DE102009009788A1

DE102009009788A1 - Positionssensor

Info

Publication number: DE102009009788A1
Application number: DE102009009788A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dr.-Ing. Benk; Wolfgang Boll; Markus Rohs
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2009-02-20
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2010-09-02
Anticipated expiration: 2029-02-21
Also published as: DE102009009788B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung bietet ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Drehwinkelposition und/oder des Stillstands eines zu überwachenden Objekts, umfassend mindestens eine optische Strahlungsquelle, eine Anzahl von Detektoren, eine Auswerteeinheit zur Auswertung der von den Detektoren gelieferten Messsignale sowie ein Initiatorrad, das im Strahlengang zwischen der Strahlungsquelle und den Detektoren angeordnet ist und die von der Strahlungsquelle erzeugte Strahlung in Abhängigkeit von der Drehwinkelposition des Objekts moduliert, wobei das Initiatorrad die auf einen ersten Detektor gerichtete Strahlung in Abhängigkeit von der Drehwinkelposition des Objekts unterschiedlich moduliert als die auf einen zweiten Detektor gerichtete Strahlung. Es kann damit eine gegenüber irrelevanten Erschütterungen oder Positionsveränderungen unempfindlichere Überwachung der Position oder des Stillstands des beobachteten Objekts erreicht werden. Ferner können über die Erfassung einer Bewegung des beobachteten Objekts hinaus weitere Informationen über die Bewegung des überwachten Objekts ermittelt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur berührungslosen Ermittlung der Position und/oder des Stillstands eines zu überwachenden Objekts. Die Erfindung betrifft insbesondere einen sicherheitsgerichteten, aktiven, optischen Positionssensor zur Überwachung der Position und/oder des Stillstands drehbarer Objekte, wie z. B. Wellen oder Achsen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Sensorvorrichtung zur berührungslosen Bestimmung der Position und/oder des Stillstands eines drehbaren Objekts, die eine optische Strahlungsquelle, einen Detektor sowie eine Auswerteeinheit zur Auswertung der vom Detektor gelieferten Messsignale umfasst. Derartige optische Sensoren werden beispielsweise in Motoren oder Getrieben eingesetzt, um die Position von Antriebswellen oder Getrieberädern auf möglichst unmittelbare Weise zu erfassen. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit für solche optischen Sensoren ist die Überwachung des Stillstands oder der Einhaltung eines bestimmten Bewegungsbereichs des überwachten Objekts innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen.
Eine für berührungslose Sensoren häufig verwendete Messmethode ist das Reflex- oder Durchlichtprinzip, bei dem beispielsweise ein an der rotierenden Welle angeordnetes Initiatorrad lichtdurchlässige Abschnitte sowie lichtundurchlässige Abschnitte aufweist, die von der Strahlungsquelle beleuchtet werden, die gegenüber einem relativ dazu statisch angeordneten Abtastsystem liegt. Bei Bewegung der rotierenden Welle bzw. des daran angeordneten Initiatorrads bewegen sich die lichtdurchlässigen Abschnitte und lichtundurchlässigen Abschnitte des Initiatorrads durch den Strahlengang der Strahlungsquelle und erzeugen dadurch auf dem Abtastsystem ein wechselndes Reflexbild des Initiatorrads. Dieses Reflexbild kann im Abtastsystem mit Hilfe von elektrischen Photoempfängern abgetastet werden. Diese bekannten Sensorvorrichtungen haben den Nachteil, dass sie aufgrund eines einfachen Geber/Detektor-Paars lediglich eine Veränderung der Lage des Initiatorrads feststellen können und beispielsweise nicht die Drehwinkelposition oder die Drehrichtung des Initiatorrads.
Als Stillstand eines überwachten Objekts wird beispielsweise die Einhaltung einer definierten Position des Objekts verstanden. Dies bedeutet, dass das überwachte Objekt seine Position auch innerhalb vorgegebenen Toleranzen einhalten muss, um dem definierten Zustand des Stillstands zu entsprechen. Dabei kann es vorkommen, dass Erschütterungen oder die aktive Regelung konventioneller Sensorik temporäre Störsignale erzeugen, die zu einer Fehlinterpretation bezüglich der Position bzw. des Stillstands des überwachten Objekts führen. Dies gilt besonders dann, wenn die Sensoren z. B. im Bereich einer Schaltschwelle stehen, die eine unzulässige Bewegung des überwachten Objekts anzeigen.
Die bekannten Sensoren haben ferner den Nachteil, dass sie insbesondere im Bereich einer Schaltschwelle hinsichtlich der Position bzw. des Stillstands des überwachten Objekts zu falschen Ergebnissen und damit zu einer unzuverlässigen Überwachung der Position bzw. des Stillstands des beobachteten Objekts führen. Ein weiterer Nachteil herkömmlicher Positions- oder Stillstandssensoren besteht darin, dass sie lediglich die Bewegung des überwachten Objekts anzeigen können und keine weiteren Informationen über die Bewegung des überwachten Objekts ermitteln oder angeben können.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Positions- oder Stillstandssensor der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass über die Erfassung einer Bewegung des beobachteten Objekts hinaus weitere Bewegungsparameter bzw. weitere Informationen über die Bewegung des überwachten Objekts ermittelt werden können und damit eine zuverlässigere Überwachung der Position oder des Stillstands des beobachteten Objekts zu erreichen.
Diese Aufgabe wird mit der vorliegenden Erfindung gelöst durch eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den in den unabhängigen Ansprüchen definierten Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die oben genannte Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur berührungslosen Bestimmung der Drehwinkelposition und/oder des Stillstands eines zu überwachenden Objekts umfassend mindestens eine optische Strahlungsquelle, eine Anzahl von Detektoren, eine Auswerteeinheit zur Auswertung der von den Detektoren gelieferten Messsignale sowie ein Initiatorrad, das im Strahlengang zwischen der Strahlungsquelle und den Detektoren angeordnet ist und die von der Strahlungsquelle erzeugte Strahlung in Abhängigkeit von der Drehwinkelposition des Objekts moduliert, wobei das Initiatorrad die auf einen ersten Detektor gerichtete Strahlung in Abhängigkeit von der Drehwinkelposition des Objekts unterschiedlich moduliert als die auf einen zweiten Detektor gerichtete Strahlung.
Ein der vorliegenden Erfindung zugrunde liegendes Prinzip beruht darauf, zur Beobachtung des überwachten Objekts mindestens zwei Detektoren zu verwenden und die von den Detektoren erzeugten Messsignale logisch miteinander zu verknüpfen, um eine zuverlässigere Überwachung der Position oder des Stillstands des beobachteten Objekts zu erreichen. Zu diesem Zweck wird der Strahlengang zwischen der Strahlungsquelle und dem einen Detektor durch das Initiatorrad in Abhängigkeit von der Drehwinkelposition des Objekts unterschiedlich moduliert als der Strahlengang zwischen der Strahlungsquelle und dem anderen Detektor.
Dazu kann beispielsweise jeweils eine Strahlungsquelle mit einem Detektor zu einem Geber/Detektor-Paar kombiniert werden. Als Geber/Detektor-Paar können auch Näherungsschalter oder Drehgeber, wie z. B. Sinus- oder Inkrement-Geber verwendet werden. Das Initiatorrad umfasst eine Modulationsstruktur, die so ausgebildet ist, dass sie die Geber/Detektor-Paare in Abhängigkeit von der Drehwinkelposition des Objekts moduliert. Im vorliegenden Zusammenhang bedeutet Modulation eine Veränderung oder Beeinträchtigung des Strahlengangs zwischen der Strahlungsquelle und dem Detektor derart, dass sich die Intensität der Strahlen verändert. Das heißt, dass die Detektoren bzw. die Geber/Detektor-Paare durch die Modulation des Initiatorrads in Abhängigkeit von der Drehwinkelposition des Objekts eine unterschiedliche Intensität der Strahlen detektieren und damit unterschiedliche Messsignale erzeugen.
Die Modulationsstruktur des Initiatorrads kann je nach Drehwinkelposition den Strahlengang zwischen der Strahlungsquelle und dem Detektor unterschiedlich stark beeinträchtigen. Das Initiatorrad kann beispielsweise eine zahnkranzförmige Gestalt haben, die lichtdurchlässige Bereiche sowie nicht lichtdurchlässige Bereiche aufweist. Bei einer bestimmten Drehwinkelposition des überwachten Objekts und damit bei einer bestimmten Drehwinkelposition des Initiatorrads kann ein Strahlengang zwischen der Strahlungsquelle und dem Detektor dadurch unterbrochen sein und bei einer anderen Drehwinkelposition des überwachten Objekts bzw. des Initiatorrads kann der Strahlengang zwischen der Strahlungsquelle und demselben Detektor nicht unterbrochen oder beeinträchtigt sein.
Nach einem der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Prinzip werden mindestens zwei oder mehr Detektoren bzw. Geber/Detektor-Paare versetzt im Bezug auf die Modulationsstruktur des Initiatorrads angeordnet, damit das Initiatorrad den Strahlengang des einen Geber/Detektor-Paars in Abhängigkeit von der Drehwinkelposition des Objekts unterschiedlich moduliert als den Strahlengang des anderen Geber/Detektor-Paars. Das bedeutet, dass bei einer bestimmten Drehwinkelposition des überwachten Objekts und damit bei einer bestimmten Drehwinkelposition des Initiatorrads beispielsweise der Strahlengang zwischen der Strahlungsquelle und einem ersten Detektor unterbrochen ist, während in derselben Drehwinkelposition des Initiatorrads der Strahlengang zwischen der Strahlungsquelle und einem zweiten Detektor nicht unterbrochen oder beeinträchtigt ist.
Auf diese Weise wird bei einer Drehbewegung des überwachten Objekts bzw. des Initiatorrads ein zeitlicher Versatz der Signalflanken oder ein zeitlicher Versatz der Bezugspegeldurchgänge in den durch das Initiatorrad modulierten Messsignalen der versetzt angeordneten Geber/Detektor-Paaren erzeugt. Diese Messsignale können elektronisch erfasst werden, um daraus Schlussfolgerungen über die Drehrichtung und/oder die Drehwinkelposition des überwachten Objekts zu ziehen. Zusätzlich oder alternativ können die von den Detektoren erzeugten Messsignale, vorzugsweise digital mit vorgegebenen Schwellwerten verglichen werden, um die Einhaltung oder die Veränderung einer vorgegebenen Position des überwachten Objekts zu ermitteln.
Auf diese Weise kann ein Sensor zur berührungslosen Ermittlung der Position und/oder des Stillstands eines zu überwachenden Objekts robuster gegenüber Störimpulsen gemacht und die Zuverlässigkeit der Stillstandsüberwachung verbessert werden. Mit der vorliegenden Erfindung kann eine sicherheitsgerichtete Stillstandstüberwachung bzw. eine sicherheitsgerichtete Positionsüberwachung bereitgestellt werden, mit der eine absolute Position des überwachten Objekts innerhalb von örtlichen Winkel-Toleranzen überwacht werden kann. Mit der vorliegenden Erfindung kann die Unempfindlichkeit der Sensorvorrichtung und damit die Zuverlässigkeit der Stillstandsüberwachung gegenüber Erschütterungen verbessert werden, die innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen bleiben und somit definitionsgemäß nicht zu relevanten Positionsveränderungen führen. Mit der vorliegenden Erfindung kann sowohl die Robustheit als auch die Zuverlässigkeit einer Stillstandsüberwachung gegenüber einer aktiven oder lastabhängigen Positionsteuerung verbessert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine elektronische, analoge oder digitale, Auswerteeinheit der Messung durch die Detektoren nachgeschaltet werden. Mit Hilfe einer solchen Auswerteeinheit kann auch eine einstellbare oder parametrierbare oder eine fest vorgegebene Hyterese der Sensorik eingestellt werden. Ferner kann mittels einer programmierbaren Logik, wie z. B. Mikrocontroller, FPGA oder ASIC, in Abhängigkeit der ermittelten Drehrichtung die Abweichung von einem Bezugspunkt des überwachten Objekts ermittelt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine die vorgegebenen Toleranzgrenzen überschreitende Bewegung des überwachten Objekts erfasst werden, indem eine Drehwinkel-Sollposition (α_soll) für das überwachte Objekt mit der Drehwinkel-Istposition (α_ist) des überwachten Objekts verglichen wird. Wenn die Differenz (α_soll – α_ist) zwischen der Drehwinkel-Sollposition und der Drehwinkel-Istposition einen vorgegebenen Referenzwert (Δα_plus, Δα_minus) als Toleranzschwelle überschreitet, so kann von einer nicht zulässigen Bereichsüberschreitung der Drehwinkel-Istposition des überwachten Objekts ausgegangen werden, d. h. dass sich das überwachte Objekt außerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenzen befindet. Eine solche unzulässige Abweichung der Position des überwachten Objekts kann dann beispielsweise von der Auswerteeinheit auf geeigneter Weise signalisiert werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Betrachtung der Überschreitung der Toleranzgrenzen dabei auch auf ein oder mehrere, gegebenenfalls dynamische Zeitfenster beschränkt werden, um eine definierte Drift in der Position des überwachten Objekts zuzulassen, die beispielsweise nur durch irrelevante Bewegungen oder Erschütterungen bedingt sein können. Auf diese Weise kann die vorliegende Erfindung insbesondere zur Überwachung des Stillstands eines drehbaren Objekts eingesetzt werden, wobei das Objekt sich nur innerhalb vorgegebener Grenzwerte und innerhalb vorgegebener Zeiten bewegen darf. Als Stillstand wird dabei die Einhaltung der definierten Bedingungen verstanden.
