KR20030040414A - 각도 측정 장치 및 방법 - Google Patents

각도 측정 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20030040414A
KR20030040414A KR10-2003-7002527A KR20037002527A KR20030040414A KR 20030040414 A KR20030040414 A KR 20030040414A KR 20037002527 A KR20037002527 A KR 20037002527A KR 20030040414 A KR20030040414 A KR 20030040414A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signals
transmitter
signal
averaged
sinusoidal
Prior art date
Application number
KR10-2003-7002527A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100831454B1 (ko
Inventor
하스군터
지글레헨릭
뫼니케스랄프
Original Assignee
로베르트 보쉬 게엠베하
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 로베르트 보쉬 게엠베하 filed Critical 로베르트 보쉬 게엠베하
Publication of KR20030040414A publication Critical patent/KR20030040414A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100831454B1 publication Critical patent/KR100831454B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING 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
    • G01D5/00—Mechanical 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
    • G01D5/12—Mechanical 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
    • G01D5/14—Mechanical 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 the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical 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 the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical 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 the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING 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
    • G01D5/00—Mechanical 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
    • G01D5/12—Mechanical 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
    • G01D5/244—Mechanical 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
    • G01D5/24409—Interpolation using memories
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING 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
    • G01D5/00—Mechanical 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
    • G01D5/12—Mechanical 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
    • G01D5/244—Mechanical 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
    • G01D5/24471—Error correction
    • G01D5/24476—Signal processing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING 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
    • G01D5/00—Mechanical 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
    • G01D5/12—Mechanical 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
    • G01D5/244—Mechanical 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
    • G01D5/245—Mechanical 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 using a variable number of pulses in a train
    • G01D5/2451—Incremental encoders
    • G01D5/2452—Incremental encoders incorporating two or more tracks having an (n, n+1, ...) relationship
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING 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
    • G01D5/00—Mechanical 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
    • G01D5/12—Mechanical 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
    • G01D5/244—Mechanical 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
    • G01D5/249—Mechanical 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 using pulse code
    • G01D5/2497—Absolute encoders

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

본 발명은 적어도 하나의 전송기 디스크(23, 24)와, 전송기 디스크(23, 24)와 상호작용하고 적어도 하나의 센서 요소를 포함하는 적어도 하나의 센서(121, 122, 123, 124, 125, 126)를 포함하며, 전송기 디스크 및 센서의 상호작용에 의해, 측정될 각도에 할당될 수 있고 사인꼴 및 코사인꼴 신호로 이루어진 쌍이 획득될 수 있는 각도 측정 장치에 관한 것으로서, 적어도 2개의 센서(121, 122, 123, 124, 125, 126)가 제공되고, 이 센서들의 사인꼴 및 코사인꼴 신호는 평균화된 사인꼴 신호 또는 평균화된 코사인꼴 신호의 획득을 위해, 그리고/또는 각각 평균화되거나 또는 평균화되지 않은 사인꼴 또는 코사인꼴 신호들로부터 아크탄젠트꼴 신호를 형성한 후 평균화된 아크탄젠트꼴 신호의 획득을 위해 평가 장치(20)를 이용하여 계산상 서로 결부될 수 있다.

Description

각도 측정 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR MEASURING ANGLES}
자동차 산업에서 정밀도가 높은 동시에 견고한 각도 측정 시스템에 대한 요구는 꾸준히 증가하고 있다. 각도 측정 시스템에 대한 현재의 사용 분야는 특히 주행 다이내믹 조절, 예컨대 ESP, 및 전기 지원식 조향 시스템이다. 장기간동안 전기 조향(Steer-by-Wire)으로의 이행으로 인해 각도 측정 시스템에 대한 요구가 더욱 증가되었으며, 이러한 추세는 동시에 정밀도에 대한 요구의 증가를 수반한다.
