DE10158942B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Detektion der Position eines Messobjekts - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Detektion der Position eines Messobjekts Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zur Detektion der Position eines Messobjekts, wobei die Position vorzugsweise eine absolute Position ist, mit mindestens einem Sensor, der mindestens zwei Detektoren zur Detektion des Messobjekts aufweist, wobei die Position des Messobjekts und/oder eines Objekts mittels eines Codes codiert ist, wobei das Messobjekt und/oder der Sensor mit dem Objekt gekoppelt ist, wobei das Objekt bewegbar bezüglich des Messobjekts und/oder des Sensors angeordnet ist, wobei der Code sich im Wesentlichen in Bewegungsrichtung des Objekts erstreckt und wobei sich die Detektoren im Wesentlichen in Bewegungsrichtung des Objekts erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass der Code zur Codierung der Position des Messobjekts und/oder des Objekts ein Raster aufweist, dass die Detektoren des Sensors in einem Raster angeordnet sind und dass die Raster im Wesentlichen eine vergleichbare Rasterbreite aufweisen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion der Position eines Messobjekts, wobei die Position vorzugsweise eine absolute Position ist, mit mindestens einem Sensor, der mindestens zwei Detektoren zur Detektion des Messobjekts aufweist, wobei die Position des Messobjekts und/oder eines Objekts mittels eines Codes codiert ist, wobei das Messobjekt und/oder der Sensor mit dem Objekt gekoppelt ist, wobei das Objekt bewegbar bezüglich des Messobjekts und/oder des Sensors angeordnet ist, wobei der Code sich im Wesentlichen in Bewegungsrichtung des Objekts erstreckt und wobei sich die Detektoren im Wesentlichen in Bewegungsrichtung des Objekts erstrecken. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Detektion der Position eines Messobjekts, das erfindungsgemäß zum Betreiben einer oben genannten Vorrichtung eingesetzt werden kann.
  • Vorrichtungen und Verfahren zur Detektion der Position eines Messobjekts sind in der Praxis hinlänglich bekannt. Häufig werden dabei berührungslos arbeitende Sensoren eingesetzt, die an den jeweiligen Einsatzort angepasst sind. Bekannt sind beispielsweise optische Prinzipien wie die Triangulationsmessung, die in nur verschmutzungsarmen Umgebungen eingesetzt werden kann, da eine Verschmutzung der Optik die Messung extrem mit Fehlern behaftet. Des Weiteren sind magnetische Prinzipien, beispielsweise magnetoresistive, magnetostriktive Prinzipien oder magnetisch codierte Lineale, bekannt, die insbesondere wegen ihrer Verschmutzung durch angezogene Eisenpartikel problematisch sind. Auch werden zum berührungslosen Messen Sensoren eingesetzt, die nach dem Ultraschallprinzip arbeiten. Nach dem Ultraschallprinzip arbeitende Sensoren sind insbesondere in puncto Messbereich, Messaufbau und Störeinflüssen im Messfeld problematisch.
  • Ferner sind lineare variable Differenzialtransformatoren (LVDT) bekannt, die insbesondere bei Einsatzorten, wo wenig Raum für den Sensor vorhanden ist, problematisch sind, da sie eine große Baulänge aufweisen. Es sind auch Wirbelstrom-Langwegsensoren bekannt, die bei größeren Messbereichen allerdings nicht preisgünstig zu realisieren sind und deren elektromagnetische Verträglichkeit problematisch ist. Zudem sind Wirbelstrom-Langwegsensoren dahingehend problematisch, dass bei unterschiedlichen Messbereichen unterschiedliche Sensoren benötigt werden.
  • Generell sind alle Prinzipien problematisch, die nach einem Zählprinzip arbeiten, da vorzugsweise die absolute Position des Messobjekts detektierbar sein muss.
  • Zur Bestimmung der absoluten Position ist aus der DE 39 13 983 A1 ein Sensor mit mehreren senkrecht zur Bewegungsrichtung angeordneten Detektoren und einem mehrspurigen Maßstab bekannt. Die einzelnen Spuren des Maßstabes werden aus Gittern gebildet, wobei der Gitterabstand von Spur zu Spur geringfügig zunimmt. Dabei wirkt bei benachbarten Spuren die Spur mit dem größeren Gitterabstand als Nonius zur Spur mit dem geringeren Gitterabstand. Jeder Spur ist ein Detektor zugeordnet, der analoge Signale liefert. Aus der Kombination aller analogen Detektorsignale kann auf die absolute Position des Sensors im Bezug auf den Maßstab geschlossen werden. Da jedes analoge Signal alle Werte zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert annehmen kann, wird die Auswertung in Folge von Rauschen, Messungenauigkeiten und anderen Einflüssen fehlerbehaftet sein.
