SISTEMA DE ESCALA Y CABEZA DE LECTURA.

Un método para calibrar un aparato de medición de escala, cuyo aparato de escala comprende una escala (10) que tiene marcas de escala (16,

18) dispuestas para formar un diseño por incrementos y, al menos, una marca de referencia (22) y en el que la cabeza de lectura (12) comprende unos medios (24) detectores por incrementos que generan una señal de salida y unos medios detectores (26) de marca de referencia para generar una señal que tiene un paso por cero, cuyo método comprende los siguientes pasos: (a) mover la cabeza de lectura con relación a la escala; (b) utilizar la salida del detector (44, 46) por incrementos para determinar una fase predeterminada de la señal de salida; (c) utilizar la salida procedente del detector (48) de marca de referencia para determinar el paso por cero (39); (d) determinar el valor de la señal procedente del detector de marca de referencia correspondiente a la fase predeterminada de la señal de salida del detector por incrementos a cada lado del paso por cero; y (e) utilizar los valores determinados en el paso (d) para definir la anchura de un impulso de marca de referencia

Sistema de escala y cabeza de lectura.

El presente invento se refiere a un sistema de escala y cabeza de lectura. En particular, el invento se refiere a un sistema de escala y cabeza de lectura que tiene un canal de incrementos y un canal de marcas de referencia. El invento proporciona un aparato y un método para calibrar la señal de marca de referencia.

Una forma conocida de aparato de lectura de escala para medir el desplazamiento relativo de dos miembros comprende una escala en uno de los miembros, que tiene marcas de escala que definen un diseño y una cabeza de lectura prevista en el otro miembro. Un aparato óptico de lectura de escala tiene medios para iluminar la escala y medios de detección en la cabeza de lectura que responden a diseños de luz resultantes para producir una medición del desplazamiento relativo de la escala y la cabeza de lectura.

Una escala cuyas marcas adoptan un diseño periódico se denomina escala por incrementos y produce una señal en cuadratura. La escala puede estar provista de una o más marcas de referencia que, al ser detectadas por la cabeza de lectura, permiten determinar la posición exacta de la cabeza de lectura. Con el fin de que una señal de marca de referencia tenga utilidad, debe conocerse su posición con respecto a la escala por incrementos. Así, el centro y la anchura de la señal de marca de referencia son fijos con relación a la escala por incrementos.

En muchos sistemas, es común que el voltaje diferencial de salida del detector de marca de referencia se proporcione con umbrales de voltaje superior e inferior separados en una distancia fija. Cuando el voltaje diferencial se encuentra comprendido entre estos dos valores, se emite como salida una señal de marca de referencia. Típicamente, la señal de marca de referencia se pone en fase con respecto al canal de incrementos ajustando geométricamente la cabeza de lectura para realinear mutuamente los canales de incrementos y de marca de referencia. Alternativamente, las señales se ajustan electrónicamente para alinear los canales de incrementos y de marca de referencia, por ejemplo puede desplazarse la salida de voltaje del detector de marca de referencia con relación a los umbrales de voltaje superior e inferior.

Este método de utilizar umbrales fijos tiene diversas desventajas. En particular, durante la calibración pueden producirse resultados que no son óptimos si varía la amplitud de la señal de marca de referencia. Este es el caso cuando distintas combinaciones de cabeza de lectura y escala pueden dar como resultado diferentes ganancias del sistema. Además, algunos sistemas de medición utilizan la misma fuente de luz para los canales de incrementos y de marca de referencia. En este caso, primero se calibra el canal de incrementos para obtener una intensidad de señal del 100% y esto puede cambiar los niveles de la luz que incide sobre el detector de marca de referencia, lo que tendrá como consecuencia cambiar la amplitud de la señal de marca de referencia. Tal cambio de amplitud de la señal de marca de referencia tendrá el efecto de cambiar la anchura de la señal entre los umbrales de voltaje superior e inferior.

De acuerdo con el presente invento, se proporciona un método para calibrar un aparato de medición de escala, comprendiendo dicho aparato de escala una escala que tiene marcas de escala dispuestas para formar un diseño por incrementos y, al menos, una marca de referencia, y en el que la cabeza de lectura comprende medios detectores de incrementos que generan una señal de salida y medios detectores de marca de referencia 45 para generar una señal que tiene un paso por cero, cuyo método comprende los pasos siguientes: (a) mover la cabeza de lectura con relación a la escala; (b) utilizar la salida del detector de incrementos para determinar una fase predeterminada de la señal de salida; (c) utilizar la salida procedente del detector de marca de referencia para determinar el paso por cero; (d) determinar el valor de la señal procedente del detector de marca de referencia correspondiente a la fase predeterminada de la señal de salida del detector de incrementos a cada lado 50 del paso por cero; y (e) utilizar los valores determinados en el paso (d) para definir la anchura de un impulso de marca de referencia.

Preferiblemente, la señal de salida procedente del detector de incrementos es una señal en cuadratura. La magnitud de la fase predeterminada puede ser una posición angular en cada ciclo de cuadratura.

Preferiblemente, dicha al menos una marca de la escala constituye una marca de referencia. La señal procedente del detector de marca de la escala puede ser una señal de voltaje, de preferencia una señal de diferencia de voltaje. El detector de marca de la escala puede ser un detector dividido (de doble célula).

De preferencia, las salidas del detector de marca de la escala que corresponden a la fase predeterminada de la señal de salida del detector de incrementos, se almacenan en, por ejemplo, una memoria. La salida previa almacenada puede ser borrada y reemplazada por una salida subsiguiente correspondiente a la fase predeterminada de la señal de salida del detector de incrementos si no se detecta paso por cero entre las salidas previa y subsiguiente. Si se detecta un paso por cero entre las salidas previa y subsiguiente puede ocurrir que la salida previa no sea borrada y reemplazada por una salida subsiguiente correspondiente a la fase predeterminada de la señal de salida procedente del detector de incrementos.

De preferencia, los valores determinados en el paso (d) se emplean para definir el centro del impulso de marca de escala.

Los sistemas de escala y cabeza de lectura no se limitan a los sistemas ópticos. Se conocen otros sistemas, por ejemplo, sistemas de lectura de escala magnéticos, por capacitancia o por inductancia.

Este método de calibración es adecuado para uso con escalas lineales, giratorias y bidimensionales.

También se describe en este documento un aparato para calibrar un aparato de medición de escalas, que comprende:

una escala que tiene marcaciones de escala dispuestas para formar un diseño por incrementos y, al menos, una marca de escala;

una cabeza de lectura que comprende medios detectores por incrementos que generan una señal de salida y medios detectores de marcas de escala para generar una señal que tiene un paso por cero;

un controlador lógico capaz de ejecutar los siguientes pasos cuando la cabeza de lectura es movida con relación a la escala, en cualquier orden adecuado;

(a) utilizar la salida del detector por incrementos para determinar una fase predeterminada de la señal de salida;

(b) utilizar la salida del detector de marcas de escala para determinar el paso por cero;

(c) determinar el valor de la señal procedente del detector de marcas de escala correspondiente a la fase predeterminada de la señal de salida del detector por incrementos a cada lado del paso por cero; y

(d) utilizar los valores determinados en el paso (c) para definir la anchura del impulso de marca de escala.

Se ilustrarán realizaciones preferidas del invento, a modo de ejemplo y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la fig. 1 es una vista en planta de una escala de la técnica anterior;

la fig. 2 es una vista lateral de las ópticas de marca de referencia utilizadas en la escala de la fig. 1;

la fig. 3 ilustra un detector dividido y sus señales de salida;

la fig. 4 ilustra una señal diferencia con umbrales de voltaje;

la fig. 5 ilustra dos señales diferencia con amplitudes diferentes, con umbrales de voltaje;

la fig. 6 ilustra dos señales diferencia con amplitudes diferentes, con umbrales de voltaje que no están a caballo del paso por cero;

la fig. 7 ilustra las salidas del detector por incrementos y del detector de marcas de referencia empleados en el presente invento; y

la fig. 8 es un diagrama de circuito adecuado para el método del presente invento.

En la fig. 1 se ilustra un sistema conocido de lectura de escala. Comprende una escala 10 y una cabeza de lectura 12 desplazables una con relación a otra. La escala tiene dos pistas de escala, una primera pista de escala 14 de las cuales está provista de un diseño por incrementos que comprende un diseño repetitivo de líneas claras 16 y oscuras 18. Esta es conocida como... [Seguir leyendo]

1. Un método para calibrar un aparato de medición de escala, cuyo aparato de escala comprende una escala (10) que tiene marcas de escala (16, 18) dispuestas para formar un diseño por incrementos y, al menos, una marca de referencia (22) y en el que la cabeza de lectura (12) comprende unos medios (24) detectores por incrementos que generan una señal de salida y unos medios detectores (26) de marca de referencia para generar una señal que tiene un paso por cero, cuyo método comprende los siguientes pasos:

(a) mover la cabeza de lectura con relación a la escala;

(b) utilizar la salida del detector (44, 46) por incrementos para determinar una fase predeterminada de la señal de salida;

(c) utilizar la salida procedente del detector (48) de marca de referencia para determinar el paso por cero (39);

(d) determinar el valor de la señal procedente del detector de marca de referencia correspondiente a la fase predeterminada de la señal de salida del detector por incrementos a cada lado del paso por cero; y

(e) utilizar los valores determinados en el paso (d) para definir la anchura de un impulso de marca de referencia.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la señal de salida procedente del detector (44, 46) por incrementos es una señal en cuadratura.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la magnitud de la fase predeterminada es una posición angular en cada ciclo de cuadratura.

4. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la señal procedente del detector de marca de referencia es una señal diferencia de voltaje.

5. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el detector (26) de marca de referencia es un detector dividido.

6. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que se almacenan las salidas del detector (26) de marca de referencia que corresponden a la fase predeterminada de la señal de salida del detector por incrementos.

7. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que las salidas del detector (26) de marca de referencia que corresponden a la fase predeterminada de la señal de salida del detector por incrementos se almacenan en una memoria (60).

8. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 o 7, en el que, si no se detecta paso por cero entre las salidas previa y subsiguiente, la salida previa almacenada es borrada y reemplazada por una salida subsiguiente correspondiente a la fase predeterminada de la señal de salida del detector por incrementos.

9. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que si se detecta un paso por cero entre las salidas previa y subsiguiente, la salida previa almacenada no es borrada y reemplazada por una salida subsiguiente correspondiente a la fase predeterminada de la señal de salida del detector por incrementos.

10. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los valores determinados en el paso (d) se utilizan para definir el centro del impulso de marca de referencia.