자기 센서는 비접촉식의 견고한 측정 원리에 의해 자동차 내의 장착용으로 정해져 있었다. 자기 센서로 구현된 각도 측정 시스템이 자체적으로 자기화 되거나 또는 강자성 재료로 이루어지면서 스캐닝 센서를 스쳐 지나갈 시 전송기 자석의 전계를 왜곡시키는 전송기 디스크의 스캐닝에 기초한다면 제조 공차는 시스템의 정밀도를 제한한다. 특히 문제가 되는 것은 편심성, 극 피치 에러 또는 치형 피치 에러 및 전계 진폭의 불균일성이다. 또한 스캐닝 센서는 임의로 정확하게 위치 결정되는 것이 아니므로, 여전히 추가의 위치 결정 공차가 존재한다.
종래의 각도 측정 방법은 예컨대 독일 특허 제195 34 995호로부터 공지된다.아직 공개되지 않은 명세서 독일 특허 제199 58 598.9호는 각각 상이한 수의 극쌍을 구비한 자기 다극성 디스크가 사용되고 대응하게 배치된 센서에 의해 획득된 센서 신호가 평가되는 예컨대 버니어 방법을 기술하고 있다. 그러나 여기서도 상술된 공차에 의한 각도 에러가 발생된다.
본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 각도 측정 장치와 청구범위 제7항의 전제부에 따른 상응하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 첨부된 도면에 따라 더 설명된다.
도1은 종래의 조향 각도/조향 모멘트 센서의 개략적 사시도이다.
도2는 도1에 따른 장치에 의해 구현될 수 있는 각도 측정의 설명을 위한 도면이다.
도3은 각도 측정 시 본 발명에 따른 방법에 의해 구현 가능한 에러 감소의 설명을 위한 도면이다.
도4는 본 발명에 따른 장치의 양호한 제1 실시예의 개략적 평면도이다.
도5는 구형파 함수의 퓨리에 종합의 도시를 위한 도면이다.
도6은 사인 및 코사인 평균화에서 그리고 2개의 센서 또는 센서 요소의 0.25mm의 오프셋에서 각도 에러의 도시를 위한 도면이다.
도7은 위상 정합 및 그 다음 아크탄젠트 평균화를 통한 센서 오프셋의 계산상 처리의 도시를 위한 도면이다.
도8은 아크탄젠트 평균화 후 각각 1mm 만큼 2개의 센서 또는 센서 요소가 극단적으로 오프셋된 경우에 대한 각도 에러를 도시하고 추가로 전술된 조화파 수정을 포함하는 도면이다.
따라서 본 발명이 목적은 공차에 의한 각도 에러가 감소되는 각도 측정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
이 목적은 청구범위 제1항의 특징을 포함하는 장치 및 제7항의 특징을 포함하는 방법을 통해 해결된다.
본 발명에 따라 소정의 수의 센서를 제공하고, 각각의 센서 신호에 기초하여 획득된 신호를 평균화함으로써, 측정 정밀도에 대한 상기 공차의 작용은 매우 효과적인 방식으로 감소될 수 있다.
본 발명에 따른 장치 또는 본 발명에 따른 방법의 바람직한 구성은 종속항의 대상이다.
본 발명에 따른 장치의 선호되는 실시예에 따르면 3개의 센서가 제공되며, 이 센서들은 적어도 하나의 전송기 디스크를 중심으로 분포 배치된다. 서로 120°각도로 배치된 3개의 센서는 가능한 한 적은 수의 센서와 장치의 기능 효율 사이에서 이상적인 절충을 형성한다. 또한 제조 공차에서 대칭 조건의 장점이 발생된다. 그러나 강조되어야 할 사항으로서, 본 발명에 따른 방법은 2개의 센서를 사용할 때에도 만족할 만한 방식으로 기능한다. 정밀도를 추가로 증가시키기 위해, 2개 이상의 센서를 사용할 수도 있다.
