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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Positionserfassungssystem zur
Erfassung der Position eines ersten Teils, insbesondere einer Aufzugkabine,
das in Bezug auf ein zweites Teil bewegbar ist.
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Bei
Steuerung und Betrieb von Aufzugsystemen ist es unerlässlich,
die Position einer Aufzugkabine stets zu kennen. Die Kenntnis der
Fahrgeschwindigkeitgeschwindigkeit wird z. B. genutzt, um den Bremsweg festzustellen.
Zur Positionserfassung von Aufzugkabinen werden verschiedene Messsysteme
eingesetzt.
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Bei
Aufzügen wird der Weg in der Regel indirekt erfasst. Dies
geschieht meist über einen Inkrementalgeber, welcher eine
vom Weg abhängige Anzahl von Impulsen (Inkremente) erzeugt,
die dann in Relation zur tatsächlich zurückgelegten
Strecke gebracht werden. Wird die Erfassung beispielsweise durch
einen Stromausfall und damit die Zuordnung von Inkrementen und Strecke
unterbrochen, kann die Position der Aufzugkabine nicht mehr bestimmt
werden. Es muß ein Referenzpunkt angefahren werden, ab
dem die Wegmessung neu erfolgt. Wird z. B. der Weg und damit die
Position über ein mit dem Motor gekoppelten System bestimmt,
führen mechanischen Toleranzen wie z. B. Schlupf im System,
Seilrutsche heftige Bewegungen, ungünstige oder schlechte
Montage von Übertragungselementen zwischen Motor und Meßsystem,
zu fehlerhaften Bestimmungen der Position.
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Aus
der
DE 101 26 585
A1 bekannt, die Absolutposition einer Aufzugkabine mittels
eines im oberen Bereich des Schachts angeordneten Lasers und beispielsweise
oben auf der Aufzugkabine angeordneten Reflektors anhand eines vom
Laser ausgesandten und vom Reflektor zurückgesandten Lichtstrahls
die Absolutposition und Geschwindigkeit zu messen. Die Messanordnung
ist vergleichsweise teuer und empfindlich, wobei Nachkalibrationen
und wiederholte Reinigung des optischen Systems notwendig sind.
Wird gepulst gearbeitet, ist in der Praxis ein Signalabstand von
etwa 30 ms erforderlich.
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In
der
DE 44 04 779 A1 ist
eine Einrichtung zur Positions- und Geschwindigkeitsbestimmung einer
Aufzugkabine beschrieben, bei der ein an der Innenseite des Aufzugsschachts
angeordneter Informationsstreifen mit in regelmäßigem
Abstand angeordneten hellen und dunklen Informationsstreifen unterschiedlicher
Breite durch eine optische Leseeinrichtung gelesen wird. Der Informationsstreifen
enthält codiert die Information über das Stockwerk
das Fußbodennivau des Stockwerks. Die Differenz zwischen
der Höheninformation auf dem Informationsstreifen und dem
Bodenniveau des Stockwerks wird durch eine Lernfahrt der Aufzugkabine
im Schacht bestimmt und dann gespeichert. Eine absolute Positionsinformation
stellt die bekannte Einrichtung nicht zur Verfügung.
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Ein
Positionserfassungssystem für eine Aufzugsteuerung gemäß
EP 1 447 368 A1 umfasst
einen mit einer Aufzugkabine verbundenen Sensor und einen an der
Schachtwand angebrachten Maßstab mit mehreren magnetisch
codierten Spuren, wobei der Wechsel des Magnetfeldes die Codierung
bewirkt. Eine inkrementale Codierung mit größerem
Maßstab (Auflösung 20 cm ausreichend) ist für
Sicherheitszwecke und eine absolute Codierung mit geringerem Maßstab,
beispielsweise eine lineare, Gray- oder Pseudo-Raudom-Codierung,
ist für die Aufzugssteuerung vorgesehen. Der sich aus der
Codierung an einer bestimmten Stelle der Maßstabskala befindliche
Bitwert kann über eine Tabelle eindeutig einer physikalischen
Länge, d. h. einer bestimmten Absolutposition, zugeordnet
werden. Zur Erfassung der Position der Aufzugkabine muss sich diese
bewegen. Außerdem müssen die Abstandstoleranzen
des magnetischen Sensors eingehalten werden, um weder den Maßstab
zu beschädigen noch Lesefehler herbeizuführen.
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Aus
der
DE 10 2006
017 865 A1 ist eine Vorrichtung zur Messung der absoluten
Position eines Messobjekts bekannt, bei der ein Sensorkopf eine
mit einer absoluten magnetischen Codierung versehene Messstrecke
abtastet. Die Messstrecke umfasst entsprechend ihrer Länge
mehrere Codespuren mit gemeinsamen Teilbereichen gleicher Länge
und einer Markierung pro Teilbereich. Innerhalb der Teilbereiche
kann ein absoluter Positionswert ermittelt werden, wobei die Teilbereichswechsel
beim Vorbeilaufen an der Markierung erfasst und gespeichert werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Positionserfassungssystem
insbesondere zu Verwendung bei Aufzügen zu schaffen, das
die jeweilige Position absolut erfasst, sowie einfach aufgebaut
und zu handhaben und kostengünstig ist.
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Diese
Aufgabe ist bei einem Positionserfassungssystem mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des
erfindungsgemäßen Positionserfassungssystems sind
Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein
erfindungsgemäßes Positionserfassungssystem zur
Erfassung der Position eines ersten Teils in Bezug auf ein zweites
Teil umfasst somit einen am zweiten Teil angeordneten Maßstab,
auf dem eine vorzugsweise optische Codierung mit k nebeneinander
liegenden, codierten Spuren aufgebracht ist, und einen am ersten
Teil angebrachten, vorzugsweise optischen Sensor zum berührungslosen
Erfassen der Codierung. Von dem ersten und dem zweiten Teil sind
eines oder beide relativ zueinander in Längsrichtung des
Maßstabs bewegbar. Die vorzugsweise optische Codierung
einer Spur besteht jeweils aus einer sich in Längsrichtung
der Spur wiederholenden, fest vorgegebenen Folge von n (n > 2) Segmenten gleicher
Länge l mit jeweils unterschiedlichen optischen Mustern
oder Symbolen. Die einer ersten Grundspur mit der Segmentlänge
lg benachbarte zweite Spur hat dabei vorzugsweise die Segmentlänge
l2 = n × l, die der zweiten Spur benachbarte Spur die Segmentlänge
l3 = n × l2, usw.. Dabei liefert die optische Codierung
a einer Position entlang des Maßstabs durch die Symbol-
oder Musterkombination der quer zur Bewegungsrichtung liegenden,
benachbarten Segmente der k Spuren jeweils eine absolute Positionsangabe.
Die Muster oder Symbole sind so gewählt und auf den Segmenten
angeordnet, dass der Sensor in jeder Position des beweglichen Teils
entlang des Maßstabes die Muster oder Symbole auf den von
ihm erfassten Segemente der k Spuren erfasst.
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Beispielsweise
im Anwendungsfall der Positionsbestimmung einer Aufzugkabine kann
die erste Spur (Grundspur) Segmente mit den Abmessungen 1 mm × 1
mm haben. Eine Segmentfolge kann 10 Segmente umfassen und damit
1 cm lang sein. Die der ersten Spur benachbarte zweite Spur kann
Segmente mit der 10fachen Länge haben und damit eine Segmentfolge
mit 10 Segmenten 10 cm lang sein. Die dritte Spur kann analog mit
entsprechender Spreizung und einer Segmentfolge mit 10 Segmenten
eine Segmentfolgenlänge von 1 m, die vierte eine Segmentfolgenlänge
von 10 m haben. Für andere Anwendungen können
noch weitere Spuren verwendet werden. Dabei bemisst sich die notwendige
Bemessung der Segmentlängen und -breiten, Segmentzahl pro
Folge, Spurzahl nach den jeweiligen Einsatzbedingungen, etwa der
Maßstablänge, Bewegungsgeschwindigkeit, benötigten
Genauigkeit, Erfassungsfenster des Sensors, dessen Auflösung,
etc. Die obenstehenden Werte und Zahlen sind nur beispielhaft und
hängen von der jeweiligen Anwendung ab. So kann die Erfindung
z. B. bei einem Werkzeugtisch, einer Spannvorrichtung, Transportvorrichtungen,
etwa auch Positionierung eines Zugs im Bahnhof benutzt werden.
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Die
Positionserfassung der beiden Teile in Bezug aufeinander und die
jeweilige relative Bewegbarkeit hängt von dem jeweiligen
Anwendungsfall ab. Im Fall einer Aufzugkabine wird der Sensor in
der Regel an der Aufzugkabine angebracht sein und wird mit dieser
im Schacht verfahren. Der Maßstab ist dann an der Schachtwand
und somit ortsfest angebracht. Anders kann es beispielsweise im
Fall einer Werkzeugmaschine mit verfahrbarem Werkzeugtisch sein.
Der Werkzeugtisch ist mit dem Maßstab versehen und der
Sensor ist an der Werkzeugmaschine und somit ortsfest angebracht.
Es können auch beide Teile in Bezug aufeinander beweglich
sein, wobei dann ihre Relativposition erfasst wird. An dem Prinzip
der Positionserfassung ändert dies nichts. Im folgenden
wird zur Vereinfachung von einem beweglichen ersten Teil, an dem
der Sensor angebracht ist, und einem ortfesten zweiten Teil, d.
h. einem ortsfest angeordneten Maßstab, ausgegangen. Eine Beschränkung
auf diese Konstellation soll damit nicht erfolgen.
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Durch
die optische Erfassung sind die Mess- und Erfassungstoleranzen größer
als etwa im Fall eines magnetischen Abstasystems mit magnetischen
Positionsmarken. Abweichungen des Messabstandes, Winkelabweichungen,
Verschmutzung können ausgeglichen bzw. korrigiert werden.
Es wird auch wenig Zusatzlicht bei Einsatz in völlig dunkler
Umgebung benötigt, wenn die Erfassung im Bereich des sichtbaren
Lichts erfolgt. Für derartige Anwendungen wird eine Lichtquelle
vorgesehen, die zumindest den vom optischen Sensor erfassten Teilbereich
des Maßstabs beleuchtet. Es kann auch im Infrarot- oder
Ultraviolettbereich oder außerhalb derselben eine Segmentabtastung
durchgeführt werden.
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Durch
die Wahl eines Maßstabs mit im Wert fortlaufender Codierung
können zum einen Lesefehler reduziert werden und zum anderen
ist der Aufwand der Positionsbestimmung anhand der erfassten Werte
der Codierung geringer. Es muss nicht jedesmal in einer Tabelle
ein Referenzwert ermittelt werden oder für einen Wert ein
ganzer Barcodestreifen gelesen werden. Die Positionswerte ergeben
sich sukzessive aufgrund der vorbestimmten Anordnung der Codierungsfelder
und können leicht identifiziert werden.
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Die
Codierung ist anders als üblich nicht in Form von Strichen
mit ansonsten leeren Feldern vorgesehen. Es ist vielmehr jedes Segment
mit den optischen Mustern oder Symbolen so belegt, dass der Sensor
im Erfassungsfenster die Codierung jedes Segments erfasst. Auf diese
Weise kann auch jederzeit die Codierungsbelegung der höherwertigen
Spuren festgestellt werden, die sich in entsprechend größeren
Abständen ändert. Sowie der Sensor einen Bereich
des Maßstabs erfasst, kann somit die absolute Position
des beweglichen Körpers bestimmt werden. Auch nach einem
Ausfall des Systems ist keine Neukalibration erforderlich. Es muss
lediglich das aktuelle Tupel der im Erfassungsfenster des Sensors
befindlichen Spursegmente bzw. deren Codierung ausgelesen werden.
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Vorteilhaft
hat der Sensor ein Erfassungsfenster, dessen Länge in Bewegungsrichtung
mindestens die Länge der Grundspur lg überdeckt.
Dies ermöglicht stets eine genaue und klar identifizierbare
Codeerfassung.
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Wenn
das Erfassungsfenster des Sensors in Bewegungsrichtung in mindestens
u Zeilen unterteilt ist, wobei u gleich n sein kann, kann der Sensor,
wenn er nicht genau ein Grundsegment, sondern auch die benachbarten,
d. h. davor oder dahinter liegenden Segmente erfasst, eine Interpolation
zwischen den benachbarten Segmentpositionen entsprechend seiner
Unterteilung vornehmen und ermöglicht so eine Positionsbestimmung
mit einer Auflösung von weniger als einer Segmentlänge
l.
