DE10209058B4 - Method and bit pattern for determining a kinematic measured variable - Google Patents
Method and bit pattern for determining a kinematic measured variable Download PDFInfo
- Publication number
- DE10209058B4 DE10209058B4 DE2002109058 DE10209058A DE10209058B4 DE 10209058 B4 DE10209058 B4 DE 10209058B4 DE 2002109058 DE2002109058 DE 2002109058 DE 10209058 A DE10209058 A DE 10209058A DE 10209058 B4 DE10209058 B4 DE 10209058B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- bit pattern
- bit
- pattern group
- scanning
- individual bits
- 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 - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- 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
- G01D5/249—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 pulse code
- G01D5/2492—Pulse stream
-
- 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
- G01D5/249—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 pulse code
- G01D5/2492—Pulse stream
- G01D5/2495—Pseudo-random code
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
Verfahren zur Bestimmung einer kinematischen Messgröße zur Positionsbestimmung, wobei ein bewegliches Objekt (1) relativ zu einem stationären Objekt (2) bewegt wird, ein auf dem beweglichen und/oder stationären Objekt (1, 2) angeordnetes spezifisches, aus positionsbezogenen Bitmustergruppen (3) zusammengesetztes Bitmuster (4) während der gegenseitigen Relativbewegung der Objekte (1, 2) abgetastet und das Abtastsignal von einer Auswerteeinheit (5) in eine kinematische Messgröße umgesetzt wird, wobei jedes Einzelbit (7) einer Bitmustergruppe (3) durch ein Einzelabtastelement (8) einer Abtasteinrichtung (6) abgetastet wird, dadurch gekennzeichnet, dass auch Übergänge (16) zwischen Einzelbits (7) erfasst werden, wozu mittels einer Vergleichseinrichtung (13) eine aktuell mit einer analogen Bitauflösung (23) abgetastete Bitmustergruppe (3) mit abgespeicherten Informationen über zumindest diese oder alle Bitmustergruppen (3) verglichen wird, wodurch mit einer Genauigkeit von einem Bruchteil der Ausdehnung eines Einzelbits (7) festgestellt wird, ob eine Verschiebung um weniger als ein Einzelbit vorliegt.Method for determining a kinematic measurement variable for position determination, wherein a moving object (1) is moved relative to a stationary object (2), a specific position-related bit pattern group (3) arranged on the movable and / or stationary object (1, 2) composite bit pattern (4) during mutual relative movement of the objects (1, 2) sampled and the scanning signal from an evaluation unit (5) is converted into a kinematic measurand, each single bit (7) of a bit pattern group (3) by a Einzelabtastelement (8) a scanning device (6) is scanned, characterized in that also transitions (16) between individual bits (7) are detected, for which by means of a comparison device (13) currently scanned with an analog bit resolution (23) bit pattern group (3) with stored information about at least one or all of the bit pattern groups (3) is compared, whereby with an accuracy of one Fraction of the extent of a single bit (7) is determined whether a shift by less than a single bit is present.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer kinematischen Messgröße zur Positionsbestimmung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for determining a kinematic measured variable for position determination according to the preamble of
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist bekannt aus
Aus
Aus
Aus
Es sind beispielsweise Verfahren zur Messung kinematischer Messgrößen bekannt, bei denen ein einem beweglichen Objekt ein Maßstab angeordnet ist, mittels dem die entsprechende Stellungen des beweglichen Objekts relativ zum stationären Objekt ablesbar ist. Eine weitere bekannte Möglichkeit zur Bestimmung insbesondere der Position ist ein Potentiometer oder ein linearer Widerstand, relativ zu welchem sich ein Kontakt bei Bewegung des beweglichen Objekts verstellt, so dass sich der erfasste Widerstand ändert.For example, methods for measuring kinematic measured variables are known, in which a scale is arranged for a movable object, by means of which the corresponding positions of the movable object relative to the stationary object can be read. Another known possibility for determining, in particular, the position is a potentiometer or a linear resistor, relative to which a contact moves as the movable object moves, so that the detected resistance changes.
Schließlich ist noch eine Möglichkeit insbesondere zur Positionsbestimmung bekannt, bei der im gleichen linearen Abstand Schlitze oder dergleichen in einem Maßstab angeordnet sind. Diese Schlitze werden erfasst und gezählt, um entsprechende Relativpositionen von beweglichem Objekt und stationärem Objekt zu bestimmen. Statt einer linearen Anordnung solcher Schlitze ist auch bereits eine Encoderscheibe mit Schlitzen in konstantem Abstand in Umfangsrichtung bekannt, die durch Lichtdetektoren oder dergleichen erfasst und anschließend gezählt werden.Finally, another possibility is known, in particular for position determination, in which slits or the like are arranged on a scale at the same linear distance. These slots are detected and counted to determine corresponding relative positions of the moving object and the stationary object. Instead of a linear arrangement of such slots, an encoder disk with slots at a constant spacing in the circumferential direction is already known, which are detected by light detectors or the like and then counted.