바람직하게는 서로 회전 고정식 배치되고, 공통 회전축을 중심으로 회전 가능한 2개의 전송기 디스크가 제공되며, 전송기 디스크는 상이한 수의 전송 세그먼트(segment)를 포함한다. 본 발명에 따라 자기 또는 비자기 측정 원리를 활용하는 임의의 전송기 디스크를 사용할 수 있다. 예를 들어 자기 다극성 디스크인 경우 전송 세그먼트는 극쌍으로서, 강자기 치형 디스크인 경우 치형으로 형성된다.
여기서 바람직하게는 제1 전송기 디스크는 n개의 전송 세그먼트를 포함하고 제2 전송기 디스크는 n+1개의 전송 세그먼트를 포함한다. n은 예컨대 24일 수 있고, 동시에 요구되는 정밀도에 상응하여 또 다른 값이 선택될 수 있다. 이와 같이 2개의 상이한 전송기 디스크를 이용한 설계는 획득된 센서 신호의 특히 신뢰되는 평가를 가능케 하는 소위 버니어 방법의 이용을 가능케 한다.
바람직하게는 센서는 잔향 센서로 형성된다. 이러한 잔향 센서는 적당한 가격으로 구입 가능하고, 실제로 견고하고 신뢰될 수 있는 것으로 입증된다.
본 발명에 따른 장치의 다른 양호한 구성에 따르면, 적어도 하나의 전송기 디스크는 자기 다극성 디스크로서 형성된다.
본 발명에 따른 장치의 특히 선호되는 구성에 따르면, 획득된 사인꼴 또는 코사인꼴 또는 아크탄젠트꼴 신호의 평균화 이전에 그리고/또는 이후에 조화파 수정이 실행된다. 이와 같은 조화파 수정은 예컨대 급수 전개, 예컨대 획득된 사인꼴 또는 코사인꼴 신호의 퓨리에 급수 전개에 기초하여 실행될 수 있다.
또한 양호하게는 아크탄젠트 평균화는 각각의 아크탄젠트 신호의 위상 및 값영역을 정합시키기 위한 오프셋 수정 및/또는 모듈로 제법(modulo division) 및/또는 이와 같이 수정된 아크탄젠트 신호로부터의 산술 평균 형성을 포함한다.
바람직하게는 산술 평균 형성은 평균화될 아크탄젠트 신호의 불규칙성을 계산상 고려하여 이루어진다.
이하의 도면에 관한 설명은 자기 다극성 디스크의 스캐닝에 대한 특별한 실시예에 관한 것이다. 상기 방법은 비자기 또는 자기 측정 원리를 가지는 다른 전송기 디스크에서도 바람직하게 장착될 수 있다. 이하에서 제시되는 측정값과 측정에러는 예컨대 30.8 mm의 외경에서 극쌍이 n=24 및 n=25인 극성 디스크에 관한 것이다.
우선 본 발명의 기초가 되는 측정 원리가 도1 및 도2에 의해 설명된다.
도1은 토션 바(11)에 의해 형성된 조향 칼럼(10)을 도시한다. 상기 토션 바(11)에 대해 동심으로 3개의 자기 다극성 디스크(13a, 13b, 13c)가 제공된다. 조향 칼럼(10)의 상부 파트가 자체의 종축을 중심으로 하부 파트에 대해 회전될 때 자기 다극성 디스크(13b와 13c)와 관련하여 자기 다극성 디스크(13a)의 각변위가 발생된다. 다극성 디스크 옆에는 다극성 디스크(13a, 13b, 13c)에 할당된 3개의 센서 요소(12a, 12b, 12c)를 포함하는 센서(12)가 배치된다. 몇몇 다극성 디스크와 이 다극성 디스크에 할당된 센서 요소 사이의 상호작용에 의해 삼각법 신호가 생성되고, 이 삼각법 신호로부터 토션 바(11)의 각도 위치가 유도된다. 여기서 측정된 각도 위치는 자기 다극성 디스크(13a)와 관련하여, 이하에서 도2에 따라 설명되는 것과 같이, 자기 다극성 디스크(13b, 13c)에 의해 검출된 각도 위치에 대한 기준의 역할을 한다. 도2에는 다극성 디스크(13b, 13c)를 회전시킬 때 센서 요소(12b, 12c)를 지나가면서 발생하는 신호가 도시된다.
