ES2248577T3 - Detector inductivo de posicion. - Google Patents

Detector inductivo de posicion.

Info

Publication number
ES2248577T3
ES2248577T3 ES02747562T ES02747562T ES2248577T3 ES 2248577 T3 ES2248577 T3 ES 2248577T3 ES 02747562 T ES02747562 T ES 02747562T ES 02747562 T ES02747562 T ES 02747562T ES 2248577 T3 ES2248577 T3 ES 2248577T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
markers
position detector
marker
detectors
detector
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
Application number
ES02747562T
Other languages
English (en)
Inventor
Federick Mark Hudman
Geoffrey Glasgow
Nigel Atherton
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Newall Measurement Systems Ltd
Original Assignee
Newall Measurement Systems Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Newall Measurement Systems Ltd filed Critical Newall Measurement Systems Ltd
Application granted granted Critical
Publication of ES2248577T3 publication Critical patent/ES2248577T3/es
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/12Mechanical 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
    • G01D5/14Mechanical 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 the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142Mechanical 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 the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145Mechanical 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 the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/12Mechanical 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
    • G01D5/14Mechanical 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 the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20Mechanical 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 the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/204Mechanical 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 the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils
    • G01D5/2046Mechanical 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 the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils by a movable ferromagnetic element, e.g. a core
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/12Mechanical 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
    • G01D5/244Mechanical 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
    • G01D5/249Mechanical 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 pulse code
    • G01D5/2492Pulse stream
    • G01D5/2495Pseudo-random code
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/12Mechanical 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
    • G01D5/244Mechanical 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
    • G01D5/249Mechanical 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 pulse code
    • G01D5/2497Absolute encoders

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Burglar Alarm Systems (AREA)

Abstract

Un detector inductivo de posición (10) que comprende un primer miembro (20) que tiene un eje geométrico longitudinal y un elemento (22) de material magnético que se extiende en la dirección del eje longitudinal y que tiene una dimensión periódicamente variable en dirección perpendicular al eje longitudinal, y un segundo miembro (30) movible con relación al primer miembro (20) a lo largo del eje longitudinal y que comprende medios par inducir un campo magnético en el elemento, caracterizado porque en el primer miembro (20) está previsto un marcador de referencia detectable (23) distinto del elemento (22).