Wie bereits erwähnt, umfasst der Positionssensor eine Auswerteeinheit, die dazu ausgebildet ist, die von den Detektoren gelieferten Messsignale auszuwerten. Bei einer vollständigen Undrehung des Objekts kann die Auswerteeinheit eine Korrelation zwischen den von den Detektoren gelieferten Messsignalen bzw. der Modulationsabfolge des Initiatorrads und der Drehwinkelposition des Objekts erzeugen. Aus den von den Detektoren gelieferten Messsignalen kann die Auswerteeinheit dann durch Vergleich mit der zuvor während einer vollständigen Umdrehung des Initiatorrads erfassten Modulationsabfolge des Initiatorrads bzw. den wiederkehrenden Signalverläufen in den von den Detektoren gelieferten Messsignalen den Drehwinkel des Objekts ermitteln.
Durch diese Korrelation ist die Modulationsabfolge der von den Detektoren gelieferten Messsignale der Drehwinkelposition des Objekts zugeordnet, so dass die Auswerteeinheit in den Messsignalen auch vollständige Umdrehungen des rotierenden Objekts erkennen kann. Aus dem Vergleich mit wiederkehrenden Signalverläufen bzw. Modulationsabfolgen und/oder durch Vergleich mit gespeicherten Signalverläufen bzw. Modulationsabfolgen kann unter Berücksichtigung der Umdrehungszeit auch die Rotationsgeschwindigkeit des überwachten Objekts ermittelt werden. Zusätzlich kann aus den von den Detektoren gelieferten Messsignalen durch Vergleich mit wiederkehrenden Modulationsabfolgen und/oder durch Vergleich mit gespeicherten Signalmustern die Drehrichtung des überwachten Objekts ermittelt werden.
Da je nach Drehwinkellage des rotierenden Objekts ein unterschiedliches Modulationsbild des Initiatorrads von den Detektoren erfasst wird, kann daraus die Einhaltung des Stillstands und/oder die Drehposition des rotierenden Objekts ermittelt werden. Ferner kann die Auswerteeinheit aus den von den Detektoren gelieferten Messsignalen durch Zählen wiederkehrender Signalverläufe in den von den Detektoren gelieferten Messsignalen bzw. durch Zählen vollständiger Modulationsabfolgen die Anzahl der Umdrehungen und/oder die Umdrehungsfrequenz des Objekts ermitteln.
Die Auswerteeinheit kann insbesondere dazu ausgelegt sein, von den Detektoren gelieferte Signalimpulse zu akkumulieren. Das heißt, dass die von den Detektoren gelieferten Signalimpulse in der Auswerteeinheit fortlaufend summiert werden. Die Signalimpulse werden von den Detektoren beispielsweise immer dann erzeugt, wenn diese eine Signalflanken oder einen Bezugspegeldurchgang detektiert haben. Die Auswerteeinheit kann so programmiert sein, dass sie ein Signal für eine unerlaubte Toleranzwertüberschreitung generiert, wenn die akkumulierte Summe (x) der von den Detektoren gelieferten Signalimpulse einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
Die Detektoren des erfindungsgemäßen Positionssensors sind vorteilhaft dazu in der Lage, in Abhängigkeit von der detektierten Strahlung optische und/oder elektrische Messsignale zu erzeugen. Dazu bieten sich beispielsweise optoelektronische Detektoren an, welche die detektierte Strahlung in entsprechende elektrische Signale umsetzt, die zur weiteren Auswertung an die elektronische Auswerteeinheit weitergeleitet werden. Um die Strahlung aus der Strahlungsquelle möglichst optimal auszunutzen, können im Strahlengang zwischen der Strahlungsquelle und dem Detektor optische Mittel zum Bündeln und/oder Streuen der Strahlung vorgesehen sein, wie z. B. Sammellinsen oder Streulinsen.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die oben genannte Aufgabe ferner gelöst durch ein Verfahren zur berührungslosen Bestimmung der Position und/oder des Stillstands eines drehbaren Objekts mindestens umfassend die folgenden Schritte:

• Modulieren der auf einen ersten Detektor gerichteten Strahlung in Abhängigkeit von der Drehwinkelposition des Objekts;
• zeitgleiches Modulieren der auf einen zweiten Detektor gerichteten Strahlung in Abhängigkeit von der Drehwinkelposition des Objekts, wobei die auf den ersten Detektor gerichtete Strahlung unterschiedlich moduliert wird als die auf den zweiten Detektor gerichtete Strahlung; und
• Auswerten der Messsignale durch eine Auswerteeinheit.

Wenn als Stillstand eines überwachten Objekts die Einhaltung einer definierten Position des Objekts definiert wird, muss das überwachte Objekt seine Position auch innerhalb vorgegebenen Toleranzen einhalten, um dem definierten Zustand des Stillstands zu entsprechen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden daher

• die von den Detektoren gelieferten Messsignale akkumuliert;
• die Summe (x) der akkumulierten Messsignale mit einem vorgegebene Schwellwert vergleichen; und
• eine Signal generiert, wenn der vorgegebenen Schwellwert überschritten ist.