센서 요소(12a, 12b)는 각각 사인꼴 신호(실선)와 코사인꼴 신호(파선)를 검출한다. 각각의 신호 쌍의 아크탄젠트화를 통해 2개의 아크탄젠트꼴 신호(α(ψ), β(ψ))가 획득되고, 상기 신호는 각각의 사인/코사인 신호 쌍의 상이한 주기성에 상응하게 상이한 수의 극쌍에 기초하여 마찬가지로 상이한 주기성을 갖는다. 고전적인 버니어 방법에 대응하여 360°의 전체 각도 범위에 걸친 회전 각도(ψ)를 명시하는 함수(ψ= α(ψ) - β(ψ))가 생성된다.
그러나 상기와 같이 배치된 센서 요소의 코사인꼴 내지 사인꼴 신호는 위치결정 공차 또는 제조 공차에 따른다. 이는 우선 도3에 따라 이해될 수 있다. 도3은 전형적이지만 이미 각도의 함수로서 분할 에러 및 진폭 에러에 최적화된 다극성 디스크에서 잔향 센서(예컨대 센서 요소(12b, 12c))에 의해 측정된 자계를 도시한다. 더욱이 상기와 동일하거나 또는 추가의 센서 요소가 제공하는 위상 변위된 신호와 함께, 이미 도2와 관련하여 기술한 바와 같이, 극쌍에 대한 회전 각도 또는 위치가 결정될 수 있다. 그러나 위치 결정 시 에러는 극쌍의 회전 각도 및 이에 따른 전체 센서 시스템으로 전송된다.
도3에 도시된 사인꼴 센서 신호가 거의 분할 에러 및 진폭 에러와 관련하여 최적화된 전송기 디스크로부터 유도될지라도, 분명히 편심률은 포락선(envelope)으로서 인식된다. 이러한 편심률은 도1에서 중심에 도시되어 있는 바와 같이 바람직하지 못한 경우(각도가 대략 100°인 경우) ±0.4°에 이르는 각도 에러로 전환된다. 실제적인 제2 에러 소스는 이미 보다 높은 고주파 변조로서 인식된다. 즉, 자기 다극성 디스크의 전송 전계(transmitting field)는 센서-극성 디스크 간 간격이 감소함에 따라 증가하는 구형파 부분을 갖고, 상기 구형파 부분은 이상적인 사인꼴 전송 전계의 주기적 편차로 나타난다(이와 관련하여 도5 참조).
전송기 디스크의 편심률에 의해 상기 전송기 디스크의 회전축과 관련하여 발생하는 효과를 제거하기 위해, 본 발명에 따르면, 상기 전송기 디스크 주변에 복수의 센서 내지 센서 요소를 배치하고 몇몇 센서 신호의 산술 평균을 형성하는 것이 제안된다. 도4에는 다극성 디스크(23)와 관련하여 120°각도 간격으로 동심이 되는 3개의 센서(121, 122, 123)가 도시된다. 또한 센서들(124, 125, 126)이 할당되는 추가의 다극성 디스크(24)가 도시된다. 상기 다극성 디스크(24)는 상이한 수의 다중극을 포함한다는 점에서 다극성 디스크(23)와 구분된다. 상기 다극성 디스크들(23, 24)은 오직 상이한 다중극 수의 용이한 식별을 위해 상호간에 나란히 표시된다. 상기 디스크들은 도1에 도시된 다극성 디스크(13b, 13c)에 상응하게 동축상에 겹쳐 배치된다. 이러한 점에서 각각의 센서(121, 122, 123, 124, 125, 126)는 서로 고정된 위상 관계에 있는 사인 및 코사인 신호를 생성하는 복수의 센서 요소를 포함할 수 있음을 인식해야 한다. 각각의 센서로부터 획득되는 신호들은 개략 도시된 바와 같이 평가 장치(20)로 공급될 수 있다.