  • Des Weiteren sind aus der Praxis möglichst früh digitalisierende Sensoren bekannt. Diese Sensoren arbeiten mit parallel angebrachten Detektoren. Eines der relevantesten Beispiele in der Praxis sind Sensoren zur optischen Winkelcodierung. Diese Sensoren arbeiten beispielsweise mit acht konzentrischen Messspuren, die im Gray-Code geätzt sind, wobei die Messspuren optisch abgetastet werden. Solche Sensoren können natürlich auch für lineare Bewegungen verwendet werden und zwar indem man den Code auf Folien aufbringt, beispielsweise in Form von Codierbändern. Diese Codierbänder sind besonders dahingehend problematisch, dass sie entweder für raue Einsatzbedingungen nicht geeignet sind, weil sie nicht sehr robust sind, oder weil sie zu teuer sind, wenn sie robust genug ausgestaltet sind.
  • Um eine Position eines Objekts mittels eines solchen parallelen Gray-Codes ermitteln zu können, benötigt man bei sechzehn zu detektierenden Positionen des Objekts vier Spuren, da sich der Code jeweils nur in einem Bit ändert. Dies bedeutet, dass der Sensor zur Detektion der Position vier parallel angeordnete Detektoren aufweisen muss, die sich vertikal zu der Bewegungsrichtung erstrecken. Muss nun eine größere Anzahl von Positionen detektiert werden, ist es nötig, die Spuren um weitere Spuren zu ergänzen. Dies führt dazu, dass sich mehr – nämlich entsprechend der Anzahl der Spuren – Detektoren vertikal zur Bewegungsrichtung erstrecken. Der Sensor muss deshalb entsprechend größer ausgestaltet werden und zwar derart, dass er bezüglich der Bewegungsrichtung in vertikaler Richtung mehr Raum einnimmt. Dies ist insbesondere dahingehend problematisch, dass die gesamte Vorrichtung entsprechend groß ausgestaltet sein muss.
  • Deshalb sind aus der Praxis verschiedene Vorrichtungen und Verfahren bekannt, bei denen die einzelnen Detektoren eines Sensors im Wesentlichen in Bewegungsrichtung angeordnet sind. Die DE 42 37 540 A1 zeigt beispielsweise einen Linear- und Drehpositionssensor, der aus einem Maßstab mit einer periodischen Struktur und einem Sensor mit mehreren in Bewegungsrichtung angeordneten Detektoren besteht. Dabei ist der Abstand der Detektoren zueinander wesentlich kleiner als die Periodenlänge des Maßstabs. Damit ist eine relative Positionsbestimmung mit hoher Auflösung möglich, allerdings sind für eine absolute Positionsbestimmung ein Referenzpunkt und ein Zähler notwendig.
  • Zur Bestimmung der absoluten Position mit mehreren in Bewegungsrichtung angeordneten Detektoren schlägt deshalb die DE 43 09 881 C1 eine Vorrichtung mit einem Maßstab und einem Sensor vor. Der eingesetzte Maßstab besteht aus Codeelementen unterschiedlicher Breite, wobei benachbarte Codeelemente jeweils komplementäre Charakteristika aufweisen. Eine ungerade Anzahl von Codeelementen bildet einen Bereich, der durch die Breiten seiner Codeelemente eindeutig charakterisiert ist. Das erste Codeelement eines Bereiches weist immer dieselbe Breite auf. Jeder Bereich wiederholt sich in Bewegungsrichtung mit jeweils komplementären Charakteristika und bildet zusammen mit seiner Wiederholung ein Bereichspaar. Jedes Bereichspaar weist die gleiche Gesamtlänge auf, wobei sich benachbarte Bereichspaare in den Mustern der Codeelemente nur um ein Mindestmaß unterscheiden, das durch den Sensor noch mit Sicherheit nachweisbar ist. Der Sensor besteht aus mehreren Detektoren, die in Bewegungsrichtung angeordnet sind und deren Abstand kleiner ist als die minimale Breite eines Codeelementes. Der Sensor weist dabei dieselbe Breite auf wie ein Bereichspaar. Die absolute Position des Sensors in Bezug auf den Maßstab ist in eindeutiger Weise durch das Muster der Codeelemente der Bereichspaare definiert. Aus der Kombination der einzelnen durch die Detektoren erfassten Messsignale kann daher auf die absolute Position geschlossen werden.
