JP2004514128A

JP2004514128A - 光電子式距離又は角度測定装置の信号評価方法並びにその方法の使用

Info

Publication number: JP2004514128A
Application number: JP2002542827A
Authority: JP
Inventors: ブレージング・フランク; シルプ・クリスティアン
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2001-10-26
Publication date: 2004-05-13
Also published as: AU2002221761A1; US6664536B2; DE10056605A1; EP1240479A1; EP1240479B1; US20030038232A1; WO2002040946A1

Abstract

【構成】一つの光源と多数の光電子式変換要素とを有するセンサ−アレイを包含する送受信ユニットに向かって相対的に移動可能なコ−ドデイスクを備える光電子式距離又は角度測定装置の信号評価方法は、センサ−アレイの一つの変換要素の露光の際に生じる信号振幅の評価及び／又は少なくとも一つの測定パラメ−タに適合させる工程を含み、この工程が一つの基準信号の信号振幅を検出し、基準信号の信号振幅を評価し、振幅評価するのに関連した少なくとも一つのパラメ−タに適合させることによって定義される。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、一つの光源と多数の光電子式変換要素とを有するセンサ−アレイを包含する送受信ユニットに向かって相対的に移動可能なコ−ドデイスクを備える光電子式距離又は角度測定装置の信号評価方法に関する。更に、この発明は、そのような方法の好ましい使用に関する。
【０００２】
【従来の技術】距離又は角度測定装置はしばしば自動位置決めして測定するために工作機械や座標測定装置に設置される。回転角度センサ−は例えば自動車領域において操縦ハンドルの絶対的角度状態を決定するのに用いられ、それ故に操縦角度センサ−と呼ばれている。この種の光電子式操縦角度センサ−は実質的に操縦ハンドルの回転運動部に連結されたロ−タとしての一つのコ−ドデイスク並びにステ−タ側に一つの送受信ユニットから成り立つ。送受信ユニットはコ−ドデイスクの片面にある一つの光源、例えばＬＥＤ装置とコ−ドデイスクの他面に通常には多数の相互に並列する変換要素をもつ列センサ−である受信ユニットとを包含する。コ−ドデイスクのコ−ディングとしてときどきデイジタルコ−ドが採用されて、複数の平行コ−ドトラックから成り、例えばグレ−コ−ドの形式に構成されている。
【０００３】
操縦ハンドルは、自動車では、この値で走行動的制御システムを作用するために必要とされる。そのような走行動的制御システムは前記操縦角度値の外に他の測定デ−タ、例えば車輪回転数或いは自動車の高い軸を中心とする回転を得る。一方で絶対的操縦角度固定が、他方で操縦速度が必要である場合には、これらの値は他の検出されたデ−タと一緒に走行動的制御システムによって評価され、アクチュエ−タ、例えばブレ−キ及び／又はエンジン管理を制御するように転換され得る。
【０００４】
予め知られたの距離又は角度測定装置では、所定信号閾値と信号振幅の比較による各コ−ドトラックに付属した変換要素の信号振幅の評価が行われる。所定信号閾値が超過される場合には、コ−ドトラックのコ−ディングによって露光されるとして、このコ−ドトラックに付属した変換要素の信号振幅の評価が行われる。信号振幅が所定信号閾値より小さい場合には、コ−ドトラックのコ−ディングによってコ−ドトラックに付属した変換要素の露光が存在しない状態の、評価が行われる。
【０００５】
コ−ドデイスクに一定変換要素を付属することは、予め知られた方法では、コ−ドデイスクの遊びを送受信ユニットに向かう運動の際に補償するために設定されている。この目的のためにコ−ディングは少なくとも一つの基準トラックに付属されている。基準トラックに対するコ−ドトラックの距離がコ−ドトラックの長さに渡り同じであるから、位置の決定では、基準トラックがセンサ−アレイで検出されて、その変換要素はそのコ−ドトラックによって露光され得る。
【０００６】
予め知られた方法で、信号検出で一様な影響を受ける条件下において十分に正確な結果が達成され得る場合にも、例えば周囲条件の影響によって距離又は角度測定装置の概念に与える理想化された測定パラメ−タが変更するときに、けれども測定結果はそのような距離又は角度測定装置には変造され得る。特に自動車に操縦角度センサ−としてのそのような角度測定装置を設置する場合に、正確な角度検出を最も異なる影響の下で保証すべきである。そのような測定装置は例えば散光、くもり或いは凍結或いはコ−ドデイスクのほこりまみれに影響され得て、この際にこの実例に挙げた場合においてしばしば信号閾値がコ−ドトラックのコ−ディングによる実際の直接的露光に際に超過されるばかりでなく、そのようなコ−ドトラックに付属した変換要素により露光する散光にも超過される。一致して例えばほこりまみれでも信号閾値がコ−ドトラックのコ−ディングによる露光にもかかわらず、超過されない。この場合に操縦角度センサ−により選別された角度値が不正確であり；一致してこの値に基づく後続する評価は同様に不正確である。
【０００７】
それ故に、この論じられた先行技術から出発して、この発明の課題は前記欠点が少なくともかなり回避され得る前記種類の方法を改善することである。
【０００８】
この課題は、この発明によると、この方法は変化する測定パラメ−タに関してセンサ−アレイの一つの変換要素の露光の際に生じる信号振幅の評価及び／又は少なくとも一つの測定パラメ−タに適合させる工程を含み、この工程が一つの基準信号の信号振幅を検出し、基準信号の信号振幅を評価し、振幅評価するのに関連した少なくとも一つのパラメ−タに適合させることによって、解決される。
【０００９】
この発明の方法では、変化する測定条件を補償するために、測定装置の振幅評価に関連した少なくとも一つのパラメ−タが適合されることが意図されている。これは、少なくとも一つのコ−ドトラックの信号の外に基準信号の信号振幅が検出されることによって行われる。基準信号として基本的にコ−ドデイスクの各コ−ディングが用いられ得て、それにより複数のコ−ドステップにわたり求められたセンサ−アレイの変換要素が露光される。目的に適って、そのような基準信号の使用の際に単に同じ領域が実際の基準信号として設置され、この領域ではコ−ドデイスクの対応する状態によって、このコ−ドトラックに付属された変換要素が実際に露光されることが保証される。けれども、他の構成では、基準信号がコ−ドデイスクの固有トラックによって用意されることが意図されて得て、ここでこの目的に特に基準トラックが適し、通常にはコ−ディングを拡大する横方向においてコ−ドデイスクの運動を補償するように処理される。他の方法ステップでは、基準信号の信号振幅が評価され、場合によっては絶対値あるいは前もって検出されて記憶された基準信号振幅と比較される。引き続き、基準信号の信号振幅の評価の結果の意味において振幅評価に関連した少なくとも一つのパラメ−タの適合が行われる。例えば、基準信号の信号振幅が前基準信号振幅に比べて減少するならば、例えばコ−ドデイスクのくもりによって或いはコ−ドデイスクに堆積された塵によって、これは、露光時間或いは信号振幅を検出するのに必要な測定ステップ数が信号振幅評価のために関連したパラメ−タとして高められることにより補償され得る。同様に、光源の照度が高められるので、基準信号の信号振幅がこの適合に基づき更に最初に順応した値を有する。
【００１０】
適合の精度は異なって運転され得る。例えば基準信号の信号振幅の評価のステップは算出された測定ステップ数にわたる中間値形成を含むことが意図されている。この方法では、変更可能な中間値適合の原理に基づくシステムの抑えられた適合が行われる。適合時間はこの種類と形式での方法の運転では、所望の測定ステップ数に依存して、各測定ステップで適合が行われるシステムよりゆっくりである。信号評価に関連したパラメ−タの適合が検出された平均値に依存して行われる。
【００１１】
更に、基準信号の信号振幅の評価は、例えば変更運転を明示するために、基準信号振幅、例えば一個或いは複数個の先導された基準信号振幅との比較を含み、場合によっては将来の変更の範囲に関する補間法を実施され得ることが意図されている。
【００１２】
この発明の方法は、目的に合った再現において、コ−ドトラックに付属された変換要素の信号振幅を評価するために、露光の際に比較的に明るいコ−ドトラック信号と比較的に暗い非トラック信号との間の相対的光度差が検出されて、検出された相対的光度差に依存して、コ−ドトラックに付属された変換要素がコ−ディングによって露光されるか或いは露光されないかの確認が行われる。
【００１３】
この方法では、露光の際に比較的に明るいコ−ドトラック信号とそれと比べて比較的に暗い非トラック信号との間の相対的光度差の検出によるコ−ドトラックに付属された変換要素の評価が行われる。それで、評価は基本的に単に絶対的信号振幅を考慮する信号閾値と無関係に行われる。信号振幅の評価はこの形式で精密であるので、差閾値が実質的に低い水準に移動され得る。この形式では、周囲条件付き影響が相対的評価によって補償される。例えば公知の先行技術では信号認識がもはや行われない、センサ−アレイの変換要素を露光する照度の可能な局部的のみの低下の場合には、更にセンサ−アレイの決定された一つの変換要素に露光するコ−ドトラック或いはコ−ドトラック部分とこのコ−ドトラックによって露光されない無トラック部分との間の検出可能なコントラストが存在したままであるので、所望の評価が制限されずに実施され得る。そのとき、コ−ドトラックの信号の評価は、露光の際に比較的に明るいコ−ドトラック信号と比較的に暗い非トラック信号との間の検出された相対的光度差に依存して、少なくとも一つのコ−ドトラックに付属された変換要素が符号化によって露光されるか或いは露光されないかによって行われる。
【００１４】
コ−ドトラック或いは非コ−ドトラックの信号振幅間の光度差は例えばこれら信号振幅の差考察によって行われ、この際に信号閾値として所定光度差が用いられる。けれども、両信号振幅の相対的光度差を検出するために、これを互いに一定比に設置することが意図されていて、そのときには信号閾値として所定比が用いられる。
【００１５】
比較的に暗い非コ−ドトラックとして、コ−ドデイスクの可能な運動値にわたり一様な暗トラックが設けられ、例えばデジタルコ−ディングの隣に存在する。けれども、複数の互いに平行に延びるコ−ドトラックの設置では、これら中間トラックに付属したセンサ−アレイの変換要素を非トラック信号として利用するために、所謂中間トラックとしてコ−ドトラック間の存在する中間空間を使用する可能性が存在する。けれども、特に逆のコントラストの乏しい測定条件では、非トラック信号を検出するために設けられたセンサ−アレイの変換要素は露光の際に両隣接したコ−ドトラックによって同様におよそ同じ光度で露光され得ることが生じる。それ故に、中間トラック信号とコ−ドトラック信号の間の調整するコントラストは露光の際には、両コ−ドトラックに付属した変換要素の露光を推論するように、極めて僅かであり、事情によっては僅か過ぎる。そのような場合に非トラック信号として対応する暗いトラックが形成される場合に、正確な測定結果が得られる。更に、追加的に絶対信号閾値を相対的に高い水準に設定する可能性があるので、コ−ドトラックの信号振幅と非トラック信号の間の相対的光度差が一致した大きさであるか、或いはコ−ドトラックに付属された変換要素の信号振幅が絶対的信号閾値を超過する場合には、コ−ドトラックに付属された変換要素の露光を推論され得る。

Claims

一つの光源と多数の光電子式変換要素とを有するセンサ−アレイを包含する送受信ユニットに向かって相対的に移動可能なコ−ドデイスクを備える光電子式距離又は角度測定装置の信号評価方法において、この方法は変化する測定パラメ−タに関してセンサ−アレイの一つの変換要素の露光の際に生じる信号振幅の評価及び／又は少なくとも一つの測定パラメ−タに適合させる工程を含み、この工程が一つの基準信号の信号振幅を検出し、基準信号の信号振幅を評価し、振幅評価するのに関連した少なくとも一つのパラメ−タに適合させることを包含することを特徴とする方法。
基準信号の信号振幅を評価する工程が所定測定ステップ数に渡り中間値形成を包含し、振幅評価するのに関連した少なくとも一つのパラメ−タの適合が測定された中間値に依存して行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
基準信号の信号振幅の評価は基準信号振幅との比較を含むことを特徴とする請求項１或いは請求項２に記載の方法。
信号評価するのに関連した少なくとも一つのパラメ−タに適合するために露光時間が変更されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかの一項に記載の方法。
信号評価するのに関連した少なくとも一つのパラメ−タに適合するために光源の照度が変更されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかの一項に記載の方法。
信号評価するのに関連した少なくとも一つのパラメ−タに適合するために、コ−ドトラックに付属した変換要素がコ−ディングによって露光されているか或いは露光されていないかの区別に対する信号閾値が変更されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかの一項に記載の方法。
一つのコ−ドトラックに付属した変換要素の信号振幅を評価するために相対的光度差が露光の際に比較的に明るいコ−ドトラック信号と比較的に暗い非トラック信号との間に算出されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかの一項に記載の方法。
一つのコ−ドトラックに付属した変換要素の信号振幅を評価するために、相対的光度差が露光の際に比較的に明るいコ−ドトラック信号と比較的に暗い非トラック信号との間で算出され、算出された光度差に依存して、コ−ドトラックに付属した変換要素がコ−ディングによって露光されているか或いは露光されていないかの確認が行われることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかの一項に記載の方法。
光度差がコ−ドトラック或いは非コ−ドトラックに付属した変換要素の信号振幅の差考慮によって算出され、コ−ドトラックに付属した変換要素がコ−ディングによって露光されているか或いは露光されていないかの確認のための信号閾値として所定光度差が設定されていることを特徴とする請求項８に記載の方法。
信号振幅の相対的光度差を算出するために、コ−ドトラック或いは非コ−ドトラックに付属した変換要素が相互の比に設定され、コ−ドトラックに付属した変換要素がコ−ディングによって露光されているか或いは露光されていないかの確認のための信号閾値として所定比が設定されていることを特徴とする請求項８に記載の方法。
コ−ドトラックに付属した変換要素がコ−ディングによって露光されているか或いは露光されていないかの確認のために、追加的に一つの絶対的信号閾値が少なくとも一つのコ−ドトラックに付属した変換要素の信号振幅を越えるか或いは下回るかでなければならないことを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれかの一項に記載の方法。
自動車の操縦角度センサ−のセンサ−アレイの信号を評価する方法が採用されることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかの一項に記載の方法を使用する使用方法。