绝对位置确定

摘要

绝对位置确定。本发明涉及一种角度或线性位置编码器的绝对码标尺，其由具有第一主码周期长度的周期性连续的第一绝对码序列和具有第二主码周期长度的周期性连续的至少一个第二绝对码序列构成。在该情况下第一和该至少一个第二绝对码序列彼此码字无关。沿着所述绝对码标尺，在各情况下，来自第一绝对码序列的一节和来自该至少一个第二绝对码序列的一节交替依次布置，并且在此情况下，在沿着该布置的来自同一绝对码序列的不同节中绝对码序列均相对于彼此移位。

权利要求

1.一种位置编码器的绝对码标尺(1)，

所述绝对码标尺(1)由以下序列组成：

-具有第一主码周期长度的第一绝对码序列(5)，该第一绝对码序列(5)周期性连续，以及-具有第二主码周期长度的至少一个第二绝对码序列(6)，该至少一个第二绝对码序列(6)周期性连续，其中，所述第一绝对码序列(5)和所述至少一个第二绝对码序列(6)相对于彼此码字无关，并且其中，来自所述第一绝对码序列(5)的一个节和来自所述至少一个第二绝对码序列(6)的一个节沿着所述绝对码标尺(1)依次交替布置，并且其中，在来自同一绝对码序列(5/6)的不同节中，绝对码序列(5/6)沿着此布置相对于彼此移位。

2.根据权利要求1的绝对码标尺(1)，

其特征在于，所述位置编码器是线性编码器或者旋转编码器。

3.根据权利要求1的绝对码标尺(1)，

其特征在于，在来自同一绝对码序列(5/6)的不同节中，绝对码序列(5/6)相位移位绝对码序列(5/6)的主周期长度的不同分数。

4.根据权利要求1的绝对码标尺(1)，

其特征在于，所述第一绝对码序列(5)和所述至少一个第二绝对码序列(6)均是二进制最大长度序列。

5.根据权利要求1的绝对码标尺(1)，

其特征在于，所述第一绝对码序列(5)和所述至少一个第二绝对码序列(6)均是单一最大序列到至少两个片段的划分，片段长度不具有任何公约数。

6.根据权利要求1至5中任意一项的绝对码标尺，其特征在于，绝对码序列(5、6)的依次布置的邻接的节被形成为具有对绝对码进行编码的码标记(19)的不同排列。

7.根据权利要求1至5中任意一项的绝对码标尺，其特征在于，在各情况下，所述第一绝对码序列(5)形成为相对于所述绝对码标尺(1)的长度方向具有第一角度的条标记形式，所述至少一个第二绝对码序列(6)形成为相对于所述绝对码标尺(1)的长度方向具有与所述第一角度不同的至少一个第二角度的条标记形式。

8.根据权利要求1至5中任意一项的绝对码标尺，其特征在于，基于读取码的从属关系，第一节和至少第二节能指派给所述第一绝对码序列(5)或所述至少一个第二绝对码序列(6)。

9.根据权利要求1至5中任意一项的绝对码标尺，其特征在于，基于同一绝对码序列(5/6)的两个节相对于彼此的移位(16)，能确认沿着所述绝对码标尺(1)的绝对位置。

10.根据权利要求1至5中任意一项的绝对码标尺，其特征在于，通过码标记(19)在码载体上的布置而形成所述绝对码标尺，在所述布置中，基于所述码标记(19)中的一个码标记的第一几何特性相对于第二码标记的第二几何特性的比，形成所述一个码标记的码值。

11.根据权利要求10的绝对码标尺，

其特征在于，所述码载体相对于码读取单元(4)能移动，并且使用所述码读取单元(4)基于所述码标记(19)的数量的一部分的获取，能确认所述码读取单元(4)相对于所述码载体的绝对位置。

12.根据权利要求10的绝对码标尺，

其特征在于，所述码值形成为所述码标记(19)中的一个码标记的几何扩展相对于所述码标记中的两个码标记之间的几何距离的相对比。

13.根据权利要求10的绝对码标尺，

其特征在于，所述码值形成为第一码标记和第二码标记的两个宽度和/或两个距离的比。

14.根据权利要求10的绝对码标尺，

其特征在于，针对所述码标记(19)相对于彼此的多个几何特性多价地评估所述码标记(19)。

15.一种绝对线性测量系统，所述绝对线性测量系统具有根据权利要求1至14中任意一项的绝对码标尺，以及至少一个非接触式码读取单元(4)，其具有多个传感器元件的、在所述绝对码标尺(1)的长度上排列的、线性的相干的布置，其中，所述码读取单元设计为基于所述绝对码标尺(1)的码标记(19)的物理特性来获取和评估所述绝对码标尺(1)。

16.根据权利要求15的绝对线性测量系统，

其特征在于，所述多个传感器元件是多个光学传感器元件。

17.根据权利要求15的绝对线性测量系统，

其特征在于，所述物理特性是光学强度特性。

18.根据权利要求15的绝对线性测量系统，

其特征在于，所述码读取单元(4)具有相对于要被读出的所述绝对码标尺(1)的依次布置的部分的划分而协调地布置的多个绝对码读取区域(8a、8b、8c、8d)。

19.根据权利要求15至18中任意一项的绝对线性测量系统，其特征在于，所述码读取单元(4)的传感器元件的布置的长度至少等于或者长于绝对码序列(5，6)的部分中最长的至少一个长度，加上所述绝对码序列(5，6)的唯一码字长度的两倍。

20.一种用于线性编码器或旋转编码器的码标尺(1)的绝对编码的方法，所述方法包括：提供相对于彼此码字无关的第一绝对码序列(5)和第二绝对码序列(6)，提供在码序列方向上均偏移的所述第一绝对码序列和所述第二绝对码序列的周期性重复，以及交替级联来自各个偏移的第一绝对码序列和第二绝对码序列(5，6)的节。

21.根据权利要求20的方法，

其特征在于，所述节大于或等于各个绝对码序列(5，6)的唯一码字长度。

22.一种用于对线性编码器或旋转编码器的绝对编码的码标尺(1)进行读出的方法，所述绝对编码的码标尺(1)根据权利要求20至21中任意一项的方法制备，所述方法包括：使用相对于所述码标尺(1)至少大致在长度上排列的线性传感器阵列获取所述码标尺(1)的一段，对所获取段中的编码进行评估，并将所述绝对编码的码标尺(1)的所获取段中的部分指派给至少两个不同的码字无关的绝对码序列(5，6)中的一个，基于所述部分中的编码，通过所述部分相对于彼此的偏移，确定指派给同一绝对码序列(5/6)的部分中的至少两个的相对位置，以及利用所述偏移作为所述传感器阵列相对于所述码标尺的绝对编码位置信息。

23.根据权利要求22的方法，其特征在于，所述方法包括：基于形成编码的码标记中的至少一个相对于所述传感器阵列的位置的确定，定位所述绝对编码位置信息。

24.根据权利要求22的方法，

其特征在于，所述方法包括：基于形成编码的码标记中的至少一个相对于所述传感器阵列的焦点位置的确定，定位所述绝对编码位置信息。

25.根据权利要求22的方法，

其特征在于，使用相对于所述码标尺(1)的方向具有不同已知排列的码标记形成来自不同绝对码序列(5，6)的所述部分，并且根据具有彼此不同编码的部分相对于彼此的相对位置并基于其已知排列，执行横向偏移的识别。

26.根据权利要求22至25中任意一项的方法，其特征在于，基于一个或更多个码标记(19)的两个几何特性相对于彼此的相对关系，执行形成所述编码的所述码标记(19)的码值的评估。

27.一种具有程序代码的计算机程序产品，该程序代码设置存储在数据载体上或作为电磁波，并设计为在数字计算机上执行根据权利要求20至26中任意一项的方法。

说明书

绝对位置确定

技术领域

[0001] 本发明涉及线性位置编码器的绝对码标尺和具有这种绝对码标尺的绝对线性测量系统以及用于制备和读出绝对码标尺的方法，并且还涉及这种计算机程序产品。

背景技术

[0002] 在线性位置确定的情况下，特别是在精密机器、坐标测量机领域的应用或者类似应用领域中，会使用线性测量系统。在一些应用中，在该情况下必须达到亚毫米范围或亚微米范围的测量精度，然而，在也可以使用本发明的其他应用、机器或设备中，精度要求也可以是毫米范围。在许多这种应用中，线性测量系统优选地设计为绝对值线性位置编码器，其在测量范围的整个长度上提供明确的绝对位置值。

