标尺和读取头装置及方法

专利名称：：标尺和读取头装置及方法
技术领域：
：本发明涉及具有增量式通道和基准标记通道的标尺和读取头装置。更具体地说，本发明涉及这样的标尺和读取头装置，其具有在使用中指示增量式通道和基准标记通道对准情况变差的器件。
背景技术：
：一种已知形式的用来测量两个构件相对位移的光学标尺读取装置包括位于一个构件上的标尺和位于另一个构件上的读取头。所述标尺包括一系列标尺标记，诸如亮线条和暗线条，这些标记限定了周期性重复的图案。读取头具有照亮所述标尺的器件和响应所形成的光图案的传感器，由此可以确定标尺和读取头之间的相对位移。具有这种周期性图案的标记的标尺已知为增量式标尺，且读取头的传感器通常布置成产生一对正交相位信号。这种装置的示例在EP514081和EP543513中。还已知为所述标尺设置一个或多个基准标记，在读取头检测所述基准标记时，提供基准标记信号，使得能确定读取头的绝对位置。为了能采用基准标记信号，必须知道其相对于增量式标尺的位置。换句话说，由基准标记通道产生的基准标记信号必须与相应的增量式信号正确对准。虽然存在各种校准技术来使得基准标记和增量式信号初始对准，但是这种对准随着时间推移以及使用过程可能会变差。这种变差例如可能归因于电子部件的漂移或者读取头对准情况的改变。已知通过比较基准标记信号的中点相对于相应的增量式信号的相位来在使用中监控基准标记信号和增量式信号的对准情况。如果基准标记信号中点的相位落在预定范围之外，则发出警告信号，该信号通过警告LED的闪烁传达到使用者。虽然这种技术在大多数情况下都能令人满意，但是不能总是检测出增量式通道和基准标记通道之间的可能导致所述装置发生故障的不对准情况。
发明内容因此，本发明的一个目的是提供一种改进的标尺和读取头装置。本发明的另一目的是提供一种改进的操作读取头的方法。本发明又一目的是提供一种标尺读取装置和相应的方法，所述方法改善了增量式通道和基准标记通道之间的对准变差的指示。根据本发明的第一方面，提供一种标尺读取装置包括可以相对于所述标尺移动的读取头，所述读取头包括增量式通道，随着读取头相对于标尺移动，一系列基准标记脉沖从所述增量式通道产生；基准标记通道，其被布置成在所述读取头经过所述标尺上的预定(绝对)位置标记时，产生基准标记选通(gating)脉沖；和用于在使用中监控所述基准标记选通脉冲和所述基准标记脉沖对准情况的对准检测装置，其中，所述对准检测器件被布置成检测所述基准标记选通脉沖前缘和后缘相对于所述基准标记脉冲相位的相位。因此本发明的标尺读取装置允许利用基准标记选通脉沖前缘和后缘相对于关联的基准标记脉沖的位置或相位的相对位置或相位来确定所述增量式通道和基准标记通道的对准情况。使用这种脉冲边缘监控技术，较之比较基准标记中点的相位与增量式通道的相位的现有技术装置，更为可靠地指示了通道对准情况，该技术将在以下更为详细地说明。因此较之以前可能的情况而言，针对任何通道对准情况变差，本发明的装置给予使用者更为可靠的测量值。有利地，如果所述前缘和后缘两者或者其中之一落入第一相位范围内，则所述对准检测器件布置成产生第一对准警告信号。所述第一相位范围可能覆盖，或延伸地略微超过每个基准标记脉冲包围的相位区域。例如，基准标记脉冲可能发生在0。到90。的相位范围内。在这种情况下，适当的相位范围将从小于0。(例如，-45。)延伸到超过90。(例如，135。)。因此，如果基准标记选通信号的边缘落入所述装置可能发生故障或者无可避免地发生故障的相位范围内，则可以选择所述第一相位范围来覆盖该相位范围。有利地，如果所述前缘或后缘两者或者其中之一落入所述第一相位范围之外但是落入第二相位范围内，则所述对准检测器件还能够产生第二对准警告信号，所述第二相位范围比所述第一相位范围更宽。