专利名称：位置编码器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种位置编码器装置和一种操作位置编码器的方法。
背景技术：
用于测量两个可移动物体之间的相对位置的位置编码器是公知的。一系列标尺标记典型地设在一个物体上并且用于读取标尺标记的读头设在另一个物体上。标尺标记可以与所述物体一体形成或者可以设在可以固定到所述物体的标尺上。可用的标尺有许多不同类型，包括能够测量两个物体之间的相对旋转位置的环形标尺和能够测量平移位置的线性标尺。而且，可用的标尺标度具有不同的尺寸。例如，制造商常常提供具有不同直径的许多环形标尺。位置编码器通常分为增量位置编码器或绝对位置编码器。在增量位置编码器中， 标尺具有多个周期性标记，所述多个周期性标记可以由读头检测，从而提供增量正/倒计数。例如，在欧洲专利申请第0207121号中描述了这样的标尺。基准记号可以紧邻周期性标记设置或嵌入在周期性标记中，从而限定基准点。例如，在已公布的国际专利申请WO 2005/124282中公开了这样的标尺。绝对位置编码器典型地通过读头检测唯一的一系列记号(例如代码)并且将这一系列记号转换为绝对位置来测量相对位移。在国际专利申请 PCT/GB2002/001629中公开了这样的标尺。可重新配置的位置编码器是已知的，并且例如在US6043768中有描述。为了重新配置读头，用户将读头经由读头的控制器位置通信链接连接到计算机并且经由该链接将重新配置数据发送到读头或从读头接收重新配置数据。
发明内容
本发明提供了一种改进的可配置位置编码器。根据本发明的第一方面，提供了一种位置编码器成套装置，包括包括一系列位置特征的标尺、和读头；所述读头包括用于从配置项(configuration item)接收配置信息的检测器、和接收器接口，所述读头被配置成根据所述配置信息进行操作，所述读头能够经由所述接收器接口将位置信息提供给接收器。因此，读头可以通过它从配置项接收配置信息而被重新配置。由于检测器独立于接收器接口，于是配置信息的接收不需要涉及所述读头和接收器之间的通信，由此简化所述读头和接收器之间的通信协议。也已发现读头可以从中接收配置信息的配置项的提供引起读头重新配置性的增加，并且使用于多个标尺类型的单一类型的读头的提供成为实际得多和可行得多的选择。而且，如下面将更详细地描述的那样，使用本发明重新配置读头可以使读头的重新配置远远更用户友好、防错以及甚至自动的和无缝的。将理解的是，所述接收器可以是控制器，所述控制器使用控制过程中的位置信息以例如控制机器的操作。可选的是，所述接收器可以简单地存储位置信息(例如如果在监测/记录的情况下使用编码器)和/或将所述位置信息转发到另外的装置以供处理。
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读头可以被配置成根据所述配置信息在不同的操作模式之间切换。例如，读头可以被配置成根据所述配置信息在校准模式或读取模式下操作。在另一个实施方式中，读头可以被配置成在多个不同模式中的至少一个中操作。这些模式可以包括读取模式以及校准模式和配置模式中的至少一个。校准模式可以包括执行各种校准操作，例如自动调节LED 强度以补偿标尺反射性。配置模式可以是能够使外部处理器装置重新配置读头的模式。外部处理器装置可以是接收器。可选的是，所述外部处理器装置可以是独立于所述接收器的装置。特别是，配置模式可以是能够使外部处理器装置访问读头中的存储器装置从而存储和/或检索存储在存储器装置中的数据的模式。这样的数据可以包括例如读头设置数据， 例如用于解码绝对位置数据的查找表，读头操作软件(或FPGA配置信息)，和/或读头状态信息(例如，信号大小或标尺清洁度信息)。读头可以经由独立于接收器接口的接口与外部处理器装置通信。优选的是，读头和外部处理器装置能够经由所述接收器接口通信。特别是，读头和外部处理器装置优选经由相同的数据线通信，位置信息经由所述数据线被提供给所述接收器。因此，所述配置信息可以用于将读头置于能够使该读头与处理器装置通信 (例如经由所述接收器接口)从而交换除了位置信息以外的数据的模式。可选的是，所述读头可以被配置成根据所述配置信息处理标尺的位置特征的读数。所述读头可以被配置成使得位置信息的输出格式基于所述配置信息。所述读头可以被配置成使得所述位置信息的分辨率的程度基于所述配置信息。所述配置信息可以识别标尺类型。这然后可以由所述读头使用以确定如何处理标尺的位置特征的读数和/或格式化位置信息的输出。例如，所述读头可以被预先配置成根据将一起使用的标尺类型以不同方式操作。所述配置信息可以包括关于所述读头应当如何处理标尺的位置特征的读数和/或格式化位置信息的输出的指令。所述成套装置还可以包括配置项，该配置项包括配置信息。在该情况下，所述配置项可以包括具有可由检测器检测的至少一个属性的物品(article)，所述物品编码所述配置信息。所述属性可以是任何合适的物理属性。例如，所述配置项可以包括具有检测器可检测的特定光磁、电容或电感性质的物品。例如，所述配置项可以包括具有特定形状、尺寸、 颜色或磁场强度、磁极性或光偏振的物品。可选的是，所述配置项包括具有可由所述检测器检测的多个特征的物品，所述物品编码所述配置项。合适的特征的特定实例包括光特征、磁特征、电容特征或电感特征。例如，配置物品可以由编码配置信息的一系列标记组成。所述特征可以编码可以由读头使用以重新配置自身的代码。所述代码可以是例如二进制代码。 所述代码可以由读头用作查找表中的入口(entry)的基准。所述代码可以包括可由读头使用以重新配置自身的数据。方便的是，所述配置物品和标尺可以是独立部件。可选的是，所述标尺包括配置物品。在该情况下，所述配置物品可以远离所述标尺的一系列位置特征放置。例如，所述配置物品可以包括位于所述标尺的下侧上、位于所述标尺的侧面上或位于与一系列位置特征相同的一侧上但是邻近所述一系列位置特征(例如在不同的轨道中)的至少一个属性。已知标尺(特别是增量标尺)具有邻近包含位置特征的轨道的至少一个轨道。这样的轨道可以包含至少一个基准或限制记号，所述记号可以由读头检测从而识别基准或限制位置。所述配置物品可以设在邻近所述位置特征的轨道中，例如设在基准或限制轨道中。在该情况下， 用于接收配置信息的检测器也可以用于检测在使用中的基准和/或限制记号。
需要时，所述一系列位置特征和配置物品可以包含在共同轨道内。因此，所述配置物品可以嵌入在一系列位置特征内。在该情况下，所述配置物品和一系列位置特征可以共用至少一个共同特征。特别是，所述一系列位置特征可以包括所述配置物品。换句话说，所述配置物品可以提供读头可读取的位置信息。可选的是，至少多个位置特征和可选的每个位置特征可以包括配置物品。例如，在位置信息以码字的形式进行编码的绝对编码器中，一个或多个码字、至少两个码字、可选地为至少半个码字和例如基本所有码字可以包括配置物品。换句话说，还包括配置物品的码字可以由读头读取以获得相对位置信息并且还可以用于识别读头应该如何操作。可选的是，所述配置项包括可操作地发射配置信息供检测器接收的配置装置。因此，所述配置项可以包括发射器。所述发射器可以是无线发射器。所述发射器可以是光发射器。将理解的是，这可以包括适合于发射红外至紫外范围内的电磁辐射(EMR)的发射器。 例如，所述发射器可以是可见EMR源。所述配置项可以包括被配置成控制发射器从而发射配置信息的处理器。所述配置装置可以包括存储在其上的至少一个配置数据集并且可操作地将至少一个配置数据集选择性地发射到读头。所述读头可以具有读取面，在使用期间所述读取面面对标尺的一系列位置特征使得所述读头可以读取所述一系列位置特征。所述读取面可以包括读取区域，标尺的一系列位置特征必须邻近所述读取区域定位以便读头读取该一系列位置特征。所述读头可以被配置成经由不同的面接收配置信息。优选的是，所述读头被配置成经由它的读取面接收配置信息。可选的是，所述读头被配置成使得所述配置项必须邻近相同的读取区域定位以便检测器检测所述配置信息。例如，在光编码器装置的情况下，所述读头将很可能包括用于从标尺接收光的读取窗口。在该情况下，所述读头可以被配置成使得所述配置项必须邻近相同的读取窗口定位以便检测器检测所述配置信息。用于接收配置信息的读头的检测器还可以用于读取标尺的一系列位置特征。所述位置编码器成套装置可以是磁性或电感位置编码器成套装置。所述位置编码器成套装置可以是电容位置编码器成套装置。可选的是，所述位置编码器成套装置是光位置编码器成套装置。