ES2240769T3 - Codigo (anillo) con dos parejas de patrones de lineas periodicos. - Google Patents
Codigo (anillo) con dos parejas de patrones de lineas periodicos.Info
- Publication number
- ES2240769T3 ES2240769T3 ES02748599T ES02748599T ES2240769T3 ES 2240769 T3 ES2240769 T3 ES 2240769T3 ES 02748599 T ES02748599 T ES 02748599T ES 02748599 T ES02748599 T ES 02748599T ES 2240769 T3 ES2240769 T3 ES 2240769T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- phases
- line patterns
- component
- patterns
- movement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 47
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 15
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 210000000481 breast Anatomy 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
- B62D6/08—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque
- B62D6/10—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque characterised by means for sensing or determining torque
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D15/00—Steering not otherwise provided for
- B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
- B62D15/021—Determination of steering angle
- B62D15/0215—Determination of steering angle by measuring on the steering column
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
- G01D5/245—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
- G01D5/2451—Incremental encoders
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
- G01D5/245—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
- G01D5/2451—Incremental encoders
- G01D5/2452—Incremental encoders incorporating two or more tracks having an (n, n+1, ...) relationship
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
- G01D5/34776—Absolute encoders with analogue or digital scales
- G01D5/34784—Absolute encoders with analogue or digital scales with only analogue scales or both analogue and incremental scales
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/12—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving photoelectric means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
- G01L5/221—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to steering wheels, e.g. for power assisted steering
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Procedimiento para el registro óptico de datos de medición de un componente móvil giratorio o en traslación, especialmente para el registro óptico de ángulos, pares motor o recorridos, con las siguientes etapas: - preparación de una primera pareja de patrones de líneas (2a, 2b) periódicas, que se extienden en la dirección del movimiento del componente, que presentan en cada caso n periodos sobre la zona de movimiento del componente móvil, especialmente un recorrido definido o una zona angular, por ejemplo de 360º, estando los patrones de líneas en una relación de fases fija entre sí en la dirección del movimiento del componente (2a, 2b), - preparación de una segunda pareja de patrones de líneas (2c, 2d) periódicas, que se extienden en la dirección del movimiento del componente, que presentan en cada caso m, especialmente n+1 periodos sobre la zona de movimiento del componente móvil, especialmente un recorrido definido o una zona angular, por ejemplo de 360º, estando los patrones de líneas en una relación de fases fija entre sí en la dirección del movimiento del componente (2c, 2d), - fijación de las periodicidades o bien de las fases (P1, P2; F1, F2) respectivas de los patrones de líneas de la primera pareja (2a, 2b) con respecto a un valor de referencia perpendicularmente a la dirección de movimiento del componente, - fijación de las periodicidades o bien de las fases (P3, P4; F3, F4) respectivas de los patrones de líneas de la segunda pareja (2c, 2d) con respecto a un valor de referencia perpendicularmente a la dirección de movimiento del componente, - determinación de la posición de las fases (PH1) de la primera pareja de patrones de líneas (2a, 2b) sobre la base de las periodicidades o bien de las fases (P1, P2; F1, F2), - determinación de la posición de las fases (PH2) de la segunda pareja de patrones de líneas (2a, 2b) sobre la base de las periodicidades o bien de las fases (P3, P4; F3, F4), y - determinación de la posición del componente sobre la base de las posicionesde las fases (PH1, PH2).
Description
Código (anillo) con dos parejas de patrones de
líneas periódicos.
La presente invención se refiere a un
procedimiento y a un dispositivo para el registro óptico de datos de
medición, especialmente para el registro óptico de ángulos, pares
motor o recorridos.
Se refiere también a un anillo de codificación
correspondiente.
Se han descrito diferentes procedimientos ópticos
para la medición de ángulos, donde se trata, en general, de
procedimientos digitales, que presentan ventajas frente a los
procedimientos de medición analógicos, con respecto a la
problemática de contaminación y de tolerancias.
Si distingue entre procedimientos de medición
incrementales y absolutos. Típicamente, en los procedimientos de
medición absoluta se utilizan codificaciones ópticas, como por
ejemplo el código de Cray o el código de Manchester.