Nachteilig bei diesen bekannten Verfahren ist, dass zusätzlich zur Abtastung der gleichartigen und gleich beabstandeten Unterteilungen auf dem entsprechenden Maßstab, wie beispielsweise Schlitze in einer Encoderscheibe, die entsprechenden Unterteilungen zusätzlich zur Abtastung aufsummiert werden müssen. Erst durch diese Aufsummierung ist eine entsprechende Positionsinformation zu erhalten. Weiterhin ist bei solchen Messwertaufnehmern nicht ohne weiteres erkennbar, in welcher Richtung sich tatsächlich bewegt wird, da beispielsweise bei einer geradlinigen Bewegung nicht ohne weiteres feststellbar ist, ob sich nach links oder rechts bewegt wird. Dies gilt analog für eine drehende Kodierscheibe, bei der die Drehrichtung nicht ohne weiteres durch den Messwertaufnehmer feststellbar ist.A disadvantage of these known methods is that in addition to scanning the similar and equally spaced subdivisions on the appropriate scale, such as slots in an encoder disk, the corresponding subdivisions must be summed in addition to the sample. Only by this summation a corresponding position information is obtained. Furthermore, it is not readily apparent in such transducers, in which direction is actually moved, since for example in a rectilinear motion is not easily determined whether it is moved to the left or right. This applies analogously to a rotating coding disk, in which the direction of rotation can not be easily determined by the measuring transducer.
Schließlich ist noch ein Nachteil, dass bei Ausfall einer Elektronik des Messwertaufnehmers die Relativposition zwischen bewegbarem Objekt und stationärem Objekt nicht mehr feststellbar ist, und bis an ein Ende des möglichen Relativbewegungsbereichs zurückbewegt werden muss, um die entsprechende Positionsbestimmung erneut durchführen zu können.Finally, it is a further disadvantage that in case of failure of an electronics of the transducer, the relative position between the movable object and the stationary object is no longer detectable, and must be moved back to an end of the possible relative movement range in order to perform the appropriate position determination again.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zu schaffen, bei dem die jeweilige Position in einfacher Weise und ohne Zurückkehren bis an Enden des Bewegungsbereichs feststellbar ist. The invention has for its object to provide an improved method in which the respective position can be determined in a simple manner and without returning to the ends of the range of motion.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dabei wird ein auf einem beweglichen und/oder stationären Objekt angeordnetes spezifisches, aus positionsbezogenen Bitmustergruppen zusammengesetztes Bitmuster während der gegenseitigen Relativbewegung abgetastet und das Abtastsignal von einer Auswerteeinheit in eine kinematische Messgröße umgesetzt.This object is solved by the features of
Durch die Änderung des Bitmusters in Relativbewegungsrichtung und die verschiedenen positionsbezogenen Bitmustergruppen ist einerseits in einfacher Weise die tatsächliche Richtung der Bewegung feststellbar. In welcher Weise sich das Bitmuster ändert ist bekannt, und durch die Abtastung des Bitmusters ist daher einfach feststellbar, in welche Richtung die Bewegung erfolgt. Da außerdem die entsprechenden Bitmustergruppen des Bitmusters positionsbezogen sind, ist auch bei einem vorübergehenden Ausfall einer entsprechenden Elektronik der Auswerteeinrichtung in einfacher Weise bei erneuter Infuktionsnahme möglich, die gegenwärtige Relativposition zwischen beweglichem und stationärem Objekt zu erfassen. Dabei ist es höchstens notwendig, das bewegliche Objekt so weit relativ zum stationären zu verschieben, dass die nächstliegende Bitmustergruppe wieder eindeutig erfasst wird. Auf keinen Fall ist eine Rückbewegung des beweglichen Objekts bis an ein Ende des Bewegungsbereichs notwendig, um von dort die Positionsbestimmung beziehungsweise die Bestimmung der entsprechenden kinematischen Messgröße erneut durchzuführen.By changing the bit pattern in the direction of relative movement and the different position-related bit pattern groups on the one hand in a simple way the actual direction of movement can be determined. The way in which the bit pattern changes is known, and the sampling of the bit pattern therefore makes it easy to determine in which direction the movement takes place. In addition, since the respective bit pattern groups of the bit pattern are position-related, it is possible to detect the current relative position between the moving object and stationary object in a simple manner upon renewed infusion even with a temporary failure of a corresponding electronics of the evaluation device. At the most, it is necessary to move the movable object relative to the stationary one so far that the closest bit pattern group is again clearly detected. In no case is a return movement of the movable object to an end of the movement range necessary in order to carry out the position determination or the determination of the corresponding kinematic measurement variable again from there.
Schließlich ist in diesem Zusammenhang noch von Vorteil, dass eine Aufsummierung der abgetasteten Unterteilungen eines entsprechenden Maßstabs beim Anmeldungsgegenstand nicht notwendig ist. Statt dessen ist durch jede positionsbezogene Bitmustergruppe die Relativposition zwischen beweglichem und stationärem Objekt eindeutig bestimmt.Finally, in this context is still advantageous that a summation of the scanned subdivisions of a corresponding scale in the subject of the application is not necessary. Instead, the relative position between the movable and the stationary object is uniquely determined by each position-related bit pattern group.