[0003] 例如，EP 0 268 558提供了一种绝对标尺，其被划分为具有不同周期性的周期编码的两个单独平行标尺。

[0004] DE 38 18 044公开了在副载体上使用多个线传感器，该副载体的热膨胀系数优选地为零或者等于该标尺。编码被设计为以共享标尺对绝对和增量编码进行交织。

[0005] 例如在柱式桥架构造的坐标测量机中，使用许多线性传感器在多个维度确定测量头的空间位置。在该情况下，要获得的测量范围当然可以是若干米。因此，要设置适当的绝对编码线性测量系统，使得能够以足够的位置分辨率确定读取头相对于码标尺的绝对位置值，并且甚至能够以大测量范围对整个测量范围进行绝对编码。在该情况下，使得尽可能简单地能够对码进行读出和分析。

[0006] 在微米范围或更小的定位精度的情况下，除了线性传感器在长度方向的移动以外，横向的偏差也会对测量头的所确定的空间位置的精度有干扰效应。因此，人们尽力使得尤其是这种寄生效应可确定，例如，能够识别由此产生的测量误差和/或对其进行适当补偿。因此，为这种实施方式优选地提供线性位置编码器系统，使用该系统，除了沿着线性编码器系统在长度方向上确定主绝对位置以外，可以在与主线性编码器测量方向偏移的另一方向上确定位置，尽管利用相对于线性编码器的主线性测量方向的极大受限的测量范围，例如利用几毫米或更小测量范围。因此，在一个有利实施方式中，除了在标尺长度方向上确定主绝对位置以外，例如在受限方式下至少要确定横向的偏差。

[0007] 例如，EP 0 042 179公开了沿前进方向确定位置的系统，其特别能够基于具有V形带的图案确定理想位置的偏移。在该情况下，基于图案而逐步确定的位置由与前进方向上的第一图案并行地延伸的另外的单独绝对图案而绝对定位，其中绝对图案通过格雷码对粗略位置进行编码。

[0008] DE 197 32 398公开了在X和Y方向上枢转测量。此外，其描述了编码的边界条件。

发明内容

[0009] 因此，本发明的一个目的是考虑提供一种改进的码标尺或者一种用于确定沿着线性前进方向的位置的改进系统，由此能够简单但精确地确定绝对位置。

[0010] 在该情况下一个改进的特殊目的是，在该情况下也能够确定位置传感器的理想位置相对于码标尺或码图案的偏移，特别是对于码标尺的长度方向横向上的位置偏移。

[0011] 一个目的特别是使用绝对码标尺覆盖长测量距离，同时实现足够位置分辨率，在此情况下，特别是无需易受干扰的复杂分析。在一些应用中，在这种情况下，有利的是，能够对所提供的码标尺进行划分，亦即，可以将多个码标尺或者码标尺的部分级联以能够覆盖不同测量范围长度。

[0012] 在该情况下的一个目的也是提供一种码标尺，使得能够基于码标尺而无需外部帮助(例如高精度干涉仪等)独立实现自初始化。

[0013] 在该情况下一个特殊目的是，还能够提供一种码标尺，其较窄且优选地在其相对于编码方向横向延伸上为单线，并且可以使用在该标尺的长度方向上排列的读取单元中的传感器布置被读出。

[0014] 本发明的一个特殊目的是还提供一种码标尺，其码标记设计为和/或将被读出，使得绝对码字的确定相对于码标尺的膨胀或变形具有容限，特别是相对于标尺长度方向上的温度膨胀具有容限。可以与上述目的相结合或分离地考虑该目的。

[0015] 本发明涉及位置编码器的绝对码标尺和/或具有这种绝对码标尺的位置编码器。在该情况下，其例如可以是线性位置编码器或旋转编码器，然而可选地，其还可以是沿着任意自由形式路径的位置码标尺。该绝对码标尺由具有第一主码周期长度的周期性连续的第一绝对码序列和具有第二主码周期长度的周期性连续的至少一个第二绝对码序列构成。在该情况下，该第一和该至少一个第二绝对码序列是彼此可区分的和码字无关的(codeword-foreign)。在该情况下，该第一和该第二码周期长度可以是相等的，然而它们也可以是不相等的。

[0016] 在各种情况下沿着绝对码标尺交替地依次布置来自第一绝对码序列的一节和来自该至少一个第二绝对码序列的一节，并且在该情况下，沿着该布置在来自相同绝对码序列的不同节中绝对码序列均彼此移位，特别是在绝对码序列的主周期长度的各个情形中相位移位了不同分数。换言之，例如，在各情形下，相对于周期性重复的码序列中被选择作为基本码序列的一个移位了不同数量的码字。因此，相位的移位可以理解为移位了码序列的周期性重复的基本周期的分数。

[0017] 在该情况下，特别地，第一和该至少一个第二绝对码序列可以分别是二进制最大序列。在该情况下，特别地，第一绝对码序列和该至少一个第二绝对码序列可以分别是单一最大序列划分为至少两个片段，片段长度不具有任何公约数。

[0018] 在该情况下，绝对码序列的依次布置的邻接节可以形成为具有对绝对码进行编码的码标记的不同排列。特别地，例如，在各情况下，第一绝对码序列可以形成为相对于绝对码标尺的长度方向具有第一角度的划线或条标记形式，该至少一个第二绝对码序列可以形成为相对于绝对码标尺的长度方向具有与第一角度不同的至少一个第二角度的划线标记形式。因此，可以基于与第一或该至少一个第二绝对码序列的编码关联性将第一和该至少第二节唯一地指派给绝对码序列中的一个。

[0019] 因此，可以基于同一绝对码序列的两个部分相对于彼此的移位而确认沿着绝对码标尺的绝对位置(如上所述可以基于其编码确认)，因为根据本发明的绝对码标尺中相同编码部分的移位在各情况下都相对于彼此移位，优选地明确地。

[0020] 换言之，可以如下描述本发明。根据本发明，两个或更多个绝对码(例如，最大序列)的部分或区域交替地依次布置并且相对于彼此具有相位移位。使用沿着在该情况下得到的码标尺而扫描或读出的读出线性传感器，基于这些部分(每部分与同一绝对码关联)之间的相位移位确定绝对位置。

[0021] 在一个改进的实施方式中，码标记形成为具有相对于各个绝对码的码序列的长度轴的不同排列。基于这些码的排列，可以根据本发明的改进而进一步确定自由度，例如如下更详细的描述。可选地，在与该码协调的布置中，在该情况下还可以使用多个传感器进行读出。例如，使用依次地且平行于标尺方向布置的多个线传感器，由此可以使用例如2mm宽度的窄标尺，能用来在此处描述的实施方式中确定横向偏差。

[0022] 为了能够确定并优选地还测量横向方向，如所述可以借助于倾斜划线对码标尺进行编码，其中，线性斜率在读取头的线性传感器长度内变化，因此线性传感器的获取范围的长度大于绝对码的交替级联且在每种情况下具有不同排列的多个部分中的一部分的长度，排列的有利实施方式是例如至少大致+45°和-45°，然而，也可以使用其他线性斜率，例如从15°到75°范围内，优选地在30°和60°之间，特别地，不一定平行于读取方向。

[0023] 为了得到许多可用的划线，例如，在分析绝对位置期间基于相对于彼此的相位移位对具有相等划线斜率的区域进行分析，其中，这些区域的长度例如大致对应于线传感器长度的一半或更短。在这些区域的每一个中，使用周期性划线码，例如，二进制距离编码的码。绝对位置基于相等划线斜率的两个区域进行编码，并且来源于相应周期码的相位差。相位移位或者固定地预先定义，或者可以通过在码标尺上向下行进而在一次初始化的范围内确认-因此能够在无需外来帮助的情况下执行根据本发明的绝对码标尺的自我初始化。

[0024] 尤其是在该情况下在一个实施方式中可以通过在码载体上布置码标记而形成根据本发明的绝对码标尺，在该布置中基于这些码标记中的一个的第一几何特性相对于第二码标记的第二几何特性的比而形成该一个码标记的码值。相对于码载体可移动的码读取单元可以基于获取码标记的数量的一部分而确认读取单元相对于码载体的绝对位置。

[0025] 因此，码值可以形成为码标记中的一个的几何扩展相对于这些码标记中两个码标记之间的几何距离的相对比，特别是作为第一和第二码标记的两个宽度和/或两个距离之比。

[0026] 在该情况下，这些码标记中的单一码标记可选地还可以多价地(polyvalently)分析为相对于该码标记的多个几何特性的多值，其中优选的是每个几何特性置于相对关系。

[0027] 在此处讨论的线性标尺中，码可以被表示，例如，码标记被编码为不同宽度的划线和/或间隙形式和/或不同距离的划线和/或间隙形式。可以基于变化大的物理原理来获取和分析这些码标记，例如：

