DE102004025388B4

DE102004025388B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Position und/oder einer oder mehrerer Bewegungsgrößen eines Gegenstandes

Info

Publication number: DE102004025388B4
Application number: DE200410025388
Authority: DE
Inventors: Thomas Burkhardt; Achim Dr. Zern
Original assignee: Balluff GmbH
Current assignee: Balluff GmbH
Priority date: 2004-05-17
Filing date: 2004-05-17
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2024-05-18
Also published as: DE102004025388A1

Abstract

Verfahren zur Ermittlung der Position und/oder einer oder mehrerer Bewegungsgrößen eines Gegenstandes, bei dem Positionsdaten und/oder erste Bewegungsdaten für eine erste Bewegungsgröße des Gegenstandes durch zeitdiskrete Messungen ermittelt werden und zweite Bewegungsdaten für eine zweite Bewegungsgröße des Gegenstandes durch zeitkontinuierliche Messungen ermittelt werden, wobei die zweite Bewegungsgröße in einer Differentialbeziehung zu der Position und/oder der ersten Bewegungsgröße steht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung der Position und/oder einer oder mehrerer Bewegungsgrößen eines Gegenstandes.

Bei Maschinen ist oftmals die Bewegung von Maschinenteilen zu überwachen. Über magnetostriktive Wegaufnehmervorrichtungen, wie sie beispielsweise in der EP 1 306 650 A1 oder EP 1 306 651 A1 beschrieben sind, läßt sich die Position eines bewegten Gegenstandes, an welchen ein Positionsgeber gekoppelt ist, zeitaufgelöst ermitteln.

Aus der DE 197 42 801 A1 ist ein Verfahren zur Übertragung von Prozeßinformationen für geregelte Antriebe bekannt, bei welchem von einer Prozeßinformationen aufnehmenden Meßeinrichtung wenigstens ein inkrementales Positionsmeßsignal und wenigstens ein Referenzsignal zu einer Regeleinrichtung übertragen werden, wobei ein zusätzliches Prozeßmeßsignal als Referenzsignal verwendet wird.

Aus der DE 196 37 554 A1 ist ein Verfahren zur Korrektur von durch Relativbewegungen zwischen Meßobjekt und Meßtaster entstehenden Meßfehlern an einen Meßroboter bekannt, bei dem die Beschleunigungen am Taster erfaßt werden, die Beschleunigungen am oder nahe am Meßobjekt erfaßt werden, die Relativbewegung wiedergebende Korrekturdaten aus den gemessenen Beschleunigungen berechnet werden und die von dem Meßroboter aufgenommenen Meßwerte mit den Korrekturdaten korrigiert werden.

Aus der DE 44 39 233 A1 ist ein Gebersystem zur Ermittlung wenigstens einer der drei Größen Drehbeschleunigung, Winkelgeschwindigkeit oder Winkellage eines rotierenden Bauteils bekannt mit zwei mit dem Bauteil zu verbindenden Signalgebern, die drehstarr miteinander verbunden sowie als mechanische Einheit ausgebildet sind, mit den Signalgebern zugeordneten Signalerfassungssystemen, welche die Meßgrößen für die Drehbeschleunigung und die Winkellage liefern, und mit einer Auswerteschaltung für die Meßgrößen, die eine Streckennachbildung aufweist, welche mit Hilfe einer ersten und auf einer auf diese folgenden zweiten Integrationsstufe die Werte für wenigstens die Winkelgeschwindigkeit nachbildet.

Aus der DE 43 42 312 A1 ist ein Verfahren zur Korrektur für schwingungsbedingten Meßfehlern bei Koordinationsmeßgeräten bekannt, wobei der zeitliche Verlauf der Störschwingungen mit Hilfe von Sensoren an dem schwingenden Teil des Koordinatenmeßgeräts laufend erfaßt und während eines Zeitintervalls gespeichert werden, die Meßwerte der Sensoren mit gespeicherten Korrekturparametern verrechnet werden, welche die Eigenfrequenz und die Dämpfung der Schwingungen sowie die Amplituden- und Phaseninformationen der zu den Störschwingungen beitragenden Eigenformen der Schwingungen beschreiben, und aus dem zeitlichen Verlauf der korrigierten Meßwerte der Sensoren der schwingungsbedingte Meßfehler des Koordinatenmeßgeräts zum Antastzeitpunkt berechnet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren oder eine Vorrichtung zur Ermittlung der Position und/oder einer oder mehrerer Bewegungsgrößen eines Gegenstandes bereitzustellen, mittels welchem bzw. welcher sich eine hohe Meßgenauigkeit erzielen läßt.

Diese Aufgabe wird bei dem genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Positionsdaten und/oder erste Bewegungsdaten für eine erste Bewegungsgröße des Gegenstandes durch zeitdiskrete Messungen ermittelt werden und zweite Bewegungsdaten für eine zweite Bewegungsgröße des Gegenstandes durch zeitkontinuierliche Messungen ermittelt werden, wobei die zweite Bewegungsgröße in einer Differentialbeziehung zu der Position und/oder der ersten Bewegungsgröße steht.

Bewegungsgrößen eines Gegenstandes sind beispielsweise dessen Geschwindigkeit und dessen Beschleunigung. Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden zeitdiskrete Messungen und zeitkontinuierliche Messungen kombiniert. Bei magnetostriktiven Wegaufnehmervorrichtungen werden Positionen über zeitdiskrete Messungen ermittelt. Zeitdiskrete Messungen haben oft das Problem, daß sie totzeitbehaftet sind und daß ein relativ großes Datenrauschen vorliegt. Bewegungsdaten, die aus solchen Meßdaten über Differentialbildung berechnet werden (wie beispielsweise Geschwindigkeitsdaten aus Positionsdaten) weisen dann ebenfalls ein hohes Rauschen auf.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird eine zeitkontinuierliche Messung überlagert. Zeitkontinuierlich bedeutet dabei, daß mindestens die Abtastrate für Meßdaten erheblich höher ist als bei der zeitdiskreten Messung. Über die zweiten Bewegungsdaten läßt sich dann eine Bewegungsgröße bzw. die Position durch Aufintegration erhalten. Wenn beispielsweise die Beschleunigung zeitkontinuierlich gemessen wird, dann läßt sich die Geschwindigkeit und die Position des Gegenstandes durch Aufintegration ermitteln.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden auch die zeitdiskreten Positionsdaten bereitgestellt. Dadurch kann ein Abgleich zwischen den Datensätzen erfolgen. Insbesondere lassen sich aufintegrierte Daten mit den zeitdiskret ermittelten Daten kalibrieren.