Um eine schnelle Bestimmung der kinematischen Messgröße durchführen zu können, kann eine Abtasteinrichtung jedes Einzelbit einer Bitmustergruppe einzeln und aufeinanderfolgend abtasten. Je nach Anzahl der zu einer Bitmustergruppe gehörenden Einzelbits wird das Ergebnis der Abtastung für diese Anzahl von Einzelbits zusammengefasst und dadurch ist die Abtastung der Bitmustergruppe gegeben.In order to be able to carry out a rapid determination of the kinematic measured variable, a scanning device can scan each individual bit of a bit pattern group individually and consecutively. Depending on the number of individual bits belonging to a bit pattern group, the result of the sampling is combined for this number of individual bits and thereby the sampling of the bit pattern group is given.
Soll die Abtastung noch weiter beschleunigt werden, kann eine Abtasteinrichtung auch alle Bits einer Bitmustergruppe gleichzeitig abtasten.If the sampling is to be accelerated even further, a sampling device can also sample all bits of a bit pattern group at the same time.
Um die Zuordnung zwischen Einzelbit und Abtasteinrichtung zu verbessern, wird jedes Einzelbit einer Bitmustergruppe durch ein Einzelabtastelement der Abtasteinrichtung abgetastet.To improve the association between single bit and scanner, each single bit of a bit pattern group is sampled by a single sample element of the scanner.
Um eine möglichst große Auflösung bei der Bestimmung der kinematischen Messgröße zu erhalten, sind in Relativbewegungsrichtung benachbarte Bitmustergruppen um jeweils ein Einzelbit relativ zueinander verschoben. Das heißt, man erhält die zu einer bereits abgetasteten Bitmustergruppe nächst benachbarte Bitmustergruppe durch Verschiebung der Bitmustergruppe um ein Einzelbit. In diesem Zusammenhang ist es weiterhin von Vorteil, dass nach Abtastung einer Bitmustergruppe die dieser folgende Bitmustergruppe sich durch Abtastung nur des verschobenen Einzelbits aus der bereits vorher abgetasteten Bitmustergruppe ergibt, wobei noch zu beachten ist, dass für das durch die Verschiebung neu hinzugekommene Einzelbit an einem Ende der Bitmustergruppe am anderen Ende ein Einzelbit wegfällt, so dass die Gesamtanzahl der Einzelbits einer Bitmustergruppe konstant bleibt.In order to obtain the greatest possible resolution in the determination of the kinematic measured variable, adjacent bit pattern groups are displaced relative to one another by a single bit in the relative direction of movement. That is, one obtains the next adjacent bit pattern group to an already sampled bit pattern group by shifting the bit pattern group by a single bit. In this context, it is also advantageous that after sampling a bit pattern group, the following bit pattern group is obtained by sampling only the shifted single bit from the previously sampled bit pattern group, wherein it should be noted that for the newly added by the shift single bit on a At the other end of the bit pattern group, a single bit is eliminated, so that the total number of individual bits of a bit pattern group remains constant.
Soll beispielsweise eine kinematische Messgröße bei einer linearen Bewegung erfasst werden, kann das Bitmuster entlang einer im Wesentlichen gradlinigen Bahn abgetastet werden.If, for example, a kinematic measured variable is to be detected in a linear movement, the bit pattern can be scanned along a substantially rectilinear path.
Soll entsprechend eine Drehbewegung erfasst werden, kann das Bitmuster entlang einer im Wesentlichen kreisförmig gekrümmten Bahn abgetastet werden. Dabei kann diese kreisförmig gekrümmte Bahn auch als Schraubenlinie oder Spirale ausgebildet sein, wenn sich beispielsweise das bewegliche Objekt schraubenförmig zum stationären Objekt bewegt.If a rotational movement is to be detected correspondingly, the bit pattern can be scanned along a substantially circularly curved path. In this case, this circularly curved path may also be formed as a helix or spiral, for example, when the movable object moves helically to the stationary object.
Es ist selbstverständlich, dass in irgendeiner Weise die Einzelbits abgetastet werden müssen. Zur Abtastung können beispielsweise die Merkmale oder Zustände eines Einzelbits dienen. Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Einzelbit beispielsweise zwei unterschiedliche körperliche Merkmale alternativ aufweisen. Ein Beispiel für solche körperlichen Merkmale ist eine Vertiefung oder Erhöhung im beweglichen oder stationären Objekt. Diese körperlichen Merkmale sind durch entsprechende Ausbildungen der Abtasteinrichtung feststellbar. Die Ausbildung der körperlichen Merkmale kann ebenfalls am stationären Objekt erfolgen, wobei die Abtasteinrichtung am jeweils anderen Objekt angeordnet ist. Es ist ebenfalls möglich, sowohl Bitmuster als auch Abtasteinrichtungen an beiden Objekten vorzusehen, wodurch sich eine redundante Bestimmung der kinematischen Messgrößen in einfacher Weise ergibt.It is understood that in some way the individual bits must be sampled. For example, the features or states of a single bit can be used for sampling. For example, in one embodiment, the single bit may alternatively comprise two different physical features. An example of such physical features is a depression or elevation in the moving or stationary object. These physical features can be detected by appropriate designs of the scanner. The formation of the physical features can also take place on the stationary object, wherein the scanning device is arranged on the respective other object. It is also possible to provide both bit patterns and scanning devices on both objects, resulting in a redundant determination of the kinematic variables in a simple manner.
Bei einer andere Ausbildungsform kann das Einzelbit beispielsweise unterschiedlich Reflektionsvermögen als Merkmal aufweisen. Soll jedes Einzelbit zwei Merkmale aufweisen können, so kann es beispielsweise gut und schlecht reflektierend sein, wobei das Reflektionsvermögen durch entsprechende Abtasteinrichtungen mit Leuchtdioden oder dergleichen feststellbar ist. Bei einem noch weiteren Ausführungsbeispiel kann jedes Einzelbit alternativ beispielsweise zwei unterschiedlich elektrisch leitfähige Zustände aufweisen. Das heißt, das Bitmuster besteht aus unterschiedlich elektrisch leitfähigen Einzelbits.For example, in another embodiment, the single bit may have different reflectivity as a feature. Should every one Single bit may have two features, it may for example be good and bad reflective, the reflectivity by appropriate scanning devices with LEDs or the like can be determined. In a still further embodiment, each single bit alternatively may comprise, for example, two different electrically conductive states. That is, the bit pattern consists of different electrically conductive single bits.
Bei einem noch weiteren Ausführungsbeispiel können sich die Zustände des Einzelbits in ihrem magnetischen Verhalten unterscheiden. Das heißt, die Einzelbits können unterschiedlich magnetisiert sein.In yet another embodiment, the states of the single bit may differ in their magnetic behavior. That is, the individual bits can be magnetized differently.
Es besteht weiterhin die Möglichkeit, dass auch zwei oder auch mehr Bitmustergruppen insbesondere gleichzeitig durch die Abtasteinrichtung abgetastet werden. Dies hätte den Vorteil, dass an unterschiedlichen Stellen von beweglichem und stationärem Objekt eine Bestimmung der kinematischen Messgröße alternativ oder auch gleichzeitig möglich ist.There is also the possibility that two or even more bit pattern groups are scanned in particular simultaneously by the scanning device. This would have the advantage that a determination of the kinematic measured variable is alternatively or simultaneously possible at different locations of the movable and stationary object.
In diesem Zusammenhang besteht ebenfalls die Möglichkeit, dass die Bitmuster redundant abgetastet werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass Bitmuster und Abtasteinrichtungen an beiden Objekten vorgesehen sind.In this context, there is also the possibility that the bit patterns are scanned redundantly. This can be done, for example, by providing bit patterns and scanning devices on both objects.
Je nach Erfordernis kann eine Kodierung einer positionsbezogenen Bitmustergruppe durch drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht oder mehr Einzelbits erfolgen. Die jeweilige Breite eines Einzelbits kann dabei relativ gering sein, so dass sich die Auflösung der kinematischen Messgröße entsprechend erhöhen lässt.Depending on the requirement, a coding of a position-related bit pattern group can be effected by three, four, five, six, seven, eight or more individual bits. The respective width of a single bit can be relatively low, so that the resolution of the kinematic measurement variable can be increased accordingly.
Um beispielsweise bei Ausfall einer Spannungsversorgung von Auswerte- oder Abtasteinrichtung auch nach Wiederinbetriebnahme direkt eine Information über die Relativposition von den Objekten zu erhalten, kann eine Speichereinrichtung insbesondere nicht flüchtig die jeweils zuletzt abgetastete Bitmustergruppe speichern. Es besteht natürlich ebenfalls die Möglichkeit, nach Wiederinbetriebnahme von Auswerte- oder Abtasteinrichtung beispielsweise die Relativposition direkt durch Abtasten der aktuellen Bitmustergruppe wieder zu bestimmen.In order to obtain information about the relative position of the objects, for example, even in the event of a power supply failure of the evaluation or scanning device, even after restarting, a memory device can, in particular non-volatile, store the respectively last sampled bit pattern group. Of course, it is also possible, for example, to re-establish the evaluation or scanning device to determine the relative position directly by scanning the current bit pattern group again.
Um eine Information über den gesamten Bewegungsbereich zu erhalten, kann wenigstens einmal die Speichereinrichtung eine Gesamtmesssignalinformation für den Gesamtbewegungsbereich der Abtasteinrichtung und/oder zumindest einer Anzahl von Einzelabtastelementen abspeichern.In order to obtain information about the entire range of motion, the memory device can store at least once a total measurement signal information for the total movement range of the scanning device and / or at least a number of individual scanning elements.
