DE102016009362A1

DE102016009362A1 - Method for calibrating a measuring system with a magnetic encoder

Info

Publication number: DE102016009362A1
Application number: DE102016009362.5A
Authority: DE
Inventors: Johannes Weil
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 2016-08-03
Filing date: 2016-08-03
Publication date: 2018-02-08

Abstract

Verfahren zur Kalibrierung einer Sensor-Encoder-Anordnung (1), bei dem in einem ersten Schritt ein Encoder (1) anhand eines vorgegebenen Feldmusters mit einem magnetischen Muster in Form von magnetisierten Polen (2) versehen wird, in einem zweiten Schritt die Abweichung der magnetisierten Pole (2) von dem vorgegebenen Feldmuster erfasst wird, wobei die erfasste Abweichung in einem Protokoll protokolliert wird, wobei das Protokoll mit der erfassten Abweichung dem Encoder (1) zugeordnet ist.Method for calibrating a sensor-encoder arrangement (1), in which in a first step an encoder (1) is provided with a magnetic pattern in the form of magnetized poles (2) on the basis of a given field pattern, in a second step the deviation of magnetized pole (2) is detected by the given field pattern, wherein the detected deviation is logged in a log, wherein the protocol with the detected deviation of the encoder (1) is associated.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung eines Messsystems mit einem magnetischen Encoder, bei dem in einem ersten Schritt ein Encoder anhand eines vorgegebenen Feldmusters mit einem magnetischen Muster in Form von magnetisierten Feldern versehen wird, in einem zweiten Schritt die Abweichung der magnetisierten Felder von dem vorgegebenen Feldmuster erfasst wird, wobei die erfasste Abweichung in einem Protokoll protokolliert wird.The invention relates to a method for calibrating a measuring system with a magnetic encoder, wherein in a first step, an encoder is provided with a magnetic pattern in the form of magnetized fields based on a predetermined field pattern, in a second step, the deviation of the magnetized fields of the predetermined Field pattern is detected, with the detected deviation is logged in a log.

Stand der TechnikState of the art

Ein Encoder ist in Kombination mit einem geeigneten Sensor eine Einrichtung zur Erfassung der Winkellage oder der Rotationsgeschwindigkeit. Häufig werden Encoder in der Motorsteuerung eines Verbrennungsmotors eingesetzt, wobei der Encoder beispielsweise an einer Kurbelwelle, in einem Getriebe oder für ein ABS in Radlagern angeordnet ist. Im Falle eines Motorencoders weist dieser ein optisch oder elektronisch auslesbares Muster auf, wobei das Muster so ausgebildet ist, dass die Winkellage der Kurbelwelle ermittelt werden kann.An encoder is in combination with a suitable sensor means for detecting the angular position or the rotational speed. Frequently encoders are used in the engine control of an internal combustion engine, wherein the encoder is arranged for example on a crankshaft, in a transmission or for ABS in wheel bearings. In the case of an engine encoder this has an optically or electronically readable pattern, wherein the pattern is formed so that the angular position of the crankshaft can be determined.

Der Encoder kann darüber hinaus eine zusätzliche optisch oder elektrisch auslesbare Markierung aufweisen, welche den oberen Totpunkt oder einen definierten Winkel zwischen dem OT eines vorgegebenen Zylinders repräsentiert. Diese Markierung wird auch als OT-Markierung bezeichnet.The encoder can also have an additional optically or electrically readable mark, which represents the top dead center or a defined angle between the TDC of a given cylinder. This mark is also referred to as OT mark.

Häufig werden Encoder eingesetzt, welche über den Umfang verteilt verschiede magnetisierte Pole aufweisen. Beispielsweise kann ein Encoder abwechselnde Nord- und Südpole aufweisen. Wenn der Encoder eine Auflösung von 3° aufweisen soll sind beispielsweise 120 Pole erforderlich, in Form von abwechselnden magnetischen Nord- und Südpolen. Eine Referenzmarkierung, welche eine bestimmte Lage der Kurbelwelle repräsentiert, weist häufig im Vergleich zu den übrigen Polen eine größere, beispielsweise 5-fache Erstreckung auf. Ein derartig magnetisierter Encoder weist 115 Pole mit einer Erstreckung von 3° auf, welche abwechselnd als Nord- bzw. Südpole ausgebildet sind, ein Pol weist im Vergleich zu den übrigen Feldern mit 15° eine 5-fache Erstreckung auf.Frequently, encoders are used which have distributed over the circumference different magnetized poles. For example, an encoder may have alternating north and south poles. If the encoder has a resolution of 3 °, for example, 120 poles are required, in the form of alternating magnetic north and south poles. A reference mark, which represents a specific position of the crankshaft, often has a larger, for example, 5-fold extent compared to the other poles. Such a magnetized encoder has 115 poles with an extension of 3 °, which are formed alternately as north or south poles, one pole has in comparison to the other fields at 15 ° a 5-fold extension.

