位置测量编码器校准的制作方法
【专利摘要】一种操作测量装置的方法，该测量装置例如，位置测量编码器，该位置测量编码器包括标尺和读头，该标尺包括一系列特征，该读头用于读取标尺的特征并且提供位置信号，该读头可以多个不同操作模式操作。该方法包括例如读头的测量装置在至少一个信号通道上将指示该测量装置的(例如，读头的)操作模式的至少一个操作模式信号输出到外部装置。
【专利说明】位置测量编码器校准
[0001] 本发明涉及一种位置测量编码器，其包括标尺以及读头，该读头用于读取标尺以 确定它们的相对位置和/或移动。
[0002] 将理解，位置测量编码器通常包括标尺和读头，该标尺包括特征，该读头用于读取 特征以便能够确定读头和标尺的相对位置和/或移动。标尺和读头可相对于彼此移动。标尺 具有许多不同形式，包括线性、旋转式和圆盘式。
[0003] 增量式编码器是已知的，其中标尺包括一系列增量特征，读头可以读取增量特征 以确定和测量相对运动。将理解，各种技术可用于读取增量特征，包括增量特征的简单成像 以及在特征通过读头时对特征进行计数。
[0004] 许多增量式编码器依赖于被布置成衍射光的光栅的组合的使用，以便在检测器处 产生光学图案，光学图案随着读头和标尺相对于彼此移动而改变。增量式编码器的实例包 括由瑞尼斯豪公司（Reni shaw p 1 c)生产的可以品牌名称TONiC?和SiGNUM?获得的那些。在 TONiC?和SiGNUM?编码器中来自读头中的光源的光与标尺相互作用以产生衍射级，衍射级 继而与读头中的衍射光栅相互作用以在读头中的光检测器阵列处产生干涉条纹图案，干涉 条纹图案随着标尺和读头的相对移动而移动。此类干涉条纹可以被检测到并且此类干涉条 纹用于提供指示相对移动的信号。通常，正交信号，即，彼此异相的第一信号和第二信号(例 如，90度异相，例如，Sin和Cos信号）由读头输出以指示相对移动的方向以及量度。
[0005]通常，提供一个或多个参考标记(例如，嵌入在增量特征的系列内或紧邻增量特征 的系列，在相同标尺衬底上或紧邻的标尺衬底上)使得可以相对于由参考标记界定的已知 的参考位置来确定相对位置。可以在读头中提供单独的参考光检测器以检测参考标记。在 光学编码器(例如，其中使用在红外到紫外范围中的光的编码器）中，举例来说参考标记可 以提供在参考光检测器处接收到的光量的增大或减小。在US7659992中公开了增量式编码 器的实例。
[0006]绝对编码器是已知的，其中标尺包括一系列特征，读头可以读取这些特征以确定 沿着标尺的长度的唯一位置。在W02010/139964中公开了绝对编码器的实例。
[0007]已知的是在安装时校准读头。此类校准例程可以涉及一个或多个阶段并且涉及由 读头执行的一个或多个过程/例程。举例来说，在增量式编码器的情况下，一个阶段可以优 化增量信号并且另一阶段可以优化参考标记设置。已发现读头在校准例程期间可以部分地 暂停，如果不进行检查，那么其可以引起读头在使用期间不当地操作，由此潜在地使编码器 在其上使用的敏感的且昂贵的设备遭受损害。已经发现目前使用的反馈技术，例如，通过读 头上的发光二极管（light emitting diode，LED)发信号通知用户，在某些情形中是不足够 的。
[0008]本申请案描述了改进的测量装置(例如，读头），其具有用于与外部装置通信的改 进的技术以便减少读头以不确定的模式操作的机会，并且因此减少机器遭受昂贵的和/或 不可恢复的损害，测量装置与机器一起被使用。举例来说，本申请案描述了一种操作测量装 置(举例来说，位置测量编码器，其包括标尺和用于读取标尺的读头，或者举例来说，测量探 针，例如，触碰触发探针或模拟/扫描探针）的方法，其中测量装置可以多个不同操作模式进 行操作并且其中测量装置可以将反馈信号提供到处理器以便指示测量装置的操作模式。
[0009] 根据本发明的第一方面，提供一种操作位置测量编码器的方法，该位置测量编码 器包括:标尺以及读头，标尺包括一系列特征;读头用于读取标尺的特征并且提供位置信 号，读头可以多个不同操作模式进行操作，该方法包括:读头在至少一个信号通道上将指示 读头的操作模式的至少一个操作模式信号输出到外部装置。