[0028] -在光学上，例如，以具有不同程度光学透射和/或反射、衍射特性、光谱特性等的划线和间隙的形式，

[0029] -在电容上，例如，以具有不同电导磁率、导电性和/或距离、面积等的划线和间隙的形式，或者

[0030] -在磁性上，例如，以具有不同磁化率、磁化、距离、面积等的划线和间隙的形式。

[0031] 根据本发明，使用传感器的线性级联对这些划线和/或间隙进行扫描和/或成像，使得扫描的码图案被提供为电信息，例如，作为一节编码的强度轮廓。在该情况下这些传感器从而该强度轮廓被布置为线传感器，即，沿着优选地至少大致直线基本上相干(即，特别是，在各个传感器之间具有制造所需的至多距离)。特别地，单个传感器元件或者传感器的像素的获取范围至少在沿着码方向的延伸上相等，但优选的是短于要获取的最窄码标记，例如，仅其分数，即，大致短一半，短1/10，甚至更小。

[0032] 在确定读取码值期间通常将划线和/或间隙形式的所获取的码标记或码元素的要在读出编码期间进行分析的宽度和/或距离进行离散化，亦即，将读取值与一个或更多个决策阈值进行比较，并在各情况下指派位于决策阈值的带宽内的离散值。在该情况下确认的值随后在传感器上进行组合以形成读出码字。该码字例如代表了绝对码序列的一部分，基于此根据已有或者此处描述的方法进行分析以形成绝对位置值。

[0033] 在发生变形的情况下，例如由于温度改变或者机械载荷的作用而发生膨胀，在码图案沿圆形的情况下，划线的距离不发生改变，而是划线并且由此码只是向外移动，但围绕圆周的绝对位置并未因此而破坏。

[0034] 与之相反，在线性标尺情况下发生的膨胀(其中标尺的长度发生改变)会导致绝对长度位置的破坏。如果线性标尺发生变形，在该情况下读出的宽度和/或距离值会因此而发生改变。在解码和将读出值指派给从在该情况下使用的离散码字表中提取的码值期间，需要所确认的值到码指派的决策阈值需要有足够大的距离以避免有缺陷的读出。因此需要将决策阈值选择为足够距离，使得即使码标记的距离和/或宽度与其理论理想值有偏差的情况下，也能够正确地识别和分析码字。

[0035] 此外，这通常会变得更加困难，因为与旋转编码器标尺相比，线性标尺通常在绝对长度上要长得多(例如，相对于线性标尺在长度上几分米到几米，旋转编码器的圆周通常为几厘米)，并且在线性标尺中经常使用具有更大热膨胀系数的材料(例如，金属码条，而旋转编码器中为玻璃码盘)。将线性码情况下的膨胀直接合并到测量中使得对这种码的解码更加困难。下面描述对膨胀具有宽容度的下述发明的绝对位置编码的一个实施方式的一个方面(该方面也可以视为本身是独立的)。具体而言，在该情况下，是线性标尺下的位置编码，然而，该原理按相同方式还适用于旋转标尺。根据该方面，例如，还可以使用更高质量码和/或在码识别中可以将决策阈值移动得更加接近，和/或因而可以使用并可靠地识别更精细的编码图案。在一个有利方式中，这可以例如与上述编码联合执行，亦即，作为此处描述的绝对码图案的一个特殊实施方式，尽管不一定必须如此，但还可以视为独立的方式。

[0036] 作为从编码的码标记的距离或宽度直接确定码字的代替，根据所描述的本发明的示例性实施方式的设计，采用位置码的表示，其中两个距离和/或宽度之比代表码字。在本发明的范围内根据本发明可以直接基于绝对值(也可用于另一实施方式)将这种码交替实现为宽度和距离编码。

[0037] 在该情况下与决策阈值进行比较用于分析的码字是分子与分母之比。在该情况下，将分子和分母选择为使得码载体可能变形的形式的干扰影响以至少大致类似的方式作用于分子和分母，从而在比值计算时能够至少部分地补偿或缩减干扰影响。

[0038] 在第一实施方式中，例如根据规则码网格的距离确定分母的值，该规则码网格代表扫描传感器的读出信号的网格脉冲的规则序列。例如根据读出信号中位于网格脉冲之间的码脉冲的位置确定分子的值。换言之，根据相对于在前和/或在后网格脉冲或相对于一系列多个网格脉冲的码脉冲的位置而形成。因此，在该情况下码值隐藏在分子与分母的相对比值中。

[0039] 如果目前标尺发生变形，亦即，例如由于温度而膨胀，在该情况下脉冲网格以及到编码脉冲的距离都变大。这两个改变之比在该情况下保持基本恒定，然而，特别是，至少可以将用于绝对值读出的码标尺的相对较小空间区域中的膨胀视为大致恒定。具体来说，在变形的情况下与用来计算该比的相应绝对值相比，根据本发明使用的比保持更稳定。因此在解码期间到决策阈值的距离保持更稳定。

[0040] 因此，例如，如果分子由于变形而改变了x％，则分母因此而也(至少大致)改变x％，由此这些变化基本上再次缩短，亦即，例如：

[0041] V＝Z/N＝Z(1+x)/N(1+x)。

[0042] 由于目前需要将小得多的安全因子考虑进来以覆盖例如读出码值的温度相关的变动，因而在进行分析时可以将到决策阈值的安全距离选择得更小。因此，例如，可以更精细地求解编码问题，和/或可以使用更多值的编码。例如，作为二进制编码的代替，可以使用四值或八值编码。利用更高值编码，随后，例如，因而可以使用更少的码标记(即，几何上更短)来表示确定了绝对位置的码字，和/或可以使用更精细求解的编码。

[0043] 在温度膨胀的情况下，根据本发明可靠地读出的标尺的绝对位置不再必须对应于原始计量器的绝对长度标准，例如可以借助于温度测量和膨胀系数在数值上对此进行补偿。

[0044] 因而，除了绝对线性码标尺以外，本发明还涉及具有这种绝对码标尺和具有至少一个非接触式码读取单元的绝对线性测量系统，码读取单元具有多个尤其是光学传感器元件作为传感器线的相对于绝对码标尺在长度上排列的线性基本相干的布置。在该情况下，码读取单元设计为基于形成绝对码标尺的码标记的物理特性尤其是光学强度来获取和分析绝对码标尺。

[0045] 码读取单元可以具有相对于待读取的绝对码标尺的依次布置部分的划分而协调地(harmonically)布置的多个绝对码读取区域。这意味着，例如，在一个实施方式中，与沿着码标尺的传感器头的位置无关，至少可以获取两次位于第一和至少一个第二部分之间的边界区域。

[0046] 然而，码读取单元的传感器元件的布置还可以是连续的，并且长度至少等于或长于这些部分中最长的至少一个长度，加上绝对码序列的唯一码字长度的至少两倍。因此，总是能够获取足以用于对来自同一绝对码序列的两个部分进行码分析的部分(即，至少一个完整码字)，这两部分根据本发明相对于彼此相位移位，使得基于该移位能够确定绝对位置信息项。

[0047] 在制备根据本发明的绝对码标尺时，本发明因而还涉及线性编码器的码标尺的绝对编码方法。在该方法中，提供了相对于彼此码字无关的第一和第二绝对码序列，并且提供了分别在码序列方向上偏移的第一和第二绝对码序列的周期性重复。基于此执行对来自各偏移第一和第二绝对码序列的节的交替级联，其中，这些节特别地大于或等于相应绝对码序列的唯一码字长度，使得一部分包含绝对码序列的绝对码信息的至少一项。

[0048] 在对根据本发明的绝对码标尺进行分析中，本发明因而还涉及根据上述方法特别制备的线性编码器的绝对编码码标尺的读出方法。在该情况下，使用至少相对于码标尺大致长度方向上排列的线性传感器阵列获取码标尺的一部分，对所获取部分的编码进行分析，并将绝对编码的码标尺的所获取部分中的部分分别指派给至少两个不同的码字无关绝对码序列中的一个。

[0049] 基于此，基于这些部分中的编码确定这些部分中指派给相对于彼此呈这些部分的偏移形式的同一绝对码序列的至少两个的相对位置，并将该情况下确定的偏移用作唯一反映了传感器阵列相对于码标尺的位置的绝对编码位置信息。为了实现位置信息的足够位置精度，可以基于形成相对于传感器阵列的那些部分的编码的码标记中的至少一个的位置(特别是焦点位置)确定来定位绝对编码位置信息。