Um die Auflösung bei der Messung der kinematischen Größe zu verbessern, vergleicht eine Vergleichseinrichtung eine aktuelle Messsignalinformation der Abtasteinrichtung mit der Gesamtmesssignalinformation zur Bestimmung von insbesondere Übergängen zwischen den Einzelbits. Dadurch ist mit höherer Genauigkeit als der Auflösung durch die Einzelbits die Relativposition zwischen bewegbarem Objekt und stationärem Objekt feststellbar. Diese entsprechende Auflösung hängt mit der Auflösung der entsprechenden Messsignalinformation zusammen. Diese Auflösung ist so hoch, dass eine Messung und Auswertung der aktuellen Messsignalinformation im Wesentlichen analog oder zumindest quasi analog durchführbar ist. Auf diese Weise ist die Auflösung durch die Einzelbits erheblich gesteigert.In order to improve the resolution during the measurement of the kinematic variable, a comparison device compares a current measurement signal information of the sampling device with the total measurement signal information for determining in particular transitions between the individual bits. As a result, the relative position between the movable object and the stationary object can be detected with a higher accuracy than the resolution by the individual bits. This corresponding resolution is related to the resolution of the corresponding measurement signal information. This resolution is so high that a measurement and evaluation of the current measurement signal information can be carried out substantially analogously or at least virtually analogously. In this way, the resolution is considerably increased by the single bits.
Das Bitmuster weist eine Mehrzahl von aus Einzelbits zusammengesetzten Bitmustergruppen auf. Benachbarte Bitmustergruppen ergeben sich durch Verschieben der Bitmustergruppen relativ zueinander um zumindest ein Einzelbit.The bit pattern has a plurality of bit pattern groups composed of individual bits. Adjacent bit pattern groups result by shifting the bit pattern groups relative to each other by at least a single bit.
Ein solches Bitmuster ist auch in anderer Weise als zur Bestimmung einer kinematischen Messgröße einsetzbar. Beispielsweise kann es bestimmte Positionen entlang eines Gegenstandes eindeutig kennzeichnen, wobei jeder entsprechenden Bitmustergruppe eine bestimmte Position entlang des Gegenstandes zugeordnet ist. Durch diese Positionszuordnung erfolgt gleichzeitig eine eindeutige Kodierung einer solchen Position, so dass sie zur Zuordnung eines weiteren Gegenstands zum mit dem Bitmuster versehenen Gegenstand verwendet werden kann. Weitere Einsätze für ein solches Bitmuster sind offensichtlich.Such a bit pattern can also be used in other ways than for determining a kinematic measured variable. For example, it may uniquely identify certain positions along an object with each corresponding bit pattern group associated with a particular position along the object. At the same time, by means of this position assignment a clear coding of such a position takes place, so that it can be used for the assignment of a further object to the object provided with the bit pattern. Other uses for such a bit pattern are obvious.
Es sei weiterhin angemerkt, dass auch mehrere Bitmuster hintereinander angeordnet sein können, falls die aufeinander abfolgenden Bitmuster sich durch ein weiteres Charakteristikum unterscheiden. Beispielsweise könnte eine unterschiedliche Farbe der hintereinanderfolgenden Bitmuster ein Unterscheidungskriterium sein. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Einzelbits eines Bitmusters beispielsweise durch unterschiedlich körperliche Merkmale voneinander unterschieden sein, während die Einzelbits eines weiteren Bitmusters sich beispielsweise in ihrer Leitfähigkeit, ihrem magnetischen Verhalten oder in einem anderen erfassbaren Charakteristikum unterscheiden. Ebenfalls besteht die Möglichkeit, dass solche Bitmuster nicht hintereinander, sondern versetzt zueinander angeordnet sind, wodurch sich beispielsweise die Auflösung im Vergleich zu nur einem Bitmuster in einfacher Weise erhöhen lässt. Eine Möglichkeit eines solchen Versetzens von zwei Bitmustern relativ zueinander ist die Anordnung auf Lücke von zwei Bitmustern. Dieser Gedanke ist ebenfalls auf drei, vier oder mehr Bitmuster übertragbar.It should also be noted that a plurality of bit patterns can also be arranged one behind the other if the successive bit patterns differ by a further characteristic. For example, a different color of the consecutive bit patterns could be a distinguishing criterion. In a further embodiment, the individual bits of a bit pattern may be distinguished from one another, for example by different physical features, while the individual bits of a further bit pattern differ, for example, in their conductivity, their magnetic behavior or in another detectable characteristic. It is also possible that such bit patterns are arranged one behind the other, but offset from one another, whereby, for example, the resolution can be increased in a simple manner in comparison with only one bit pattern. One way to offset two bit patterns relative to each other is to have the gap space of two bit patterns. This idea is also transferable to three, four or more bit patterns.
Durch die Verschiebung der einzelnen Bitmustergruppen relativ zueinander überlappen sich benachbarte Bitmustergruppen und unterscheiden sich nur in einer Anzahl von Einzelbits geringer als die Anzahl der eine Bitmustergruppe bildenden Einzelbits. Die Bitmustergruppen sind positionsbezogen, so dass jede Bitmustergruppe ein eindeutig einer bestimmten Position zuordbar ist. As a result of the displacement of the individual bit pattern groups relative to one another, adjacent bit pattern groups overlap and only differ in a number of individual bits less than the number of individual bits forming a bit pattern group. The bit pattern groups are positionally related so that each bit pattern group is uniquely assignable to a particular position.
Es sind verschiedene Möglichkeiten denkbar, die Einzelbits in ihrem Informationsgehalt zu kennzeichnen. Beispielsweise können jedem Einzelbit spezifische, variierbarere Merkmale oder Zustände eines Körpers oder Teilkörpers zugeordnet werden, wobei die kinematische Größe des Körpers beziehungsweise des Teilkörpers zu ermitteln ist. Beispiele für solche spezifischen Merkmale oder Zustände sind Erhöhungen/Vertiefungen, unterschiedliches Reflektionsvermögen, unterschiedliche elektrische Leitfähigkeit, unterschiedliches magnetisches Verhalten, unterschiedliche Farben usw.. Die entsprechenden Merkmale beziehungsweise Zustände sind durch eine entsprechende Abtasteinrichtung abtastbar und dann durch eine Auswerteeinrichtung in eine entsprechende kinematische Messgröße umsetzbar.There are various possibilities conceivable to mark the individual bits in their information content. For example, each individual bit can be assigned specific, more variable characteristics or states of a body or partial body, wherein the kinematic size of the body or of the partial body is to be determined. Examples of such specific features or states are elevations / depressions, different reflectivity, different electrical conductivity, different magnetic behavior, different colors, etc. The corresponding features or states can be scanned by a corresponding scanning device and then converted by an evaluation device into a corresponding kinematic measurement variable ,
Die das Bitmuster bildenden Einzelbits können in unterschiedlicher Weise je nach Erfordernis angeordnet sein. Eine lineare, eine kreisförmige oder auch eine spiralförmige Anordnung sind denkbar.The individual bits forming the bit pattern may be arranged in different ways as required. A linear, a circular or a spiral arrangement are conceivable.
Jeder Bitmustergruppe ist ein Dezimalwert eineindeutig zuordbar. Dies bedeutet, dass die Zuordnung in beide Richtungen eindeutig ist, so dass sowohl jeder Bitmustergruppe genau ein Dezimalwert als auch jedem Dezimalwert genau eine Bitmustergruppe zugeordnet ist. Die Kodierung der Bitmustergruppen erfolgt analog.Each bit pattern group is one-decimal one-to-one. This means that the assignment in both directions is unique, so that each bit pattern group is assigned exactly one decimal value and every decimal value is assigned exactly one bit pattern group. The coding of the bit pattern groups takes place analogously.
Ein Beispiel für eine solche Kodierung des Bitmusters ist ein binäres Bitmuster.An example of such coding of the bit pattern is a binary bit pattern.
Bei der Realisierung der Einzelbits und deren Abtastung durch eine zugehörige Abtasteinrichtung hat es sich in vorteilhafter Weise ergeben, dass nicht nur jedes Einzelbit an sich, sondern auch Übergänge zwischen Einzelbits erfassbar sind. Durch die Erfassung solcher Übergänge wird die Auflösung zur Bestimmung der kinematischen Messgröße in einfacher Weise erhöht. Dies erfolgt dadurch, dass mittels einer Vergleichseinrichtung eine aktuell abgetastete Bitmustergruppe mit abgespeicherten Informationen über zumindest diese oder gegebenenfalls alle Bitmustergruppen verglichen wird. Durch diesen Vergleich ist dann feststellbar, ob eine Verschiebung um weniger als ein Einzelbit vorliegt, so dass die Position auch mit einer Genauigkeit von einem Bruchteil der Ausdehnung eines Einzelbits bestimmbar ist.In the realization of the individual bits and their sampling by an associated sampling device, it has been found in an advantageous manner that not only each single bit per se, but also transitions between individual bits can be detected. By detecting such transitions, the resolution for determining the kinematic parameter is increased in a simple manner. This is done by comparing a currently sampled bit pattern group with stored information about at least these or possibly all bit pattern groups by means of a comparison device. It can then be determined by this comparison whether there is a shift by less than a single bit, so that the position can also be determined with an accuracy of a fraction of the extent of a single bit.
Das Bitmuster kann aus unterschiedlichen Anzahlen von Einzelbits zusammengesetzt sein, wobei diese Anzahl unter anderem von der Art der Kodierung des Bitmusters und der Anzahl der Merkmale beziehungsweise Zustände, die für ein Einzelbit möglich sind, abhängt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Bitmuster 2n Einzelbits mit n als natürlicher Zahl und je Bitmustergruppe n Einzelbits auf. Ist beispielsweise n = 4, so werden 16 Einzelbits und Bitmustergruppen von jeweils vier Einzelbits verwendet. Da sich jede Bitmustergruppe gegebenenfalls durch Verschieben um nur ein Einzelbit aus der jeweils vorangehenden oder nachfolgenden Bitmustergruppe ergibt, sind auf diese Weise 16 Bitmustergruppen gegeben. Wie bei einem binären System üblich, ist in diesem Zusammenhang jeder Bitmustergruppe ein Dezimalwert von 0 bis 15 eineindeutig zuordbar, so dass 16 verschiedene Positionswerte abtastbar sind. Wie bereits vorangehend ausgesagt, sind ebenfalls Zwischenpositionswerte durch Übergänge zwischen den Einzelbits feststellbar.The bit pattern may be composed of different numbers of individual bits, this number depending among other things on the type of coding of the bit pattern and the number of features or states that are possible for a single bit. In a preferred embodiment, the bit pattern has 2 n individual bits with n as a natural number and per bit pattern group n individual bits. For example, if n = 4, 16 individual bits and bit pattern groups of four individual bits are used. Since each bit pattern group results, if necessary, by shifting by only a single bit from the respectively preceding or following bit pattern group, 16 bit pattern groups are given in this way. As is usual with a binary system, in this context each bit pattern group can be uniquely assigned a decimal value from 0 to 15, so that 16 different position values can be scanned. As already stated above, intermediate position values can also be determined by transitions between the individual bits.