Description

Detector inductivo de posición.
El invento se refiere a detectores de posición inductivos, en particular del tipo descrito en el documento GB1513567 y en el documento WO-A-60/06972 y a desarrollos de los mismos. Tales dispositivos están asociados, típicamente, a máquinas herramienta y pueden utilizarse para determinar la posición de la cabeza de la máquina herramienta con respecto a una pieza de trabajo.
Los detectores de este tipo comprenden un elemento magnético alargado que tiene una dimensión periódicamente variable en dirección perpendicular al eje longitudinal del elemento. El elemento es, típicamente, un tren de bolas de acero dispuestas en una línea en contacto puntual. Se utiliza un transductor que rodea al elemento magnético y que se desplaza a lo largo de él, para inducir un campo magnético en el elemento. Las variaciones periódicas de la dimensión del elemento tienen, como consecuencia, variaciones periódicas detectables del campo magnético y, como tales, proporcionan señales que varían periódicamente de forma correspondiente, que pueden emplearse para determinar la posición relativa del elemento con respecto al transductor. En uso, el elemento y el transductor están previstos en la máquina herramienta para medir, por ejemplo, la posición de la cabeza porta-herramientas con respecto a la pieza de trabajo.
Corrientemente, la posición real se determina con referencia a una única referencia, que se encuentra fuera del detector de posición y separada de él. La posición de la referencia se programa, también, manualmente en el detector en la forma siguiente. Antes de programar la referencia, el usuario de la máquina herramienta identifica un punto de referencia, típicamente en la propia máquina herramienta, y desplaza el detector a este punto de referencia. En este punto, se analiza y se registra la misma señalización empleada para determinar la posición relativa entre el elemento y el transductor. Dado que la señalización varía periódicamente con la posición, el detector tiene que registrar cuantos períodos se ha desplazado, así como donde se encuentra en un período particular.
La referencia ha de ser repuesta cada vez que se desconecta el detector de posición, por ejemplo, al terminar de trabajar cada día. Esto puede resultar molesto, dar lugar a errores y ocupar tiempo, en particular si la máquina herramienta se encuentra en mitad del tratamiento de una pieza de trabajo.
La patente norteamericana núm. 5.029.304 y la patente norteamericana núm. 4.581.525, describen perceptores para detectar la posición o las dimensiones de un objeto mediante una agrupación de detectores que emiten un código binario como salida.
El presente invento proporciona un detector de posición inductivo que comprende un primer miembro que tiene un eje geométrico longitudinal y un elemento de material magnético que se extiende en la dirección del eje longitudinal y cuya dimensión varía periódicamente en dirección perpendicular al eje longitudinal, y un segundo miembro, movible con relación al primer miembro a lo largo del eje longitudinal y que comprende medios para inducir un campo magnético en el elemento, en el que hay un marcador de referencia detectable previsto en el primer miembro, distinto del elemento.
Como la posición de referencia es fija dentro del detector, el usuario ya no tiene que seleccionar una referencia particular y seguir el procedimiento manual de programación de la referencia. Por tanto, se reduce la posibilidad de que se produzca un error humano al programar la referencia. Además, la programación de la referencia puede ser un procedimiento automático, que no requiera la intervención del usuario. Por tanto, la tarea puede completarse más rápidamente.
Los dispositivos de la técnica anterior se basan en el registro de cambios de posición por incrementos para determinar la posición real con respecto a la referencia. De este modo, si se pierde alguna lectura, ello dará lugar a un error. Cuando el transductor se ha movido en una distancia significativa, estos errores pueden sumarse y resultar importantes.
En particular, cuando se utilizan bolas de acero como elemento magnético, se determina un valor global de la posición contando el número de bolas recorridas desde el punto de referencia, a lo que se denomina en este documento "recuento de paso" y, también, la posición a lo largo de cada bola, a lo que se denomina en esta memoria "recuento binario". El recuento de paso es, por tanto, una medida de precisión relativamente baja y el recuento binario es una medida de gran precisión. Sin embargo, puede ocurrir un error en el recuento de paso si se mueve el elemento de forma demasiado rápida para que el detector registre un cambio, y ello puede originar errores significativos en la posición real medida.
Además, el punto de referencia único está situado, normalmente, en una punta del recorrido del transductor a lo largo del elemento. Por tanto, el transductor tiene que moverse fuera de la posición e ir hacia la posición de referencia, que puede estar separada varios metros, antes que fijar la referencia y de devolver al transductor a su posición. Cuando más se mueva el transductor, mayor será la posibilidad de que ocurran los errores antes mencionados.
De preferencia, el detector de posición puede estar provisto de una pluralidad de marcadores separados. Esto permite que el detector de posición determine su referencia sin necesidad de retornar a una sola posición singular para restablecer la referencia.
Con el fin de poder hacer esto, el detector requiere cierta información adicional para que pueda determinar qué marcador está detectando.
Un modo de hacer esto es situar los marcadores en distintas posiciones angulares en la circunferencia del elemento magnético, proporcionando, por tanto, diferentes señales características.
En otro ejemplo, los marcadores pueden posicionarse con una separación desigual entre marcadores adyacentes. Conociendo la posición axial de cada uno de los marcadores separados desigualmente a lo largo del primer miembro, el detector es capaz de reconocer una separación o una combinación de separaciones, particular, entre miembros adyacentes, como característica de una posición particular a lo largo del elemento. Por tanto, puede determinarse la posición sin tener que recorrer una larga distancia para encontrar la referencia.
La separación desigual podría ser aleatoria, siempre que sea conocida por el detector. No obstante, cada intervalo entre marcadores adyacentes es un múltiplo de un valor fijo. Así, a cada intervalo igual al valor fijo, el detector detectará la presencia de un marcador o notará su ausencia. Esto genera, esencialmente, un código binario. Disponiendo los marcadores adecuadamente, puede hacerse que un segmento de código binario para cada sección del elemento, sea único. El número de dígitos necesarios para hacer que cada segmento de código binario sea único, dependerá de la longitud del elemento y de la separación entre marcadores. Sin embargo, el detector sólo necesitará detectar, siempre, un número de marcadores relativamente pequeño para determinar este código singular. La técnica genera, también, señalización particularmente adecuada para circuitería digital.
Si el valor fijo es igual al período de la dimensión periódicamente variable del elemento, se simplifica el tratamiento de las señales para determinar la posición del detector.
La longitud de cada marcador es, de preferencia, menor que la dimensión periódicamente variable del elemento. Así, cuando se detecta un marcador, éste no tiene que proporcionar información precisa acerca de la posición del marcador. En cambio, puede proporcionar un intervalo ("ventana") en el que se presente la dimensión mínima. La posición precisa puede determinarse, entonces, a partir de la señal proporcionada por el elemento inductivo.
Cuando se utilizan una pluralidad de marcadores, éstos pueden generar señales características diferentes unos de otros. En lugar de limitarse a detectar las separaciones entre marcadores, la posibilidad de distinguir entre marcadores, hace posible que un solo marcador proporcione más información posicional, incrementando así la flexibilidad del detector. Por tanto, puede proporcionarse más información posicional en un tramo dado a lo largo del elemento.
Una forma particularmente conveniente de proporcionar señales características diferentes es que los marcadores sean magnéticos y estén posicionados de tal forma que para algunos de ellos sea detectable el polo Norte, mientras que para otros sea detectable el polo Sur. Cuando los marcadores están separados en múltiplos de valores fijos, tales marcadores magnéticos pueden utilizarse, convenientemente, para proporcionar una señal en base tres, reduciendo de esta manera el número de marcadores necesarios para proporcionar una señal singular.
Un modo en el que pueden detectarse los marcadores es haciéndolos pasar bajo un único detector. Suponiendo que sea conocida la velocidad de movimiento relativo o la distancia recorrida entre el primero y el segundo miembros, puede determinarse entonces la posición de cada marcador. Sin embargo, de preferencia, se prevén varios detectores de marcadores, axialmente separados. Esto permite detectar simultáneamente la presencia de varios marcadores mediante un pequeño movimiento relativo entre los miembros primero y segundo.
En la situación en que los marcadores están separados en una distancia que es un múltiplo de un valor fijo, igual al período de la dimensión periódicamente variable del elemento, resulta ventajoso separar los detectores uniformemente con un intervalo igual al período de la dimensión periódicamente variable: merced a una disposición de esta clase, un movimiento relativo máximo de un período asegurará que cada marcador es detectado por un detector de marcadores.
En un desarrollo de una disposición de esta clase, sería preferible que cada marcador generase una señal detectable por un detector de marcadores cuando el marcador se desplazase axialmente respecto del detector de marcadores. Así, sería posible determinar si un marcador se encuentra entre dos detectores sin que se produjese movimiento relativo alguno entre los marcadores y los detectores. Esto proporciona una detección de posición absoluta verdadera por cuanto que, cuando se conecta el detector, éste puede determinar inmediatamente su posición absoluta sin movimiento relativo entre los miembros. La detección de los marcadores por parte de los detectores de marcadores permite que el detector establezca su recuento de paso absoluto, mientras que la señal inductiva generada por el elemento le permite determinar el recuento binario dentro del paso. Así, el detector puede fijar una referencia absoluta con precisión.
En una realización preferida, los marcadores se posicionan en una secuencia que comprende una serie de segmentos de longitud predeterminada, en cada uno de los cuales la disposición de los marcadores es única. De este modo, tan pronto como se ha detectado la disposición de marcadores de un segmento, puede disponerse de una señal única indicativa de la posición.
Es preferible que el número de detectores previstos sea suficiente para detectar la disposición de marcadores de cualquier segmento sin que se produzca movimiento relativo alguno entre detectores y marcadores. Esto garantiza la detección de la posición absoluta porque los detectores pueden detectar una señal de posición única aún cuando se den condiciones de inmovilidad. Con el fin de conseguir esto, el número de detectores previstos es, convenientemente, mayor que el número máximo de marcadores en un segmento. De esta manera, siempre hay un detector lo bastante cerca de cada marcador en cada segmento para asegurar que puede detectarse una señal fuerte.
De preferencia, el detector de posición también incluye medios para determinar cuál de la pluralidad de detectores está situado más cerca de los marcadores de un segmento de forma que, para generar una posición, solamente se empleen los mejor situados para leer las señales más fuertes. Una realización de este tipo utiliza una clasificación del recuento binario, derivado del elemento inductivo, para seleccionar un subconjunto óptimo de detectores de entre la pluralidad de detectores.
El elemento de material magnético puede comprender un tren de bolas sustancialmente idénticas, yuxtapuestas con contacto puntual y restringidas en cuanto a su movimiento una con relación a otra. En tal disposición, cada marcador puede estar situado, de manera conveniente, en un anillo alojado entre bolas adyacentes.
Se describirán ahora realizaciones preferidas del invento, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la Figura 1 ilustra un detector de posición de acuerdo con una realización del presente invento que tiene varios marcadores y un solo detector de marcadores;
la Figura 2 ilustra un detector de posición de acuerdo con otra realización del presente invento, que tiene varios marcadores y varios detectores de marcadores;
la Figura 3 ilustra un detector de posición de acuerdo con una tercera realización, que es similar a la de la Figura 2 pero con una configuración alternativa de los detectores de marcadores; y
la Figura 4 ilustra un detector de posición de acuerdo con una cuarta realización, con una agrupación de detectores, y marcadores capaces de proporcionar señales diferentes entre ellos; y
la Figura 5 es una vista en sección transversal de la escala para un detector de posición de acuerdo con una quinta realización del invento.
La escala 20 comprende un tubo 21 de material no magnético que aloja un tren de bolas magnéticas 22 en contacto puntual entre ellas y restringidas para impedir que las bolas se muevan unas con relación a otras. El transductor 30 comprende bobinas transmisoras (no representadas) y bobinas captadoras (no representadas). Las bobinas transmisoras se utilizan para inducir un campo magnético a lo largo de la línea formada por los puntos de contacto entre las bolas 22 y las bobinas captadoras están dispuestas para detectar variaciones del campo magnético cuando las bolas 22 se mueven con relación a las bobinas captadoras. La circuitería detectora se utiliza para analizar la señalización para ofrecer información posicional. Tales dispositivos son bien conocidos en la técnica y uno de ellos se ha descrito en el documento GB1513567. En particular, se determina un valor de posición global contando el número de bolas 22 recorridas desde un punto de referencia, conocido como recuento de paso, en combinación con la posición a lo largo de cada bola 22, conocida como recuento binario. El recuento de paso es una medida de precisión relativamente baja y el recuento binario es una medida de gran precisión, cuyo valor es absoluto dentro del paso.
Como se muestra en la Fig. 1, en el transductor 30 está previsto un único detector 31 de marcadores, tal como un perceptor de efecto Hall. En posiciones axialmente espaciadas a lo largo de la escala 20 hay previstos una pluralidad de marcadores magnéticos 23. Cada marcador 23 está posicionado en un lugar axial al nivel de un punto de contacto entre dos bolas 22 adyacentes. A partir de la Fig. 1 se apreciará que hay sitio suficiente para que los marcadores 23 se posicionen así, retenidos típicamente en un anillo de plástico (no mostrado) que se aloja entre las bolas magnéticas 22 pero sin interferir con ellas.
Los marcadores 23 están previstos entre algunas de las bolas 22, pero no están previstos entre todas las bolas 22. Por tanto, los marcadores 23 están posicionados a intervalos iguales a múltiplos del paso de la escala 20, siendo el paso el diámetro de las bolas 22.
La ausencia de un marcador 23 no proporciona señal (0) al detector 31 de marcadores, mientras que la presencia de un marcador 23 proporciona una señal (1). Así, cuando el transductor 30 es explorado pasando por la escala 20, con cada intervalo igual al diámetro de una bola (un paso) el detector 31 de marcadores detecta la presencia o la ausencia de un marcador 23 para generar una señal binaria única que corresponde a una disposición característica de los marcadores
31.
Los marcadores están dispuestos de tal forma que se proporcione una secuencia binaria que pueda verse como una serie de segmentos solapados, cada uno de ellos con un número dado de dígitos. Puede generarse una secuencia binaria en la que no se repita segmento alguno dentro de una longitud máxima posible dada. Si el segmento consta de 8 dígitos, puede generarse una secuencia binaria de 2^{8}=256 segmentos antes de que se repita un segmento.
A modo de ejemplo, si la secuencia comienza con, por ejemplo, 101100111010..., el primer segmento de 8 dígitos es 10110011. Desplazándose en un paso hacia el inicio del siguiente segmento, este segundo segmento es 011001110, y así sucesivamente. Cada uno de estos segmentos es único en la longitud de la escala 20.
Así, conociendo cual es la secuencia binaria a lo largo de la escala 20, una vez que el detector 31 ha detectado cualquier segmento de 8 dígitos, puede identificar su posición relativa en la escala 20 identificando dónde se encuentra ese segmento característico en la secuencia conocida.
En la Fig. 2 se muestra un desarrollo del invento. En este caso, se han previsto varios detectores 31 de marcadores. Convenientemente, el número de detectores 31 de marcadores es igual al número de dígitos del segmento de código binario necesario para identificar una disposición característica particular. En este caso, el segmento de código binario tiene una longitud de 8 dígitos y, así, hay 8 detectores 31 de marcadores. De esta manera, sólo hay que mover el transductor 30 en una distancia máxima igual a la longitud de un paso (es decir, el diámetro de una bola) a fin de poder leer un segmento completo y determinar desde qué posición.
En la realización ilustrada en la Fig. 3, están previstos una pluralidad de detectores analógicos 31. Estos están situados con una separación menor que el paso de las bolas magnéticas 22. El uso de detectores analógicos permite percibir la presencia de un marcador 23 aún cuando no esté directamente alineado con un detector 31. Asimismo, la intensidad de la señal detectada por el detector 31 variará en proporción inversa a su distancia axial al marcador 23. Por tanto, los detectores 31 siempre son capaces de determinar la disposición de marcadores 23 en la sección de la escala 20 junto a la cual se encuentran, sin que tenga que producirse movimiento relativo alguno entre el transductor 30 y la escala 20. Así, esta disposición ofrece una detección de la posición absoluta verdadera.
En otra realización ilustrada en la Figura 4, se emplean marcadores 23 que puedan proporcionar una señal característica de uno a otro. En este ejemplo, se utilizan marcadores magnéticos 23 posicionados de tal forma que pueda detectarse el polo Norte o el polo Sur. Así, los detectores 31 detectarán una ausencia (0) de un marcador, un polo Norte (1) o un polo Sur (2) aún cuando los detectores no estén alineados directamente con los marcadores. Esto proporciona un código de base 3, en vez de un código binario.
Como se ha dicho anteriormente, debe elegirse un segmento de código con un número dado de dígitos para representar una posición particular. Para proporcionar una detección de posición absoluta, no deben repetirse los segmentos de código a todo lo largo de la escala 20. Esta condición puede satisfacerse si se utiliza un algoritmo matemático adecuado para producir una secuencia pseudoaleatoria que, a su vez, defina las posiciones de los marcadores. La ventaja de un código de base 3 en lugar de un código binario es que para un segmento de código con un número dado de dígitos, puede generarse una secuencia pseudoaleatoria más larga antes que se ocurra la repetición de un segmento particular. Por tanto, puede proporcionarse una escala 20 más larga.
Sin embargo, no es deseable que el segmento de código tenga un número de dígitos demasiado grande porque, a medida que aumenta el número de dígitos se necesita un mayor número de detectores 31 para leer un segmento sin movimiento relativo de los detectores 31 a lo largo de la escala 20.
En una realización preferida, el segmento de código seleccionado tiene una longitud de 6 dígitos. Por tanto, puede generarse una secuencia de base 3 de 3^{6}=729 segmentos de código único.
Con el fin de poder detectar un segmento de código de 6 dígitos en cualquier punto, se utilizan una pluralidad de detectores 31 estrechamente empaquetados en una agrupación 32, que son suficientes para abarcar más de seis de las bolas magnéticas 22 en la escala 20. Además, con el fin de detectar de la forma más clara un marcador 23 (o la ausencia de un marcador), incluso si un detector 31 no está alineado exactamente con un marcador 23, es preferible que la agrupación 31 contenga un número de detectores que sea mucho mayor que el número de dígitos del segmento de código a detectar. Utilizando la medición del recuento binario de gran precisión, que indica la posición exacta sobre una bola 22, pueden elegirse los detectores 31 de la agrupación 32 que estén mejor posicionados para detectar las señales más fuertes procedentes de los marcadores 23 de un segmento particular, para proporcionar el segmento de código, mientras que las señales procedentes de los detectores restantes se eliminan por filtrado. Típicamente, el recuento binario (es decir, la indicación de la posición sobre una bola) se clasifica en una serie de grupos, y con cada grupo se asocia un subconjunto particular de detectores 31. Así, si falla el recuento binario dentro de un grupo dado, se selecciona el subconjunto apropiado de detectores 31 para detectar las señales procedentes de los marcadores 23.
En una realización preferida, la agrupación 32 comprende 16 detectores 31 y es lo bastante larga para captar las señales en longitudes de 7 pasos. Por tanto, pueden detectarse dos segmentos de código de 6 dígitos. Nuevamente, empleando la medición de recuento binario de gran precisión para indicar la posición exacta sobre una bola 22, puede determinarse de cual de los dos segmentos de código de 6 dígitos consecutivos está más cerca y, por tanto, mejor situada para su detección, la agrupación 31. La transición de un segmento de código de 6 dígitos al siguiente es, por tanto, tan precisa como lo sea la medición de recuento binario.
Al garantizar que un segmento de código completo puede ser leído de una vez por la agrupación 32 sin necesidad de desplazar el transductor 30, esta realización proporciona una detección de posición absoluta, es decir, el dispositivo es capaz de determinar su posición exacta en todo momento, aún cuando se interrumpa la alimentación de corriente y sea restablecida después de haber ocurrido un movimiento durante la falta de corriente.
La Figura 5 ilustra otra realización del invento en la que, en varios lugares a lo largo de la escala 20, hay uno o más marcadores 23 previstos en distintas posiciones angulares en torno a la circunferencia. En este ejemplo se muestran 3 marcadores 23 en ángulos de 0º, 45º y 90º. Sin embargo, podrían preverse menos o más marcadores en otras posiciones angulares. De acuerdo con la disposición de marcadores 23, se proporciona una señal característica diferente. Así, cada señal característica proporciona un punto de referencia en la escala 20.
Los marcadores 23 pueden estar dispuestos en relativamente pocos lugares axiales a lo largo de la escala 20 a fin de proporcionar una serie de referencias, de modo que un detector 31 sólo tenga que moverse en una distancia relativamente corta para identificar una referencia. Esto no proporciona una detección de posición absoluta, pero es una disposición relativamente sencilla.
Alternativamente, podrían utilizarse mayor número de marcadores en cada uno de un número mayor de lugares, de forma que pudieran detectarse, en cualquier punto, suficientes señales características para indicar una posición. Una disposición de esta clase sería más complicada pero proporcionaría una detección de posición absoluta.
Debe observarse que, en todos los casos mencionados en lo que antecede, la información proporcionada mediante la detección de la posición por parte de los detectores 31, proporciona una detección con poca precisión pero ofrece información acerca de una posición única. Así, resolviendo la señal inducida a partir de las bolas magnéticas 22 y la señal única generada por los marcadores 23, el detector de posición es capaz de determinar su posición única con gran precisión.

Claims (18)

1. Un detector inductivo de posición (10) que comprende un primer miembro (20) que tiene un eje geométrico longitudinal y un elemento (22) de material magnético que se extiende en la dirección del eje longitudinal y que tiene una dimensión periódicamente variable en dirección perpendicular al eje longitudinal, y un segundo miembro (30) movible con relación al primer miembro (20) a lo largo del eje longitudinal y que comprende medios par inducir un campo magnético en el elemento, caracterizado porque en el primer miembro (20) está previsto un marcador de referencia detectable (23) distinto del elemento (22).
2. El detector de posición (10) como se reivindica en la reivindicación 1, que comprende una pluralidad de marcadores (23).
3. El detector de posición (10) como se reivindica en la reivindicación 2, en el que los marcadores (23) están posicionados con una separación no uniforme entre marcadores (23) adyacentes.
4. El detector de posición (10) como se reivindica en la reivindicación 3, en el que cada intervalo entre marcadores (23) adyacentes es un múltiplo de un valor fijo.
5. El detector de posición (10) de la reivindicación 4, en el que el valor fijo es igual al período de la dimensión periódicamente variable del elemento (2).
6. El detector de posición (10) como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en el que los marcadores (23) generan señales características diferentes unos de otros (22).
7. El detector de posición (10) como se reivindica en la reivindicación 6, en el que los marcadores (23) son magnéticos y están posicionados de tal modo que, para algunos marcadores (23) sea detectable el polo Norte mientras que, para otros, sea detectable el polo Sur.
8. El detector de posición (10) como se reivindica en la reivindicación 6, en el que la señal característica diferente es proporcionada al estar dispuesto cada marcador (23) en una posición diferente alrededor del eje longitudinal del elemento.
9. El detector de posición (10) como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la posición del o de cada marcador (23) coincide con una dimensión mínima de la dimensión variable del elemento.
10. El detector de posición (10) como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende varios detectores (31) de marcadores, axialmente espaciados.
11. El detector de posición (10) como se reivindica en la reivindicación 10 cuando depende de la reivindicación 5, en el que los detectores (31) de marcadores están espaciados uniformemente con un intervalo igual al período de la dimensión periódicamente variable del elemento (22).
12. El detector de posición (10) como se reivindica en la reivindicación 10 o en la reivindicación 11, en el que cada marcador (23) genera una señal que puede ser detectada por un detector (31) de marcadores cuando el marcador (23) está axialmente desplazado respecto del detector (31) de marcadores.
13. El detector de posición (10) como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 2 a 12, en el que los marcadores (23) están posicionados en una secuencia que comprende una serie de segmentos de longitud predeterminada, en cada uno de cuyos segmentos la disposición de marcadores (23) es única.
14. El detector de posición (10) como se reivindica en la reivindicación 13, en el que el número de detectores (31) previstos es suficiente para detectar la disposición de marcadores (23) en cualquier segmento sin que produzca un movimiento relativo entre los detectores (31) y los marcadores (23).
15. El detector de posición (10) como se reivindica en la reivindicación 14, en el que el número de detectores (31) es mayor que el número máximo de marcadores (23) en un segmento.
16. El detector de posición (10) como se reivindica en la reivindicación 16, que comprende además medios para determinar cuál de la pluralidad de detectores (31) está posicionado más cerca de los marcadores (23) en un segmento.
17. El detector de posición (10) como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el elemento (22) de material magnético comprende un tren de bolas sustancialmente idénticas, yuxtapuestas en una línea, en contacto puntual y restringidas en cuanto a su movimiento unas con relación a otras.
18. El detector de posición (10) como se reivindica en la reivindicación 17, en el que el o cada marcador (23) está situado en un anillo alojado entre bolas adyacentes.
ES02747562T 2001-07-11 2002-07-03 Detector inductivo de posicion. Expired - Lifetime ES2248577T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0116953A GB2377497B (en) 2001-07-11 2001-07-11 Inductive position detectors
GB0116953 2001-07-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2248577T3 true ES2248577T3 (es) 2006-03-16

Family

ID=9918326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES02747562T Expired - Lifetime ES2248577T3 (es) 2001-07-11 2002-07-03 Detector inductivo de posicion.

Country Status (11)

Country Link
US (1) US6977594B2 (es)
EP (1) EP1421339B8 (es)
JP (1) JP4181033B2 (es)
CN (1) CN1239886C (es)
AT (1) ATE302938T1 (es)
AU (1) AU2002317952B2 (es)
DE (1) DE60205759T2 (es)
ES (1) ES2248577T3 (es)
GB (1) GB2377497B (es)
RU (1) RU2264599C2 (es)
WO (1) WO2003006927A1 (es)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2392503B (en) * 2002-09-02 2006-02-22 Elliott Ind Ltd Inductive position detectors
GB2411475B (en) * 2004-02-24 2006-10-25 Elliott Ind Ltd Position detecting system
GB0412122D0 (en) * 2004-05-29 2004-06-30 Farrow Michael J Magnetic encoder
US7129699B1 (en) * 2005-09-28 2006-10-31 Weyerhaeuser Company Phase detector for rotating equipment
US8862200B2 (en) 2005-12-30 2014-10-14 DePuy Synthes Products, LLC Method for determining a position of a magnetic source
US7525309B2 (en) 2005-12-30 2009-04-28 Depuy Products, Inc. Magnetic sensor array
DE102006003980A1 (de) 2006-01-27 2007-08-02 Schaeffler Kg Linearführungseinheit mit Längenmesssystem
WO2008074317A2 (de) * 2006-12-21 2008-06-26 Micro-Epsilon Messtechnik Gmbh & Co. Kg Verfahren und sensoranordnung zum bestimmen der position und/oder positionsänderung eines messobjekts relativ zu einem sensor
US8068648B2 (en) 2006-12-21 2011-11-29 Depuy Products, Inc. Method and system for registering a bone of a patient with a computer assisted orthopaedic surgery system
EP2145158B1 (en) * 2007-05-10 2018-03-07 Cambridge Integrated Circuits Limited Transducer
CN101435709B (zh) * 2007-11-14 2011-07-13 杰克陈 用于往复式直线运动物体的定位装置及定位方法
CN101983087B (zh) 2008-02-08 2013-04-17 Peat国际公司 处理废物的方法和设备
US8102136B2 (en) * 2008-09-25 2012-01-24 Goss International Americas, Inc. Simultaneous zero verification for motors in a printing press
GB2488389C (en) 2010-12-24 2018-08-22 Cambridge Integrated Circuits Ltd Position sensing transducer
US20130076345A1 (en) * 2011-09-23 2013-03-28 Caterpillar Inc. System and method of determining relative position
US20130076346A1 (en) * 2011-09-23 2013-03-28 Caterpillar Inc. System and method of determining relative position
GB2503006B (en) 2012-06-13 2017-08-09 Cambridge Integrated Circuits Ltd Position sensing transducer
EP2846126B1 (de) * 2013-09-04 2015-09-16 Bogen Electronic GmbH Messvorrichtung und Verfahren zum Messen der Position von Körpern
DE102014118853A1 (de) * 2014-12-17 2016-06-23 Hans Heidolph Gmbh & Co. Kg Laborgerät
GB2542843B (en) * 2015-10-01 2020-02-05 Newall Measurement Syst Ltd Inductive position detector
US9683869B1 (en) * 2015-12-11 2017-06-20 Mitutoyo Corporation Electronic absolute position encoder
DE102015121812B4 (de) * 2015-12-15 2017-11-02 Bogen Electronic Gmbh Gegenstand, Verfahren zum Herstellen des Gegenstands und Verfahren zum Bestimmen einer Position des Gegenstands
US10690520B2 (en) * 2017-02-27 2020-06-23 The Boeing Company Apparatus, system, and method for determining a position of a part
CN108535108A (zh) * 2018-04-03 2018-09-14 苏州拓博机械设备有限公司 一种多组栅电池片卧式拉力试验机
US12369981B2 (en) 2023-02-07 2025-07-29 Depuy Ireland Unlimited Company Systems and methods for bone model registration with adaptive soft tissue thickness

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU427365A1 (ru) * 1972-03-27 1974-05-05 А. Г. Юшковский, В. В. Мусатов , С. П. Кахановска Чел бинский ордена Ленина трубопрокатный завод Индукционный датчик положения
GB1513567A (en) * 1975-08-05 1978-06-07 Newell Eng Co Ltd Position detectors
US4100485A (en) * 1976-02-17 1978-07-11 The Newall Engineering Company Ltd. Phase displaced measurement of contiguous spherical balls
EP0100896B1 (de) * 1982-07-19 1988-01-20 Horstmann-Electronic Magnetcodieranordnung für Werkstückträger
US5029304A (en) * 1988-12-28 1991-07-02 Pitney Bowes Inc. Sensor with absolute digital output utilizing Hall Effect devices
JPH053921Y2 (es) * 1989-02-09 1993-01-29
GB9506909D0 (en) * 1995-04-04 1995-05-24 Scient Generics Ltd Spatial magnetic interrogation system
GB2340242B (en) * 1998-07-28 2002-09-25 Newall Measurement Syst Ltd Improvements relating to position detectors
GB9823159D0 (en) * 1998-10-22 1998-12-16 Gill Michael J Control apparatus
JP3668406B2 (ja) * 2000-03-13 2005-07-06 株式会社ミツトヨ 電磁誘導型位置検出装置

Also Published As

Publication number Publication date
GB2377497A (en) 2003-01-15
JP4181033B2 (ja) 2008-11-12
CN1526066A (zh) 2004-09-01
EP1421339B1 (en) 2005-08-24
CN1239886C (zh) 2006-02-01
US6977594B2 (en) 2005-12-20
EP1421339B8 (en) 2007-04-18
US20040217885A1 (en) 2004-11-04
EP1421339A1 (en) 2004-05-26
DE60205759D1 (de) 2005-09-29
DE60205759T2 (de) 2006-06-08
ATE302938T1 (de) 2005-09-15
AU2002317952B2 (en) 2005-04-28
GB2377497B (en) 2003-07-23
HK1065843A1 (en) 2005-03-04
RU2264599C2 (ru) 2005-11-20
RU2004103856A (ru) 2005-02-27
WO2003006927A1 (en) 2003-01-23
GB0116953D0 (en) 2001-09-05
JP2004521366A (ja) 2004-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2248577T3 (es) Detector inductivo de posicion.
ES2910796T3 (es) Codificador de posición
AU2002317952A1 (en) Inductive position detector
ES2264770T3 (es) Dispositivo para la deteccion del contorno de una superficie de una estructura osea.
US5497082A (en) Quadrature detector with a hall effect element and a magnetoresistive element
JP3059916B2 (ja) 位置測定装置
US20090161121A1 (en) Position-measuring device and method for determining absolute position
CN101025358B (zh) 用于测定物体的轴向位置和/或角度位置的装置
ES2806501T3 (es) Codificador giratorio
ES2620798T3 (es) Dispositivo de medición de posición incremental con marcas de referencia seleccionables
SE0002777D0 (sv) Anordning och förfarande för positionsbestämning av två delar som är rörliga relativt varandra
ATE264496T1 (de) Weg- und/oder winkelaufnehmer mit mäanderförmiger messwicklung
US7148817B2 (en) Device for positional and/or length determination
WO2002033705A3 (en) Non-volatile magnetic memory device
KR102550704B1 (ko) 절대값 인코더
US7421800B2 (en) Scale reading apparatus
ES2359941T3 (es) Sistema de escala y cabeza de lectura.
JP2011133477A (ja) 長さ測定装置
US4492861A (en) Arrangement for detecting the position of an index mark relative to a graduation
US11085796B2 (en) Sensor device
ES2379077T3 (es) Codificador de ángulo de rotación, así como procedimiento para explorar el disco de código de un codificador de ángulo de rotación
ES2635360T3 (es) Codificador de posición
ES2335461B1 (es) Dispositivo para medir el desplazamiento de un objeto movil con respecto a un sistema de referencia fijo.
ES2310090B1 (es) Dispositivo optoelectronico de medida.
GB2619807A (en) A magnetic sensor