  • Eine wesentlich einfachere Ausgestaltung des Lineals ist aus der EP 0 825 420 A1 bekannt. Diese Druckschrift beschreibt einen absolut Drehwinkelgeber, der aus einem binär codierten Winkelgeberrad und zwei in Bewegungsrichtung des Winkelgeberrades angeordneten Sensoren besteht. Auf der Oberfläche des Winkelgeberrades sind in Bewegungsrichtung verschiedene Gebiete abgegrenzt, die eine von zwei möglichen Breiten und eine von zwei möglichen, unterscheidbaren Charakteristika aufweisen. Dabei sind nie mehr als zwei Gebiete mit gleicher Breite benachbart und zwei benachbarte Gebiete weisen immer unterschiedliche Charakteristika auf. Damit lassen sich vier unterscheidbare Gebiete erzeugen, deren Sequenz über den Umfang des Winkelgeberrades wiederholt wird. Ein absoluter Winkelwert ist dadurch nur innerhalb eines festen Winkelbereichs genau bestimmbar. Eine Bestimmung der absoluten Winkelposition über den Gesamtumfang ist damit nicht möglich. Die Detektion der Winkelposition wird dadurch erreicht, dass in einer Ausführungsform der erste Sensor als Referenzwinkelquelle und der zweite Sensor als Datenquelle verwendet wird. In einer anderen Ausführungsform werden beide Sensoren als bi-stabile Ausgangsgrößen verwendet, deren Signalverlauf bei gleichförmiger Drehbewegung des Winkelgeberrades um eine feste Phase verschoben ist. Bei beiden Ausführungsformen ist nicht nur der Zustand der Ausgangsignale notwendig, sondern auch deren zeitlicher Verlauf. Dieser steht insbesondere bei Bewegungen mit geringen Geschwindigkeiten häufig nicht in zuverlässiger Form zur Verfügung. Insofern ist auch hier eine Bestimmung der absoluten Position lediglich mit großem Aufwand möglich.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Detektion der Position eines Messobjekts der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass unter Beibehaltung einer geringen räumlichen Ausdehnung des Sensors die Position, vorzugsweise die absoluten Position, über den gesamten Messbereich der Sensoranordnung bestimmbar ist und dass dabei der zeitliche Verlauf des Sensorsignals nicht benötigt wird.
  • Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Detektion der Position eines Messobjekts mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. 13 gelöst. Danach ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Detektion der Position der eingangs genannten Art derart ausgestaltet, dass der Code zur Codierung der Position des Messobjekts und/oder des Objekts ein Raster aufweist, dass die Detektoren des Sensors in einem Raster angeordnet sind und dass die Raster im Wesentlichen eine vergleichbare Rasterbreite aufweisen.
  • In erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, dass zur Detektion der Position eines Messobjekts die Detektoren im Wesentlichen in Bewegungsrichtung, d.h. bei linearen Bewegungen horizontal ausgerichtet sein können und dennoch eine einfache Detektion der Position, vorzugsweise einer absoluten Position, möglich ist. Im Konkreten bedeutet dies, dass man beispielsweise zur Detektion von sechzehn Positionen nur eine Spur sowie – bei einer Wortgröße von 4 Bits – nur vier in Bewegungsrichtung und damit horizontale angeordnete Detektoren benötigt. Erfindungsgemäß ist ferner erkannt worden, dass bei geschickter Ausgestaltung des Codes alle Informationen über die Position aus dem Code gelesen werden können. Erfindungsgemäß weist der Code ein Raster auf, wobei die Rasterbreite erfindungsgemäß auf die Abstände der einzelnen Detektoren des Sensor-Arrays abgestimmt ist und die Rasterbreite des Codes und die Rasterbreite des Sensor-Arrays zumindest die gleiche Größenordnung aufweisen.
  • Im Hinblick auf eine besonders kostengünstige und robuste Ausgestaltung könnte der Code auf einem Lineal aufgebracht sein. Hierbei könnte das Lineal als Blechstreifen ausgestaltet sein, in den der Code durch Ausstanzen von Zwischenräumen aus dem Blechstreifen eingebracht sein könnte. Die Länge des Blechstreifens würde dann die Weglänge bestimmen, die nur geringfügig länger als der Messweg wäre (1 + n* 2^(-n)).
  • Der Code könnte als ein- oder mehrspuriger Code, vorzugsweise als Binärcode ausgestaltet sein. Insbesondere wenn der Code als mehrspuriger Code ausgestaltet ist, unterscheidet er sich von dem bekannten Gray-Code dadurch, dass weitaus mehr Positionen bei gleicher Spurenanzahl detektierbar sind. Mit steigender Anzahl der Spuren steigt nämlich die Anzahl der detektierbaren Positionen erheblich.
  • Hinsichtlich einer besonders variablen Einsatzmöglichkeit könnte die Rasterbreite des Codes im Wesentlichen linear ausgestaltet sein. Damit wäre eine besonders einfache Art der Codierung gegeben. Alternativ könnte die Rasterbreite des Codes aber auch im Wesentlichen nichtlinear ausgestaltet sein. In besonders vorteilhafter Weise könnte dabei die Rasterbreite des Codes abhängig von den Positionen des Messobjekts ausgestaltet sein. Dies hätte zur Folge, dass der Code besonders gut auf den jeweiligen Einsatzort abgestimmt werden könnte. So ist es beispielsweise denkbar, dass die Positionen des Messobjekts in manchen Bereichen des Mess wegs genauer bestimmbar sein müssen als in anderen Bereichen. Durch eine von der Position des Messobjekts abhängige Rasterbreite könnte solchen Besonderheiten Rechnung getragen werden. Für bestimmte Anwendungsbereiche könnte der Code allerdings auch zum Teil nichtlinear und zum Teil linear ausgestaltet sein. Dadurch wäre es abermals möglich, den Code besonders gut an jedwede Einsatzmöglichkeit anzupassen.
  • Im Hinblick auf eine abermals sehr einfache Ausgestaltung könnte der Abstand der Detektoren zueinander der Rasterbreite des Codes entsprechen. Dies bedeutet, dass sich, wenn sich ein Detektor außerhalb seines Toleranzbereichs befindet, in dem er ein unbestimmtes Ergebnis liefert, alle anderen Detektoren ebenfalls außerhalb ihres Toleranzbereichs befinden und somit ein der Position im Code entsprechendes korrektes Ergebnis liefern. Um Probleme bei den notwendigerweise zeitgleichen Zustandsänderungen der einzelnen Detektoren zu vermeiden, könnten die Positionen gerastert sein, so dass nicht alle Detektoren gleichzeitig den Zustand ändern müssen. Eine Detektion würde dann nur stattfinden, wenn der Sensor und somit die Detektoren sich in definierten Positionen befinden. Dadurch ist eine absolut gleichzeitige Zustandsänderung der Detektoren nicht notwendig.
  • Hinsichtlich einer besonders variablen Einsatzmöglichkeit könnte der Abstand der Detektoren zueinander allerdings auch nicht exakt der Rasterbreite des Codes entsprechen. Insbesondere zur Verringerung der Gesamtlänge des Sensors könnten die Detektoren einen Abstand zueinander aufweisen, der kleiner ist als das Raster des Codes. In besonders vorteilhafter Weise könnten dann die Detektoren derart angeordnet sein, dass sich jeweils nur ein Detektor in seinem Toleranzbereich befindet und somit einen nicht definierten Zustand erlangen kann. Verlässt also ein Detektor seinen Toleranzbereich, so tritt höchstens ein anderer Detektor in seinen Toleranzbereich ein. Der Toleranzbereich könnte hierbei als 1/(n+1) definiert werden, wobei n gleich der Anzahl der Detektoren ist. Als Rasterbreite des Codes ist die Breite der einzelnen Zustände zu sehen. Es wäre allerdings auch möglich, dass der Abstand der Detektoren zueinander zum Teil der Rasterbreite und zum Teil nicht der Rasterbreite des Codes entspricht. Dies wäre von besonderem Vorteil, wenn die verschiedenen Positionen des Messobjekts nicht gleichförmig auf dem Messweg verteilt wären.
