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Verfahren und Vorrichtung zur Positionsmessung mit mehr als zwei Sensoren

IP.com Disclosure Number: IPCOM000035541D
Original Publication Date: 2005-Feb-25
Included in the Prior Art Database: 2005-Feb-25
Document File: 3 page(s) / 70K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Im Folgenden werden verschiedene Verfahren bzw. Vorrichtungen zur Positionsmessung beschrieben, die sich des „sin/cos-Geber-Grundprinzips“ nach dem Stand der Technik (z.B. Offenlegungsschrift DE 2729697 A1) bedienen, sich aber dadurch unterscheiden, dass sie statt zwei nun mehr als zwei Sensoren benutzen, wie dies in Abbildung 1 veranschaulicht ist. Von Verfahren nach dem Stand der Technik (z.B. Patentschrift DE 3239108 C2, „Vorrichtung zur Gewinnung oberwellenfreier periodischer Signale“ (A. Spies, Heidenhain): 2N Abtastelemente zur Unterdrueckung der Oberwellen bis zur (N-1)-ten), die auch mehr als zwei Sensoren verwenden, unterscheiden sich die vorgeschlagenen Loesungen durch mindestens eines der folgenden Merkmale: a) Die Sensorsignale koennen vor der Linearkombination einer Korrektur unterzogen werden. Eine solche Korrektur kann dafuer sorgen, dass die korrigierten Signale, als Funktion der zu messenden Position betrachtet, moeglichst ideal sinusfoermig und offsetfrei sind, und moeglichst alle die gleiche Amplitude und untereinander einen moeglichst gleichen Phasenversatz haben. Solche Korrekturverfahren, die mindestens einen Teil der genannten Aufgaben erfuellen, sind zumindest fuer den Fall von genau zwei Sensoren Stand der Technik. Fuer den Fall von mehr als zwei Sensoren koennen die Verfahren in mehr oder weniger nahe liegender Art und Weise abgewandelt werden.

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S

Verfahren und Vorrichtung zur Positionsmessung mit mehr als zwei Sensoren

Idee: Dr. Roland Finkler, DE-Erlangen; Dr. Hans-Georg Koepken, DE-Erlangen

Im Folgenden werden verschiedene Verfahren bzw. Vorrichtungen zur Positionsmessung beschrieben, die sich des "sin/cos-Geber-Grundprinzips" nach dem Stand der Technik (z.B. Offenlegungsschrift DE 2729697 A1) bedienen, sich aber dadurch unterscheiden, dass sie statt zwei nun mehr als zwei Sensoren benutzen, wie dies in Abbildung 1 veranschaulicht ist.

Von Verfahren nach dem Stand der Technik (z.B. Patentschrift DE 3239108 C2, "Vorrichtung zur Gewinnung oberwellenfreier periodischer Signale" (A. Spies, Heidenhain): 2N Abtastelemente zur Unterdrueckung der Oberwellen bis zur (N-1)-ten), die auch mehr als zwei Sensoren verwenden, unterscheiden sich die vorgeschlagenen Loesungen durch mindestens eines der folgenden Merkmale:

a) Die Sensorsignale koennen vor der Linearkombination einer Korrektur unterzogen werden. Eine solche Korrektur kann dafuer sorgen, dass die korrigierten Signale, als Funktion der zu messenden Position betrachtet, moeglichst ideal sinusfoermig und offsetfrei sind, und moeglichst alle die gleiche Amplitude und untereinander einen moeglichst gleichen Phasenversatz haben. Solche Korrekturverfahren, die mindestens einen Teil der genannten Aufgaben erfuellen, sind zumindest fuer den Fall von genau zwei Sensoren Stand der Technik. Fuer den Fall von mehr als zwei Sensoren koennen die Verfahren in mehr oder weniger nahe liegender Art und Weise abgewandelt werden.

b) Bei geeigneter Anzahl und Anordnung der Sensoren kann man die Sensorsignale in entsprechender Art und Weise weiterverarbeiten, wie dies bei bekannten Oversampling-Verfahren mit den dort zeitlich nacheinander anfallenden Messwerten geschieht. Dies ist dann moeglich, wenn je zwei Sensoren bezogen auf eine Spursignalperiode um 90° versetzt zueinander angeordnet sind (wie z.B. beim "sin/cos-Geber-Grundprinzip") und die Sensoren gleichmaessig verteilt sind. Alternativ koennen die Sensoren auch in zwei Gruppen aufgeteilt sein, innerhalb derer die Sensoren gleichmaessig verteilt sind, wenn die beiden Gruppen bezogen auf eine Spursignalperiode um 90° versetzt zueinander angeordnet sind.

c) Wie b), jedoch so, dass die Sensoren in geeigneter Weise ueber mehrere Spursignalperioden gleich verteilt sind.

d) Im Falle einer Analog-Digital-Wandlung der Sensorsignale bzw. der korrigierten Sensorsignale muss diese Wandlung nicht gleichzeitig erfolgen, sondern kann auch in schneller Folge nacheinander geschehen. Bei gleichzeitiger Realisierung des Merkmals b) erhaelt man dann quasi eine Mischform aus diesem Merkmal und den bekannten Oversampling-Verfahren.

e) Anstelle einer Auswertung nach dem "sin/cos-Geber-Grundprinzip" koennen bei mehr als zwei Sensoren auch grundsaetzlich andere Auswerteverfahren sinnvoll sein, die z.B. mit neuronalen Netzen, Fuzzy-Logik oder Flankendetektion arbeiten. Bei neuronalen Netzen oder bei der Fuzzy-Lo...