Im Folgenden werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren erläutert.In the following, advantageous embodiments of the invention will be explained with reference to FIGS.
Es zeigen:Show it:
In
Die Abtasteinrichtung
Die Abtasteinrichtung
Es ist selbstverständlich, dass die Anordnung von Bitmuster
Im unteren Teil der
In
Auf der Abszisse ist im Wesentlichen der Weg und auf der Ordinate die Amplitude des Messsignals dargestellt. Der Verlauf des Messsignals wird durch die Spule im Wesentlichen analog oder quasi analog erzeugt, so dass sich ein sehr exakter Verlauf der Gesamtmesssignalinformation
Die Gesamtmesssignalinformation
Durch die Aufzeichnung der Gesamtmesssignalinformation
Die Zunahme und Abnahme des Signals nach
In
Dem beweglichen Objekt
Die nebeneinander angeordneten Spulen bilden zusammen die Abtasteinrichtung
Die Auflösung ergibt sich in diesem Zusammenhang als Quotient aus der analogen Bitauflösung
Die insgesamt zu messende Länge ergibt sich durch das Produkt aus mechanischer Bitbreite
Die gesamte Länge eines von der Abtasteinrichtung abzufahrenden Weges ergibt sich im Wesentlichen durch die Addition der Länge des Messweges und die Breite
Die maximale Länge eines Merkmals-/Zustandsbereichs
In
Die verschiedenen Bitmustergruppen
In
Die in den
In
Im Folgenden wird kurz die Funktionsweise der Erfindung beschrieben.The operation of the invention will be briefly described below.
Das Bitmuster dient in serieller Anordnung beispielsweise zur Positionsbestimmung von zwei relativ zueinander bewegbaren Objekten. Verschiedene Bitmustergruppen
Da sich jede Bitmustergruppe durch Verschieben um ein Einzelbit gegenüber der vorangehenden beziehungsweise anschließenden Bitmustergruppe ergibt, ist es im Wesentlichen ausreichend, wenn nur dieses verschobene Einzelbit abgetastet und mit den bereits abgetasteten verbleibenden Einzelbits der entsprechenden Bitmustergruppe
Nach
Andere Bitmuster mit 2n Einzelbits und Bitmustergruppen mit n Einzelbits sind ebenfalls verwendbar, wobei n eine natürliche Zahl ist.Other bit patterns with 2 n single bits and bit pattern groups with n single bits are also usable, where n is a natural number.
Claims (13)
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2002109058 DE10209058B4 (en) | 2002-03-01 | 2002-03-01 | Method and bit pattern for determining a kinematic measured variable |
| AU2003206963A AU2003206963A1 (en) | 2002-03-01 | 2003-02-28 | Absolute position encoder |
| US10/506,221 US7091883B2 (en) | 2002-03-01 | 2003-02-28 | Absolute position encoder |
| GB0421150A GB2405757B (en) | 2002-03-01 | 2003-02-28 | Transducer, method and coding pattern for determining a kinematic measurable variable |
| BR0308140-0A BR0308140A (en) | 2002-03-01 | 2003-02-28 | Absolute position encoder |
| DE10392297T DE10392297B4 (en) | 2002-03-01 | 2003-02-28 | Method for determining the position of a moving object relative to a stationary object using bit patterns, with a sample bit pattern signal that directly indicates object position and direction of movement without signal summation |
| PCT/EP2003/002078 WO2003074977A1 (en) | 2002-03-01 | 2003-02-28 | Absolute position encoder |
| NO20044210A NO20044210L (en) | 2002-03-01 | 2004-09-30 | Coding device for absolute position |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2002109058 DE10209058B4 (en) | 2002-03-01 | 2002-03-01 | Method and bit pattern for determining a kinematic measured variable |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10209058A1 DE10209058A1 (en) | 2003-09-11 |
| DE10209058B4 true DE10209058B4 (en) | 2015-02-12 |
Family
ID=27740567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2002109058 Expired - Fee Related DE10209058B4 (en) | 2002-03-01 | 2002-03-01 | Method and bit pattern for determining a kinematic measured variable |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE10209058B4 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009022019A1 (en) * | 2009-05-15 | 2010-11-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Arrangement with a position sensor detecting the position of a mechanical moving part |
| DE102013005670B4 (en) | 2013-04-03 | 2018-11-08 | Audi Ag | Suspension strut mount for a vehicle body and corresponding vehicle body |
| DE102020107229A1 (en) | 2020-03-17 | 2021-09-23 | Balluff Gmbh | Method for operating an absolute measuring position detection system with a single-track magnetic code object |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3702471A (en) * | 1970-01-08 | 1972-11-07 | Ferranti Ltd | Measuring apparatus |
| DE3035774A1 (en) * | 1980-09-23 | 1982-05-27 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Digital position transducer - has series of markings on one part generating bit patterns in row of detectors |
| US4628298A (en) * | 1984-06-22 | 1986-12-09 | Bei Motion Systems Company, Inc. | Chain code encoder |
| US4631519A (en) * | 1982-09-01 | 1986-12-23 | Rosemount Engineering Company Limited | Position measuring apparatus |
| DE3703327A1 (en) * | 1986-02-18 | 1987-08-20 | Mettler Instrumente Ag | METHOD AND DEVICE FOR OPTICAL POSITION MEASUREMENT |
| DE19513829A1 (en) * | 1995-04-12 | 1996-10-17 | Itt Ind Gmbh Deutsche | Determining absolute position in linear or rotary displacements in e.g. machine tool such as drill or lathe |
| DE19541768A1 (en) * | 1995-11-09 | 1997-05-22 | Itt Ind Gmbh Deutsche | Position determination system of linear or rotational movable element |
| DE19638911A1 (en) * | 1996-09-23 | 1998-03-26 | Teves Gmbh Alfred | Rotation angle sensor for motor vehicle |
-
2002
- 2002-03-01 DE DE2002109058 patent/DE10209058B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3702471A (en) * | 1970-01-08 | 1972-11-07 | Ferranti Ltd | Measuring apparatus |
| DE3035774A1 (en) * | 1980-09-23 | 1982-05-27 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Digital position transducer - has series of markings on one part generating bit patterns in row of detectors |
| US4631519A (en) * | 1982-09-01 | 1986-12-23 | Rosemount Engineering Company Limited | Position measuring apparatus |
| US4628298A (en) * | 1984-06-22 | 1986-12-09 | Bei Motion Systems Company, Inc. | Chain code encoder |
| DE3703327A1 (en) * | 1986-02-18 | 1987-08-20 | Mettler Instrumente Ag | METHOD AND DEVICE FOR OPTICAL POSITION MEASUREMENT |
| DE19513829A1 (en) * | 1995-04-12 | 1996-10-17 | Itt Ind Gmbh Deutsche | Determining absolute position in linear or rotary displacements in e.g. machine tool such as drill or lathe |
| DE19541768A1 (en) * | 1995-11-09 | 1997-05-22 | Itt Ind Gmbh Deutsche | Position determination system of linear or rotational movable element |
| DE19638911A1 (en) * | 1996-09-23 | 1998-03-26 | Teves Gmbh Alfred | Rotation angle sensor for motor vehicle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE10209058A1 (en) | 2003-09-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2561319B1 (en) | Position detecting device and method for producing a marking arrangement for a position detecting device | |
| EP0172323B1 (en) | Measuring apparatus | |
| EP2221587B1 (en) | Absolute magnetic positioner | |
| EP2502030B2 (en) | Inductive measuring device for detecting lengths and angles | |
| EP0118673B1 (en) | Measurement device | |
| EP2182330B1 (en) | Positioning / distance measuring system with encoded measurement body | |
| DE4243778A1 (en) | Position detection method, e.g. for vehicle steering wheel angle | |
| DE102008046741A1 (en) | Inductive position sensor, measuring system equipped therewith and method for operating a position sensor | |
| DE112010003273B4 (en) | An apparatus and method for capacitive linear displacement measurement | |
| WO2008043614A2 (en) | Measuring element comprising a track used as a material measure, and corresponding measurement method carried out by means of such a measuring element | |
| DE69726181T2 (en) | METHOD FOR DIGITAL POSITION MEASUREMENT | |
| EP2159549B1 (en) | Device for measuring the relative position between a material measure and a read head | |
| DE10209058B4 (en) | Method and bit pattern for determining a kinematic measured variable | |
| EP1770372B1 (en) | Position measuring device | |
| DE102017204871A1 (en) | Energy-saving positioning method | |
| EP1321743B1 (en) | Absolute length measuring system with a measuring rod moving with respect to mutually spaced length sensors | |
| EP1770375B1 (en) | Position measuring device with two scales whose coded tracks overlap one another | |
| DE10392297B4 (en) | Method for determining the position of a moving object relative to a stationary object using bit patterns, with a sample bit pattern signal that directly indicates object position and direction of movement without signal summation | |
| DE4309881C1 (en) | Absolute position measuring device - uses sensor with strip sensor elements scanning successive codes in adjacent measuring track segments | |
| DE102008010095A1 (en) | Measuring standard, measuring device and measuring method for absolute position determination | |
| DE10230471B4 (en) | Measuring system for absolute value acquisition of angles or paths | |
| EP4242595B1 (en) | Position, length or angle determination device and method | |
| DE4314636C2 (en) | Length encoder device for determining the position of a scanning device on a cable and method for such a position determination | |
| EP3924696B1 (en) | Position-measuring device for measuring an absolute position | |
| CH685172A5 (en) | Position-measuring device. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8125 | Change of the main classification |
Ipc: G01B 21/02 AFI20051017BHDE |
|
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: SPARING - ROEHL - HENSELER, DE |
|
| R016 | Response to examination communication | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
| R020 | Patent grant now final | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |