Encoder óptico.

Dispositivo de medición para determinar la posición relativa entre un primer elemento y un segundo elemento que se desplazan uno con respecto al otro, que comprende una regla graduada

(2) incorporada en el primer elemento, comprendiendo dicha regla (2) al menos una pista (20) absoluta con una pluralidad de rayas (200) con una anchura predeterminada (p), y que comprende también, incorporados en el segundo elemento, medios de emisión de luz (3) que emiten un haz de luz a dicha regla (2), y medios sensores de luz (4) que comprenden una matriz de sensores (40) que reciben, a través de la regla (2) o reflejada en dicha regla (2), una señal de luz que comprende zonas de máximos de intensidad de luz, zonas de mínimos de intensidad de luz, y flancos entre dichas zonas de máximos de intensidad de luz y dichas zonas de mínimos de intensidad de luz, y comprendiendo además el dispositivo de medición (1) medios de procesado (5) que reciben desde los medios sensores de luz (4) una señal representativa de la señal de luz recibida por dichos medios sensores de luz (4), caracterizado porque el haz de luz emitido por los medios de emisión de luz (3) tiene una difusión tal que hace que la señal recibida por los medios sensores de luz (4) tenga flancos de una pendiente determinada en vez de ser una señal de forma cuadrada, empleando los medios de procesado (5), en vez de un único punto de interpolación, una pluralidad de puntos de cada uno de dichos flancos para calcular la posición relativa.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E04380060.

Solicitante: FAGOR, S.COOP..

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: MORLANES CALVO,TOMAS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDAS NO ESPECIALMENTE ADAPTADAS A UNA VARIABLE... > Medios mecánicos para la transferencia de la magnitud... > G01D5/36 (Formación de pulsos de luz)

PDF original: ES-2524321_T3.pdf

 

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Encoder óptico.

Fragmento de la descripción:

Encoder óptico SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención se refiere a dispositivos de medición mediante los que se determina la posición relativa de un primer elemento y de un segundo elemento.

ESTADO ANTERIOR DE LA TÉCNICA

Son conocidos dispositivos de medición para determinar la posición relativa entre un primer elemento y un segundo elemento que se desplazan uno con respecto al otro, siendo por ejemplo el primer elemento una bancada de una máquina de mecanizado y el segundo elemento un carro que se desplaza con respecto a dicha bancada. Dichos dispositivos de medición comprenden una regla graduada incorporada en un soporte fijado al primer elemento.

Son conocidos dispositivos de medición de posiciones absolutas que comprenden una regla graduada que tiene una pista absoluta y una pista incremental. Cada una de dichas pistas están formadas por una sucesión de rayas.

Estos dispositivos de medición comprenden también, incorporados en el segundo elemento, medios de emisión de luz que emiten un haz de luz a través de dicha regla, medios sensores de luz que reciben a través de dicha regla dicho haz de luz, y medios de procesado que reciben desde los medios sensores de luz una señal representativa de la señal de luz recibida por dichos medios sensores de luz.

Existen dispositivos de medición de posiciones absolutas cuya pista absoluta está constituida por un código pseudoaleatorio, pudiendo los medios de procesado determinar la posición de un elemento móvil con respecto a un elemento fijo en cada momento en función del valor de dicho código, es decir, en función de la secuencia de rayas de la pista absoluta que corresponda a cada posición. Los medios de procesado conocen dicha secuencia de rayas en función de la señal recibida por los medios sensores de luz a través de la regla.

En este tipo de dispositivos de medición en particular, pero también en otros dispositivos de medición basados en los mismos principios ópticos, se pretende que la señal de luz recibida por los medios sensores de luz sea una señal de luz con zonas de ausencia de luz en las partes enfrentadas con rayas de la pista, y zonas de luz en las partes enfrentadas con zonas de la pista sin rayas, siendo los flancos entre las zonas de ausencia de luz y las zonas de luz lo más abruptos posibles, dando lugar, en una situación ideal, a una señal de forma cuadrada. Así pues, la difusión de la señal recibida a través de la regla es un efecto indeseado, ya que, cuanto mayor sea dicha difusión, más se alejará la señal recibida de la señal de forma cuadrada ideal.

Para evitar el efecto de la difusión de la luz, es necesario que los medios sensores de luz emitan un haz de luz colimado. Para ello, dicho haz de luz se transmite a través de lentes o espejos en los que incide la luz emitida por una fuente de luz.

US 6,492,637 B1 divulga un aparato de medida de dimensiones que comprende un elemento móvil adaptado para moverse para medir dimensiones, un dispositivo de rejilla para moverse con el elemento móvil, un dispositivo óptico para irradiar el dispositivo de rejilla, un dispositivo receptor de luz para recibir la luz radiada del dispositivo óptico y transmitida a través del dispositivo de rejilla y para generar una señal de onda no sinusoidal de acuerdo con el movimiento del elemento móvil, y un dispositivo de procesamiento para medir la distancia de desplazamiento del elemento móvil sobre la base de la señal de onda no sinusoidal.

EXPOSICIÓN DE LA INVENCIÓN

El principal objeto de la invención es el de proporcionar un dispositivo de medición para determinar la posición relativa entre dos elementos de una manera precisa.

El dispositivo de medición de la invención según se define en la reivindicación 1 comprende una regla graduada incorporada en el primer elemento, comprendiendo dicha regla al menos una pista con una pluralidad de rayas, y comprende también, incorporados en el segundo elemento, medios de emisión de luz que emiten un haz de luz a dicha regla, y medios sensores de luz que reciben, a través de la regla o bien reflejada en dicha regla, una señal de luz que comprende zonas de máximos de intensidad de luz, zonas de mínimos de intensidad de luz, y flancos entre dichas zonas de máximos de intensidad de luz y dichas zonas de mínimos de intensidad de luz. Comprende además medios de procesado que reciben desde los medios sensores de luz una señal representativa de la señal de luz recibida por dichos medios sensores de luz.

El haz de luz emitido por los medios de emisión de luz tiene una difusión tal que hace que la señal recibida por los medios sensores de luz tenga flancos de una pendiente determinada, empleando los medios de procesado, para calcular la posición relativa, una pluralidad de puntos de cada uno de dichos flancos. El dispositivo de medición de la invención aprovecha pues, para determinar la posición relativa, un efecto que se ha considerado indeseado en el estado de la técnica: la difusión del haz de luz emitido por los medios emisores de luz.

En los dispositivos de medición del estado de la técnica, los flancos de la señal recibida por los medios sensores de luz son muy abruptos, conociendo los medios de procesado a lo sumo la intensidad de luz en un punto de cada flanco. Así, la precisión que pueden obtener los medios de procesado en la medida de la posición relativa está limitada por el hecho de que se emplea un único punto de interpolación en cada flanco.

En el dispositivo de medición de la invención, los medios de procesado emplean una pluralidad de puntos de cada flanco, con lo cual la medición de la posición relativa es más precisa, ya que los medios de procesado determinan la posición relativa considerando una pluralidad de puntos de interpolación en cada flanco. Evidentemente, cuanto mayor es el número de puntos de interpolación empleados, mayor es la precisión obtenida en la medida.

Por otra parte, en el dispositivo de medición de la invención se puede prescindir de lentes y espejos para la transmisión del haz de luz, ya que no hace falta colimar dicho haz de luz. Prescindiendo de lentes y espejos, además del consiguiente ahorro de costes, se consigue reducir el tamaño de los medios de emisión de luz.

Estas y otras ventajas y características de la invención se harán evidentes a la vista de las figuras y de la descripción detallada de la invención.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La FIG. 1 es una vista esquemática de una realización del dispositivo de medición de la invención.

La FIG. 2 muestra una vista esquemática simplificada de un dispositivo de medición con una fuente de luz extensa, así como la señal obtenida en los medios sensores.