在该情况下，所述位置编码器成套装置可以是透射式的，其中读头检测透射通过标尺的光。可选的是，所述位置编码器成套装置可以是反射式的，其中读头检测反射离开标尺的光。所述读头可以包括用于照明标尺的光源。将理解的是，存在可以在标尺上限定特征的许多合适的方式。例如，特征可以由具有特定电磁辐射(EMR)性质(例如特定光学性质)的标记限定，例如由标尺的部分的特定光透射率和反射率限定。因此，特征例如可以由标尺的具有最小反射率或透射率值的部分限定。可选的是，特征例如可以由标尺的具有最大反射率或透射率值的部分限定。在磁编码器的情况下，特征可以由具有特定磁性质的标记或例如由是否存在铁磁材料限定。在电容标尺的情况下，特征可以由具有特定电容性质的标记限定。特征可以采用线、点或可以由读头读取的其他配置的形式。用于一维标尺的优选配置可以包括在垂直于测量维度的维度上的轨道的整个宽度上延伸的线。根据本发明的第二方面，提供了一种用于读取标尺上的位置特征以便测量两者之间的相对位置的读头，所述读头包括用于从配置项接收配置信息的检测器、和接收器接口， 所述读头被配置成根据所述配置信息进行操作，所述读头能够经由所述接收器接口将所述位置信息提供给接收器。根据本发明的第三方面，提供了一种包括配置信息的配置项，所述配置信息用于将读头配置成根据所述配置信息进行操作。根据本发明的第四方面，提供了一种包括一系列位置特征的标尺，所述一系列位置特征用于由读头读取以确定它相对于所述标尺的位置，所述标尺包括配置信息，所述配置信息用于将所述读头配置成根据所述配置信息进行操作。根据本发明的第五方面，提供了一种操作读头的方法，所述读头用于读取标尺上的位置特征，所述读头包括用于从配置项接收配置信息的检测器、和接收器接口，所述读头被配置成根据所述配置信息进行操作，所述读头能够经由所述接收器接口将位置信息提供给接收器。根据本发明的第六方面，提供了一种位置编码器成套装置，所述位置编码器成套装置包括包括一系列位置特征的标尺、和读头；所述读头包括用于从配置项接收配置信息的检测器，所述读头被配置成根据所述配置信息操作，其中所述读头具有读取面，在读取所述一系列位置特征期间，所述读取面面对所述标尺的一系列位置特征，并且其中所述读头被配置成经由它的读取面接收所述配置信息。
现在将仅通过举例方式参考以下附图描述本发明的实施方式，其中图1是包括环形标尺和读头的根据本发明的编码器装置的示意性侧视图；图2是图1的编码器装置的示意性等轴视图；图3a是根据第一实施方式的读头的各种光学和电子部件的示意性框图；图北是根据第二实施方式的读头的各种光学和电子部件的示意性框图；图如示出了读头所使用的配置过程；图4b示出了在配置模式下使用读头的过程；图5是包括线性标尺和读头的根据本发明的编码器装置的示意性侧视图；图6示出了使用独立于标尺的配置项来配置读头的本发明的另一个实施方式；图7显示了图6的配置项的等轴视图；图8显示了使用独立于标尺的配置项来配置读头的本发明的另一个实施方式；图9显示了图8的配置项的平面图；以及图IOa和IOb示出了使用独立于标尺的配置项来配置读头的本发明的特定实施方式；图11示出了使用独立于标尺的配置项来配置读头的本发明的又一个实施方式；
具体实施例方式参考图l、2、3a和北，显示了包括读头4、标尺6和控制器7的编码器装置2。读头 4和标尺6分别被安装到第一和第二物体(未显示)。标尺6可围绕轴线A(其如图1中所示垂直于页面延伸)相对于读头旋转。在所述的实施方式中，标尺6是旋转式标尺。然而， 将理解的是，标尺6可以是非旋转式标尺，例如线性标尺。此外，标尺6允许仅在单一维度上进行测量。然而，将理解的是，这不需要非得如此，并且例如标尺可以允许在两个维度上进行测量。在所述的实施方式中，标尺6是绝对标尺并且包括被布置成编码沿其长度的唯一位置数据的系列反射线8和非反射线10。将理解的是，数据可以呈例如伪随机序列或离散码字的形式。线的宽度取决于所需的位置分辨率并且典型地在Iym至ΙΟΟμπι的范围内，并且更典型地在5μπ 至50μπι的范围内。在所述的实施方式中，线的宽度大约为15 μ m。反射线8和非反射线10大体以交替形式以预定周期布置。然而，选择非反射线10从标尺6遗漏，从而编码标尺6中的绝对位置数据。