[0050] 在该情况下，可以根据使用具有相对于码标尺的方向的不同已有排列的码标记的不同绝对码序列来形成这些部分，并且使得能够基于已知排列识别与具有彼此不同编码和绝对位置解码的部分的相对位置的横向偏移。因此，根据本发明，根据本发明的码标尺的一个实施方式能够用于确定多个方向上的位置信息项。

[0051] 如所述，在该方法中，还能够基于一个或更多个码标记的两个几何特性的彼此相对关系来可选地分析形成编码的码标记中一个码标记的码值。

[0052] 本发明还包括计算机程序产品，其具有被提供存储在数据载体或作为电磁波(例如，无线信号)的被设计用来产生根据本发明的码标尺的程序。本发明还包括如下的计算机程序产品，其设计用来分析对根据本发明的码标尺进行读出的传感器阵列的信号，并且其程序代码设计用来确认根据本发明的绝对位置，特别是在另行确认码标尺相对于码读取器的横向偏移和/或分析码标记的两个所获取的物理特性与码值之比的情况下。其尤其适用于计算机程序产品在码读取器的数字计算机单元上执行或者在连接至码读取器的位置确定系统上执行的情形。

附图说明

[0053] 下面基于附图中主要作为例子示意性示出的具体示例性实施方式更详细地描述根据本发明的方法和根据本发明的设备，其中还将描述本发明的进一步的优点。在具体附图中，

[0054] 图1示出了根据本发明的码标尺的第一示例性实施方式，用来解释其结构和发生；

[0055] 图2示出了根据本发明的码标尺的一个实施方式的第二例子，用来解释其结构和发生；

[0056] 图3示出了在码表角度图中的根据本发明的一个特别方面的码标尺表示的设计的一个实施方式的例子；

[0057] 图4示出了在具有不同角度表示的图中根据本发明的一个特别方面的码标尺表示的设计的一个实施方式的例子；

[0058] 图5示出了在码载体上根据本发明的码标尺的例子；

[0059] 图5a示出了图5例示的详细节的根据本发明的一个实施方式的第一示例性选项；

[0060] 图5b示出了图5例示的详细节的根据本发明的一个实施方式的第二示例性选项；

[0061] 图5c示出了图5例示的详细部分的根据本发明的一个实施方式的第三示例性选项；

[0062] 图6示出了根据本发明的码标尺的一个实施方式的第一详细节的例子；

[0063] 图7示出了根据本发明的码标尺的一个实施方式的第二详细节的例子，用来解释并列偏移识别；

[0064] 图8示出了根据本发明的序列的简化流程图的示例性例子；

[0065] 图9示出了在坐标测量机中本发明的示例性实施方式；

[0066] 图10示出了具有非线性绝对码标尺的本发明的示例性实施方式；

[0067] 图11示出了呈旋转编码器形式的本发明的示例性实施方式。

具体实施方式

[0068] 如果没有明确表示，则这些图在该情况下并未考虑比例。如果可行则通篇使用相同的附图标记表示相同或功能上类似的特征，如果有必要则使用字母作为标记进行区分。

[0069] 为了容易理解，下面使用二进制串行编码对示例性实施方式进行说明。然而，可以使用多值编码按类似方式在另一实施方式中实现根据本发明的原理，特别是如在下面一个实施方式中作为例子所示。另选地，还可以将多值编码转换为二进制表示，或者相反。

[0070] 根据本发明，周期性重复的码字无关序列用作码。该重复优选地以该序列的主周期而周期性地执行。具有主周期的这种码字无关序列的例子例如是最大长度序列(MLS)，其可以根据具有很大变化度的形成法则按已知方式制备和/或分析。例如在CH 704584中也描述了这种或类似码字无关序列的其他例子。可选地，适于绝对编码的伪随机码(PRC)或其他例如经验确定码特别具有二进制序列的足够长码字的码字无关性的所述特性。如所述，例如，在EP 0 268 558中，除了使用针对观察到码字长度彼此码字无关的两个不同编码以外，例如，还可以使用具有共享形成法则的最大序列，该序列被划分为两个局部序列-由此例如可以简化分析。

[0071] 图1示出了根据本发明的绝对码标尺1的一个实施方式如何能被构造和/或能发生的例子。该图右侧的中间码带1是根据本发明得到的标尺，作为根据本发明的线性绝对码标尺1借助码载体应用或者直接应用到待测量机器部件。

[0072] 左侧四个带5a、5b、5c、5d包含第一周期性重复绝对码2，其主周期由黑色框表示。从右到左，带5a、5b、5c、5d沿着绝对码标尺在标尺方向上分别移位，特别是绝对编码的主周期长度的分数。作为一个例子，从中间到左侧，示出了相位移位V，在各种情况下，对于带5a是周期长度的0/64，对于带5b是1/64，对于带5c是3/64，对于带5d是6/64。在该情况下，所有的带5a、5b、5c、5d具有相同的绝对码，但移位不同。

[0073] 在左侧示出的第一周期性绝对码序列5a、5b、5c、5d中，在各种情况下，一节用于中间绝对码标尺1。这些节在图中分别标记并记录为2a、2b、2c和2d。为了在图中区分第一周期性绝对码，在各种情况下用相同的划线斜率示出其所使用的节。在一个下面描述的特殊实施方式中，码标记的这种划线斜率另外用于改进效果，然而其不一定是绝对必须的和/或不一定要用于这里描述的本发明的该方面。

[0074] 四个右侧码带6a、6b、6c、6d按与左侧类似的方式包括第二周期性连续绝对码3，其不同于第一周期性连续绝对码，并且具体是码字无关的，并且还在各个带6a、6b、6c、6d中标尺方向上具有不同移位。可以再次执行移位，特别是该绝对码的主周期长度的分数。作为一个例子，从中间到右侧，示出了相位移位V，在各情况下，对于带6a是周期长度的0/64，对于带6b是1/64，对于带6c是3/64，对于带6d是6/64。为了在图中将第二周期性编码与第一周期性编码区分开，如所提到的，在各情况下示出了对该第二绝对码序列而言相等的划线斜率，而与第一绝对码序列不同。在各情况下，对中间根据本发明的所得到的绝对码标尺1也使用来自于这些第二绝对码序列的部分3a、3b、3c、3d，...。

[0075] 在该情况下交替地，亦即，交替地从左侧一次并且从右侧一次地执行使用第一和第二编码。这一点由于不同的划线斜率而显而易见。此外，分别标记了使用的部分。在该情况下，利用2a、3a、2b、3b、2c、3c、2d和3d来标识相应的元素。字母标志在该例子中对应于相位移位，数字标识出第一(＝2)绝对码序列5或第二(＝3)绝对码序列6(其在此处还对应于2或3分别关联的划线斜率)。然而，对于用来区分第一和第二绝对码序列的绝对码读出单元而言，此处所示的不同划线斜率不是绝对必须的，因为这些部分能够基于码而唯一地区分。

[0076] 在该情况下，得到的码带1具有两个不同绝对码部分5和6(本身分别唯一)的交替序列，其中来自相同绝对码序列的绝对码部分在码方向上彼此分别(相位)移位。这两个绝对码序列都能够有利地取自单一最大序列，既然其被划分为主周期长度的两部分，如EP 0 268 558所述，因为这两个得到的绝对码序列在该情况下彼此码字无关。此外，在这种情况下，可以根据相同的形成法则来制备和/或分析该序列。然而，另选地，也可以使用具有所需的码字无关特性的任意其他序列，例如，通过适当软件系统地或经验地开发的序列。

[0077] 所示的绝对码标尺1仅示出了根据由此产生的绝对码序列1的本发明的根据本原理的可能最大长度的一节，其在此开始重复并因此而变得不确定。进一步利用相应多个左右带5n和6n可以继续上述过程。

[0078] 上述原理还可以扩展到多于此处所示两个基本绝对码序列5和6，例如，扩展到三个或更多个基本绝对码序列，随后根据本发明按照该方法交替地利用不同相位移位对它们进行级联。

[0079] 在图1的最左侧，示出了根据本发明的可用于读出绝对码标尺1的码读取单元4的一个实施方式的例子，其具有例如四个独立线性读出区域8a、8b、8c、8d，用来读出根据上述方案在绝对码标尺上布置的码标记，并且基于读出结果对绝对码进行分析。然而，例如，也可以使用单个连续线传感器，例如CCD线。将另行对此的进一步细节进行说明。