  • Die Detektoren könnten linear, vorzugsweise in der Bewegungsrichtung des Objekts, in einer oder in mehreren Zeilen angeordnet sein. Die Detektoren könnten somit an den Code angepasst werden. Ein zweispuriger Code könnte dann mittels Detektoren abgetastet werden, die in zwei Zeilen angeordnet sind. Es wäre allerdings auch möglich, dass die Detektoren den Code zusätzlich in einem Winkel zu der Bewegungsrichtung, beispielsweise senkrecht, erfassen. Somit wäre es möglich, mit nur einzeilig angeordneten Detektoren einen zweizeiligen Code zu detektieren oder eine Codematrix zu verwenden.
  • Hinsichtlich einer Erhöhung der detektierbaren Positionen könnten mittels der Detektoren in einer oder mehreren Stufen Übergänge im Code detektierbar sein. Dazu könnten die Detektoren mindestens einen dritten Zustand aufweisen, beispielsweise 0, ½ und 1, wobei ½ ein Übergang ist. Die Detektoren könnten allerdings auch zwei oder mehrere zusätzliche Zustände aufweisen, so beispielsweise 0, 1/3, 2/3 und 1.
  • In einer besonders einfachen Ausgestaltung könnten die Detektoren als binäre Detektoren ausgestaltet sein. Dies wäre im Hinblick auf eine preisgünstige Produktion besonders wünschenswert, da binäre Detektoren sehr günstig in der Herstellung sind. Die Detektoren könnten außerdem als berührungslos messende Detektoren ausgeführt sein. Dabei könnten nahezu alle bekannten Messprinzipien, in besonders vorteilhafter Weise berührungslos arbeitende Messprinzipien, verwendet werden, die unter den speziellen Einsatzbedingungen handhabbar sind. Insbesondere bei berührungslos arbeitenden Messprinzipien wäre der Sensor dann nahezu verschleißfrei und die Messergebnisse wären besonders unabhängig von Einbautoleranzen. In besonders vorteilhafter Weise könnten die Detektoren als Sende- und Empfangsspule ausgestaltet sein, wobei mittels der Sendespule ein elektromagnetisches Feld erzeugbar sein könnte, das mittels der Empfangsspule detektierbar ist. Zur Detektion der Position des Objekts – beispielsweise eines Autositzes – könnte dann das Messobjekt – beispielsweise der in das Lineal eingebrachte Code – zwischen der Sende- und Empfangsspule angeordnet werden, und zwar in der Art, dass bei logisch 1 die Empfangsspule gegen das elektromagnetische Feld der Sendespule abgeschirmt ist.
  • Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens zu verweisen.
  • In einem ersten Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung zur Detektion eines Messobjekts einen Sensor, der acht Detektoren zur Detektion des Messobjekts aufweist. Die Detektoren detektieren hierbei die absolute Position eines Objekts, in diesem Fall eines Autositzes. Die Position des Autositzes ist codiert und der Sensor ist mit dem Autositz gekoppelt. Der Autositz ist bewegbar bezüglich des Messobjekts angeordnet, das in diesem Ausführungsbeispiel mit den Führungsschienen des Autositzes gekoppelt ist. Das Messobjekt und damit der Code erstrecken sich im Wesentlichen in Bewegungsrichtung des Objekts. Das Messobjekt ist als Blechstreifen ausgestaltet, in den der Code durch Ausstanzen von Zwischenräumen aus dem Blechstreifen eingebracht ist.
  • Es handelt sich bei dem Code um einen einspurigen Binärcode, dessen Rasterbreite linear und somit gleichförmig ausgestaltet ist. Das heißt, dass die jeweiligen einzelnen Zustände 0 und 1 über das gesamte Lineal hinweg gleich breit sind. Der Abstand der Detektoren zueinander entspricht dabei nicht der Rasterbreite des Codes, sondern einem Bruchteil der Rasterbreite, nämlich 8/9 der gleichförmigen Rasterbreite des Codes. Die Detektoren sind derart ausgestaltet, dass sie den Codeübergang in einer Zwischenstufe detektieren können und dass nur ein Detektor in seinem Toleranzbereich einen Übergang zwischen zwei nebeneinander liegenden Bits haben kann. Der Toleranzbereich soll somit maximal sein. Verlässt also der achte Sensor gerade seinen Toleranzbereich, so tritt der erste Sensor in seinen Toleranzbereich ein. Die Toleranzbreite der Detektoren entspricht 1/(n+1) = 1/9, wobei n gleich der Anzahl der Detektoren ist. Der Abstand der Detektoren zueinander beträgt demnach 1 – Toleranzbreite = 8/9. Bei einer Wortbreite von 6 Bit können damit mehr als 50 Positionen detektiert werden.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann man mittels sieben Detektoren, die drei Zustände detektieren können, eine Toleranzbreite von 1/5 erreichen, der Übergangsbereich beträgt +/- 1/5 und der 1/0-Bereich damit 3/5. Mittels einer derart gearteten Vorrichtung lässt sich derzeit die höchste Anzahl von Positionen detektieren.
  • Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lehre wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Patentansprüche verwiesen.
  • Schließlich sei ausdrücklich darauf verwiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränkt.

Claims (13)

  1. Vorrichtung zur Detektion der Position eines Messobjekts, wobei die Position vorzugsweise eine absolute Position ist, mit mindestens einem Sensor, der mindestens zwei Detektoren zur Detektion des Messobjekts aufweist, wobei die Position des Messobjekts und/oder eines Objekts mittels eines Codes codiert ist, wobei das Messobjekt und/oder der Sensor mit dem Objekt gekoppelt ist, wobei das Objekt bewegbar bezüglich des Messobjekts und/oder des Sensors angeordnet ist, wobei der Code sich im Wesentlichen in Bewegungsrichtung des Objekts erstreckt und wobei sich die Detektoren im Wesentlichen in Bewegungsrichtung des Objekts erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass der Code zur Codierung der Position des Messobjekts und/oder des Objekts ein Raster aufweist, dass die Detektoren des Sensors in einem Raster angeordnet sind und dass die Raster im Wesentlichen eine vergleichbare Rasterbreite aufweisen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Code auf einem Lineal aufgebracht ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Code als ein- oder mehrspuriger Code ausgestaltet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Code als Binärcode ausgestaltet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasterbreite des Codes im Wesentlichen linear ausgestaltet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasterbreite des Codes im Wesentlichen nichtlinear ausgestaltet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasterbreite des Codes abhängig von den Positionen des Messobjekts ausgestaltet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Detektoren zueinander der Rasterbreite des Codes entspricht.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoren linear in der Bewegungsrichtung des Objekts in einer oder in mehreren Zeilen angeordnet sind.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Detektoren in einer oder mehreren Stufen Übergänge im Code detektierbar sind.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoren als binäre Detektoren ausgestaltet sind.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoren als berührungslos messende Detektoren ausgeführt sind.
  13. Verfahren zur Detektion der Position eines Messobjekts, wobei die Position vorzugsweise eine absolute Position ist, mit mindestens einem Sensor, der mindestens zwei Detektoren zur Detektion des Messobjekts aufweist, wobei die Position des Messobjekts und/oder eines Objekts mittels eines Codes codiert wird, wobei das Messobjekt und/oder der Sensor mit dem Objekt gekoppelt wird, wobei das Objekt bezüglich des Messobjekts und/oder des Sensors bewegt wird, wobei der Code sich im Wesentlichen in Bewegungsrichtung des Objekts erstreckt und wobei sich die Detektoren im Wesentlichen in Bewegungsrichtung des Objekts erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass der Code zur Codierung der Position des Messobjekts und/oder des Objekts ein Raster aufweist, dass die Detektoren des Sensors ein Raster aufweisen und dass die Raster im Wesentlichen eine vergleichbare Rasterbreite aufweisen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3913983A1 (de) * 1989-04-19 1990-10-31 Mitutoyo Corp Vorrichtung zum nachweis von verschiebungen
DE4237540A1 (de) * 1992-11-06 1994-05-11 Inst Mikrostrukturtechnologie Verfahren zur hochauflösenden Messung von Linear- und Drehpositionen
DE4309881C1 (de) * 1993-03-26 1994-05-19 Inst Mikrostrukturtechnologie Anordnung zur Bestimmung der Absolutposition
EP0825420A1 (de) * 1996-08-21 1998-02-25 General Motors Corporation Absoluter Winkelgeber

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3913983A1 (de) * 1989-04-19 1990-10-31 Mitutoyo Corp Vorrichtung zum nachweis von verschiebungen
DE4237540A1 (de) * 1992-11-06 1994-05-11 Inst Mikrostrukturtechnologie Verfahren zur hochauflösenden Messung von Linear- und Drehpositionen
DE4309881C1 (de) * 1993-03-26 1994-05-19 Inst Mikrostrukturtechnologie Anordnung zur Bestimmung der Absolutposition
EP0825420A1 (de) * 1996-08-21 1998-02-25 General Motors Corporation Absoluter Winkelgeber

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