例如，非反射线的存在可以用于表示“1”位并且非反射线的缺少可以表示“0”位。一系列标记组可以用于沿着标尺长度编码一系列唯一的二进制码字，限定唯一的(即，绝对的)位置信息。在国际专利申请第PCT/GB2002/001629(公开号为WO 2002/084223)中描述了这样的所谓混合增量和绝对标尺的另外细节，上述申请的内容通过引用被引入到本说明书中。将理解的是，绝对位置数据也可以在标尺6通过遗漏反射线8或代替以遗漏非反射线10进行编码。此外，绝对位置数据可以被嵌入标尺6中而不用加入或去除反射线8或非反射线10。例如，线的宽度或它们之间的距离可以变化以便将绝对位置数据嵌入标尺6 中。也将理解的是，本发明也可以用于增量标尺。在该情况下，需要时，基准记号(mark)可以邻近增量标尺轨道设置或嵌入在增量标尺轨道中。如图3a中所示，读头4包括发光二极管(“LED”)12、透镜18、互补金属氧化物半导体(“CMOS”)图像传感器20和窗口 22。从LED 12发出的光穿过窗口 22并且落在标尺6上。标尺6将光通过窗口 22向回反射，光穿过透镜18，转而使用反射光将标尺成像在 CMOS图像传感器20上。因此，CMOS图像传感器20检测标尺6的一部分的图像。CMOS图像传感器20包括单排256个长形像素，所述像素的长度平行于标尺上的反射线8和非反射线10的长度延伸。所示的实施方式是反射式的，但是将理解的是，本发明可以用于透射式编码器装置(其中光透射通过标尺而不是从标尺反射)。读头4还包括CPU 24、呈电可擦除式可编程的只读存储器(EEPROM)的形式的存储器装置32和接口 38。LED 12连接到CPU 24使得LED 12可以根据CPU 24的请求进行操作。CMOS图像传感器20连接到CPU 24使得CPU 24可以接收落在CMOS图像传感器20上的光的强度的图像。CMOS图像传感器20也直接连接到CPU 24使得CMOS图像传感器20可以被操作以根据CPU M的请求拍摄落在CMOS图像传感器20上面的强度的快照。CPU M连接到存储器 32使得存储器32可以存储并且接收在它的处理中使用的数据。例如，在该实施方式中，存储器32包含多个查找表。查找表中的一个或多个将用于确定读头4和标尺6的相对位置， 如下面更详细地所述的那样。接口 38连接到CPU M使得CPU M可以经由线40接收来自外部设备(例如控制器7(图1中示出))的请求并且将结果输出到外部设备。线40也包括电源线，经由所述电源线给读头4提供电力。图北中所示的读头大致上与图3a中所示的相同并且相同的部分共同采用相同的附图标记。然而，图北中所述的实施方式的光学布置略有不同。在该实施方式中，读头4包括准直透镜13、具有反射面17和分束面19的分束器组件15以及成像透镜21。准直透镜 13将从LED 12发出的光准直成光束23，所述光束然后由分束器组件的反射面17朝着分束面19反射。分束面19朝着标尺6经由窗口 22反射光束23，然后通过窗口 22朝着分束面 19将光向回反射，这允许反射光直接穿过它。反射光然后穿过成像透镜21，在CMOS图像传感器20上形成标尺6的图像。将理解的是，标尺的图案可以经由除了具有不同光学性质的特征以外的机制形成。例如，众所周知，具有不同磁性、电容性质或电感性质的特征可以用于将位置信息编码到标尺上。在这些情况下，合适的磁性、电容或电感传感器布置将代替透镜18、CM0S图像传感器和LED设在读头中。在使用时，读头4等待直到经由接口 38从控制器7接收到位置请求。一旦收到， 读头4然后在CPU 24的控制下操作以确定标尺6和读头4之间的绝对相对位置。这涉及 CPU M导致标尺6的快照将由读头6拍摄。这由CPUM控制LED 12以暂时发射光并且也控制CMOS图像传感器20以同时感测和记录落在它上面的光的图案的强度而实现。CPU 24 然后分析从CMOS图像传感器接收的图像以便从图像提取码字。对应于该码字的相对位置然后可以由CPU M确定(例如通过使用存储在存储器32中的查找表来确定)并且然后被发送到控制器7，或者CPU M可以简单地将码字发送到控制器7供进一步处理。将理解的是，在备选实施方式中，由CMOS图像传感器20获得的原始数据图像可以直接被发送到控制器7而不需要由读头4进行任何处理或分析。如下所述，读头4从配置项接收配置信息并且然后根据该配置信息操作。接着图1至3的实施方式，共同读头4将用于各种不同类型的绝对标尺，特别是不同尺寸的环形绝对标尺。使用共同读头会是有利的，原因在于这增加了顾客的灵活性(即， 他们可以调换读头和标尺)并且也简化了编码器装置的制造和储存。然而，读头4将需要知道它正使用的标尺6的特定类型(例如线性或旋转式标尺，如果标尺是旋转式标尺则需要知道环直径)使得它可以将该测量结果转换成可感测的线性输出或角输出。在图1和2所示的实施方式中，标尺6设置有在图2中由虚框突出显示的配置项 9。在该情况下，配置项9包括限定配置代码的一系列标记。配置代码是特定类型的标尺6 所特有的。如图所示，配置项9被嵌入标尺6的表面上的绝对位置数据内。此外，配置项9 也限定绝对位置信息。现在将参考图如描述读头基于配置项配置自身所借助的方法的一个实例。读头配置过程100包括在步骤102读头4获得配置项9的标记的图像并且然后在步骤104处理图像以确定配置代码。然后在步骤106使用配置代码作为存储在存储器32中的配置表的查找基准。配置表中的对应于配置代码的入口包括参数，在操作期间读头的CPU对可以使用所述参数以便适当地处理它从标尺读取的位置信号以便将可感测位置信息提供给控制器。 因此，在步骤108 CPU M可以将那些参数存储在本地存储器中供操作期间使用。查找表可以包含的参数的类型的实例包括标尺是旋转式标尺还是线性标尺、标尺尺寸(例如标尺长度或标尺直径)、标尺周期、标尺材料类型(其可以影响标尺反射率)。所述参数也可以包括可以在操作期间使用的其他参数，例如输出数据格式、错误和/或警告被启用还是被禁用、错误和/或警告类型和它们的参数、通信协议信息(例如通信数据率)。将理解的是， 作为配置项9限定查找代码的替代或附加方式，配置项9可以直接编码读头的CPU M可以在操作期间存储和使用的参数。在上述的实施方式中，每当给读头4上电时，操作查找配置代码的过程。然而，这并不是非得这样。例如，读头4可以被配置成使得它仅仅在根据用户的指令来查找配置代码。可选的是，在上电时，读头4可以被配置成获取置于它的窗口 22之下的读数，并且如果它读取配置项，则它将相应地重新配置自身，否则它重新获取它的最后配置状态。而且，每当读头获取读数时它可以检查以确定在它已读取的内容中是否包含任何配置信息。因此， 这可以允许读头的配置根据它沿着标尺所处的位置而变化。用于读头4的每个标尺6可以具有位于沿着标尺6的长度的某个点的至少一个配置项9，但是具有不提供任何配置数据(而是它们仅仅提供位置信息)的至少一些代码。这可以是有利的，原因是这意味着用于提供位置信息的相同代码图案可以用于不同类型的标尺上。然而，在配置过程期间，读头4必须首先找到配置项9。这可以通过在配置过程100 开始时用户将读头4和标尺6设置成使得读头4位于配置项9之上而实现。可选的是，在开始时读头4和标尺6可以手动地或自动地相对于彼此移动直到读头4读取配置项9。在上述实施方式中，配置项9也可以限定绝对位置信息。例如，配置代码可以是对于标尺上的特定位置而言是唯一的并且因此提供所独有的(即，绝对的)位置信息。在备选实施方式中，标尺被制造成使得每种类型的标尺具有该类型唯一的绝对代码标记。因此，例如可以生成覆盖指定长度(例如20米)的绝对代码。代码的第一个10 米可以在不同尺寸的环形标尺上分裂(split)(例如代码的157mm可以用于覆盖50mm直径的环形标尺，下一个314mm可以用于覆盖IOOmm直径的环形标尺，等等)，最后10米用于线性标尺。在该情况下，读头4可以被置于任何位置的任何一件标尺上并且通过任何读取码字读头可以识别它正在读取哪个标尺并且重新配置自身并且相应地格式化它的位置信息。 因此，在该实施方式中，标尺上的每个绝对代码标记包含位置信息并且也是包含配置数据的配置项。这样的实施方式可以是有利的，原因是它可以避免需要读头和标尺之间的相对运动以便读头找到配置项。在上述实例中，读头4使用配置项来查找在操作期间使用的参数。然而，将理解的是，可以以其他方式使用配置项。例如，可以使用配置项来选择读头4的操作模式。例如， 读头可以具有读取模式，其中它从CMOS传感器20采样信号以确定位置信息(或配置项的存在)，以及至少一个其他模式，例如配置模式，其中读头可以经由线40与外部处理器装置 (例如计算机)通信，从而允许外部处理器装置将数据存储在读头的存储器32中或从其中检索数据。配置项可以用于控制读头操作的模式。将参考图4b描述实例。读头4的默认操作模式可以是它的读取模式。因此，在步骤152，读头4拍摄置于它的读取窗口之下的图像。在该情况下，配置项被放置，包含的信息告知读头将它的操作模式改变为配置模式。因此，在步骤154，读头4处理在步骤152获得的图像并且确定配置代码是什么。在步骤154， 读头4使用所确定的配置代码作为存储在存储器32中的配置表的查找基准。在该实施方式中，配置表中对应于配置代码的入口包含用于读头4的指令以在允许它与外部处理器装置通信的模式下操作。因此，在步骤160，读头听取沿着线40下行的命令，例如用于存储和 /或检索存储器中的数据的命令(例如制造信息(例如序列号)、配置信息(例如串行协议定义、待传输的位置数据的分辨率)、读头操作软件(或FPGA配置信息)和/或用于解码绝对位置信息的查找表都是可能被存储和/或检索的数据的类型的实例)。这些命令和对它们的响应可以被接收并且沿着所用相同的线40发送以在标尺的读取期间将位置信息向回报告给控制器。CN 102388294 A
说明书
8/9页现在将参考图5至11描述本发明的另外备选实施方式。关于图5，显示了读头4，其被设置用于正常操作以读取线性标尺206，从而获得相对位置信息。线性标尺206可以包括至少一个配置项。可以以与结合图1至4的上述实施方式相同的方式，将配置项嵌入线性标尺206上的位置信息内。如图6和7中所示，可以提供独立于标尺206的配置物品208。在该实施方式中， 配置物品208包括物体(object)，例如具有形成于其上的特征的材料块或材料片。所述特征可以类似于标尺上的特征，即，具有类似的尺寸并且以相同或相似的方式形成。例如，所述特征可以使用电化学加工方法、激光消融或熔化技术形成，在已公布的国际专利申请WO 2006/010954、WO 03/061891和WO 2006/120440中更详细地描述了其中的细节。备选的是，由于配置物品的特征密度和位置要求通常不如位置特征严格(tight)，因此配置物品的特征可以使用完全不同的工艺形成。特别是它们可以使用成本低得多和简单得多的工艺形成。例如，喷墨技术可以用于将特征印刷在卡、纸或类似物上。例如，配置物品的特征可以被印刷在用户文件上，例如用户手册和/或产品包装上，如提供有标尺和/或读头的盒子上。 此外，将有可能以电子方式提供配置物品设计。例如，配置物品设计可以设在具有标尺和/ 或读头的计算机可读介质(例如⑶-ROM或记忆棒)上、经由互联网被下载、经由电子邮件或经由多媒体消息提供给例如移动电话。然后用户可以印刷使用该设计的配置物品。当使用独立于标尺206的配置物品9时，于是为了重新配置读头4，用户将独立的配置物品208置于读头4之下使得读头4可以读取配置物品上的特征。如图6中所示，配置物品尺寸被确定为使得需要时这可以在原位完成，即，在读头4和标尺206仍然以操作布置被安装时(如图6中所示)。然而，将理解的是，这不一定非得如此。在图6和7的实施方式中，配置物品208的尺寸被确定为使得可以在没有读头4 和配置物品208之间的相对运动的情况下读取所有它的所有特征。因此，所有配置数据可以从配置物品208的一个图像读取。这可以限制配置物品208可以携带的数据量，但是已发现当配置物品208仅仅需要携带几个参数或仅仅需要携带读头4用作查找基准代码的配置模式就足够了。在备选实施方式中，如图8和9中所示，配置物品212可以被配置成使得需要读头 4和配置物品212之间的相对运动(例如通过在箭头A所示的方向牵拉配置物品21 以便读头4读取所有配置数据。这允许更多的数据拟合到配置物品上。还是如图所示，可以提供起始块(initiator block) 214，其可以用于将信号传递到读头4，接着是配置数据。如图所示，起始块214可以包括与编码数据的特征相同类型的特征，但是具有特定尺寸。然而， 这不一定非得如此。例如，起始块可以包括不同类型的特征，例如不同的反射率值，或者包括限定预定起始码字的多个特征。尽管没有示出，但是配置物品212可以在配置数据的末尾带有终止块。类似于起始块，可以以许多不同形式中的一种提供终止块。使用图6和8的实施方式，编码配置物品上的配置数据的特征可以是回文式的，使得与相对于读头4围绕配置物品放置的方式无关。在上述实施方式中，编码配置物品上的配置数据的特征被形成为线。然而，将理解的是，这不一定非得如此。例如，所述特征可以呈点的形式或其他形状特征的形式。而且， 特征以一维方式布置。然而，这不一定非得如此，并且例如配置数据可以在二维阵列中进行编码。在该情况下，图像传感器20优选为二维图像传感器，例如二维电荷耦合器件(CCD)。
在又一个实施方式中，如图IOa和IOb中所示，配置物品可以包括具有读头可检测的特定属性(例如具有特定光学性质的材料片)的物体。例如，图IOa中所示的第一配置物品209具有高反射率值，而图IOb中所示的第二配置物品210具有低反射率值。当检测具有高反射率值的配置物品209时，读头4可以被配置成以一种方式操作(例如根据第一组指令或参数处理位置信号)，并且当检测具有低反射率值的配置物品210时，读头4可以被配置成以第二不同的方式操作(例如根据第二组指令或参数处理位置信号)。因此，不同于以码字的形式编码数据，数据被编码为特定光学反射性质。图11显示了配置物品216的另一个实施方式。在该情况下，配置物品216是电子装置，该电子装置包括处理器218、存储器220、开关222、接口 224、发光二极管(LED) 2 和窗口 228。存储器220存储可以由处理器218读取的配置数据。处理器218然后可以(例如当开关222启动时)根据配置数据按照序列控制LED闪光或不闪光以便将配置数据发射到读头4。读头4然后检测在配置过程期间的闪光的序列而不是检测读数线。配置物品216 可以经由接口 2M连接到外部设备(例如计算机)使得必要时可以改变存储器上的配置数据。不同于为重新配置读头而使用可编程光源，读头可以通过用户以预定方式手动地点亮读头处的光源而被重新配置。例如，用户可以操作焰炬(torch)从而按照预定序列将读头暴露于焰炬的光束以便重新配置读头。在上述实施方式中，使用相同检测器布置来检测标尺的位置特征以及配置项的特征。然而，这不一定非得如此。例如，可以在读头中设置独立检测器布置。检测器布置不需要属于与用于位置特征的布置相同的类型。例如，如上所述，标尺可以包括具有不同反射率的一系列标记以便编码位置信息。配置项的标记可以例如使用具有不同磁性质(例如具有不同磁场强度和/或极性)或不同电容性质或电感性质的标记进行编码。因此，除了光检测器布置以外，读头也可以包括用于检测配置项的特征的合适的磁性、电容或电感检测器布置。将理解的是，本发明允许读头进行如何处理从标尺接收到的信号的重新配置。这在许多情形中是有用的，特别是例如当读头4用于多个不同类型的标尺时。例如，如果读头将用于具有不同直径的旋转式标尺和/或将同时用于旋转式和线性标尺，则读头可能需要重新配置使得它知道如何适当地处理信号以便提供可感测的位置信息。如果读头4将用于具有不同直径的多个旋转式标尺，则读头将很可能需要知道它正在使用什么尺寸的标尺， 原因是它输出到控制器的角位置计算可能取决于此。它也可以例如有益于能够重新配置读头，使得对于指定标尺，它可以被配置成根据控制器的要求选择输出分辨率。作为重新配置读头所用的参数以处理从标尺读取的位置信号的附加或备选方式， 配置项可以以许多方式使用。例如，配置项可以用于改变读头的操作模式。例如，当检测特定的第一类型的配置项(如图IOa中所示)时，读头可以被配置成进入校准模式，其中读头可以确定诸如标尺反射率、标尺标称周期、信号强度、图像失真等的性质，并且当检测特定的第二类型的配置项(如图IOb中所示)时，读头可以被配置成离开校准模式(并且例如进入标尺读取模式)。可以使用配置项的另外实例包括配置由读头输出的数据格式、配置读头的通信接口数据率、和/或配置是否启用错误警告并且如果这样的话则什么类型的错误警告是可用的以及它们的输出格式。
权利要求
1.一种位置编码器成套装置，包括包括一系列位置特征的标尺；和读头，所述读头包括接收器接口和用于从配置项接收配置信息的检测器，所述读头被配置成根据所述配置信息进行操作，所述读头能够经由所述接收器接口将位置信息提供给接收器。