Dadurch läßt sich die Position des Gegenstandes und Bewegungsgrößen wie Geschwindigkeit und Beschleunigung ohne Totzeit in Echtzeit mit verringertem Rauschen ermitteln.

Die erfindungsgemäße Lösung läßt sich vorteilhaft einsetzen im Zusammenhang mit einem magnetostriktiven Wegaufnehmersystem, bei dem sich dann Positionsdaten, Geschwindigkeitsdaten und Beschleunigungsdaten mit hoher Genauigkeit in Echtzeit ermitteln lassen. Beispielsweise ist auch eine asynchrone Datenabfrage möglich, das heißt eine Datenabfrage, welche nicht an die Abtastrate für die zeitdiskreten Messungen gekoppelt ist.

Durch die Möglichkeit des Abgleichs zwischen den Datensätzen der zeitkontinuierlichen Messung und der zeitdiskreten Messung sind die Anforderungen an die Signale der zeitkontinuierlichen Messung verringert. Insbesondere lassen sich statische Anteile (Offsets) bestimmen und in ihrer Auswirkung eliminieren. Ebenso läßt sich die Empfindlichkeit bestimmen bzw. kalibrieren.

Günstig ist es, wenn in einem Zeitintervall beabstandeter zeitdiskreter Messungen eine Vielzahl von Meßwerten der zeitkontinuierlichen Messung ermittelt wird. Es lassen sich dadurch Echtzeitdaten bereitstellen. Die Totzeit bei der zeitdiskreten Messung spielt dann keine Rolle mehr. Darüber hinaus ist das Datenrauschen verringert.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Abgleich der Meßergebnisse und/oder Auswertungsresultate der zeitkontinuierlichen Messung über Meßergebnisse der zeitdiskreten Messung durchgeführt werden. Dadurch läßt sich der dynamische Anteil bei der Messung der zweiten Bewegungsgröße herausstellen. Die Anforderungen an einen entsprechenden Sensor zur Messung der zweiten Bewegungsgröße sind dadurch verringert. Es lassen sich damit auch statische (nicht-dynamische) Anteile eliminieren bzw. kompensieren. Durch den Abgleich der Meßergebnisse der beiden Meßverfahren lassen sich die Nachteile im wesentlichen eliminieren und die Vorteile in Bezug auf die Gesamtresultate herausstellen.

Insbesondere werden die Meßergebnisse und/oder Auswertungsresultate der zeitkontinuierlichen Messung über Meßergebnisse der zeitdiskreten Messung kalibriert.

Es ist günstig, wenn ein regelmäßiger Abgleichvorgang durchgeführt wird. Der Abstand von Abgleichvorgängen hängt beispielsweise von der – langsamen – zeitlichen Veränderbarkeit von statischen (nicht-dynamischen) Einflußmöglichkeiten auf die Messung der zweiten Bemessungsgröße ab.

Die Position und/oder die erste Bewegungsgröße und/oder eine oder weitere Bewegungsgrößen werden auf einfache Weise über Aufintegration der zweiten Bewegungsdaten bestimmt. Wenn die zweite Bewegungsgröße beispielsweise die Beschleunigung ist, dann läßt sich über Aufintegration der entsprechenden Daten die Geschwindigkeit ermitteln und durch weitere Aufintegration die Position. Integrationskonstanten und/oder Anpassungsparameter lassen sich durch Abgleich mit den durch die zeitdiskrete Messung ermittelten Daten bestimmen.

Insbesondere werden Integrationskonstanten mittels der Positionsdaten und/oder ersten Bewegungsdaten bestimmt, das heißt mittels den durch zeitdiskrete Messungen erhaltenen Daten bestimmt.

Insbesondere im Zusammenhang mit einer magnetostriktiven Wegaufnehmervorrichtung ist die zweite Bewegungsgröße die Beschleunigung des Gegenstandes. In diesem Zusammenhang werden Positionsdaten zeitdiskret gemessen und Beschleunigungsdaten zeitkontinuierlich gemessen.

Die Geschwindigkeit des Gegenstandes selber wird vorzugsweise als Bewegungsgröße ermittelt. Insbesondere wird diese durch Aufintegration von zeitkontinuierlich ermittelten Beschleunigungsdaten berechnet.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die zeitkontinuierliche Messung der zeitdiskreten Messung überlagert wird. Es lassen sich dabei die Vorteile der beiden Meßverfahren miteinander kombinieren und die entsprechenden Nachteile im wesentlichen eliminieren. Es läßt sich auch die statische Position des Gegenstandes erfassen.

Insbesondere werden die Positionsdaten und/oder ersten Bewegungsdaten über Laufzeitmessungen von Laufzeitsignalen ermittelt, wobei die Laufzeitsignale durch Startsignale ausgelöst werden. Solange die Laufzeitsignale laufen, kann keine weitere Messung durchgeführt werden, das heißt es ist eine Totzeit definiert. Da die Startsignale Laufzeitsignale auslösen, liegt eine zeitdiskrete Messung vor: Nach jedem Auslösen eines Startsignals erfolgt eine Laufzeitmessung.

Insbesondere umfassen die Laufzeitsignale Erregerimpulse zur Auslösung einer Laufzeitmessung und Reaktionsimpulse, wobei der zeitliche Abstand zwischen Auslösung der Erregerimpulse und zugeordneten Reaktionsimpulsen die Laufzeit ergibt. Aus der Laufzeit läßt sich beispielsweise die Position eines magnetischen Positionsgebers bestimmen.

Insbesondere löst ein Startsignal einen Erregerimpuls aus. Zeitlich benachbarte Startsignale definieren dadurch einen Rahmen (Frame) für die zeitdiskreten Messungen.

Beispielsweise wird ein Wegaufnehmer vorgesehen, bei welchem mechanische Wellen propagieren. In einer magnetostriktiven Wegaufnehmervorrichtung propagieren mechanische Torsionswellen auf einem Wellenleiter, wobei die Position eines magnetischen Positionsgebers über den zeitlichen Abstand zwischen Auslösung eines Erregerstromimpulses und Eingang eines Reaktionsimpulses ermittelbar ist.