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Zur
Erhöhung der Sensorgenauigkeit bzw. -auflösung
kann auch eine Zusatzoptik, beispielsweise entsprechende Linsen-
und Spiegelsysteme, vorgesehen werden. Alternativ oder zusätzlich
kann eine optische Vergrößerung im Sensor vorgenommen
werden, wie dies bei Kameras üblich ist. Dies ermöglicht
beispielsweise bei Einsatz eines CCD-Systems eine Auflösung
bis in die Größenordnung von wenigen μm
und damit Anwendungen beispielsweise im Maschinenbau, die hochpräzise
Positionierungen fordern. Für die Positionsbestimmung beispielsweise
von Aufzugkabinen ist es ausreichend, normale Kamerachips mit üblicher
Pixeldichte und -zahl und damit Standard- oder sogar Massenbauteile
zu verwenden.
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Die
Materialkosten des Positioniersystems sind vergleichsweise gering.
Der Maßstab kann in einer Vielzahl von Anwendungsfällen
auf einer Folienbahn oder einem Folienstreifen oder zusammengesetzten
Abschnitten mit Bedruckung der codierten Spuren bestehen. Als Sensor
kann wie erwähnt z. B. eine einfache Kamera bzw. ein herkömmlicher
Fotochip oder entsprechend der Codierung ein anderes geeignetes
System eingesetzt werden, das die Segmentinformationen lesen kann.
Dabei benötigt im Fall des erwähnten Fotochips beispilsweise
die nachgeordnete Auswerteeinrichtung unaufwendig ist und nur wenig
Rechen- und Speicheraufwand benötigt, der weniger leistungsfähig
als die in herkömmlichen Kameras eingesetzten Prozessoren sein
muss. Die hierfür anfallenden Kosten belaufen sich auf
einen Bruchteil der Kosten eines herkömmlichen Positioniersystems.
Eine hohe Genauigkeit ist dennoch erreichbar. Wenn beispielsweise
ein VGA-Kamera-Chip (Auflösung 400×700 Pixel)
zur Erfassung der Segmente eines 4 mm breiten Maßstabs
benutzt wird, ist die Auflösung in der Höhe (400
Pixel) 175 Pixel pro mm, d. h. es kann auf ca. 5 μm genau
gelesen werden. Mit Einsatz höher auflösender
Chips und/oder von Zusatzoptik (Linsen- und Spiegelsysteme) kann
die Auflösung erhöht werden.
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Die
Muster können jeweils unterschiedlich eingefärbte
Flächen oder Flächen mit unterschiedlichen Helligkeitsabstufungen
sein. Diese einfache Codierung, die zugleich eine außerordentlich
hohe Informationsdichte in den einzelnen Segmenten bedeutet, lässt
sich unmittelbar an jedem Ort der betreffenden Segmente eindeutig
erfassen. Wird beispielsweise eine 10-Farbreihe
mit lg
= 1 mm vorgegeben und im Fall eines Maßstabs mit 4 Spuren
mittels eines Fotochips die Codierung Oliv/Braun/Rot/Violett für
eine Position erfasst, so erhält man gemäß Zuordnung
von Maßstabsposition (Farbe) und Absolutposition (Längenmaß)
den zugeordneten Code 3109. Das heißt, der Sensor befindet
sich bei 3.109 mm (3 m + 10 cm + 9 mm). Im Fall eines dekadischen
Systems kann eine Bedienungsperson den Positionswert direkt ablesen,
wenn sie die Codes der Farbreihe kennt. Im übrigen ist
die Konvertierung der Farb- oder Helligkeitscodes in Längenwerte
einfach. Die angegebenen Zahlen und auch der dekadische Ansatz sind
rein beispielhaft. Die Werte können größer
oder kleiner sein, je nachdem, ob eine höhere Präzision
benötigt wird oder nicht.
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Als
Koordinatenmarken der Spuren des Maßstabs können
auch Sequenzen aus bestimmten geeigneten Stoffen bzw. Elementen
gewählt werden, deren physikalische Eigenschaften durch
den Sensor detektiert werden. Das in dieser Form abstrakt ableitbare
Meßsystem kann für nahezu jeden Einsatz verwendet
werden und nach Einsatzzweck beliebig variiert werden. Nur die Verwendung
von Positionsmarken, die eine unveränderbare meßbare
Eigenschaft, vorzugsweise Frequenz bzw. Eigenfrequenz, für
jede einzelne Segementfläche aufweisen, ist ein geeignetes
Equipment zur Erfassung der Koordinatenmarken, d. h. der Segmentcodes,
erforderlich, welches den Präzisionsanforderungen entspricht.
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Um
die Erfassung der Symbole oder Muster in den einzelnen Segmenten
dort an jeder Stelle eindeutig zu gestalten, sind vorteilhaft einige
oder alle Symbole oder Muster der Segmente zumindest in den Spuren
außer der Grundspur in der Längsrichtung des Maßstabs
wiederholt, d. h. meistens mehrfach in Längsrichtung des
Maßstabs gesehen, übereinander dargestellt. Es
können z. B. auch eine Schraffierung in verschiedenen Richtungen,
Punktelung, Mäandermuster unterschiedlicher Art, Streifenmuster,
etc. vorgesehen werden.
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Zur
Reduzierung der jeweils weiterübermittelten Datenmengen
kann eine Signalerkennungseinrichtung vorgesehen sein, die die von
dem optischen Sensor erfassten Codierungsdaten einer Spur nur dann
an eine Auswerteeinheit übergibt, wenn sich die Codierung
der Felder der Spur während der Bewegung des beweglichen
Teils entlang des Maßstabes ändert. Alternativ
kann für diesen Fall auch vorgesehen werden, die Codierungsdaten
mit zu übermitteln, aber dann nicht neu zu bestimmen.
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Es
kann auf eine Verknüpfung der Segmentlängen der
Spuren zueinander verzichet werden. Die Segmentfolgen können
des weiteren auch bei jeder Spur unterschiedlich sein. Es ist dann
allerdings für einen Benutzer oder eine Bedienungsperson
nicht mehr möglich, aus den vom Sensor erfassten, nebeneinander
liegenden Mustern oder Symbolen der Spuren direkt die Position des
beweglichen Teils abzulesen.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine
zusätzliche Spur vorgesehen, auf der zusätzliche
Informationen codiert sind. Im Fall einer Aufzugskabine kann beispielsweise
Spezialinformation zu bestimmten Geschossbereichen enthalten sein,
etwa eine bevorzugte Etage für einen Nothalt im Fall von
Störungen.
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Das
erfindungsgemäße Positionserfassungssystem kann
so ausgeführt sein, dass aus der Abfolge der bei Bewegung
des beweglichen Teils erfassten Muster oder Symbole der Segmente
die Bewegungsrichtung des beweglichen Teils festgestellt wird. Alternativ
oder zusätzlich kann aus der zeitlichen Erfassungsfolge
der Muster oder Symbole der Segmente die Geschwindigkeit und/oder
Beschleunigung/Abbremsung des beweglichen Teils festgestellt werden.
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Bei
der Erfassung der Codierungsbelegung der einzelnen Segmente im Erfassungsfenster
des Sensors gibt es in Bezug auf die Geschwindigkeit des beweglichen
Teils keine Probleme. Z. B. können bei einer Aufzugkabine,
die mit 1 m/s fährt, 10 Auslesungen pro Sekunde vorgenommen
werden. Dies bedeutet, dass alle 10 cm Fahrweg eine Positionsbestimmung
erfolgt. Das ist ausreichend. Wenn sich die Fahrt verlangsamt, z.
B. auf halbe Geschwindigkeit (5 m/s), wird alle 5 cm die Positions
bestimmt.
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Es
bei einer Ausführung des erfindungsgemäßen
Positionserfassungssystems eine Signalerkennungseinrichtung vorgesehen
sein, die die von dem optischen Sensor erfassten Codierungsdaten
nur der zweiten und/oder höherwertiger Spuren oberhalb
einer entsprechend definierten Geschwindigkeit an eine Auswerteeinheit übergibt.
Wenn etwa bei der Fahrt einer Aufzugskabine eine Fahrtgeschwindigkeit
von 2 m/s festgestellt wird, kann beispielsweise auf die Auswertung
der Grundspurcodierung mit Segmentlänge lb = 1 mm bei der
Verarbeitung verzichtet werden, da deren Werte aufgrund der schnellen
Positionsänderung bei dieser Fahrtgeschwindigkeit nicht
relevant sind. Je nach Anwendung kann auch auf die Auswertung weiterer
Spuren verzichtet werden und damit kann trotz höheren Datendurchsatzes
die Auswertekapazität in geeignetem Rahmen gehalten werden.
In einer Weiterbildung dieser Ausführung kann es vorgesehen
sein, dass, wenn eine Abbremsung des beweglichen Teils festgestellt
worden ist, die Codierungsdaten der zweiten und/oder höherwertigen
Spuren entsprechend Geschwindigkeit und/oder Verlangsamung an die
Auswerteeinheit übergeben werden.
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Das
erfindungsgemäße Positioniersystem kann auch vorteilhaft
bei Antriebseinrichtungen, beispielsweise Schrittmotorantrieben,
angewendet werden. Der Maßstab ist dann eine Drehgeberscheibe
mit Aufbau und Erfassungssensor gemäß der Erfindung
und ermöglicht eine exakte Bestimmung der Position des
angetriebenen Teils. Der entscheidende Vorteil besteht darin, dass
auf eine aufwendige Speicherung von Inkrementen verzichtet werden
kann. Die Position des angetriebenen Teils ist bei einer erneuten
Inbetriebnahme nach z. B. einem Störfall aufgrund der aus
den vom Sensor erfassten Segmentcodiermuster bzw. -symbole sofort erfassbaren
Positionsinformationen in absoluter Form auslesbar. Ein Kalibrationslauf
wie im Fall eines Aufzugsystems eine Lernfahrt entfällt.
Es werden auch keine Kalibrationseinrichtungen zur Lagebestimmung
noch eine Rückstellung von Geräten etc. benötigt.
Allenfalls wird eine Feinjustierung nach Anbringung des Maßstabs
erforderlich. Meß- und Lesefehler entfallen.
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Die
Erfindung wird im Folgenden weiter anhand von Ausführungsbeispielen
und der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
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1 ein
Beispiel für die Codierung von Segmenten einer Spur des
Maßstabs in Form von unterschiedlichen Mustern (Farben),
wobei die Folgezahl der Segmente 10 ist und die den Segmenten jeweils
zugeordneten Zahlenwerte mit dargestellt sind,
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2 und 3 zwei
Beispiele eines Maßstabs mit vier Spuren, einer Codierung
in Form von Farben und Folgezahl 5 der Segmente an zwei verschiedenen
Bereichen des Maßstabes,
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4 einen
vergrößerten Auszug aus dem Maßstab von 3 wobei
das Erfassungsfenster des Sensors mit dargestellt ist, das mit der
Länge der Grundspur lg und der Breite des Maßstabs übereinstimmt
und genau ein Grundspursegment überdeckt,
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5 einen
vergrößerten Auszug aus dem Maßstab von 3,
wobei das Erfassungsfenster des Sensors mit dargestellt ist, das
mit der Länge der Grundspur lg und der Breite des Maßstabs übereinstimmt und
zwei Grundspursegmente teilweise überdeckt, wobei das Erfassungsfenster
um zwei Schritte der Sensorfeinauflösung nach oben verschoben
dargestellt ist.
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Anhand
von 1 wird zunächst das Prinzip des Maßstabaufbaus
bei einem erfindungsgemäßen Positionerfassungssystem
erläutert. Es ist ein Beispiel für die Codierung
von Segmenten einer Spur s1, nämlich der Grundspur, eines
Maßstabs in Form von unterschiedlichen Mustern (Farben)
dargestellt. Die dargestellte Spur enthält in den Segmenten
jeweils ein Muster in Form von Farben. Aus Gründen der
Schwarz-Weiß-Darstellung steht neben den Farbsegmenten
die zugehörige Farbangabe. Die Folgezahl der Segmente ist
10. Die den Segmenten jeweils zugeordneten Zahlenwerte 0, 1, ...,
9 sind links von den Spuren mit dargestellt. Wenn der Sensor entlang
der Spur wandert, erfasst er jeweils eine eindeutige Flächeneigenschaft,
hier eine Farbe, die in der dargestellten Segmentfolge nur einmal
vorkommt und damit die Position des betreffenden Segments eindeutig
kennzeichnet. Ein Beispiel für eine Zuordnung numerischer
Werte zu den Farben durch die Zahlenwerte gegeben. Wenn der Maßstab
länger als die dargestellte Segmentfolge ist, wird diese
nach oben oder unten verlängert, in letzterem Fall gegebenenfalls
mit negativen Werten, wenn das Unterschreiten einer Null-Position
eine Bedeutung hat, beispielsweise bei einem Aufzugsystem die Erstreckung
in die Tiefgeschosse. Im Fall einer Aufzugkabine als bewegbarem
Körper könnten die Abmessungen eines Grundsegments
1 mm × 1 mm sein. Diese Abmessungen werden je nach Anwendungsfall,
erforderlicher Auflösung und Verfahrgeschwindigkeit des
beweglichen Teils und der möglichen Verarbeitungsgeschwindigkeit
der Auswerteeinheiten gewählt.
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2 zeigt
ein Beispiel eines weiteren Maßstabs mit vier Spuren s1
bis s4, einer Codierung in Form von Farben und Folgezahl 5 der Segmente.
Während sich rechts die Grundspur als erste Spur s1 befindet,
die sich alle 5 × lg wiederholt, verläuft links
von dieser die zweite Spur s2. Deren erstes Segment und auch die nachfolgenden
Segmente haben dieselbe Länge wie die Gesamtlänge
einer Folge von Grundspursegmenten, also l2 = 5 × lg, und
dieselbe Segmentfolge. Von der dritten Spur ist nur ein Segment
vollständig wiedergegeben, das die Länge l3 =
5 × l2 = 25 × lg hat. Die vierte Spur hat eine
jeweilige Segmentlänge l4 = 5 × l3. Die den Symbolen
einer Ablesezeile entsprechend jeweils einem Segment der Grundspur
zugeordneten Zahlentupel sind rechts von der Grundspur dargestellt.
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3 zeigt
einen anderen Ausschnitt desselben Maßstabs, jedoch größerer
Höhe.
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4 stellt
einen vergrößerten Auszug aus dem Maßstab
von 2 und 3 dar. Das Erfassungsfenster
F des Sensors ist mit dargestellt. Es stimmt mit der Länge
der Grundspur lg und der Breite des Maßstabs überein
und überdeckt genau ein Grundspursegment. Dies ist durch
die Umrandung des zugehörigen Bereichs auf dem Maßstab
veranschaulicht. Die vom Erfassungsfenster F überdeckten
Segmente der vier Spuren haben die zugeordneten Zahlen 1, 4, 2,
3, siehe 1, und das Wertetupel 1423 ist
eine ganz eindeutige Positionsangabe genau dieser Segmentreihe.
Die beidseits seitlich vom Erfassungsfenster F dargestellten Zahlen
1, 2, 3, 4, 5 symbolisieren die dem Sensor innewohnende Feinauflösung,
d. h. der Sensor kann noch feiner als die Höhe lg der Segemente
der Grundspur auflösen.
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5 zeigt
einen vergrößerten Auszug aus dem Maßstab
von 3, wobei das Erfassungsfenster F des Sensors mit
dargestellt ist. Das Erfassungsfenster F stimmt wie im Fall von 4 mit
der Länge der Grundspur lg und der Breite des Maßstabs überein.
Im Fall von 5 überdeckt das Erfassungsfenster
jedoch nicht genau eine Segmentzeile der Grundspur, sondern überdeckt
zwei Grundspursegmente teilweise, und zwar zu zwei Fünfteln
das untere (5-5, 4-4 und 3-3) und mit zwei Fünfteln das
obere (1-1 und 2-2). Eine Grobangabe der absoluten Position wäre
somit weiterhin das Wertetupel 1423. Genauer wäre aber:
1423,4.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 10126585
A1 [0004]
- - DE 4404779 A1 [0005]
- - EP 1447368 A1 [0006]
- - DE 102006017865 A1 [0007]