Dabei werden die von den Detektoren gelieferten Signalimpulse sukzessive summiert. Dadurch können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Erschütterungen oder temporäre Störsignale von Systemkomponenten, die zu Fehlinterpretationen bezüglich der Position bzw. des Stillstands des überwachten Objekts führen können, besser erkannt werden und bei der Positionsüberwachung unberücksichtigt bleiben. Die Signalimpulse können von den Detektoren beispielsweise immer dann erzeugt werden, wenn diese eine Signalflanke oder einen Bezugspegeldurchgang detektiert haben, der bei Drehung des Initiatorrads bzw. bei einer Bewegung des überwachten Objekts verursacht wird. Die Auswerteeinheit ist vorteilhaft so programmiert, dass sie ein Signal für eine unerlaubte Toleranzwertüberschreitung generiert, wenn die akkumulierte Summe der von den Detektoren gelieferten Signalimpulse einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Auswertung der Messsignale das Erfassen einer Korrelation zwischen den von den Detektoren gelieferten Messsignalen bzw. der Modulationsabfolge und dem Drehwinkel des Objekts. Ferner kann zum Auswerten der Messsignale ein Amplitudenvergleich oder ein Schwellwertvergleich zwischen den von den Detektoren gelieferten Messsignalen und zuvor erfassten oder gespeicherten Messsignalen oder vorgegebenen Schwellwerten durchgeführt werden. Dabei können die Signalverläufe der von den Detektoren gelieferten Messsignale mit einer gespeicherten Modulationsabfolge oder deren Amplituden mit vorgegebenen Referenzwerten verglichen werden.
Zusätzlich kann die Auswertung der Messsignale das Erfassen und Speichern wiederkehrender Signalmuster in den von den Detektoren gelieferten Messsignalen bzw. Modulationsabfolgen umfassen. Insbesondere bei vollständigen Umdrehungen des Objekts können wiederkehrende Modulationsmuster in den von den Detektoren gelieferten Messsignalen auch dem Drehwinkel des Objekts zugeordnet werden, so dass eine Korrelation zwischen den wiederkehrenden Mustern in den von den Detektoren gelieferten Messsignalen und dem Drehwinkel des Objekts erzeugt wird. Anhand dieser Korrelation kann aus den von den Detektoren gelieferten Messsignalen durch Vergleich mit wiederkehrenden Signalmustern bzw. wiederkehrenden Modulationsabfolgen der Drehwinkel des Objekts ermittelt werden.
Aufgrund der versetzten Anordnung der Detektoren in Bezug auf die Modulationsstruktur des Initiatorrads ergibt sich in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Objekts eine unterschiedliche Abfolge der Modulationen in den Strahlengängen zu den verschiedenen Detektoren. Daraus lassen sich Schlussfolgerungen für die Drehrichtung des Objekts entnehmen.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Positionssensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Erfassung der Drehwinkelposition und/oder des Stillstands eines drehbaren Objekts; und
2 ein Diagramm zur schematischen Darstellung eines Beispiels der zeitlichen Verläufe von Messsignalen, die von Detektoren des in 1 gezeigten Positionssensors erfasst wurden.
1 zeigt eine Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bzw. einen Positionssensor zur Überwachung der Position und/oder des Stillstands drehbarer Objekte, wie z. B. Wellen oder Achsen. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein sicherheitsgerichteter, aktiver, optischer Positionssensor zur Überwachung der Position und/oder des Stillstands einer rotierenden Welle 1 eingesetzt.
In dieser Ausführungsform umfasst der erfindungsgemäße Positionssensor im Wesentlichen zwei Strahlungsquellen 2, zwei Detektoren 3 sowie ein Initiatorrad 5, das so angeordnet ist, dass es jeweils in die Strahlengänge 4 zwischen den Strahlungsquellen 2 und den Detektoren 3 hineinragt. Jedem Detektor 3 ist somit jeweils eine Strahlungsquelle 2 zugeordnet, so dass zwei Strahlungsquellen- bzw. Geber/Detektor-Paar vorliegen. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass nur eine Strahlungsquelle 2 die Lichtquelle für zwei oder mehr Detektoren 3 darstellt. Wichtig ist dabei, dass zu den verschiedenen Detektoren 3 getrennte Strahlengänge 4 entstehen, die unabhängig voneinander und unterschiedlich moduliert werden können.
Das Initiatorrad 5 ist mit dem zu überwachenden Objekt, d. h. mit der drehbaren Welle 1 gekoppelt und vollzieht dadurch die gleichen Drehbewegungen wie die Welle 1, was durch den Doppelpfeil in 1 angedeutet ist. Wenn sich also die Welle 1 beispielsweise um einen Drehwinkel α dreht, vollzieht das Initiatorrad 5 die gleiche Drehbewegung um den Drehwinkel α. Bei der dargestellten Ausführungsform weist das Initiatorrad 5 eine zahnkranzförmige Modulationsstruktur auf, die über den äußeren Umfangsrand des Initiatorrads 5 in einer bestimmten Anordnung verteilt ist.
Die Modulationsstruktur des Initiatorrads 5 umfasst in dieser Ausführungsform sowohl Aussparungen 7 als auch Erhebungen 6, die über die benachbarten Aussparungen 7 in radialer Richtung hervorstehen. Wenn das Initiatorrad 5 durch eine Rotationsbewegung der Welle 1 in eine Drehung versetzt wird, geraten abwechselnd Aussparungen 7 oder Erhebungen 6 am Umfangsrand des Initiatorrads 5 in den einen oder anderen Strahlengang 4. Auf diese Weise moduliert das Initiatorrad 5 sowohl den Strahlengang 4, der auf den ersten Detektor 3 gerichtet ist, als auch den Strahlengang 4, der auf den zweiten Detektor 3 gerichtet ist.
Dadurch können die Strahlen 4 der Strahlungsquellen 2 je nach der Drehwinkelstellung α der Welle 1 und damit des Initiatorrads 5 entweder durch eine transmissive Einbuchtung 7 passieren oder durch eine abschattende Ausbuchtung 6 beeinflusst werden. Dabei wird je nach der Drehwinkelstellung α der Welle 1 bzw. des Initiatorrads 5 entweder die Strahlung 4 durch eine abschattende Ausbuchtung 6 zumindest teilweise abgeschattet oder die Strahlung 4 kann durch eine transmissive Einbuchtung 7 entsprechend passieren und ungehindert auf den jeweiligen Detektor 3 treffen. Die Detektoren 3 erfassen somit entweder eine abgeschattete oder eine nicht abgeschattete Strahlung 4 je nach der Drehwinkelposition α der Welle 1.
Nach einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung moduliert das Initiatorrad 5 die auf den einen Detektor 3 gerichtete Strahlung 4 unterschiedlich als die auf den anderen Detektor 3 gerichtete Strahlung 4. Diese unterschiedliche Modulation der Strahlengänge 4 zu den Detektoren 3 bewirkt beispielsweise bei einer Rotation der Welle 1 bzw. des Initiatorrads 5 eine abwechselnde Abschattung der von den Strahlungsquellen 2 erzeugten Strahlung 4, die auf die beiden Detektoren 3 gerichtet ist. Eine bezüglich der Strahlengänge 4 zu den Detektoren 3 unterschiedliche Modulation des Initiatorrads 5 wird beispielsweise erreicht, indem die Detektoren 3 in Bezug auf die Verteilung der Aussparungen 6 und Erhebungen 7 der zahnkranzförmigen Modulationsstruktur 6, 7 des Initiatorrads 5 versetz angeordnet sind.
Das heißt, dass die Detektoren 3 in Bezug auf die Modulationsstruktur 6, 7 des Initiatorrads 5 vorzugsweise so angeordnet sind, dass die Detektoren 3 in einer bestimmten Drehwinkelposition α der Welle 1 bzw. des Initiatorrads 5 nicht gleichzeitig einen Übergang von einer abgeschatteten Strahlung 4 zu einer nicht abgeschatteten Strahlung 4 erfassen und auch nicht gleichzeitig einen Übergang von einer nicht abgeschatteten Strahlung 4 zu einer abgeschatteten Strahlung 4 erfassen. Ferner können die Detektoren 3 in Bezug auf die Modulationsstruktur 6, 7 des Initiatorrads 5 so angeordnet sein, dass sie in einer bestimmten Drehwinkelposition α der Welle 1 bzw. des Initiatorrads 5 nicht gleichzeitig eine abgeschattete Strahlung 4 erfassen und auch nicht gleichzeitig eine nicht abgeschattete Strahlung 4 erfassen.
Zusätzlich oder alternativ kann die Modulationsstruktur 6, 7 des Initiatorrads 5 derart gestaltet sein, dass eine unterschiedliche Modulation bezüglich der Strahlengänge 4 zu den Detektoren 3 erreicht wird. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechende Verteilung der Aussparungen 6 und der radial hervorstehenden Erhebungen 7 auf dem Umfangsrand des Initiatorrads 5 erfolgen. Dadurch kann während der Rotationsbewegung über eine bestimmte Drehwinkelposition α oder über eine vollständige Umdrehung der Welle 1 bzw. des Initiatorrads 5 von den Detektoren 3 jeweils eine bestimmte Modulationsabfolge der Strahlengänge 4 erfasst werden. Diese Modulationsabfolge bewirkt ein bestimmtes Signalmuster in den von den Detektoren 3 erfassten Messsignalen.
Aufgrund der Tatsache, dass die Modulationsabfolge für die Strahlengänge 4 durch das Initiatorrad 5 bei einer Rotationsbewegung über eine bestimmte Drehwinkelposition α oder über eine vollständige Umdrehung der Welle 1 bzw. des Initiatorrads 5 gleichbleibend ist, können aus wiederkehrenden Signalmustern in den von den Detektoren 3 erfassten Messsignalen beispielsweise vollständige Umdrehungen der Welle 1 ermittelt werden.
Durch eine Korrelation bestimmter Drehwinkelpositionen α der Welle 1 kann dann aus wiederkehrenden Signalmustern in den von den Detektoren 3 erfassten Messsignalen der entsprechende Drehwinkel und/oder die entsprechende Drehwinkelposition α der Welle 1 ermittelt werden. Da je nach Drehwinkellage der Welle 1 bzw. des Initiatorrads 5 eine unterschiedliche Modulation der Strahlung 4 von den Detektoren erfasst wird, können daraus weitere Rotationsparameter, wie z. B. die Umdrehungszahl, die Drehfrequenz und/oder die Drehposition des rotierenden Objekts 1 ermittelt werden.
Die Detektoren 3 umfassen beispielsweise eine Anzahl von Photozellen, welche die einfallenden Strahlen 4 detektieren, wie z. B. optoelektronische Detektoren, welche die Intensität der Strahlung 4 in entsprechende elektrische Signale umsetzen. Ferner können in den Strahlengängen 4 eine oder mehrere optische Mittel vorgesehen sein, wie z. B. Sammellinsen oder Streulinsen, um den Strahlengang 4 jeweils optimal auf den Detektor 3 zu fokussieren. Zur weiteren Auswertung werden die von den Detektoren 3 erzeugten elektrischen Messsignale über Signalleitungen 8 an eine elektronische Auswerteeinheit 9 weitergeleitet.
Die Auswerteeinheit 9 umfasst vorzugsweise mindestens eine Schnittstelle P zur Eingabe von Parametern für den Betrieb des Positionssensors und/oder für die Auswertung der von den Detektoren 3 gelieferten Messsignale. Die Auswerteeinheit 9 umfasst ferner elektronische Mittel, um die Auswertung der von den Detektoren 3 gelieferten Messsignale zu bewerkstelligen. Dazu kann eine elektronische, analoge oder digitale, Auswerteeinheit 9 vorgesehen sein, mit der beispielsweise auch eine einstellbare, parametrierbare oder eine fest vorgegebene Hyterese der Sensorik eingestellt werden kann.
Die Auswerteeinheit 9 ist insbesondere dazu in der Lage, Bewegungen des überwachten Objekts 1 zu erfassen, die vorgegebene Toleranzgrenzen überschreiten. Dazu kann die Auswerteeinheit 9 beispielsweise eine Drehwinkel-Sollposition (α_soll) für das überwachte Objekt mit der Drehwinkel-Istposition (α_ist) des überwachten Objekts vergleichen. Wenn die Differenz (α_soll – α_ist) zwischen der Drehwinkel-Sollposition und der Drehwinkel-Istposition einen vorgegebenen Referenzwert (Δα_plus, Dα_minus) als Toleranzschwelle überschreitet, so kann die Auswerteeinheit 9 eine unzulässige Bereichsüberschreitung der Drehwinkel-Istposition (α_ist) des überwachten Objekts 1 anzeigen.
Zusätzlich kann die Auswerteeinheit 9 die Überwachung von Toleranzgrenzen auch auf eine Anzahl von Zeitfenstern beschränken, um eine definierte Drift in der Position des überwachten Objekts 1 zuzulassen, die beispielsweise durch irrelevante Bewegungen oder Erschütterungen bedingt ist. Auf diese Weise kann die vorliegende Erfindung insbesondere zur Überwachung des Stillstands eines drehbaren Objekts 1 eingesetzt werden, wobei das Objekt 1 nur innerhalb vorgegebener Grenzwerte und innerhalb vorgegebener Zeiten eine Rotationsbewegung vollziehen darf, um definierte Bedingungen des Stillstands einzuhalten.
2 zeigt ein Diagramm zur schematischen Darstellung eines Beispiels der zeitlichen Verläufe von Messsignalen, die von Detektoren 3 beispielsweise der in 1 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Positionssensors erfasst wurden. Das Diagramm zeigt jeweils den zeitlichen Verlauf der Amplituden A mehrerer von Detektoren 3 erfasster Messsignale, die während einer Bewegung des überwachten Objekts 1 detektiert wurden. Das Bezugszeichen S₁ bezeichnet den Signalverlauf eines Messsignals, das von einem ersten Detektor 3 erzeugt wird, und das Bezugszeichen S₂ bezeichnet den Signalverlauf eines Messsignals, das von einem zweiten Detektor 3 erzeugt wird.
In 2 ist zu erkennen, dass die Signalverläufe der von den Detektoren 3 gelieferten Messsignale einen rechteckförmigen Verlauf haben. Dies ist darauf zurückzuführen, dass eine Signalflanke beispielsweise dann entsteht, wenn der betreffende Detektor 3 einen Bezugspegeldurchgang oder einen Übergang des Initiatorrads 5 von einer abgeschatteten Strahlung 4 zu einer nicht abgeschatteten Strahlung 4 erfasst hat oder umgekehrt. Wenn die zahnkranzförmige Modulationsstruktur des Initiatorrads 5 eine ungleichmäßige Verteilung der Aussparungen 6 und Erhebungen 7 aufweist, ergeben sich auch bei konstanter Drehung des Initiatorrads 5 ungleichmäßige Signalverläufe S₁ und S₂ der Messsignale von den Detektoren 3. Aufgrund dieser ungleichmäßigen Signalverläufe S₁ und S₂ kann auf die Drehrichtung des Initiatorrads 5 geschlossen werden.
Die in 2 dargestellten Signalverläufe können auch akkumuliert werden, wobei die von den Detektoren 3 gelieferten Messimpulse in den Signalverläufen S₁ und S₂ im Laufe eines bestimmten Beobachtungszeitraums summiert werden. Solche Signalimpulse werden von den Detektoren 3 beispielsweise immer dann erzeugt, wenn eine Signalflanke oder ein Bezugspegeldurchgang detektiert wurde, d. h. wenn durch eine Bewegung des überwachten Objekts 1 bzw. des Initiatorrads 5 ein Übergang von einer abgeschatteten Strahlung 4 zu einer nicht abgeschatteten Strahlung 4 erfasst wurde oder umgekehrt. In 2 ist ein solcher akkumulierter Signalverlauf x gezeigt, der die Summe der von den Detektoren 3 gelieferten Messimpulsen in den Signalverläufen S₁ und S₂ darstellt.
Während die beiden oberen Signalverläufe S₁ und S₂ jeweils die Amplituden der von den Detektoren 3 erfassten Messsignale darstellen, zeigt der untere Signalverlauf x die Summe der beiden Signalverläufe S₁ und S₂. Dabei steigt der Pegel des Summensignals x immer dann weiter an, wenn einer der beiden Signalverläufe der von den Detektoren 3 erfassten Messsignale eine Signalflanke aufweist. Da jede Signalflanke in den Amplituden der von den Detektoren 3 erfassten Messsignale auf eine Bewegung des überwachten Objekts 1 hinweist, kann die Summe x der von den Detektoren 3 erfassten Messsignale als die zeitlich integrierte Gesamtbewegung des überwachten Objekts 1 über einen bestimmten oder unbestimmten Zeitraum angesehen werden.
Der aus den beiden Signalverläufen S₁ und S₂ generierte Signalverlauf x kann sowohl inkrementell als auch dekrementell erzeugt werden. Das heißt, dass bei umgekehrter Drehrichtung des Initiatorrads 5 bzw. des Objekts 1 die Messimpulse in den Signalverläufen S₁ und S₂ vom akkumulierten Summensignal x subtrahiert werden, so dass die Amplitude des Summensignals x abnimmt (nicht dargestellt). Auf diese Weise kann der aus den Signalverläufen S₁ und S₂ generierte Summensignalverlauf x einen sowohl eine inkrementell zunehmenden als auch dekrementell abnehmenden Verlauf haben.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist sowohl eine obere Toleranzgrenze T_o als auch eine untere Toleranzgrenze T_u für den Bewegungsspielraum des überwachten Objekts 1 vorgegebenen. Das heißt, dass die Amplitude des aus den Signalverläufen S₁ und S₂ akkumulierten Summensignals x die Toleranzgrenzen T_o und T_u nicht überschreiten darf, damit das überwachte Objekt 1 den definierten Zustand des Stillstands nicht verlässt. Zusätzlich oder alternativ kann für die Einhaltung des Stillstands des beobachteten Objekts auch die Bedingung gelten, dass die Frequenz eines bestimmten Messsignals S₁ bzw. S₂ oder die Amplitude mehrerer Messsignale S₁ und S₂ eine bestimmte Toleranzgrenze nicht überschreiten darf, damit das überwachte Objekt 1 den definierten Zustand des Stillstands nicht verlässt.
Bei dem in 2 dargestellten Beispiel steigt die Amplitude A des aus den Signalverläufen S₁ und S₂ akkumulierten Signalverlaufs x im Laufe der Zeitachse t inkrementell an und überschreitet zu einem Zeitpunkt t_s die obere Toleranzgrenze T_o, was bedeutet, dass das überwachte Objekt 1 den definierten Zustand des Stillstands verlassen hat. Die Auswerteeinheit 9 kann so ausgelegt sein, dass sie ein Signal für eine unerlaubte Toleranzwertüberschreitung generiert, wenn eines der Messsignale und/oder die akkumulierte Summe x der von den Detektoren 3 gelieferten Signalimpulse einen oder beide der vorgegebenen Schwellwerte T_o, T_u überschreitet.
Während in der vorliegenden Beschreibung bestimmte exemplarische Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben und in den beigefügten Zeichnungen dargestellt wurden, sind solche Ausführungsformen lediglich illustrativ zu verstehen und nicht einschränkend für den Schutzbereich der Erfindung auszulegen. Es wird deshalb darauf hingewiesen, dass verschiedene Modifikationen an den beschriebenen, dargestellten oder anderen Ausführungsformen der Erfindung vorgenommen werden können, ohne von dem durch die beigefügten Ansprüche definierten Schutzumfang und dem Kern der Erfindung abzuweichen.

1: drehbares Objekt bzw. rotierende Welle
2: Strahlungsquellen bzw. Geber
3: Detektoren
4: Strahlengang der durch die Strahlungsquelle erzeugten Lichtstrahlen
5: Initiatorrad
6: Ausbuchtung am Umfangsrand des Initiatorrads 5
7: Einbuchtung am Umfangsrand des Initiatorrads 5
8: Signalleitungen
9: Auswerteeinheit
a: Drehwinkel des drehbaren Objekts bzw. der rotierende Welle 1
A: Amplitude der von den Detektoren erzeugten Messsignale S₁, S₂
P: Parametereingabe in die Auswerteeinheit 9
S₁: Signalverlauf des Messsignals von einem ersten Detektor
S₂: Signalverlauf des Messsignals von einem zweiten Detektor
T_u: untere Toleranzgrenze
t_s: Zeitpunkt der Überschreitung der oberen Toleranzgrenze T_o
t: Zeitachse
x: aus den Signalverläufen S₁ und S₂ akkumulierter Signalverlauf

Claims

Vorrichtung zur berührungslosen Bestimmung der Drehwinkelposition und/oder des Stillstands eines zu überwachenden Objekts (1) umfassend mindestens eine optische Strahlungsquelle (2), eine Anzahl von Detektoren (3), eine Auswerteeinheit (9) zur Auswertung der von den Detektoren (3) gelieferten Messsignale sowie ein Initiatorrad (5), das im Strahlengang (4) zwischen der Strahlungsquelle (2) und den Detektoren (3) angeordnet ist und die von der Strahlungsquelle (2) erzeugte Strahlung in Abhängigkeit von der Drehwinkelposition (α) des Objekts (1) moduliert, dadurch gekennzeichnet, dass das Initiatorrad (5) die auf einen ersten Detektor (3) gerichtete Strahlung in Abhängigkeit von der Drehwinkelposition (α) des Objekts (1) unterschiedlich moduliert als die auf einen zweiten Detektor (3) gerichtete Strahlung.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Initiatorrad (5) in Abhängigkeit von der Drehwinkelposition (α) des Objekts (1) unterschiedliche Modulationsbilder auf den Detektoren (3) hervorruft.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Initiatorrad (5) eine Anzahl von Bereichen (7) mit minimalem Transmissionsgrad sowie eine Anzahl von Bereichen (6) mit maximalem Transmissionsgrad aufweist, deren Position jeweils dem Drehwinkel (α) des Objekts (1) zugeordnet sind und die den Strahlengang (4) zum ersten Detektor (3) in Abhängigkeit von der Drehwinkelposition (α) des Objekts (1) unterschiedlich modulieren als den Strahlengang (4) auf den zweiten Detektor.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Initiatorrad (5) an seinem Umfangsrand Einbuchtungen (7) und Ausbuchtungen (6) aufweist, deren Position jeweils dem Drehwinkel (α) des Objekts (1) zugeordnet sind und die den Strahlengang (4) zum ersten Detektor (3) in Abhängigkeit von der Drehwinkelposition (α) des Objekts (1) unterschiedlich modulieren als den Strahlengang (4) auf den zweiten Detektor (3).
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (9) dazu ausgebildet ist, mit den von den Detektoren (3) gelieferten Messsignalen (S₁, S₂) einen Amplitudenvergleich durchzuführen.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (9) dazu ausgebildet ist, mit den von den Detektoren (3) gelieferten Messsignalen (S₁, S₂) einen Schwellwertvergleich durchzuführen.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (9) dazu ausgebildet ist, von den Detektoren (3) gelieferte Signalimpulse zu akkumulieren.
Vorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, wobei die Auswerteeinheit (9) dazu ausgebildet ist, ein Signal für eine unerlaubte Toleranzwertüberschreitung zu generieren, wenn die akkumulierte Summe (x) der von den Detektoren (3) gelieferten Signalimpulse einen vorgegebenen Schwellwert (T_o, T_u) überschreiten.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (9) dazu ausgebildet ist, bei vollständigen Umdrehungen des Objekts (1) wiederkehrende Modulationsabfolgen in den von den Detektoren (3) gelieferten Messsignalen (S₁, S₂) zu erfassen und zu speichern.
Vorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, wobei die Auswerteeinheit (9) dazu ausgebildet ist, von den Detektoren (3) gelieferte Messsignale (S₁, S₂) mit gespeicherten Signalmustern, Modulationsabfolgen und/oder mit vorgegebenen Referenzwerten (T_o, T_u) zu vergleichen.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (9) dazu ausgebildet ist, bei vollständigen Umdrehungen des Objekts (1) wiederkehrende Muster in den von den Detektoren (3) gelieferten Messsignalen (S₁, S₂) dem Drehwinkel (α) des Objekts (1) zuzuordnen, so dass eine Korrelation zwischen den wiederkehrenden Mustern in den von den Detektoren (3) gelieferten Messsignalen (S₁, S₂) bzw. zwischen der Modulationsabfolge des Initiatorrads (5) und dem Drehwinkel (α) des Objekts (1) erzeugt wird.
Vorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, wobei die Auswerteeinheit (9) dazu ausgebildet ist, aus den von den Detektoren (3) gelieferten Messsignalen (S₁, S₂) durch Vergleich mit wiederkehrenden Modulationsabfolgen in den von den Detektoren (3) gelieferten Messsignalen (S₁, S₂) den Drehwinkel (α) und/oder die Drehposition des Objekts (1) zu ermitteln.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (9) dazu ausgebildet ist, aus den von den Detektoren (3) gelieferten Messsignalen (S₁, S₂) durch Vergleich mit wiederkehrenden Modulationsabfolgen und/oder durch Vergleich mit gespeicherten Modulationsabfolgen die Drehrichtung des Objekts (1) zu ermitteln.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (9) eine Schnittstelle (P) aufweist zur Eingabe von Parametern für den Betrieb des Positionssensors und/oder für die Auswertung der von den Detektoren (3) gelieferten Messsignale (S₁, S₂).
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Detektoren (3) dazu ausgebildet sind, in Abhängigkeit von der detektierten Strahlung optische und/oder elektrische Messsignale (S₁, S₂) zu erzeugen.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im Strahlengang (4) zwischen der Strahlungsquelle (2) und den Detektoren (3) optische Mittel zum Bündeln und/oder Streuen der Strahlung vorgesehen sind.
Verfahren zur berührungslosen Bestimmung der Position und/oder des Stillstands eines drehbaren Objekts (1) mindestens umfassend die folgenden Schritte: • Modulieren der auf einen ersten Detektor (3) gerichteten Strahlung in Abhängigkeit von der Drehwinkelposition (α) des Objekts (1); • zeitgleiches Modulieren der auf einen zweiten Detektor (3) gerichteten Strahlung in Abhängigkeit von der Drehwinkelposition (α) des Objekts (1), wobei die auf den ersten Detektor (3) gerichtete Strahlung unterschiedlich moduliert wird als die auf den zweiten Detektor (3) gerichtete Strahlung; und • Auswerten der Messsignale (S₁, S₂) durch eine Auswerteeinheit (9).
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend: • Akkumulieren der von den Detektoren (3) gelieferten Messsignale (S₁, S₂) zur Erzeugung eines akkumulierten Messsignals (x); • Vergleichen des akkumulierten Messsignals (x) mit einem vorgegebenen Schwellwert (T_o, T_u); und • Generieren eines Signals, wenn der vorgegebene Schwellwert (T_o, T_u) überschritten ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18, wobei das Auswerten der Messsignale (S₁, S₂) ferner umfasst, dass wiederkehrende Modulationsabfolgen in den von den Detektoren (3) gelieferten Messsignalen (S₁, S₂) erfasst werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei das Auswerten der Messsignale (S₁, S₂) ferner umfasst, dass mit den von den Detektoren (3) gelieferten Messsignalen (S₁, S₂) ein Amplitudenvergleich durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei das Auswerten der Messsignale (S₁, S₂) ferner umfasst, mit den von den Detektoren (3) gelieferten Messsignalen (S₁, S₂) einen Schwellwertvergleich durchzuführen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, wobei das Auswerten der Messsignale (S₁, S₂) ferner umfasst, bei vollständigen Umdrehungen des Objekts (1) wiederkehrende Signalmuster in den von den Detektoren (3) gelieferten Messsignalen (S₁, S₂) zu erfassen und zu speichern.
Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei das Auswerten der Messsignale (S₁, S₂) ferner umfasst, von den Detektoren (3) gelieferte Messsignale (S₁, S₂) mit gespeicherten Signalmustern und/oder mit Referenzwerten (T_o, T_u) zu vergleichen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 23, wobei aus der Abfolge von Messimpulsen in den von den Detektoren (3) gelieferten Messsignalen (S₁, S₂) die Drehrichtung des Initiatorrads (5) ermittelt wird.
Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei das Akkumulieren der von den Detektoren (3) gelieferten Messsignale (S₁, S₂) derart erfolgt, dass Messimpulse in den von den Detektoren (3) gelieferten Messsignalen (S₁, S₂) in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Objekts (1) entweder zum akkumulierten Messsignal (x) inkrementell addiert werden, so dass die Amplitude des akkumulierten Messsignals (x) zunimmt, oder vom akkumulierten Messsignal (x) dekrementell subtrahiert werden, so dass die Amplitude des akkumulierten Messsignals (x) abnimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 25, wobei das Auswerten der Messsignale (S₁, S₂) ferner umfasst, bei vollständigen Umdrehungen des Objekts (1) wiederkehrende Muster in den von den Detektoren (3) gelieferten Messsignalen (S₁, S₂) dem Drehwinkel (α) des Objekts (1) zuzuordnen, so dass eine Korrelation zwischen den wiederkehrenden Mustern in den von den Detektoren (3) gelieferten Messsignalen (S₁, S₂) und der Drehwinkelposition (α) des Objekts (1) erzeugt wird.
Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei das Auswerten der Messsignale (S₁, S₂) ferner umfasst, aus den von den Detektoren (3) gelieferten Messsignalen (S₁, S₂) durch Vergleich mit wiederkehrenden Modulationsabfolgen der von den Detektoren (3) gelieferten Messsignalen (S₁, S₂) den Drehwinkel und/oder die Drehposition des Objekts (1) zu ermitteln.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 27, wobei das Auswerten der Messsignale (S₁, S₂) ferner umfasst, aus den von den Detektoren (3) gelieferten Messsignalen (S₁, S₂) durch Zählen wiederkehrender Modulationsabfolgen die Anzahl der Umdrehungen und/oder die Umdrehungsfrequenz des Objekts (1) zu ermitteln.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 28, wobei das Auswerten der Messsignale (S₁, S₂) ferner umfasst, aus den von den Detektoren (3) gelieferten Messsignalen (S₁, S₂) durch Vergleich mit wiederkehrenden Modulationsabfolgen und/oder durch Vergleich mit gespeicherten Signalmustern die Drehrichtung des Objekts (1) zu ermitteln.