Insbesondere ist der Wegaufnehmer ein magnetostriktiver Wegaufnehmer.

Günstigerweise ist zur Ermittlung der zweiten Bewegungsdaten ein Sensor vorgesehen. Über den Sensor lassen sich zeitkontinuierliche Messungen durchführen.

Insbesondere im Zusammenhang mit einer magnetostriktiven Wegaufnehmervorrichtung wird die Beschleunigung als zweite Bewegungsgröße mittels eines Beschleunigungssensors ermittelt.

Eine entsprechende Wegaufnehmervorrichtung läßt sich auf einfache Weise ausbilden, wenn der Beschleunigungssensor ein Ferraris-Beschleunigungssensor ist, welcher die Beschleunigung über induzierte Spannungen ermittelt. Ein Magnet wirkt mit einem Magnetfluß auf einen metallischen Gegenstand. Wenn sich der Magnet bewegt, das heißt der Magnetfluß sich zeitlich verändert, dann wird in den metallischen Gegenstand eine Spannung induziert. Diese induzierte Spannung erzeugt Wirbelströme, die wiederum von einem elektromagnetischen Feld begleitet sind. Die zeitliche Änderung des elektromagnetischen Felds läßt sich detektieren. Die in einer Detektorspule induzierte Spannung ist ein Maß für die Beschleunigung des Magnets relativ zu dem Metallteil.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Geber für die zeitdiskrete Messung der Geber für die zeitkontinuierlichen Messungen ist. Dadurch läßt sich eine entsprechende Vorrichtung kompakt aufbauen.

Die eingangs genannte Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Ermittlung der Position und/oder einer oder mehrerer Bewegungsgrößen eines Gegenstandes erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine erste Meßeinrichtung zur zeitdiskreten Messung von Positionsdaten und/oder ersten Bewegungsdaten für eine erste Bewegungsgröße des Gegenstandes vorgesehen ist und eine zweite Meßeinrichtung zur zeitkontinuierlichen Messung von zweiten Bewegungsdaten für eine zweite Bewegungsgröße des Gegenstandes vorgesehen ist, wobei die zweite Bewegungsgröße in einer Differentialbeziehung zu der Position und/oder der ersten Bewegungsgröße steht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläuterten Vorteile auf.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurden ebenfalls bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert.

Insbesondere ist die erste Meßeinrichtung als Wegmeßeinrichtung ausgebildet. Sie ermittelt dann Positionsdaten.

Beispielsweise ermittelt die Wegmeßeinrichtung Positionsdaten über Laufzeitmessungen von Signalen. Eine magnetostriktive Wegaufnehmervorrichtung ist ein Beispiel für eine solche Wegmeßeinrichtung.

Es kann vorgesehen sein, daß die zweite Meßeinrichtung als Beschleunigungs-Meßeinrichtung ausgebildet ist. Die Beschleunigung als zweite Bewegungsgröße ist die zweite Ableitung der Position des Gegenstandes. Die Beschleunigung läßt sich beispielsweise mittels eines Ferraris-Beschleunigungssensors ermitteln.

Insbesondere ist die zweite Meßeinrichtung als Beschleunigungssensor ausgebildet oder umfaßt einen Beschleunigungssensor.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn der ersten Meßeinrichtung und der zweiten Meßeinrichtung der gleiche Geber zugeordnet ist. Dadurch läßt sich die Vorrichtung entsprechend kompakt aufbauen.

Eine Kopplung an einen Sensor läßt sich auf einfache Weise erreichen, wenn der Geber einen oder mehrere Magnete umfaßt. Bei einer magnetostriktiven Wegaufnehmervorrichtung koppeln Magnete magnetostriktiv an einen Wellenleiter. Bei einem Ferraris-Beschleunigungssensor verursacht ein auf ein Metallteil wirkender zeitlich sich verändernder magnetischer Fluß (wobei die zeitliche Veränderung beispielsweise durch einen sich bewegenden Magneten verursacht wird) Wirbelströme, wobei die zeitliche Änderung des begleitenden elektromagnetischen Felds detektierbar ist.

Insbesondere ist eine Auswerteeinrichtung vorgesehen, mittels welcher die zweiten Bewegungsdaten aufintegrierbar sind. Es lassen sich dann Positionsdaten bzw. Daten für eine übergeordnete Bewegungsgröße wie die Geschwindigkeit ermitteln. Diese weisen gegenüber den zeitdiskreten Daten ein verringertes Rauschen auf. Darüber hinaus lassen sich die Daten in Echtzeit erhalten.

Ganz besonders vorteilhaft ist es dann, wenn über die Auswerteeinrichtung ein Abgleich zwischen aufintegrierten Daten und Daten der ersten Meßeinrichtung durchführbar ist. Dadurch lassen sich Parameter bzw. Integrationskonstanten festlegen. Dadurch wiederum läßt es sich sicherstellen, daß nur relative Änderungen der zweiten Bewegungsgröße ermittelt werden müssen, jedoch nicht der absolute Wert.

Insbesondere ist ein Ausgang für Positionsdaten und/oder ein Ausgang für Beschleunigungsdaten und/oder ein Ausgang für Geschwindigkeitsdaten vorgesehen. Es kann sich dabei um getrennte Ausgänge handeln oder um einen gemeinsamen Ausgang.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer magnetostriktiven Wegmeßeinrichtung;
2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung der Position eines Gegenstandes mit der schematischen Darstellung von induzierten Strömen bei bewegtem Magnet;
3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Positionsgebers, welcher an einem Gegenstand, dessen Position zu bestimmen ist, fixierbar ist;
4 eine weitere schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
5 schematisch ein Positions(Weg)-Zeit-Diagramm eines bewegten Gegenstandes und über zeitdiskrete Messungen ermittelte Positionsdaten (zur Veranschaulichung in übertriebener Darstellung);
6 schematisch die Impulsfolge von Erregerimpulsen für ein magnetostriktives Wegmeßsystem;
7 schematisch Spannungen, welche durch Erregerimpulse in einer Spule induziert werden; und
8 Diagramme für die Beschleunigung, Geschwindigkeit und die Position eines bewegten Gegenstandes, wobei die entsprechenden Daten mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelt wurden, im Vergleich zu den Positionsdaten, welche durch zeitdiskrete Messungen ermittelt wurden.
Ein Ausführungsbeispiel einer Meßfühlereinrichtung ist als magnetostriktive Wegaufnehmervorrichtung in 1 gezeigt und dort als Ganzes mit 10 bezeichnet. Die Meßfühlereinrichtung 10 umfaßt einen Meßfühler 12, welcher in einem Gehäuse angeordnet ist (in 1 nicht gezeigt). Es ist ein Positionsgeber 14 vorgesehen, welcher ein oder mehrere Magnete umfaßt. Der Positionsgeber ist an beispielsweise einem beweglichen Maschinenteil fixiert und bewegt sich auf einer parallel zu dem Meßfühler 12 verlaufenden Bahn. Der Positionsgeber 14 kann freifliegend zu einem Gehäuse der Meßfühlereinrichtung 10 bewegt sein oder an dem Gehäuse geführt sein.
Der Meßfühler 12 ist als Wellenleiter 16 ausgebildet und beispielsweise rohrförmig ausgebildet oder liegt in Drahtform vor. Beispielsweise ist er aus einer Nickel-Eisen-Legierung hergestellt. In ihn ist ein Kupferleiter 18 eingefädelt.
Der Meßfühler 12 erstreckt sich in einer Längsrichtung 20. Der Positionsgeber 14 ist parallel zu dieser Längsrichtung 20 bewegt.
Ein von einer Meßschnittstelle stammender Erreger(Strom)-Impuls 22 löst als Meßsignal eine Messung aus. Der Erregerstromimpuls 22 wird dabei mittels eines Startsignals ausgelöst. Der Erregerstromimpuls 22 erzeugt ein zirkulares Magnetfeld 26, welches aufgrund weichmagnetischer Eigenschaften des Wellenleiters 16 in diesem gebündelt wird. An einer Meßstelle 28, welche durch die Position des Positionsgebers 14 relativ zu dem Meßfühler 12 bestimmt ist, wirkt das Magnetfeld des Positionsgebers 14 auf den Wellenleiter 16. Magnetfeldlinien 30 des oder der Magneten des Positionsgebers 14 verlaufen rechtwinklig zum zirkularen Magnetfeld 26 und sind ebenfalls im Wellenleiter 16 gebündelt.
In einem Bereich 32, in welchem sich die beiden Magnetfelder 26 und 30 überlagern, entsteht im Mikrobereich des Gefüges des Wellenleiters 16 eine elastische Verformung aufgrund von Magnetostriktion. Diese elastische Verformung wiederum bewirkt eine sich längs des Wellenleiters 16 in entgegengesetzte Richtungen 34, 36 ausbreitende elastische Welle (Torsionswelle). Die Ausbreitungsgeschwindigkeit dieser Welle im Wellenleiter 16 liegt in der Größenordnung von ca. 2800 m/s und ist weitgehend unempfindlich gegenüber Umwelteinflüssen.
An einem Ende 38 des Wellenleiters 16 ist ein Dämpfungsglied 40 vorgesehen, durch das die zu diesem Ende 38 laufende transsonare Welle dort weggedämpft wird, so daß der zurückreflektierte Anteil bei der Signaldetektion gegenüber der direkt propagierenden Welle vernachlässigbar ist.
Am anderen Ende 42 ist ein Signalwandler 44 angeordnet, welcher durch Umkehrung des magnetostriktiven Effekts und magnetische Induktion ein elektrisches Signal erzeugt und dieses an eine Meßschnittstelle liefert.
Die Wellenlaufzeit vom Entstehungsort 28 (bestimmt durch die Position des Positionsgebers 14 relativ zum Meßfühler 12) ist direkt proportional zum Abstand zwischen dem Positionsgeber 14 und dem Signalwandler 44. Mittels einer Zeitmessung kann daher der Abstand zwischen dem Signalwandler 44 und dem Positionsgeber 14 mit hoher Genauigkeit bestimmt werden. Die primären Signale für die Laufzeitmessung sind der Erregerstromimpuls 22 auf dem Wellenleiter 16 und sein Reaktionsimpuls, welcher zeitversetzt in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen dem Signalwandler 44 und dem Positionsgeber 14 von dem Signalwandler 44 an die Meßschnittstelle geliefert wird. Der Zeitpunkt zwischen Auslösen eines Erregerstromimpulses und Eintreffen des Reaktionsimpulses ist durch den Ort des Positionsgebers 14 bestimmt.
Die Startsignale, welche entsprechend Erregerstromimpulse 22 und damit die Laufzeitmessung auslösen, werden in regelmäßigen Zeitabständen ausgelöst. Ein Startsignal wird auch als Initimpuls bezeichnet. Die Gesamtdauer einer Laufzeitmessung ist bestimmt durch den Abstand der Auslösung benachbarter Startimpulse. Die Zeitperiode zwischen der Auslösung eines Startimpulses zu dem Zeitpunkt t₀ bis zum Beginn der Auslösung des nächsten Startimpulses zu dem Zeitpunkt t₁ wird auch als Frame bezeichnet. Bei magnetostriktiven Wegaufnehmervorrichtungen liegen typische Frameraten im Bereich zwischen 0,5 und 2 kHz. Die sich daraus ergebenden Framedauern t₁ – t₀ liegen in einem typischen Bereich zwischen 0,5 ms und 2 ms.
Die Meßfühlereinrichtung 10 ist eine erste Meßeinrichtung, welche die Position des Gegenstandes (über die Position des Positionsgebers 14) zeitdiskret mißt. Die einzelne Messung wird durch das jeweilige Startsignal und den daraus resultierenden Erregerstromimpuls 22 ausgelöst. Während eines Frames kann nur ein Meßwert über den Reaktionsimpuls auf den Erregerstromimpuls 22 generiert werden. Diese zeitdiskrete Messung (über die Frames) hat eine Totzeit zur Folge und ist mit Rauschen behaftet. Darüber hinaus ist das über den Reaktionsimpuls generierte Positionssignal kein Echtzeitsignal, da zum Zeitpunkt der Registrierung des Reaktionsimpulses durch den Signalwandler 44 sich der Positionsgeber 14, wenn dieser bewegt ist, an einer anderen Stelle als der Meßstelle 28 befinden kann.
Dies ist in 5 in übertriebener Form gezeigt: Die durchgezogene Kurve ist das tatsächliche Positions(Weg)-Zeit-Diagramm des Positionsgebers 14 und damit des Gegenstandes, an dem der Positionsgeber 14 fixiert ist. Auf der t-Achse sind die Zeitpunkte der Auslösung der Startsignale gezeigt, das heißt, sind die Frames gezeigt. Die Kreise geben den tatsächlichen Ort des Positionsgebers 14 bei Auslösung der jeweiligen Startsignale an. Die Startsignale führen zur jeweiligen Auslösung der Erregerstromimpulse 22. Diese weisen eine endliche Laufzeit auf, bis sie die jeweiligen Meßstellen 28 (bestimmt durch die Position des Positionsgebers 14) erreicht haben. Ferner ist die aufgrund der Laufzeit der Impulse auf dem Wellenleiter 16 ermittelte Position eine "in der Zeit verschobene" Position des Positionsgebers 14. Dies ist in 5 durch Kreuze angedeutet. Wenn der Positionsgeber 14 innerhalb eines Frames bewegt wird, dann weicht die gemessene Position von der tatsächlichen Position ab, das heißt die Positionsdaten der Meßfühlereinrichtung 10 unterscheiden sich von den tatsächlichen Positionsdaten. Dies ist in 5 durch die Stufenfunktion – übertrieben – angedeutet. Aufgrund der zeitdiskreten Messung liegt somit eine Totzeit in den Positionsdaten vor. Die Totzeit kann prinzipiell durch Verkürzung der Zeitdauer eines Frames erniedrigt werden; dies hat jedoch andere Nachteile zur Folge und aufgrund der Laufzeitmessung ist dies nur in relativ engem Rahmen möglich. Da die Frames eine definierte Länge aufweisen müssen, liegt grundsätzlich eine bestimmte Totzeit für die Messung vor.
Aus den gemessenen zeitabhängigen Positionsdaten lassen sich grundsätzlich Geschwindigkeitsdaten und Beschleunigungsdaten des Positionsgebers 14 durch Bildung von Differenzen als Annäherung für eine Differentiation bilden. Aufgrund des Rauschens der Positionsdaten sind die ermittelten Größen Geschwindigkeit und Beschleunigung jedoch mit relativ großen Ungenauigkeiten behaftet.
Erfindungsgemäß ist eine zweite Meßeinrichtung 46 (2) vorgesehen, welche eine Bewegungsgröße des Positionsgebers 14 zeitkontinuierlich ermittelt, wobei diese Größe über eine Differentialbeziehung mit der Position des Positionsgebers 14 in Beziehung steht. Insbesondere wird die Beschleunigung des Positionsgebers 14 als zweite Ableitung der Position in der Zeit ermittelt. Der Begriff zeitkontinuierlich ist dabei so zu verstehen, daß Meßwerte in einem erheblich kürzeren zeitlichen Abstand als der zeitliche Abstand benachbarter zeitdiskreter Messungen ermittelt werden.
Dies ist in 6 schematisch angedeutet: Die zeitdiskreten Messungen der magnetostriktiven Meßfühlereinrichtung 10 sind bestimmt durch die Zeitdauer eines Frames, das heißt durch die Zeitdauer t₁ – t₀. In diesem Zeitintervall wird eine einzige zeitdiskrete Messung der Position des Positionsgebers 14 durchgeführt. In dem gleichen Zeitintervall werden dagegen durch die zweite Meßeinrichtung 46 eine Vielzahl von Messungen, beispielsweise der Beschleunigung des Positionsgebers 14, durchgeführt. Dies ist in 6 durch die "Unterteilungsstriche" 48 angedeutet.
In die erfindungsgemäße Wegaufnehmervorrichtung ist die zweite Meßeinrichtung 46 (2) beispielsweise in der Form eines Beschleunigungssensors integriert.
Die Meßfühlereinrichtung 10 sitzt in einem Gehäuse 50 aus einem nicht-magnetischen Metall wie beispielsweise Aluminium. Der Positionsgeber 14, welcher einen oder mehrere Permanentmagnete aufweisen kann oder einen oder mehrere Elektromagnete, koppelt magnetostriktiv an die Meßfühlereinrichtung 10.
Er koppelt ferner elektromagnetisch an das Gehäuse 50; aufgrund der Bewegung des Positionsgebers 14 verändert sich der magnetische Fluß am Gehäuse 50. Dies hat zur Folge, daß Spannungen in dem Gehäuse 50 induziert werden, die wiederum Wirbelströme verursachen. In 2 ist schematisch eine Wirbelstromdichte 52 in dem Gehäuse 50 in einer Momentaufnahme gezeigt. Die Wirbelströme wiederum erzeugen ein Magnetfeld 54, welches beispielsweise detektierbar ist, beispielsweise durch eine Detektionseinrichtung, welche am Positionsgeber 14 angeordnet ist. Es läßt sich direkt aus einer über das veränderliche Magnetfeld 54 induzierte Spannung die Beschleunigung des Positionsgebers 14 ermitteln und zwar zeitkontinuierlich ermitteln, das heißt zu jedem Zeitpunkt läßt sich direkt in Echtzeit der aktuelle Beschleunigungswert für den Positionsgeber 14 ermitteln.
Beschleunigungssensoren, bei welchen Magnete in einem Metallteil Spannungen erzeugen, die wiederum Wirbelströme hervorrufen und das von den Wirbelströmen erzeugte Magnetfeld in Sensorspulen induziert wird, werden als Ferraris-Beschleunigungssensoren bezeichnet.
Bei dem gezeigten Beispiel läßt sich die Beschleunigung des Positionsgebers 14 auf einer Bewegungsstrecke 56 (2), welche parallel zu der Längsrichtung 20 des Meßfühlers 12 ausgerichtet ist, ermitteln. Das Metallteil für den Ferraris-Beschleunigungssensor ist dabei durch einen Metallstreifen gebildet, welcher integraler Bestandteil des Gehäuses 50 ist.
Rechnerische Abschätzungen zeigen, daß bei Positionsgebern mit Permanentmagneten, wie sie üblicherweise für magnetostriktive Wegaufnehmervorrichtungen verwendet werden, beim Abstand von ca. 1 cm zwischen dem Positionsgeber 14 und dem Gehäuse 50 Normalkomponenten des Magnetfeldes von ca. 100 G auftreten. Im Einflußbereich des Magnetfeldes am Gehäuse 50 erhält man eine näherungsweise konstante Stromdichte, welche im magnetfeldfreien Außenraum dipolartig geschlossen ist. Die Abstandsabhängigkeit des durch die Wirbelströme hervorgerufenen Magnetfelds, welche eine Detektionseinrichtung durchsetzt, folgt mindestens im Fernfeldbereich einer 1/r-Abhängigkeit, wobei r der senkrechte Abstand zwischen Gehäuse 50 und Detektionseinrichtung ist.
Abschätzungen ergeben, daß sich über die zweite Meßeinrichtung 46 mit einem Beschleunigungssensor gemäß dem Ferraris-Prinzip für Beschleunigungen der Größenordnung von 0,1 g Spannungen im Bereich Mikrovolt bis Millivolt in einer Detektionseinrichtung erzeugen lassen.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines Positionsgebers, welcher mit einer Detektionseinrichtung versehen ist, und welcher als Ganzes in 4 schematisch gezeigt und dort mit 58 bezeichnet ist, sind in einem Gehäuse 60 zwei beabstandete Ferrit-Magnetstäbe 62a, 62b angeordnet. Diese Permanentmagnete 62a, 62b bewirken die magnetostriktive Kopplung an die Meßfühlereinrichtung 10 und verursachen den magnetischen Fluß, mit welchem der Positionsgeber 58 das Gehäuse 50 beaufschlägt.
Zwischen den beiden Magnetstäben 62a, 62b sitzt als Teil einer Detektionseinrichtung 64 eine Detektorspule 66 mit einem rechteckigen Querschnitt. Die Breite der Detektorspule 66 ist vorzugsweise höchstens so groß wie die Breite des Gehäuses 50. Die Höhe der Detektorspule 66 (in der Abstandsrichtung zu dem Gehäuse 50) ist entsprechend der Ortsabhängigkeit des Magnetfeldes der in dem Gehäuse 50 induzierten Wirbelströme gewählt. Wenn der Querschnitt zu hoch gewählt wird (von dem Gehäuse 50 weg), dann wird eine vergrößerte Fläche für Störeinflüsse bereitgestellt, welche wegen der 1/r-Abhängigkeit im Fernfeld aber nichts zur Detektionsempfindlichkeit beiträgt.
Eine Windungsachse 68 der Detektorspule 66 ist parallel zur Bewegungsstrecke und damit parallel zur Längsrichtung 20 orientiert.
In einem konkreten Ausführungsbeispiel wurde eine Spule mit einer Windungszahl von 1000 und einer Querschnittsfläche von 2 cm² gewählt.
Die Detektionseinrichtung 64, welche im Positionsgeber 58 angeordnet ist, muß mit Energie versorgt werden. Dies erfolgt beispielsweise über eine am Positionsgeber 58 angeordnete Batterie.
Es ist auch möglich, daß die Detektionseinrichtung 64 über die Meßfühlereinrichtung 10 mit elektrischer Energie versorgt wird. Dies kann beispielsweise über ein Kabel erfolgen, welches die Meßfühlereinrichtung 10 und den Positionsgeber 58 miteinander verbindet. Über dieses Kabel läßt sich der Detektionseinrichtung 64 entsprechend elektrische Energie zuführen. Ein solches Kabel ist sowieso vorgesehen, wenn der Positionsgeber 58 als Magnete Elektromagnete umfaßt.
Es ist grundsätzlich vorteilhaft, daß elektrische Energie von der Meßfühlereinrichtung 10 kabellos eingekoppelt wird.
Zur Laufzeitmessung wird durch das Startsignal ein Erregerstromimpuls 22 ausgelöst (vgl. 6). Der Erregerstromimpuls 22 induziert in einer Spule 70, welche mit ihrer Windungsachse parallel zum Wellenleiter 16 ausgerichtet ist, eine Spannung, und zwar jeweils an der ansteigenden Flanke und der abfallenden Flanke des Erregerstromimpulses. In 7 sind schematisch die Spannungspulse 72 und 74 angedeutet, welche dadurch in eine Spule der Detektionseinrichtung 64 induziert werden. Die Erregerstromimpulse 22 sind dabei an die Startsignale gekoppelt. Die entsprechende Energie (enthalten in den Spannungspulsen 72, 74) läßt sich mit einem Kabel oder drahtlos an die Detektionseinrichtung 64 übertragen.
In dem Gehäuse 50 ist eine Auswerteeinrichtung 76 angeordnet, welche an einem oder mehreren Ausgängen 78 Positionsdaten und/oder Geschwindigkeitsdaten und/oder Beschleunigungsdaten bereitstellt. Das durch die Detektionseinrichtung 64 ermittelte Detektionssignal (welches ein Beschleunigungssignal des Positionsgebers 58 darstellt), wird an die Auswerteeinrichtung 76 per Kabel oder drahtlos übertragen. Grundsätzlich kann der gleiche Übertragungspfad, mit dem elektrische Energie zur Versorgung der Detektionseinrichtung 64 übertragen wird, verwendet werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfaßt die Detektionseinrichtung 64 einen Schwingkreis, wobei die Schwingung entsprechend der Beschleunigung frequenzmoduliert wird. Das frequenzmodulierte Signal kann dann von der Auswerteeinrichtung 76 abgenommen und weiterverarbeitet werden. Die Übertragung der Signale der Detektionseinrichtung 64 an die Auswerteeinrichtung 76 beeinflußt dabei die zeitdiskrete Positionsmessung über den Meßfühler 12 nicht.
Wenn zur Energieversorgung der Detektionseinrichtung Spannungspulse 72,74 verwendet werden, dann kann die Detektionseinrichtung sich über diese Spannungspulse 72, 74 eine Frequenz ableiten, beispielsweise 5 Perioden. Ist beispielsweise der Erregerstromimpuls 22 vier Takte eines internen Oszillators lang, dann steht die durch die Detektionseinrichtung 64 abgeleitete Frequenz in einem bestimmten Verhältnis zu einer internen Frequenz der Meßfühlereinrichtung 10. Es ist dadurch eine starre Frequenzverkopplung erreicht, über die sich wiederum durch die Auswerteeinrichtung 76 durch Demodulation das ursprüngliche – unmodulierte – Detektionssignal der Detektionseinrichtung 64 und damit der ermittelte Beschleunigungswert zurückgewinnen lassen.
Das erfindungsgemäße Meßverfahren funktioniert wie folgt:
Die Meßfühlereinrichtung 10 als erste Meßeinrichtung ermittelt Positionsdaten des Positionsgebers 14 bzw. 58 aufgrund zeitdiskreter Messungen. Die zweite Meßeinrichtung 46 (der Beschleunigungssensor) ermittelt Bewegungsdaten für die Bewegungsgröße Beschleunigung u_acc des Positionsgebers 14 bzw. 58 zeitkontinuierlich. Dabei gilt uacc(t) = a(t)·ko + k1.
k_o ist ein Proportionalitätsparameter, der temperaturveränderlich sein kann; k₁ ist ein Offset-Parameter, der seine Ursache beispielsweise in einer elektronischen Verstärkung hat.
Aus den gemessenen Beschleunigungsdaten läßt sich die Geschwindigkeit des Positionsgebers 14 bzw. 58 durch Aufintegration berechnen: v(t) = ∫a(t')dt' + vo.
Daraus wiederum ergibt sich die Position durch weitere Aufintegration: s(t) = ∫v(t')dt' + so.
k₀, k₁, v_o und so sind Parameter bzw. Integrationskonstanten. Die Parameter k_o und k₁ können sich durchaus in der Zeit verändern, wobei die Zeitveränderlichkeit jedoch langsam ist. Diese Zeitveränderlichkeit kann beispielsweise durch Temperaturdrifts verursacht sein. Die Parameter selber sind neben der Temperatur auch von dem Abstand zwischen dem Positionsgeber 14 bzw. 58 und dem Gehäuse 50, den eingesetzten Materialien insbesondere bezüglich magnetischen Eigenschaften und Leitfähigkeitseigenschaften (des Gehäuses 50) und der Dicke des Gehäuses 50 abhängig.
Erfindungsgemäß wird gleichzeitig die Position des Positionsgebers 14 bzw. 58 zeitdiskret gemessen, das heißt die zeitdiskrete Messung und die zeitkontinuierliche Messung sind überlagert. Durch Abgleichung der Meßergebnisse und insbesondere der aufintegrierten Daten gemäß den obigen Formeln mit den durch die erste Meßeinrichtung 10 ermittelnden Daten lassen sich die Parameter k_o, k₁, v_o, s_o bestimmen und zwar auch in ihrer (langsamen) Zeitabhängigkeit bestimmen. Über die Positionsdaten der Meßfühlereinrichtung 10 lassen sich somit die Daten der zweiten Meßeinrichtung 46 kalibrieren.
Dadurch wiederum muß der Ausgang des Beschleunigungssensors 46 nicht die absolute Beschleunigung des Positionsgebers 14 bzw. 58 ausgeben, sondern nur ein mit einem Offset (k₁) behafteten beschleunigungsproportionales Signal (Parameter k_o). Die aufwendige Kompensation von Signalbeeinflussungen wie Temperatur, Abstand, Material usw. kann entfallen. Dadurch läßt sich mit relativ geringem Aufwand eine hohe Genauigkeit für die Messung erreichen.
Grundsätzlich kann der Abgleich bzw. die Kalibrierung bei jedem Frame durchgeführt werden. Für die meisten Anwendungsfälle genügt es jedoch, wenn der Abgleich nach einer Mehrzahl von Frames, wie beispielsweise nach jedem zehnten Frame, durchgeführt wird.
In 8 sind Beispiele für durch die Auswerteeinrichtung 76 bereitgestellte Daten gezeigt. Es wurde dabei ein herkömmlicher Positionsgeber (mit der Bezeichnung BDL6-A-3800-2) mit einer zusätzlichen Detektorspule 66 versehen. Die Detektorspule weist 750 Windungen auf. Die Windungen nehmen eine Breite von ca. 3 mm ein. Der elektrische Widerstand der entsprechenden Detektorspule beträgt 122 Ω.
Dem entsprechenden Positionsgeber 58 wurde ein leichter Stoß von Hand gegeben. Die Kurve 80 zeigt das Beschleunigungssignal an, wobei man im Bereich 82 den Stoß erkennen kann. Das Zeitraster der Kurve 80 liegt bei 20 ms.
Die Kurve 84 zeigt den Geschwindigkeitsverlauf, welcher durch Aufintegration der Kurve 80 ermittelt wurde.
Die Kurve 88 ist ein Positionssignal, welches durch Aufintegration der Daten gemäß der Kurve 84 (Geschwindigkeitssignal) ermittelt wurde. Die Kurve 90 ist eine Invertierung der Kurve 88 und die Kurve 86 das Positionssignal der Meßfühlereinrichtung 10. Die Daten der Kurve 90 sind aus dem Beschleunigungssignal (Kurve 80) durch zweifache Integration ermittelt worden, das heißt diese Kurve besteht aus Wegsignaldaten mit dem gleichen Vorzeichen wie das Positionssignal (Kurve 86) der Meßfühlereinrichtung 10.
Der Zeitmaßstab für die Signaldaten der Kurven 84, 88, 90, 86 ist 5 ms/div; für die Signaldaten der Kurve 80 ist der Zeitmaßstab 20 ms/div.
Aus den Signaldaten ist ersichtlich, daß das über die Meßfühlereinrichtung 10 bestimmte Positionssignal (Kurve 86) den gleichen Verlauf wie das rechnerisch über den Beschleunigungssensor ermittelte Positionssignal (Kurve 90) hat.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird einer zeitdiskreten Messung der Position durch die Meßfühlereinrichtung 10 eine zeitkontinuierliche Messung der Beschleunigung durch die zweite Meßeinrichtung 46 überlagert. Bei der Datenauswertung wird die Geschwindigkeit und die Position über Aufintegration der Daten des Beschleunigungssensors unter Abgleich mit den Daten der Meßfühlereinrichtung 10 als erste Meßeinrichtung ermittelt.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird die Wegaufnehmervorrichtung echtzeitfähig. Das Datenrauschen läßt sich drastisch reduzieren. Die Meßdaten lassen sich asynchron zur festen Abtastrate der Meßfühlereinrichtung 10 abholen. Es ist auch möglich, die Abtastrate der Meßfühlereinrichtung 10 ohne Einschränkung der Meßgenauigkeit zu verringern.
Durch die Echtzeitfähigkeit der Wegaufnehmervorrichtung kann diese auch bei echtzeitkritischen Anwendungen wie beispielsweise Regelungen eingesetzt werden. Ferner läßt sich ein Geschwindigkeitssignal und Beschleunigungssignal bereitstellen, welches nicht rechnerisch durch Differentiation (und deshalb mit Differentiationsrauschen behaftet) gewonnen wird, sondern direkt (das Beschleunigungssignal) oder über Aufintegration eines direkten Signals wie eines Geschwindigkeitssignals erzeugt wurde. Dies ist wiederum wichtig für schnelle Vorgänge und insbesondere für dynamische Regelvorgänge.
Aufgrund des Abgleichs zwischen den Daten der beiden Meßeinrichtungen 10 und 46 muß nicht die absolute Beschleunigung ausgegeben werden, sondern es reicht, ein offestbehaftetes beschleunigungsproportionales Signal auszugeben. Dadurch wiederum ist es möglich, einen nicht-dynamischen Beschleunigungsanteil abzuseparieren und auch Temperaturdrifts mit langsamer zeitlicher Veränderbarkeit bezogen auf die Enddaten zu eliminieren.
Die Gebermagnete sind gleichzeitig Gebermagnete für die Beschleunigungsmessung und für die Meßfühlereinrichtung 10. Unter relativ geringem Platzbedarf läßt sich damit insbesondere bei magnetostriktivem Wegsystem auch die Beschleunigung des Gegenstandes, dessen Position zu ermitteln ist, erfassen.
Die Position läßt sich über die Meßfühiereinrichtung 10 auch dann ermitteln, wenn der Positionsgeber nicht beschleunigt ist; die Position eines statischen Gegenstandes kann direkt gemessen werden. Durch doppelte Integration des Beschleunigungssignals (das bei einem statischen Gegenstand ein Nullsignal ist) reduziert sich das Rauschen des Positionssignals.