[0010] 将至少一个操作模式信号输出到读头外部的装置允许响应于至少一个操作模式 信号采取适当的行动，甚至当读头本身无法被看到以确定其状态时也是如此。举例来说，外 部装置可以包括至少一个用户可检测输出，该输出基于至少一个操作模式信号来操作，例 如，使得它可以将至少一个操作模式信号中继给用户。用户可以随后确保读头处于正确/所 希望的操作模式。这可以有助于避免可以引起位置测量编码器和/或位置测量编码器安装 在其上的任何设备的不正确操作的不正确/不适当的位置信号。任选地，该外部装置或另一 外部装置可以确定如何基于操作模式信号继续进行。举例来说，外部装置可以包括用于位 置测量编码器安装在其上的设备的控制器装置。控制器可以更改其如何基于至少一个操作 模式信号来控制设备。举例来说，它可以基于至少一个操作模式信号停止设备的操作。 [0011]外部装置可以，例如包括输出装置，用户可以感测输出装置并且基于输出装置的 状态确定读头的操作模式。输出装置可以包括视觉输出装置。视觉输出装置可以是发光装 置。任选地，视觉输出装置可以包括显示器，举例来说，图形显示器，举例来说，图形用户界 面。
[0012] 输出装置可以直接受到至少一个操作模式信号的控制。举例来说，至少一个操作 模式信号可以直接地控制发光装置(例如，发光二极管）的操作。任选地，外部装置处理至少 一个操作模式信号并且基于此类处理的此类结果控制输出装置。举例来说，外部装置可以 解译至少一个操作模式信号并且将指示至少一个操作模式信号已被接收的信号（例如，消 息)输出（例如，在图形显示器上显示)给用户。
[0013] 信号通道可以包括无线和/或有线信号通道。因此，在有线实施例的情况下，信号 通道可以说是包括信号线路。
[0014] 将理解，至少一个操作模式信号可以不同于读头的位置信号。也就是说，至少一个 操作模式信号指示与读头的位置信号的质量(quality)相反的读头的操作模式。因此，将理 解，可以独立于位置信号确定至少一个操作模式信号。更确切地说，至少一个操作模式信号 是基于读头的操作模式的。
[0015] 读头可以包括两个或两个以上不同操作模式。将理解，可以存在不同类型的操作 模式。任选地，读头可以具有多个主要的相互排斥的操作模式。
[0016] 举例来说，读头可以包括测量操作模式和相互排斥的编程操作模式(也就是说，读 头可以被配置使得它可以仅在这两个不同操作模式中的一个中）。任选地，读头可以包括并 不相互排斥的多个不同操作模式，即，可以同时操作。任选地，这些可以包括操作的子模式。 举例来说，读头可以包括测量操作模式并且进一步它可以具有任选的并发(或"子"）操作模 式，例如，自动增益控制(automatic gain control，AGC)操作模式，在自动增益控制操作模 式中AGC是激活的。任选地，可以同时操作(例如，可以是"子"操作模式)其它操作模式(举例 来说，任何编程、设置、安装、校准操作模式）。
[0017] 操作模式(其在以上的情形下可以举例来说是主要的相互排斥的操作模式或并发 (或子)操作模式)可以包括执行例程的读头。操作模式信号可以指示例程的进程。例程可以 包括多个(例如，不同的/可识别的）阶段。操作模式信号可以指示操作模式的例程的阶段。 也就是说，操作模式信号可以指示例如例程当前所在的阶段。因此，取决于例程的进程，操 作模式信号可以是不同的，例如，取决于操作模式的例程的阶段而不同。操作模式信号可以 指示例程是否已经完成。
[0018] 多个不同操作模式可以包括设置操作模式。设置操作模式可以是在读头的设置期 间使用的操作模式。举例来说，设置操作模式可以在读头的安装和/或校准期间使用。因此， 操作模式可以包括安装操作模式和/或校准操作模式。
[0019] 该方法可以包括命令读头改变其操作模式。这可以包括将信号发送到读头。信号 可以通过外部装置发送，例如，与至少一个操作模式信号被发送到的相同的外部装置。信号 可以通过相同信号通道发送，例如，在相同信号线路上，通过该信号线路操作模式信号通过 读头输出到外部装置。
[0020] 操作模式信号可以包括至少一个预定特征的信号，例如，预定幅度、类型、频率、图 案。操作模式信号可以包括预定电压电平。操作模式信号可以包括至少一个预定特征（例 如，幅度、类型、频率、图案）的信号，该信号取决于操作模式的例程的进程而改变。举例来 说，操作模式信号可以包括取决于例程的进程的预定电压电平。任选地，操作模式信号可以 包括(例如，一系列)信号脉冲。任选地，取决于例程的进程脉冲是不同的。举例来说，脉冲可 以在它们的幅度、数目、频率、图案等方面是不同的。
[0021] 设置操作模式可以包括校准操作模式。校准例程可以包括分析读头的性能并且基 于读头性能的分析调节读头的操作。举例来说，校准例程可以包括分析读头的标尺(例如， 增量、参考标记和/或绝对)信号并且基于该分析调节/重新配置读头的操作。调节/重新配 置可以包括多个不同的可能性，包括:改变由读头发射的光的强度以照射标尺、调节参数、 变量、阈值或用于信号的处理中的类似物以读取标尺特征等。
[0022] 位置测量编码器可以包括绝对位置测量编码器。举例来说，标尺可以包括一系列 特征，该一系列特征限定沿着标尺的长度的可唯一地识别的位置。位置测量编码器可以包 括增量位置测量编码器。因此，标尺可以包括一系列周期性特征，读头被配置以读取一系列 周期性特征。标尺可以包括至少一个参考标记。校准操作模式可以包括读头校准以下各项 中的至少一个:a)读头的增量信号；以及b)读头的参考标记信号。
[0023] 相同信号通道(例如，相同信号线路)可以用于传送非操作模式信号(例如，非操作 模式信息）。举例来说，信号通道(例如，相同信号线路)还可以用于传送位置信号。因此，至 少一个操作模式信号可以在任何非操作模式信号/信息上叠加、与其多路复用或中断/代替 任何非操作模式信号/信息。
[0024] 将理解，读头将包括用于读取标尺的传感器。传感器的类型和形式将取决于位置 测量编码器的类型而改变。位置测量编码器可以包括光学位置测量编码器。因此，读头可以 包括至少一个光敏检测器，例如，光检测器。将理解，由读头使用的光可以在从红外范围（且 包括红外范围）到紫外范围的电磁波谱中的任何位置处，并且因此在这种情况下光并不仅 仅意味着可见光。读头可以包括用于照射标尺的光源。位置测量编码器可以被配置以使得 来自读头光源的光首先与标尺相互作用以产生第一组衍射级，然后与读头中的衍射光栅相 互作用以产生其它衍射级，这些衍射级发生干涉以在读头中的传感器处形成干涉条纹（其 随着标尺和读头的相对移动而改变）。读头可以使用相同传感器，或者可以包括单独的传感 器，以用于读取标尺增量和参考标记特征。
[0025] 任选地，位置测量编码器是磁性、电感或电容式位置编码器，在此情况下适当的传 感器将存在于读头中以用于读取标尺上的磁性、电感或电容特征。将理解，可获得混合位置 测量编码器，其利用光学、磁性、电感或电容技术中的任何一个的混合。
[0026] 根据本发明的第二方面，提供一种用于编码器设备的读头，该读头被配置以读取 包括一系列特征的标尺并且提供位置信息信号。读头可以在多个操作模式中操作并且可以 被配置以通过至少一个信号通道输出指示读头的操作模式的至少一个操作模式信号。
[0027] 因此，本申请案描述一种校准包括读头和标尺的位置测量编码器的方法，该方法 包括:读头执行校准例程，该读头在信号线路上将指示校准例程的进程的至少一个信号提 供到外部装置。
[0028] 现将仅借助于实例参考以下图式描述本发明的实施例，其中：
[0029]图1是根据本发明的编码器设备的示意性等距图；
[0030] 图2是通过接口单元连接到安装/诊断单元或控制器的图1中所示的读头的示意 图；
[0031] 图3是图1和图2的读头以及CAL线路布置的示意图；
[0032] 图4说明用于启动校准例程的现有技术编码器设备中的CAL线路上的信号电平；
[0033] 图5说明根据本发明的第一实施例用于启动校准例程且用于提供反馈的根据本发 明的编码器设备中的CAL线路上的信号电平；
[0034] 图6说明根据本发明的第二实施例用于启动校准例程且用于提供反馈的根据本发 明的编码器设备中的CAL线路上的信号电平；
[0035] 图7说明根据本发明的第三实施例用于提供涉及读头的操作模式的状态的反馈的 根据本发明的编码器设备中的Vx线路上的信号电平；
[0036] 图8说明根据本发明的第四实施例用于提供涉及读头的操作模式的状态的反馈的 根据本发明的编码器设备中的Vx线路上的信号电平；以及