因此，所述第二相位范围比所述第一相位范围更宽，且旨在提供通道对准情况的早期指示，指示通道对准情况变差但是还没有差到足以导致所述装置发生故障。这样允许使用者安排所述装置的重新校准，而不会面临需要立即实施校准而不给任何警告。这种第二范围可以例如从270。到180。延伸。则可以在所述基准标记选通脉冲的边缘落入所述第二相位范围内但是位于所述第一相位范围之外(即，如果边缘的相位介于135。到180。之间或介于270。到315。之间)的时候才产生所述第二对准警告信号。虽然本文详细说明了两种(即，第一和第二)相位范围，但是应该注意，可以设置任何数目的嵌套式(nest)相位范围。换句话说，也可以方便地提供一种或多种额外的对准警告信号(例如，3种、4种、5种等对准警告信号)，每个随后的相位范围都比前一个相位范围更宽。这样，可以实现对这一系列警告信号更为精细地划分，例如可以在1(未对准)到10(对准良好)之间提供对准质量指示。优选地，如果所述基准标记选通脉冲的两个边缘都落在最宽的(例如，第二或额外的)相位范围之外，则所述对准检测器件布置成产生通道对准信号。换句话说，所述对准检测器件可以产生信号来指示所述增量式通道与所述基准标记通道正确对准，即提供信号来指示所述基准标记选通脉冲的前缘和后缘落在第二(和第一)相位范围之外。这样明确确定了所述通道对准情况是可以接受的。有利地，所述读取头还布置成利用(通常为模拟的)基准标记选通脉冲选通(gate)所述一系列(通常为数字的)基准标记脉冲来产生输出基准标记信号。这样，无论何时读取头经过绝对位置标记，提供的数字输出基准标记信号都包括单个数字脉冲。所述输出基准标记信号可以用来使增量式通道的计数复位。所述对准检测器件优选包括视觉指示器，诸如双色发光二极管(LED)。设置LED允许直观地将通道对准状态传达给装置使用者。例如，如果认为所述基准标记通道与所述增量式通道对准良好，则所述LED可以布置成闪烁"绿色"，如果对准情况变差到基准标记选通脉冲的至少一个边缘落入所述第二相位范围，则闪烁"橙色"(指示短期内将需要进行校准)，或者在对准情况已经差到所述基准标记选通脉冲的至少一个边缘落入所述第一相位范围内，则闪烁"红色"(指示立即需要校准)。所述LED优选布置成无论何时所述读取头经过所述基准标记时都闪烁适当颜色。当读取头沿着所述增量式标尺远离基准标记脉冲附近时，这种LED也布置成提供差信息(例如，与增量式通道信号强度有关的信息)。用于监控增量式通道操作的适当技术在EP514081中进行了描述。这样，随着读取头沿着标尺移动并经过基准标记，观察单个LED允许使用者确定所述装置是否操作正常，还是需要立即进行校准，或者在不久的将来需要进行校准。这种LED可以位于读取头上或者根据需要位于接口上。虽然基于LED的指示提供了一种简单的方式向使用者传达标尺读取装置的对准状况，但是根据需要，可以提供对准情况更为量化的测量值。例如，可以产生通道对准质量值(例如，从1到10的数字)。可以选择的是，可以(例如，借助计算机接口)显示基准标记选通脉冲边缘的相位。所述装置可以配置成以许多方式实施所述对准;险测装置，这对于本领域技术人员是容易理解的。例如，所述对准检测装置可以有利地包括适当配置的逻辑，诸如现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑设备(PLD)。所述逻辑可以位于读取头中，或位于远离读取头的单独接口中。可以选择的是，适当的处理器(例如，个人计算机或波形分析仪)可以用来实施信号处理功台匕h匕。正如以下更为详细地说明，所述标尺可以包括一系列增量式标记和一个或多个基准标记。它们可以设置在单独的标尺轨道上或设置为如EP1360461所述的结合式(嵌入式)标尺。虽然仅需要一个基准标记，但是所述标尺可以包括多个使用者可以选择或位距编码的基准标记。