바람직하게는 이하에서 본 발명에 따른 방법의 선호되는 제1 실시예에 따라 각각의 전송기 디스크에 대해 획득된 3개의 사인신호 및 3개의 코사인 신호가 산술적인 방식으로 평균화되며, 상기 평균화된 사인 및 코사인 신호에 기초하여 대응하는 아크탄젠트 신호가 생성된다. 다음의 실시예는 단 하나의 전송기 디스크를 이용하여 획득된 신호에 관한 것이다. 앞서 도2와 관련하여 기술했던 바와 같이, 2개 또는 복수의 전송기 디스크의 신호의 조합은 분명하게 추가적인 조치로서 가능하다. 하나의 전송기 디스크에 대해 상기와 같이 산출된 3개의 아크탄젠트 신호가 평균화된 경우, 도3에서 중심에 도시된 ±0.4°의 에러는 도3에서 하부에 곡선(A)으로 도시된 바와 같이 ±0.04°로 감소된다. 따라서 아크탄젠트 방법을 이용하여 원래의 데이터로부터 생성된 본래의 각도 에러는 10의 인수만큼 감소될 수 있다.
또한 주지되는 것은, 다극성 디스크로부터 센서의 간격이 적어질수록, 사인으로부터 구형파 함수로의 생성 센서 신호의 편차는 보다 더 커진다. 상기의 구형파 함수는, 도5에 도시되어 있는 바와 같이, 퓨리에 급수(a1sin(cx) + a3sin(3cx) + a5sin(5cx) + ....)로 도시된다. 이 때 파라미터(c)는 극의 수에 의해 고정되어 사정 설정된다. 퓨리에 계수(ai), 즉, 조화파는 측정신호를 정합시킴으로써 용이하게 결정된다. 도1 하부의 곡선(B)으로 도시된 것과 같은 에러를 ±0.2°로 감소시키기 위해 거의 하나 내지 2개의 조화파로도 충분하다. 또한 자기 저항 센서를 이용하는 경우에도 간섭이 되는 이방성 효과가 상기 방법에 의해 보상된다.
지금까지의 도시는 센서들이 매우 정밀하게 제어되는 방식으로 각각의 전송기 디스크 주변에 배치되는 것에 따른다. 그러나 실제 조건에서는 제조 공차가 고려되어야 한다. 이러한 제조 공차는 예컨대 센서 요소가 자체의 하우징 내에서 중심에 위치 결정되어 있지 않다는 점에 근거하여 제시될 수 있다. 비록 상기의 경우에도 설명된 조화파 감소가 이루어지지만, 그러나 평균화 기능은 도6에 도시한 바와 같이 강하게 악화된다. 이러한 점에서 센서들이 0.25mm 만큼 오프셋 될 때 거의 ±0.15°의 각도 에러가 생성되는 점이 보여진다. 이러한 효과에 대한 주된원인은 각각의 센서들, 예컨대 도4 내에 도시한 센서들(121, 122, 123)이 더 이상 전송 전계의 동일한 위상을 측정하지 못하는 점에 근거한다. 상기의 효과를 보상하기 위해, 이하에서는 본 발명에 따른 방법의 추가의 선호되는 실시예가 도7에 따라 기술되는데, 상기의 실시예는 이미 전술한 처리방식에 대해 대체되거나 추가의 방식으로 적용될 수 있다. 이러한 점에서 우선 각각 하나의 센서에 대해, 예컨대 도4에서의 센서들(121, 122, 123)에 대해 각각 획득한 사인 및 코사인 신호로부터 아크탄젠트 신호가 생성되는 점으로부터 개시되어야 한다. 그러나 센서들의 오프셋에 근거하여 상기 신호들은 도7(1)에서 도시한 바와 같이 임의의 위상을 갖는다. 차후의 평균화를 위한 위상을 조정하기 위해, 도7(2)에서 도시한 바와 같이, 우선적으로 아크탄젠트의 오프셋이 추론된다. 이어서 모듈로 제법이 실행되는데, 즉 오프셋의 추론에 의한 음(negative) 함수영역은, 도7(3)에서 도시한 바와 같이, 아크탄젠트 함수의 각각의 피크에 첨가된다(다시 말해 음 함수값에 값(1)이 가산된다). 도7(3)에서 부분적으로는 점으로 그리고 부분적으로는 실선으로 도시되는 생성 신호는 서로 일치하는 위상과 값 영역을 포함한다. 그런 다음 3개의 센서들(121, 122, 123)의 각각에 대해 획득되는 변경된 아크탄젠트 신호로써 평균화가 실행된다.
도7(4)에서 2개의 아크탄젠트 신호에 대해 개략적으로 도시되는 상기의 평균화의 경우, 변경된 아크탄젠트 신호의 산술 평균이 형성된다. 아크탄젠트 함수(α1, α2)는 평균화되어야 한다. 특히 이러한 점에서 간격(X)의시작(함수(α1))과 종료(함수(α2)) 시에 발생하는 불규칙성이 고려되어야 한다. 이러한 간격 내에서 함수값의 간단한 덧셈은 바람직하지 못한 결과를 초래할 수도 있는데, 왜냐하면 예컨대 위치(X1)에 대한 함수값의 덧셈은 α2의 함수값 하에서 평균화된 함수값을 형성할 수도 있기 때문이다. 이러한 난점을 회피하기 위한 가능성으로서, 측정값이 값 영역의 상한 및 하한 1/4지점에 위치하는 영역 내에서, 다시 말해 간격(X) 내에서, 하한의 측정값에 일(1)을 더하고 그런 다음 비로소 산술 평균을 형성한다. 바람직하게는 그 다음 다시 모듈로 제법이 이루어지며, 그로 인해 측정값은 다시 올바른 간격([0; 1]) 내에 위치하게 된다. 대안으로 불규칙성을 식별하기 위해 표준편차도 고려될 수 있다.
위에서 기술된 편심률을 제거하기 위한 평균화에 유사하게, 제시된 아크탄젠트 평균화 방법의 각각의 경우에도 별도로 각각의 센서 요소에 대한 제1 단계로서 이미 기술된 조화파 수정이 실행될 수 있다. 만약 각각 1mm로 센서 요소에 대해 극단의 오프셋을 실행한다면, 상기 방법으로써 여하튼, 도8에서 곡선(C)으로 도시되어 있는 바와 같이, 0.04°의 정밀도를 달성한다. 조화파 수정 없이도, 도8에서 곡선(D)을 이용하여 도시한 바와 같이, 0.06°의 에러를 가지는 각도 에러 곡선을 획득한다.
전체적으로 예컨대 도2의 신호(α(ψ))에 대응하는 아크탄젠트 신호를 획득하지만, 그러나 상기 신호는 상기 아크탄젠트 신호에 비하여 실제로 보다 적게 에러를 발생하거나 에러가 보다 적다. 신호(β(ψ))에 대응하는 제2 아크탄젠트 신호를 유사하게 획득한 후에 예컨대 기술한 버니어 방법을 사용할 수 있다.

Claims (12)

  1. 적어도 하나의 전송기 디스크(23, 24)와, 전송기 디스크(23, 24)와 상호작용하고 적어도 하나의 센서 요소를 포함하는 적어도 하나의 센서(121, 122, 123, 124, 125, 126)를 포함하며, 전송기 디스크 및 센서의 상호작용에 의해, 측정될 각도에 할당될 수 있고 사인꼴 및 코사인꼴 신호로 이루어진 쌍이 획득될 수 있는 각도 측정 장치에 있어서,
    적어도 2개의 센서(121, 122, 123, 124, 125, 126)가 제공되고, 이 센서들의 사인꼴 및 코사인꼴 신호는 평균화된 사인꼴 신호 또는 평균화된 코사인꼴 신호의 획득을 위해, 그리고/또는 각각 평균화되거나 또는 평균화되지 않은 사인꼴 또는 코사인꼴 신호들로부터 아크탄젠트꼴 신호를 형성한 후 평균화된 아크탄젠트꼴 신호의 획득을 위해 평가 장치(20)를 이용하여 계산상 서로 결부될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 전송기 디스크를 중심으로 분포 배치된 3개의 센서가 적어도 하나의 전송기 디스크(23, 24)에 할당되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 공통 회전축을 중심으로 회전 가능하고 서로 회전 고정식 배치된 2개의 전송기 디스크(23, 24)가 제공되며, 전송기 디스크들은 상이한 수의 전송 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제3항에 있어서, 제1 전송기 디스크(23)는 n개의 세그먼트를 포함하고, 제2 전송기 디스크(24)는 n+1개의 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 센서들(121, 122, 123, 124, 125, 126)은 잔향 센서로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 전송기 디스크(23, 24)는 자기 다극성 디스크로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 적어도 하나의 센서(121, 122, 123, 124, 125, 126)와 적어도 하나의 전송기 디스크(23, 24)의 상호작용을 통해 생성되는 사인꼴 및 코사인꼴 센서 신호로 이루어지고 측정될 각도에 할당 가능한 적어도 하나의 쌍에 기초한 각도 측정 방법에 있어서,
    사인꼴 및 코사인꼴 신호로 이루어진 적어도 2개의 쌍이 획득되며, 각각의 쌍의 사인꼴 및 코사인꼴 신호는 평균화된 사인꼴 또는 코사인꼴 신호의 획득을 위해 그리고/또는 각각의 평균화되거나 또는 평균화되지 않은 사인꼴 및 코사인꼴 신호들로부터 아크탄젠트꼴 신호를 형성한 후 평균화된 아크탄젠트꼴 신호의 획득을 위해 계산상 서로 결부되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 적어도 하나의 전송기 디스크(23, 24)에 할당된 3개의 센서들로부터 사인꼴 및 코사인꼴 신호가 각각 획득되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 공통 회전축을 중심으로 서로 회전 고정식 배치된 2개의 전송기 디스크(23, 24)가 이용되고, 상기 전송기 디스크에는 각각 3개의 센서들(121, 122, 123, 124, 125, 126)이 할당되며, 전송기 디스크는 상이한 수의 전송 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 획득된 신호들의 조화파 수정이 상기 신호들의 평균화 이전에 그리고/또는 이후에 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 아크탄젠트 평균화는 오프셋 수정 및/또는 각각의 평균화될 아크탄젠트 신호의 위상 및 값 영역을 정합시키기 위한 모듈로 제법 및/또는 이와 같이 변경된 아크탄젠트 신호로부터의 산술 평균 형성을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 산술 평균 형성은 평균화될 아크탄젠트 신호의 불규칙성을 계산상 고려하면서 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020037002527A 2000-08-22 2001-08-21 각도 측정 장치 및 방법 KR100831454B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10041089A DE10041089A1 (de) 2000-08-22 2000-08-22 Verfahren zur Korrektur einer Winkelmessung
DE10041089.8 2000-08-22
PCT/DE2001/003193 WO2002016864A1 (de) 2000-08-22 2001-08-21 Vorrichtung und verfahren zur winkelmessung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030040414A true KR20030040414A (ko) 2003-05-22
KR100831454B1 KR100831454B1 (ko) 2008-05-21

Family

ID=7653320

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020037002527A KR100831454B1 (ko) 2000-08-22 2001-08-21 각도 측정 장치 및 방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7170279B2 (ko)
EP (1) EP1313999B1 (ko)
JP (1) JP4988133B2 (ko)
KR (1) KR100831454B1 (ko)
AU (2) AU9160801A (ko)
DE (2) DE10041089A1 (ko)
ES (1) ES2262679T3 (ko)
WO (1) WO2002016864A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7909600B2 (en) 2006-08-23 2011-03-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Gate of die and mold, die and mold for injection molding, and method of manufacturing the same
