DE112014005342B4 - Verfahren zum Auffinden eines Startpunkts für eine Abstandsmessung unter Verwendung einer Abstandsmesseinrichtung - Google Patents

Verfahren zum Auffinden eines Startpunkts für eine Abstandsmessung unter Verwendung einer Abstandsmesseinrichtung Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Auffinden eines Startpunkts für eine Abstandsmessung unter Verwendung einer Abstandsmesseinrichtung, die Abstandsmesseinrichtung umfassend einen Elektromotor (120), einen Steuerkasten (130) und eine Kodierscheibe (150), wobei der Elektromotor (120) eine relative Drehung zwischen dem Steuerkasten (130) und der Kodierscheibe (150) hervorruft, wobei an der Kodierscheibe (150) ein Punktpositionszahn (151A) angeordnet ist und der Steuerkasten (130) eine Abstandsmesseinheit (142), ein Erfassungsteil (144) und eine Steuereinheit (140) umfasst, welches Erfassungsteil (144) wiederum einen Lichtsender (1440) und einen diesem gegenüberliegenden Lichtempfänger (1441) umfasst, und zusätzlich mehrere äquidistante Zähne (151) im Umfangsbereich der Kodierscheibe (150) gleichmäßig angeordnet sind, wobei die Zahnbreite des Punktpositionszahns (151A) kleiner oder größer als die der einzelnen äquidistanten Zähne (151) ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst:- Schritt 100': Der Steuerkasten in der Abstandsmesseinrichtung dreht sich derart mit dem Elektromotor relativ zu der Kodierscheibe, dass der Punktpositionszahn (151A) und die äquidistanten Zähne (151) an einer Zwischenposition zwischen Lichtsender und Lichtempfänger hindurchgehen, wobei der Lichtempfänger, wenn sich der Punktpositionszahn oder die äquidistanten Zähne gerade in der Zwischenposition befindet bzw. befinden, einen hohen Pegel und ansonsten einen niedrigen Pegel ausgibt, wobei der Lichtempfänger mit einer Umfangsumdrehung des Steuerkastens relativ zu der Kodierscheibe eine Rechteck-Wellenform an die Steuereinheit ausgibt, welche Rechteck-Wellenform mehrere äquidistante Rechteckwellen und eine einzige schmale oder breite Rechteckwelle umfasst;- Schritt 200': Die Steuereinheit (140) erfasst und erkennt die Wellenform und sendet beim erstmaligen Erfassen der schmalen oder breiten Rechteckwelle einen Einschaltbefehl an die Abstandsmesseinheit (142) und beim nochmaligen Erfassen der schmalen oder breiten Rechteckwelle einen Ausschaltbefehl an die Abstandsmesseinheit aus.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung gehört zum Bereich der Lasermessgeräte und betrifft ein Verfahren zum Auffinden eines Startpunkts für eine Abstandsmessung unter Verwendung einer Abstandsmesseinrichtung.
  • Technischer Hintergrund
  • Aus dem Stand der Technik, insbesondere aus der Patentschrift mit der Veröffentlichungsnummer CN 101 885 110 A , ist eine Drehpositions-Erfassungseinrichtung bekannt, bei der zwei Drehkörper mit unterschiedlichen Rotationsperioden zum Einsatz kommen, wobei an den Drehkörpern jeweils eine oder mehrere Klauen mit einem zugeordneten Klauensensor angeordnet sind, um den Drehwinkel bzw. die Drehzahl zu erfassen. Die Verwendung von mehreren Drehkörpern führt jedoch zu erhöhten Herstellungskosten der Erfassungseinrichtung. Mit einer größeren Teileanzahl muss eine Erhöhung des Anpassungs- und Wartungsaufwands verbunden sein.
  • US 8 996 172 B2 offenbart eine Abstandsmessvorrichtung und -verfahren, wobei ein Laser-Abstandssensor verwendet wird. JP 2010 266 362 A offenbart einen optischen Encoder aufweisend eine Encoderscheibe und ein Beleuchtungssystem.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abstandsmessverfahren zum Auffinden eines Startpunkts für eine Abstandsmessung bereitzustellen, bei denen durch eine synchrone Abtastung mittels einer Kodierscheibe Abtastdaten erhalten werden und an einer Ausgangswellenform der Kodierscheibe der jeweilige Startpunkt erkannt wird, um die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden. Eine derartige Einrichtung zeichnet sich insgesamt durch kompakten Aufbau, geschickte Auslegung und hohe Empfindlichkeit aus.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch folgende Ausgestaltungen gelöst:
    • Ein Verfahren zum Auffinden eines Startpunkts für eine Abstandsmessung unter Verwendung einer Abstandsmesseinrichtung vor, wobei die Abstandsmesseinrichtung einen Elektromotor, einen Steuerkasten und eine Kodierscheibe umfasst, welcher Elektromotor eine relative Drehung zwischen dem Steuerkasten und der Kodierscheibe hervorruft, wobei an der Kodierscheibe ein Punktpositionszahn angeordnet ist und der Steuerkasten eine Abstandsmesseinheit, ein Erfassungsteil und eine Steuereinheit umfasst, welches Erfassungsteil wiederum einen Lichtsender und einen diesem gegenüberliegenden Lichtempfänger umfasst. Mehrere äquidistante Zähne sind zusätzlich im Umfangsbereich der Kodierscheibe (150) gleichmäßig angeordnet, wobei die Zahnbreite des Punktpositionszahns (151A) kleiner oder größer als die der einzelnen äquidistanten Zähne (151) ist. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
    • Schritt 100': Der Steuerkasten in der Abstandsmesseinrichtung dreht sich derart mit dem Elektromotor relativ zu der Kodierscheibe, dass der Punktpositionszahn und die äquidistanten Zähne an einer Zwischenposition zwischen Lichtsender und Lichtempfänger hindurchgehen, wobei der Lichtempfänger, wenn sich der Punktpositionszahn oder die äquidistanten Zähne gerade in der Zwischenposition befindet bzw. befinden, einen hohen Pegel und ansonsten einen niedrigen Pegel ausgibt, wobei der Lichtempfänger mit einer Umfangsumdrehung des Steuerkastens relativ zu der Kodierscheibe eine Rechteck-Wellenform an die Steuereinheit ausgibt, welche Rechteck-Wellenform mehrere äquidistante Rechteckwellen und eine einzige schmale oder breite Rechteckwelle umfasst;
    • Schritt 200': Die Steuereinheit erfasst und erkennt die Wellenform und sendet beim erstmaligen Erfassen der schmalen oder breiten Rechteckwelle einen Einschaltbefehl an die Abstandsmesseinheit und beim nochmaligen Erfassen der schmalen oder breiten Rechteckwelle einen Ausschaltbefehl an die Abstandsmesseinheit aus.
  • Um die Befestigung der Kodierscheibe zu vereinfachen, umfasst die Abstandsmesseinrichtung ferner einen Grundträger, an dem die Kodierscheibe befestigt ist.
  • Um die relative Drehung zwischen dem Steuerkasten und der Kodierscheibe zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass an dem Ausgang des Elektromotors eine Motorriemenscheibe angeordnet ist und ein O-Ring den Außenumfang der Motorriemenscheibe und des Steuerkastens umgreift, wobei der Grundträger in seinem Mittenbereich mit einem Lager verbunden ist, das über seinen Außenring mit dem Grundträger und über seinen Innenring mit dem Steuerkasten fixiert ist.
  • Zusammenfassend sieht die Erfindung vor, durch eine synchrone Abtastung mittels einer Kodierscheibe Abtastdaten zu erhalten und an einer Ausgangswellenform der Kodierscheibe den jeweiligen Startpunkt zu erkennen. Eine derartige Einrichtung zeichnet sich insgesamt durch kompakten Aufbau, geschickte Auslegung und hohe Empfindlichkeit aus.
  • Im Folgenden werden anhand beigefügter Zeichnungen und konkreter Ausführungsbeispiele die Ausgestaltungen der Erfindung näher erläutert.
  • Figurenliste
  • Es zeigen
    • 1 den schematischen Gesamtaufbau eines erfindungsgemäßen Laser-Abstandssensors in Außenansicht,
    • 2 den schematischen Aufbau einer Kodierscheibe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    • 3 den Innenaufbau eines erfindungsgemäßen Laser-Abstandssensors,
    • 4 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Laser-Abstandssensor,
    • 5 eine geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Laser-Abstandssensors,
    • 6 ein Wellenformdiagramm des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
    • 7 den schematischen Aufbau einer Kodierscheibe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
    • 8 ein Wellenformdiagramm des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
  • Konkrete Ausführungsformen
  • Erstes Ausführungsbeispiel
  • Es zeigen 1 den schematischen Gesamtaufbau eines erfindungsgemäßen Laser-Abstandssensors in Außenansicht, 2 den schematischen Aufbau einer Kodierscheibe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und 3 den Innenaufbau eines erfindungsgemäßen Laser-Abstandssensors. Wie in 1 bis 3 dargestellt ist, schlägt die Erfindung eine Abstandsmesseinrichtung 100 vor, die einen Grundträger 110 umfasst. An dem Grundträger 110 ist ein Elektromotor 120 angeordnet, wobei ein Steuerkasten 130 unter Antrieb durch den Elektromotor 120 drehbar an dem Grundträger 110 angeschlossen ist. An dem Grundträger 110 ist zudem eine Kodierscheibe 150 einteilig ausgebildet, wobei der Elektromotor 120 eine relative Drehung zwischen Steuerkasten 130 und Kodierscheibe 150 hervorruft. An der Kodierscheibe 150 befindet sich ein Punktpositionszahn 151A. Der Steuerkasten 130 umfasst eine Abstandsmesseinheit 142, ein Erfassungsteil 144 und eine Steuereinheit 140. Hierbei umfasst das Erfassungsteil 144 einen Lichtsender 1440 und einen diesem gegenüberliegenden Lichtempfänger 1441, wobei die relative Drehung zwischen Steuerkasten 130 und Kodierscheibe 150 so erfolgt, dass der Punktpositionszahn 151A an einer Zwischenposition zwischen Lichtsender und Lichtempfänger hindurchgeht. Dabei empfängt die Steuereinheit 140 von dem Lichtempfänger eine Signalausgabe, erkennt daran eine Zustandsinformation darüber, dass der Punktpositionszahn 151A auf die Zwischenposition ausgerichtet ist, und sendet anhand dieser Zustandsinformation einen Einschalt- oder Ausschaltbefehl an die Abstandsmesseinheit 142 aus. Bei der Abstandsmesseinheit kann es sich um eine Kamera handeln, mit der ein Raumbild der Umgebung aufgenommen wird. Aus 3 ist ersichtlich, dass die Steuereinheit 140 ferner eine Platinenbaugruppe 143 mit horizontalen und vertikalen Platinen umfassen kann.
  • Es zeigen 4 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Laser-Abstandssensor und 5 eine geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Laser-Abstandssensors. Wie sich aus 4, 5 und 3 ergibt, ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel an dem Ausgang des Elektromotors 120 eine Motorriemenscheibe 121 angeordnet, wobei ein O-Ring 122 den Außenumfang der Motorriemenscheibe 121 und des Steuerkastens 130 umgreift, um die relative Drehung zwischen Steuerkasten 130 und Kodierscheibe 150 zu ermöglichen. Des Weiteren ist der Grundträger 110 in seinem Mittenbereich mit einem Lager 160 verbunden, das über seinen Außenring mit dem Grundträger 110 und über seinen Innenring mit dem Steuerkasten 130 fixiert ist. Daraus wird ersichtlich, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Elektromotor 120 über die Motorriemenscheibe 121 und den O-Ring 122 den Steuerkasten 130 in eine Drehbewegung relativ zu der am Grundträger 110 befindlichen Kodierscheibe 150 versetzt. Es versteht sich, dass je nach Bedarf strukturell auch so aufgebaut sein kann, dass der Steuerkasten stationär und die Kodierscheibe drehbar ist.
  • Wie 1 bis 5 zu entnehmen ist, bietet das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung auch noch ein Verfahren zum Auffinden eines Startpunkts für eine Abstandsmessung unter Verwendung der oben beschriebenen Abstandsmesseinrichtung an, welches folgende Schritte umfasst: Schritt 100: Der Steuerkasten 130 in der Abstandsmesseinrichtung dreht sich derart mit dem Elektromotor 120 relativ zu der Kodierscheibe 150, dass der Punktpositionszahn 151A an einer Zwischenposition zwischen Lichtsender 1440 und Lichtempfänger 1441 hindurchgeht, wobei das von dem Lichtsender 1440 ausgehende Licht, wenn der Punktpositionszahn 151A auf die Zwischenposition ausgerichtet ist, durch den Punktpositionszahn 151A abgesperrt wird, so dass das Licht nicht zu dem Lichtempfänger 1441 gelangen kann und der Lichtempfänger 1441 einen hohen Pegel ausgibt, oder wobei das von dem Lichtsender 1440 ausgehende Licht, wenn sich der Punktpositionszahn 151A nicht in der Zwischenposition befindet, nicht durch den Punktpositionszahn 151A abgesperrt wird, so dass das Licht zu dem Lichtempfänger 1441 gelangen kann und der Lichtempfänger 1441 einen niedrigen Pegel ausgibt. Mit einer Umfangsumdrehung des Steuerkastens 130 relativ zu der Kodierscheibe 150 gibt der Lichtempfänger 1441 ein Signal an die Steuereinheit 140 aus. Schritt 200: Die Steuereinheit 140 erfasst das Signal und erkennt daran eine Zustandsinformation darüber, dass der Punktpositionszahn 151A auf die Zwischenposition ausgerichtet ist, wobei die Steuereinheit 140 beim erstmaligen Erfassen der Information einen Einschaltbefehl an die Abstandsmesseinheit 142 und beim nochmaligen Erfassen der Information einen Ausschaltbefehl an die Abstandsmesseinheit 142 aussendet. Somit wird eine umlaufende Abtastung der abzubildenden Umgebung abgeschlossen, wobei sich der Startpunkt der abgetasteten Fläche feststellen lässt.
  • 6 zeigt ein Wellenformdiagramm des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Aus 6 geht ein in dem oben beschriebenen Abtastvorgang ausgegebenes Rechteck-Wellenformdiagramm hervor, wobei Punkt M den Abtaststartpunkt und Punkt M' den Abtastendpunkt darstellt.
  • Zweites Ausführungsbeispiel
  • 7 zeigt den schematischen Aufbau einer Kodierscheibe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie aus 7 zu ersehen ist, sind zur genaueren Erkennung eines Signals im Umfangsbereich der Kodierscheibe 150 zusätzlich mehrere äquidistante Zähne 151 gleichmäßig angeordnet, wobei die Zahnbreite des Punktpositionszahns 151A kleiner oder größer als die der einzelnen äquidistanten Zähne 151 ist. Hierbei bewirkt eine relative Drehung zwischen Steuerkasten 130 und Kodierscheibe 150, dass der Punktpositionszahn 151A und die äquidistanten Zähne 151 an einer Zwischenposition zwischen Lichtsender 1440 und Lichtempfänger 1441 hindurchgehen. Daraufhin gibt der Lichtempfänger 1441 eine Rechteck-Wellenform an die Steuereinheit 140 aus, die an der Wellenform eine Zustandsinformation darüber erkennt, dass der Punktpositionszahn 151A auf die Zwischenposition ausgerichtet ist, und anhand dieser Zustandsinformation einen Einschalt- oder Ausschaltbefehl an die Abstandsmesseinheit 142 aussendet. Hinsichtlich der Empfindlichkeit und Arbeitseffizienz kann es vorteilhaft sein, dass der Punktpositionszahn 151A und die äquidistanten Zähne 151 in einer Gesamtzahl von 5-15 im Umfangsbereich der Kodierscheibe 150 angeordnet sind.
  • Wie in 7 dargestellt ist, sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Punktpositionszahn 151A und die äquidistanten Zähne 151 in einer Gesamtzahl von 15 im Umfangsbereich der Kodierscheibe angeordnet. Im Einzelnen befinden sich an der Kodierscheibe 150 ein einziger Punktpositionszahn 151A und vierzehn äquidistante Zähne 151, wobei, im Uhrzeigersinn betrachtet, die linken Kanten zweier benachbarter äquidistanter Zähne einen Winkel von 24°, die linke und rechte Kante des Punktpositionszahns einen Winkel von 6°, die rechte Kante des Punktpositionszahns mit der linken Kante des rechts benachbarten äquidistanten Zahns einen Winkel von 18° und die linke und rechte Kante jedes der äquidistanten Zähne einen Winkel von 12° einschließen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind, wie aus 7 erkennbar, im Umfangsbereich der Kodierscheibe 150 fünfzehn Zähne 151 gleichmäßig angeordnet, wobei die linken Kanten zweier benachbarter Zähne voneinander um 24° beabstandet sind. In den fünfzehn Zähnen ist ein einziger Punktpositionszahn 151A enthalten, dessen linke und rechte Kante voneinander um 6° beabstandet sind und der eine etwas kleinere Zahnbreite als die übrigen Zähne (als Abstandsmesszähne bezeichnet) hat, wobei die rechte Kante des Punktpositionszahns um 18° von der linken Kante des rechts benachbarten Zahns beabstandet ist. Aus 7 ergibt sich, dass ausgehend von dem Mittelpunkt O der Kodierscheibe 150 Z AOB 6° und Z AOC 18° beträgt, wobei die übrigen Zähne 151 voneinander jeweils um 12° beabstandet sind. Bei einer Drehung der Kodierscheibe 150 gegen den Uhrzeigersinn zur Abtastung mit der Stelle B als 0°-Startpunkt wird jeweils in 555,5 µs ein Grad abgetastet, d.h. eine umlaufende Abtastung dauert 0,2 s, so dass pro Sekunde fünf Umläufe abgetastet werden können.
  • 8 zeigt ein Wellenformdiagramm des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Wie in 8 und 7 dargestellt ist, umfasst das Verfahren zum Auffinden eines Startpunkts für eine Abstandsmessung unter Verwendung der oben beschriebenen Abstandsmesseinrichtung im vorliegenden Ausführungsbeispiel folgende Schritte: Schritt 100': Der Steuerkasten 130 in der Abstandsmesseinrichtung dreht sich derart mit dem Elektromotor 120 relativ zu der Kodierscheibe 150, dass der Punktpositionszahn 151A und die äquidistanten Zähne 151 an einer Zwischenposition zwischen Lichtsender 1440 und Lichtempfänger 1441 hindurchgehen, wobei das von dem Lichtsender 1440 ausgehende Licht, wenn der Punktpositionszahn 151A oder die äquidistanten Zähne 151 auf die Zwischenposition ausgerichtet ist bzw. sind, durch den Punktpositionszahn 151A oder die äquidistanten Zähne 151 abgesperrt wird, so dass das Licht nicht zu dem Lichtempfänger 1441 gelangen kann und der Lichtempfänger 1441 einen hohen Pegel ausgibt, oder wobei das von dem Lichtsender 1440 ausgehende Licht, wenn sich der Punktpositionszahn 151A oder die äquidistanten Zähne 151 nicht in der Zwischenposition befindet bzw. befinden, nicht durch den Punktpositionszahn 151A oder die äquidistanten Zähne 151 abgesperrt wird, so dass das Licht zu dem Lichtempfänger 1441 gelangen kann und der Lichtempfänger 1441 einen niedrigen Pegel ausgibt. Mit einer Umfangsumdrehung des Steuerkastens 130 relativ zu der Kodierscheibe 150 gibt der Lichtempfänger 1441 eine Rechteck-Wellenform an die Steuereinheit 140 aus, wobei die Rechteck-Wellenform, weil der Punktpositionszahn 151A eine andere Breite als die äquidistanten Zähne 151 aufweist, mehrere äquidistante Rechteckwellen und eine einzige schmale oder breite Rechteckwelle umfasst.
  • Schritt 200': Die Steuereinheit erfasst und erkennt die Wellenform und sendet beim erstmaligen Erfassen der schmalen Rechteckwelle einen Einschaltbefehl an die Abstandsmesseinheit und beim nochmaligen Erfassen der schmalen Rechteckwelle einen Ausschaltbefehl an die Abstandsmesseinheit aus.
  • Aus 8 geht hervor, dass an der Kodierscheibe 150 insgesamt fünfzehn Zähne angeordnet sind, unter denen der Punktpositionszahn eine andere Länge als die äquidistanten Zähne besitzt. Durch eine punktuelle Laserabtastung dieser Zähne werden Abtastdaten erhalten. Nach jeder umlaufenden Abtastung muss erneut ein 0°-Startpunkt aufgefunden werden. Bei einer Abtastung mittels der Kodierscheibe gegen den Uhrzeigersinn gibt die Kodierscheibe einen jeweils der Position und Länge jedes der Zähne entsprechenden Rechteckimpuls aus. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein spezieller Schmalzahn vorhanden, der eine Abtastwellenform hervorruft, die der Ausgangswellenform der übrigen Breitzähne nicht entspricht. In 8 wird am Punkt N als 0°-Startpunkt die Abstandsmesseinheit 142 eingeschaltet, wobei durch eine umlaufende 360°-Abtastung mittels des Laser-Abstandssensors Abstandsinformationen in der 2D-Schnittebene erhalten werden, und am Punkt N' als Endpunkt die Abtastung abgeschaltet. Nach jeder umlaufenden Abtastung wird erneut ein 0°-Startpunkt aufgefunden, um eine Synchronisation durchzuführen.
  • Drittes Ausführungsbeispiel
  • Selbstverständlich ist die Anzahl der gleichmäßig im Umfangsbereich der Kodierscheibe 150 angeordneten Zähne nicht auf fünfzehn im zweiten Ausführungsbeispiel beschränkt. Das heißt, es muss nicht unbedingt das 1/15 von 360° als Messeinheit angesehen werden. Im zweiten Ausführungsbeispiel sind im Umfangsbereich der Kodierscheibe 150 fünf Zähne gleichmäßig angeordnet, so dass in diesem Ausführungsbeispiel jede Messeinheit einem Winkel von 72° entspricht und auch die Anfangsdrehzahl N1 entsprechend auf 15 U/s eingestellt wird. Das vorliegende Ausführungsbeispiel unterscheidet sich lediglich durch die Anzahl der vorgesehenen Zähne vom ersten Ausführungsbeispiel, was zu unterschiedlichen Messeinheiten führt. Auf die weiteren Merkmale des vorliegenden Ausführungsbeispiels, welche im Wesentlichen identisch mit dem ersten Ausführungsbeispiel sind, wird an dieser Stelle im Detail nicht mehr eingegangen.
  • Es ist naheliegend, dass auch eine andere Zahnanzahl als die beiden vorangehenden Ausführungsbeispiele denkbar ist. So können beispielsweise 36 Zähne vorgesehen sein, d.h. die 360°-Kodierscheibe 150 wird in 36 oder mehr Messeinheiten aufgeteilt. Grundsätzlich sind, je mehr Zähne vorhanden sind, eine umso höhere Anpassungshäufigkeit und damit eine umso höhere Genauigkeit bzw. Präzision zu erwarten, was jedoch einen komplizierteren Gesamtaufbau der Einrichtung zur Folge hat. Hingegen lässt sich eine insgesamt einfach aufgebaute Einrichtung, die mit verringerten Kosten herstellbar ist, realisieren, wenn weniger Zähne vorgesehen sind, womit aber eine Absenkung der Anpassungshäufigkeit und damit auch der Genauigkeit bzw. Präzision verbunden ist. Aus diesen Gründen sieht das erste Ausführungsbeispiel eine gleichmäßige Anordnung von fünfzehn Zähnen vor, die nicht nur eine hohe Genauigkeit bzw. Präzision gewährleistet, sondern auch einen zu komplizierten Gesamtaufbau der Einrichtung ausschließt.
  • Zusammenfassend offenbart die Erfindung eine Abstandsmesseinrichtung und ein zugehöriges Verfahren zum Auffinden eines Startpunkts für eine Abstandsmessung, bei der eine einzige Kodierscheibe verwendet wird, durch eine synchrone Abtastung mittels der Kodierscheibe Abtastdaten erhalten werden und an einer Ausgangswellenform der Kodierscheibe der jeweilige Startpunkt erkannt wird, wobei durch eine umlaufende 360°-Abtastung mittels der Abtastbaugruppe Abstandsinformationen in der 2D-Schnittebene erhalten werden und nach jeder umlaufenden Abtastung automatisch ein 0°-Startpunkt aufgefunden wird, um eine Synchronisation durchzuführen. Eine derartige Einrichtung zeichnet sich insgesamt durch kompakten Aufbau, geschickte Auslegung und hohe Empfindlichkeit aus.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Auffinden eines Startpunkts für eine Abstandsmessung unter Verwendung einer Abstandsmesseinrichtung, die Abstandsmesseinrichtung umfassend einen Elektromotor (120), einen Steuerkasten (130) und eine Kodierscheibe (150), wobei der Elektromotor (120) eine relative Drehung zwischen dem Steuerkasten (130) und der Kodierscheibe (150) hervorruft, wobei an der Kodierscheibe (150) ein Punktpositionszahn (151A) angeordnet ist und der Steuerkasten (130) eine Abstandsmesseinheit (142), ein Erfassungsteil (144) und eine Steuereinheit (140) umfasst, welches Erfassungsteil (144) wiederum einen Lichtsender (1440) und einen diesem gegenüberliegenden Lichtempfänger (1441) umfasst, und zusätzlich mehrere äquidistante Zähne (151) im Umfangsbereich der Kodierscheibe (150) gleichmäßig angeordnet sind, wobei die Zahnbreite des Punktpositionszahns (151A) kleiner oder größer als die der einzelnen äquidistanten Zähne (151) ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: - Schritt 100': Der Steuerkasten in der Abstandsmesseinrichtung dreht sich derart mit dem Elektromotor relativ zu der Kodierscheibe, dass der Punktpositionszahn (151A) und die äquidistanten Zähne (151) an einer Zwischenposition zwischen Lichtsender und Lichtempfänger hindurchgehen, wobei der Lichtempfänger, wenn sich der Punktpositionszahn oder die äquidistanten Zähne gerade in der Zwischenposition befindet bzw. befinden, einen hohen Pegel und ansonsten einen niedrigen Pegel ausgibt, wobei der Lichtempfänger mit einer Umfangsumdrehung des Steuerkastens relativ zu der Kodierscheibe eine Rechteck-Wellenform an die Steuereinheit ausgibt, welche Rechteck-Wellenform mehrere äquidistante Rechteckwellen und eine einzige schmale oder breite Rechteckwelle umfasst; - Schritt 200': Die Steuereinheit (140) erfasst und erkennt die Wellenform und sendet beim erstmaligen Erfassen der schmalen oder breiten Rechteckwelle einen Einschaltbefehl an die Abstandsmesseinheit (142) und beim nochmaligen Erfassen der schmalen oder breiten Rechteckwelle einen Ausschaltbefehl an die Abstandsmesseinheit aus.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmesseinrichtung ferner einen Grundträger (110) umfasst, an dem die Kodierscheibe (150) befestigt ist.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ausgang des Elektromotors (120) eine Motorriemenscheibe (121) angeordnet ist, wobei ein O-Ring (122) den Außenumfang der Motorriemenscheibe (121) und des Steuerkastens (130) umgreift, und dass der Grundträger (110) in seinem Mittenbereich mit einem Lager (160) verbunden ist, das über seinen Außenring mit dem Grundträger (110) und über seinen Innenring mit dem Steuerkasten (130) fixiert ist.
  4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtempfänger eine Rechteck-Wellenform an die Steuereinheit (140) ausgibt, die an der Wellenform eine Zustandsinformation darüber erkennt, dass der Punktpositionszahn (151A) auf die Zwischenposition ausgerichtet ist, und anhand dieser Zustandsinformation einen Einschalt- oder Ausschaltbefehl an die Abstandsmesseinheit (142) aussendet.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Punktpositionszahns (151A) und die äquidistanten Zähne (151) in einer Gesamtzahl von 5-15 im Umfangsbereich der Kodierscheibe (150) angeordnet sind.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kodierscheibe (150) einen einzigen Punktpositionszahn (151A) und vierzehn äquidistante Zähne (151) umfasst, wobei, im Uhrzeigersinn betrachtet, die linken Kanten zweier benachbarter äquidistanter Zähne (151) einen Winkel von 24°, die linke und rechte Kante des Punktpositionszahns (151A) einen Winkel von 6°, die rechte Kante des Punktpositionszahns (151A) mit der linken Kante des rechts benachbarten äquidistanten Zahns (151) einen Winkel von 18° und die linke und rechte Kante jedes der äquidistanten Zähne (151) einen Winkel von 12° einschließen.
DE112014005342.2T 2013-11-21 2014-11-21 Verfahren zum Auffinden eines Startpunkts für eine Abstandsmessung unter Verwendung einer Abstandsmesseinrichtung Active DE112014005342B4 (de)

Applications Claiming Priority (3)

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