例如，在所述装置安装在旋转编码设备上的情况下，可以以卯。间隔设置4个使用者可以选择的基准标记。有利地，所述读取头装置包括至少一个光学传感器。在这种装置中，所述读取头可以包括光学增量式传感器，该光学增量式传感器随着所述读取头经过所述增量式标尺而产生相位和90度相差的相位(正弦和余弦)信号。然后可以用数字化或插值过程来将所述卯度相差的相位信号转化为一系列基准标记脉冲。所述装置典型地能够使得在正弦波的每个周期内产生一个基准标记脉冲。此外，所述90度相差的相位信号用来产生增量式通道脉冲(即，被计数来产生增量式位置信息的脉冲)，而在所述正弦波的每个周期内可以产生多个增量式通道脉沖。在这种系统中，通常相对于所述正弦波的相位来测量全部信号的相位。重要的是，注意本发明的标尺和读取头装置并不限于光学布置，本发明同样适用于其他类型的装置，诸如例如磁性、电容性或电感性标尺读取系统。此外，所用基准标记的类型也可以不同于增量式标记的类型，例如光学增量式标记可以与磁性基准标记等一起使用。根据本发明的另一方面，提供了一种用于标尺读取装置的读取头，所述读取头包括增量式通道，随着所述读取头相对于关联的标尺移动，从所述增量式通道产生一系列基准标记脉沖；基准标记通道，其被布置成当所述读取头经过关联的标尺上的预定(绝对)位置标记时，产生基准标记选通脉沖；和对准检测装置，用于在所述读取头相对于所述关联的标尺移动过程中，监控所述基准标记选通脉沖和基准标记脉沖的对准情况，其特征在于，所述对准检测装置被布置成监控所述基准标记选通脉冲的前缘和后缘相对于所述基准标记脉冲相位的相位。标尺读取装置可以包括这种读取头和适当的标尺。根据本发明的又一方面，提供一种标尺读取装置，包括可以相对于标尺移动的读取头；增量式通道，随着所述读取头相对于所述标尺移动，从所述增量式通道产生一系列基准标记脉冲；基准标记通道，其被布置成当所述读取头经过所述标尺上的预定(绝对)位置标记时，产生基准标记选通脉冲；和对准检测装置，用于在使用中监控所述基准标记选通脉冲和基准标记脉冲的对准情况，其特征在于，所述对准检测装置被布置成监控是否所述基准标记选通脉冲包围(bracket)单个基准标记脉冲。也就是说，所述对准4企测装置^^皮布置成确保所述基准标记选通脉沖的上升边缘和下降边缘不会侵入由所述基准标记脉冲占据的相位范围。根据本发明的另一方面，提供一种用于在标尺读取装置中确定增量式通道和基准标记通道对准情况的方法，包括如下步骤(i)随着所述读取头相对于所述标尺移动，从所述增量式通道产生一系列基准标记脉冲；和(ii)当所述读取头经过所述标尺上的预定(绝对)位置标记时，从所述基准标记通道产生基准标记选通脉沖，其特征在于，所述方法还包括步骤(iii)监控(例如，测量)由所述基准标记通道产生的基准标记选通脉冲前缘和后缘相对于由所述增量式通道产生的基准标记脉冲相位的相位。可以对一种计算机、微处理器或微控制器进行编程，或可以提供一种计算机程序，以实现上述方法。可以选择的是，可以配置适当逻辑(诸如FPGA或PLD)以实现上述方法。也可以使用专用集成电路(ASIC)。仅作为示例，将参照附图来描述本发明，其中图l是读取头和标尺的平面图；图2是图1所示读取头的基准标记检测部分的视图；图3示出了图2所示的基准标记检测器的分割检测器以及在基准标记检测过程中产生的典型信号；图4图示了随着图1所示装置的读取头经过所述标尺而产生的各种信号；图5是对准良好的设备增量式通道的90度相差的相位信号的利萨如(Lissajous)图形，其上叠置有基准标记选通脉冲；图6是利萨如图形，图示了基准标记通道和增量式通道之间对准变差；图7示出了利萨如图形分成多个区域；图8示出了图7所示的利萨如图形，对准良好的设备的基准标记选通脉冲叠置于其上；图9示出了图7所示的利萨如图形，对准不良的设备的基准标记选通脉冲叠置于其上；图IO示出了图7所示的利萨如图形，对准不良的设备的基准标记选通脉沖叠置于其上；图11示出了图7所示的利萨如图形，不对准的设备的基准标记选通脉冲叠置于其上；图12a-12i示出了用于本发明另一设备的一系列利萨如图形。