Dispositivo de medición de posición.

Dispositivo de medicion de posicion para detectar la posicion relativa de una unidad de exploracion (20;

200), asicomo de un medida materializada de reflexion (10; 100) movil respecto a esta en al menos una direccion demedicion (x), comprendiendo la unidad de exploracion (20; 200) una fuente de luz (24, 240), asi como unadisposicion de detectores (22.1, 22.2; 221, 222) en un plano de deteccion (D),

caracterizado por que

en la unidad de exploracion (20; 200) esta dispuesto ademas al menos un elemento reflector (25; 25'; 250; RE) en latrayectoria de los rayos de exploracion, que tiene un efecto optico en la trayectoria de los rayos de exploracion en elsentido de que la distancia (u) entre una fuente de luz virtual y la medida materializada de reflexion (10; 100), por unlado, y la distancia (v) entre la medida materializada de reflexion (10; 100) y el plano de deteccion (D), por otro lado,son identicas, por lo que la fuente de luz (24; 240) queda colocada virtualmente en el plano de deteccion (D).

Dispositivo de medición de posición

La presente invención se refiere a un dispositivo de medición de posición según el preámbulo de la reivindicación 1, así como a un dispositivo de medición de posición según el preámbulo de la reivindicación 13.

Un dispositivo de medición de posición de este tipo se conoce, p.ej., por el documento US 2005/023450 A1. Este comprende además de una medida materializada, realizada, p.ej. como medida materializada lineal de reflexión, una unidad de exploración desplazable respecto a la misma en al menos una dirección de medición. En el lado de la unidad de exploración están previstas una fuente de luz, así como una disposición de detectores, en forma de un conjunto periódico de detectores.

En el caso del movimiento relativo de la unidad de exploración y de la medida materializada, en el plano de

detección resulta un dibujo de franjas modulado en función del desplazamiento, que se detecta mediante la disposición de detectores y que se convierte en señales de exploración que pueden ser sometidas a un procesamiento subsiguiente. Mediante la configuración de la disposición de detectores en forma de un conjunto periódico de detectores se generan aquí de forma habitual varias señales de exploración desfasadas.

En los sistemas de este tipo se intenta por lo general que la fuente de luz usada y la disposición de detectores empleada estén dispuestas a ser posible en el mismo plano. Esto puede conseguirse, por ejemplo, disponiéndose la fuente de luz en una cavidad central en un sustrato portador, estando envuelta la cavidad por los elementos detectores del conjunto de detectores. No obstante, esto va unido a un esfuerzo de fabricación significante. Por lo tanto, el sustrato portador debe estar realizado con una cavidad adecuada; además, es relativamente difícil el

establecimiento de contacto con la fuente de luz en la cavidad.

En el documento US 2004/0155178 A1, en las figuras 13 y 14 respecto a sistemas de este tipo se da a conocer, además, que gracias a la disposición de elementos ópticos transmisores entre la fuente de luz y la medida materializada es posible ajustar de forma definida la posición geométrica espacial de una fuente de luz puntual virtual. Los elementos ópticos transmisores propuestos para ello desplazan, no obstante, en este caso la posición de la fuente de luz puntual virtual claramente delante del plano de detección. Es decir, el requisito arriba indicado o la disposición de la fuente de luz en el plano de la disposición de detectores no puede cumplirse mediante las medidas propuestas. Como consecuencia no deseada, resulta una modificación de la periodicidad del dibujo de franjas generado en el plano de detección en función de la distancia de exploración. No obstante, se pretende conseguir un

período de dibujo de franjas constante en el plano de detección, también para el caso de un distancia de exploración eventualmente variable.

La presente invención está basada en el problema de crear un dispositivo de medición de posición del tipo arriba indicado, en el que esté garantizada una fabricación sencilla de la unidad de exploración. Al mismo tiempo, debería estar garantizada la generación fiable de señales de exploración en función del desplazamiento, en particular que no haya ninguna dependencia de eventuales variaciones de la distancia de exploración, es decir, de la distancia entre la unidad de exploración y la medida materializada.