La FIG. 3 muestra una vista esquemática simplificada de la realización de la FIG. 1, así como la señal obtenida en los medios sensores.

La FIG. 4 muestra una vista esquemática de una realización de la invención que comprende una pista absoluta y una pista incremental.

EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Con referencia a la figura 1, el dispositivo de medición 1 de la invención comprende una regla graduada 2 incorporada en un primer elemento, comprendiendo dicha regla 2 al menos una pista 20 con una pluralidad de rayas 200, y comprende también, incorporados en el segundo elemento:

Medios de emisión de luz 3 que emiten un haz de luz a través de dicha regla 2, y

medios sensores de luz 4 que reciben, a través de dicha regla 2, una señal de luz que comprende zonas de máximos de intensidad de luz, zonas de mínimos de intensidad de luz, y flancos entre dichas zonas de máximos de intensidad de luz y dichas zonas de mínimos de intensidad de luz.

El dispositivo de medición 1 de la invención... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de medición para determinar la posición relativa entre un primer elemento y un segundo elemento que se desplazan uno con respecto al otro, que comprende una regla graduada (2) incorporada en el primer elemento, comprendiendo dicha regla (2) al menos una pista (20) absoluta con una pluralidad de rayas (200) con una anchura 5 predeterminada (p) , y que comprende también, incorporados en el segundo elemento, medios de emisión de luz (3) que emiten un haz de luz a dicha regla (2) , y medios sensores de luz (4) que comprenden una matriz de sensores (40) que reciben, a través de la regla (2) o reflejada en dicha regla (2) , una señal de luz que comprende zonas de máximos de intensidad de luz, zonas de mínimos de intensidad de luz, y flancos entre dichas zonas de máximos de intensidad de luz y dichas zonas de mínimos de intensidad de luz, y comprendiendo además el dispositivo de medición (1) medios 10 de procesado (5) que reciben desde los medios sensores de luz (4) una señal representativa de la señal de luz recibida por dichos medios sensores de luz (4) , caracterizado porque el haz de luz emitido por los medios de emisión de luz (3) tiene una difusión tal que hace que la señal recibida por los medios sensores de luz (4) tenga flancos de una pendiente determinada en vez de ser una señal de forma cuadrada, empleando los medios de procesado (5) , en vez de un único punto de interpolación, una pluralidad de puntos de cada uno de dichos flancos para calcular la posición 15 relativa.

2. Dispositivo de medición según la reivindicación 1, en donde los medios de emisión de luz (3) comprenden una fuente de luz de una anchura determinada (h) , siendo el haz de luz emitido por los medios de emisión de luz (3) el haz generado por dicha fuente de luz. 20

3. Dispositivo de medición según la reivindicación 2, en donde la fuente de luz de los medios de emisión de luz (3) está a una distancia determinada (s1) de la pista (20) , y dicha pista (20) está a una distancia determinada (s2) de los medios sensores de luz (4) , estando determinada la pendiente de los flancos de la señal de luz recibida por los medios sensores de luz (4) en función de la relación entre la anchura (h) de la fuente de luz, la anchura (p) de las rayas (200) , 25 la distancia (s1) y la distancia (s2) .

4. Dispositivo de medición según la reivindicación 3, en donde la relación entre la anchura (h) de la fuente de luz, la anchura (p) de las rayas (200) y las distancias (s1, s2) es tal que la señal de luz recibida por los medios sensores de luz es una señal triangular. 30

5. Dispositivo de medición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la regla (2) comprende también una pista incremental (21) , comprendiendo el dispositivo de medición (1) unos segundos medios de emisión de luz (3Â) y unos segundos medios sensores de luz (4Â) asociados con dicha pista incremental (21) , estando dichos segundos medios de emisión de luz (3Â) en el lado de la regla (2) en el que están los medios sensores de luz (4) y 35 estando los segundos medios sensores de luz (4Â) en el lado de la regla (2) en el que están los medios emisores de luz (3) .