスを実現することができる。とりわけ、位置測定デバイスの測定基準のみを交換することが可能であり、その一方でセンサデバイス及びさらなる処理ユニットは、コード変換と共に、維持することができる。同一のセンサデバイス及びさらなる処理ユニットを使用するマッピングの結果として異なる測定基準をスキャンすることが可能である。
【0016】
事前定義されたマッピングルールを利用して第２のバイナリコードを第１のバイナリコード上にマッピングすることができる場合、この文脈において、とりわけ有利であることが分かっている。この方法において、測定基準は、極めて異なる位置測定デバイスシステムに対して、及びより長くなるように選択されている第１のバイナリコードと比較して符号語の数の点で短縮された第２のバイナリコードに対して、簡素なやり方で適合させることができる。マッピングルールが、変倍ルール又は変換ルールで形成される場合、とりわけ有利であることが分かっている。
【0017】
バイナリコードのマッピングは、２つのバイナリコードの個々の符号語に永久に割り当てられたコード位置をマッピングすることによって行うことができる。とりわけマッピングルールを利用して、第２のバイナリコードのコード位置を第１のバイナリコードのコード位置にマッピングすることが可能である。これは以下のように表すことができる。
Ｐｍ→ＰＭ
Ｐｍ→ＰＭ
【0018】
マッピングは、特に好ましくは、Ｐｍを数学的に関数ｆと関連付ける式
Ｐｍ°ｆ（Ｍ、ｍ、ＰＳ）=ＰＭ
を用いて行われる。
ＰＭは、ここでは、第１のバイナリコードの突き止められた位置を表し、この位置の上に、第２のバイナリコードの突き止められた位置Ｐｍをマッピングすることができ、Ｍは、同一の符号語長を有する第１のバイナリコードの符号語の第１の数であり、ｍは、同一の符号語長を有する第２のバイナリコードの符号語の第２の数であり、ＰＳは、第１のバイナリコードにおける第２のバイナリコードの開始位置である。開始値Ｓは、ここでは、開始位置に割り当てることもできる。コード位置ＰＭ、Ｐｍ及びＰＳは、回転システムの場合角度（°、度で）として、線形システムでは距離（ｍｍで）として定義することができる。位置の他の寸法もまた可能である。
Ｐｍ°ｆ（Ｍ、ｍ、ＰＳ）=ＰＭ
を用いて行われる。
ＰＭは、ここでは、第１のバイナリコードの突き止められた位置を表し、この位置の上に、第２のバイナリコードの突き止められた位置Ｐｍをマッピングすることができ、Ｍは、同一の符号語長を有する第１のバイナリコードの符号語の第１の数であり、ｍは、同一の符号語長を有する第２のバイナリコードの符号語の第２の数であり、ＰＳは、第１のバイナリコードにおける第２のバイナリコードの開始位置である。開始値Ｓは、ここでは、開始位置に割り当てることもできる。コード位置ＰＭ、Ｐｍ及びＰＳは、回転システムの場合角度（°、度で）として、線形システムでは距離（ｍｍで）として定義することができる。位置の他の寸法もまた可能である。
【0019】
割り当てられたコード数ＣＮＭに対する以下の関係式
ＰＭ=ＣＮＭｘ３６０°／Ｍ
を、ここではＰＭに適用することができる。
ＰＭ=ＣＮＭｘ３６０°／Ｍ
を、ここではＰＭに適用することができる。
【0020】
コード数ＣＮｍを備えたｍ個のコード位置を有する短縮されたコードスペースにおいて、その各々は、削減された測定基準上のコード位置Ｐｍに割り当てられ、
以下の、
Ｐｍ=ＣＮｍｘ３６０°／ｍ
が、これに応じてコード位置Ｐｍに適用される。
以下の、
Ｐｍ=ＣＮｍｘ３６０°／ｍ
が、これに応じてコード位置Ｐｍに適用される。
【0021】
変倍及び／又は変位を好ましくは、マッピングに考慮することができる。関数ｆは、この目的のために変倍及び／又は変位を含むことができる。簡単に言えば、変倍は、第１のトリミングされたバイナリコードが第２のコードにどのくらい残っているかを示すことができ、変位は、第１のバイナリコードの一部が切り取られている位置を示すことができる。
【0022】
変倍は、変倍係数によって指定することができる。Ｍとｍの比率は、変倍係数によって考慮することができる。サイズ比は、変倍を利用して考慮することができ、これは、異なる数の符号語、Ｍ及びｍに反映される。変倍係数は、Ｍとｍの比率を確立することができる。変倍は、例えば、ｍ／Ｍに比例して、より少ない符号語Ｃで行うことができ、これにより、より小さい直径の測定基準で行うことができる。
【0023】
変位は、切り取られている部分が、第１のバイナリコードにおける好適な場所に位置することから、生じる場合があり、その結果、閉じたバイナリコードが再び出現する。より小さい測定基準に関して、トリミングされた、第１のバイナリコードのコードスペースからの開始値Ｓは、ＣＮｍ=０で新たなゼロ位置として設定することができる。これは、結果としてゼロ位置の変位を有することができる。より小さい測定基準上の開始値Ｓに割り当てられた、これによりゼロ位置に割り当てられたトリミングされたより大きな測定基準の開始位置ＰＳは、以下のように記述することができ、
ＰＳ=Ｓｘ３６０°／Ｍ
第２のバイナリコードの短縮されたコードスペースにおける開始値としてのＳをこうして、第１のバイナリコードのコードスペース内に定めることができ、これにより、より大きなトリミングされた測定基準上の開始位置ＰＳは、より小さい測定基準上のゼロ位置との関係に設定することができる。
ＰＳ=Ｓｘ３６０°／Ｍ
第２のバイナリコードの短縮されたコードスペースにおける開始値としてのＳをこうして、第１のバイナリコードのコードスペース内に定めることができ、これにより、より大きなトリミングされた測定基準上の開始位置ＰＳは、より小さい測定基準上のゼロ位置との関係に設定することができる。
【0024】
位置変位は、開始値がＳ=０である場合には起こらない。変位は、それ故全てのケースにおいて必須ではない。
【0025】
以下のマッピングルールＶは、ＰＭとＰｍとのマッピング関係を記述するために使用することができる。
ＰＭ=ｍ／Ｍ*Ｐｍ+ＰＳ
ＰＭ=ｍ／Ｍ*Ｐｍ+ＰＳ
【0026】
このマッピングルールはしたがって、ｍ／Ｍによって表される変倍と、ＰＳによって表される変位の両方を含んでいる。
【0027】
マッピングはしたがって、変倍及び／又は位置変位を考慮して行うことができる。変倍はここでは、符号語の第１の数と符号語（Ｃ）の第２の数の関係性を確立することができる。
【0028】
マッピングルールＶは、ＰＭとＰｍのマッピング関係を記述する。本発明の実際の用途では、Ｐｍは、突き止めるべき値であり、マッピングルールＶは、以下のように再構成することもできる。
Ｐｍ=（Ｍ／ｍ）*（ＰＭ-ＰＳ）
Ｐｍ=（Ｍ／ｍ）*（ＰＭ-ＰＳ）
【0029】
マッピングルールＶは、好ましくは、それらに割り当てられたコード位置ＰＭを有する第１のバイナリコードから、第２のバイナリコードの開始位置ＰＳを好ましくは差し引くことができ、事前定義された係数による乗算を通して第２のバイナリコードの値の範囲にマッピングすることができ、とりわけ第１の数Ｍの符号語を第２の数ｍの符号語にマッピングすることができるという事実を含む。
【0030】
バイナリコードは、各々が、バイナリコードが延在する符号語長の中の固有のコード位置に割り当てられた固有の符号語を有することがさらに好ましい。バイナリ符号語の固有のシーケンシングを通して、絶対位置を突き止めるためのさらなる測定なしに、センサデバイスを利用する測定基準の読み取りを直接行うことができることを保証することが可能である。測定基準がセンサデバイスに対してビット単位で変位される場合、事前に決められた符号長を有するバイナリ符号語の特有のシーケンスを生成することができ、そこでは、各符号語は正確に一度しか出現しない。各符号語は一度しか出現しないため、正確に１つのコード位置を、各符号語に割り当てることができることになる。第１のバイナリコード及び第２のバイナリコードの符号語は好ましくは、同一の符号語長、とりわけＬビットを有する。５から１６ビットの間の符号語長を有する符号語が、とりわけ有利であることが分かっている。しかしながら符号語長はここでは、とりわけ符号語の数に応じて選択することができる。
【0031】
第２のバイナリコードに残っている符号語が、第１のバイナリコードの符号語と同一のシーケンスを有する、とりわけその一部分にあるシーケンスを有する場合、さらに有利である。簡素なマッピング、及びそれによる第２のバイナリコードの第１のバイナリコードへの移し替え、並びにそれ故、第１のバイナリコード用に設計されたセンサデバイスの使用は、この方法において簡素なやり方で可能である。固有の割り当てをこのようにして保証することができる。
【0032】
測定基準は、単一のトラックと共に、及び／又はバイナリ位置マーキングを有する少なくとも１つの位置トラックを備えた複数のトラックと共に設計される場合、さらに有利である。絶対位置はしたがって、簡素なやり方で読み出すことができる。位置マーキングはここでは好ましくは、測定基準の符号化された領域から、とりわけ測定基準の反射領域及び／又は透過領域及び／又は偏光領域から形成することができる。さらなるトラック、インデックストラック、第２の、好ましくはこれもまた反転された絶対トラック、増分トラックなども、特に好ましく設けることができ、その結果、測定基準は、とりわけ差分式に、及び／又はアレイサンプリングの行程においてスキャンされ得る、或いは補間を通してより細かく分割することもできる。
【0033】
第１のバイナリコードが、疑似乱数生成器を利用して生成され得ることがさらに提案されている。それ自体が周期的に繰り返す疑似乱数ビットシーケンスを、特に所与の開始値で、この目的のために生成することができる。最大長のバイナリコードは好ましくは、好適な疑似乱数生成器を利用して生成することができる。反復が生じる前に、このケースでは生成器によって全ての可能なビットの組み合わせが生成される。既存のハードウェアを、これによって最も有効に活用することができる。測定基準の個々の領域の疑似乱数分配は、このようにして生成することができ、そこでは個々の領域は、バイナリコードの個々のビットに対応することができる。個別に符号化された領域はここでは、１つずつ配置され、その結果、測定基準の特有の数の連続した領域は、絶対コード位置を固有に定義する符号語を各々形成する。測定基準が１ビットだけ変位されるとき、新たな符号語は既に形成され、異なる符号語のシーケンスが、絶対的に捕らえられるべき全範囲にわたって利用可能である。この種の連続する、又は一連のコードは、チェーンコード又は疑似乱数コードと呼ばれることが多い。
【0034】
別の実施例は、スキャンされたセンサ信号をさらに処理するためのさらなる処理ユニットを提供する。さらなる処理ユニットは、とりわけ好ましくは、このようなコード位置信号を、異なる測定基準からのセンサデバイスを利用して捕らえられるような方法で設計することができる。さらなる処理ユニットは、とりわけ、増分信号を生成する機能ブロックを含むことができる。整流信号が、代替として、又は追加で、生成される場合もある。移動の速度及び／又は方向の測定としてのさらなる信号、例えば増分ＡＢ信号などが好ましくは、さらなる処理ユニットにおいて、突き止められた符号語から、とりわけそれらから突き止められたコード位置から突き止めることができる。さらなる処理ユニットは、多重値を形成する、又は線形システムでは多重長値を形成するカウンタとして設計される場合もある。さらなる処理ユニットはさらには、ＢｉＳＳ、ＳＰＩなどのインターフェースであってもよい。
【0035】
有利な実施例によれば、コードスペース内でスキャンされた符号語の位置への変換は、ルックアップテーブルを利用して、及び／又はフィードバックのために復号された
シフトレジスタを利用して行われる。或いは、又は追加で、他の数学的な方法を使用することもできる。センサデバイスを利用して突き止められたバイナリコードは、使用される位置測定デバイス及び／又は使用される測定基準から独立してこのようにして固有の位置に変換することができる。位置を、これによって突き止め、処理することができる。同一の機能及び／又は回路ブロックを、第１のバイナリコードのように、第２のバイナリコードを処理するためのこのようにして使用することができ、変換を、とりわけ、センサデバイスの後に続くさらなる処理ユニットにおいて実行することができる。
シフトレジスタを利用して行われる。或いは、又は追加で、他の数学的な方法を使用することもできる。センサデバイスを利用して突き止められたバイナリコードは、使用される位置測定デバイス及び／又は使用される測定基準から独立してこのようにして固有の位置に変換することができる。位置を、これによって突き止め、処理することができる。同一の機能及び／又は回路ブロックを、第１のバイナリコードのように、第２のバイナリコードを処理するためのこのようにして使用することができ、変換を、とりわけ、センサデバイスの後に続くさらなる処理ユニットにおいて実行することができる。
【0036】
同一の符号長を有する第１の数の符号語を有する第１のバイナリコードが、完全なコードである場合、さらに有利である。本発明の意味において、完全なバイナリコードは、全ての可能な符号語がコードスペース内に出現するコードを指すことができる。完全なバイナリコードは、とりわけ、全ての可能なＭ＝２Ｌビットの組み合わせが生じるコードであってよく、ここではＭは、第１の数の符号語を記述し、Ｌは符号語長を記述する。
【0037】
第１及び／又は第２のバイナリコードが閉じたコードである場合、さらに好ましく、ここでは、最後の符号語を越えて、とりわけ最後のコード位置を越えて、第１の符号語、とりわけ第１のコード位置が再び後に続く。閉じたコードは、とりわけ、先行する、又は続いて起こる符号語を、各ケースにおいて１ビットのシフト演算を通して生成することができる、一連の符号語を有することができる。コードは好ましくは周期的であり得る。対応する閉じたバイナリコードは好ましくは、コードの終わりからコードの始まりに戻るときですら、不連続性を提示しない。
【0038】
第２のバイナリコードの場合には、このような挙動は、第１のバイナリコードとの比較において削除されている符号語を有する領域の始まりと、終わりを含めた、その、とりわけ完全な第１のバイナリコードの挙動に基本的に匹敵し、それ故、同等のやり方でほとんど労力を必要とせずに扱うことができる。完全な第２のバイナリコードの領域内のコードの不連続性は、このようにして回避することができる。
【0039】
構築の観点から、測定基準は、回転測定基準として、とりわけ円形ディスク又はローラとして設計されることがさらに提案されている。このようなケースでは、第２のバイナリコードの、とりわけ同等の部分の、第１のバイナリコード上へのマッピングは、とりわけバイナリコードが閉じたコードとして設計される場合、簡単なやり方で行うことができる。
【0040】
さらなる実施例は、第２のバイナリコードを第１のバイナリコード上にマッピングするために、固有のコード位置が、開始値及び終了値を通して、又は符号語の第２の数ｍ及び第１のバイナリコード内の第２のバイナリコードの開始値又は終了値を通して、さらなる処理ユニット内で事前定義されることを提供する。このようにして、さらなる処理ユニット内の評価システムで２つのバイナリコードの間の相関を実行することができる。位置出力は、例えば、０とＭ-１との間のコード位置が常に出力されるような方法でこうして調節することができ、この場合、Ｍは、第１のバイナリコードの符号語の第１の数を表す。この領域における探索及び追加を制限するために、並びにたった一度提示されるバイナリコードとの一致を見つけるために、開始位置及び終了位置が評価のために指定される場合、有利である。
【0041】
使用されるべきそれぞれの測定基準に対してマッピングを実施するためには、３つのパラメータ
-第１のバイナリコード内の開始値Ｓ、
-第１のバイナリコード内の終了値Ｅ、及び／又は
-第２の符号語の数ｍのうちの少なくとも２つがさらなる処理ユニットに対して指定されるだけで十分である。第１の符号語の数Ｍは、記憶されたコード変換のおかげで、任意のイベントにおいてさらなる処理ユニットに知られており、固定値としてそこに記憶することができる。３つの値は、関係式ｍ=Ｍ-（Ｓ-Ｅ-１）を利用して変換することができる。
-第１のバイナリコード内の開始値Ｓ、
-第１のバイナリコード内の終了値Ｅ、及び／又は
-第２の符号語の数ｍのうちの少なくとも２つがさらなる処理ユニットに対して指定されるだけで十分である。第１の符号語の数Ｍは、記憶されたコード変換のおかげで、任意のイベントにおいてさらなる処理ユニットに知られており、固定値としてそこに記憶することができる。３つの値は、関係式ｍ=Ｍ-（Ｓ-Ｅ-１）を利用して変換することができる。
【0042】
第２のバイナリコードが、第２のバイナリコードを第１のバイナリコード上にマッピングするために、測定基準の現在のコード位置から差し引くことができる開始位置を開始アドレスに有する場合、さらに有利である。第２のバイナリコードと第１のバイナリコードの相関はこうして、簡素なやり方で確立することができ、マッピングが達成される。
【0043】
本発明のさらなる実施例において、少なくとも多様なセンサ素子を備え、その結果、符号語の全体の符号語長Ｌを同時に、又は順序通りに、とりわけ部分的に、又は全体として順序通りに捕らえることができる、センサデバイスが提案される。センサ素子の数は、符号語長Ｌに対応することがとりわけ好ましい。特定の用途に応じて、センサ素子は好ましくは、感光性センサとして、とりわけフォトダイオードとして、及び／又は磁場センサとして、とりわけホールセンサとして設計することができ、これを利用して、測定基準によって調節される変化を、とりわけ効果的に且つ簡素に測定することができ、且つ対応する信号強度に変換することができる。
【0044】
位置測定デバイスが、測定又はカウント位置測定デバイスとして設計される場合が好ましい。測定システムとして設計されるとき、測定を行って位置を突き止めることができ、そこでは、使用されているバイナリコード内に位置するコード位置が捕らえられる。信号の評価は好ましくは、さらなる処理ユニットによって実施することができ、位置出力は好ましくは、完全なバイナリコードにわたって連続することができる。
【0045】
カウントシステムとして、符号語又はインデックス信号の認識に続いて、測定値に対する同期及び／又はチェックが再び行われるまで、これらを超えてカウントし続ける位置測定デバイスが、とりわけ示されている。しかしながら、第２のバイナリコードの場合に回転又は移動中、その間のカウントによって突き止められたコード位置はまた、使用中、コード領域の外に位置する場合もある。必要であれば、このような理由のためにさらなる処理ユニットによって修正を行うことができる。第２のバイナリコードの第１の分離点に到達すると、さらなる処理ユニットは、この目的のために、第２のバイナリコードの第２の分離点までジャンプすることができ、そこからカウントが続けられる。
【0046】
冒頭で言及したタイプの方法において、測定基準のバイナリコードが、第１のバイナリコード上にマッピングされる第２の数の符号語を有する第１のバイナリコードの一部分を形成するバイナリコードである点において、その目的は達成される。
【0047】
位置測定デバイスと関連して既に記載した利点は、このことから生じる。位置測定デバイスの特徴の全ては、個々に、又は組み合わせて、本発明による方法に適用することもできる。
【0048】
既に記載したように、２つのバイナリコードはとりわけ、バイナリコードが延在する符号語長を有する固有のコード位置に各々割り当てられる固有の符号語を有することができる。
【0049】
第２のバイナリコードのコード位置は、とりわけマッピングルール（Ｖ）を利用して、
第１のバイナリコードのコード位置の上にマッピングすることができる。マッピングは、変倍係数及び／又は位置変位を考慮して行うことができる。変倍係数は、符号語の第１の数Ｍと符号語の第２の数ｍの関係性を確立することができる。
第１のバイナリコードのコード位置の上にマッピングすることができる。マッピングは、変倍係数及び／又は位置変位を考慮して行うことができる。変倍係数は、符号語の第１の数Ｍと符号語の第２の数ｍの関係性を確立することができる。
【0050】
本発明のさらなる詳細及び利点は、図面に示される例示の実施例を参照して以下により詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【0051】
【図1a】第１のバイナリコードを有する測定基準を備えた位置測定デバイスを示す図である。
【図3a】第１のバイナリコードの一部分を形成する第２のバイナリコードを有する短縮された測定基準を備えた位置測定デバイスを示す図である。
【図7】さらなる処理ユニットを備えた位置測定デバイスのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0052】
より詳細には示されていない構成要素の絶対位置を突き止めるために、極めて異なる技術分野で使用され得る位置測定デバイス３の一部が、図１～図３に例示されている。機能ブロックに分割された、位置測定デバイス３のブロック図が、図７に示される。
【0053】
位置測定デバイス３は、要求通りに、光学又は磁気位置測定デバイス３として具現化することができる。そのような位置測定デバイス３は、測定基準４並びにセンサデバイス６を備えることができる。光学位置測定デバイス３のケースでは、測定基準４は、異なるように反射性の領域又は光透過性の領域９を備えることができ、そこでは、測定基準４の目盛りは、図示されない光源によって照射される。磁気位置測定デバイス３のケースでは、測定基準４の目盛りはこれに反して磁気位置マーキング９を備え、その磁力は異なっている。用途に応じて、測定基準４は、線形又は円形の目盛りをさらに備えることができる。
【0054】
例示の本実施例によれば、測定基準４は、回転測定基準４として設計されている。測定基準４は、バイナリコード１、２の方式で設計され、バイナリコード１、２の１ビットに各々が対応するコード位置マーキング９の形態の符号化された領域を備える位置トラック５を備える。コード位置マーキング９は、センサデバイス６の助けを借りて、及びとりわけ多様なセンサ素子７を利用してスキャンすることができる。位置トラック５のコード位置マーキング９の移動の捕捉は、その位置における変化を再現するコード位置を提供する。用途に応じて、複数の位置トラック５、例えばさらなる、場合によっては反転された絶対トラックなど、或いはインデックストラック又は増分トラックなどが設けられる場合もあり、これを利用して、インデックスマーキング又は増分の１つ又は複数をスキャンすることができる。
【0055】
位置測定デバイス３の動作中、位置トラック５のコード位置マーキング９は、例示の本実施例に従って円形測定基準４を用いて、移動の方向Ｂでの回転の軸を囲む半径を有する円形トラックに沿って移動され、センサデバイス６のセンサ素子７によって検出される。測定基準４は好ましくは、この目的のために、回転測定基準４として、とりわけ円形ディスク又はローラとして設計することができる。測定基準４は、代替として、例えば線形目盛りとして設計される場合もある。
【0056】
測定基準４の位置トラック５のコード位置マーキング９は、例示の本実施例では、バイナリコード１、２として設計される。バイナリコード１、２は疑似乱数生成器を利用して生成することができる、例えば疑似乱数コードであり得る。事前に決められた開始値Ｓで、それ自体を周期的に繰り返す見かけ上のランダムビットシーケンスが、このようにして生成される。バイナリコード１、２はここでは、変位に応答して新たな符号語Ｃが常に生成されるような方法で設計されている。開始の値Ｓが再び始まる、閉じたバイナリコード１、２の終わりであっても、不連続性は全く生じない。バイナリコード１、２は、とりわけシフトコードとして設計され得る。このことは、場所の１つ又は複数だけ変位されたときに、新たな、及び再び固有の符号語Ｃが生成されることを意味している。
【0057】
図１では、測定基準４は、第１のバイナリコード１で符号化された目盛りを備える。第１のバイナリコード１は、第１の数Ｍの符号語Ｃを有し、その各々が、事前定義された符号語長Ｌを有する。符号語長Ｌは、必要に応じて選択することができ、任意の数のビット、とりわけＮ個のビットを有することができる。例示の本実施例によれば、符号語Ｃは、５ビットの符号語長Ｌを有する。第１の数Ｍの符号語Ｃは、ここでは、３２であるように選択され、すなわち２の５乗ビットである。しかしながら他の構成も考えられ、その場合、異なる第１の数Ｍの符号語Ｃ及び／又は異なる符号語長Ｌが選択される。バイナリコード１の助けを借りて、全てのコード位置ＰＭを固有に特定することができ、その結果、とりわけコードスペース内のコード数ＣＮＭに割り当てられたコード位置の全て、及びしたがって物理的コード位置ＰＭの全て、とりわけ角度値を、測定基準４に対して固有に特定することができる。詳細には、使用されるバイナリコード１は、完全な、及び／又は閉じたバイナリコード１である。完全なコード１はここでは、Ｍ＝２Ｌビットの組み合わせの全てが出現するものである。閉じたバイナリコード１、２は、バイナリコード１、２の終わりからその自由に定義可能な開始までさえ、いかなる不連続性も持たない。
【0058】
バイナリコード１、２における不連続性は、ここでは、シフトコードが１ビットだけ変位されるとき、コード位置ＰＭ、Ｐｍにおける連続する変化として定義され、単一のステップで構成されてはいない。不連続性を有するバイナリコード１、２は、本発明による実施及び評価を、制限を伴って、及び／又はビットシーケンスの一部分において可能にする。
【0059】
図１ｂに見ることができるように、第１のバイナリコード１は、このケースでは、とりわけＣＮＭ＝０、及びコード位置ＰＭ=０で始まり、以下のビットシーケンス０１００１ ０１１００ １１１１１ ０００１１ ０１１１０ １０１００ ００を有する。符号語長Ｌ＝５で、Ｍ＝３２の符号語Ｃの全体は、この完全なコード１で形成することができ、符号語Ｃは、各ケースにおける１ビットのシフト演算を通して、先行する符号語Ｃから各々生成することができ、これらは固有である。このような符号語Ｃは、図１ｂの表での順序でコード数ＣＮＭで対応するように番号が付けられ、且つコードスペースを形成する。またこの表に見ることができるように、バイナリコード１がまたがる符号語長Ｌを有する測定基準４上の固有の物理的コード位置ＰＭ（度での）もまた、各々の固有の符号語Ｃに割り当てることができる。表におけるそれぞれのコード数ＣＮＭはここでは、コード位置ＰＭ=ＣＮＭｘ３６０°／Ｍに対応し、ここでは、物理的コード位置ＰＭは、符号語Ｃの時計周りの意味においてＬビットの最後に割り当てられる。図１ａ及び図１ｂでは、コードスペースにおけるコード数ＣＮＭ０での符号語Ｃ ０００００、及び物理的コード位置ＰＭ＝０が、開始位置として選択されている。３６０°の全角度は、線形システムでは、Ｍ個のコード位置ＰＭを有するセグメントに対応する。
【0060】
これらの固有のコード位置ＰＭを今度は、測定基準４に空間的に割り当てられたセンサデバイス６を利用して読み出すことができる。この目的のために、センサデバイス６のセンサ素子２を利用して位置マーキング９をスキャンすることができる。センサデバイス６は、例示の本実施例によれば、半径方向に互いの隣に配置された５つのセンサ素子７を備える。本ケースでは、これは符号語長Ｌに対応する。本発明は、しかしながらこれに制限されるものではない。むしろ、より多くの、又はより少ないセンサ素子７が設けられるさらなる構成を考えることが可能である。センサデバイス６にとって少なくとも多様なセンサ素子７を有することがとりわけ好ましく、その結果、符号語Ｃの全体の符号語長Ｌを同時に又は順序通りに、とりわけ部分的に、又は全体として順序通りに捕らえることができる。
【0061】
センサ素子７は各々、基本的に同一の長さを有し、技術的に最小の距離離れてセンサトラック１１上に配置される。センサ素子７の長さは好ましくは、測定基準４の位置トラック５の位置マーキング９の長さに合わせて調節される。位置測定デバイス３はしたがって、デジタル値を捕らえるために固定されたサイズのセンサ素子７を有し、これにより、コード位置マーキング９の長さ、及びこれにより１つのビットの長さが事前定義される（特定の制限の範囲内で）。バイナリコード１、２の位置への割り当ては変更することができないため、位置測定デバイス３は、完全なバイナリコード１を有する測定基準４を捕らえるように設計される。
【0062】
回転位置測定デバイス３の場合、このことは、ビットシーケンスを配置する必要がある半径もまた、フルバイナリコード１における事前定義された長さのビット９及び固定された数のビット９によって決められることを意味する。より小さい半径が目下使用されている場合、完全なバイナリコード１におけるビット９の長さは、より小さくなり、その結果として、これはもはや、とりわけ所与のセンサデバイス６のセンサ素子７によって正確に捕らえることができない。一方で、測定基準上のものと一致させたセンサ素子７の長さ及びビット９の長さが変更されないままである場合、バイナリコード１の一部分のみを使用することができる。本発明によって、符号語Ｃが削除されるとき、完全なバイナリコード１に当然存在するが、正確な位置に位置していない、及びこれにより残りの使用領域内のコード位置に位置していない、或いはさらには、排除された領域内に位置するビットの組み合わせが読み出される可能性が阻止される。センサ素子７によって捕らえられたコード位置は、そうでなければ、例えば、非連続である、又は同一の符号化を伴う２つのコード位置が存在する場合、固有でない場合すらある。
【0063】
ここで異なる測定基準４と共に、とりわけ異なる直径を有する異なる測定基準４と共に、とりわけ位置マーキング９の長さが同じままである事前定義されたシステム３を利用して、位置測定デバイス３に対処することを可能にする可能性を実現するために、より小さい測定基準４上で、バイナリコード２が、第１のバイナリコード１の一部を形成し、第１のバイナリコード１上にマッピングすることができる第２の数ｍの符号語Ｃを有するバイナリコード２であるような方法でバイナリコード１を調節することができる。このようにして、第１のバイナリコード１の特定の部分を削除することができ、それにもかかわらず固有のコード位置割り当てを達成することができる。図２の例示は、一例として、失われた部分１０を有して、数Ｍの符号語Ｃに対して設計された第１の測定基準４のそのようなバイナリコード１を示しており、このコード１は、分離点Ｔ１、Ｔ２を有する。
【0064】
この短縮されたコード１は、このとき、図３ａの一例によって示されるように、とりわけ、より小さい設計の第２の測定基準４に移すことができる。第２のバイナリコード２はとりわけ、このとき、分離点Ｔ１、Ｔ２で結合させることができる。例えば図２及び図３ｂに見ることができるように、符号語Ｃの一部は、バイナリコード１から除去されており、例えばコード数ＣＮＭ５から１０を有する符号語Ｃを比較されたい。このようにして、異なる直径を有する測定基準４に対して同一のスキャナを使用することができる。
【0065】
第２のバイナリコード２は、第１のバイナリコード１の一部のコードを表しており、もはや完全ではないが、それ自体で閉じており、またシフトコードとして不連続性も全く持たない。このような挙動は、第１のバイナリコード１の挙動に概ね対応しており、それ故さらなる処理ユニット８においてほとんど労力を必要とせずに、同様のやり方で扱うことができる。
【0066】
本発明によれば、第２のバイナリコード２は、とりわけ事前定義されたマッピングルールを利用して第１のバイナリコード１上にマッピングすることができる。
【0067】
マッピングは、第２のバイナリコード２のコード位置Ｐｍを、第１のバイナリコード１のコード位置ＰＭ上にマッピングすることができるような方法で行われる。マッピングルールはここでは、ＰｍとＰＭのマッピング関係を提供する。
【0068】
マッピングルールＶは、例えば、式
ＰＭ=（ｍ／Ｍ）*Ｐｍ+ＰＳ
又は
Ｐｍ=（Ｍ／ｍ）*（ＰＭ-ＰＳ）
を利用して同じ方法で記述することができる。ＰｍとＰＭのマッピング関係は、固定され、固有であるため、指定されたマッピングルールを利用してＰｍをＰＭ上にマッピングすることができ、またＰＭをＰｍ上にマッピングすることもできる。ｍ<Ｍでのそれぞれの測定基準に対する第２のバイナリコード２の最初の生成では、第１のバイナリコード１の削除された部分は、これが、固定され、且つ固有のマッピング関係となるような方法で選択される。それぞれのマッピングはこのとき、マッピングルールＶを利用して計算することができる。
ＰＭ=（ｍ／Ｍ）*Ｐｍ+ＰＳ
又は
Ｐｍ=（Ｍ／ｍ）*（ＰＭ-ＰＳ）
を利用して同じ方法で記述することができる。ＰｍとＰＭのマッピング関係は、固定され、固有であるため、指定されたマッピングルールを利用してＰｍをＰＭ上にマッピングすることができ、またＰＭをＰｍ上にマッピングすることもできる。ｍ<Ｍでのそれぞれの測定基準に対する第２のバイナリコード２の最初の生成では、第１のバイナリコード１の削除された部分は、これが、固定され、且つ固有のマッピング関係となるような方法で選択される。それぞれのマッピングはこのとき、マッピングルールＶを利用して計算することができる。
【0069】
マッピングルールＶは、変倍係数を用いる変倍及び位置変位を含む。ｍ位置を有するより小さいコードディスク４を捕らえるときに、Ｍ位置を有する大きなコードディスク４の位置の一部が失われるため、これは必須である。しかしながらさらなる処理ユニット８は好ましくは、大きなコードディスク４の全ての位置を予想し、その一方で、サイズ関係は、同時に所与の考慮の対象とならなければならない。これはマッピングによって達成される。
【0070】
第２のバイナリコード２もまた、固有の符号語Ｃを有し、その各々は、バイナリコード１、２が延在する符号語長Ｌを有する固有のコード位置Ｐｍに割り当てられる。第２のバイナリコード２の符号語Ｃはここでは、バイナリコード１に関して削除された符号語Ｃを伴って、第１のバイナリコード１の符号語Ｃと同一のシーケンスを有する。第２のバイナリコード２は、連続する位置値を可能にし、なおも閉じているシフトコードとして、不連続性は全く持たない。バイナリコード２は、新たなコード数ＣＮｍ=０で、開始値Ｓについてバイナリコード１からのコード数ＣＮＭ１１で始まり、新たなコード数ＣＮｍ=２５で、終了位置Ｅで完全なバイナリコード１からのコード数ＣＮＭ４で終了する。
【0071】
上記で参照されたマッピングルールはしたがって、バイナリコード２の符号語Ｃに対応するコード位置Ｐｍの変位と、とりわけ位置Ｐｓによる変位と、係数Ｍ／ｍ又はｍ／Ｍによる、とりわけバイナリコードの角度値としての物理的コード位置Ｐの乗算による変倍に対応する。
【0072】
図３ｂの表におけるそれぞれのコード数ＣＮｍはここでは、コード位置Ｐｍ=ＣＮｍｘ３６０°／ｍに対応する。
【0073】
コード数ＣＮｍは、０から２５まで延在し、ＣＮＭ=３１からＣＮＭ=０の完全なバイナリコード１のコード数ＣＮｍに関するオーバーフローを考慮に入れている。
【0074】
図３ｂの表は、ＣＮＭの値が列挙されており、とりわけ、本発明の背景をより理解するのに役立っている。本発明の実際の実現では、位置Ｐｍの計算は、その後のマッピングを伴って図１ｂに例示されるコード変換によって行われるため、図３ｂによる表は、センサデバイスに記憶する必要はない。
【0075】
測定基準４が第２のバイナリコード２を有する目盛りを備える、図３ａ及び図３ｂの例示の実施例によって示されるように、第２のバイナリコード２は、例示の本実施例によれば、以下のビットシーケンス：１１１１０ ００１１０ １１１０１ ０１０００ ００１００ １を有する。このビットシーケンスは、時計周りの方向の測定基準４の移動と共に、コード開始値Ｓで記録される。符号語長Ｌ＝５が依然として同じ状態のままで、このコード２で、ｍ＝２６の固有の符号語Ｃの全体を形成することができる。図３ｂの表に見ることができるように、バイナリコード２がまたがる符号語長Ｌを有する固有の物理的コード位置Ｐｍもまたこれにより、各固有の符号語Ｃに割り当てることができる。
【0076】
第２のバイナリコード２を第１のバイナリコード１上にマッピングするために、開始値Ｓ及び符号語Ｃの第２の数ｍ、又は開始値Ｓ及び終了値Ｅ、又は終了値Ｅ及び符号語Ｃの第２の数ｍを、例えば特定することができる。第２のバイナリコード２の第１のバイナリコード１への固有のマッピング、及びこれにより、位置測定デバイス３のさらなる構成要素の有用性、とりわけセンサトラック１１上のセンサ素子７及びさらなる処理ユニット８の有用性を、このようにして達成することができる。第２のバイナリコード２はとりわけ、第２のバイナリコード２を第１のバイナリコード１上にマッピングするために、とりわけ角度値として、それぞれのコード位置ＰＭから差し引くことができる開始位置ＰＳを有することができる。
【0077】
図３ｂの表によれば、コード数ＣＮｍ=１１は、例えば、図１の完全な測定基準４上の角度値ＰＭ=ＣＮＭｘ３６０°／Ｍ=１１ｘ３６０°／３２=１２３．７５°（０°に対応するＣＮＭ=０を参照して）、及び図２のトリミングされた測定基準４上の開始位置ＰＳに対応する。角度分解能は、３６０°／３２=１１．２５°であり、コード数ＣＮＭ=１６は、完全なバイナリコード１を有する測定基準上の１８０°に対応する。
【0078】
図３ａにおけるより小さい測定基準上にマッピングされた図２のトリミングされた測定基準の角度分解能は、３６０°／２６=１３．８５°である。ＣＮｍ=０（０°に対応する）で、ＣＮｍ=１はここでは、角度１３．８５°に対応し、ＣＮｍ=１３は角度１８０°に対応する。
【0079】
第２のバイナリコード２の位置マーキング９もまた、センサデバイス６によって記録することができ、その後、さらなる処理のためにさらなる処理ユニット８に送ることができる。第１のバイナリコード１の符号語Ｃ及び第２のバイナリコード２の符号語Ｃのコード位置ＰＭへの変換は、その後、さらなる処理ユニット８において行うことができ、例えばルックアップテーブル及び／又は他の数学的な方法を利用して、例えばフィードバックシフトレジスタを利用して、行うことができる。さらなる処理ユニット８は、この目的のために機能ブロックとしてコード変換器１２を備える。このようにして各ケースにおいて突き止められたコード位置ＰＭは、その後、さらなる処理ユニット８によって処理することができ、そこからさらなる信号を生成することができる。さらなる処理ユニット８は、デジタル及び／又はアナログ機能及び回路ブロック１２、１３、１４で構成することができ、これらは、異なる直径の測定基準４及び割り当てられたコードスペースに対して同じように使用される。異なる直径を有する測定基準４をしたがって、センサデバイス６及びさらなる処理ユニット８の集積回路としての単一のハードウェア実現と共に、例えばスキャンし、評価することができる。位置測定デバイス３において、増分Ａ／Ｂ信号を、例えば、移動の速度及び方向に対する測定として生成することができる。第２のバイナリコード２の処理のために、第１のバイナリコード１に対して使用されるのと同じ機能ブロックを使用することを可能にするために、すなわち、とりわけコード変換器１２の機能ブロック、マッパー１３の機能ブロック及び下流の機能ブロック１４を使用することを可能にするために、第２のバイナリコード２の第１のバイナリコード１上へのマッピングを行うことができる。
【0080】
さらなる処理ユニット８は、例えば、コード変換器１２及び／又はマッパー１３に続く以下の機能ブロック１４を有することができる。
【0081】
さらなる処理ユニット８はここでは、増分信号及び／又は整流信号を生成するブロックを提供する。さらなる処理ユニット８は、多重値を形成するカウンタとしてさらに設計される。詳細には、さらなる処理ユニット８は、例えばＢｉＳＳ、ＳＰＩなどのインターフェースを提供する。
【0082】
既に記載したように、マッパー１３もまた、コード変換器１２に統合することができる、及び／又はコード変換器１２に続く複数の機能ブロック１４の１つ又は複数に統合することができる。
【0083】
本発明による位置測定デバイス３は、測定を利用して位置の連続確認が行われる測定システム、及び／又はカウントシステム３の両方において使用することができる。
【0084】
本発明による位置測定デバイスの場合、位置測定デバイス３の絶対位置を簡素なやり方で生成することができる。測定基準４の異なる半径に対して、位置測定デバイス３のために異なるセンサデバイス６及びさらなる処理ユニット８を設ける必要はもはやない。第２の数ｍの符号語Ｃを有する第２のバイナリコード２を第１の数Ｍの符号語Ｃを有する第１のバイナリコード１上にマッピングし、その各々が符号語長Ｌを有することによって、とりわけ、より小さい直径を有する測定基準４をそれぞれのシステム３に合わせて調節することができ、記録された信号はしたがって、既存のさらなる処理ユニット８によって、問題なく処理される。Ｌビットで設計される単一の固定センサ配列、及び位置マーキング９の長さに対応する固定長を有するセンサ素子７で、符号語Ｃを閉鎖コードで決定することができるため、有利には、本発明はそれ故、とりわけ回転式の光学又は磁気位置測定デバイス３において利用することができる。この結果として、コード１、２全体のそれぞれの長さ、及びこれにより測定基準４の直径もまた特定することができる。変倍は、ｍ／Ｍに比例して、より少ない符号語Ｃで、これにより、より小さい直径の測定基準４で行われる。
【0085】
測定基準の回転位置を突き止めるための本発明による位置測定デバイスでの測定プロセスのフローが、図４から図６を参照して再度詳細に以下に記載される。図４は、図１ａに対応し、図５は図２に対応し、図６は、図３ａに対応しており、位置情報は、実例として各ケースにおいて追加されている。
【0086】
位置測定デバイス３は、図４によれば、測定基準４と、センサデバイス６と、さらなる処理ユニット８とを備える。第１のバイナリコード１は、測定基準４上に存在しており、これはセンサデバイス６によって、それに対応してスキャンすることができる。センサデバイス６は、符号語Ｃでサンプリングするように設計されており、本実例では、５つのセンサ素子７を有する。センサデバイス６は、チップ上に統合することができる。さらなる処理ユニット８は、センサデバイス６に接続される。これを、センサデバイス６と一緒に共通のチップ上に統合することができる。
【0087】
さらなる処理ユニット８は、複数の機能ブロック、すなわち符号語の位置情報への変換を実行するコード変換器１２と、マッピング関係を考慮に入れるマッパー１３と、さらなる機能ブロック１４とを備える。さらなる処理ユニットの機能ブロック１２、１３、１４は、必須ではないが別個のユニットとして設計される場合もある。機能ブロック１２、１３、１４の個々の、複数の、又は全ての機能はまた、共通のユニットに、例えば共通の集積回路において実現される場合もある。
【0088】
よりよい理解のために、既知の測定法を最初に説明する。
【0089】
例示の実施例では、符号語Ｃは、シフトコード変換のために、図１ｂに例示される表に記憶される。コード変換は、コード変換器１２によって実施され、コード変換器において表の変換が実施される。好ましくはコード変換は、シフトレジスタによって、又は記憶されたルックアップテーブルを用いて実現される。しかしながら他のタイプのコード変換も可能である。
【0090】
対応するコード数ＣＮＭが、各符号語Ｃに固有に割り当てられており、符号語Ｃに番号付けするために使用することができる。コード数ＣＮＭの数Ｍ=３２が結果として例示の実施例について生じる。
【0091】
センサトラック１１のセンサ素子７は、バイナリコード１をスキャンする。図４に例示される測定基準４の位置において、符号語Ｃ「０１１０１」が、これに対応してスキャンされ、図１ｂによって実施されるコード変換にしたがってＣＮＭ値「２１」に対応している。対応する位置ＰＭは、例示の実施例では角度位置に対応しており、その後、ＣＮＭ値を利用して、例えばコンピュータ計算により突き止められる。図１ｂにおいて与えられた式をこの目的のために使用することができ、これによるとＰＭ=２１ｘ３６０°／３２=２３６．２５°である。スキャンされた符号語Ｃ「０１１０１」はしたがって、測定基準４の位置ＰＭ＝２３６．２５°に対応する。この手順は、今までのところ本発明の実現を含んでいない。
【0092】
例えば、利用できる空間が原因で、より小さい測定基準が必要とされることが理由で、又はより低い分解能が必要とされることのみが理由で、同一のセンサデバイス６と共に他の測定基準も使用することができることを達成することが、本発明によってこのとき可能である。バイナリコード１を有する測定基準４はそれ故、本発明のさらなる説明のために、図６によるより小さい直径を有する測定基準４によって置き換えられる。
【0093】
図６によるより小さい測定基準４は、第２のバイナリコード２を有し、これは、第１のバイナリコード１のとりわけ連続した部分を形成する。バイナリコード２はしたがって、より小さい数の符号語Ｃを有し、すなわちｍ＝２６であり、位置デバイス３のこの数ｍは、測定基準４を交換する際に指定されるべきである。センサデバイス６及びさらなる処理ユニット８は、コード変換を実行するコード変換器１２と一緒に保持され、交換されない。
【0094】
センサデバイス６が次に第２のバイナリコード２をスキャンする場合、このとき図６に例示される測定基準４の位置において、符号語Ｃ「１０１１１」がそれに応じてスキャンされることになる。図１ｂによる、変更されない、記憶されたコード変換で、スキャンされた符号語Ｃ「１０１１１」は、ＣＮＭ値「２３」に対応する。この値を利用して、先に記載した手順と同様に、位置ＰＭを突き止めることができ、これにしたがってＰＭ（ＣＮＭ=２３）=２３ｘ３６０°／３２=２５８．７５°となる。
【0095】
しかしながら、このようにして突き止められた符号語Ｃ「１０１１１」に対応する角度位置の位置ＰＭは、第１のバイナリコード１を有する、図４によるより大きな測定基準４上の位置に対応するため、図１ｂによるコード変換から突き止められた位置ＰＭをさらに、マッパー１３によって実際の位置Ｐｍ上にマッピングする必要がある。
【0096】
本実例では、これは、マッピングルールＰｍ=Ｍ／ｍ（ＰＭ-ＰＳ）を利用して行われる。Ｍ／ｍはここでは、異なる数の符号語Ｃ、すなわちＭ=３２及びｍ=２６から生じる変倍係数に対応する。コードの短縮により、より小さい測定基準のゼロ位置の異なる位置合わせが生じているため、位置ＰＳは、図４の測定基準４と比較したとき、図６の測定基準４の位置変位に対応する。
【0097】
数Ｍは、さらなる処理ユニット８に知られている。マッパー１３は、例えば、記憶されたコード変換からＭを読み取ることができる、又はＭは、マッパー１３に数値として直接記憶することもできる。
【0098】
開始位置ＰＳ（図５）は、例えばコード位置ＰＭの確認と同様に、例えばＰＳ=Ｓｘ３６０°／Ｍを利用して突き止めることができる。開始値Ｓは、この目的のために測定基準を交換する際、これに応じて指定する必要がある。しかしながら終了値Ｅ及び／又は位置変位ＰＳを直接指定することも可能である。
【0099】
図６に例示される一例の実施例について、Ｍ／ｍ=３２／２６=１．２３１の変倍係数及びＰＳ＝１１ｘ３６０°／３２=１２３．７５°の位置（図５）がこれにより、トリミングされた測定基準に対して生じる。位置ＰＭ=２５８．７５°の位置Ｐｍへのマッピングについて、それはそれ故、Ｐｍ=３２／２６ｘ（２５８．７５°-１２３．７５°）＝１６６．１５４°に従う。これは、図３ｂのコード表からのコード数ＣＮＭ=１１に対応するコード「１００１１」を有する新たなゼロ位置Ｐｍ＝０°に関連する、図６による短縮された測定基準４の突き止めるべき実際の位置に対応する。
【0100】
マッパー１３は、周期的オーバーフローを突き止め、考慮に入れることができるように構成される。一例の実施例のバイナリコード１、２は、閉じたコードであり、その結果、異なる「ＰＭ-ＰＳ」を形成するときに必須であるマッピングルールを適用して、常に「０」を超えるか、「０」である必要があるということを念頭に置いている。異なる項が０未満である場合、変倍の前にそれに追加の３６０°を加える必要がある。測定基準４を有し、バイナリコード２を有するセンサデバイス６が、例えば符号語Ｃ「００００１」をスキャンした場合、このとき、それは、図１ｂによる記憶されたコード変換からＣＮＭ=１となる。位置ＰＭ=１１．２５°で、異なる項についての結果はＰＭ-ＰＳ=-１１２．５°となり、これは「０」より小さい。コードの周期的な閉じた性質のために、位置Ｐｍ=Ｍ／ｍ（ＰＭ-ＰＳ+３６０°）=３０４．６１５°が、それ故突き止められる。
【0101】
先に記載した例示の実施例では、位置ＰＭ及びＰｍは、角度位置として与えられた。位置の他の寸法を使用することも可能である。使用される位置の寸法は、とりわけさらなる処理ユニット８の機能ブロック１４に一致させることができる。例えば、さらなる処理ユニット８が角度情報を必要としないという前提であれば、他の位置の寸法をこれに応じて使用することができる。位置の寸法は、例えば、増分値である場合もある。位置の寸法は、コード数ＣＮ自体の形式を有することが、とりわけ可能である。
１つの実例がここで、このようなケースについて提示される。
１つの実例がここで、このようなケースについて提示される。
【0102】
先に記載した手順と同様に、符号語Ｃ「１０１１１」は、図６による測定基準４上のセンサデバイス６によって最初にスキャンされ、図１ｂによるコード変換において、ＣＮＭ値「２３」に対応する。ここで、しかしながら、角度寸法は、位置ＰＭについての寸法として使用されないが、ＣＮＭ自体の形式として使用され、ここでは、純粋に明確化の目的のために、識別子Ｐ’Ｍが、実施の数値として以下で使用される。この位置でのＣＮＭ値はしたがって、第１のバイナリコード１を有する図４による測定基準４の位置Ｐ’ＭＭに対応し、実際の位置にさらにマッピングされる必要がある。
【0103】
マッピングは、既に説明したマッピングルールＰ’ｍ=Ｍ／ｍ （Ｐ’Ｍ -Ｐ’S）を通してマッパー１３内で同じ方法で行われ、ＣＮ値として表される位置Ｐ’は、ここで再び変倍され、変位される。変倍係数Ｍ／ｍは、コード数ＣＮの異なる数Ｍ、ｍから生じ、変位Ｐ’Sは開始値Ｓに対応する。開始値Ｓは、直接指定することができる。終了値Ｅを指定し、数Ｍとｍとの差から開始値Ｓを突き止めることも等しく可能である、
【0104】
符号語Ｃ「１０１１１」に割り当てられたＣＮＭ値「２３」について、Ｐ’ｍ=３２／２６ｘ（２３-１１）=１４．７７の位置値がこれにより結果として生じる。これは、突き止めるべき図６による測定基準４の実際の位置に対応し、その一方でコード数自体の形式は、位置寸法として選択される。この値Ｐ’ｍは、さらなる処理ユニット８によって、とりわけ機能ブロック１４によって処理することができる。
【0105】
この実例は、マッピングが位置情報Ｐの寸法から独立することができることを明確にする。さらにより多くの位置寸法を、これに応じて使用することができる。位置寸法は有利には、さらなる処理ユニット８によってそれらを処理することができるように選択される。
【0106】
同一のセンサデバイス６を当然のことながら、任意の数ｍ＜Ｍの符号語を有するさらなる測定基準４に対しても利用することができる。測定基準４のそれぞれの設計は、マッパー１３を考慮しており、この目的のために、使用されるべき測定基準４のより少ないパラメータのみを、とりわけパラメータｍ及びＰＳ、又はこれらのパラメータが突き止めることができる他の情報、例えばＳ及びＥなどをマッパー１３に対して指定する必要がある。
【0107】
実装されたマッパー１３を備えたさらなる処理ユニット８もまた、当然のことながら、図４の測定基準４と共に機能し、このケースでは、Ｍ=ｍ、Ｐｓ=０、及びそれ故Ｐｍ=ＰＭである。
【0108】
本発明による位置デバイス３は、第１のバイナリコードと第２のバイナリコード２との間の、又は位置ＰＭとＰｍとの間の指定された、固定の、固有のマッピング関係を通して、異なるバイナリコード１、２を有する異なる測定基準４の使用をこれにより可能にし、その一方で、使用中のハードウェアの維持、とりわけセンサデバイス６、及びさらなる処理ユニット８など、並びにとりわけひとたび実装されたコード変換を維持することで、位置測定デバイス３の面倒で費用のかかる再装備の必要がなくなる。
【0109】
測定基準４の設計は、第２のバイナリコード２が第１のバイナリコード１上にマッピングされるような方法で、本発明によって選択される。マッピング関係は、固定され固有であり、その結果、このようなマッピング関係を使用して、測定されるべき位置を突き止めることができる。
【符号の説明】
【0110】
１ 第１のバイナリコード
２ 第２のバイナリコード
３ 位置測定デバイス
４ 測定基準
５ 位置トラック
６ センサデバイス
７ センサ素子
８ さらなる処理ユニット
９ 位置マーキング
１０ 一部分
１１ センサトラック
１２ コード変換器
１３ マッパー
１４ 機能ブロック
Ｍ 符号語の第１の数
ｍ 符号語の第２の数
Ｃ 符号語
Ｌ 符号語長Ｌ
ＣＮＭ 第１の符号語表におけるコード数
ＣＮｍ 第２の符号語表におけるコード数
Ｓ コードの開始値
Ｅ コードの終了値
ＰＭ 第１のバイナリコードにおけるコード位置
Ｐｍ 第２のバイナリコードにおけるコード位置
ＰＳ 開始位置
Ｂ 移動の方向
Ｔ１、Ｔ２ 分離点
Ｖ マッピングルール
２ 第２のバイナリコード
３ 位置測定デバイス
４ 測定基準
５ 位置トラック
６ センサデバイス
７ センサ素子
８ さらなる処理ユニット
９ 位置マーキング
１０ 一部分
１１ センサトラック
１２ コード変換器
１３ マッパー
１４ 機能ブロック
Ｍ 符号語の第１の数
ｍ 符号語の第２の数
Ｃ 符号語
Ｌ 符号語長Ｌ
ＣＮＭ 第１の符号語表におけるコード数
ＣＮｍ 第２の符号語表におけるコード数
Ｓ コードの開始値
Ｅ コードの終了値
ＰＭ 第１のバイナリコードにおけるコード位置
Ｐｍ 第２のバイナリコードにおけるコード位置
ＰＳ 開始位置
Ｂ 移動の方向
Ｔ１、Ｔ２ 分離点
Ｖ マッピングルール
【図1a】
【図1b】
【図2】
【図3a】
【図3b】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【国際調査報告】