Claims

Verfahren zur Ermittlung der Position und/oder einer oder mehrerer Bewegungsgrößen eines Gegenstandes, bei dem Positionsdaten und/oder erste Bewegungsdaten für eine erste Bewegungsgröße des Gegenstandes durch zeitdiskrete Messungen ermittelt werden und zweite Bewegungsdaten für eine zweite Bewegungsgröße des Gegenstandes durch zeitkontinuierliche Messungen ermittelt werden, wobei die zweite Bewegungsgröße in einer Differentialbeziehung zu der Position und/oder der ersten Bewegungsgröße steht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Zeitintervall beabstandeter zeitdiskreter Messungen eine Vielzahl von Meßwerten der zeitkontinuierlichen Messung ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abgleich mit dem Meßergebnis und/oder Auswertungsresultaten der zeitkontinuierlichen Messung über Meßergebnisse der zeitdiskreten Messung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßergebnisse und/oder Auswertungsresultate der zeitkontinuierlichen Messung über Meßergebnisse der zeitdiskreten Messung kalibriert werden.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein regelmäßiger Abgleichvorgang durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Position und/oder die erste Bewegungsgröße und/oder eine oder mehrere weitere Bewegungsgrößen über aufintegration der zweiten Bewegungsdaten bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Integrationskonstanten mittels der Positionsdaten und/oder ersten Bewegungsdaten bestimmt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Bewegungsgröße die Beschleunigung des Gegenstandes ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsdaten zeitdiskret gemessen werden und Beschleunigungsdaten zeitkontinuierlich gemessen werden.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Gegenstandes als erste Bewegungsgröße ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitkontinuierliche Messung der zeitdiskreten Messung überlagert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsdaten und/oder die ersten Bewegungsdaten über Laufzeitmessungen von Laufzeitsignalen ermittelt werden, wobei die Laufzeitsignale durch Startsignale ausgelöst werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufzeitsignale Erregerimpulse zur Auslösung einer Laufzeitmessung und Reaktionsimpulse umfassen, wobei der zeitliche Abstand zwischen Auslösung eines Erregerimpulses und Eintreffen eines zugeordneten Reaktionsimpulses die Laufzeit ergibt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Startsignal einen Erregerimpuls auslöst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wegaufnehmer vorgesehen wird, bei welchem mechanische Wellen propagieren.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegaufnehmer ein magnetostriktiver Wegaufnehmer ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der zweiten Bewegungsdaten ein Sensor vorgesehen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigung als zweite Bewegungsgröße mittels eines Beschleunigungssensors ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleunigungssensor ein Ferraris-Sensor ist, welcher die Beschleunigung über induzierte Spannungen ermittelt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Geber für die zeitdiskreten Messungen ein Geber für die zeitkontinuierlichen Messungen ist.
Vorrichtung zur Ermittlung der Position und/oder einer oder mehrerer Bewegungsgrößen eines Gegenstandes, umfassend eine erste Meßeinrichtung (10) zur zeitdiskreten Messung von Positionsdaten oder ersten Bewegungsdaten für eine erste Bewegungsgröße des Gegenstandes, und eine zweite Meßeinrichtung (46) zur zeitkontinuierlichen Messung von zweiten Bewegungsdaten für eine zweite Bewegungsgröße des Gegenstandes, wobei die zweite Bewegungsgröße in einer Differentialbeziehung zu der Position und/oder der ersten Bewegungsgröße steht.
Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Meßeinrichtung (10) als Wegmeßeinrichtung ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegmeßeinrichtung (10) Positionsdaten über Laufzeitmessungen von Signalen ermittelt.
Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegmeßeinrichtung (10) eine magnetostriktive Wegmeßeinrichtung ist, welche einen Meßfühler (12) aufweist, auf dem mechanische Wellen propagieren können.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Meßeinrichtung (46) als Beschleunigungs-Meßeinrichtung ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Meßeinrichtung (46) einen Beschleunigungssensor umfaßt oder als Beschleunigungssensor ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleunigungssensor (46) ein Ferraris-Beschleunigungssensor ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Meßeinrichtung (10) und der zweiten Meßeinrichtung (46) der gleiche Geber (14; 58) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber (14; 58) einen oder mehrere Magnete (62a, 62b) umfaßt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswerteeinrichtung (76) vorgesehen ist, mittels welcher die zweiten Bewegungsdaten aufintegrierbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß über die Auswerteeinrichtung (76) ein Abgleich zwischen aufintegrierten Daten und Daten der ersten Meßeinrichtung (10) durchführbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 31, gekennzeichnet durch einen Ausgang (78) für Positionsdaten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 32, gekennzeichnet durch einen Ausgang (78) für Beschleunigungsdaten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 33, gekennzeichnet durch einen Ausgang (78) für Geschwindigkeitsdaten.