CN110388871A - 用于运行地面搬运车的光学传感器单元的方法和光学传感器单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行地面搬运车的光学传感器单元的方法，该传感器单元检测设置于地面搬运车的缸的活塞杆上的标记，该传感器单元包括具有用于将光学辐射发射到活塞杆上的发射器和用于检测由活塞杆反射的光学辐射的接收器的至少一个传感器元件，在接收器中检测到的辐射由于标记而产生振荡的电压信号，该电压信号随后被转换成二进制数字信号，其特征在于以下步骤：预定发生在接收器上的目标电压幅值作为参考变量；设定施加到发射器上的控制电流Istell作为控制变量；在由跨过多个标记而产生的多个电压波动上基于电压信号的相应实际电压幅值确定平均实际电压幅值确定在目标电压幅值和平均实际电压幅值之间的控制偏差通过独立于控制偏差改变控制电流Istell，校正平均实际电压幅值

Description

用于运行地面搬运车的光学传感器单元的方法和光学传感器 单元
技术领域
本发明涉及一种用于运行地面搬运车的光学传感器单元的方法，并涉及一种这种类型的光学传感器单元。所述光学传感器单元用于确定地面搬运车的缸的活塞杆的伸出位置。
背景技术
地面搬运车通常包括一个或多个液压缸，所述液压缸特别用于使承载件伸出和实现起升支柱的不同支柱级。为了正确运行地面搬运车，期望随时都能尽可能准确地了解当前起升高度。为此目的已知不同的传感器，例如拉线传感器、齿带或感应式接近开关。还已知液压缸上的位移测量系统。
例如DE 10 2015 104 201 A1和DE 10 2016 103 721 A1分别描述了包括设有标记的活塞杆的缸，所述标记通过光学传感器读出。在活塞杆的伸出和缩回期间，由传感器单元发出的光学辐射交替地在标记的和未标记的区域中扫过，由此导致通过所反射的辐射产生的信号的周期性变化。因此可以对所扫描的标记进行计数并可以确定当前伸出位置。这里，特别重要的是，传感器单元始终可靠地辨识标记。然而，由于所涉及的部件所具有的老化现象，这通常困难以实现。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于运行地面搬运车的光学传感器单元的方法以及一种光学传感器单元，所述方法和光学传感器单元可以确保长期可靠地确定活塞杆的起升位置。
本发明通过根据权利要求1的方法以及通过根据权利要求13的光学传感器单元实现该目的。有利的实施例为从属权利要求、说明书和附图的主题。
在根据本发明的用于运行地面搬运车的光学传感器单元的方法中，所述传感器单元检测设置于地面搬运车的缸的活塞杆上的标记，该传感器单元包括至少一个传感器元件，所述传感器元件具有用于将光学辐射发射到活塞杆上的发射器和用于检测由活塞杆反射的光学辐射的接收器，在接收器中检测到的辐射由于标记而产生振荡的电压信号，该电压信号随后被转换成二进制数字信号，所述方法包括以下步骤：
-规定在接收器上出现的目标电压幅值作为参考变量，
-设定施加到发射器上的控制电流Istell作为控制变量，
-在多个由于经过多个标记而产生的电压波动上由电压信号的相应实际电压幅值求得平均实际电压幅值
-确定在目标电压幅值和平均实际电压幅值之间的控制偏差
-通过根据控制偏差改变控制电流Istell，校正平均实际电压幅值
如上所述，通过由光学传感器单元检测设置在活塞杆上的标记来确定活塞杆从缸中的伸出位置。标记尤其是可以彼此等距地设置在活塞杆上。此时在接收器中得到周期性的电压信号。传感器单元可具有一个或多个传感器元件，所述传感器元件分别具有一个发射器和一个接收器。尤其是当仅设有一个传感器元件时，伸出位置可以通过对所经过标记进行计数来确定。如果设置有多个传感器元件，可尤其使用数字式的二进制信号的前后相继的侧沿的序列。因此，例如可以通过存储于分析评估单元中的逻辑关系而给由这些传感器元件产生的二进制信号的组合分配活塞位置。就是说，基于位移测量确定当前活塞位置。此外，从活塞位置的时间变化还可以得出活塞的伸出和/或缩回速度。然后可以通过数字转换器将接收器所记录的电压变动转换成数字二进制信号，该二进制信号在两个状态之间切换。该二进制信号尤其是可以具有状态0和状态1，其中状态0对应于高电压信号并从而可以指示活塞杆上的空缺，而状态1对应于低电压信号并从而可以指示活塞杆上的标记。当然这些状态也可以相反地定义。特别是可以定义切换阈值，使得在可能存在的电压信号噪声期间不会不希望地发生切换。分辨率，即活塞位置确定的精确度由设置在活塞杆上的标记之间的距离得出，并且在有多个传感器单元的情况下，由传感器元件之间的距离得出。
