[發(fā)明專利]用于測量角度和角速度或者位移和速度的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280033485.3
• 申請日: 2012-06-26
• 公開（公告）號: CN103635811A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設計）人: H·阿克爾
• 申請（專利權）人: 大陸-特韋斯貿易合伙股份公司及兩合公司
• 主分類號: G01P3/481
• 分類號: G01P3/481;G01P3/486;G01P3/487;G01P3/488;G01D5/245
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 張魯濱;吳鵬

技術領域

本發(fā)明涉及用于測量運動部件的角度和角速度或者位移和速度的裝置，該裝置具有固定式布置或者能固定式布置的傳感器和布置在或者能布置在該運動部件上的編碼器，該編碼器與該傳感器共同產生要被該傳感器解調的調制信號，其中，為了進行對于角速度/速度測量所需的頻率測量，該編碼器具有呈現周期性樣式的結構，該結構被至少一個用于角度/位移測量的標記區(qū)域中斷。

這樣的裝置既用于線性位移和速度的測量也用于角度和角速度或轉速的測量，其中，一方面使用線性的編碼器而另一方面使用環(huán)形的編碼器。本發(fā)明涉及這兩種類型的測量裝置。

背景技術

在現有技術中在許多機器和設備中必需的轉速測量在物理上與角速度的測量意義相同。普遍已知測量軸的轉速，其方式是，在軸的周邊上安置呈周期性樣式的編碼器、例如齒輪，其被固定地安置在軸附近的傳感器所掃描。傳感器能夠在齒和齒隙之間或者其他周期性交替的特性或者物理量、例如磁場方向或者光透性之間進行區(qū)分。傳感器隨后產生輸出信號，該輸出信號具有和所掃描樣式相同的周期性。

如果就轉速/角速度測量或者速度測量而言必須識別絕對位置或者絕對角度，已知的是，使用單獨的、附加的系統，該系統取代周期性樣式而具有一個標記記號或者多個標記記號。如果所述標記記號被該單獨的系統所識別，則傳感器處于標記位置，即，其絕對值已知的位置或者角度。整個系統可以確定所有隨后的位置或者角度，其方式是，借助于周期性的樣式感測從標記位置開始的改變。

然而由于成本原因，例如在機動車中使用時，盡管需要絕對測量，也常常放棄用于識別絕對位置的單獨系統。這時用于角速度/速度測量的系統的周期性的樣式在一個部位上中斷。從否則應為周期性的信號順序的中斷可得出標記位置。為此的前提是加速度或者角加速度的僅一個邊界，從而能夠區(qū)分標記位置上的信號順序的中斷與最大延遲情況下有規(guī)律的順序。這在技術應用上由于系統的慣性被有規(guī)律的給出或者能夠通過周期性樣式的參數的選擇引起。

如所提到的，單個編碼器的周期性結構必須在一個部位上中斷，以避免附加系統的成本。這通常通過例如借助于一系列齒中的兩個缺失的齒來省略用于兩個時段的周期性結構而發(fā)生。標記位置可以由此可靠地被識別。對于需要用于角速度/速度測量的頻率測量，卻產生新的問題，因為頻率僅暫時被打亂并且必須內插或者外插方法，以便能夠在標記記號不提供錯誤數據的情況下測量標記位置上的頻率。

如果應延遲輸出信號，則內插適用。在無延遲輸出的情況下需要外插。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于，提供所提及類型的成本低廉的裝置，該裝置以簡單的結構使得能夠特別準確地測量角速度/速度。

根據本發(fā)明，該目的在所提及類型的裝置中這樣實現：編碼器在標記區(qū)域中具有替代樣式，該替代樣式與周期性樣式通過至少一個能被傳感器感測的物理量來區(qū)別，但是具有在標記區(qū)域中也能夠實現頻率測量的結構。

根據本發(fā)明構造的裝置僅必需一個具有樣式和標記記號的系統，進而僅必需一個進行掃描的傳感器，以執(zhí)行兩種類型的測量。該裝置使得能夠通過標記記號實現絕對測量并且還這樣構成，使得能夠無內插或者外插地進行越過標記位置的準確的頻率測量。應當理解，編碼器在此僅構成測量系統的一部分，并且進行掃描的傳感器設有與此相匹配的特性。

本發(fā)明的構想在于，周期性樣式在標記記號或標記區(qū)域中不是完全中斷（在非結構化的表面的意義上），而是被另一樣式所替代。該替代樣式具有這樣的性質：它能夠與周期性樣式通過至少一個特性或物理量明確區(qū)分開，但是同時形成支持頻率測量的結構。這種支持在于，在標記區(qū)域內的確定位置或角度上發(fā)生傳感器信號的改變，從而頻率測量也在標記區(qū)域中與真實的運動進展有關，而取代在進入到標記區(qū)域中時產生的運動的進展的意義上的內插或者外插。

因為在通過內插或者外插的已知做法中尚不已知離開標記區(qū)域的時間點，所以僅進入時的運動狀態(tài)能夠在假定速度恒定或者假定加速度恒定的情況下被用作基礎。因此，測量不可靠性在經過標記區(qū)域時總是變大。相對地，在本發(fā)明中替代樣式的結構通過能夠測量標記區(qū)域內的實際位置（或實際角度）而提供幫助。

傳感器具有識別周期性樣式和替代樣式之間的過渡的任務。而基于周期性樣式的周期性的頻率測量較少地被干擾甚至不被干擾。為此，例如也能夠在兩個待區(qū)域式應用的測量方法之間進行轉換，一種方法用在周期性樣式的區(qū)域中，一種方法用在標記區(qū)域中。