Este objetivo se consigue según la invención mediante un dispositivo de medición de posición con las características 45 de la reivindicación 1.

Además, este objetivo se consigue según la invención mediante un dispositivo de medición de posición con las características de la reivindicación 13.

Unas realizaciones ventajosas de los dispositivos de medición de posición según la invención resultan de las medidas indicadas en las reivindicaciones subordinadas correspondientes.

En una primera variante del dispositivo de medición de posición según la invención está previsto ahora disponer en la unidad de exploración adicionalmente al menos un elemento reflector en la trayectoria de los rayos de

55 exploración. Este tiene un efecto óptico en la trayectoria de los rayos de exploración en el sentido de que es idéntica la distancia entre una fuente de luz virtual y la medida materializada de reflexión, por un lado, y la medida materializada de reflexión y el plano de detección, por otro lado, por lo que la fuente de luz se coloca virtualmente en el plano de detección.

Por lo tanto, puede cumplirse el requisito central de distancias idénticas entre la fuente de luz (ahora virtual) y la medida materializada de reflexión, por un lado, y la medida materializada de reflexión y la disposición de detectores

o el plano de detección, por otro lado, para el presente principio de exploración. Preferiblemente, en esta variante puede ajustarse de forma definida la distancia entre la fuente de luz y la medida materializada de reflexión mediante la disposición correspondiente del elemento reflector entre la fuente de luz real y la medida materializada de

65 reflexión. Gracias a ello, está garantizada en particular una periodicidad del dibujo de franjas constante en el plano de detección, también en caso de distancias de exploración eventualmente variables. Además, pueden suprimirse de este modo los problemas antes mencionados en relación con la técnica de fabricación en la disposición sino necesaria de la fuente de luz en una cavidad correspondiente. Por consiguiente, existen posibilidades más variadas para la colocación de la fuente de luz en la unidad de exploración.

Basada en la primera variante del dispositivo de medición de posición según la invención resultan las variantes de realización más diversas.

Aquí, el elemento reflector queda dispuesto preferiblemente entre la fuente de luz y la medida materializada de reflexión.

En principio es posible realizar el elemento reflector como elemento óptico refractivo o en cambio como elemento óptico difractivo.

En una forma de realización ventajosa, la unidad de exploración comprende un sustrato portador transparente, en

cuyo primer lado (lado superior) orientado hacia la medida materializada de reflexión está dispuesta la fuente de luz y en cuyo segundo lado (lado inferior) no orientada hacia la medida materializada de reflexión está dispuesto el elemento reflector.

Aquí, la superficie emisora de radiación de la fuente de luz está dispuesta preferiblemente en la dirección del primer lado del sustrato portador y la fuente de luz emite radiación en dirección hacia el segundo lado del sustrato portador.

De forma ventajosa, el elemento reflector está realizado como componente óptico integrado en el segundo lado del sustrato portador.

El sustrato portador está dispuesto preferiblemente con la fuente de luz y el elemento reflector por encima de una unidad de detección con al menos una disposición de detectores, estando colocada la unidad de detección en una placa portadora en la unidad de exploración.

Aquí, el sustrato portador puede ocupar una superficie más pequeña que la unidad de detección y puede estar dispuesto en una parte parcial central de la unidad de detección, sin que queden completamente cubiertas las disposiciones de detectores, de modo que la unidad de detección está conectada mediante alambres de empalme de forma electroconductora con circuitos impresos en la placa portadora en las zonas no cubiertas por el sustrato portador.

Además, la fuente de luz en el sustrato portador puede estar conectada mediante alambres de empalme de forma eléctricamente conductora con circuitos impresos en la unidad de detección.

Además, es posible que el sustrato portador cubra al menos parcialmente la al menos una disposición de detectores en la unidad de detección, estando dispuestos circuitos impresos de contacto entre el segundo lado del sustrato portador y la disposición de detectores para el establecimiento de contacto eléctrico con la disposición de detectores.

Aquí, la fuente de luz en el sustrato portador puede estar conectada de forma eléctricamente conductora mediante circuitos impresos de contacto en el sustrato portador... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de medición de posición para detectar la posición relativa de una unidad de exploración (20; 200) , así como de un medida materializada de reflexión (10; 100) móvil respecto a ésta en al menos una dirección de

medición (x) , comprendiendo la unidad de exploración (20; 200) una fuente de luz (24, 240) , así como una disposición de detectores (22.1, 22.2; 221, 222) en un plano de detección (D) ,

caracterizado por que

en la unidad de exploración (20; 200) está dispuesto además al menos un elemento reflector (25; 25’; 250; RE) en la trayectoria de los rayos de exploración, que tiene un efecto óptico en la trayectoria de los rayos de exploración en el sentido de que la distancia (u) entre una fuente de luz virtual y la medida materializada de reflexión (10; 100) , por un lado, y la distancia (v) entre la medida materializada de reflexión (10; 100) y el plano de detección (D) , por otro lado, son idénticas, por lo que la fuente de luz (24; 240) queda colocada virtualmente en el plano de detección (D) .

2. Dispositivo de medición de posición según la reivindicación 1, caracterizado por que el elemento reflector (25;

25’; 250; RE) está dispuesto entre la fuente de luz (24; 240) y la medida materializada de reflexión (10; 100) en la trayectoria de los rayos de exploración.

3. Dispositivo de medición de posición según la reivindicación 1, caracterizado por que el elemento reflector (25; 25’; 250; RE) está realizado como elemento óptico refractivo.

4. Dispositivo de medición de posición según la reivindicación 1, caracterizado por que el elemento reflector (25; 25’; 250; RE) está realizado como elemento óptico difractivo.

5. Dispositivo de medición de posición según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por 25 que la unidad de exploración (20; 200) comprende un sustrato portador (23; 230) transparente,

- en cuyo primer lado (lado superior) , orientado hacia la medida materializada de reflexión (10; 100) está dispuesta la fuente de luz (24; 240) y -en cuyo segundo lado (lado inferior) , no orientado hacia la medida materializada de reflexión (10; 100) está dispuesto el elemento reflector (25; 25’; 250; RE) .

6. Dispositivo de medición de posición según la reivindicación 5, caracterizado por que la superficie emisora de radiación de la fuente de luz (24; 24’) está dispuesta en dirección hacia el primer lado del sustrato portador (23; 230) y la fuente de luz (24; 240) emite radiación en dirección hacia el segundo lado del sustrato portador (23; 230) .

7. Dispositivo de medición de posición según la reivindicación 5, caracterizado por que el elemento reflector (25; 25’; 250; RE) está realizado como componente óptico integrado en el segundo lado del sustrato portador (23; 230) .

8. Dispositivo de medición de posición según la reivindicación 5, caracterizado por que el sustrato portador (23; 230) con la fuente de luz (24; 240) y el elemento reflector (25; 25’; 250; RE) está dispuesto por encima de una unidad de detección (22; 220) con al menos una disposición de detectores (22.1, 22.2; 221, 222) , estando colocada la unidad de detección (22; 220) en una placa portadora (21; 210) en la unidad de exploración (20; 200) .

9. Dispositivo de medición de posición según la reivindicación 8, caracterizado por que el sustrato portador (23)

45 ocupa una superficie más pequeña que la unidad de exploración (22) y está dispuesto en una zona parcial central de la unidad de detección (22) , sin que estén completamente cubiertas las disposiciones de detectores (22.1, 22.2) , de modo que la unidad de detección (22) , en las zonas no cubiertas por el sustrato portador (23) , está conectada de forma eléctricamente conductora mediante alambres de empalme (22.3) con circuitos impresos en la placa portadora (21) .