具体实施例方式参照图1,图示了标尺读取装置。该装置包括可以相对于彼此移动的标尺IO和读取头12。标尺10包括第一标尺轨道14,其具有一系列亮线条16和暗线条18沿着其长度重复，形成所谓幅值标尺。线宽取决于所需的定位精度，并通常具有2-100um的数量级。当第一标尺轨道14的线条经过读取头12时，读取头12的增量式光学传感器24检测第一标尺轨道14的线条，并随着读取头沿着标尺移动而产生两个相差为90度的正弦输出信号(即，正弦和余弦信号)。设置这种相差为90度的信号，允许确定读取头的移动量和移动方向。这种增量式标尺读取装置是已知的，并在其他地方有更为详细的说明(例如，参见EP514081和EP543513)。虽然本文说明了幅值标尺，但是可以替代地设置相位标尺。标尺10还包括第二标尺轨道20。第二标尺轨道20包括标尺标记22,其作为绝对位置或基准标记指示器，所示的标尺标记22通常比第一标尺轨道14的标尺标记宽一个数量级。读取头12包括基准标记检测器26，在读取头经过基准标记时，用来提供基准标记选通(gating)信号或脉冲，从而允许确定读取头相对于标尺的绝对位置。尽管在图1中仅示出了单个基准标记22，但是根据需要，第二标尺轨道22沿着其长度可以包括使用者可以选择或位距编码的多个基准标记。而且，所示的并行轨道布置(即，第一标尺轨道14与第二标尺轨道20分开)可以^皮EP1360461中所述的结合轨道布置或嵌入式轨道布置所取代。读取头还可以包括用于监控其正确操作的电路。发光二极管(LED)27可以设置在读取头上和/或任何关联的接口上，向使用者指示所述装置需要重新校准。例如，如同EP514081所述，读取头可以布置成监控增量式光学传感器24的卯度相差信号。正如以下更为详细论述的那样，当读取头经过基准标记时，LED27闪烁还可以用来指示基准通道和增量式通道之间的对准情况。现在参照图2和3，更为详细地说明图1所示装置中基准标记信号的产生。图2图示了适合^r测基准标记诸如标尺标记22的光学布置。光源28设置在读取头12中，照亮标尺IO。标尺10反射的光由透镜30或其他适当的光学件聚焦到分割检测器26。基准标记可以包括位于亮背景中的暗标记，因此基准标记检测器26检测随着读取头经过基准标记时出现的光强降低。可以选择的是，基准标记可以包括暗背景上的亮标记，这种情况下，相反的检测即可。图3图示了读取头的分割检测器26及其关联的电输出。随着读取头在分割检测器的一个半部K，然后照射另一个半部J。分割检测器26的两个半部K、J的输出值32、34因此相对偏移。提取两个输出值之间的差异，形成差信号38,并且通过比较差信号38与过零点39附近的两个电压阈值VI和V2来获得基准标记选通信号(在以下更为详细地说明)。这些电压阈值是固定的，因此当差信号38的电压在过零点39附近介于VI和V2之间时，输出模拟基准标记选通信号。虽然以上描述了分割检测器，但是本领域技术人员应该理解，可以采用许多替代的基准标记检测器。例如，基准标记可以替代地包括自动相关图案，以允许更为精确地测量待获取位置。还应该注意，也可以采用透射式标尺和读取头布置，而非反射式。上述参照图1至3说明的这种标尺读取装置产生与增量运动和绝对位置两者都相关的信号。换句话说，所述装置具有增量式通道，提供与读取头和标尺相对运动有关的信息(即，从光学传感器24产生的90度相差信号)；和基准标记通道，利用基准标记(即利用基准标记^r测器26产生的基准标记选通信号)提供绝对位置信息。