特别是在传感器单元和/或缸的长期运行期间，出现大量老化现象。例如，可由于活塞杆上的标记的磨损导致标记区与非标记区之间标记对比度的降低，这使得检测标记变得更难。此外，传感器元件的老化也会导致可靠性变差的检测。发射器的发光强度会因此减弱。最终，系统所包含的部件的公差以及温度波动和由于湿空气冷却而导致在传感器元件或活塞杆上的可能存在的轻微的结露也会影响测量精度。对此，已经认识到，所有这些误差源导致由接收器记录的电压信号中的由于幅值下降和平均值减小造成的偏差。结果使得可能定义的数字切换阈值的准确性也会降低。
根据本发明设定，通过作为控制变量改变施加给传感器元件的发射器的电流Istell来进行补偿。以这种方式，通过增加控制电流Istell，可以补偿发射器强度的损失以及活塞杆上的标记的对比度的损失。这可以通过根据本发明使用上述调节方法实现，尤其是全自动地实现。在此可以首先将任意的控制电流规定给发射器，例如可如以下详细地解释地事先执行该方法来确定所述控制电流。控制电流Istell致使由发射器发射规定强度的光辐射。在活塞杆上反射的辐射由接收器接收并导致由于经过的多个标记而在接收器中产生周期性的电压波形。这里，最佳电压幅值被规定为参考变量。从规定的电压幅值减去在多个电压波动上确定的实际电压幅值的平均值以这种方式确定控制偏差然后使用该控制偏差作为输入变量用于发射器的电流调节。因此，通过施加给发射器的输入电流，尤其是通过将输出电压的电压幅值调节为平均实际电压幅值来调节在发射器中出现的输出电压。通过考虑到周期性电压的多个波动上的平均实际电压幅值，可以实现更为缓和的调节；尤其是可以补偿例如由特别亮或暗的部分引起的极端值。此外可以定义切换阈值，如在下面所解释的那样。如果例如可能为LED(发光二极管)的发射器例如现在由于老化或由于温度差而改变了其特性，则根据本发明，通过改变供应给发射器的控制电流来进行补偿。这同样适用于标记磨损时。因此，通过改变控制电流抵消所检测到的信号的减弱，即，发生于接收器处的电压幅值中的降低。这确保了总是能尽可能可靠地识别活塞杆上的标记。
根据一个实施例，如果当前实际电压幅值超过容许正控制偏差+则通过增加施加到发射器的控制电流Istell来校正平均实际电压幅值和/或如果实际电压幅值低于负容许控制偏差-则通过减小施加到发射器的控制电流Istell来校正平均实际电压幅值因此当正控制偏差+被超出时使施加到发射器上的电流Istell增加一个常数值，而当该值降低到负控制偏差+以下时使其减小一个常数值。最终，这是一个范围控制器。在该情况下，仅在如果当前实际电压幅值偏离目标电压幅值的量大于控制偏差的量时才对平均实际电压幅值进行调节。结果，限定了一个确定的可靠的公差(容许)范围，在该范围内最初不进行调节。
根据一个实施例，通过将所确定的控制偏差换算成要通过P、PI或PID控制器设定的发射器的控制电流Istell来校正平均实际电压幅值这种控制器是周知的。
根据另一个实施例，如果当前实际电压幅值落在的范围内，即，当满足时，调节控制电流Istell，使得在接收器上产生的平均实际电流与切换阈值一致，由此校正平均实际电压幅值因此，除了上述调节以外，也可以在比控制偏差的量小的电压幅值的偏离的情况下进行调节。此时调节进行到预先确定的切换阈值。该切换阈值在该情况下限定一个限制范围，只有当脱离该限制范围时才将周期性电压信号转换成二进制数字信号。如果限定上、下切换阈值，可将平均实际电压例如调节为平均切换阈值。该切换阈值例如可以通过P、PI或PID控制器调节，如已对电压幅值描述过的那样。根据该实施例，进行具有三种不同调节范围的调节：对于得到第一调节范围，对于得到第二调节范围，调节通过上述切换调节或通过P、PI或PID控制器进行。对于得到第三调节范围。
根据另一个实施例，通过在多个波动上确定实际电压的最小值和最大值并求平均值来计算平均实际电压幅值根据该实施例，在检测器上出现的平均电压幅值是通过尤其是最小值和最大值的算术求平均值而确定的。该方法特别简单。然而，原则上，也可以设想其它用于计算平均值的方法
根据一个实施例，在达到了预定的切换阈值ugrenz时将电压信号转换为二进制数字信号，并且将切换阈值调节为在接收器上出现的实际电压在多个电压波动上的平均值尤其是，首先可在多个电压波动上确定在接收器上出现的实际电压的平均值可通过选择最接近的切换阈值来校正预定的切换阈值。因为上述影响以及所导致的幅值的降低以及所导致的由接收器所检测到的电压的平均值的变动，也可能需要对可能定义的切换阈值进行有规律的调节。根据该实施例，这可以通过使用相应的调节方法来实现。在该情况下，首先在多个波动上确定输出电压的平均值，基于该平均值，选择并预定最接近的适当的切换阈值，即，切换阈值被调节为平均值。
根据一个实施例，该方法包括用于校准传感器元件的调试阶段。这在重启包括传感器单元的地面搬运车时可能是必要的。运行开始时，特别可能有助于传感器单元的正常功能的是，尽快地针对当前存在的环境条件调节发射器的控制电流，并可能还调节切换阈值。调试阶段可尤其包括电压幅值的三个波动。为了校准传感器元件，可以设置成将发射器的控制电流的启动值选择为如此大，使得当活塞杆移动时，在发射器中生成一个对于校准足够大的电压幅值。这在多个传感器元件的情况下尤其是合理的，因为并非所有传感器元件都必须同时定位于标记或空缺的前面。在该方法开始时，尚不知道在相应的传感器元件前面是否有较暗的标记或较亮的空缺或者有标记和空缺之间的过渡。在第一种情况下，最大控制电流带来平均输出电压，在第二种情况下，带来最大输出电压。因此，可以设置成均匀地并连续地增加发射器的控制电流直到发射器上的至少一个输出电压达到其最大值。这将是位于空缺前的传感器元件的情形。从当前施加的控制电流开始进行，可对各传感器元件单独地调节发射器电流，其中，只要相应的输出电压小于下限值(尤其1.0V)，则连续地增加相应的控制电流，并且只要相应的输出电压大于上限值(尤其4.0V)，则连续地减小相应的控制电流。使用该方法，确保了在活塞杆运动开始时，所有传感器元件都出于一个产生至少足够大的可检测的电压幅值的区域中。该方法与传感器元件，尤其是LED一起工作效果最佳，具有相同的特征值并且也对于补偿可能的公差具有足够的稳定性。下述方法尤其也可以设想用于这种调试阶段。
根据一个实施例，当通过关闭传感器元件结束该方法时，通过存储发射器的当前实际电流Iist来校准传感器元件，并且当通过接通传感器元件重启该方法时，使用所存储的实际电流Iist作为用于控制电流Istell的初始值。以这种方式，可以基于根据本发明的方法的前一次运行进行校准。可能设置的切换阈值也可以这种方式初始化。此外，可存储温度并且可以根据所存储的规定适配电流。
根据另一个实施例，在第一数量的电压波动上由电压信号的相应实际电压幅值求得平均当前电压幅值通过在第二数量的电压波动上由电压信号的相应实际电压幅值求得平均实际电压幅值来校准传感器元件，确定预定的目标电压幅值和平均实际电压幅值之间的控制偏差通过与控制偏差相关地改变控制电流Istell来校正预定的目标电压幅值波动的第二数量少于波动的第一数量。备选或附加于存储值的上述使用，可以在调试阶段适配这些参数。在该情况下，在调试阶段，与根据本发明的调节相比对在接收器上出现的电压的较少数量的波动进行了测量。例如，在校准期间，最初仅考虑前三个波动，而在校准完成后，总是考虑四个或更多个波动用于平均值计算。作为校准的开始，该调节方法是足够的。
根据另一个实施例，设有至少两个、尤其至少三个沿活塞杆(30)的纵轴线错开的传感器元件，所述传感器元件分别具有一个发射器和一个接收器。因此，传感器单元可包括多个、尤其是三个传感器元件，各传感器元件包括一个用于将光学辐射发射到活塞杆上的发射器和用于检测由活塞杆反射的光学辐射的接收器。在相应的接收器中检测到的辐射由于标记而分别产生振荡电压信号，该电压信号随后被分别转换成二进制数字信号。各个传感器元件根据本发明的方法而受到调节。在标记等距的情况下，活塞杆的伸出位置可尤其是由传感器元件的相位偏移而确定的。伸出位置也可以通过对从电压信号产生的数字二进制信号的连续侧沿进行计数而确定或者通过评价二进制信号的连续侧沿而确定，如前所述。此外，通过使用多个传感器元件，可以实现良好的空间分辨率以及冗余度，并且可以确定活塞杆的运动方向。
根据另一个实施例，如果所有其余的传感器元件已经具有相同的二进制切换状态，则存储用于将一个传感器元件的电压信号转换成二进制数字信号的切换要求，如果其余的传感器元件不再具有相同的二进制切换状态，则将电压信号转换成二进制数字信号。特别地可设置成，如果数字输出端由于一个接收器的相应的电压信号而要输出值1，而所有其余的传感器元件已具有值1，则可存储切换要求，如果其余的传感器元件不再具有相同的切换状态1，则将电压信号转换成二进制数字信号1。对于安全性关键的应用而言尤其重要的是，任何可能的故障都能够被该系统检测到，例如被连接的分析评估单元检测到。尤其是，必须能够可靠地检测到线缆断开，这在所有传感器输出设计成“打开连接器输出”的情况下导致高电平作为输出。在三个传感器元件的情况下，这对应于切换状态“111”。因此必须确保在正常运行期间不能出现状态“111”。这可能是例如弄脏活塞杆时的情况。根据该实施例，作为这个问题的解决方案而设定，如果由于一个接收器的电压信号而使得数字输出端应输出数值1，则检查，其他数字输出端是否已经由于其它传感器元件而输出了值1。如果为是，则不发生切换，即不赋予值1，而仅存储切换要求。仅当其它数字输出端都不再具有值1时才发生切换。此外，可以设定，当数字输出端由于在相应的接收器上出现的电压值而应切换为值0时，首先进行这种切换。随后，可检查是否有对于其他数字输出端的切换要求。如果有，将所述数字输出端设为值1。通过这种方法，可以确保不会达到状态“111”。此外，没有遗漏切换侧沿，而仅仅是稍微有时移，这确保了足够准确的位置检测。对所述评价可以提供一种共同的评估电子设备。此外，各传感器元件可具有单独的传感器内部分析评估单元。
根据另一个实施例，在接收器中通过预先规定控制电流Istell设定的电压幅值被调节到基于发射器的功率能实现的最大电压幅值的大致1/3。该电压幅值已被证明为要求低幅值的发射器的长使用寿命与要求高幅值的可靠信号检测之间的优选的折中方案。然而，如以上所解释的，系统部件越老，则需要维持所希望的电压幅值的控制电流越高。根据本发明的调节因此从所述启动值开始进行。
根据本发明的光学传感器单元用于确定地面搬运车的缸的活塞杆的伸出位置，它具有至少一个传感器元件，所述传感器元件具有用于将光学辐射发射到活塞杆上的发射器和用于检测由活塞杆反射的光学辐射的接收器，所述传感器元件用于检测设置于活塞杆上的标记，在接收器中检测到的辐射由于所述标记而产生振荡的电压信号，所述电压信号随后被转换成二进制数字信号，所述传感器单元包括评估电子设备，所述评估电子设备构造成用于：
-规定在接收器上出现的目标电压幅值作为参考变量，
-设定施加到发射器上的控制电流Istell作为控制变量，
-在多个由于经过多个标记而获得的电压波动上由电压信号的相应实际电压幅值求得平均实际电压幅值
-求出目标电压幅值和平均实际电压幅值之间的控制偏差
-通过与控制偏差相关地改变控制电流Istell，校正平均实际电压幅值
该光学传感器单元适合于执行根据本发明的方法。以上针对根据本发明的方法的陈述因此也适用于该光学传感器单元。传感器元件的发射器尤其可以是LED。多个、尤其是三个传感器元件可分别设置有一个发射器和一个接收器。标记可尤其是彼此等距地设置在活塞杆上。然后在接收器中产生周期性电压信号。
根据一个实施例，所述光学传感器单元具有至少两个、尤其三个等距的传感器元件，这些传感器元件在与缸连接的状态下沿活塞杆的纵轴线错开地设置。在该情况下可如上所述地确定活塞杆的伸出位置。
根据另一个实施例，所述传感器单元具有带有基体的传感器壳体和从基体突出的传感器部分，所述基体具有带有评估电子设备的第一电路板，传感器部分具有带有所述至少一个传感器元件的第二电路板，所述突出的传感器部分构造成用于与缸连接。该基体可以例如设计成长方体。尤其是，该基体可以设计成附接到缸的缸壳体上。为此目的，该基体可例如具有卡接在缸壳体的凹部中的卡接凸块。传感器部分可为圆柱状并可以设计用于容纳在缸的容纳开口中。第二电路板可以包括用于加热传感器元件以防止冷凝的加热元件。
根据本发明用于地面搬运车的缸，特别是液压缸包括：缸壳体；能相对于缸壳体运动地设置在缸壳体中的活塞；与活塞邻接的活塞杆，在所述活塞杆上设有标记；以及根据本发明的指向所述标记的光学传感器单元。这种类型的缸可以设置在地面搬运车中或其上并用于使起升支架和/或承载件伸出和缩回。
附图说明
在下面参考附图说明本发明的示例性实施例。其中：
图1是根据本发明光学传感器单元的透视图，
图2示意性地示出了包括设于其上的标记的活塞杆以及三个传感器元件，
图3示意性地示出了等距标记和三个传感器元件，
图4a示意性地示出了第一方案中的标记，
图4b示意性地示出了第二方案中的标记，
图5示意性地示出了光学传感器单元的电气设计，
图6示出了三个传感器元件的二进制切换信号，
图7是接收器的理想输出电压的曲线图，
图8是检测器的实际发生输出电压的曲线图，
图9示出了存在不同发射器电流时的检测器的输出电压，
图10示出了根据本发明的调节机制。
具体实施方式
只有没有另外指定，在下面用相同的附图标记表示相同的对象。
图1示出根据本发明的传感器单元的示例性设计。该传感器单元包括一个长方体基体12和从该基体12突出的传感器部分14以及连接缆线16和用于附装到地面搬运车的缸上的卡接凸块18。该传感器部分14设计成用于插入到该缸的缸壳体中的开口中，并具有三个传感器元件20a、20b、20c，它们各包括一个发射器和一个接收器。在该情况下发射器可以特别设计为LED。基体12具有第一电路板22，而传感器部分14具有第二电路板24，这仅在图5中示意性地示出。第一电路板22包括具有三个受控电源的微控制器，用于控制设计为LED的发射器，并包括用于例如向车辆控制系统输出信号的输出电路。第二电路板24包括三个传感器元件20a、20b、20c，它们除发射器以外还各具有一个光探测器。
图2是沿纵轴线L延伸的活塞杆30的示意性视图，设有等距的标记32。此外，可看到一个参考标记34，其具有足够的长度使得其可以同时被所有三个传感器元件20a、20b、20c检测到。通过参考标记34，可以可靠地确定活塞杆30的起始位置。包括三个传感器元件20a、20b、20c的传感器单元10因此在图2中部分地示意性示出。作为接收器，传感器元件20a、20b、20c可例如具有与发光二极管匹配的光敏二极管或光电晶体管。传感器元件20a、20b、20c经由其发射器发出光信号，其由活塞杆30反射并在标记32的区域中由于其较深的颜色而按比例地减弱。当活塞杆从其缸壳体缩回或伸出时，所述活塞杆沿传感器单元10移动，结果使得在各传感器元件20a、20b、20c中产生周期性电压信号。在图3中示意性地示出了通过传感器元件进行的对标记32的扫描。
在该情况下位置分辨率取决于相邻传感器元件之间的距离和相邻标记之间的距离。在图4a、4b中示意性地示出了不同宽度和不同间隔的两个标记32a、32b。在这两种情况下在传感器元件20a、20b之间的距离和传感器元件20b、20c之间的距离相同并用字母d标识。在图4a中，标记或空缺宽度为a1＝3/2*d，因此使得位置分辨率为0.5d。在图4b中所示的方案中，标记或空缺宽度为a2＝3/4*d，因此使得位置分辨率更高为0.25d。在第二示例中位置分辨率更高，这原则上允许对活塞的伸出位置的更准确的推定。然而，关于标记，公差具有更多的影响。此外，在图4b中所示的示例性实施例中，与在图4a中所示的示例性实施例相比，由所接收到的电压信号所产生的二进制信号的上升沿和下降沿并非分别依次通过相同的标记和空缺产生，而是通过不同的标记和空缺产生。这还使得标记的可能的公差对测量结果具有特别大的影响。
在图5中示意性地示出了传感器单元的电气设计，如上所述。从该图中可知，微控制器通过三个单独的电源控制传感器元件20a、20b、20c的LED，并使所述LED发出光辐射36。该光辐射36在活塞杆30上的标记32处被反射并被光学传感器元件20a、20b、20c的光探测器捕获。因此，由于活塞杆的运动而在光探测器中产生周期性电压信号，该电压信号又通过微控制器经由输出电路而转换成二进制输出信号。
图6示出传感器元件20a、20b、20c的二进制数字输出信号1-3的时间曲线。该二进制数字信号可取状态1和0，状态1定义标记而状态0定义空缺，如前所述。由于三个传感器元件，因而有三种这样的数字信号。可以清楚地看到可通过数字信号呈现的这两种状态。通过各个记录侧沿，即通过数字信号的各个状态变化，由活塞杆经过的距离可以以规定量递增。在该情况下，在不同传感器元件的信号的两个连续的侧沿之间限定了限定的最佳距离。这是由两个相邻传感器元件之间的距离d与标记和/或空缺之间的距离的比例而生成的。为了确保可靠的扫描，建议即使在标记的出现的公差与老化有关的变化的情况下，也要确保两个连续的侧沿之间的最小距离。此外更详细的可以从DE 10 2015 104 201 A1得知。此外，如前所述，递增(步进)的活塞位置也可以由连续的侧沿的序列和数量确定。例如，由三个传感器元件产生的总体信号可以为“101”。第一传感器元件和第三传感器元件在该情况下位于标记上方，而第二传感器元件位于空缺上方。
图7由标记40示出在一个光探测器，即在接收器上的输出电压的理想形式。该输出电压40遵循具有平均值1.5V的正弦曲线。此外，还示出了从所述输出电压40产生的二进制数字信号42。如果该输出电压40下切换阈值44以下或超过上切换阈值46，则数字信号在状态0和1之间切换。通过限定上切换阈值46、下切换阈值44，确保不会例如由于输出电压40中的噪声发生不期望的切换。该示例在此示出了沿相反方向的切换。然而，也可以构思沿相同方向的切换。
然而，在光学传感器单元的实际运行中，通常并不产生输出电压40的理想的正弦曲线信号，而是如图8所示在幅值中产生变动。电压幅值的这种变动例如是通过活塞杆上的标记的变化导致的，例如通过不是很强地反射的空缺48以及通过变得更亮些的标记50导致。此外，LED的老化导致由接收器产生的电压信号从其理想形式偏离。最终，这些误差源导致相对于理想周期性信号的输出电压40的幅值的减小和平均值的减小。
因此，根据本发明设置成通过传感器内部调节来补偿这些变化。为此目的，供应传感器20a、20b、20c的发射器的电流规定成使得发生在接收器上的输出电压40长期地给出尽可能稳定的信号。如此，例如，LED的老化通过LED电流中的相应增加来补偿。如图9所示，LED电流中的增加致使发生于各个光探测器处的输出电压40的幅值增加和平均值的增加。因此，通过上述效应带来的输出电压40中的变化可以通过调节作为控制变量的LED电流来补偿。
根据本发明的调节方法在图10中示意性地示出。如该图中所示，最初将一目标电压幅值规定为各接收器的参考变量。这是通过对传感器元件20a、20b、20c的各发射器相应地选择调节电流Istell来设定的。为此目的，如图5所示，各传感器元件具有单独的独立控制的电源。通过微控制器在多个波动上、即在多个标记上记录发生在接收器上的所有三个传感器元件的输出电压随后，基于各信号的已知的实际电压幅值微控制器确定平均实际电压幅值以及随后确定在相应的目标电压幅值和相应的平均实际电压幅值之间的控制偏差通过随后改变控制电流Istell，校正平均实际电压幅值然后将该电压信号的幅值调节为目标值。
对于安全性关键的应用而言特别重要的是，所有可能的故障都可以由该系统，例如，通过连接的分析评估单元检测到。尤其是，必须可以可靠地检测线缆断裂，这在将所有传感器输出设计为“打开收集器输出”的情况下，导致输出高电平，即状态“111”。因此必须确保在正常运行期间不能出现状态“111”。这可能是例如弄脏活塞杆时的情况。对此问题的解决方案设定，如果由于一个接收器的电压信号而使得数字输出端要输出数值1，尤其是传感器内部分析评估单元，检查是否其他数字输出端已经由于其它传感器元件而输出了值1。如果为是，则不发生切换，即它们不采取值1，而仅存贮切换要求。仅当其它数字输出端都不再具有值1时才发生切换。当数字输出要由于发生在相应的接收器上的电压值而切换为值0时，首先进行这种切换。随后，检查是否有对于其他数字输出端的切换要求。如果有，将所述数字输出端设为值1。通过这种方法，可以确保不会达到状态“111”。此外，没有遗漏切换侧沿，而仅仅是稍微有时移，这确保了足够准确的位置检测。
附图标记列表
10：传感器单元
12：基体
14：传感器部分
16：连接缆线
18：卡接凸块
20a、20b、20c：传感器元件
22：第一电路板
24：第二电路板
30：活塞杆
32：标记
34：参考标记
36：光辐射
40：输出电压
42：二进制数字信号
44、46：切换阈值
48：空缺
50：标记
a1、a2：相邻标记和/或空缺之间的距离
d：相邻传感器元件之间的距离
L：活塞杆的纵轴线

Claims (16)

1.用于运行地面搬运车的光学传感器单元的方法，该传感器单元(20)检测设置于地面搬运车的缸的活塞杆(30)上的标记(32)，所述传感器单元(20)具有至少一个传感器元件(20a、20b、20c)，所述传感器元件具有用于将光学辐射发射到活塞杆(30)上的发射器和用于检测由活塞杆(30)反射的光学辐射的接收器，在接收器中检测到的辐射由于所述标记而产生振荡的电压信号(40)，所述电压信号随后被转换成二进制数字信号(42)，
其特征在于，具有以下步骤：
-规定在接收器上出现的目标电压幅值作为参考变量，
-设定施加到发射器上的控制电流Istell作为控制变量，
-在多个由于经过多个标记而获得的电压波动上由电压信号的相应实际电压幅值求出平均实际电压幅值
-求出目标电压幅值和平均实际电压幅值之间的控制偏差
-通过与控制偏差相关地改变控制电流Istell，校正平均实际电压幅值
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果当前的实际电压幅值超过容许正控制偏差则通过增加施加到发射器的控制电流Istell来校正平均实际电压幅值和/或如果当前实际电压幅值低于容许负控制偏差则通过减小施加到发射器的控制电流Istell来校正平均实际电压幅值
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过将所确定的控制偏差换算成要通过P、PI或PID控制器设定的发射器的控制电流Istell来校正平均实际电压幅值
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，如果当前实际电压幅值落在的范围内，即，当满足时，调节控制电流Istell，使得在接收器上产生的平均实际电流与切换阈值一致，由此校正平均实际电压幅值
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过在多个波动上确定实际电压的最小值和最大值并求平均值来计算平均实际电压幅值
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在达到了预定切换阈值(44、46)时将电压信号(40)转换为二进制数字信号(42)，并且将切换阈值(44、46)调节为在接收器上出现的实际电压在多个电压波动上的平均值