10. Dispositivo de medición de posición según la reivindicación 9, caracterizado por que la fuente de luz (24) en el sustrato portador (23) está conectado de forma eléctricamente conductora mediante alambres de empalme (24.1) con circuitos impresos en la unidad de detección (22) .

55 11. Dispositivo de medición de posición según la reivindicación 8, caracterizado por que el sustrato portador (230) cubre parcialmente la al menos una disposición de detectores (221; 22) en la unidad de detección (220) , estando dispuestos circuitos impresos de contacto (223) entre el segundo lado del sustrato portador (230) y la disposición de detectores (221, 222) para establecer el contacto eléctrico con la disposición de detectores (221, 222) .

12. Dispositivo de medición de posición según la reivindicación 11, caracterizado por que la fuente de luz (240) en el sustrato portador (230) está conectada de forma eléctricamente conductora con los circuitos impresos en la unidad de detección (220) mediante circuitos impresos de contacto en el sustrato portador (230) .

13. Dispositivo de medición de posición para detectar la posición relativa de una unidad de exploración (300) , así

65 como de una medida materializada de reflexión (100) móvil respecto a ésta en al menos una dirección de medición (x) , comprendiendo la unidad de exploración (300) una fuente de luz (340) , así como una disposición de detectores (221, 222) en un plano de detección, caracterizado por que en la unidad de exploración (300) está dispuesto además al menos un elemento de transmisión óptica (360) en la trayectoria de los rayos de exploración, que tiene un efecto óptico en la trayectoria de los rayos de exploración en el sentido de que la distancia (u) entre la fuente de luz (340) y la medida materializada

de reflexión (100) , por un lado, y la distancia (v) entre la medida materializada de reflexión (100) y una disposición de detectores (321, 322) en un plano de detección virtual (DVIRT) , por otro lado, son idénticas, de modo que, en caso de un movimiento relativo de la unidad de exploración (300) y la medida materializada de reflexión (100) resulta un dibujo de franjas modulado en función del desplazamiento en el plano de detección virtual (DVIRT) .

14. Dispositivo de medición de posición según la reivindicación 13, caracterizado por que el elemento de transmisión óptica (360) está dispuesto entre la medida materializada de reflexión (100) y la disposición de detectores (321, 322) en la trayectoria de los rayos de exploración.

15. Dispositivo de medición de posición según la reivindicación 13, caracterizado por que el elemento de 15 transmisión óptica (360) está realizado como elemento óptico refractivo.

16. Dispositivo de medición de posición según la reivindicación 15, caracterizado por que el elemento de transmisión óptica (360) está realizado como placa de vidrio planoparalela con un espesor (d) definido.

17. Dispositivo de medición de posición según al menos una de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizado por que la unidad de exploración (300) comprende una placa portadora (310) , en la que está dispuesta una unidad de detección (320) con al menos una disposición de detectores (321, 322) , estando dispuesto el elemento de transmisión óptica (360) por encima de la disposición de detectores (321, 322) .

18. Dispositivo de medición de posición según al menos una de las reivindicaciones 13 a 17, caracterizado por que el elemento de transmisión óptica está provisto de elementos ópticos, que garantizan que la luz incida sólo perpendicularmente en la disposición de detectores.

19. Dispositivo de medición de posición según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por 30 que la fuente de luz (24, 240, 340) está realizada como fuente de luz puntual.

20. Dispositivo de medición de posición según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la unidad de exploración (20, 200, 300) comprende al menos dos disposiciones de detectores (22.1, 22.2, 221, 222, 321, 322) , de las que una primera disposición de detectores (22.1, 221, 321) es adecuada para la detección de

una señal incremental en función del desplazamiento y una segunda disposición de detectores (22.2, 222, 322) es adecuada para la detección de una señal de posición absoluta.

21. Dispositivo de medición de posición según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la disposición de detectores (22.1, 22.2, 221, 222, 321, 322) está realizada como conjunto de detectores que

está formado por distintos elementos detectores, que están dispuestos unos al lado de los otros en la dirección de medición (x) .