参照图4，图示了以上参照图l至3所述由标尺读取装置产生的典型信—;一图4a示出了随着读取头12沿着标尺IO经过，由增量式光学传感器24输出的90度相差(正弦和余弦)信号50和52。以下应该注意，图4中的各种信号将针对正弦信号50的相位来说明。无论波形50何时具有希望的相位或者何时落入预定相位范围，分析信号50和52允许产生基准标记信号。图4b示出了指示点54，其指示正弦信号50的相位何时为45°,当正弦信号的幅值为正且匹配余弦信号的幅值时，可以通过监控而容易地检测到。在典型设备中，采用插值技术从90度相差信号50和52产生一系列数字基准标记脉沖，一系列以45。为中心的90°宽的基准标记脉冲56示于图4c。应该注意，数字基准标记脉冲56通常单独产生，用来确定基准标记位置测量值，因此脉冲56区别于为提供所需的读取头位置增量测量值而计算的增量式通道脉冲(未示出)。应该注意，虽然在本例中说明了90。宽的基准标记脉冲，但是基准标记脉冲可以具有任何适当宽度(例如，它们可以大于90。或小于90。，取决于所需的设备精度)。如上所述，基准标记通道伴随所述装置的增量式通道。如图4d所示，基准标记通道布置成在读取头经过第二标尺的基准标记时，产生基准标记选通脉冲58(也称为模拟选通脉冲)。基准标记选通脉冲58用来指示读取头处于标尺上的特定区域内。应该注意，基准标记选通脉冲58本身不提供任何精确的位置信息，其用来识别期望出现增量式通道的特定基准标记脉沖56的范围。这允许识别与标尺上固定的绝对位置关联的特定基准标记脉冲(例如，脉沖56，)。虽然基准标记选通脉冲58通常为360°宽，但是可以更窄或者更宽，如与基准标记脉冲58关联的剖面线区域59所示。只要基准标记选通脉冲58跨越一个而且是仅仅一个基准标记脉沖56，从而允许唯一地识别该脉沖。图4e示出了生成的(数字)绝对基准标记脉冲57,通过利用基准标记选通脉沖(即图4d中的脉冲58)来选通基准标记脉冲(即图4c中的脉冲56)来产生。因此，无论何时读取头经过基准标记，所产生的(数字)绝对基准标记脉冲57都向所述控制装置提供绝对位置信息。已知有许多技术来初始对准(即，校准)增量式通道产生的基准标记脉冲56和基准标记选通脉冲58的相位。一种已知校准方法是几何调节读取头，以使增量式通道和基准标记通道彼此对准。在相对于增量式通道调节基准标记信号相位的另一种方法中，电子调节由分割检测器产生的差信号(即图3中的差信号39)。在这种方法中，所述差信号相对于电压阈值VI和V2上移或下移(或者调节所述电压阈值)，从而相对于基准标记脉沖重新界定(或"定相，，)基准标记选通脉冲的前缘和后缘。我们共同待审的英国专利申请0522651.9(代理人文档号662)也描述了用于初始对准基准标记通道和增量式通道相位的另一种改进的校准方法。现在参照图5，提供利萨如图形来说明用于良好对准的标尺和读取头装置的增量式通道和基准标记通道之间的相位关系。具体来说，图5示出了相对于彼此绘制(余弦水平绘制，而正弦竖直绘制)的增量式正弦/余弦信号对(例如，图4的信号50和52),以形成利萨如图形60。在该示例中，利萨如图形60是正圆，因为正弦和余弦信号的幅值被认为相同，且信号之间的相位差异正好为90°。在实际设备中，技术人员应该认识到利萨如图形将取决于90度相差信号的特性，而且不太可能呈正圆形式。第一叠置带62表示基准标记选通脉冲。在本例中，基准标记选通脉冲约为300。宽，且前缘位于260。左右(等价于-100。)而后边缘位于200。。第二叠置带64表示以45。为中心的90。宽的基准标记脉冲(即，类似于参照图4所述的脉冲56)。在本例中，基准标记选通脉冲仅包围(bracket)—个基准标记脉沖，而且因此基准标记通道与增量式通道对准。如上所述，已知在使用过程中通过相对于基准标记脉冲相位确定基准标记选通脉沖中点的相位，来监控基准标记通道和增量式通道的对准情况。将这种现有技术应用于本示例，提供了基准标记脉冲中点为45。(由箭头63指示)和基准标记选通脉冲中点为45。(由箭头65指示)。因此可以看出，这种技术将会(正确地)指示增量式通道和基准标记通道对准良好。应该注意，增量式通道和基准标记通道对准情况的分析结果可以通过位于读取头或接口上的LED指示器传达给使用者。例如，在对准良好时，双色LED可以变绿，而所述通道不再对准时，可以变红，而在对准质量下降时，可以变黄(即，同时发射红光和绿光)。在图1所示的这种装置中，在读取头经过基准标记时，LED27可以闪烁适当的颜色，从而指示是否认为基准标记通道与增量式通道对准。参照图6，示出了进一步的利萨如图形，该图示出了未对准的装置中增量式通道和基准标记通道之间的相位关系。基准标记选通脉冲(由叠置带66示出)的宽度约为200°,且中心靠近90。。带66的第一边缘68(即，基准标记选通脉冲的前缘)位于约350。，且可以看出其靠近表示关联的基准标记脉沖的第二叠置带64。在本例中，基准标记选通脉冲没有相对于关联的基准标记脉冲(如图由第二叠置带64示出)良好对准。因此，显著加大了所述装置无法正确识別所希望的基准标记脉冲的可能性。此外，增量式通道和基准标记通道对准质量上仅仅些许的额外降低也可能导致基准标记选通脉冲的第一边缘68侵入基准标记脉冲的0°到90。区域内，从而导致故障。现有技术中的中点监控技术能确定基准标记脉冲的中点为45°(如箭头63所示)和基准标记选通脉冲的中点略孩t大于90°(如箭头70所示)。遵循这种分析，现有技术将会(正确地)指示已经发生了不对准的情况，这种情况会导致所述装置出现故障。虽然现有技术的中点检测技术正确地确定了上述示例的对准/不对准情况，但是已经发现该技术在许多重要的场合下不能识别出不对准情况，或者没那么严重地，错误地指出存在不对准的情况。例如，如果图6中所示的基准标记选通脉冲实际上增加了，使得所述脉冲从280。延伸到260。，如剖面线区域72所示，则中点将仍然略大于90。并将因此(错误地)触发不对准警报，即使所述装置仍然运行正常。换句话说，本发明人了解到，基准标记选通脉冲的中点可以发生显著(例如45。)的变化，而这种情况不必然导致故障。相反，基准标记选通脉冲的中点可能略微变化，但是满足现有技术的相位中点对准标准，而无视基准标记选通脉冲的宽度已经减小地足够多(例如，小于90°)导致基准标记通道和增量标记通道不对准。现在将说明改进的不对准情况检测方法，该方法涉及监控基准标记选通脉冲边缘的相位，而非中点的相位。已经发现该方法提供了更为健全而且可靠的方案，用来评估增量式通道和基准标记通道之间是否已经发生了可能导致故障的不对准情况。所述改进的方法涉及测量基准标记选通脉冲两个边缘的相位，并确定所述边缘是否落入"红"、"橙"或"绿"相位范围。图7利用利萨如图形图示了分成红区80、橙区82和绿区84的所述技术。在本例中，基准标记脉冲为90。宽，且以45。对中心，如叠置带64所示。图7所示各种区域的角度范围在表1中列出。表1区域分类<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>重要的是，要记住参照图7所述的区域仅作为示例。本领域技术人员应该理解，区域数目和/或这些区域包括的角度范围可以根据需要进行选择，并取决于基准标记脉沖的特性以及特定的装置。基准标记脉冲还可以以45。之外的角度作为中心，从而相应偏移所述区域的各种角度范围。在确定了基准标记选通脉冲的边缘落入哪种颜色区域之后，结合如下表2所示的结果来确定总体对准状态，该状态将确定LED彩色闪烁的颜色。最差情况的边缘的颜色用于LED闪烁。表2对准参照结果逻辑表<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>现在参照图8至11，将给出上述方法的4个操作示例。图8示出了基准标记选通脉冲(即，带90)的前缘和后缘都落入"绿"区84。基准标记通道和增量式通道因此对准良好(即，基准标记选通脉冲包括相应的基准标记脉冲)且读取头指示器LED闪烁绿色。图9示出了基准标记选通脉冲(即，带96)的前缘和后缘两者都落入"橙"区82。基准标记通道和增量式通道因此有些不对准(即，基准标记选通脉冲的边缘靠近相应的基准标记脉沖的边缘)，因此，通过指示器LED闪烁黄色来提供有些不对准的警告。图10示出了基准标记选通脉冲(即，带100)前缘落入"橙'，区82，而后缘落入"绿"区84。基准标记通道和增量式通道因此变得有些不对准(即，基准标记选通脉冲的边缘靠近相应的基准标记脉冲的边缘)，通过指示器LED闪烁橙色来触发警告，表达发生了有些不对准的情况。图11示出了基准标记选通脉冲(即，叠置带104)前缘落入红区82，而后缘落入绿区84。基准标记通道和增量式通道不对准到了可发生故障的程度。通过指示器LED闪烁红色来警告所述装置不对准并且需要立即进行重新校准。应该注意，在这种情况下，上述现有技术的中点检测技术给出了错误的"绿色"闪烁，因为基准标记选通脉冲的中点落入0。到90。范围内。参照图12,示出了利用本发明方法操作的设备的进一步示例。图12a-12i示出的利萨如图形包括从135°到315。延伸的绿区100、从90。到135°延伸和从315。到0。延伸的橙区和从0。到90。延伸的红区104。在图12a中，基准标记选通脉冲106前缘和后缘落入绿区。指示器LED因此闪烁绿色来指示对准情况良好。图12b和12c示出了基准标记选通脉冲108和110有一个边缘落入橙区而图12d示出了基准标记选通脉冲112两个边缘都落入橙区。在这些示例中，LED闪烁橙色来指示对准情况已经变差，而且将在不久的将来需要对基准标记通道和增量式通道进^f于重新对准。图12e-12i示出了基准标记选通脉冲114、116、118、120和122有至少一个边缘落入红区。在这些示例中，LED闪烁红色来指示对准已经丢失，而且可能发生故障。虽然上述示例中说明的装置为光学式的，但是技术人员应该认识到，可以通过各种方式实现标尺和读取头系统。例如，该技术同等地适用于基于磁性、电感性和电容性的标尺和读取头设备。这里描述的标尺和读取头装置也可被用来测量各种设备的平移和/或旋转。例如，该装置可应用于测量线性平移或者测量旋转编码器的装置。这里描述的方法还适用于EP1099936和EP1106972中描述的类型的两种尺寸编码器系统。权利要求1.一种标尺读取装置，包括可以相对标尺移动的读取头，所述读取头包括增量式通道，随着所述读取头相对于所述标尺移动，从所述增量式通道产生一系列基准标记脉冲；基准标记通道，其被布置成当所述读取头经过所述标尺上的预定(绝对)位置标记时，产生基准标记选通脉冲；和对准检测装置，其用于在使用中监控所述基准标记选通脉冲和基准标记脉冲的对准情况，其特征在于，所述对准检测装置被布置成监控所述基准标记选通脉冲的前缘和后缘相对于所述基准标记脉冲相位的相位。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，如果所述前缘和所述后缘中的至少一个落入第一相位范围内，则所述对准检测装置能够产生第一对准警告信号。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，如果所述前缘和所述后缘中的至少一个落在所述第一相位范围之外但落入第二相位范围内，则所述对准检测装置能够产生第二对准警告信号，其中所述第二相位范围比所述第一相位范围宽。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，如果所述基准标记脉沖的两个边缘都落在所述第二相位范围之外，则所述对准检测装置能够产生通道对准信号。5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，如果所述前缘和所述后缘中的至少一个落在所述第二相位范围之外但落入至少一个另外的相位范围内，则所述对准检测装置能够产生至少一个另外的对准警告信号，其中所述至少一个另外的相位的范围比所述第二相位的范围宽。6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，如果所述基准标记脉沖的两个边缘都落在所述至少一个另外的相位范围之外，则所述对准检测装置能够产生通道对准信号。7.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，通过利用所述基准标记选通脉冲选通所述基准标记脉冲，所述读取头能够产生输出基准标记信号。8.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述增量式通道还能够输出一系列增量式通道脉冲。9.如前迷权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述对准检测装置包括视觉指示器。10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述视觉指示器包括双色发光二极管(LED)。11.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述对准检测装置包括适当配置的逻辑。12.—种标尺读取装置，包括可以相对于标尺移动的读取头；增量式通道，随着所述读取头相对于所述标尺移动，从所述增量式通道产生一系列基准标记脉沖；基准标记通道，其被布置成当所述读取头经过所述标尺上的预定(绝对)位置标记时，产生基准标记选通脉冲；和对准检测装置，用于在使用中监控所述基准标记选通脉冲和基准标记脉冲的对准情况，其特征在于，所述对准检测装置被布置成监控是否所述基准标记选通脉沖包围单个基准标记脉冲。13.—种用于在标尺读取装置中确定增量式通道和基准标记通道对准情况的方法，包括如下步骤(i)随着所述读取头相对于所述标尺移动，从所述增量式通道产生一系列基准标记脉沖；和(ii)当所述读取头经过所述标尺上的预定(绝对)位置标记时，从所述基准标记通道产生基准标记选通脉沖，其特征在于，所述方法还包括步骤(iii)监控由所述基准标记通道产生的基准标记选通脉冲的前缘和后缘相对于由所述增量式通道产生的基准标记脉冲的相位的相位。14.一种参照图1至12基本上如此前所述的装置。全文摘要提供了一种标尺读取装置，包括可以相对于标尺(10)移动的读取头(12)。所述读取头(12)包括增量式通道，随着所述读取头(12)相对于所述标尺(10)移动，从所述增量式通道产生一系列基准标记脉冲(56)。还设置了基准标记通道，其被布置成当所述读取头(12)经过所述标尺上的预定(绝对)位置标记(22)时，产生基准标记选通脉冲(58)。对准检测装置在使用中监控所述基准标记选通脉冲(58)和基准标记脉冲(56)的对准情况。所述对准检测装置被布置成监控所述基准标记选通脉冲(58)的前缘和后缘相对于所述基准标记脉冲(56)的相位的相位(68)。文档编号G01D5/244GK101310165SQ200680042979公开日2008年11月19日申请日期2006年11月13日优先权日2005年11月16日发明者科林·基思·豪利申请人:瑞尼斯豪公司