Para determinadas aplicaciones, como por ejemplo
la llamada Dirección de la Potencia Electrónica (EPS), se desea,
además de la información del ángulo en un eje, adicionalmente
también el conocimiento de un par motor aplicado. Puesto que se
puede reproducir una medición del par motor de una manera
relativamente sencilla con la ayuda de un trayecto de torsión sobre
una medición angular, se han desarrollado actualmente con fuerza
procedimientos, que tanto pueden determinar ángulos como también
adicionalmente o de una manera alternativa a ello el par motor de un
eje sobre una medición angular. Los procedimientos conocidos
tienen en común que miden con mucha exactitud los ángulos antes y
después del trayecto de torsión, para deducir entonces a partir de
una diferencia angular relativamente reducida el par motor a
medir.
Se conoce a partir del documento
DE-P 10042656 un procedimiento para la determinación
de un ángulo de giro y/o de una diferencia angular a partir de
señales de fases. El procedimiento se realiza en un árbol dividido
con vías de fases y una barra de torsión intercalada, donde por
medio de sensores asociados y de una unidad de evaluación con
relación a una rotación del árbol en cada caso señales de fases
polivalentes. En primer lugar, de acuerdo con este procedimiento, se
suman al menos dos señales de fases de una manera ponderada para
formar una señal, siendo formada a continuación a partir de la
señal una porción de número no entero, que es proporcional a la
diferencia angular. A partir de la diferencia angular se puede
determinar el par motor que incide sobre el árbol por medio de la
multiplicación por la elasticidad de resorte de la barra de torsión
intercalada.
Un objetivo de la presente invención es realizar
de la manera más sencilla posible un registro absoluto de datos de
medición, especialmente una medición angular de un eje, por ejemplo
de un eje de dirección, con la posibilidad opcional adicional, de
determinar un par motor que actúa sobre el eje. Otro objetivo de la
presente invención es realizar una medición de trayectos de la
manera más sencilla posible.
Estos objetivos se consiguen a través de un
procedimiento con las características de la reivindicación 1 de la
patente, de un dispositivo con las características de la
reivindicación 8 de la patente así como de un anillo de codificación
según la reivindicación 9.
El procedimiento según la invención se ha
revelado como esencialmente más tolerante frente a la contaminación
y otros perjuicios, en comparación con procedimientos
convencionales, en virtud de los patrones de líneas periódicos,
regulares diferentes. El peligro de interpretaciones erróneas, por
ejemplo como consecuencia de contaminaciones sobre los patrones de
líneas respectivos se reduce en gran medida según la invención.
Además de una reducida sensibilidad a la contaminación (por ejemplo,
frente al agua o las partículas), con relación a los procedimientos
convencionales, se pueden compensar de una manera sencilla las
desviaciones de la intensidad de la luz de las fuentes de
iluminación durante el periodo de vida útil así como las
dependencias de la distancia y de la posición del sensor óptico. Se
ha revelado, además, que es ventajoso que el procedimiento
propuesto según la invención presente una redundancia relativamente
reducida.
El dispositivo según la invención se caracteriza
porque con él se puede realizar de una manera especialmente
sencilla la puesta en práctica del procedimiento según la
invención.
Las configuraciones ventajosas de la invención
son objeto de las reivindicaciones dependientes.
De acuerdo con una configuración preferida del
procedimiento según la invención, las parejas de patrones de líneas
comprenden en cada caso al menos un perfil sinusoidal y un perfil
cosenoidal, es decir, perfiles que están en una relación desfasada
90º entre sí. Se ha revelado que el procesamiento de cálculo o bien
la puesta en relación de tales perfiles periódicos se pueden
realizar de una manera especialmente sencilla. En este caso, es
ventajoso utilizar, respectivamente, una pluralidad de perfiles
sinusoidales y perfiles cosenoidales de la misma longitud periódica
y de diferente amplitud. En el caso de previsión de distancias
regulares entre las amplitudes de una pluralidad de perfiles
sinusoidales y perfiles cosenoidales, respectivamente, se puede
garantizar que los perfiles sinusoidales individuales presenten en
una dirección de la extensión perpendicularmente a la dirección de
la extensión principal de los patrones de líneas siempre las mismas
distancias entre sí.
De una manera más conveniente, los ángulos o bien
las posiciones de fases de las parejas respectivas de patrones de
líneas (en la dirección del movimiento del componente) se
determinan a través de la formación del arco tangente del cociente
de las fases o bien de las periodicidades de los patrones de líneas
respectivos (en una dirección perpendicular a la dirección del
movimiento del componente). Se obtienen las relaciones
PH1 = arctan (P1/P2) o bien arctan
(F1/F2)
y
PH2 = arctan (P3/P4) o bien arctan
(F3/F4),
donde los ángulos o bien las
posiciones de fases de los patrones de líneas se designan con PH1,
PH2 y las periodicidades se designan con P1 a P4 o bien F1 a
F4.
Se prefiere que el ángulo de giro a determina sea
determinado utilizando el principio de nonio a partir de las
posiciones de las fases calculadas de esta manera.
De acuerdo con una forma de realización preferida
del procedimiento según la invención, las posiciones de las fases de
los patrones de líneas perpendicularmente al sentido de giro del
árbol se determinan a través de distancias que se modifican
periódicamente entre líneas individuales de los patrones de líneas
respectivos. A través de la preparación de varias líneas en un
patrón de líneas se pueden evitar de una manera eficaz las
inexactitudes, que son provocadas, por ejemplo, a través de la
contaminación.
En este caso, se ha revelado que es ventajoso que
las líneas vecinas de los patrones de líneas individuales presenten
siempre las mismas distancias entre sí sobre una línea de
intersección (imaginaria) perpendicularmente al sentido de giro del
árbol. De esta manera, se simplifica la evaluación por cálculo para
la obtención de las fases o bien de las posiciones de las fases P1
a P4, por ejemplo por medio de una comparación de los patrones o de
un análisis de Fourier. Se indica que las fases o bien las
periodicidades están definidas aquí a través de las distancias
presentes en concreto de las líneas entre sí.
De acuerdo con otra forma de realización
preferida del procedimiento según la invención, se determinan las
fases de los patrones de líneas perpendicularmente al sentido de
giro del árbol a través de las distancias variables de las líneas de
los patrones de líneas con respecto a una línea de referencia real
o imaginaria, que se extiende paralelamente al sentido de giro.
Este modo de proceder posibilita la preparación de patrones de
líneas con distancias constantes de las líneas individuales
perpendicularmente al sentido de giro del árbol. La determinación
electrónica o bien por cálculo de la posición de las fases de tales
patrones con longitud conocida de los periodos se puede realiza de
una manera más sencilla y con un coste más favorable. Las fases
están definidas aquí a través de la distancia de las líneas
respectivas con respecto a la línea de referencia.
A continuación se describe en detalle la
invención con la ayuda de los dibujos adjuntos. En éstos:
La figura 1 muestra una vista en perspectiva
(esquemática simplificada) de una primera forma de realización
preferida del dispositivo según la invención, especialmente para la
realización del procedimiento según la invención.
La figura 2 muestra una vista en perspectiva de
una primera pista de código preferida para el anillo de codificación
según la figura 1, con la que se puede realizar una primera forma
de realización preferida del procedimiento según la invención.
La figura 3 muestra un diagrama para la
representación de las fases o bien de las periodicidades obtenidas
con una pista de código según la figura 2, perpendicularmente a la
dirección el movimiento de la pista de código.
La figura 4 muestra una vista en proyección de
otra pista de código preferida para el anillo de codificación según
la figura 1, con la que se puede realizar una segunda forma de
realización preferida del procedimiento según la invención.
La figura 5 muestra un diagrama para la
representación de las fases, obtenidas con una pista de código
según la figura 4, perpendicularmente a la dirección del movimiento
de la pista de código.
La figura 6 muestra una vista en proyección de
otra pista de código preferida para el anillo de codificación según
la figura 1, con la que se puede realizar una tercera forma de
realización preferida del procedimiento según la invención, y
La figura 7 muestra un diagrama para la
representación de las fases obtenidas con una pista de código según
la figura 6, perpendicularmente a la dirección del movimiento de la
pista de código.
En la figura 1 se designa, en general, con 10 una
forma de realización preferida del dispositivo según la invención.
El dispositivo presenta un anillo de codificación 3 colocado sobre
un árbol o bien sobre un eje, cuya posición angular debe
determinarse. Sobre el anillo de codificación 3 está aplicada, por
ejemplo, una pista de codificación 2 por medio de un procedimiento
láser. El sentido de giro de la pista de codificación 2, que
corresponde al sentido de giro del árbol 4, se ilustra por medio de
la flecha X. El anillo de codificación 3 está conectado fijamente
con el árbol 4, cuyo ángulo de giro Phi debe determinarse con
exactitud.
El dispositivo presenta, además, un sensor fijo
contra giro con respecto a los árboles 4 y a la pista de
codificación 2, orientado perpendicularmente a la dirección del
movimiento de la pista de codificación 2, designado a continuación
como línea CCD. Las informaciones determinadas por la línea CCD 1
con la ayuda de la pista de codificación 2 son transmitidas a un
ordenador 5 (representado esquemáticamente) para el procesamiento
posterior.
La pista de codificación está dividida, como se
deduce a partir de la figura 2m en cuatro segmentos 2a, 2b, 2c y
2d, que presentan en cada caso patrones periódicos cerrados, por
ejemplo perfiles sinusoidales y perfiles cosenoidales similares. En
este caso, los segmentos 2a, 2b forman una primera pareja de
líneas, los segmentos 2c, 2d presentan una segunda pareja de
patrones de líneas. Las periodicidades de las parejas de patrones
de líneas son diseñadas de tal forma que los segmentos 1a y 2b
presentan n periodos sobre la periferia de la pista de código
(sentido de giro X sobre 360º). En cambio los segmentos 2c y 2d
presentan n-1 periodos. Los patrones sin en cada
caso plurilineales, con la particularidad de que las distancias
entre las líneas son constantes a lo largo de la línea de
exploración de la línea CCD 1 (o bien de una intersección imaginaria
discrecional) perpendicularmente a la dirección del movimiento X).
Una realización sencilla de este patrón se consigue a través de
pistas seno y pistas coseno superpuestas, diferentes en las
amplitudes, como se representa, por ejemplo, en la figura 2.
La línea CCD 1 registra en cada posición angular
del árbol 4 cuatro patrones de líneas 2a', 2b', 2c' y 2d'
equidistantes, regulares. Estos patrones de líneas no se
representan en la figura 3, y representan en cierto modo un registro
momentáneo de las pistas de código. La periodicidad de estos
patrones de líneas se puede determinar en una electrónica de
evaluación (ordenador 5). A través de una evaluación de este tipo se
obtienen las longitudes de la periodicidad o bien de las fases P1 a
P4 perpendicularmente al sentido de giro x del árbol 4, que están
asociadas a las tomas momentáneas respectivas de los patrones de
líneas 2a' a 2d'. Estas longitudes de la periodicidad o bien las
fases P1 a P4 a lo largo de la línea de exploración sirven a
continuación como variables de entrada para la determinación del
ángulo absoluto. Como se representa, las longitudes de la
periodicidad se pueden indicar como distancias entre líneas
adyacentes de un patrón de líneas.
A partir de las fases P1 y P2 se calcula el
ángulo o bien la posición de las fases de la primera pareja de
senos y de cosenos (de la primera pareja de patrones de líneas 2a,
2b) a través de un cálculo sencillo del arco tangente del cociente
de P1 y P2, siendo calculada de una manera correspondiente a partir
de las fases P2 y P3 la posición de las fases de la segunda pareja
de patrones de líneas. Se obtienen los dos valores de fases:
PH1 = arctan
(P1/P2)
y
PH2 = arctan
(P3/)4).
Estos dos valores en el intervalo de 0 a 2\pi
se calculan entonces con la ayuda del principio de nonio, por
ejemplo con el procedimiento de nonio modificado, como se describe
en el documento DE 195 06 938 A1, para obtener un ángulo absoluto de
la posición Phi del anillo de codificación, unívoco sobre la
periferia del anillo de codificación 3 o bien del árbol 4. Hay que
indicar que se puede ampliar una univocidad, proporcionada en
primer lugar sobre la zona angular de 180º, sobre una zona angular
de 360º, por medio de un análisis del signo de los valores P1 a
P4.
Para la determinación del ángulo de posición Phi
del árbol 4 se calcula en primer lugar un valor de trabajo k a
partir de los dos valores de las fases PH1 y PH2 según la
ecuación
k=\frac{(n +
1) \cdot PH1 - n \cdot
PH2}{360}
Este valor es. En general, un número no entero,
debido a errores de medición de PH1 y PH2. Pero en virtud de la
relación matemática entre PH1 y PH2 hay que exigir que se trate de
números enteros del valor k, de manera que se ha revelado que es
ventajoso utilizar el número entero siguiente de k para el cálculo
siguiente. Para mayor simplicidad, este número entero siguiente se
designa a continuación igualmente como k. El ángulo de giro del
árbol 4 se calcula a continuación de la siguiente manera:
Phi=\frac{(n +
1) \cdot PH1 + n \cdot PH2 - (2n + 1) \cdot k \cdot 300}{2n \cdot
(n +
1)}
Esta relación muestra claramente la reducción de
errores conseguida por medio del procedimiento representado. Un
error de PH1 o PH2 solamente se transmite en la relación de
aproximadamente 1/n sobre el ángulo Phi buscado.
La desviación del número real k respecto del
número entero siguiente, designada aquí igualmente como k, se puede
utilizar como medida para la fiabilidad del valor de medición Phi
calculado.
Con el dispositivo 10 representado utilizando el
procedimiento según la invención se pueden corregir en gran medida
de forma automática las inexactitudes provocadas por las posiciones
de montaje afectadas por tolerancias de la línea CCD 1. Un
desplazamiento de la línea CCD en la dirección longitudinal
(representado por medio de la fecha Y en la figura 1) no tiene
ninguna importancia, puesto que solamente se determinan
periodicidades de patrones regulares. Una desviación de la altura,
es decir, la distancia del anillo de codificación 3 con respecto a
la línea CCD 1, que se manifiesta en un incremento o una reducción
de las periodicidades, se elimina a través de la formación de
cocientes. Incluso las posiciones inclinadas de la línea CCD 1 se
pueden corregir hasta ciertos límites, por una parte, a través de
la formación de promedios (en este caso, las distancias de las
líneas individuales de los patrones de líneas no serian ya
totalmente constantes) y, por otra parte, a través de la formación
de arco tangente.
Se puede realizar una ampliación del
procedimiento representado a la medición del par motor de una
manera conocida por medio de un segundo anillo de codificación, que
es giratorio a través de un recorrido de torsión en función del par
motor. Las exactitudes alcanzables de los ángulos medidos en cada
caso permiten para numerosas aplicaciones un registro
suficientemente exacto del registro del par motor.
Hay que indicar que con el procedimiento
representado es posible también de una manera sencilla una medición
de trayecto lineal. Por ejemplo, el patrón representado en la
figura 2 se puede imprimir en papel y se puede adherir sobre un
trayecto a medir. La medición se realiza entonces con la ayuda de
la misma o similar óptica y evaluación.
A continuación se explica otra forma de
realización preferida del procedimiento según la invención con la
ayuda e las figuras 4 y 5. En la primera forma de realización
preferida representada anteriormente del procedimiento según la
invención, a partir de fases dependientes del lugar se han
calculados informaciones de ángulos locales, que han sido
convertidas entonces con la ayuda de un procedimiento de nonio en un
ángulo total. Puesto que para el reconocimiento óptico o
electrónico de periodicidades diferentes o variables es necesario
un cierto gasto de hardware y de software (por ejemplo, para la
realización de transformaciones de Fourier), en la segunda forma de
realización representada aquí del procedimiento según la invención,
las informaciones de ángulos locales se obtienen a partir de
patrones de líneas diferentes entre sí con periodicidad constante.
La determinación electrónica de las fases de tales patrones con
longitud conocida de los periodos se puede realizar de una manera
muy sencilla y de coste favorable.
Las perspectivas de las figuras 4 y 5
corresponden a las de las figuras 2 y 3, respectivamente. La línea
CCD 1 está dispuesta en este caso igualmente perpendicular a la
dirección del movimiento x de la pista de código 2. La pista de
código 2 está dividida en cuatro segmentos 2a, 2b, 2c, 2d, que
presentan de nuevo en cada caso patrones de líneas periódicas
cerradas, como por ejemplo perfiles sinusoidales y perfiles
cosenoidales. Las periodicidades de estos patrones se diseñan de tal
forma que los dos primeros segmentos 2a y 2b, que forman una
primera pareja de patrones de líneas, presentan n periodos sobre la
periferia de la pista de código (360º) y los segmentos 2c y 2d
presentan m periodos, por ejemplo n+1 periodos.
Sobre la línea CCD 1 se reproducen los patrones
de líneas como estructuras periódicas con periodo o bien
periodicidad fijos y conocidos, como se representa en lafigura 5.
No obstante, en este caso, los patrones F1, F2, F3 y F4 están en
una relación de fases con una línea de referencia imaginaria, es
decir, con una línea discrecional en la dirección del movimiento x.
Los desplazamientos de fases están sometidos, dado el caso,
adicionalmente, a un desplazamiento constante (Offset), que puede
ser provocado por la geometría del montaje o bien por tolerancias o
juego. Puesto que este desplazamiento constante es igual en todos
los cuatro segmentos, se puede calcular de una manera sencilla,
teniendo en cuenta el hecho de que las posiciones de las fases F1 y
F2 o bien F3 y F4 deben corresponder en cada caso al seno y coseno
de un ángulo común.
El cálculo siguiente del ángulo total se lleva a
cabo de una manera similar a la evaluación, como ya se ha descrito
con referencia a la primera forma de realización preferida del
procedimiento según la invención.
De acuerdo con la forma de realización de la
pista de código para la realización del procedimiento según la
invención, como se representa en las figuras 6 y 7, en oposición al
segundo ejemplo de realización preferido, adicionalmente a los
patrones de líneas 2a a 2d, sobre un segmento central de la pista
de código está previsto otro patrón de líneas 2e, que presenta un
patrón de líneas lineal constante como referencia. La utilización de
un patrón de referencia de este tipo, realizado de forma explícita
sobre la pista de código, se ha revelado ventajoso en el caso de la
evaluación por cálculo de las posiciones de fases F1 a F4. Por
ejemplo, se puede calcular una desviación constante, que está
provocada por la geometría de montaje o por tolerancia,
directamente en virtud del quinto patrón de líneas 2e, puesto que
las líneas rectas están desplazadas exactamente en la medida de
este valor absoluto del desplazamiento constante.
Claims (9)
1. Procedimiento para el registro óptico de datos
de medición de un componente móvil giratorio o en traslación,
especialmente para el registro óptico de ángulos, pares motor o
recorridos, con las siguientes etapas:
- -
- preparación de una primera pareja de patrones de líneas (2a, 2b) periódicas, que se extienden en la dirección del movimiento del componente, que presentan en cada caso n periodos sobre la zona de movimiento del componente móvil, especialmente un recorrido definido o una zona angular, por ejemplo de 360º, estando los patrones de líneas en una relación de fases fija entre sí en la dirección del movimiento del componente (2a, 2b),
- -
- preparación de una segunda pareja de patrones de líneas (2c, 2d) periódicas, que se extienden en la dirección del movimiento del componente, que presentan en cada caso m, especialmente n+1 periodos sobre la zona de movimiento del componente móvil, especialmente un recorrido definido o una zona angular, por ejemplo de 360º, estando los patrones de líneas en una relación de fases fija entre sí en la dirección del movimiento del componente (2c, 2d),
- -
- fijación de las periodicidades o bien de las fases (P1, P2; F1, F2) respectivas de los patrones de líneas de la primera pareja (2a, 2b) con respecto a un valor de referencia perpendicularmente a la dirección de movimiento del componente,
- -
- fijación de las periodicidades o bien de las fases (P3, P4; F3, F4) respectivas de los patrones de líneas de la segunda pareja (2c, 2d) con respecto a un valor de referencia perpendicularmente a la dirección de movimiento del componente,
- -
- determinación de la posición de las fases (PH1) de la primera pareja de patrones de líneas (2a, 2b) sobre la base de las periodicidades o bien de las fases (P1, P2; F1, F2),
- -
- determinación de la posición de las fases (PH2) de la segunda pareja de patrones de líneas (2a, 2b) sobre la base de las periodicidades o bien de las fases (P3, P4; F3, F4), y
- -
- determinación de la posición del componente sobre la base de las posiciones de las fases (PH1, PH2).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque los patrones de líneas (2a, 2b; 2c, 2d)
comprenden en cada caso al menos un perfil sinusoidal y un perfil
cosenoidal, en particular una pluralidad de perfiles sinusoidales y
de perfiles cosenoidales, respectivamente, de la misma longitud de
los periodos y de diferente amplitud.
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque las posiciones
de las fases (PH1, PH2) se calculan de acuerdo con ecuaciones de la
forma:
PH1 = arctan
(P1/P2)
y
PH2 = arctan
(P3/)4).
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se
determina un ángulo de giro de un árbol (4) utilizando el principio
de nonio a partir de las posiciones de las fases (PH1, PH2).
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las
periodicidades o bien las fases (P1, P2, P3, P4) de los patrones
lineales se determinan perpendicularmente al sentido de giro de un
árbol sobre distancias que se modifican periódicamente entre líneas
individuales de los patrones de líneas (2a, 2b, 2c, 2d)
respectivos.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque las líneas adyacentes de los patrones de
líneas (2a, 2b, 2c, 2d) individuales presentan siempre las mismas
distancias entre sí sobre una línea de intersección
perpendicularmente al sentido de giro del árbol.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores 1 a 4, caracterizado porque las
fases (F1, F2, F3, F4) de los patrones de líneas se determinan
perpendicularmente al sentido de giro de un árbol (4) sobre
distancias variables de las líneas de los patrones de líneas con
respecto a una línea de referencia o patrón de líneas de referencia
(2e) real o imaginaria, que se extiende linealmente en el sentido de
giro, presentando las líneas individuales de los patrones de líneas
siempre distancias constantes en la dirección del movimiento del
componente.
8. Dispositivo para el registro óptico de datos
de medición de un componente (4) móvil giratorio o en traslación,
especialmente para el registro óptico de ángulos, pares motor o
recorridos, según el procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores con una pista de código (2) aplicada
sobre el componente móvil, que comprende al menos dos parejas de
patrones lineales periódicos (2a, 2b, 2c, 2d), con al menos un
sensor (1) para la detección óptica de los patrones de líneas y con
una instalación de cálculo (5) para el cálculo de una posición del
componente (4) sobre la base de los patrones de líneas detectados
por medio del sensor (1) y con periodicidades o bien fases
derivadas de estos patrones de líneas.
9. Anillo de codificación para la utilización en
el procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores 1 a 7
o con el dispositivo según la reivindicación 8,
caracterizado por al menos dos parejas de patrones de líneas
periódicos (2a, 2b, 2c, 2d), presentando una primera pareja n
periodos sobre la periferia del anillo de codificación y
presentando la segunda pareja m, especialmente n + 1 periodos sobre
la periferia del anillo de codificación, y estando los patrones de
líneas de las parejas respectivas en una relación de fases fija
entre sí.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10140616A DE10140616A1 (de) | 2001-08-18 | 2001-08-18 | Verfahren und Vorrichtung zur optischen Messdatenerfassung |
| DE10140616 | 2001-08-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2240769T3 true ES2240769T3 (es) | 2005-10-16 |
Family
ID=7695911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES02748599T Expired - Lifetime ES2240769T3 (es) | 2001-08-18 | 2002-06-19 | Codigo (anillo) con dos parejas de patrones de lineas periodicos. |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7064316B2 (es) |
| EP (1) | EP1421340B1 (es) |
| JP (1) | JP2005500548A (es) |
| AU (1) | AU2002319092B2 (es) |
| CZ (1) | CZ303886B6 (es) |
| DE (2) | DE10140616A1 (es) |
| ES (1) | ES2240769T3 (es) |
| WO (1) | WO2003019117A1 (es) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2859123B1 (fr) * | 2003-08-28 | 2006-12-01 | Frank Et Pignard Ets | Arbre equipe d'une bague optique et procede de fabrication de cet arbre |
| WO2005116602A1 (en) * | 2004-05-26 | 2005-12-08 | Nsk Ltd. | Rolling bearing unit with load measuring unit |
| KR20090074789A (ko) * | 2006-10-30 | 2009-07-07 | 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | 위치 지정 장치 |
| EP2060324A1 (en) * | 2007-11-13 | 2009-05-20 | F.Hoffmann-La Roche Ag | Thermal block unit |
| US8077301B2 (en) * | 2009-11-30 | 2011-12-13 | Bi Technologies Corporation | Rotation and differential angle optical sensor with integral bearing races |
| US8077302B2 (en) * | 2009-11-30 | 2011-12-13 | Bi Technologies Corporation | Rotation and differential angle optical sensor which does not require keyed installation |
| US8077303B2 (en) * | 2009-11-30 | 2011-12-13 | Bi Technologies Corporation | Rotation and differential angle optical sensor with short optical sensing array |
| US8218134B2 (en) * | 2009-11-30 | 2012-07-10 | Bi Technologies Corporation | Rotation and differential angle optical sensor with non-transition pattern sampling |
| JPWO2016035136A1 (ja) * | 2014-09-02 | 2017-04-27 | 日本精工株式会社 | 電動パワーステアリング装置 |
| KR20170040922A (ko) * | 2015-10-06 | 2017-04-14 | 삼성전자주식회사 | 회전 입력 측정 방법 및 장치 |
| CN105973281B (zh) * | 2016-05-06 | 2018-06-12 | 东南大学 | 一种增量式直线旋转两自由度位置检测装置 |
| DE102018009227A1 (de) * | 2018-11-26 | 2020-05-28 | Günther Zimmer | Spannsystem mit einer hubüberwachten Spannvorrichtung |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5237391A (en) * | 1988-11-23 | 1993-08-17 | The Boeing Company | Multitrack multilevel sensing system |
| DE4225319A1 (de) * | 1992-07-31 | 1994-02-03 | Trumpold Harry Prof Dr Ing Hab | Absolut-Längenmeßsystem zur Bestimmung der Lage zweier relativ zueinander beweglicher Objekte |
| DE69520511T2 (de) * | 1994-08-25 | 2001-08-23 | Trw Lucas Varity Electric Steering Ltd., Solihull | Capteur de deplacement et capteur de couple |
| DE19506938A1 (de) | 1995-02-28 | 1996-08-29 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zur Winkelmessung bei einem drehbaren Körper |
| DE19855064B4 (de) | 1998-11-28 | 2004-07-01 | Leopold Kostal Gmbh & Co Kg | Lenkwinkelsensor |
| AUPP777898A0 (en) * | 1998-12-17 | 1999-01-21 | Bishop Innovation Pty Limited | Position sensor |
| DE19916217A1 (de) * | 1999-04-10 | 2000-10-26 | Tr Electronic Gmbh | Absolutes Positionsmeßsystem |
| US6545262B1 (en) * | 1999-06-04 | 2003-04-08 | Dr. Johannes Heidenhein Gmbh | Position measuring system |
| US6679126B2 (en) * | 2001-07-10 | 2004-01-20 | Control Devices | System and method for measuring torque using filtration of light to detect angular displacement of a pair of wheels |
| US6817528B2 (en) * | 2001-07-17 | 2004-11-16 | Honeywell International Inc. | Reflective apparatus and method for optically sensing relative torque employing Moirè fringes |
-
2001
- 2001-08-18 DE DE10140616A patent/DE10140616A1/de not_active Withdrawn
-
2002
- 2002-06-19 JP JP2003523937A patent/JP2005500548A/ja active Pending
- 2002-06-19 CZ CZ20031304A patent/CZ303886B6/cs not_active IP Right Cessation
- 2002-06-19 EP EP02748599A patent/EP1421340B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-06-19 AU AU2002319092A patent/AU2002319092B2/en not_active Ceased
- 2002-06-19 ES ES02748599T patent/ES2240769T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2002-06-19 DE DE50202856T patent/DE50202856D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-06-19 US US10/433,550 patent/US7064316B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-06-19 WO PCT/DE2002/002238 patent/WO2003019117A1/de not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ20031304A3 (cs) | 2003-10-15 |
| JP2005500548A (ja) | 2005-01-06 |
| DE10140616A1 (de) | 2003-03-06 |
| EP1421340B1 (de) | 2005-04-20 |
| US20040056184A1 (en) | 2004-03-25 |
| DE50202856D1 (de) | 2005-05-25 |
| CZ303886B6 (cs) | 2013-06-12 |
| EP1421340A1 (de) | 2004-05-26 |
| AU2002319092B2 (en) | 2006-09-28 |
| US7064316B2 (en) | 2006-06-20 |
| WO2003019117A1 (de) | 2003-03-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2240769T3 (es) | Codigo (anillo) con dos parejas de patrones de lineas periodicos. | |
| US4518859A (en) | Angle measuring device with line sensor | |
| TWI519766B (zh) | 位置判定方法及裝置 | |
| ES2452592T3 (es) | Dispositivo de medición de la posición | |
| TWI416082B (zh) | 光學式編碼器 | |
| EP0042179B1 (en) | Encoder | |
| JP4142942B2 (ja) | ロータリエンコーダ | |
| JPH0989595A (ja) | ロータリーエンコーダ | |
| ES2213689T3 (es) | Disco codificado para un dispositivo optoelectronico para medir desplazamientos o angulos. | |
| US4794251A (en) | Apparatus for measuring lengths or angles | |
| JPH0445764B2 (es) | ||
| US20100011603A1 (en) | Measuring element comprising a track used as a material measure and corresponding measurement method carried out by means of such a measuring element | |
| CN110260900A (zh) | 混合编码器的位置确定方法、装置、设备及可读存储介质 | |
| CN210014791U (zh) | 一种编码器 | |
| US7199355B2 (en) | Methods and apparatuses for the exact determination of an angle of rotation | |
| JP6114109B2 (ja) | 位置測定装置 | |
| ES2341760T3 (es) | Metodo y dispositivo para la determinacion de un angulo de rotacion o de un desplazamiento. | |
| JP2600235B2 (ja) | 位置検出装置 | |
| US7710553B2 (en) | Imaging optical encoder | |
| CN110785633B (zh) | 编码器 | |
| US4623790A (en) | Apparatus for digital angular measurement | |
| US20220107208A1 (en) | Position-measuring device for measuring an absolute position | |
| JPH05196451A (ja) | 測長または測角装置 | |
| JPH0141925B2 (es) | ||
| JPH0335111A (ja) | 絶対位置検出装置 |