2.根据权利要求1所述的成套装置，其中所述读头被配置成根据所述配置信息处理所述标尺的位置特征的读数。
3.根据权利要求1所述的成套装置，其中所述读头被配置成根据所述配置信息在多个不同操作模式中的一个操作模式中进行操作。
4.根据权利要求3所述的成套装置，其中所述读头至少具有读取模式和配置模式，在所述读取模式中所述读头被配置成从所述标尺读取信息，所述配置模式能够使外部处理器装置访问所述读头中的存储器装置，从而存储和/或检索存储在所述存储器装置中的数据。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的成套装置，所述成套装置进一步包括包括所述配置信息的配置项。
6.根据权利要求5所述的成套装置，其中所述配置项包括包括可由所述检测器检测的至少一个属性的物品，所述物品编码所述配置信息。
7.根据权利要求6所述的成套装置，其中所述标尺包括所述配置物品。
8.根据权利要求7所述的成套装置，其中所述一系列位置特征和所述配置物品包含在共同轨道内。
9.根据权利要求8所述的成套装置，其中所述配置物品和所述一系列位置特征共用至少一个共同特征。
10.根据权利要求6所述的成套装置，其中所述配置物品和所述标尺是独立的部件。
11.根据权利要求5所述的成套装置，其中所述配置项包括配置装置，所述配置装置可操作地无线发射配置信息以供所述检测器接收。
12.根据权利要求11所述的成套装置，其中所述配置项包括光发射器，所述光发射器可操作地无线发射配置信息以供所述检测器接收。
13.根据权利要求11或12所述的成套装置，其中所述配置装置包括存储在其上的至少一个配置数据集并且可操作地将所述至少一个配置数据集选择性地发射到所述读头。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的成套装置，其中所述读头具有读取面，在读取所述一系列位置特征期间，所述读取面面对所述标尺的一系列位置特征，并且其中所述读头被配置成经由它的读取面接收所述配置信息。
15.根据权利要求14所述的成套装置，其中所述读取面包括读取区域，所述标尺的一系列位置特征必须邻近所述读取区域定位以便所述读头读取所述一系列位置特征，并且其中所述读头被配置成使得所述配置项必须邻近相同的读取区域定位以便所述检测器检测所述配置信息。
16.根据权利要求15所述的成套装置，其中用于接收配置数据的所述读头的检测器也用于读取所述标尺的一系列位置特征。
17.一种用于读取标尺上的位置特征以便测量两者之间的相对位置的读头，所述读头包括接收器接口和用于从配置项接收配置信息的检测器，所述读头被配置成根据所述配置信息进行操作，所述读头能够经由所述接收器接口将位置信息提供给接收器。
18.—种包括配置信息的配置项，所述配置信息用于将读头配置成根据所述配置信息进行操作。
19.一种包括一系列位置特征的标尺，所述一系列位置特征用于由读头读取以确定它相对于所述标尺的位置，所述标尺包括配置信息，所述配置信息用于将所述读头配置成根据所述配置信息进行操作。
20.一种操作读头的方法，所述读头用于读取标尺上的位置特征，所述读头包括接收器接口和用于从配置项接收配置信息的检测器，所述读头被配置成根据所述配置信息进行操作，所述读头能够经由所述接收器接口将位置信息提供给接收器。
21.一种位置编码器成套装置，包括包括一系列位置特征的标尺；和读头，所述读头包括用于从配置项接收配置信息的检测器，所述读头被配置成根据所述配置信息进行操作，其中所述读头具有读取面，在读取所述一系列位置特征期间所述读取面面对所述标尺的一系列位置特征，并且其中所述读头被配置成经由它的读取面接收所述配置信息。
全文摘要
一种位置编码器成套装置，包括包括一系列位置特征的标尺；和读头。所述读头包括用于从配置项接收配置信息的检测器。所述读头被配置成根据所述配置信息进行操作。所述读头还包括接收器接口，所述读头能够经由所述接收器接口将位置信息提供给接收器。
文档编号G01D5/244GK102388294SQ201080015768
公开日2012年3月21日 申请日期2010年4月8日 优先权日2009年4月8日
发明者伊恩·罗伯特·戈登-印格拉姆, 安德鲁·保罗·格里布尔, 西蒙·艾略特·麦克亚当 申请人:瑞尼斯豪公司