Encoder bestehen meist aus nahezu rotationssymmetrischen Metallteilen. Diese sind außenseitig mit einer Schicht aus magnetisierbarem Material belegt. Ein derartiges Material ist beispielsweise ein elastomerer Werkstoff, in welches magnetisierbare Partikel eingebettet sind. Bei diesem Material ist vorteilhaft, dass es mit herkömmlichen Vorrichtungen für die Elastomerverarbeitung auf das gegebenenfalls vorher beschichtete Metallteil aufgebracht werden kann. Beispielsweise kann die Elastomerschicht durch Formpressen (Compression Molding) auf das Metallteil aufgebracht werden. Mittels einer Magnetisiervorrichtung werden anschließend die in der Elastomermatrix eingebetteten magnetisierbaren Partikel so ausgerichtet, dass ein definierter umfänglicher Magnetfeldverlauf entsteht.Encoders usually consist of almost rotationally symmetrical metal parts. These are covered on the outside with a layer of magnetizable material. Such a material is for example an elastomeric material in which magnetizable particles are embedded. In this material is advantageous that it can be applied to the optionally previously coated metal part with conventional devices for elastomer processing. For example, the elastomer layer can be applied to the metal part by compression molding. By means of a magnetizing device, the magnetizable particles embedded in the elastomer matrix are then aligned in such a way that a defined circumferential magnetic field profile is produced.

Durch Materialabweichungen und Fertigungsungenauigkeiten ergeben sich jedoch Abweichungen vom idealen umfänglichen Magnetfeldverlauf. Dabei weicht der tatsächliche Polteilungswinkel eines magnetisierten Poles vom idealen Nennteilungswinkel ab. Das bedeutet, dass ein 3° breiter Pol um eine gewisse Winkeldifferenz breiter oder schmaler sein kann als der ideale Nennteilungswinkel. Eine derartige Abweichung-Sollpolbreite in Grad minus Istpolbreite in Grad – wird auch als Einzelteilungsfehler bezeichnet. Eine bei Motorsteuerungen häufige zulässige Toleranz eines Einzelteilungsfehlers beträgt beispielsweise ±0,05°, das bedeutet, dass ein Polpaar einen Teilungswinkel zwischen 5,95° und 6,05° aufweisen darf.Due to material deviations and production inaccuracies, however, there are deviations from the ideal circumferential magnetic field profile. The actual pole pitch of a magnetized pole deviates from the ideal nominal pitch angle. This means that a 3 ° wide pole can be wider or narrower by a certain angular difference than the ideal nominal pitch angle. Such a deviation target pole width in degrees minus actual pole width in degrees is also referred to as an individual division error. For example, an allowable tolerance of a single-pitch error common in motor control is ± 0.05 °, which means that a pair of poles may have a pitch angle between 5.95 ° and 6.05 °.

Nach Montage des Encoders in eine Sensor-Encoder-Anordnung erfolgt eine Kalibrierung der Anordnung. Bislang wurde diese anhand des Sensors durchgeführt der zu der Sensor-Encoder-Anordnung gehört. Hierbei ist aber nachteilig, dass ein derartiger Sensor aus Kostengründen eine vergleichsweise geringe Messgenauigkeit aufweist.After mounting the encoder in a sensor-encoder arrangement, the arrangement is calibrated. So far, this has been done on the sensor belonging to the sensor-encoder arrangement. However, it is disadvantageous that such a sensor has a comparatively low measuring accuracy for cost reasons.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kalibrierung einer Sensor-Encoder-Anordnung anzugeben, welches eine hohe Genauigkeit einer Sensor-Encoder-Anordnung ermöglicht.The invention has for its object to provide a method for calibrating a sensor-encoder arrangement, which allows high accuracy of a sensor-encoder arrangement.

Diese Aufgabe mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.This object is achieved with the features of claim 1. In advantageous embodiments, the dependent claims relate.

Bei dem Verfahren zur Kalibrierung einer Sensor-Encoder-Anordnung zur Lösung der Aufgabe wird in einem ersten Schritt ein Encoder anhand eines vorgegebenen Feldmusters mit einem magnetischen Muster in Form von magnetisierten Polen versehen, in einem zweiten Schritt wird die Abweichung der magnetisierten Pole von dem vorgegebenen Feldmuster erfasst, wobei die erfasste Abweichung in einem Protokoll protokolliert wird, wobei das Protokoll mit der erfassten Abweichung dem Encoder zugeordnet ist.In the method for calibrating a sensor-encoder arrangement for achieving the object, in a first step, an encoder is provided with a magnetic pattern in the form of magnetized poles based on a predetermined field pattern, in a second step, the deviation of the magnetized poles of the given Field pattern detected, wherein the detected deviation is logged in a log, the protocol with the detected deviation is assigned to the encoder.

