DE10247319B3 - Determining movement or angle of rotation from indicator tracks on cylinder, takes into account angular error in phase sensor mounting and corrects it - Google Patents

Determining movement or angle of rotation from indicator tracks on cylinder, takes into account angular error in phase sensor mounting and corrects it Download PDF

Info

Publication number
DE10247319B3
DE10247319B3 DE10247319A DE10247319A DE10247319B3 DE 10247319 B3 DE10247319 B3 DE 10247319B3 DE 10247319 A DE10247319 A DE 10247319A DE 10247319 A DE10247319 A DE 10247319A DE 10247319 B3 DE10247319 B3 DE 10247319B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
phase
angle
measured
values
determined
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10247319A
Other languages
German (de)
Inventor
Siegbert Steinlechner
Axel Wenzler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE10247319A priority Critical patent/DE10247319B3/en
Priority to KR1020030070133A priority patent/KR101011348B1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10247319B3 publication Critical patent/DE10247319B3/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/021Determination of steering angle
    • B62D15/0215Determination of steering angle by measuring on the steering column
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/08Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque
    • B62D6/10Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque characterised by means for sensing or determining torque
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D18/00Testing or calibrating apparatus or arrangements provided for in groups G01D1/00 - G01D15/00
    • G01D18/001Calibrating encoders
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24471Error correction
    • G01D5/2448Correction of gain, threshold, offset or phase control
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24471Error correction
    • G01D5/2449Error correction using hard-stored calibration data

Abstract

Tilt angle (phi) is determined, being the angular position of the sensors at right angles to the direction of motion of the component. Measurement error (DELTAalphai) caused in this way is determined using a factor (q), which is evaluated as follows. Departures (dTi) of the transformed, non-integer measured values of phase are calculated, relative to adjacent measured integer values of phase. From N-1 comparisons with the departures (dTi) the method determines the minimum error squared, for the factor (q). From this value and from the measured phase measurement values (ai), the measurement error (DELTAalphai) for each phase indicator track is determined.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung einer Bewegung oder eines Drehwinkels, insbesondere eines Drehwinkels an Achsen oder Wellen, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to a method for detecting a movement or an angle of rotation, in particular an angle of rotation on axes or shafts, according to the generic term of Main claim.

Beispielsweise müssen zur Erfassung des auf eine Lenkradachse eines Kraftfahrzeuges wirkenden Drehmomentes während der Drehung des Lenkrades sehr kleine Winkeländerungen in beiden Drehrichtungen des Lenkrades gemessen werden. Hierbei sind Inkrementalwinkelgeber anwendbar, die eine Winkelstellung aufgrund der Auswertung von optisch, magnetisch oder sonst wie durch die Drehung erzeugten und mit geeigneten Mitteln detektierten Impulsen auswerten. Zur Erhöhung der Messgenauigkeit und insbesondere zur Messung des Drehmomentes aufgrund einer Torsion an der drehenden Welle werden eine Mehrzahl solcher inkrementalen, in der Regel periodisch auftretenden Messwerte aus gewertet, sodass hier mehrere Phasenmesswerte auftreten, aus denen die zu messende Größe, wie z.B. der Drehwinkel, eine Winkeldifferenz oder der Abstand zu einem Ziel, zu bestimmen ist.For example, to record the a steering wheel axis of a motor vehicle acting torque during the Rotation of the steering wheel very small changes in angle in both directions of rotation Steering wheel can be measured. Incremental angle encoders can be used here, an angular position based on the evaluation of optical, magnetic or otherwise as generated by the rotation and by suitable means evaluate detected impulses. To increase the measuring accuracy and especially for measuring the torque due to torsion a plurality of such incremental, measured values that occur periodically are evaluated so that Here several phase measured values occur, from which the one to be measured Size how e.g. the angle of rotation, an angle difference or the distance to one The goal is to determine.

Zur Auswertung solcher Phasenmesswerte wird im Fall von mehr als zwei Phasensignalen beispielsweise ein in der DE 101 42 449 A1 beschriebenes Verfahren vorgeschlagen. Hier werden die gemessenen Phasenwerte mittels einem linearen Transformationsverfahren rechnerisch umgeformt und mit einer vorgegebenen Gewichtung ausgewertet. Hier ist somit ein Verfahren beschrieben, das aus N mehrdeutigen, ev. auch gestörten Phasenmesswerten einen hochgenauen, robusten und eindeutigen Phasenmesswert erzeugt. Das Verfahren findet Anwendung z.B. bei einem optischen Winkelsensor, bei dem N parallele Spuren auf einem Zylinder aufgebracht sind. Auf jeder der N Spuren (i = 1...N) befinden sich ni Perioden einer Phaseninformation, die z.B. im optischen Fall durch ni Perioden von Hell-Dunkelübergängen repräsentiert wird. Andere Sensorprinzipien, z.B. magnetisch oder kapazitiv, sind hier auch möglich. Auch können die Spuren des Sensors statt auf einem Zylinder auf einer Ebene aufgebracht sein, beispielsweise bei einem Wegsensor.In the case of more than two phase signals, for example, one is used to evaluate such phase measurement values DE 101 42 449 A1 described method proposed. Here the measured phase values are mathematically transformed using a linear transformation method and evaluated with a predetermined weighting. A method is thus described here which generates a highly precise, robust and unambiguous phase measured value from N ambiguous, possibly also disturbed phase measured values. The method is used, for example, in an optical angle sensor in which N parallel tracks are applied to a cylinder. Each of the N tracks (i = 1 ... N) contains n i periods of phase information, which is represented, for example, in the optical case by n i periods of light-dark transitions. Other sensor principles, for example magnetic or capacitive, are also possible here. The traces of the sensor can also be applied on one level instead of on a cylinder, for example in the case of a displacement sensor.

Bekannt ist außerdem aus der DE 195 06 938 A1 , dass die Phasensignale durch die einfache oder auch mehrfache Anwendung eines klassischen oder modifizierten Noniusverfahrens ausgewertet werden können. Weiterhin ist zur Ermittlung einer Winkeldifferenz aus der DE 101 42 448 A1 ebenfalls bekannt, dass die Phasenmesswerte gewichtet aufsummiert und daraus dann der ganzzahlige und nichtganzzahlige Anteil ermittelt wird.It is also known from the DE 195 06 938 A1 that the phase signals can be evaluated by the simple or multiple use of a classic or modified vernier method. Furthermore, to determine an angle difference from the DE 101 42 448 A1 It is also known that the phase measurement values are weighted and the integer and non-integer part is then determined.

Weiterhin ist es auch noch aus der DE 43 01 971 A1 und der DE 100 18 298 A1 bekannt, dass bei einer Wegerfassung mit Sensoren auch die Winkellage der Sensoren senkrecht zur Bewegungsrichtung des zu erfassenden Bauteils und ein ev. daraus resultierender Messfehler bei der Auswertung berücksichtigt wird.Furthermore, it is also from the DE 43 01 971 A1 and the DE 100 18 298 A1 It is known that in the case of path detection with sensors, the angular position of the sensors perpendicular to the direction of movement of the component to be detected and any measurement error resulting therefrom are taken into account in the evaluation.

Das gattungsgemäße Verfahren kann hier beispielsweise mit einer entsprechenden Sensoranordnung, wie erwähnt an der Lenkwelle eines Fahrzeugs als sogenannter Torque-Angle-Sensor (TAS) eingesetzt werden, wobei diese Phaseninformationen optisch oder magnetisch erfasst und in entsprechende, hier elektrische Phasensignale umgewandelt werden. Bei diesen und anderen vergleichbaren Anwendungen mit einer entsprechenden Sensoranordnung für die Erfassung der Phasensignale können Messfehler beispielsweise durch eine Schieflage des Sensorkopfes gegenüber den Sensorspuren entstehen, wobei der Winkel der Schieflage als sogenannter Tiltwinkel das Messergebnis verfälschen kann.The generic method can here, for example with a corresponding sensor arrangement, as mentioned on the Steering shaft of a vehicle can be used as a so-called torque angle sensor (TAS), this phase information is recorded optically or magnetically and converted into corresponding, here electrical phase signals become. In these and other comparable applications with a corresponding one Sensor arrangement for measurement errors can be detected, for example, by the acquisition of the phase signals the sensor head is skewed relative to the sensor tracks, where the angle of the skew as the so-called tilt angle is the measurement result distort can.

Mit dem eingangs erwähnten gattungsgemäßen Verfahren zur Erfassung der Bewegung oder des Drehwinkels an bewegten mechanischen Bauteilen können Phasenmesswerte ausgewertet werden, die durch Abtasten von mehreren übereinander angeordneten Phasengeberspuren durch ebenfalls senkrecht zur Bewegungsrichtung des Bauteils übereinander eingebauten und den Spuren jeweils zugeordneten Sensoren erzeugt werden. Die Phasenmesswerte können mittels einer linearen Transformation eines Vektors aus N Phasenmesswerten in einen N-1 dimensionalen Raum rechnerisch transformiert werden.With the generic method mentioned at the beginning for detecting the movement or the angle of rotation on moving mechanical Components can Phase measured values are evaluated by scanning several one above the other arranged phase encoder tracks also perpendicular to the direction of movement of the component one above the other built-in sensors assigned to the tracks become. The phase measurements can by means of a linear transformation of a vector from N phase measurement values can be mathematically transformed into an N-1 dimensional space.

Mit der Erfindung kann in vorteilhafter Weise eine Bestimmung des Tiltwinkels dadurch vorgenommen werden, dass mittels eines Faktors eine Berechnung der durch den Tiltwinkel verursachten Phasenfehler und eine anschließende Korrektur vorgenommen wird. Hierzu werden die unten folgenden Verfahrensschritte vorgeschlagen, die anhand des Ausführungsbeispiels noch näher erläutert werden.With the invention can be advantageous Way the tilt angle is determined by that by means of a factor a calculation of the tilt angle caused phase errors and a subsequent correction becomes. The following procedural steps are proposed for this purpose, the based on the embodiment even closer explained become.

Abweichungen der transformierten nichtganzzahligen Messwerte gegenüber den benachbarten ganzzahligen Messwerten werden mit einem an sich aus der eingangs erwähnten DE 101 42 449 A1 bekannten Verfahren quantisiert und aus N-1 Gleichungen mit den Abweichungen wird nach der Methode der kleinsten Fehlerquadrate ein Wert für den Faktor ermittelt. Aus dem Wert des Faktors werden jeweils die Messfehler für jede Phasengeberspur ermittelt und von den gemessenen Phasenmesswerten abgezogen.Deviations of the transformed non-integer measured values from the neighboring integer measured values are identified with one from the one mentioned above DE 101 42 449 A1 Known methods quantized and from N-1 equations with the deviations a value for the factor is determined using the method of least squares. The value of the factor becomes the measurement error for each phase encoder track is determined and subtracted from the measured phase measured values.

Hierbei ist besonders vorteilhaft, wenn die Bestimmung des Tiltwinkels durch Messungen bei unterschiedlichen Winkellagen des Sensors an dem zu messenden Bauteil durchgeführt wird.It is particularly advantageous here if the determination of the tilt angle by measurements at different Angular positions of the sensor is carried out on the component to be measured.

Die Erfindung ist insbesondere dazu geeignet, die Phasen-Signale eines optischen Torque-Angle-Sensor (TAS) in optimaler Weise auszuwerten und dabei den Abgleich des Tiltwinkels bei Sensoren der zuvor beschriebenen Art durchzuführen. Der Abgleich kann sowohl einmalig bei der Herstellung oder beim Einbau als auch online im Betrieb des Sensors erfolgen. Bei der Online-Kompensation lassen sich z.B. auch Tiltwinkel ausgleichen, die durch temperatur- oder alterungsabhängige Verformungen der Sensorgeometrien bewirkt werden.The invention is particularly related to this suitable the phase signals of an optical torque angle sensor (TAS) in an optimal way and the adjustment of the tilt angle in sensors of the previously described Way to perform. The adjustment can be made once during production or during Installation as well as online in the operation of the sensor. In the Online compensation can e.g. also compensate tilt angle, caused by temperature or age-dependent deformation of the sensor geometries be effected.

Der Abgleich erfolgt erfindungsgemäß mit einer separaten Rechneranordnung, beispielsweise in einem Steuergerät, so dass keine mechanische Eingriffe in den Sensor notwendig sind und für den Tiltabgleich ist auch kein sonst erforderlicher Referenzwinkelgeber erforderlich. Die Abgleichparameter können z.B. auch in einem Flash-Speicher des Steuergerätes abgelegt werden.The adjustment is carried out according to the invention with a separate computer arrangement, for example in a control unit, so that no mechanical intervention in the sensor is necessary and for the tilt adjustment also no otherwise required reference angle encoder is required. The adjustment parameters can e.g. can also be stored in a flash memory of the control unit.

Ein Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:An embodiment of a sensor arrangement to carry out of the method according to the invention is explained using the drawing. Show it:

1 eine prinzipielle Anordnung von Phasengeberspuren an einer Welle, z.B. bei einem optischen Torque-Angle-Sensor (TAS), und 1 a basic arrangement of phase encoder tracks on a shaft, for example in the case of an optical torque angle sensor (TAS), and

2 die Anordnung von drei übereinander angeordneten Phasengeberspuren im Detail mit der Einbaulage eines Sensors oder der Winkellage beispielsweise eines Zylinders. 2 the arrangement of three superimposed phase encoder tracks in detail with the installation position of a sensor or the angular position of a cylinder, for example.

Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment

In 1 ist in einer schematischen Ansicht eine Achse 1 als rotierendes Bauelement gezeigt, deren Drehwinkel aus Phasengeberspuren mit einer Sensoranordnung ermittelbar ist, die prinzipiell aus der in der Beschreibungseinleitung als Stand der Technik erwähnten DE 101 42 448 A1 bekannt ist.In 1 is an axis in a schematic view 1 Shown as a rotating component, the angle of rotation of which can be determined from phase sensor tracks with a sensor arrangement which in principle derives from the state of the art mentioned in the introduction to the description DE 101 42 448 A1 is known.

Die Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt anhand einer mehrdimensionalen Phasenauswertung der Signale von in 2 gezeigten optischen Signalgebern 2 bis 4 als Phasengeberspuren. Bei dem hier gezeigten Ausschnitt einer Abwicklung von 3 Spuren eines Zylinders werden in den einzelnen Spuren n1, n2 bzw. n3 Perioden pro Umdrehung durchlaufen. Die Soll-Ausrichtung eines hier nicht näher gezeigten Lesekopfes für die Spuren 2 bis 4 ist mit der Linie 5 gestrichelt gezeichnet; die tatsächliche Einbaulage (Ist-Ausrichtung) ist mit der durchgezogenen Linie 6 dargestellt. Der Tiltwinkel Φ bezeichnet den Winkel zwischen den Linien 5 und 6.The method according to the invention is described on the basis of a multidimensional phase evaluation of the signals from in 2 optical signaling devices shown 2 to 4 as phase encoder tracks. In the section of a development of 3 tracks of a cylinder shown here, n 1 , n 2 and n 3 periods per revolution are run through in the individual tracks. The target orientation of a read head (not shown here) for the tracks 2 to 4 is with the line 5 drawn in dashed lines; the actual installation position (actual orientation) is with the solid line 6 shown. The tilt angle Φ denotes the angle between the lines 5 and 6 ,

Der Lesekopf misst in jeder Spur 2 bis 4 die Phasenwinkel αi der Hell-/Dunkelübergänge. Dreht sich der Zylinder in einer Spur um eine Periode, d.h. ein Schwarz-Weiß-Paar, weiter, so durchläuft der entsprechende Phasenwinkel αi einen Bereich von 2?. Aus den periodischen und damit mehrdeutigen Phasenwinkeln der N Phasengeberspuren (hier Spuren 2 bis 4) kann mit Hilfe des im eingangs erwähnten Stand der Technik DE 101 42 449 A1 beschriebenen Algorithmus die eindeutige Winkellage eines zylindrischen Phasengebers oder Sensors bzw. die jeweilige Position im Fall eines Linearweggebers ermittelt werden.The read head measures in every track 2 to 4 the phase angles α i of the light / dark transitions. If the cylinder in a track rotates by one period, ie a black and white pair, the corresponding phase angle α i runs through a range of 2 ?. From the periodic and thus ambiguous phase angles of the N phase sensor tracks (here tracks 2 to 4 ) with the help of the prior art mentioned in the introduction DE 101 42 449 A1 described algorithm, the unique angular position of a cylindrical phase encoder or sensor or the respective position in the case of a linear position encoder can be determined.

Weist beispielsweise der Lesekopf einen Tiltwinkel Φ, mit dem Punkt D als bekanntem Drehpunkt, auf, dann gilt für die dadurch verursachten Messfehler Δαi der Phasenwinkel αi: Δαi = Q * di * ni (1) For example, if the reading head has a tilt angle Φ, with point D as the known pivot point, then the phase angle α i applies to the measurement errors Δα i caused thereby: Δα i = Q * d i * n i (1)

Hierbei bezeichnen di den jeweiligen Abstand der i-ten Spur zum Drehpunkt D, d.h. Spur 2 mit dem Abstand d1. usw. Der Faktor q ist nunmehr aus Messwerten zu bestimmen; er hängt vom Tiltwinkel Φ und von der Sensorgeometrie ab. Für den Fall eines Zylinders mit dem Radius R als Träger der Phasengeberspuren gilt beispielsweise:

Figure 00070001
Here, d i denote the respective distance of the i-th track from the pivot point D, ie track 2 with the distance d 1. etc. The factor q is now to be determined from measured values; it depends on the tilt angle Φ and the sensor geometry. For example, in the case of a cylinder with radius R as the carrier of the phase encoder tracks:
Figure 00070001

Das erfindungsgemäße Verfahren zielt nun darauf ab, aus Messwerten (Δαi + αi) den Faktor q zu bestimmen. Dann können aus der Gleichung (1) die systematischen Messfehler Δαi bestimmt und aus den gemessenen Werten herausgerechnet werden. Nach der zuvor erwähnten DE 101 42 449 A1 ist der erste Schritt zur Berechnung des eindeutigen Winkels des Zylinders die Multiplikation des Vektors der mehrdeutigen Winkelwerte αi mit einer Matrix A und nachfolgend mit einer Matrix B. Durch diese Transformationen wird ein Vektor aus N Messwerten in einen (N-1) dimensionalen Raum T gemäß der folgenden Gleichung abgebildet.The method according to the invention now aims to determine the factor q from measured values (Δα i + α i ). The systematic measurement errors Δα i can then be determined from equation (1) and calculated from the measured values. After the aforementioned DE 101 42 449 A1 The first step in calculating the unique angle of the cylinder is to multiply the vector of the ambiguous angle values α i by a matrix A and subsequently by a matrix B. These transformations transform a vector from N measured values into an (N-1) dimensional space T mapped according to the following equation.

Figure 00070002
Figure 00070002

Abgekürzt gilt M1 = B * A (4) M1 ist eine speziell gewählte (N-1) mal N Matrix, wobei insbesondere für M1 gilt:

Figure 00080001
Abbreviated M 1 = B * A (4) M 1 is a specially chosen (N-1) times N matrix, with M 1 in particular:
Figure 00080001

Werden die Messwerte als ideal angenommen, so sind die Koordinaten der transformierten Messwerte wegen der Gleichung (5) stets ganzzahlig. Die Messfehler Δαi bewirken allerdings, dass die transformierten Messwerte nicht mehr ganzzahlig sind. Es werden nun die Abweichungen dTi der Werte Ti gegenüber ganzzahlig quantisierten, z.B. gegenüber den nächstgelegenen ganzzahligen Nachbarpunkten, betrachtet. dTi = Ti – (Ti)quantisiert (6) If the measured values are assumed to be ideal, the coordinates of the transformed measured values are always an integer because of equation (5). However, the measurement errors Δα i mean that the transformed measured values are no longer an integer. The deviations dT i of the values T i with respect to integer quantized, for example with respect to the nearest integer neighboring points, are now considered. dT i = T i - (T i ) quantized (6)

Es gilt nunmehr für die Abweichung:

Figure 00080002
The following now applies to the deviation:
Figure 00080002

Hiermit liegen N-1 Gleichungen für die Unbekannte q vor und es kann nach der Methode der kleinsten Fehlerquadrate ein optimaler Wert für den Faktor q angegeben werden. Hierbei ist nunmehr die Fehlerquadratsumme bezüglich q zu minimieren. e21 (q) + e22 (q) + ... + e2N-1 (q) (8) Hereby there are N-1 equations for the unknown q and an optimal value for the factor q can be given according to the method of least squares. The sum of squares with respect to q must now be minimized. e 2 1 (q) + e 2 2 (q) + ... + e 2 N-1 (q) (8)

Die Einzelfehler ei berechnen sich wie folgt:

Figure 00090001
The individual errors e i are calculated as follows:
Figure 00090001

Die hier auftretenden Konstanten gi berechnen sich zu:

Figure 00090002
The constants g i occurring here are calculated as:
Figure 00090002

Eine Lösung für den Faktor q ergibt sich nun aus der Beziehung:

Figure 00090003
A solution for the factor q now results from the relationship:
Figure 00090003

Aus dem so nach der Gleichung (11) berechneten Faktor q werden nun die Messfehler Δαi nach der Gleichung (1) berechnet und von den gemessenen Phasenwinkeln abgezogen. Für eine genauere Bestimmung des vom Tiltwinkels Φ verursachten Messfehlers ist es vorteilhaft, wenn mehrere Messwerte, z.B. 100, bei unterschiedlichen Winkelstellungen, beispielsweise des Zylinders mit den Phasengeberspuren oder der Stellung des Linearsensors, aufgenommen werden und dann jeweils die Werte für dTi zu ermitteln. Die zuvor beschriebenen Gleichungen sind dann auf die Mittelwerte der Werte dTi anzuwenden.From the factor q calculated in accordance with equation (11), the measurement errors Δα i are then calculated in accordance with equation (1) and subtracted from the measured phase angles. For a more precise determination of the measurement error caused by the tilt angle Φ, it is advantageous if several measurement values, for example 100, are recorded at different angular positions, for example of the cylinder with the phase encoder tracks or the position of the linear sensor, and then in each case to determine the values for dT i . The equations described above are then to be applied to the mean values of the values dT i .

Claims (2)

Verfahren zur Erfassung der Bewegung oder des Drehwinkels an bewegten mechanischen Bauteilen, bei dem – Phasenmesswerte ausgewertet werden, die durch Abtasten von mehreren Phasengeberspuren mittels jeweils zugeordneter senkrecht zur Bewegungsrichtung des Bauteils übereinander angeordneter Sensoren erzeugt werden und bei dem – die Phasenmesswerte mittels einer linearen Transformation eines Vektors aus N Phasenmesswerten (αi) in einen N-1 dimensionalen Raum transformiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Bestimmung des Tiltwinkels (Φ) als Winkellage der Sensoren senkrecht zur Bewegungsrichtung des Bauteils und der dadurch verursachten Messfehler (Δαi) mittels eines Faktors (q) vorgenommen wird, der mit folgenden Verfahrensschritten ermittelt wird: – Abweichungen (dTi) der transformierten nichtganzzahligen Phasenmesswerte gegenüber den benachbarten ganzzahligen Phasenmesswerten werden berechnet, – aus N-1 Gleichungen mit den Abweichungen (dTi) wird nach der Methode der kleinsten Fehlerquadrate ein Wert für den Faktor (q) ermittelt und – aus dem Wert des Faktors (q) werden jeweils die Messfehler (Δαi) für jede Phasengeberspur ermittelt und von den gemessenen Phasenmesswerten (αi) abgezogen.Method for detecting the movement or the angle of rotation on moving mechanical components, in which - phase measurement values are evaluated, which are generated by scanning several phase transmitter tracks using sensors which are arranged one above the other perpendicular to the direction of movement of the component, and in which - the phase measurement values by means of a linear transformation of a Vector from N phase measurement values (α i ) are transformed into an N-1 dimensional space, characterized in that - a determination of the tilt angle (Φ) as the angular position of the sensors perpendicular to the direction of movement of the component and the measurement errors (Δα i ) caused thereby by means of a Factor (q) is carried out, which is determined using the following method steps: - Deviations (dT i ) of the transformed non-integer phase measured values compared to the adjacent integer phase measured values are calculated, - N-1 equations with the deviations (dT i ) are converted into Using the method of least squares, a value for the factor (q) is determined and - from the value of the factor (q) the measurement errors (Δα i ) for each phase encoder track are determined and subtracted from the measured phase measurement values (α i ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Bestimmung des Tiltwinkels (Φ) durch Messungen bei unterschiedlichen Winkellagen der Sensoren an dem zu messenden Bauteil durchgeführt wird.A method according to claim 1, characterized in that - the determination of the tilt angle (Φ) by measurements at different angular positions of the sensors on the component to be measured performed becomes.
DE10247319A 2002-10-10 2002-10-10 Determining movement or angle of rotation from indicator tracks on cylinder, takes into account angular error in phase sensor mounting and corrects it Expired - Fee Related DE10247319B3 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10247319A DE10247319B3 (en) 2002-10-10 2002-10-10 Determining movement or angle of rotation from indicator tracks on cylinder, takes into account angular error in phase sensor mounting and corrects it
KR1020030070133A KR101011348B1 (en) 2002-10-10 2003-10-09 Method for the compensation of tilt angle of a sensor arrangement for the detection of a movement or an angle of rotation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10247319A DE10247319B3 (en) 2002-10-10 2002-10-10 Determining movement or angle of rotation from indicator tracks on cylinder, takes into account angular error in phase sensor mounting and corrects it

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10247319B3 true DE10247319B3 (en) 2004-02-12

Family

ID=30128868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10247319A Expired - Fee Related DE10247319B3 (en) 2002-10-10 2002-10-10 Determining movement or angle of rotation from indicator tracks on cylinder, takes into account angular error in phase sensor mounting and corrects it

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101011348B1 (en)
DE (1) DE10247319B3 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006097373A1 (en) * 2005-03-14 2006-09-21 Robert Bosch Gmbh Method and circuit arrangement for recording and compensating a tilt angle when detecting a rotation movement or angle

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100986273B1 (en) * 2008-09-11 2010-10-08 주식회사 아드산업 Lighting Control Systems for An energy saver

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4301971A1 (en) * 1992-02-14 1993-08-19 Heidenhain Gmbh Dr Johannes
DE19506938A1 (en) * 1995-02-28 1996-08-29 Bosch Gmbh Robert Method and device for measuring the angle of a rotatable body
DE10018298A1 (en) * 2000-04-13 2001-10-25 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Determination of scanner angular oscillation relative to scale of position measurement unit, records angular positions, to obtain a measure of the variation over time
DE10142449A1 (en) * 2000-08-31 2002-03-14 Bosch Gmbh Robert Determining rotation angle/distance from phase values involves linear transformation, quantization, linear conversion, adding weighted phase values, correcting and summing
DE10142448A1 (en) * 2000-08-31 2002-03-14 Bosch Gmbh Robert Determining rotation angle and/or angle difference from phase signals involves determining torque on shaft by multiplying angle difference by spring rate of intermediate torsion rod

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0783705A (en) * 1993-09-14 1995-03-31 Sumitomo Wiring Syst Ltd Rotational angle detector
DE10041095B4 (en) 1999-12-06 2015-11-12 Robert Bosch Gmbh Device for measuring an angle and / or a torque of a rotatable body

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4301971A1 (en) * 1992-02-14 1993-08-19 Heidenhain Gmbh Dr Johannes
DE19506938A1 (en) * 1995-02-28 1996-08-29 Bosch Gmbh Robert Method and device for measuring the angle of a rotatable body
DE10018298A1 (en) * 2000-04-13 2001-10-25 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Determination of scanner angular oscillation relative to scale of position measurement unit, records angular positions, to obtain a measure of the variation over time
DE10142449A1 (en) * 2000-08-31 2002-03-14 Bosch Gmbh Robert Determining rotation angle/distance from phase values involves linear transformation, quantization, linear conversion, adding weighted phase values, correcting and summing
DE10142448A1 (en) * 2000-08-31 2002-03-14 Bosch Gmbh Robert Determining rotation angle and/or angle difference from phase signals involves determining torque on shaft by multiplying angle difference by spring rate of intermediate torsion rod

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006097373A1 (en) * 2005-03-14 2006-09-21 Robert Bosch Gmbh Method and circuit arrangement for recording and compensating a tilt angle when detecting a rotation movement or angle
KR101006338B1 (en) * 2005-03-14 2011-01-10 로베르트 보쉬 게엠베하 Method and circuit arrangement for recording and compensating a tilt angle when detecting a rotation movement or angle
AU2006224701B2 (en) * 2005-03-14 2011-09-08 Robert Bosch Gmbh Method and circuit arrangement for recording and compensating a tilt angle when detecting a rotation movement or angle

Also Published As

Publication number Publication date
KR20040032782A (en) 2004-04-17
KR101011348B1 (en) 2011-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2504666B1 (en) Calibration method and angle measurement method for angle measuring device and angle measuring device
DE19818799C2 (en) Method and device for measuring angles
DE10041092A1 (en) Method for correcting a phase angle when scanning a code track
DE10142448A1 (en) Determining rotation angle and/or angle difference from phase signals involves determining torque on shaft by multiplying angle difference by spring rate of intermediate torsion rod
EP3029427B1 (en) Device and algorithm for radial mechanically absolute angle determination for a shaft
WO1995024612A1 (en) Fast process and device for interpolating intermediate values from periodic phase-shifted signals and for detecting rotary body defects
EP1944582A1 (en) Method for determining an influencing variable on the eccentricity of a goniometer
DE112014002505T5 (en) Method for self-calibrating a rotary encoder
DE102013018310A1 (en) Method for determining a movement of an object
EP1861681B1 (en) Method and circuit arrangement for recording and compensating a tilt angle when detecting a rotation movement or angle
DE102018219146B4 (en) MAGNETIC FIELD SENSOR SYSTEM AND POSITION DETECTION METHODS
DE102006048628A1 (en) Measuring element with a track acting as a material measure and corresponding, with such a measuring element executable measuring method
EP1195579B1 (en) Method for determining the absolute position
DE102004029815A1 (en) Method and arrangement for correcting an angle and / or distance measuring sensor system
DE10247319B3 (en) Determining movement or angle of rotation from indicator tracks on cylinder, takes into account angular error in phase sensor mounting and corrects it
DE102005055905A1 (en) Length measuring arrangement for use in e.g. vehicle position sensor, has encoder with magnetic field that symmetrically runs between arrangements, where field line run has variation with respect to measuring direction over measuring area
EP1674830A2 (en) Method for improving the signal quality of sinusoidal track signals
DE10140616A1 (en) Method and device for optical measurement data acquisition
DE202006009621U1 (en) Absolute angle determining device e.g. for rotation of axis of rotation e.g. for measuring absolute angle of rotation of steering wheel, has measuring instrument for measurement of angle of rotation in reduced measuring range
DE10030479B4 (en) Linear scale measuring device and position detection method using the same
WO2006069925A1 (en) Measuring element and measuring method using a trace to determine a position
EP4163601A1 (en) Measurement data processor, position measurement device and computer-implemented method
EP3998460B1 (en) Encoder device and method for determining a kinematic value
DE10228581A1 (en) Method for correcting the signal from a camshaft sensor
DE10247321B3 (en) Sensing rotary motion and torque from phase measurements and computerized linear transformation, adopts iterative approximation technique

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of the examined application without publication of unexamined application
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee