位置测量系统的制作方法

位置测量系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及具有一第一部分和一相对于所述第一部分可动的第二部分的位置测量系统。所述第一部分具有一整体量具，所述整体量具有大量的标记，所述标记分别能够假定两个相互不同的值。数量为m的直接相继的标记对沿着所述整体量具的单义的绝对位置进行编码并且数量为m-1的直接相继的标记不对单义的绝对位置进行编码。所述第二部分具有一扫描装置，该扫描装置具有数量为k的单个传感器，用于扫描数量为n的直接相继的标记，其中，所述扫描装置为了所述第二部分相对于所述第一部分的确定位置而与一评价装置在功能上连接。根据本发明，满足条件n>m，其中，可借助于所述评价装置来识别所述扫描装置的扫描错误。
【专利说明】位置测量系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的位置测量系统以及一种具有权利要求11的特征的线性引导装置。
【背景技术】
[0002]从实践中已知了大量的应用，其中，值得向往的可以是，确定一第一部件的绝对位置，所述第一部件相对于一第二部件运动。例如针对这种应用可以特别是如下的线性系统和线性引导装置，它们可以用于操纵技术、尤其是线性技术中的不同应用。为此存在大量的线性技术的使用可能性，作为在机械工程、尤其是在制造和自动化技术中的机器部件。
[0003]例如从DE 10 2007 042 796 Al中提出了一种线性引导装置，其具有可在其上沿着运动的引导车。其中所描述的线性引导装置具有一绝对的整体量具(Mafiverk5rperung),用于确定所述引导车关于所述线性引导装置或者说关于安装在其上的整体量具的绝对位置。
[0004]在US 4 009 377 A中描述了一种方法，其能够实现一引导车沿着一线性引导装置的绝对位置确定。为此，针对所述引导车的每个可区分的绝对位置，借助于一移位寄存器分别产生一个伪随机二进制序列(PRBS),其也以英文名称Pseudo-Random Binary Sequence(PRBS)所公知且常见，并且将所述伪随机二进制序列应用到一沿着所述线性引导装置布置的整体量具上。一相对于所述整体量具可动的传感器可以扫描所述伪随机二进制序列(PRBS)的多个并排布置的位。为了确定所述传感器的绝对位置且因此确定所述引导车沿着所述整体量具的绝对位置，将所述移位寄存器以位串进行填充，所述位串相应于所述整体量具的零位置。随后所述移位寄存器被经常性地连续定时，直到其内容与所述传感器的测量值一致。所探测到的连续定时(Weitertaktungen)的数量是针对相对于所述整体量具的绝对位置的尺度。
[0005]其缺点在于，通过大量的干扰因素会导致在所述整体量具的扫描时或者说在确定正确的绝对位置时出现错误。由此会引起所述扫描结果的歪曲或者说有错误的绝对位置确定。例如针对引起该错误的干扰因素是噪声或不希望的电的或电磁的影响，它们会引起位错误。由于所述有错误的扫描或者说有错误的位置确定，例如当由于所述有错误的位置确定以及由此引起的所述引导车的错误控制而使得超过了制造公差时，会出现工件废品。特别是在线性引导装置的安全关键(sicherheitskritischen)的应用中,值得向往的是，在引导车的沿着一线性引导装置的绝对位置确定时实现较高的可靠性。

【发明内容】

[0006]因此本发明的任务是，提出一种位置测量系统，其能够实现可靠的绝对位置确定。
[0007]该任务通过一种具有权利要求1的特征的位置测量系统以及一种具有权利要求11的特征的线性引导装置解决。
[0008]本发明的有利的改进方案记载在从属权利要求中。[0009]根据本发明的位置测量系统具有一第一部分和相对于所述第一部分可动的第二部分。所述第一部分具有一整体量具，所述整体量具有大量的成排布置的标记，所述标记分别能够假定两个相互不同的值。在一个标记排中的数量为m个直接相继的标记对沿着所述整体量具的一单义的或者说一对一的绝对位置进行编码并且数量为m-Ι个直接相继的标记不对单义的绝对位置进行编码。所述第二部分具有一扫描装置，该扫描装置具有数量为k个单个传感器，用于扫描数量为η个直接相继的标记，其中，所述扫描装置为了所述第二部分相对于所述第一部分的位置确定而与一评价装置在功能上连接。利用所述整体量具的分度间距λ和所述单个传感器的分度间距δ，适用如下关系式δ = λ * η + k。
[0010]根据本发明，满足了条件η > m，其中，在此情况下所述扫描装置的扫描错误可借助于所述评价装置来识别。
[0011]例如所述第一部分可以是一线性引导装置并且所述第二部分可以是一沿着所述线性引导装置运动的引导车。在此情况下，所述整体量具可以沿着所述线性引导装置布置。此外，所述标记排可以以位串的形式设置。例如可以将所述评价装置构造成一微处理器和一存储器，或替选地构造成以所谓的现场可编程门阵列(FPGA)为形式的集成电路。
[0012]因此根据本发明的位置测量系统能够以特别简单、有效且可靠的方式，实现错误的识别，所述错误例如在扫描期间通过大量的干扰因素而出现。在此情况下，可以如此地选择所述整体量具的大量的标记，使得为了错误识别而需扫描的标记数量尽可能少。由此不是强制性地需要，将绝对编码的整体量具和/或所述扫描装置在其结构尺寸上相对于迄今公知的结构形式显著地增大。因此，在所述整体量具上的唯一一个踪迹就足以包括用于位置确定和错误识别所需的所有信息。
[0013]在此情况下，为了位置确定而需扫描的标记可以机械地、光学地或磁性地应用到或者说引入到所述整体量具中。例如所述标记也可以以孔图案的形式压印到所述整体量具中，它们对于一线圈传感器的感应率的影响可以用于扫描其自身。
[0014]当所述标记排分别以唯一的、整体的伪随机二进制序列(PRBS)的形式产生，所述伪随机二进制序列也作为所谓的Pseudo-Random Binary Sequence (PRBS)公知且常见,贝丨J所述错误识别可以特别可靠地并且有效地进行。其具有有利的特性，即在一可区分的位置的长度上仅须安置描述该位置的代码的唯一一个位，代替所述整体的代码。虽然冗余很少，但还允许了较高的信息量。也可以生成一伪随机二进制序列(PRBS)，其具有如下的有利特性，即除了所述位置的代码之外，还包含直接相邻的位置的一小部分(Bruchteil)。通过两种信息的探测和评价，能够实现1-位-错误识别(1-Bit-Fehlererkennung)。此外,在这种错误情况下，可以确定如下的位，其是有错误地扫描到的或者说探测到的。
[0015]本发明的一种特别有利的实施方式在于，满足所述条件2(n_m) > n，其中，所述评价装置可以修正所述单个传感器中的至少一个单个传感器的读取错误。因此可以将例如在使用一线性引导装置时的错误在其产生不利影响之前就已经进行了修正，其中，所述线性引导装置的绝对位置确定利用根据本发明的位置测量系统来进行。例如可以考虑，在如下情况下，其中，在制造技术中使用一线性引导装置，通过避免所述引导车的错误位置而被减少了工件废品。在安全相关的系统中，根据本发明的具有错误修正的错误识别也可以表示为一种安全上的或者说品质上的提闻。
[0016]本发明的另一种有利的实施方式在于，满足条件2 < η。这样，所述评价装置可以修正唯一一个单个传感器的扫描错误。因此能够将所需的单个传感器的数量减少到最小可能的数量上。
[0017]例如可以针对在上述的伪随机二进制序列(PRBS)中的错误修正而实现一错误修正方法，其基于所谓的海明码。所述海明码基于如下想法，针对一固定长度的需保护的代码字，使用一确定数量的奇偶校验位(Paridtsbit)并且不同地计算这些奇偶校验位。在此情况下，通过如下方式可以察觉到一扫描错误，即一些奇偶校验位是不正确的，而另一些奇偶校验位是正确的。在此情况下，根据所扫描到的奇偶校验位与在传输之后从需保护的位串的位中计算出的奇偶校验位的一致性，来决定是否一奇偶校验位是不正确的还是正确的。这样，可以为每个由不正确的和正确的奇偶校验位形成的组合单义地配设所述整体的扫描到的位串、包括所述奇偶校验位本身的一确定的位。由此实现了修正错误。根据本发明，基于海明码的错误修正可通过如下方式实现，即反馈位串、即反馈顺序(Riickkopplungs-Sequenz)本身是一伪随机二进制序列(PRBS)。在此情况下,所述伪随机二进制序列(PRBS)的状态的长度可以等于所使用的奇偶校验位的数量。
[0018]本发明的一种特别有利的实施方式在于，在所述评价装置中产生和/或预保持(vorgehalten)—具有大量行的第一值表格，其中，每一行包括一位置信息和一错误信息。借助于所述值表格可以利用所述评价装置检测，是否在所述整体量具上扫描的绝对位置与一理论上可能的额定绝对位置、也就是说所述第一值表格的一确定的行的位置信息相应。在此情况下，所述值表格可以例如如此配置，即关于在所述值表格的一行中记录的绝对位置的错误信息具有三种状态，即“没有错误”、“可修正的错误”或“不可修正的错误”。针对表示为“不可修正的错误”的表格行，所述位置信息可以是一虚拟值(Dmnmywert)。
[0019]已被证明为有利的是，所述评价装置设置用于实施具有下列步骤的方法:
-参照所述扫描装置的所有的单个传感器的扫描值，选出第一值表格的一确定的行， -从所述确定的行中输出一位置值和/或一错误信号。
[0020]换句话说，利用针对所述整体量具的单个的标记的测量值来对所述第一值表格进行定址。这样，可以求出所述第一值表格内的一确定的行以及从该确定的行中读取并输出一相应的位置值和/或错误信号。
[0021]有利的是，所述第一值表格可按照具有下列步骤的方法产生:
a)利用错误信息“不可修正的错误”来标记所述第一值表格的所有行，
b)将单义的绝对位置作为针对每个如下位态的位置信息来记入，所述第二部分相对于所述第一部分可占据该位态，其中，所涉及的行利用错误信息“没有错误”来标记，
c)针对所述第二部分相对于所述第一部分的每个位态，针对所述整体量具的每个标记将所述测量值颠倒(Invertieren)，其中，所述第一值表格的相应的行在颠倒之后以错误信息“可修正的错误”来标记。
[0022]利用P个测试位可以对2P个不同的状态进行编码。因此允许存在最大η = 2ρ-ρ-1个测量位，从而能够实现1-位-错误修正。为了针对一预设的生成函数(Erzeugerfunktion)查明，是否能够实现1-位-错误修正并且为了真正地实施该1-位-错误修正，可以如下作出一示例性的值表格。
[0023]该值表格利用所有的传感器位来定址并且在每个行中给出一个位置值和一个错误状态。所述错误状态可以假定为下列值，即如上所述，“没有错误”、“可修正的错误”或“不可修正的错误”。
[0024]在输出状态下，所述值表格的所有行都以“不可修正的错误”来表示。这样，在与所述整体量具的伪随机二进制序列(PRBS)的允许的位串相应的所有行中记入对应的位置值，其中，所述行以“没有错误”来标记。
[0025]随后可以针对所有允许的位串的位位置或者说比特位置(Bitpositionen)将所涉及到的位位置进行颠倒。之后可以测试，是否所述值表格的相应的行是以“不可修正的错误”来表示的。如果是这种情况，则可以记入所涉及的允许的位串的位置值，其中，所述行以“可修正的错误”来表示。在另一种情况下，该生成函数不适合于1-位-错误修正。当所有上述的测试都是肯定地(positiv)运行时，则所述生成函数适合于1-位-错误修正。
[0026]借助于一计算机可以测试所有的生成函数。当存在m个测量位时，(2m-l)次地实施前述的测试，用以查明所有的允许的生成函数。为了实施真正的绝对位置测量，所述值表格可以利用所有的传感器位进行定址，其中，随后可以读取所述位置值和所述错误状态。
[0027]在本发明的一种替选的有利的实施方式中规定，在所述评价装置中产生和/或预保持一第二值表格和一第三值表格，其中，所述第二值表格具有大量的行并且每一行都包含一位置信息和一辅助值作为错误信息。所述辅助值或者说所述错误信息可以例如是一计算上的顺序延续(Reihenfortsetzung),也就是说各标记列的计算上的延续。所述第三值表格可以包含一修正值和/或一错误状态。
[0028]在该替选的实施方式中，采用两个单独的值表格。所述错误识别信息和错误修正信息到两个值表格上的划分提供了如下优点，即不仅所述第二值表格而且所述第三值表格的范围相对于一包含所有信息的唯一一个值表格的范围减小。
[0029]有利的是，所述评价装置设置用于实施具有下列步骤的方法:
a)参照针对所述整体量具的数量为m个标记，选出所述第二值表格的一确定的行，
b)参照剩余的(n-m)个标记的测量值与一从所述第二值表格的所述确定的行中获得的辅助值进行的XOR运算(XOR-Verknilpfung)，选出所述第三值表格的一确定的行，
c)借助于一修正值修正来自步骤a)中的测量值，所述修正值从步骤b)中的第三值表格的所述确定的行中提取，
d)参照在步骤c)下修正的测量值，选出所述第二值表格的一确定的行，并且输出该确定的行的相应的位置信息。
[0030]换句话说，将所述第二值表格利用数量为η个针对所述整体量具的标记的测量值中的数量为m个测量值的部分位串进行定址。在此情况下，可以在所述确定的行中说明，所述整体量具的位串必须如何基于所扫描到的位置确定编码的部分位串来延续，其中，所述计算上的错误识别编码的位数量与所述扫描到的错误识别编码的位数量相应。此外，可以在所述计算上的错误识别编码和所扫描到的错误识别编码之间实施一 XOR运算。如果所述XOR运算的结果在该情况下为零，则可以推断出，在所述整体量具的扫描中不存在错误。如果所述XOR运算的结果不等于零，则该计算的结果包含关于所述错误的位位置的信息。
[0031]此外，可以将所述第三值表格利用上述的XOR运算的结果进行定址。在此情况下，所述第二值表格可以包含一修正值和一配属的错误状态。在此情况下值得注意的是，所述修正值仅具在所扫描到的错误识别编码的如下位位置上具有值1，在该位位置上存在I位错误。所述错误状态可以例如是“没有错误”、“可修正的错误”或“不可修正的错误”。值得注意的还有，将所述第二值表格利用上述的所扫描到的错误识别编码和所述修正值的XOR运算来定址。
[0032]有利地，所述整体量具的大量的标记可以借助于一反馈移位寄存器来产生，所述反馈移位寄存器具有数量为m个触发器。在此情况下，所述移位寄存器的一输出端触发器和至少一个其它的触发器之间的至少一个XOR运算或XNOR运算可以反馈到一输入端触发器上。
[0033]换句话说，针对本发明可使用的伪随机二进制序列(PRBS)可利用一反馈移位寄存器来产生，所述反馈移位寄存器也以英文名称Linear Feedback Shift Register公知且常见。这种反馈移位寄存器可以具有一确定的、但按照使用范围的不同而数量任意可变的例如以D触发器为形式的寄存器。针对寄存器数量的通用值例如为4、8、16或32。但也可以是任意数量的寄存器，即例如7、9、13、15或21。
[0034]在确定的触发器之间可以设置向其它的触发器的分支，所述分支表现为所述移位寄存器的反馈。在此情况下，所述分支的数量和位置是可确定的。所述分支的确切的选出在本申请的框架中也被称作生成函数。
[0035]例如可以配置一种移位寄存器，利用其可产生一伪随机二进制序列(PRBS)，该伪随机二进制序列利用如下知识，即不仅针对一伪随机二进制序列的计算，而且针对一奇偶校验位的计算，分别使用XOR运算，其中，所述奇偶校验位针对在错误识别中的使用是已知的。从该确定中可以得出，从一伪随机二进制序列(PRBS)的任意的部分序列或者说部分位串的出发，可将每下一个从该部分位串中产生的所述伪随机二进制序列(PRBS)的位理解为所观察的部分位串的奇偶校验位。
[0036]由此得出，所述伪随机二进制序列(PRBS)的所观察的部分位串以从该部分位串中计算出的奇偶校验位进行 扩展，从而通过一奇偶校验计算保护了该部分位串的每个位。如果在扫描所述编码时出现1-位错误，则可以识别到该错误。利用这种伪随机二进制序列(PRBS)能够以特别简单的方式执行1-位错误识别。在此情况下，所述奇偶校验位分别直接邻接在所述伪随机二进制序列(PRBS)的所扫描到的部分位串上，从而在它们之间不设置未使用过的位。以这种方式，本发明可以使用一用作扫描装置的具有比较小的结构尺寸的传感器。
[0037]为了图解根据本发明的用于在扫描一伪随机二进制序列(PRBS)的情况下进行1-位错误识别的想法，可以使用下面的、示例性地简化的示图。
位事0 0 1110 10 0
[_号】 園[7) m 15] [43 [3] [2| 〖11 [O]
[B會餘 O]_ M b2|
[时卿 1]_ M b21
[时舞2〗_ M b2|
[时.3]|b0 M b21

fbO bl b2f
【时钟SI|W b1 b2|
『时钟β? |W b1 b21[0038]所示的位串(001110100)是一借助于一确定的反馈移位寄存器所产生的伪随机二进制序列(PRBS)。由此得出，可以将这种伪随机二进制序列(PRBS)简单地如上所示在一维中示出。在该例子中，由三个位组成的每个部分序列或者说每个部分位串b0、bl和b2表示了在总序列或者说总位串内的一单义的位置。针对实际应用的有利特性是，这种单义的位置虽然通过多个位来表示，但相互仅距离一个“位宽”。有利地，该序列可以直接转换成一维的整体量具，其中，所述位置的分辨率刚好与一个位宽相应。
[0039]根据本发明的错误识别可以从该示例性的位串(001110100)出发来较好地图解。假设，待测量的部分序列或者说部分位串是在编号位置[5]、[4]和[3]处的三个位，则在编号位置[6]处的位代表了一 XOR运算，即针对所述位[4]和[3]的奇偶校验位。在该位串的编号位置[7]处的位是针对位[5]和[4]的奇偶校验位。为了确保在扫描所述位[5]、
[4]和[3]时不出现1-位错误，可以额外地扫描在编号位置[7]和[6]处的位并且检测它们的奇偶校验关系。虽然在此情况下可以想象，在扫描所述额外的位时同样会出现错误，当然也可以在此情况下可靠地识别到1-位错误。
[0040]在此情况下必须附加于部分序列或者说附加于部分位串进行扫描和/或检测的位的数量取决于所述反馈组合，也就是说产生所述伪随机二进制序列(PRBS)的反馈移位寄存器的反馈的数量和位置。但在一确定的伪随机二进制序列(PRBS)内，该数量针对所有可能的部分序列或者说部分位串是相同的。
[0041]为了在此情况下使所需的附加的位的数量最小化，可以将所述反馈组合进行优化。针对所述奇偶校验计算，唯一一个附加的位就已足够。为此当然前提是，所产生的移位寄存器的所有反馈都纳入所述计算中。当然这仅产生伪随机二进制序列(PRBS)，其对于在所述整体量具上的实际应用而言太短。针对一具有刚好两个奇偶校验位的应用，所述反馈组合必须包含所产生的移位寄存器中的至少每两个寄存器。
[0042]这可以如下来归纳:R是所述寄存器的数量并且T是一反馈寄存器的反馈组合:由此生成的PRBS包含一定数量的单义的状态，它们分别通过R位来表示。此外，M是在T中出现的最大数量的所述反馈移位寄存器的直接相邻的并且的不纳入所述反馈计算中的寄存器数量。这样，为了扫描一状态且在此情况下能够识别到1-位错误，必须扫描R+M+1个位。通过该行为将所需的奇偶校验位的数量最小化。换句话说，所需的奇偶校验位的数量等于所述反馈移位寄存器的不纳入所述反馈计算中的位的数量加I。
[0043]根据本发明的方法的一种特别有利的改进方案在于，利用一确定的生成函数来实施所述整体量具的位置确定编码和/或错误识别编码的产生和/或所述测试编码的产生。
[0044]特别有效的是，根据本发明的位置测量系统可以使用一线性引导装置。因此，例如可以完成一用于制造技术中高精确度的任务或安全关键的任务的绝对位置确定。
【专利附图】

【附图说明】
[0045]下面参照附图详细阐述本发明的实施例。其中:
图1示出了具有一线性引导装置和一在所述线性引导装置可沿着运动的引导车的线性支承装置的示意性俯视图；
图2示出了具有一引导车的线性引导装置的横截面俯视图；
图3示出了用于产生一适合于整体量具的编码的伪随机二进制序列(PRBS)的移位寄存器的一个实施例；
图4示出了用于扫描和评价一整体量具的布置方式的第一实施例的粗略示意图；以
及
图5示出了用于扫描和评价一整体量具的布置方式的第二实施例的粗略示意图。
[0046]相同的部件在附图中完全以相同的附图标记表示。
【具体实施方式】
[0047]图1示出了一线性支承装置I的一个实施例的示意性俯视图。针对这种线性支承装置存在大量的应用领域，例如作为制造技术或自动化技术中的机器零件。
[0048]所述线性支承装置I具有一线性引导装置2，该线性引导装置具有一集成的位置测量系统4。在该实施例中，所述线性引导装置2以一轨道的形式构造，一引导车6可线性运动地支承在所述线性引导装置上。所述引导车6可以在纵向上沿着所述线性引导装置2朝向两个相反的方向受控地驱动。
[0049]所述线性引导装置2的位置测量系统4包括两个整体量具8、10，它们布置在所述线性引导装置2的两个对置的侧面上，其中，设置一绝对编码的整体量具8和一增量的整体量具10。所述位置测量系统4还具有一侧头12，其配属于所述引导车6，用于沿着两个整体量具8、10的一整体的线性运动。所述引导车6具有第一扫描装置14和第二扫描装置16，所述第一扫描装置具有数量为k个单个传感器15，用于扫描所述绝对编码的整体量具8，所述第二扫描装置以传感器为形式用于扫描所述增量的整体量具6。所述测头12也包括以一微处理器20和一存储器22为形式的评价装置18。
[0050]图2中示出了一线性引导装置2的横截面俯视图，所述线性引导装置具有在其上可线性移动地支承的引导车6，在图2中可较好地看到，不仅所述绝对编码的整体量具8而且所述增量的整体量具10都是集成到所述线性引导装置2中的。
[0051]所述位置测量系统4首先一次性地在其试运行时确定所述绝对位置，其中，随后仅还实施一增量的测量或者说位置确定。当然也可以针对所述位置测量系统4确定，特别是在安全关键的系统中也在运转的运行期间进行其它的绝对位置确定。为了所述其它的绝对位置确定，可确定的是，其周期地利用一可运用的(applizierbaren)间隔或也可以在可运用的事件的情况下进行，所述事件在所述位置测量系统4或所述线性支承装置I内出现。
[0052]所述绝对编码的整体量具8在该实施例中作为金属轨道来实施，将二进制的信息，也就是说各确定的位串，以孔图案的形式压印到所述金属轨道中。因此，为沿着所述绝对编码的整体量具8的每个可区分的位置分配一确定的、单义的二进制编码。用于扫描以这种方式绝对编码的整体量具8或者说其数量为η个单个传感器15的所述第一扫描装置14实施为线圈传感器，其感应率经由通过压印到所述整体量具8中的孔的影响而受到影响。以这种方式可以将所述整体量具8可靠地并且很大程度地无磨损地借助于所述第一扫描装置14进行扫描并且从中确定出所述整体量具8上的一确定的位置。该感应的扫描方法对于所述绝对编码的整体量具8的污染或污溃是很大程度地不敏感的。
[0053]参照图3，其示出了用于产生一适合于所述整体量具8的编码的伪随机二进制序列(PRBS)的反馈移位寄存器24，下面描述一适合于本发明的伪随机二进制序列(PRBS)的产生。在图3中所示的移位寄存器24具有m个级或者说寄存器，其中，m是测量位的数量。利用所述寄存器可产生的状态的数量相应于2m-l。
[0054]所述移位寄存器24还包括一可定时(taktbaren)的输入端26，其与数量m个触发器28a至28m连接。在该实施例中，刚好设置四个测量位(m=4)，也就是说，刚好存在四个触发器28a至28d。所述触发器28a至28d中的每一个都具有一时钟输入端(CLK) 30a至30d、一数据输入端32a至32d和一数据输出端34a至34d。
[0055]所述移位寄存器24还具有一输出端36，在该输出端输出利用所述移位寄存器24产生的伪随机二进制序列(PRBS)。为了反馈，所述反馈移位寄存器24还具有一可确定的(festlegbare)或者说可变的数量的XOR门或XNOR门，其中，在该实施例中设置一第一 XOR门38和一第二 XOR门40。所述XOR门38、40可以理解为一种类型的开关，其可以要么打开(相应于值“O”)要么关闭(相应于值“I”)。所述门的数量以及所述XOR门或XNOR门38、40的连接组合被称为生成函数42，该生成函数在所述移位寄存器24的输出端36产生一确定的伪随机二进制序列(PRBS)。所述移位寄存器24的不纳入所述反馈计算中的并排的位的数量被最小化。
[0056]在所述输出端36产生的伪随机二进制序列(PRBS)的准确的次序和长度按照所述生成函数42来确定，也就是说按照所述移位寄存器24的级的数量m以及按照被纳入所述移位寄存器24的计算中的XOR门38、40的组合来确定。所述XOR门38、40尽可能如此连接，使得在按照权利要求6所述的产生所述第一值表格(56)时或者所述第三值表格(66)时，绝对位置仅被写入到以“不可修正的错误”表示的第一(56)或第三值表格(66)的行中。所述移位寄存器24起初以一非平凡(nicht-trivialen)的位串作为起始值进行填充,从而所述移位寄存器24的每个时钟都在所述输出端36处输出一借助于所述生成函数42产生的伪随机二进制序列(PRBS)。在该实施例中将所述整体量具8的零位置(1000)的非平凡的位串用作起始值。
[0057]所述移位寄存器24可以承担所述位置测量系统4内的两个不同的任务。第一任务在于，针对沿着所述整体量具8的每个可区分的位置，产生出应用到所述绝对编码的整体量具8上的伪随机二进制序列(PRBS)。所述移位寄存器24的第二任务也可以在于，利用其确定所述扫描装置14的绝对位置。为此，所述移位寄存器24可以利用所述整体量具8的零位置的位串进行填充并且经常性地经由所述输入端26进行定时，直到在所述移位寄存器24的输出端36产生的位串与所述扫描装置14的扫描值一致。所探测到的定时的数量是针对所述扫描装置14相对于所述整体量具8的绝对位置的一个尺度。针对所述第二任务，所述评价装置18必须具有这样一种移位寄存器24。
[0058]根据本发明，虽然所述移位寄存器24用于产生所述整体量具8的单个的伪随机二进制序列(PRBS)，但不是强制性地用于所述扫描装置14相对于所述整体量具8的绝对位置确定。下面描述根据本发明的所述扫描装置14的绝对位置的确定或者说检测。
[0059]为了评价所扫描到的整体量具8，建议所述位置测量系统4的两个不同的实施方式，它们在下文中阐述。
[0060]图4在第一实施例中示出了所述位置测量系统4的一部分、特别是所述整体量具
8、所述扫描装置14和所述评价装置18的粗略示意性示图。利用所述位置测量系统4的所示的部分，能够实现所述整体量具8的扫描以及与一作为用于错误识别和/或错误修正的测试编码的比较性的评价。[0061]在图4中示出的绝对编码的整体量具8具有一具有位串44的唯——个踪迹(Spur)，该踪迹借助于所述移位寄存器24产生。所述整体量具在此情况下例如由一长形延伸的金属板形成，其中引入了大量的成排布置的标记，所述标记分别可以假定两个不同的值。所述标记可以是所述金属带中的孔。一个孔代表了状态1，不存在的孔代表了状态O。一个标记也可以具有两个下标，它们是相互颠倒地选择的，从而改善了扫描安全性。所述标记优选相互具有一恒定的分度间距。所述位串44是一伪随机二进制序列(Pseudo-RandomBinary Sequence (PRBS))并且在该实施例中包括刚好13个位(0110001011000)。所述位串44的第一部分位串46在该实施例中包括刚好四个位(1000)，它们代表了所述整体量具的零位置。这相应于所述移位寄存器24的起始值。所述位串44的第二位串48从所述位串44的起始来重复刚好数量为m+p-1个位(011000)，因此所有的单个传感器15在所有七个可区分的绝对位置中与所述整体量具8的标记对置。所述位串44在此情况下如此选择，即用于错误识别和/或错误修正的冗余度尽可能小并且是所述伪随机二进制序列(PRBS)的隐含的部分。
[0062]为了扫描所述绝对编码的整体量具8，所述扫描装置14沿着所述位串44运动，并且设置用于同时扫描具有刚好η个位的部分位串，其中，在该实施例中为七个(n=7)。所述可扫描的部分位串可以划分成m个测量位52和P个测试位54，其中，在该实施例中m等于4 (m=4)并且P等于3 (p=3)。为此设置单个传感器15，它们例如可以包括电线圈，用以识别所述整体量具8中是否存在孔。所述单个传感器15具有一恒定的分度间距δ，其如所示可以等于所述整体量具8的分度间距λ。但也可以如此考虑，即所述单个传感器15的分度间距δ根据DE 10 2011 106 940 Al选择得较小，使得所述扫描装置不仅在图4中所示的位态中理想地工作，而且也在略微移动的位态中理想地工作，在所述略微移动的位态中,所述单个传感器15不是准确地布置在一对应的标记值上。在此情况下，使用k个单个传感器用于扫描所述整体量具8的η个标记或者说位，其中，k > η。这样，所述单个传感器的分度间距δ为δ = λ * η + k。从所述单个传感器的扫描信号中以从DE 10 2011 106 940Al中已知的方式来求出针对所述整体量具8的单个的标记的测量值，之后将所述测量值根据本发明继续使用。
[0063]从图4中还可见，所述评价装置8包括一第一值表格56，其可利用针对所述整体量具8的单个的标记的测量值，即所述测量位52和所述测试位54来定址。所述第一值表格56在每一行中给出一测试编码58，其包括一确定的绝对位置值60以及一配属的错误状态62。因此没有必要将所述移位寄存器24在所述评价装置18中进行执行，因为借助于预保持的测试编码58和其与所述第一扫描装置14的扫描值的比较，可单义地确定其绝对位置或者说测试所述扫描值的可能的错误。
[0064]此外，借助于一可读取的错误状态62能够将可能的错误进行分类。在此情况下，针对一确定的绝对位置值60的错误状态62可以假定三个不同的值，即“没有错误”、“可修正的错误”或“不可修正的错误”。因此，通过所述值表格56利用所述第一扫描装置14的扫描结果进行的定址，可以找出并且读取一确定的绝对位置值60以及其错误状态62。通过一比较性的评价，也就是说通过所述第一扫描装置14的扫描值与所述绝对位置值60的比较，可以识别到通过在扫描时的不同的干扰因素会出现的错误并且根据对应的错误状态62进行修正。[0065]如果例如一确定的绝对位置值60具有一具有值“可修正的错误”或“不可修正的错误”的错误状态62，则所述评价装置18可以推断出在所述整体量具8的扫描时的错误，因为所述第一扫描装置14的扫描结果不给出有效的也就是说不给出以“没有错误”来表示的绝对位置。当然值得注意的是，这种1-位-错误是可修正的，其中，为此要满足如下条件，即存在最大m=2p-p-l个测量位。当然如果一确定的绝对位置值60的错误状态62叫做“没有错误”，则该绝对位置是有效的，因此所述评价装置18推断出一正确的扫描和/或一有效的绝对位置。一有效的绝对位置的特征在于，所扫描到的位串实际地存在于所述整体量具8上。所述评价装置18按照所述扫描结果的评价来输出一位置值61和一错误信号63，它们在用于控制它们自身的线性支承装置I和/或线性引导装置2中使用或者说继续处理。
[0066]所述第一值表格56在此可以如下所示地设计。
编号地址位置错误信息
00000000不可修正的错误
10000001不可修正的错误
20000010不可修正的错误
300000113可修正的错误
40000100不可修正的错误
500001014 可修正的错误
600001102可修正的错误
70000111不可修正的错误
80001000不可修正的错误
900010013可修正的错误
1000010103可修正的错误
1100010113没有错误
120001100I可修正的错误
130001101不可修正的错误
140001110不可修正的错误
1500011113可修正的错误
160010000不可修正的错误
1700100016可修正的错误
1800100102可修正的错误
190010011不可修正的错误
2000101002可修正的错误
210010101不可修正的错误
2200101102没有错误
2300101112可修正的错误
240011000O可修正的错误
250011001不可修正的错误
260011010不可修正的错误
2700110113可修正的错误280011100不可修正的错误
290011101不可修正的错误
3000111102可修正的错误
310011111不可修正的错误
320100000不可修正的错误
3301000016可修正的错误
3401000105可修正的错误
350100011不可修正的错误
360100100I可修正的错误
370100101不可修正的错误
380100110不可修正的错误
390100111不可修正的错误
400101000I可修正的错误
410101001不可修正的错误
420101010不可修正的错误
4301010113可修正的错误
440101100I没有错误
450101101I可修正的错误
460101110I可修正的错误
470101111不可修正的错误
4801100006可修正的错误
4901100016没有错误
500110010不可修正的错误
5101100116可修正的错误
520110100不可修正的错误
5301101016可修正的错误
5401101102可修正的错误
550110111不可修正的错误
560111000不可修正的错误
5701110016可修正的错误
580111010不可修正的错误
590111011不可修正的错误
600111100I可修正的错误
610111101不可修正的错误
620111110不可修正的错误
630111111不可修正的错误
641000000不可修正的错误
6510000014可修正的错误
6610000105可修正的错误671000011不可修正的错误
6810001004可修正的错误
6910001014没有错误
701000110不可修正的错误
7110001114可修正的错误
721001000O可修正的错误
731001001不可修正的错误
741001010不可修正的错误
7510010113可修正的错误
761001100不可修正的错误
7710011014可修正的错误
781001110不可修正的错误
791001111不可修正的错误
801010000O可修正的错误
811010001不可修正的错误
821010010不可修正的错误
831010011不可修正的错误
841010100不可修正的错误
8510101014可修正的错误
8610101102可修正的错误
871010111不可修正的错误
881011000O没有错误
891011001O可修正的错误
901011010O可修正的错误
911011011不可修正的错误
921011100O可修正的错误
931011101不可修正的错误
941011110不可修正的错误
951011111不可修正的错误
9611000005可修正的错误
971100001不可修正的错误
9811000105没有错误
9911000115可修正的错误
1001100100不可修正的错误
10111001014可修正的错误
10211001105可修正的错误
1031100111不可修正的错误
1041101000不可修正的错误
1051101001不可修正的错误10611010105可修正的错误
1071101011不可修正的错误
1081101100不可修正的错误
1091101101不可修正的错误
1101101110不可修正的错误
1111101111不可修正的错误
1121110000I可修正的错误
11311100016可修正的错误
11411100105可修正的错误
1151110011不可修正的错误
1161110100不可修正的错误
1171110101不可修正的错误
1181110110不可修正的 错误
1191110111不可修正的错误
1201111000O可修正的错误
1211111001不可修正的错误
1221111010不可修正的错误
1231111011不可修正的错误
1241111100不可修正的错误
1251111101不可修正的错误
1261111110不可修正的错误
1271111111不可修正的错误。
[0067]图5示出了针对所述整体量具8的扫描和评价的第二实施例，所述整体量具可替选于在图4中所示的实施例来使用。但所扫描到的整体量具8、特别是所述位串44的产生和构造刚好与上面参照图4阐述的实施例相应。
[0068]在图5中所示的实施变型中，所述评价装置18具有两个单独的值表格，即一第二值表格64和一第三值表格66。所述第二值表格64是一测量值表格,其利用所述第一扫描装置14的测量位52进行定址并且在每一个行中包含一以伪随机二进制序列(PRBS)的部分序列为形式的可区分的绝对位置值。此外，在所述值表格64的每个行中以测试编码68的形式说明，所述伪随机二进制序列(PRBS)必须如何在计算上延续。也就是说，所述测量值表格64包括一具有一位串的测试编码68，其位数量与所述第一扫描装置14的测试位54的数量相应。
[0069]所述评价装置18还具有一第一 XOR门70，使得从所述第二值表格64中读取的一确定的绝对位置值的测试编码68与所述第一扫描装置14的测试位54实施XOR运算。然后借助于所述评价装置18可检测，是否所述XOR运算的结果为零。当所述结果为零时，在扫描所述整体量具8时或者说在所述绝对位置确定时不存在错误。当所述结果不等于零时，所述结果包含了关于如此识别到的错误的位位置的信息。
[0070]所述第三值表格66是一测试值表格，其可利用所述XOR门70的XOR运算进行定址，并且在每个行中包含一修正值和一错误状态。也就是说，所述第二值表格66利用所述第二值表格64的测试编码68与所述第一扫描装置14的测试位54实施的XOR运算进行定址。由此将某些情况下有错误的位颠倒。针对在所述第二值表格66中说明的错误状态，可以是三个不同的值，即“没有错误”、“可修正的错误”或“不可修正的错误”。
[0071]在所述第二值表格66的第零行中，所述修正值为零并且所对应的错误状态相应于值“没有错误”。在所述第二值表格66的其余行中，所述修正值首先分别表示为“可修正的错误”，其中，对应的修正值仅在如下的位位置上包含一个1，在该位位置上存在错误。在足够数量的测试位或者说奇偶校验位的情况下，所述XOR门70的XOR运算的结果也可以显示出不可修正的错误。这样，所涉及的行的错误状态被置于“不可修正的错误”上。所述评价装置18随后输出一在必要时修正过的位置信号71。
[0072]所述第二值表格64和所述第三值表格66可以如下所示地设计。
[0073]第二值表格64:
【权利要求】
1.位置测量系统(4)，具有一第一部分(2)和一相对于所述第一部分能运动的第二部分(6 )，其中，所述第一部分(2 )具有一整体量具(8 )，所述整体量具有大量的成排布置的标记(44)，所述标记分别能够假定两个相互不同的值，其中，所述标记具有一恒定的分度间距λ，其中，各数量为m的直接相继的标记(44)对沿着所述整体量具(8)的单义的绝对位置进行编码，并且数量为m-Ι的直接相继的标记不对单义的绝对位置进行编码，其中，所述第二部分(6)具有一扫描装置(14)，所述扫描装置具有数量为k的单个传感器(15)，用于扫描数量为η的直接相继的标记(44)，其中，所述单个传感器的分度间距δ为δ =λ * η + k，并且所述扫描装置(14)为了所述第二部分(6)相对于所述第一部分(2)的位置求算而与一评价装置(18)在功能上连接， 其特征在于， 满足条件η > m，其中，借助于所述评价装置(18)能够识别所述扫描装置(14)的单个传感器(15)的扫描错误。
2.按照权利要求1所述的位置测量系统，其特征在于，满足条件2(η_π) > η，其中，借助于所述评价装置(18)能够修正所述扫描装置(14)的单个传感器(15)中的至少一个单个传感器的扫描错误。
3.按照权利要求2所述的位置测量系统，其特征在于，满足条件2(nt1〉< η。
4.按照前述权利要求中任一项所述的位置测量系统，其特征在于，借助于所述评价单元(18 )能够预保持和/或能够产生具有大量的行的第一值表格(56 )，其中，每个行包含一位置信息(60)和一错误信息(62)。
5.按照权利要求4所述的位置测量系统，其特征在于，所述评价装置(18)设置用于实施具有下列步骤的方法: -参照针对所述整体量具(8)的单个的标记的测量值，选出所述第一值表格(56)的一确定的行， -从所述确定的行中输出一位置值和/或一错误信号。
6.按照权利要求4或5所述的位置测量系统，其特征在于，所述第一值表格(56)能够按照具有下列步骤的方法产生: a)利用错误信息(62)“不可修正的错误”来标记所述第一值表格(56)的所有行， b)将单义的绝对位置作为针对每个如下位态的位置信息记入，所述第二部分(6)相对于所述第一部分(2)能够占据所述位态，其中，所涉及的行利用错误信息(62) “没有错误”来标记， c)针对所述第二部分(6)相对于所述第一部分(2)的每个位态，针对所述扫描装置(14)的整体量具(8)的单个的标记将所述测量值颠倒，其中，所述第一值表格(56)的相应的行在颠倒之后以错误信息(62) “可修正的错误”来标记。
7.按照权利要求1至3中任一项所述的位置测量系统，其特征在于，借助于所述评价单兀(18)能够预保持和/或能够产生一第二值表格(64)和一第三值表格(66),其中,所述第二值表格(64)具有大量的行并且每个行包含一位置信息和一错误信息。
8.按照权利要求7所述的位置测量系统，其特征在于，所述评价装置(18)设置用于实施具有下列步骤的方法: -参照数量为m个针对所述整体量具(8)的单个的标记的测量值的，选出所述第二值表格(64)的一确定的行， b)参照针对剩余的(n-m)个标记的测量值与从所述第二值表格(64)的所述确定的行中获得的一辅助值的XOR运算,选出所述第三值表格(66)的一确定的行， c)借助于一修正值修正来自步骤a)中的扫描值，所述修正值从步骤b)中的第三值表格(66)的所述确定的行中提取， d)参照在步骤c)下修正的扫描值,选出所述第二值表格(64)的一确定的行,并且输出所述确定的行的相应的位置信息(71)。
9.按照前述权利要求中任一项所述的位置测量系统，其特征在于，所述整体量具(8)的大量的标记(44)能够借助于一移位寄存器(24)产生，所述移位寄存器具有数量为m个触发器(28a至28d)，其中，所述移位寄存器(24)的一输出端触发器(28d)与至少一个其它的触发器(28b )的至少一个XOR或XNOR运算(38、40 )反馈到一输入端触发器(28a)上。
10.按照权利要求9所述的位置测量系统，其特征在于，借助于所述至少一个其它的触发器(28b至28d)的适当选择，能够确定在产生所述第一值表格(56)或所述第三值表格(66)时,绝对位置仅被写入到所述第一值表格(56)或所述第三值表格(66)的以“不可修正的错误”表示的行中。
11.线性引 导装置(1)，具有按照前述权利要求中任一项所述的位置测量系统(4)。
【文档编号】G01B21/00GK103791867SQ201310510493
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2012年10月26日
【发明者】J.克诺普夫 申请人:罗伯特·博世有限公司