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法用于校准传感器元件(20a、20b、20c)的调试阶段。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当通过关闭传感器元件(20a、20b、20c)结束该方法时，通过存储发射器的当前实际电流Iist来校准传感器元件(20a、20b、20c)，并且当通过接通传感器元件(20a、20b、20c)重启该方法时，使用所存储的实际电流Iist作为用于控制电流Istell的初始值。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在第一数量的电压波动上由电压信号的相应实际电压幅值求得平均当前电压幅值通过在第二数量的电压波动上由电压信号的相应实际电压幅值求得平均实际电压幅值来校准传感器元件(20a、20b、20c)，确定预定的目标电压幅值和平均实际电压幅值之间的控制偏差通过与控制偏差相关地改变控制电流Istell来校正预定的目标电压幅值波动的第二数量少于波动的第一数量。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，设有至少两个、尤其至少三个沿活塞杆(30)的纵轴线(L)错开的传感器元件(20a、20b、20c)。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，如果所有其余的传感器元件(20a、20b、20c)已经具有相同的二进制切换状态，则存储用于将一个传感器元件(20a、20b、20c)的电压信号(40)转换成二进制数字信号(42)的切换要求，如果其余的传感器元件(20a、20b、20c)不再具有相同的二进制切换状态，则将电压信号(40)转换成二进制数字信号(42)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在接收器中通过预先规定控制电流Istell设定的电压幅值被调节到基于发射器的功率能实现的最大电压幅值的大致1/3。
13.光学传感器单元，用于确定地面搬运车的缸的活塞杆的伸出位置，具有至少一个传感器元件(20a、20b、20c)，所述传感器元件具有用于将光学辐射发射到活塞杆(30)上的发射器和用于检测由活塞杆(30)反射的光学辐射的接收器，所述传感器元件用于检测设置于活塞杆(30)上的标记(32)，在接收器中检测到的辐射由于所述标记(32)而产生振荡的电压信号(40)，所述电压信号随后被转换成二进制数字信号(42)，所述传感器单元(10)包括评估电子设备，所述评估电子设备构造成用于：
-规定在接收器上出现的目标电压幅值作为参考变量，
-设定施加到发射器上的控制电流Istell作为控制变量，
-在多个由于经过多个标记而获得的电压波动上由电压信号的相应实际电压幅值求得平均实际电压幅值
-求出目标电压幅值和平均实际电压幅值之间的控制偏差
-通过与控制偏差相关地改变控制电流Istell，校正平均实际电压幅值
14.根据权利要求13所述的光学传感器单元，其特征在于，具有至少两个、尤其三个等距的传感器元件(20a、20b、20c)，这些传感器元件在与缸连接的状态下沿活塞杆(30)的纵轴线(L)错开地设置。
15.根据权利要求13或14所述的光学传感器单元，其特征在于，所述传感器单元具有带有基体(12)的传感器壳体和从基体(12)突出的传感器部分(14)，所述基体(12)具有带有评估电子设备的第一电路板(22)，传感器部分(14)具有带有所述至少一个传感器元件(20a、20b、20c)的第二电路板(24)，所述突出的传感器部分(14)构造成用于与缸连接。
16.用于地面搬运车的缸，特别是液压缸，所述缸包括：缸壳体；能相对于缸壳体运动地设置在缸壳体中的活塞；与活塞邻接的活塞杆(30)，在所述活塞杆上设有标记(32)；以及根据权利要求13至15中任一项的指向所述标记(32)的光学传感器单元(10)。
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