Die Vorrichtung mit der die Vermessung der Magnetisierung des Encoders erfolgt, weist eine hohe Messgenauigkeit auf. Dadurch ist es möglich, die Abweichung der magnetisierten Pole von der gewünschten Sollpolbreite, also den Einzelteilungsfehler, genauer zu erfassen als dies in der Sensor-Encoder-Anordnung in der Anwendung möglich ist. Die Erfassung des Einzelteilungsfehlers mittels der Magnetisiervorrichtung erfolgt mit einer Genauigkeit von ±0,001°. Der durch die Vorrichtung zur Magnetisierung erfasste Einzelteilungsfehler wird in einem Protokoll protokolliert. Vorzugsweise liegt das Protokoll in Form eines Datenbankeintrags vor. Dabei ist das Protokoll, bzw. der Protokoll- oder Datenbankeintrag mit einer eindeutigen Kennung versehen, welches die Zuordnung des Protokolls zu dem Encoder ermöglicht. Hierbei ist insbesondere vorteilhaft, dass die Erfassung des Einzelteilungsfehlers durch die Vorrichtung zur Magnetisierung besonders genau ist. Auf die Genauigkeit des in der Sensor-Encoder-Anordnung verwendeten Sensors kommt es dabei nicht an.The device with which the measurement of the magnetization of the encoder takes place has a high measuring accuracy. This makes it possible for the Deviation of the magnetized poles from the desired Sollpolbreite, so the Einzelteilungsfehler to capture more accurate than is possible in the sensor-encoder arrangement in the application. The detection of the individual division error by means of the magnetizing device takes place with an accuracy of ± 0.001 °. The individualization error detected by the magnetization device is logged in a log. Preferably, the protocol is in the form of a database entry. In this case, the protocol, or the protocol or database entry is provided with a unique identifier, which allows the assignment of the protocol to the encoder. In this case, it is particularly advantageous that the detection of the individual division error by the device for magnetization is particularly accurate. The accuracy of the sensor used in the sensor-encoder arrangement is not critical.

Der Encoder kann zur Zuordnung des Protokolls mit einer Kennzeichnung versehen sein. Die Kennzeichnung ist vorzugsweise so auf dem Encoder angeordnet, dass diese nicht nachträglich entfernt werden kann. Dadurch kann ein nachträgliches Manipulieren verhindert werden. Hierbei ist wichtig, dass die Kennzeichnung zumindest bis zum Abschluss der Montagearbeiten lesbar bleibt.The encoder can be provided with an identification for the assignment of the protocol. The marking is preferably arranged on the encoder so that it can not be subsequently removed. As a result, subsequent manipulation can be prevented. It is important that the marking remains legible at least until completion of the assembly work.

Das Protokoll ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass zu einem späteren Zeitpunkt der Rückgriff auf das Protokoll gegeben ist. Dazu liegt das Protokoll vorzugsweise in Form eines Datenbankeintrags vor. Dabei ist die Datenbank vorzugsweise so ausgebildet, dass diese über einen Fernzugriff, beispielsweise über eine Internetverbindung verfügt. Dadurch ist es möglich, jederzeit auf das zu dem Encoder gehörende Protokoll mit den erfassten und dokumentierten Einzelteilungsfehlern zurückgreifen zu können.The protocol is preferably designed so that at a later date the use of the protocol is given. For this purpose, the protocol is preferably in the form of a database entry. The database is preferably designed so that it has a remote access, for example via an Internet connection. This makes it possible at any time to fall back on the belonging to the encoder protocol with the recorded and documented individual division errors.

Der spätere Rückgriff ist auch gewährleistet, wenn das Protokoll unmittelbar aus der Kennzeichnung auslesbar ist.The subsequent recourse is also guaranteed if the protocol can be read directly from the label.

Vorzugsweise erfolgt nach Montage des Encoders in eine Sensor-Encoder-Anordnung anhand des Protokolls eine Kalibrierung. Dabei wird der Encoder zunächst montiert, wobei ggf. auf eine lagerichtige Montage des Encoders zu achten ist, wenn dieser mit einer Referenzmarkierung versehen ist. Encoder mit einer Referenzmarkierung weisen dafür zumeist mechanische Formschlusselemente auf, welche eine lagerichtige Montage des Encoders sicherstellen. Die Referenzmarkierung kann auch in Form einer magnetischen Markierung vorliegen, welche vor Montage durch eine geeignete Vorrichtung ausgelesen wird. Nach Montage des Encoders in die Sensor-Encoder-Anordnung erfolgt ein Kalibrierzyklus der Anordnung. Dabei wird das Protokoll mit den zuvor während der Fertigung erfassten Einzelteilungsfehlern in das Auswertesystem, beispielsweise ein Steuergerät eingelesen, welches die von der Sensor-Encoder-Anordnung erzeugten Signale verarbeitet. Durch Einbeziehung des Protokolls erfolgt eine Korrektur der durch die Sensor-Encoder-Anordnung festgestellten Winkellage. Hierbei ist vorteilhaft, dass die zuvor festgestellten Einzelteilungsfehler sehr genau sind und darüber hinaus ist vorteilhaft, dass ein gesonderter Messzyklus mit dem Sensor der Sensor-Encoder-Anordnung entfallen kann.Preferably, after mounting the encoder in a sensor-encoder arrangement based on the protocol, a calibration. In this case, the encoder is first mounted, it being necessary to pay attention to a correct position mounting of the encoder, if it is provided with a reference mark. For this purpose, encoders with a reference marking usually have mechanical form-locking elements which ensure correct mounting of the encoder. The reference mark may also be in the form of a magnetic mark which is read by a suitable device prior to assembly. After mounting the encoder into the sensor-encoder arrangement, a calibration cycle of the arrangement takes place. In this case, the protocol is read into the evaluation system, for example a control unit, which processes the signals generated by the sensor-encoder arrangement with the individual division errors previously detected during production. By including the protocol, the angular position detected by the sensor-encoder arrangement is corrected. In this case, it is advantageous that the previously determined individual division errors are very accurate and moreover it is advantageous that a separate measurement cycle with the sensor of the sensor-encoder arrangement can be dispensed with.

Ein weiterer Vorteil ist, dass das Protokoll zum Nachweis der Echtheit des Encoders herangezogen werden kann. Aufgrund unvermeidlicher Materialabweichungen und ebenfalls unvermeidlicher Herstellungstoleranzen weist jeder Encoder ein einzigartiges Verteilungsmuster von Einzelteilungsfehlern auf. Durch die hochgenaue Erfassung dieser Einzelteilungsfehler ist es daher möglich, ausschließlich anhand der charakteristischen Abfolge von Einzelteilungsfehlern auf einen bestimmten Encoder zu schließen. Daher ist es denkbar, dass zu einem Encoder das Protokoll mit den Einzelteilungsfehlern abgefragt wird. Anhand des Protokolls und einer Vergleichsmessung an dem jeweiligen Encoder kann die Echtheit des Encoders überprüft werden.Another advantage is that the protocol can be used to verify the authenticity of the encoder. Due to inevitable material deviations and also inevitable manufacturing tolerances, each encoder has a unique distribution pattern of parting errors. Due to the high-precision detection of these division errors, it is therefore possible to deduce a specific encoder solely on the basis of the characteristic sequence of individual division errors. Therefore, it is conceivable that the protocol with the itemization errors is queried for an encoder. On the basis of the protocol and a comparison measurement on the respective encoder, the authenticity of the encoder can be checked.

Die Kennzeichnung kann als zweidimensionaler Code ausgebildet sein. Derartige zweidimensionale Codes sind beispielsweise Data-Matrix-Codes, Barcodes oder QR-Codes. Dabei ist der zweidimensionale Code vorzugsweise in Form einer dauerhaften Beschriftung in den Encoder eingebracht. Dauerhafte Beschriftungen können in Form eines Tintenstrahl-Aufdrucks oder durch eine Lasergravur realisiert sein. Zweidimensionale Codes ermöglichen ein automatisiertes Auslesen mittels einer Scan-Vorrichtung. Dabei kann die Codierung so ausgebildet sein, dass das Auslesen des Codes einen Zugriff auf das fernauslesbar gespeicherte Protokoll mit den dort gespeicherten Messwerten, wie beispielsweise Einzelteilungsfehlern freigegeben wird. Dadurch ist sichergestellt, dass nur das zu dem konkreten Encoder gehörende Protokoll zum Auslesen freigegeben wird. Alternativ kann der Code vorzugsweise in codierter Form bereits das Protokoll mit den Einzelteilungsfehlern enthalten. Bei dieser Ausgestaltung kann das Protokoll unmittelbar ausgelesen werden. Hierbei ist vorteilhaft, dass keinerlei Verbindung zum Fernauslesen erforderlich ist.The marking can be designed as a two-dimensional code. Such two-dimensional codes are, for example, data matrix codes, barcodes or QR codes. In this case, the two-dimensional code is preferably introduced in the form of a permanent inscription in the encoder. Durable labels can be realized in the form of an inkjet imprint or by laser engraving. Two-dimensional codes enable automated reading by means of a scanning device. In this case, the coding can be designed so that the reading of the code access to the fernauslesbar stored protocol with the stored there measurements, such as individual division errors is released. This ensures that only the protocol belonging to the specific encoder is enabled for reading out. Alternatively, the code may preferably already contain the protocol with the division errors in coded form. In this embodiment, the protocol can be read out immediately. It is advantageous that no connection to the remote reading is required.

Neben der Kalibrierung der Sensor-Encoder-Anordnung ist es darüber hinaus denkbar, dass die protokollierten Einzelteilungsfehler herangezogen werden, um mittels der Sensor-Encoder-Anordnung die Feststellung einer Absolutwinkellage zu ermöglichen. Bei bekannten Encodern mit einer Referenzmarkierung ist es zur Erfassung der Absolutwinkellage erforderlich, dass zumindest die Referenzmarkierung durch den Sensor erfasst wurde. Darüber hinaus sind Encoder bekannt, welche mit einem Muster verschieden breiter magnetisierter Pole versehen sind. Diese ermöglichen die Erkennung einer Absolutwinkellage nach Erfassung weniger Felder. Durch die hochgenaue Erfassung der Einzelteilungsfehler und durch das charakteristische, einzigartige Muster von Einzeiteilungsfehlern ist es aber möglich, die Absolutwinkellage bereits nach wenigen Polen zu erkennen.In addition to the calibration of the sensor-encoder arrangement, it is also conceivable that the recorded individual division errors are used to enable the detection of an absolute angle position by means of the sensor-encoder arrangement. In known encoders with a reference mark, it is necessary to detect the absolute angle position that at least the reference mark has been detected by the sensor. About that In addition, encoders are known which are provided with a pattern of different width magnetized poles. These enable the detection of an absolute angle position after detection of fewer fields. Due to the highly accurate detection of the division errors and the characteristic, unique pattern of Einzeteililungsfehlern it is possible to detect the absolute angle position after a few poles.

Dazu wird das Protokoll mit den Einzeiteilungsfehlern in dem Steuergerät gespeichert, welches die Daten der Sensor-Encoder-Anordnung ausliest. Je nach Charakteristik der Einzelteilungsfehler ist es denkbar, dass bereits das Auslesen von zwei Feldern ausreicht, um die Absolutwinkellage zu erkennen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Encoder an einer Kurbelwelle an einem Verbrennungsmotor montiert ist, welches mit einem Start-Stopp-System ausgerüstet ist. Bei diesen ist es sehr vorteilhaft, die Absolutwinkellage der Kurbelwelle zu erfassen, um den automatischen Motorstart zu steuern. Beim Abschalten des Motors führt komprimiertes Gas dazu, dass die Kurbelwelle ein wenig zurückgedreht wird. Liest der Sensor dann einen Nulldurchgang des magnetischen Signals aus, ist nicht klar, ob die Kurbelwelle vorwärts oder rückwärts gedreht wurde. Reichen dann zur Erfassung der Absolutwinkellage bereits wenige Grad bzw. wenige Pole aus, ergibt sich ein besonders einfaches und genaues System zur Erkennung der Absolutwinkellage.For this purpose, the protocol with the Einzeteililungsfehlern is stored in the control unit, which reads the data from the sensor encoder arrangement. Depending on the characteristic of the individual division errors, it is conceivable that the reading out of two fields is sufficient to detect the absolute angle position. This is particularly advantageous when the encoder is mounted on a crankshaft to an internal combustion engine, which is equipped with a start-stop system. In these, it is very advantageous to detect the absolute angular position of the crankshaft to control the automatic engine start. When the engine is shut down, compressed gas causes the crankshaft to turn back a little. If the sensor then reads a zero crossing of the magnetic signal, it is not clear if the crankshaft was rotated forward or backward. If only a few degrees or a few poles are sufficient to detect the absolute angle position, the result is a particularly simple and accurate system for detecting the absolute angle position.

Hierfür ist erforderlich, dass der Sensor der Sensor-Encoder-Anordnung zur Erfassung der Einzelteilungsfehler geeignet ist. Ein derartiger Sensor ist beispielsweise ein als Halbleitersensor ausgebildeter Hall-Sensor.For this it is necessary that the sensor of the sensor-encoder arrangement is suitable for detecting the individual division errors. Such a sensor is, for example, a Hall sensor designed as a semiconductor sensor.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen, jeweils schematisch:The method according to the invention will be explained in more detail below with reference to the figures. These show, in each case schematically:

1 einen magnetischen Encoder; 1 a magnetic encoder;

2 eine Sensor-Encoder-Anordnung. 2 a sensor-encoder arrangement.

Ausführung der ErfindungEmbodiment of the invention

1 zeigt einen Encoder 1 in Form eines Encoderrades, welches auf dem Axialflansch mit einer ringförmigen Encoderspur 7 versehen ist. Das Encoderrad besteht aus metallischem Werkstoff und die Encoderspur 7 besteht aus mit magnetisierbaren Partikeln versehenem vulkanisierbarem Elastomer-Material. Als magnetisierbare Partikel kommen insbesondere ferrithaltige Werkstoffe in Betracht. Weitere Werkstoffe sind seltene Erden oder Strontium-Ferrite. Zur Herstellung des Encoders 1 wird das mit den magnetisierbaren Partikeln versehene vulkanisierbare Elastomer-Material beispielsweise mittels Spritzgießen auf das Encoderrad aufgetragen und anschließend einem Vulkanisationsprozess unterworfen. Anschließend ist das Elastomer-Material stoffschlüssig mit dem Encoderrad verbunden. Zur Verbesserung der Anbindung kann das Encoderrad phosphatiert sein. Ferner kann eine Zwischenschicht, beispielsweise aus Phenolharz vorgegeben sein. Darüber hinaus kann die Anbindung durch einen Formschluss verbessert werden. 1 shows an encoder 1 in the form of an encoder wheel, which on the axial flange with an annular encoder track 7 is provided. The encoder wheel is made of metallic material and the encoder track 7 consists of magnetizable particles provided with vulcanizable elastomeric material. Suitable magnetizable particles are, in particular, ferrite-containing materials. Other materials are rare earths or strontium ferrites. For the production of the encoder 1 For example, the vulcanizable elastomer material provided with the magnetizable particles is applied to the encoder wheel, for example by means of injection molding, and then subjected to a vulcanization process. Subsequently, the elastomeric material is materially connected to the encoder wheel. To improve the connection, the encoder wheel can be phosphated. Furthermore, an intermediate layer, for example made of phenolic resin, may be predetermined. In addition, the connection can be improved by a positive connection.

Zur Erzeugung eines Feldmusters in Form von magnetisierten Polen 2 wird der Encorder 1 in eine Magnetisiervorrichtung gegeben, in welcher anhand eines vorgegebenen Feldmusters das Feldmuster bestehend aus den Polen 2 in das magnetisierbare Elastomer-Material übertragen wird. Ein Feldmuster kann beispielsweise 115 reguläre Pole 2, abwechselnd je ein Nord- und ein Südpol, und einen irregulären Pol 9 mit einer 5-fachen Erstreckung eines regulären Poles 2 aufweisen. Bei dieser Ausgestaltung ergibt sich eine Feldbreite von 3°, bzw. im Fall des irregulären Poles 9 eine Feldbreite von 15°.For generating a field pattern in the form of magnetized poles 2 becomes the encoder 1 placed in a magnetizing device in which, based on a predetermined field pattern, the field pattern consisting of the poles 2 is transferred into the magnetizable elastomeric material. For example, a field pattern 115 regular poles 2 , alternately one north pole and one south pole, and an irregular pole 9 with a 5-fold extension of a regular pole 2 exhibit. In this embodiment, a field width of 3 °, or in the case of the irregular pole results 9 a field width of 15 °.

Anschließend wird durch die Magnetisiervorrichtung das eingeprägte Feldmuster vermessen. Dabei wird die Abweichung der Feldbreite der magnetisierten Pole 2 von dem vorgegebenen Feldmuster erfasst. Die Abweichungen liegen in Form von Einzelteilungsfehlern vor, wobei Encoder 1 aussortiert werden, deren Einzelteilungsfehler größer sind als ±0,05°. Das bedeutet, dass die Feldbreite bei regulären Polen zwischen 5,95° und 6,05° schwanken darf.Subsequently, the embossed field pattern is measured by the magnetizing device. In this case, the deviation of the field width of the magnetized poles 2 detected by the given field pattern. The deviations are in the form of individual division errors, with encoder 1 be sorted out, whose division errors are greater than ± 0.05 °. This means that the field width for regular poles may fluctuate between 5.95 ° and 6.05 °.

Die erfasste Abweichung hat eine Genauigkeit von ±0,001° und wird in einem Protokoll protokolliert, wobei das Protokoll mit der erfassten Abweichung dem Encoder 1 zugeordnet ist. Dazu ist der Encoder 1 mit einer Kennzeichnung 3 in Form eines zweidimensionalen Codes, hier eines Data-Matrix-Codes versehen, welche fest mittels dauerhafter Beschriftung, hier einer Lasergravur in den metallischen Abschnitt des Encoders 1 eingebracht ist. Die Kennzeichnung 3, bzw. der Data-Matrix-Code kann vorzugsweise in codierter Form das Protokoll enthalten.The detected deviation has an accuracy of ± 0,001 ° and is logged in a protocol, whereby the protocol with the detected deviation is the encoder 1 assigned. This is the encoder 1 with a label 3 in the form of a two-dimensional code, here provided a data matrix code, which fixed by permanent labeling, here a laser engraving in the metallic section of the encoder 1 is introduced. The marking 3 , or the data matrix code may preferably contain the protocol in coded form.

Das Protokoll ist in einer Datenbank gespeichert, wobei zu einem späteren Zeitpunkt der Rückgriff auf das Protokoll gegeben ist. Hierzu erlaubt der Data-Matrix-Code mittels Fernzugriff über das Internet Zugriff auf das in der Datenbank gespeicherte Protokoll. Dazu wird der Data-Matrix-Code gescannt. Dies kann im Rahmen der Montage automatisiert erfolgen.The protocol is stored in a database, with the use of the protocol being available at a later date. For this purpose, the data matrix code allows remote access via the Internet access to the stored in the database protocol. To do this, the data matrix code is scanned. This can be done automatically during assembly.

2 zeigt eine Sensor-Encoder-Anordnung 4 in welche der Encoder 1 montiert ist. Vorliegend ist der Encoder 1 auf einer Nockenwelle 6 eines Verbrennungsmotors montiert und die Sensor-Encoder-Anordnung 4 erfasst die Winkellage der Nockenwelle 6. Der Encoder 1 weist auf dem Axialflansch eine Bohrung 7 auf, durch welche ein auf der Nockenwelle 6 montierter Stift 8 hindurchragt. Dadurch ist die lagerichtige Montage des Encoders 1 auf der Nockenwelle 6 gewährleistet. Die Sensor-Encoder-Anordnung 4 umfasst ferner einen Sensor 5 in Form eines Magnetfeldsensors, hier einen Hallsensor. Im Betrieb dreht sich der Encoder 1 relativ zu dem Sensor 5 und der Sensor 5 erfasst das sich ändernde Magnetfeld, welches durch die abwechselnde Polarität der Pole 2 hervorgerufen wird. 2 shows a sensor-encoder arrangement 4 into which the encoder 1 is mounted. In the present case is the encoder 1 on a camshaft 6 an internal combustion engine mounted and the sensor encoder assembly 4 detects the angular position of the camshaft 6 , The encoder 1 has a hole on the axial flange 7 on, through which one on the camshaft 6 mounted pin 8th protrudes. As a result, the correct position mounting of the encoder 1 on the camshaft 6 guaranteed. The sensor encoder arrangement 4 further includes a sensor 5 in the form of a magnetic field sensor, here a Hall sensor. During operation, the encoder rotates 1 relative to the sensor 5 and the sensor 5 detects the changing magnetic field caused by the alternating polarity of the poles 2 is caused.

Nach Fertigstellung der Montage des Encoderrades und des Sensors erfolgt eine Kalibrierung der Sensor-Encoder-Anordnung 4. Aufgrund der auf dem Encoder 1 eingebrachten Markierung ist ein Zugriff auf das Protokoll mit den Einzelteilungsfehlern, bzw. den Abweichungen der Pole 2 in der Feldbreite gegeben. Diese Daten des Protokolls werden in das Steuergerät eingelesen, welche die Daten der Sensor-Encoder-Anordnung 4 verarbeitet. Anschließend wird ein Messzyklus durchlaufen, bei dem der Sensor 5 die Winkellage des Encoders 1 erfasst. In dem Steuergerät erfolgt nun anhand des Protokolls eine Kalibrierung der erfassten Winkellage, wobei die von dem Sensor 5 erfassten Daten anhand der Protokolldaten korrigiert werden. Dadurch ergibt sich eine Sensor-Encoder-Anordnung 4, welche mit hoher Genauigkeit die Winkellage der Nockenwelle 6 oder eines anderen rotierenden Maschinenelementes erfasst.After completion of the installation of the encoder wheel and the sensor, a calibration of the sensor-encoder arrangement takes place 4 , Due to the on the encoder 1 introduced mark is an access to the protocol with the itemization errors, or the deviations of the poles 2 given in the field width. This data of the protocol is read into the control unit, which contains the data of the sensor-encoder arrangement 4 processed. Subsequently, a measurement cycle is passed, in which the sensor 5 the angular position of the encoder 1 detected. In the control unit, a calibration of the detected angular position is now carried out on the basis of the protocol, wherein the signal from the sensor 5 corrected data using the log data. This results in a sensor-encoder arrangement 4 , Which with high accuracy, the angular position of the camshaft 6 or another rotating machine element detected.

Das Protokoll mit den erfassten Einzelteilungsfehlern kann auch zum Nachweis der Echtheit des Encoders 1 herangezogen werden. Das Muster mit den Abweichungen bzw. Einzelteilungsfehlern ist aufgrund von Materialabweichungen und Herstellungstoleranzen einmalig. Wird der Encoder 1 vermessen und die dabei festgestellten Werte mit den in dem Protokoll erfassten Einzelteilungsfehlern verglichen, kann daher die Echtheit des Encoders 1 geprüft werden. Diese Echtheitskontrolle kann im Rahmen einer Eingangsprüfung, einer Stichprobenkontrolle oder im Zuge der Kalibrierung der Sensor-Encoder-Anordnung 4 durchgeführt werden.The log with the detected parting errors can also be used to prove the authenticity of the encoder 1 be used. The pattern with the deviations or individualization errors is unique due to material deviations and manufacturing tolerances. Will the encoder 1 Therefore, the authenticity of the encoder can be measured and the values determined thereby compared with the individual division errors detected in the protocol 1 being checked. This authentication can be done as part of an incoming inspection, a sample inspection, or as part of the calibration of the sensor-encoder assembly 4 be performed.

Darüber hinaus ermöglicht das einmalige Muster der Einzelteilungsfehler die Feststellung der Absolutwinkellage des Encoder 1, bzw. des Maschinenelementes an dem der Encoder 1 befestigt ist. Dazu wird das Protokoll in das Steuergerät eingelesen, welche die Daten der Sensor-Encoder-Anordnung 4 auswertet. Bei dieser Ausgestaltung ist es erforderlich, dass die Messgenauigkeit des Sensors 5 so hoch ist, dass neben dem Polpaar-Teilungswinkel auch die Abweichung von dem Soll-Polpaar-Teilungswinkel erfasst werden kann. Dazu kommt insbesondere ein Hall-Effekt-Sensor in Betracht. Diese Abweichung wird mit den Abweichungen aus dem Protokoll verglichen. Je nach Verteilung der Einzelteilungsfehler kann es bereits ausreichend sein, wenn der Sensor 5 lediglich zwei benachbarte Pole 2 ausmisst, um die Absolutwinkellage des Encoders 1 bestimmen zu können. Dies ermöglicht eine besonders schnelle Erkennung der Absolutwinkellage.In addition, the unique pattern of the division error allows the absolute position of the encoder to be determined 1 , or the machine element on which the encoder 1 is attached. For this purpose, the protocol is read into the control unit, which contains the data of the sensor-encoder arrangement 4 evaluates. In this embodiment, it is necessary that the measurement accuracy of the sensor 5 is so high that in addition to the pole pair pitch angle and the deviation of the desired pole pair pitch angle can be detected. In particular, a Hall effect sensor is considered. This deviation is compared with the deviations from the protocol. Depending on the distribution of the itemization error, it may already be sufficient if the sensor 5 only two adjacent poles 2 measures the absolute angle position of the encoder 1 to be able to determine. This allows a particularly fast detection of the absolute angle position.

Claims

Method for calibrating a measuring system with a magnetic encoder, in which, in a first step, an encoder ( 1 ) based on a given field pattern with a magnetic pattern in the form of magnetized poles ( 2 ), in a second step the deviation of the magnetized poles ( 2 ) is detected by the given field pattern, wherein the detected deviation is logged in a protocol, characterized in that the protocol with the detected deviation of the encoder ( 1 ) assigned.

Method according to claim 1, characterized in that the encoder ( 1 ) for the assignment of the protocol with a label ( 3 ) is provided.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the protocol is stored in a database.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that at a later time the recourse to the protocol is given.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that after mounting the encoder ( 1 ) in a sensor-encoder arrangement ( 4 ) use the protocol to calibrate the sensor-encoder assembly ( 4 ) he follows.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the protocol for verifying the authenticity of the encoder ( 1 ) is used.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the protocol is used with the detected deviation to the detection of the absolute angular position of the sensor-encoder arrangement ( 4 ).

Method according to one of claims 2 to 7, characterized in that the marking ( 3 ) is designed as a two-dimensional code.

Method according to one of claims 2 to 8, characterized in that the marking ( 3 ) is designed as a permanent direct label.

Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the deviation of the magnetized poles ( 2 ) from the given field pattern on the basis of the device on which the magnetization is performed.