[0080] 在绝对旋转编码器中，在该形式下不出现下面描述的线性编码器的实施方式的问题，因为系统在一个编码器旋转的情况下出现绝对码的周期性重复。因而要由该标尺表示的绝对值范围仅来自于一个旋转的期望位置分辨率。相反，在根据本发明的绝对线性标尺的情况下，在整个测量范围上不出现码的周期性重复-该整个测量范围通常比旋转编码器的周长要长得多-因为这会导致与绝对编码发生抵触的不确定性。本发明提供了绝对位置标尺用来在线性标尺情况下对长度范围进行绝对编码，其比所使用的绝对码序列的基本周期要长得多。

[0081] 图2再一次例示了可能出现的根据本发明的标尺和/或解释了针对绝对位置确定的分析。

[0082] 左侧四个辅助标尺5a、5b、5c、5d分别由周期性连续的原始绝对码构成。其主周期由横向划线3标识，该横向划线3分别标记出也由大量线9标识的周期的开始/结束。邻近码图案在各情况下指示可用二进制绝对码序列的可能值的一个例子。此处例如形成为码划线的码标记相对于该绝对码的标尺方向倾斜+45°。从左侧起第四个辅助标尺5d例如可视为中间所示根据本发明的绝对码标尺1的左侧所有辅助标尺5的参考，该绝对码标尺1最终物理固定在测量物体上用于进行测量。在其相邻的左侧，辅助标尺5c向下移位了原始周期的1/64周期长度9。再相邻的左侧，辅助标尺5b移位了3/64，而在最左侧辅助标尺5d移位了6/64。
因而这种移位可以在此处作为例子示出的多于四个辅助标尺中连续，下面还将对此进行详细说明。由于该点邻近对主周期进行划界的相应码周期标记3中的一个，因而该移位在图中也是明显的。用于根据本发明的绝对码标尺1的这些辅助标尺5a、5b、5c、5d的多个部分分别用矩形框标记，并利用水平划线和箭头表示其使用。在所示例子中，中间的绝对码标尺1的每第二部分起源于从左侧起辅助标尺5a、5b、5c、5d中的一个。

[0083] 右侧所示的四个辅助标尺6a、6b、6c、6d也分别由均标识一个周期的开始/结束的横向划线所表示的周期性重复的原始部分构成。然而，码标记的码划线在右侧倾斜-45°。从右侧起第四个辅助标尺6d也可以视为右侧所有辅助标尺的参考。在其相邻的右侧，辅助标尺5c向下移位了原始周期的1/64周期长度。在其相邻的右侧，辅助标尺5b移位了3/64，最右侧的辅助标尺5a移位了6/64。由于邻近主周期标记3之一的点的原因，该移位也是明显的。采用矩形框对在绝对码标尺1中使用的这些右侧辅助标尺6a、6b、6c、6d的多个部分进行标记。中间的绝对码标尺1的每第二部分源于右侧辅助标尺6a、6b、6c、6d。

[0084] 根据本发明的进一步的方面在该情况下执行对根据本发明的绝对标尺1的分析，使得基于具有相同绝对码序列的两个部分之间的偏移来确认绝对位置。因而按照限定的或已知的方式引入该偏移。这使得能够制备比所使用的绝对码的主周期更长的绝对标尺。在读出期间，需要获取绝对码的比绝对码标尺1中第一或第二部分之中较长的一个更长的区域，加上确定绝对值所需绝对码的码字长度的至少两倍(亦即，例如，第一或第二绝对码序列5或6的更大阶数)。在该情况下，显然的是对于绝对码的读出，绝对码序列5或6的用于根据本发明的绝对码标尺1的节的长度也要大于或至少等于确定绝对值所需的绝对码的码字长度(亦即，例如绝对码序列的阶数)。另选地，也可以使用多个线性读出区域执行获取，该多个线性读出区域布置成在码方向上彼此移位，并且布置成使得在各情况下在它们中的每一个分别获取两个绝对码序列之间的至少一个交界，并在该交界处的两侧获取足够数量的码标记。该足够数量是得自于，能够由此获取一个绝对码序列节，基于此能够唯一确定绝对码序列，亦即，例如至少为唯一码字的长度(或者，分别为绝对码序列5或6的阶数)。

[0085] 在一个改进的实施方式中，与同一第一绝对码序列的部分的相位偏移另外或者另选地，还可以分析插入的第二绝对码序列的码字值，并且可以基于读取的第一至第二绝对码字的关系来执行绝对位置确定。

[0086] 使用根据本发明的码标尺，还可以通过使用读取头4(亦即，特别是不借助外部帮助)向下行进过码标尺来执行测量系统的自初始化。这些部分的上述级联还使得能够对根据本发明的绝对码标尺1进行简单分段，其中，例如，在组合期间可以对预先完成的码标尺部分进行级联以覆盖待测量的绝对长度，或者可以将码标尺1分别切分为所需长度。在该情况下根据本发明的绝对码标尺1保持可读取和唯一。在该情况下级联的绝对码标尺部分1之间的交界处的精度并不十分重要，至多可以绝对编码的最大长度(在任意情况下根据本发明较大)的不精确度降低。

[0087] 下面将利用这两个区域中码标记的不同排列来说明根据本发明的绝对码原理。如果忽略确定横向偏移的能力，如所述，在不使用倾斜码标记的情况下也可以实现本发明的原理，亦即，例如利用均匀划线斜率特别是还利用相对测量方向正交延伸的划线，根据该原理，来自同一第一绝对码序列的节的在各情况下被至少一个其他第二绝对码序列的节的一个区域分隔的两个区域或者部分的相位偏移的绝对位置。因此，在一个特殊实施方式中此处示出的横向偏差确定的原理(其中根据不同区域的位置确定横向偏差)本身也可以视为独立发明。

[0088] 如所述，经由相位差对区域位置进行编码。为了消除横向偏差的影响，在具有来自分别包括码标记或码元素的不同排列的两个绝对码的两个交替连续部分的例子中(亦即，例如，具有偶数或奇数索引)，考虑具有彼此相等线性斜率的区域来确定绝对编码。由于观察到的两个区域都具有相同的排列，因此沿着码标尺1的任何可能的横向移位都不会对这两个区域的彼此相对位置产生影响。因此，在这两个区域中的第一个中使用的绝对码的相位可以相对于第二区域中相同但相位移位的排列来确定而与读取头4在标尺方向横向上的横向位置无关，并且可以根据与读取码联合的该相位来确定标尺方向上的绝对位置。

[0089] 在此处示出的例示变型中，例如，下面使用64个不同相位作为例子。

[0090] 来自同一绝对码的不同区域的相位例如可以是：

[0091] 0,1,3,6,10,15,21,28,36,45,55,2,14,27,41,56,8,25,43,62,18,39,61,20,44,5,31,58,22,51,17,48,16,49,19,54,26,63,37,12,52,29,7,50,30,11,57,40,24,9,59,
46,34,23,13,4,60,53,47,42,38,35,33,32,32,33,35,38,42,47,53,60,4,13,23,34,46,
59,9,24,40,57,11,30,50,7,29,52,12,37,63,26,54,19,49,16,48,17,51,22,58,31,5,
44,20,61,39,18,62,43,25,8,56,41,27,14,2,55,45,36,28,21,15,10,6,3,1,0[0092] 上述情况下的相位差因而是：

[0093] 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,
52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,
17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,
42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63[0094] 然而，还可以使用与上述例子中线性增加相位不同类型的相位序列。

[0095] 在此处所示例子的实施方式中，这些相位差中的每一个可以来源于彼此相位移位了180°的两个可能的邻近区域。由于仅观察到序列的一小部分，因此非常容易指派该不确定性。可选地，为了确定唯一性，也可以使用来自位于此处分析的第一绝对序列的两个区域之间的第二绝对序列的码。特别是在第一和第二绝对序列的长度不相等的情况下，在本发明的一个特殊实施方式中，来源于由于不同主周期长度导致的两个绝对码序列的偏移可以用于分析根据本发明的这两个绝对码序列的组合的主周期，并且进一步扩展可以对所得到的码图案进行绝对编码的唯一长度。

[0096] 在另一个实施方式中，如果接受最大码带长度仅为其一半则可以避免这种180°不确定性，或者例如利用相应的更长编码对其进行补偿。

[0097] 在另一个实施方式中，例如，可以使用所有的奇数差，亦即，每第三个、第五个...区域的相位差，这得到例如具有如下相位的序列：

[0098] 6,9,12,15,18,21,24,27,30,33,36,39,42,45,48,51,54,57,60,63,2,5,8,11,14,17,20,23,26,29,32,35,38,41,44,47,50,53,56,59,62,1,4,7,10,13,16,19,22,25,
28,31,34,37,40,43,46,49,52,55,58,61,0,3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,33,36,39,42,
45,48,51,54,57,60,63,2,5,8,11,14,17,20,23,26,29,32,35,38,41,44,47,50,53,56,
59,62,1,4,7,10,13,16,19,22,25,28,31,34,37,40,43,46,49,52,55,58

[0099] 15,20,25,30,35,40,45,50,55,60,1,6,11,16,21,26,31,36,41,46,51,56,61,2,7,17,12,17,22,27,32,37,42,47,52,57,62,3,8,13,18,23,28,33,38,43,48,53,58,63,4,
9,14,19,24,29,34,39,44,49,54,59,0,5,10,15,20,25,30,35,40,45,50,55,60,1,6,11,
16,21,26,31,36,41,46,51,56,61,2,7,12,17,22,27,32,35,37,42,47,52,57,62,3,8,13,
18,23,28,33,38,43,48,53,58,63,4,9,14,19,24,29,34,39,44,49

[0100] 28,35,42,49,56,63,6,13,20,27,34,41,48,55,62,5,12,19,26,33,40,47,54,61,4,11,12,11,18,25,32,39,46,53,60,3,10,17,24,31,38,45,52,59,2,9,16,23,30,37,
44,51,58,1,8,15,22,29,36,43,50,57,0,7,14,21,28,35,42,49,56,63,6,13,20,27,34,
41,48,55,62,5,12,19,26,33,40,47,54,61,4,17,18,25,32,35,37,39,46,53,60,3,10,
17,24,31,38,45,52,59,2,9,16,23,30,37,44,51,58,1,8,15,22,29,36

[0101] 作为使用了划分最大序列的实施方式的一个可能例子，例如，作为一个例子，可以将具有形成法则(x^7+x^3+x^2+x^1+1)的7阶二进制最大序列形式的绝对码划分为第一二进制绝对码序列：

[0102] 1001011111000100000001100110110001110011101011100001001100000101…[0103] 并划分为第二二进制绝对码序列：

[0104] 0101101001001010011110010001101010000111111101110110111101000101…[0105] 在该情况下，除了作为例子在此示出的以外，可以使用其他阶数、形成法则和/或分段，其中，特别地，可以根据待编码的值范围确定阶数。然而，总是可以采用相同的形成法则，并且可以根据要编码的长度而仅使用其相应的节。具体针对根据本发明的绝对码标尺的可能分段，这能够简化库存(stockkeeping)。

[0106] 对于上述例子的第一绝对码序列，为了确定横向偏移，总是使用上升直线来表示码载体上的码图案，并将下降直线用于第二绝对码序列。基于与第一或第二绝对码序列的关联，因而可以标识分别具有相等线性斜率的区域。

[0107] 可以基于奇数差利用180°不确定性的分辨率确定在长度为64的周期(甚至长度128的周期)内这些区域的位置。

[0108] 使用线性传感器作为例子，可以获取例如7.68mm长度，可以记录例如近似相同数量级的两个区域的长度。由于分别具有相等线性斜率的区域被相等地编码，因此获得的编码长度近似为7.68mm·128＝983mm。从其可以形成长度为7.60mm·128＝972.80mm和7.76mm·128＝993.28mm的的两个基本标尺。它们的区别仅在于区域宽度的标度。

[0109] 在一个特殊实施方式中，可以将具有相等线性斜率的节具体实施为具有不同宽度。因此对两个最大序列的不同周期长度进行了补偿。借助针对比特值d0＝0和比特值d1＝1选择的脉冲距离作为例子

[0110] d0＝304μm

[0111] d1＝338μm

[0112] 第一绝对码序列的主周期的长度为：

[0113] 35·d0+29·d1＝20.442mm，

[0114] 并第二绝对码序列的主周期的长度为：

[0115] 29·d0+35·d1＝20.646mm。

[0116] 因而，对于第一绝对编码序列，在该例子中各自相位移位(分别以1/64)为：

[0117] 20.442mm/64＝319.4μm，

[0118] 并且对于第二绝对码序列为：

[0119] 20.646mm/64＝322.6μm。

[0120] 因此获得如下的区域分配：

[0121] 7.6mm·20.442mm/41.088mm＝64733/17120mm≈3.78mm

[0122] 7.6mm·20.646mm/41.088mm＝65379/17120mm≈3.82mm

[0123] 7.76mm·20.442mm/41.088mm＝330479/85600mm≈3.86mm

[0124] 7.76mm·20.646mm/41.088mm＝333777/85600mm≈3.90mm。

[0125] 因此，可以被绝对编码的整体唯一长度比两个单独绝对码本身的长度大得多，且无需由于较大的分析表或者高阶形成法则而引起的分析开销，尤其是使用被划分为具有共享形成法则的片段的最大序列的情况下。

[0126] 在图3、图4和图5的细节中具体例示的本发明的一个特殊方面中，除了其他已知实施方式以外，可以将已经提及的编码的一个实际实施方式有利地设计为，使得能够通过分析码元素情况下两个距离和/或宽度之间(而不是在其相应绝对宽度和/或距离中)的比来确认码值，由此将码值确定设计为温度无关。具体而言，可以以码标记位置相对于固定网格的距离和/或宽度的相对值形式来执行编码的表示，而不是基于码标记宽度或码标记距离的相应绝对值对码进行分析。由于该比与温度膨胀无关，特别是在局部，根据本发明的该方面的分析更稳定，并且在检测范围内的值指派中可以将决策阈值设置得更低。例如这使得能够代替二值编码而使用例如四值、八值或另外的多值编码。

[0127] 换言之，本发明的该方面-可以视为本发明的相关实施方式或者还可能视为单独的独立发明-通过在可以相对于码读取单元移动的码载体上布置多个码元素或码标记来形成用于位置传感器的位置编码(具体而言为光学绝对位置码)，并使用该码读取单元基于获取位置码的线性一维部分相对于码载体可以确认读取单元的绝对位置，其特征在于，按码元素之一的第一几何特性(具体而言，码元素的几何延伸和/或两个码元素之间的距离)相对于码元素之一的第二几何特性之比形成位置编码的信息内容。

[0128] 在该情况下，该比可以具体是两个或更多个码元素之间的距离相对于所设置的另一个码元素的空间位置的距离的相对比。

[0129] 在一个实施方式中，例如，可以形成具有固定的特别是矩形网格码元素，该矩形网格码元素具有分别布置在该网格之间的码元素。如果网格规律性的周期性已知或者已经确定，则可以确定插入码元素的位置，根据本发明的该方面，该位置随后设置在该比值中作为分子，而网格的距离作为分母，并且该比值代表了用于与一个或更多个决策阈值进行比较的值用来进行分析以确定相关码元素的离散值，随后，其本身或者利用其他码值的离散值形成码字，该码字指示了绝对位置和/或用于上述相位偏移确定。因而，例如可以通过多个距离的插值或者最小二乘拟合，将网格的多个码元素合并到网格距离的确定中。

[0130] 在图3中作为例子示出的八值编码的情形中，基本网格例如可以在：

[0131] ct0＝0

[0132] ct2＝1*pi/4

[0133] ct4＝2*pi/4

[0134] ct6＝3*pi/4

[0135] ct8＝4*pi/4

[0136] ct10＝5*pi/4

[0137] ct12＝6*pi/4

[0138] ct14＝7*pi/4

[0139] 并且移位的脉冲在

[0140] ct1＝1*pi/8+1*pi/1024

[0141] ct3＝3*pi/8+3*pi/1024

[0142] ct5＝5*pi/8+5*pi/1024

[0143] ct7＝7*pi/8+7*pi/1024

[0144] ct9＝9*pi/8-7*pi/1024

[0145] ct11＝11*pi/8-5*pi/1024

[0146] ct13＝13*pi/8-3*pi/1024

[0147] ct15＝15*pi/8-1*pi/1024

[0148] 在该实施方式中，在各情况下，单一码元素(ct1，ct3，...)因此位于两个网格标记(ct0，ct2，ct2...)之间，并且因此将该码元素的值确定为位置之比(ct1)/(ct2-ct0)。

[0149] 在此处选择作为图3的脉冲分布的例示的例子中，在横坐标31上画出单位为弧度的角，并将根据上表的脉冲用交叉30标记。在该情况下-与可以用于码值识别的此目的的根据本发明的低决策阈值对应-用裸眼很难看出码值的区别。因而，以改进结构形式执行用于确定离散码值的相应决策阈值的设置。

[0150] 在下面的图4中，为了能够更好地识别不同的脉冲距离，在各情况下示出了用于根据本发明的该方面分析码值和使之离散化的比值。在横坐标31上画出了来自上表的索引，在纵坐标32上画出了用弧度表示的各角度差，它们结合在一起形成了曲线33，根据本发明的该方面对此进行分析。

[0151] 在该例子中码元素的读出值是码元素沿着读取头的传感器的读取方向的线性位置。例如可以根据阈值原理或者通过确定读出位置传感器中码元素引起的信号中的中心点或焦点，来确认这种线性位置。

[0152] 作为例子示出的根据本发明的原理还可以按相同方式转移到其他值的编码并根据该例子执行，或者根据此处所示的其他另选方式中的一个执行。在该情况下，作为可以使用码标记进行编码的编码的不同码值(也称为码字表)的数量的数字的值至少为2，优选地大于2，特别是大于3、大于7、大于15，或者甚至更大。在另一个实施方式中还可以可选地分析两个网格标记之间的两个或更多个码标记。

[0153] 图5、图5a、图5b和图5c示出了如上所述根据本发明的绝对码标尺1的示例性实施方式，尤其是以在多个方面有利的实施方式选项的例子形式，其代表了本发明的一个特殊方面，并且可以利用除了上述绝对码标尺以外的绝对码标尺加以考虑，但根据需要也可以视为一个独立的发明。示出了根据本发明的线性绝对编码标尺1的一节，其中在图5a、5b、5c中缩小再次示出了图5的圆形区域的示例性实施方式选项。

[0154] 对于图5a中该缩小的区域，再次根据本发明的该方面对使用决策阈值指派给相应码值46或47的差及比值45进行分析，由此可以形成使用方框包括起来的码值，其随后代表了绝对码序列的绝对信息的唯一项。

[0155] 在此处所示例子中，码标记19被形成为优选地方向与沿着绝对码标尺1或传感器4的读出方向大致正交的划线。在另一个实施方式中，这些划线还可以对角排列成其他地方示出的相对于读出方向例如成30°、45°、和/或60°或者之间任意角度。例如使用沿着基本连贯直线的线传感器4读出这些划线19。由于线性扫描的原因，在任何情况下都不能识别出从传感器4的角度看来的线的任何可能的倾斜(除了由于获取方向与码标记倾斜相交导致发生改变的绝对码标记宽度以外)。由于码标记的宽度和/或距离在传感器读出轴的相交线方向上的改变，至多能够建立码图案的倾斜位置，特别地，根据本发明的该方面减小或避免了其干扰影响。然而，如下所述，特别是例如可以使用码标记的宽度的改变来确定倾斜度。因此，所示相对于线性码标尺方向的码标记19的排列不视为受限的。

[0156] 作为一个例子，例如，示出了传感器4的输出信号40，例如在一个实施方式中CCD或CMOS线作为在透射光或入射光方法中的光学绝对码标尺。对该传感器信号4进行分析，其中确定码标记19(以及网格标记48)相对于传感器4的位置。例如，可以分析中心点、焦点、顶点、超出阈值的起始和结束等，并且可以可选地以传感器的子像素分辨率确定它们相对于传感器4的位置，如所示，例如，在曲线41中确定中心点的情形。在该情况下，可以使用所确定的码标记的位置中的一个或者优选地多个，来确定下述读出绝对码字值的精细位置44。在该情况下可以采用位置已知的所获取网格标记48的平均或者最小二乘拟合。

[0157] 根据本发明的该方面，在确定绝对码时使用相对比值。在此处所述实施方式中，例如，网格标记48的距离43作为分母N，码标记19相对于它的距离作为分子Z。随后得到的码标记值45为分子与分母之比Z/N。这些比值45与决策阈值进行比较，从而离散化以形成码值46。与使用绝对值相比，由于长度改变引起的变化(例如温度膨胀或者传感器倾斜)所导致的影响消失或者显著减小。因此，可以更可靠地对编码进行分析，或者可以将决策阈值移动得更接近在一起，并且能够以更多的多值的方式读出码标记19，例如，如码字47中所示第三地(tertiary)，或者可以使用单一码标记对多个比特(2、3或更多个)进行编码。因此，例如，需要更少的码标记19来表示绝对值码字，因而可以使用更不精细的划线划分，例如这样可以改善制造并防止误差。

[0158] 除了基于相对已知网格48的位置对码元素19进行上述编码以外，还可以基于码元素的宽度对码元素进行编码，如图5b中示例性实施方式所示。

[0159] 根据本发明的该方面用于分析的比值在一个这种实施方式中不但可以是不同距离的相对关系，还可以是例如各种码标记的不同宽度的相对关系和/或宽度与距离之比或者距离与宽度之比。

[0160] 在另一个实施方式中，除了码标记19的位置以外，还可以分析其宽度作为另一个码字元素。在传感器信号40中，这些宽度是明显的，在传感器信号分析41中两个分量宽度v和位置pos中示出。例如，v作为焦点分析的区域，pos作为焦点的位置。然而，还可以根据其他原理确定这些值v和pos，例如阈值原理等。

[0161] 根据本发明的原理，码值被再次确定为比值，亦即，在该例子中是作为分子Za的位置42a与作为分母Na的位置43a之比，其得到比值45a为Za/Na作为码值。在该例子中，还使用作为分子Zb的宽度42b与作为分母Nb的宽度43b之比，得到比值45b为Zb/Nb作为码值。

[0162] 距离比45a和宽度比45b可以组合起来形成码标记19的单一码值，由此扩展了码表，尤其是在一个或两个比值被分析作为多值的情况下。示出了位置比45a的三值编码和宽度比45b的二值编码作为例子，其中，这不应当被理解为限制性的，特别是对于比值45a和45b中的一个或两者可以按类似方式应用更高值编码。在所示例子中，在绝对码为4的示例性字长的情况下，绝对值码字47中码标记的码表可以包括例如{a,b,c,d,e,f}。

[0163] 在一个实施方式的该例子中，单个码标记19对两个值进行编码-第一值为优选地相对于也通过计量学方式确定的网格距离或者相对于两一个码标记元素的位置pos–此外第二值为优选地相对于网格标记的宽度或者另一个码标记元素的宽度v。因此，码字表的范围来源于不同的尤其是相对的位置的数值乘以不同的尤其是相对的宽度的数值。在该情况下利用焦点确认的码标记19、48的位置确定特别有利，因为除了焦点位置以外，在该情况下在焦点确定范围内宽度随着码标记的面积(＝整数值)而上升。换言之，在该实施方式中，每个(带有焦点位置、体积的)码标记具有一个二维码字，其在几何上被描述为一维的并且可以使用一维线传感器确认，但在值范围上是二维的。

[0164] 在图5c中，编码由作为分子Z的不同距离42和作为分母N的相等宽度划线43来表示。在该例子中对根据比值Z/N-即根据划线距离与划线宽度之比–确认的码值进行分析以形成多于二值码表，由此构成绝对码码字45，特别是根据本发明的上述绝对码标尺1。该绝对码码字45可以直接对绝对位置值进行编码。然而，还可以使用来自相同绝对码序列的彼此分离的两个确认的绝对码码字45之间的偏移(尤其是相对于绝对码的主周期的相位偏移)对绝对位置进行编码-如根据此处描述的本发明的另一个方面所述。

[0165] 换言之，在此处用于相对位置码标记分析的所有例子中，还可以基于对(特别是网格48中)多个码标记19的一个或更多个码字值47的分析来确定在该情况下确定的位置的绝对值，作为粗略位置。另选地，还可以如根据相同绝对码的两个节的偏移所述地确认绝对位置确定。可以基于网格48和/或带有码字的码标记19的位置(其相对于传感器元件4确定)而确认精细位置。具体而言，在该情况下可以使用码元素19的焦点位置确定读取头4相对于码载体上的位置码1的精确位置，尤其是考虑多个码标记19和/或网格标记48的焦点位置的情况下，尤其是使用焦点位置和/或码标记宽度的插值或最小二乘拟合。

[0166] 使用根据本发明的可能性能够以高可靠性将更高值编码指派给正确的码字，例如借助按照该方式执行的码，可以使用比例如在与现有技术相对应的二值二进制编码情况下可能用到的更少的脉冲对绝对位置进行编码。在该情况下，特别是有可能在该情况下实现的相对于变形的局部容限，尤其是针对由于温度变化或者标尺的排列误差引起的相对于获取单元的膨胀的独立性。

[0167] 图6再次示出了在可以用来确定横向偏移Δy的一个实施方式中根据本发明的绝对码标尺1的一节的轮廓。码读取单元4或者更具体地其线性获取区域(例如，作为线传感器或者以单列分析的传感器阵列)以其读取轴10a示出。偏移轴10b示出为围绕横向偏差Δy，至少与线性绝对码标尺的长轴大致正交。至少大致正交横向偏移的这种近似在大多数情况下是足够的，因为由于尺寸比值的原因轴10a和10b的任何可能的角度未对准都较小并且通常可以忽略。

[0168] 第一绝对码5a、5b、5c和第二绝对码6a、6b的交替部分从码标记排列可以清楚识别和区分，但也再次用CODE5和CODE6明确标出。然而，根据本发明中采用的使用线传感器4的线性读出，从传感器角度并不能确认排列本身，因为传感器4在各情况下仅获取了码标记19与传感器4的交叉区域，如图6中详细例示的。除了此处连续示出的码读取器4的读取区域以外，还可以分解成多片，这些多片足够长用于获取绝对码值，并且可以相对于这些部分的分段而特别协调地布置。借助码读取器4，确认沿着传感器的编码5和6的码值及编码5和6的位置。基于读取码值到码字无关的各绝对码的指派执行编码5或6之间的区分。基于来自同一绝对码的两个部分的码值之间的偏移16(例如，部分6a和6b之间的偏移16，5a和5b或者5b和5c之间的偏移)确定绝对位置。另选地，如果传感器4的获取区域足够长，则还可以考虑例如比5a与5c之间的偏移或者多个偏移更大的距离。

[0169] 如果目前出现横向偏移并且沿着偏移轴10b而不是沿着轴10a读出根据该实施方式的本发明的绝对码标尺，作为在相等绝对码序列的多个部分中码标记相等排列的结果，这不会改变两个相同编码部分6a和6b的确认偏移16，因此在横向偏移为Δy的情况下也对相同的长度偏移16并因此而对相同的绝对位置进行编码。然而，在横向偏移Δy的情况下，偏移17a或17b改变了来自不同绝对码序列(例如在码6a与5b之间或者在码5b与6b之间)的部分的读出值，这是因为不同绝对码的相应码标记具有不同的排列。因此可以根据不同绝对码序列5和6的该偏移17a和/或17b对横向偏移Δy进行量化。在该情况下，除了仅仅将该部分与绝对码序列5或6中的一个关联以外，在分析中可以使用读出码字CODE5和/或CODE6的值。

[0170] 在图7中以放大形式再次示出了代表两个部分之间的过渡的图6中的子区域53。

[0171] 此处，用点来标记出码标记19与读取头4的读取轴10相交的点，至少在相对于读取头4的几何位置对这些点进行分析。例如基于码标记之间示出的距离或者另一种已有方法(特别是此处描述的方法之一)确认编码的值。基于两个彼此相同编码部分(例如5b和5c)的位置，即在根据本发明的绝对码标尺中预先定义的偏移或相位16，确认绝对位置信息项，可以根据一个或更多个码标记相对于传感器4的位置确定其精细位置(特别是精确至传感器4的子像素精度)。延伸出多部分之间交界15a和15b以外的不同编码部分的偏移使得能够确定与不同排列的横向偏移。

[0172] 可选地，例如可以类似于EP申请号15157967中描述的原理，确认根据本发明的绝对码标尺的排列相对于码读取单元的其他自由度。

[0173] 图8示出了本发明的简化框图的一个例子。在方框71中，使用至少相对于标尺在大致长度方向上排列的至少一个线性传感器读取绝对码标尺。在方框72中，确认绝对码标尺的码标记的位置。在该情况下，可以根据需要对形成码值的码标记的其他特征进行分析。特别地，在该情况下，可以采用上述膨胀无关编码并相应确定码值。

[0174] 在方框73中示出了基于几何码标记特征之间的相对关系确认码值。在方框74中，基于码字值将码值指派给第一或第二绝对码序列，并确定相对于传感器的码字的几何位置。在方框75中，确定来自同一绝对码序列的两个码值之间的几何偏移，并基于该偏移确定绝对位置。

[0175] 可选地，在方框76中，在来自不同绝对码序列的码字之间确定几何偏移，并基于各种情况下每一个绝对码序列的码标记的不同排列，确定码读取器在与码标尺的长度方向横向的横向偏移。

[0176] 图9示出了坐标测量机器60形式的具有根据本发明的至少一个码标尺1x、1x'、1y、1z的实施方式的一个例子，其作为一个例子以柱式桥架构造形式示出。根据本发明具体实施了其中所示码标尺1x、1x'、1y、1z中的至少一个，其经由码载体间接附接或者直接在机器的固定或移动部件21、20、25、26、27上。借助该位置编码器，确定测量头27的空间位置，并基于此在示出作为例子的空间坐标Fx,Fy,Fz,Rq的方向上对工件(此处未示出)进行测量。具体地，在能够确认码读取器相对于根据本发明的码标尺的可能横向偏移和/或倾斜的实施方式中，能够检测和/或在数值上或机械上补偿可能的未对准。此外，如所述，在可选的特殊实施方式中，根据本发明的码标尺可以具体实施为使得在码标尺发生可能的温度膨胀的情况下以无误差方式进行码的读出。

[0177] 在例子中此处并未明确指出的本发明的其他实施方式、细节和特征组合在专利权利要求书中进行了声明，并且对于本领域技术人员而言是常规的。

[0178] 在非线性布置的情况下，根据本发明和特殊实施方式的上述绝对码标尺可选地还可以类似地应用在非严格线性位置编码器(例如，角度编码器)中。在图10和图11中示出了示例性的例子。在该情况下，例如，可以形成应用了多次的一个这种特殊实施方式，在上述描述中，术语“线性”用“角度”代替并且码标尺接近于按如下方式形成一个圆，即，两个不同的绝对码序列或者绝对码序列部分在开始和结束的交界处还彼此邻接，亦即，绝对码序列在旋转编码器的整个分析圆周区域上交替布置。例如，带有以圆环片段形式布置的根据本发明的绝对码标尺的码载体80可以设计成，使得第一绝对码序列5和第二绝对码序列6的不同节沿着圆周分别交替级联成角度片段(例如具有至少大致相等的大小)。

[0179] 一个或更多个读取头4a、4b分别用用来获取待分析的码标记19的物理特征的多个传感器单元形成，这些读取头设置成使得利用它们能够获取从第一绝对码序列5到第二绝对码序列6的过渡点，从而能够获取同一绝对码序列的两个局部部分彼此根据本发明的移位。基于线性编码并具体按照上述类似方式，该移位对根据本发明的绝对位置信息项进行编码。在该情况下可以基于码序列的码值与其中一个绝对码序列的不明确的关联来指派码序列。

[0180] 在该情况下，如获取区域4b中所示，可以使用沿着圆弧的传感器元件的布置来执行码获取。然而，也可以使用获取区域4a中那样的传感器元件的线性布置。在线性获取元件的情况下，可以执行曲线码轮廓的线性弦部。在该情况下，特别是使用基于码标记之间的相对比值的码值的上述确认，能够至少部分地补偿由于码标记的不同轮廓或倾斜相交而导致的可能变形，使得能够实现单值或多值编码的足够稳健的码值识别。在线性获取元件的情况下，另选地或者另外地，还可以通过光学部件来执行码标尺的曲线圆环片段在线性传感器上的成像或投影，使得至少部分地对曲率进行补偿。在上述实施方式中，其中以码标记的几何实施方式的相对比值形式包含码值，有利的是，特别是在该情况下，由于使用直的线性传感器元件获取曲线码标尺，通过对码标记的所获取特性的相对关系的各情况进行局部分析，由于码的不同曲率和获取元件引起的所获取码标记的失真不会损害码值确认。

[0181] 在该情况下，可也可以针对绝对码序列中的每一个实现相应码标记的不同排列的上述方面，因此，例如，横向偏移、交错、偏心或其他未对准可以检测和/或量化，如基于线性编码器和横向偏移和/或垂直偏移的对应部分所述。

[0182] 根据本发明，还能够因此形成旋转编码器的绝对码标尺1，其由具有第一主码周期长度的周期性连续的第一绝对码序列5和具有第二主码周期长度的周期性连续的至少一个第二绝对码序列6构成。在该情况下，该第一和该至少一个第二绝对码序列5和6相对于彼此是码字无关的。

[0183] 在该情况下，来自第一绝对码序列5的一个节2和来自该至少一个第二绝对码序列6的一个节3沿着绝对码标尺1交替依次布置，其中，在来自同一绝对码序列5/6的不同节2/3中绝对码序列5/6分别彼此移位。具体而言，在该情况下，来自同一序列的多个节中的绝对码序列相位移位了绝对码序列5/6的主周期长度的各情况的不同分数。以上基于线性或曲线例子描述了根据本发明的实施方式和改进，其中，它们不一定限于各示例性实施方式。