DE19958394B4

DE19958394B4 - Verfahren zur Prüfung der Lage einer Drosselklappe für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19958394B4
Application number: DE1999158394
Authority: DE
Inventors: Kurt Schreier; Walter Happold; Dr. Meiwes Johannes; Joachim Frangen; Wolfgang Mallin
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 1999-12-03
Publication date: 2012-10-25
Anticipated expiration: 2019-12-04
Also published as: DE19958394A1; JP2001194129A

Abstract

Verfahren zur Prüfung der Lage einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine in einem Drosselklappengehäuse, wobei mittels einer Kamera ein Bild der räumlichen Lage der Drosselklappe ermittelt wird und mittels eines Bildverarbeitungssystems auf der Basis des Bildes anhand von die absolute Winkellage der Drosselklappe anzeigenden Markierungen auf einem beweglichen Teil der Drosselklappe die absolute Winkellage der Drosselklappe abgeleitet wird, wobei auf der Drosselklappe lösbar ein Probekörper angebracht wird, der die Markierungen zur Ermittlung der absoluten Winkellage der Drosselklappe durch das Bildverarbeitungssystem aufweist, wobei die Markierungen eine Codierung enthalten, aus der unmittelbar auf die absolute Winkellage der Drosselklappe geschlossen wird, und wobei die Drosselklappe einen mit ihr mechanisch fest gekoppelten Positionsgeber aufweist, dessen Meßsignalwert mit der vom Bildverarbeitungssystem ermittelten absoluten Winkellage zum Abgleich oder zur Gut-Schlecht-Erkennung ausgewertet wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Lage einer Drosselklappe für ein Kraftfahrzeug.
In Kraftfahrzeugen werden Verstelleinrichtungen eingesetzt, beispielsweise Drosselklappen, deren einwandfreie Funktion für die Fahrzeugsteuerung wesentlich ist. Die Position (Auslenkung, Winkel, etc.) dieser Verstelleinrichtung wird zur Durchführung der Fahrzeugsteuerung mittels wenigstens eines Stellungsgebers erfaßt. Zur Überprüfung der einwandfreien Funktion der Versteileinrichtung, insbesondere dieser Positionserfassung, ist zu überprüfen, ob inwieweit die vom Stellungsgeber ermittelten Signale mit der erforderlichen Genauigkeit der tatsächlichen Stellung der Verstelleinrichtung entsprechen. Zu diesem Zweck werden die Meßsignale des Stellungsgebers bzw. daraus abgeleitete Größen mit auf andere Weise ermittelten Positionswerten für die Verstelleinrichtung verglichen.
Ein Verfahren zur Ermittlung solcher Positionswerte und zur Durchführung eines derartigen Vergleichs, ist aus der DE 198 13 318 A1 bekannt. Dort wird mittels Lasertriangulation die Position, nämlich die Winkellage, der Verstelleinrichtung gemessen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Vorgehensweise hinsichtlich der Auflösung in einigen Anwendungsfällen unbefriedigend ist.
Die DE 42 12 426 C1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung von Spur und Sturz von Achsen der Räder eines Fahrwerks. Dazu werden von zwei synchronisierten Fernsehkameras optische Markierungen aus zwei verschiedenen Richtungen aufgezeichnet.
Ein Drehwinkelsensor mit CCD-Zeile und periodisch angesteuerter Lichtquelle wird in der DE 196 38 912 A1 beschrieben.
Ferner sind Vorgehensweisen bekannt, nach denen ein zusätzlicher Sensor zur Bestimmung der Lage der Verstelleinrichtung an diese angebaut wird, um zum Vergleich mit dem Stellungsgebersignal der Verstelleinrichtung ein weiteres Signal zur Verfügung zu haben. Diese Vorgehensweise scheitert – neben dem vergleichsweise hohen Aufwand – dann, wenn im Bereich der Verstelleinrichtung keine Möglichkeit besteht, die zusätzliche Meßeinrichtung anzubringen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorgehensweise anzugeben, mit deren Hilfe eine Prüfung der Lage der Drosselklappe mit der erforderlichen Auflösung durchgeführt werden kann, ohne daß zusätzliche Anbaumaßnahmen an die Verstelleinrichtung durchzuführen sind. Dies wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche erreicht.
Vorteile der Erfindung
Durch den Einsatz einer Kamera mit einem Bildauswertesystem, mit welchem die räumliche Lage der Drosselklappe ermittelt und daraus die Winkellage der Drosselklappe errechnet wird, wird sowohl die notwendige Auflösung als auch die Berührungslosigkeit der Lageprüfung gewährleistet. Diese Vorgehensweise wird bei der Bestimmung der Winkellage der Drosselklappe einer Brennkraftmaschine in einem Drosselklappengehäuse angewendet.
Es werden auf der Drosselklappe lösbare Markierungen angebracht, die für das Bildverarbeitungssystem Basis der Auswertung sind. Dabei sind diese Markierungen auf einem Probekörper aufgebracht, welcher zur Bildauswertung auf der Drosselklappe aufgebracht wird.
Eine besonders genaue Auswertung erfolgt mit Markierungen, die einen Graycode darstellen.
Vorteilhaft ist ferner, daß durch die beschriebene Vorgehensweise eine Lagemessung der Verstelleinrichtung über den gesamten Verstellbereich mit der notwendigen Auflösung erreicht. Bei Drosselklappen sind dies ein Verstellbereich von 90 Grad mit einer Auflösung von ca. 0,02 Grad.
So werden durch den Einsatz des Bildverarbeitungssystems neben dem mit der Drosselklappe verbundenen Stellungsgebersignals zwei die Lage der Drosselklappe repräsentierende Größen bereitgestellt, die vorteilhaft je nach Ausführung zu einer Gut-Schlecht-Auswahl oder zu einem Abgleich des Stellungsgebersignals ausgewertet werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. 1 zeigt dabei die prinzipielle Anordnung der Prüfvorrichtung, während in 2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des vom Bildverarbeitungssystem ausgewerteten Codes darstellt. In 3 ist anhand eines Flußdiagramms die Auswertung der Signale dargestellt.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Nachfolgend ist die oben skizzierte Vorgehensweise anhand der Drosselklappe einer Brennkraftmaschine dargestellt.
1 zeigt die Anordnung der Prüfvorrichtung, mit deren Hilfe mit den obengenannten Vorteilen eine Prüfung der Winkellage der Drosselklappe stattfindet. 1 zeigt eine Drosselklappe 1, die über einen nicht dargestellten Motor mittels einer Drehwelle 2 betätigt wird. Die Drosselklappe ist samt Drehwelle in einem Gehäuse 3 untergebracht, welches einen Teil des Saugrohrs euer Brennkraftmaschine darstellt. Mit der Drehwelle ist zur Stellungserfassung ein Stellungsgeber 4 verbunden, der über wenigstens eine entsprechende elektrische Leitung 5 ein Signal an eine Auswerteeinheit 6 abgibt. Zur Bestimmung einer zweiten Winkelgröße für die Drosselklappe ist ein Prüfkörper 7 lösbar auf die Drosselklappe 1 aufgebracht, wobei der Prüfkörper wenigstens auf seiner einer Kamera 8 zugewandten Seite Marken aufweist, aus denen die Winkellage der Drosselklappe ableitbar ist. Die Kamera 8 nimmt ein Bild der Winkellage der Drosselklappe im Gehäuse 3 auf und gibt ein entsprechendes Bildsignal über eine Leitung 9 an ein Bildverarbeitungssystem 10 ab. Dieses bestimmt anhand des Bildes der Kamera 8 auf der Basis der Markierungen auf dem Prüfkörper 7 die aktuelle Lage der Drosselklappe und gibt über die Ausgangsleitung 11 ein entsprechendes Signal an die Auswerteeinheit 6 ab. Zu Beginn der Prüfung wird der Prüfkörper 7 auf die Drosselklappe aufgebracht, wobei die Haftung zwischen Prüfkörper und Drosselklappe je nach Ausführungsbeispiel durch Kleben, Klammern, magnetische Kräfte, Kleben mit Knetgummi, etc. erreicht wird. Nach Aufnahme eines Bildes durch die Kamera und Auswerten der Winkellage werden in der Auswerteeinheit 6 die ermittelten Winkelgrößen miteinander verglichen. Auf der Basis des Vergleichs wird eine Gut-Schlecht-Prüfung durchgeführt, wobei bei großen Abweichungen, die außerhalb einer vorgegebenen Toleranz liegen, beispielsweise eine manuelle Nachjustierung des Stellungsgebers stattfindet. In einem anderen Ausführungsbeispiel wird auf der Basis der Abweichungen zwischen den beiden Meßgrößen ein Abgleich des Signals des Stellungsgebers durchgeführt, wobei Korrekturwerte für die Signalgröße des Gebers ermittelt und in der die Gebersignale auswertenden Steuereinheit abgespeichert werden.
Die Markierungen auf dem Probekörper 7 sind je nach Randbedingungen zu wählen. in einem Ausführungsbeispiel hat sich ein Graycode als geeignet erwiesen.
Die Markierungen geben eine der absoluten Winkellage der Drosselklappe entsprechende auswertbare Information, die dann vom Bildverarbeitungssystem 10 ermittelt wird. Das Bildverarbeitungssystem 10 kann ein herkömmliches, im Handel erhältliches Bildverarbeitungssystem sein, welches an die spezielle Aufgabe angepaßt Ist. Eis derartiges Bildverarbeitungssystem ist beispielsweise das PC-basierende Bildverarbeitungssystem LIMES 4.1. Die Genauigkeit der Winkelauflösung ist hauptsächlich von der Genauigkeit der Anbringung des Probekörpers 7 auf der Drosselklappe und von der Genauigkeit der auf dem Probekörper 7 aufgebrachten Markierungen abhängig.
Die Codierung des Winkels auf dem Probekörper 7 kann unterschiedlicher Art sein, sie muß lediglich geeignet sein, daß das Bildverarbeitungssystem unmittelbar aus der Codierung auf den Winkel der Drosselklappe schließen kann.
In 2 ist beispielhaft der Probekörper 7 mit aufgebrachter Codierung dargestellt. Diese Codierung stellt einen üblichen Graycode dar, der vom Bildverarbeitungssystem auswertbar und aus dem direkt auf die Winkellage der Drosselklappe geschlossen werden kann.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird also eine halbkreisförmige Graycodescheibe auf die Drosselklappe aufgesetzt. Diese Graycodescheibe, die in 2 dargestellt ist, dient als Winkelmaßstab, welcher den gesamten Winkelbereich der Drosselklappe abdeckt. Die Kamera ist dabei derart zum Prüfling hin justiert, daß sie in ihrem Bildfeld einen Ausschnitt der Graycodescheibe aufnimmt. Sie ist an ein Bildverarbeitungssystem angeschlossen, welches den Greycode liest, decodiert und zur Erhöhung der Genauigkeit die Lage der Graycodebalken hochgenau vermißt. Der ermittelte Winkelwert wird über eine Schnittstelle abgegeben.
Das Bildverarbeitungssystem, beispielsweise das handelsübliche System LIMES 4.1, sucht in einem ersten Schritt auf dem von der Kamera übermittelten Bild zwei aufeinanderfolgende Balken auf der Synchronisationsspur 20. Die Lage dieser aufeinanderfolgenden Balken im Bildfeld wird mit hoher Genauigkeit vermessen. Daraufhin werden die höherwertigen Bits des Graycodes durch Messen des Grauwertes in Prüffenstern ermittelt. Dabei ist für jedes Bit (im Beispiel in 2 sechs Bit) ein Prüffenster vorgesehen. Anhand der Grauwerte wird somit der entsprechende Winkelcode abgeleitet und ausgegeben. Nach Beendigung der Prüfung wird der Probekörper 7 wieder entfernt und bei einem nächsten Prüfling eingesetzt.
In 3 ist ein Floßdiagramm dargestellt, welches die Auswertung der auf die oben dargestellte Art und Weise gewonnenen Signale in der Auswerteeinheit 6 darstellt. Die Auswerteeinheit 6 enthält dabei vorzugsweise ein Rechnerelement, in dem das in 3 als Floßdiagramm dargestellte Programm abläuft.
Nach Start des Programmteils wird im ersten Schritt 100 das von dem Bildverarbeitungssystem 10 ermittelte Winkelsignal eingelesen. Dann wird im Schritt 102 das Meßsignal POS des Stellungsgebers 4 eingelesen. Daraufhin wird im Schritt 104 der oben beschriebene Abgleich bzw. die Gut-Schlecht-Entscheidung anhand der beiden Positionssignale durch Vergleich durchgeführt und im darauffolgenden Schritt 106 abgefragt, ob die Prüfung abgeschlossen ist. Ist dies nicht der Fall, d. h. wird die Prüfung wenigstens noch an einem weiteren Punkt der Drosselklappenlage durchgeführt, wird das Programm mit Schritt 100 wiederholt, ansonsten beendet.