[0037] 图9说明用于安装读头的流程图。
[0038] 参考图1，示出了编码器设备2,该编码器设备包括读头4和标尺6。缆线10包括多个 导线，这些导线被设置用于将电力供应到读头4并且还用于促进与读头的通信(如下文更详 细解释）。在所描述的实施例中，标尺6是增量标尺并且包括第一轨道和第二轨道，第一轨道 包括一系列增量周期性标记8并且第二轨道包括参考标记9。将理解，参考标记可用于识别 沿着标尺的参考(任选地唯一的)位置。参考标记可以划定所允许的机器运动的边界(例如， 它可以是通常被称为界限标记的标记）。在所示出的实施例中，参考标记并不划定边界，实 际上它识别部分地沿着标尺的参考位置。将理解，并非所有的增量标尺都包括参考标记。此 外，任选地参考标记可以提供于与一系列增量周期标记8相同的轨道中，例如，如在 US7659992中所公开。将理解，标尺的特征是示意性地示出的以便辅助说明。将理解，与图式 中说明的大小相对的，标尺特征可以小到仅若干微米宽（例如，仅几十个微米宽，或甚至更 小）。
[0039] 在所描述的实施例中，编码器设备是光学编码器设备2。读头包括LED(未示出），该 LED被配置来照射标尺。落在包括周期性标尺标记8的轨道上的来自LED的光发生衍射由此 产生衍射级。这些级反射回到读头4且接着与读头衍射光栅(未示出）相互作用以产生衍射 级，该衍射级随后相互作用以在读头中的检测器上形成复合场（在这种情况下是干涉条 纹）。位置信号，在这种情况下采用正交信号的形式（即，彼此异相的第一信号和第二信号 (例如，90度异相，例如，正弦和余弦信号）），由读头4输出以指示相对移动的量度。在这种情 况下，位置信号（也就是说正交信号）指示相对移动的方向以及幅值。此类布置是众所周知 的，并且例如描述于US4959542和US5861953中。将理解，在位置测量编码器的领域中其它 (例如，光学)布置是可能的且众所周知的。
[0040] 落在包括参考标记9的轨道上的光基本上被吸收或散射，除了当读头4在参考标记 9上时，且在此点光反射回到读头4的情况之外。读头4包括用于检测被参考标记9反射的光 的传感器。此类布置是众所周知的，并且例如描述于US7659992、US7624513和US7289042中。 将理解，在位置测量编码器的领域中其它光学布置是可能的且众所周知的。
[0041] 如图所示，读头4具有从读头4的外面可查看的第一光指示器5和第二光指示器7。 下文将更详细地描述这些。
[0042] 如图2中示意性地说明，读头4包括用于读头4的操作的电子元件14(并且将理解， 任选地为软件）。举例来说，电子元件14可以控制读头的LED的用于照射标尺的操作，可以中 继、处理和/或分析由读头检测到的信号(例如，将来自增量的信号中继到缆线10上、再到接 口 13,在此类中继之前调节/处理信号和/或分析信号和/或以便确定如何控制第一光指示 器5和/或第二光指示器7)。电子元件14还可以控制读头是否以特定操作模式进行操作，例 如，测量模式（以及其中的子模式，例如，是否启用自动增益控制（automatic gain control，AGC)模式）、编程模式、设置模式，该设置模式可包括例如，安装模式和/或校准模 式。
[0043]如图2中示意性地说明的，缆线10包括多个线路(例如，十二个线路，如通过在读头 4与接口单元13之间延伸的实线所说明的）。这些线路可以例如包括：
[0046]将理解，信号线路的数目和类型在编码器之间是改变的。然而，一般而言，将存在 一些类型的电力和信号线路。
[0047]在所描述的实施例中，缆线10连接到接口单元13,在已知的布置中其继而通过缆 线l〇a连接到控制器12(例如，用于机器的控制器，读头4和标尺6安装在该机器上）。一旦适 当地安装、设置和校准，随着读头4和标尺6相对于彼此移动，增量、参考标记和限制位置信 息信号通过接口 13和缆线10、10a从读头传输到控制器12。控制器12可以使用信号以辅助机 器的控制，读头4和标尺6安装在该机器上（例如，控制器12可以使用反馈控制回路中的信 号)。
[0048] 图9说明安装读头的一个实例方法100。通过将读头4和标尺6安装到机器，该方法 开始于步骤102。在步骤104中，读头4随后连接到接口单元13并且接口单元连接到安装/诊 断单元11。（任选地，在安装/设置期间，接口单元13可以连接到安装/诊断单元11而不是机 器控制器12,并且因此它们由图2中的相同框示意性地说明。在某些实施例中，它们可以由 共同的处理器装置提供并且因此共享相同缆线连接。也就是说，在设置期间，接口 13可以连 接到控制器12。替代地，如果提供为单独的处理器装置，那么在安装之后缆线10a可以从安 装/诊断单元11断开并且随后连接到机器控制器12)。
[0049] 读头4随后在步骤106处通电。在此阶段，读头4是可操作的并且将增量位置信号输 出到接口单元13,该接口单元将在第二缆线10a上将信号中继到安装/诊断单元11或控制器 12(取决于它连接到哪一个）。然而，在此阶段安装者可能想要微调读头的物理设置以在使 用期间优化其性能并且确保可靠的性能。因此，如所已知，设置步骤108可以涉及安装者检 查读头4是相对于标尺最佳地定位的并且包括安装者使得读头4和标尺6相对于彼此在相对 运动的边界之间移动。在此类运动期间，读头的电子元件14分析增量信号强度（例如，如 US5241173中所描述)并且控制由第一光指示器5发射的颜色。如果信号强度良好(例如，始 终在预定阈值以上），那么所发射的颜色是绿色，如果信号强度不良，那么所发射的颜色是 红色（例如，始终在预定阈值以下），并且如果信号强度在之间的某个值处(例如，在预定阈 值上下波动），那么所发射的颜色是橙色。因此，随着读头4和标尺6相对于彼此移动，安装者 观察第一光指示器5的颜色，并且如果第一光指示器5发射红色或橙色光，那么安装者微调 读头4和标尺6的相对物理设置直至在相对运动的边界之间沿着整个长度获得良好的/绿色 的信号。如已经知道的，读头4还可以将表示增量信号质量的信号（例如，沿着设置信号/Vx 线路向下)输出到接口 13和安装/诊断单元11。举例来说，取决于增量信号质量而变化的信 号可以沿着设置信号/Vx线路向下传输。替代地，安装/诊断单元11可以监测从增量输出/VI + ^1-、￥2+、￥2-线路向下的增量信号的质量。如所已知，此类信号质量信息可以在读头4的 正常操作/使用期间从设置信号/Vx线路向下传输到控制器12。将理解，此类设置步骤108可 以在读头处于其正常读取/测量模式的同时被执行，或任选地在此类设置期间读头可以在 安装模式中（其功能不同于正常读取/测量模式）。
[0050] -旦读头4和标尺6的物理布置已经得到令人满意地设置，安装者就可以随后命令 读头4进入校准操作模式。这可以通过安装者按压接口 13上的开关17-段预定量的时间（例 如，在0.5秒和3秒之间）来完成，这使得读头4与接口 13之间的缆线10上的校准/CAL线路短 接到地面并且因此下降到逻辑电平低位(例如，0V)(如通过图4、图5和图6所说明的）。读头4 可以倾听此类下降并且当检测到此类下降时使得读头4进入校准模式。在校准模式中，读头 4执行校准例程。按先前已知的，这可以包括要求读头4沿着标尺6移动使得增量信号可以得 到分析和(例如，自动地)电子地优化(例如，如果读头4确定信号强度过于微弱，那么它可增 大用于照射标尺的LED的亮度;例如，调节信号偏移）。此外，举例来说，参考标记信号（如果 存在)可以得到分析并且用于调节用于检测参考标记的任何阈值。在任何情况下，无论何种 任务作为校准例程的一部分来执行，如先前已知的，第二光指示器7可以各种方式被照亮以 指示校准例程的进程和完成，例如，通过调制第二光指示器7。然而，如通过图4所说明的，表 示校准模式的状态的信号没有沿着信号线路向下输出。
[0051]参考图5,说明本发明的第一实施例，其中一旦读头4进入校准操作模式，读头4就 被配置以将CAL线路向下拉动到低位(例如，拉动到0V)并且保持它在那里直至它已经完成 其校准例程。安装/诊断单元11被配置以监听CAL线路以检查CAL线路是否是低位或高位(例 如，Vdd(例如，5V))。如果CAL线路是低位，那么安装/诊断单元11知晓读头4尚未完成校准例 程。安装/诊断单元11可以将这种情况发信号通知给安装者（例如，通过在屏幕上显示适当 的消息）。如果CAL线路是高位，那么安装/诊断单元11知晓读头4已经完成校准例程。安装/ 诊断单元11可以将这种情况发信号通知给安装者（例如，通过在屏幕上显示适当的消息）。 当校准例程完成且读头不再处于校准模式中时，CAL线路自动返回到高位并且读头4开始再 次监听CAL线路。
[0052]参考图6,其中说明了本发明的第二实施例，其中一旦读头4进入校准操作模式，读 头4就被配置以使CAL线路在低位和高位之间脉冲，所传输的脉冲的数目取决于校准例程所 在的阶段。在此实施例中，校准例程具有两个阶段(例如，第一阶段可包括校准增量信号并 且第二阶段可包括校准参考标记信号）。在读头执行校准例程的第一阶段的同时，单个脉冲 每隔一定间隔沿着CAL线路向下传输。一旦读头已经完成第一阶段并且执行校准例程的第 二阶段，双脉冲每隔一定间隔沿着CAL线路向下传输。当校准例程已经完成所有阶段并且读 头不再处于校准模式时，CAL线路返回到高位并且读头4开始再次监听CAL线路。因此，安装/ 诊断单元11可以监听CAL线路以确定校准例程所在的阶段并且基于它检测到的脉冲的数目 将这种情况发信号通知给安装者。如果校准例程暂停或失败，那么安装者可以识别这种情 况并且在上文所述的第二实施例的情况下，安装者可以识别校准例程暂停的阶段并且采取 适当行动。
[0053]图7和图8说明不同的信号线路，具体而言是设置信号/Vx线路，其用于发信号通知 读头的校准模式的状态。如图7中所说明，在通过读头4在CAL线路上接收到CAL起始信号之 前(如上文所解释，通过按压开关17达0.5秒与3秒之间），Vx线路用于将增量信号质量信息 传输到安装/诊断单元11。然而，一旦告知读头4进入校准操作模式，读头4就使Vx线路下降 到0V并且将它保持在那里直至完成校准例程。在图8中，读头4可以操控Vx线路上的电压电 平以指示校准例程所在的阶段，由此发信号通知校准例程的进程。如同图5和图6的实施例， 安装/诊断单元11可以被配置以监听Vx线路并且分析信号以确定读头的校准操作模式的状 态，并且将状态发信号通知给安装者。如果校准例程暂停或失败，那么安装者可以识别这种 情况并且在上文所述的第四实施例的情况下，安装者可以识别校准例程暂停的阶段并且采 取适当行动。
[0054]将理解，存在传输操作模式状态信息的其它方式，例如，通过利用脉冲串的不同频 率或传号-空号比（mark-space ratios)。
[0055] -旦已经成功地完成校准例程，安装者就可以随后将接口单元13连接到控制器 12。
[0056]在上文所述的实施例中，读头4被配置以在信号线路上将指示读头的校准操作模 式的状态的状态信号输出到安装/诊断单元。将理解，本发明还可用于指示读头的不同类型 的操作模式的状态。举例来说，如先前已知的，读头可以包括用于指示读头的自动增益控制 (AGC)模式是否参与的另一光源。根据本发明，AGC模式的状态的反馈(例如，它是否参与)可 以通过现有信号线路中继，例如，通过以特定脉冲/频率/传号-空号比使CAL线路脉冲。
[0057]在上文所述的实施例中，编码器设备2是增量式编码器设备。然而，将理解本发明 还同等地适用于且有用于其它类型的编码器设备，例如，绝对编码器设备（例如，W02010/ 139964中所描述的类型的），这些编码器设备也可以包括各种不同操作模式，例如，测量模 式、编程模式和/或设置模式，例如，安装和/或校准模式。
[0058]在所描述的实施例中，编码器设备是光学编码器设备。然而，将理解本发明还同等 地适用于且有用于其它类型的编码器，包括磁性(例如，如W02013132207中所描述的）、电感 和电容式位置测量编码器。此外，在上述实施例中，增量特征和参考标记都是光学特征并且 是被光学地检测的。然而，将理解不需要一定是这种情况并且举例来说参考标记可以是磁 性参考标记，甚至当增量特征是光学增量特征时也是如此。
[0059] 在上述实施例中，指示读头的校准操作模式的状态的状态信号在信号线路上输 出，该信号线路还用于与外部处理器装置传送非操作模式信息。举例来说，除报告操作模式 的状态之外，CAL线路还用于启动校准模式，并且Vx线路用于报告增量信号强度。然而，将理 解，不需要一定是这种情况，并且例如，指示读头的校准操作模式的状态的状态信号可以在 其自身的专用线路上输出。
[0060] 在上述实施例中，指示读头的校准操作模式的状态的状态信号被提供到处理器装 置(例如，安装/诊断单元11)，该处理器装置处理/分析状态信号并且将输出提供给安装者/ 用户。然而，将理解，不需要一定是这种情况。举例来说，状态信号在其上输出的线路可以直 接连接到读头外部的光源（例如，LED)，其中状态信号用于控制光源的操作（例如，调制光 源、改变其颜色、将其接通和断开等），以某人可以对其进行分析的方式，以便确定读头的操 作模式的状态。
[0061] 将理解，除了上文所述的那些之外的配置和布置也是可能的。举例来说，接口单元 13可以提供为读头4的一部分，在此情况下操作信号的模式可以直接传递到安装/诊断单元 11和/或控制器12。任选地，读头4和/或接口单元13可以连接到安装/诊断单元11并且同时 连接到单独的控制器12,例如，通过单独的信号线。
【主权项】
1. 一种操作位置测量编码器的方法，所述位置测量编码器包括标尺和读头，所述标尺 包括一系列特征，所述读头用于读取所述标尺的特征并且提供位置信号，所述读头可以多 个不同操作模式操作，所述方法包括： 所述读头在至少一个信号通道上将指示所述读头的操作模式的至少一个操作模式信 号输出到外部装置。2. 根据权利要求1所述的方法，其中操作模式包括所述读头执行例程，并且其中所述操 作模式信号指示所述例程的进程。3. 根据权利要求2所述的方法，其中所述例程包括多个阶段，并且在所述阶段中所述操 作模式信号指示所述操作模式的阶段。4. 根据权利要求2或3所述的方法，其中所述操作模式信号指示所述例程是否已经完 成。5. 根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述多个不同操作模式包括设置操作模 式，例如校准操作模式。6. 根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述方法包括命令所述读头改变其操作模 式，其包括在与所述操作模式信号通过所述读头输出到所述外部装置相同的信号线路上将 信号发送到所述读头。7. 根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述操作模式信号包括预定电压电平。8. 根据权利要求2和7所述的方法，其中所述操作模式信号包括预定电压电平，所述预 定电压电平取决于所述例程的所述进程。9. 根据权利要求2所述的方法，其中所述操作模式信号包括信号脉冲，所述脉冲取决于 所述例程的所述进程而不同。10. 根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述位置测量编码器是增量位置测量编 码器，所述标尺包括一系列周期性特征，所述读头被配置来读取所述一系列周期性特征。11. 根据权利要求10所述的方法，其中所述标尺包括至少一个参考标记。12. 根据权利要求5和11所述的方法，其中所述校准操作模式包括校准以下各项中的至 少一个:a)所述读头的增量信号；以及b)所述读头的参考标记信号。13. 根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述至少一个信号通道包括信号线路，所 述信号线路还被用于传送非操作模式信息。14. 根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述位置测量编码器是光学位置测量编 码器。15. -种用于编码器设备的读头，所述读头被配置来读取包括一系列特征的标尺并且 提供位置信息信号，所述读头可在多个操作模式中操作并且被配置以通过至少一个信号通 道来输出指示所述读头的操作模式的至少一个操作模式信号。16. -种校准位置测量编码器的方法，所述位置测量编码器包括读头和标尺，所述方法 包括:所述读头执行校准例程;所述读头在信号线路上将指示所述校准例程的进程的至少 一个信号提供到外部装置。
【文档编号】G01D5/244GK105899912SQ201480072315
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年10月28日
【发明人】科林·基思·豪利, 西蒙·艾略特·麦克亚当
【申请人】瑞尼斯豪公司