[发明专利]位移测量装置

说明书

提供了使不必要的电力消耗最小化并改善电力效率的位移测量装置。位移测量装置包括：主标尺；以及检测头，其以相对于主标尺可相对位移的方式设置，并输出具有根据相对于所述主标尺的相对位移而改变的相位的周期信号。检测头输出作为周期信号的、具有粗周期的粗刻度信号和具有细周期的密刻度信号。粗相位检测器根据从粗刻度信号获取的两个相位信息来计算粗刻度信号的平均相位。密相位检测器根据从密刻度信号获取的四个相位信息来计算密刻度信号的平均相位。粗相位检测器根据这两个相位信息来计算粗刻度信号的平均相位，然后在没有完成密相位检测器的操作的情况下停止操作。

技术领域

本发明涉及位移测量装置和位移测量方法。具体地，本发明涉及用于基于根据相对位移而改变的检测信号来测量可移动元件相对于固定元件的相对位移的技术。

背景技术

已知被称为编码器的位移测量装置，其检测可移动元件相对于固定元件的位移或位置(例如，JPH 06-064100B、JP 2909338B、JP 2878913B和JP2738996B)。编码器已经用于诸如数字游标卡尺、数字测微计和数字指示器等的小型测量装置的位移检测器，并且广泛地用于对移动台等进行定位。

编码器例如是光编码器、电容编码器和磁编码器。将例示电容编码器。注意，光编码器和磁编码器在检测原理上与电容编码器本质上相同。

电容编码器包括主标尺、以及相对于主标尺可相对移动并且检测相对于主标尺的相对位移的检测头。

一般地，主标尺是固定元件，并且检测头是可移动元件，但是它们可以反过来。在主标尺和检测头上配置了多个电极。根据主标尺与检测头之间的相对位移，在电极图案中产生周期电容变化。通过提取周期电容变化的信号来检测位移。

提取电极处生成的周期信号、即相位信号。相位信号通过进行采样、混合、低频滤波或二值化而被提取为周期方波信号CMP。周期方波信号CMP在其边沿处具有相位信息。相位检测电路输出方波信号CMP的相位信息作为数字值。例如，如果循环计数器根据时钟进行计数、并且在方波信号CMP的边沿的定时对计数值进行采样，则相位信息被提取为数字值。然后，通过将相位信息与电极排列间距进行比较，相位信息被转换为检测头的相对位移。

然后，绝对位置检测型(绝对型)位移测量装置提取具有不同周期的两个或更多个周期信号，并对这些周期信号的相位信息进行合成以检测绝对位置。

发明内容

发明要解决的问题

由于绝对位置检测型(绝对型)位移测量装置提取具有不同周期的两个或更多个周期信号，因此需要驱动信号、解调电路和相位检测电路的多个集合。

如果在位移测量装置的电源接通期间所有电路都进行操作，则它们消耗大量的电力。可选地，尽管节省电力，但所有电路需要进行操作，直到获取与粗刻度(coarse scale)、中刻度(medium scale)和密刻度(fine scale)等的所有刻度有关的相位信息为止。由于这种情况，因此绝对位置检测型(绝对型)位移测量装置不可避免地消耗大量电力。

本发明的目的是提供使电力消耗最小化并改善电力效率的位移测量装置。

用于解决问题的方案

根据本发明的实施例的位移测量装置，包括：

主标尺；

检测头，其以相对于所述主标尺能够相对位移的方式设置，并且被配置为输出具有根据相对于所述主标尺的相对位移而改变的相位的周期信号；

解调器，其被配置为将所述周期信号解调为在边沿处具有相位信息的矩形波刻度信号；以及

相位检测器，其被配置为在所述边沿的定时检测所述刻度信号的相位信息，其中，