CN110779439A (zh) * 2018-07-27 2020-02-11 三星电机株式会社 用于感测旋转主体的设备

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1521945A1 (de) * 2002-07-05 2005-04-13 Continental Teves AG & Co. oHG Vorrichtung zum messen des lenkstangenweges einer kraftfahrzeuglenkung
DE10248060A1 (de) * 2002-10-15 2004-05-13 Zf Lenksysteme Gmbh Magnetfeld-Sensoranordnung für einen Winkelsensor und Verfahren zum Betrieb einer derartigen Sensoranordnung
DE10255469B4 (de) * 2002-11-28 2017-05-24 Robert Bosch Gmbh Modellbasierte Bestimmung eines eindeutigen Winkels aus einem nicht eindeutigen Sensorsignal
US7049776B2 (en) * 2002-12-31 2006-05-23 Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg Rotor-position sensor assembly and method for detecting a rotor position
JP4261945B2 (ja) * 2003-03-06 2009-05-13 日本精工株式会社 角度位置検出装置
DE10340065A1 (de) * 2003-08-28 2005-04-07 Lenord, Bauer & Co. Gmbh Verfahren und Winkelgeber zur Messung der absoluten Winkelposition
DE102004004023A1 (de) * 2004-01-20 2004-11-25 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Lenkwinkelsensor
DE102004038621B3 (de) 2004-08-09 2006-02-16 Siemens Ag Ermittlungsverfahren für ein Lagesignal
DE102005024879B4 (de) * 2005-05-31 2018-12-06 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Bestimmen von Restfehler-Kompensationsparametern für einen magnetoresistiven Winkelsensor und Verfahren zum Verringern eines Restwinkelfehlers bei einem magnetoresistiven Winkelsensor
KR100891662B1 (ko) * 2005-10-05 2009-04-02 엘지전자 주식회사 비디오 신호 디코딩 및 인코딩 방법
JP2007155618A (ja) * 2005-12-07 2007-06-21 Denso Corp 回転角度検出装置
FR2896036B1 (fr) * 2006-01-06 2008-11-07 Skf Ab Systeme de detection de position angulaire absolue par comparaison differentielle, roulement et machine tournante
JP4941707B2 (ja) * 2006-03-31 2012-05-30 アイシン精機株式会社 角度検出装置
US7714570B2 (en) 2006-06-21 2010-05-11 Allegro Microsystems, Inc. Methods and apparatus for an analog rotational sensor having magnetic sensor elements
JP4987073B2 (ja) * 2007-04-24 2012-07-25 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ 絶対回転位置検出方法
KR101325905B1 (ko) * 2007-04-24 2013-11-05 가부시키가이샤 하모닉 드라이브 시스템즈 자기식 인코더 및 절대회전위치 검출방법
WO2008153976A1 (en) * 2007-06-06 2008-12-18 Hydro-Aire Inc. Angular position sensor
DE502008003226D1 (de) * 2007-11-30 2011-05-26 Continental Teves Ag & Co Ohg Absolut messende lenkwinkelsensoranordnung
DE112008003576T5 (de) * 2008-01-04 2011-01-20 Allegro Microsystems, Inc., Worcester Verfahren und Vorrichtung für einen Winkelsensor
JP4893721B2 (ja) * 2008-10-06 2012-03-07 トヨタ自動車株式会社 回転角検出装置
DE102008057288A1 (de) * 2008-11-14 2010-05-20 Continental Automotive Gmbh Steuervorrichtung für einen Motor und Verfahren zum Steuern des Motors
JP5221494B2 (ja) * 2008-12-24 2013-06-26 Ｎｔｎ株式会社 回転検出装置および回転検出装置付き軸受
CN101876556B (zh) * 2009-04-30 2013-06-12 浙江关西电机有限公司 位置检测装置及其信号处理装置
DE102009031176A1 (de) * 2009-06-29 2010-12-30 Leopold Kostal Gmbh & Co. Kg Winkelsensor
JP2011058941A (ja) * 2009-09-09 2011-03-24 Ricoh Co Ltd 回転速度検出用パルス発生装置、回転体モジュール、回転速度制御装置及び画像形成装置
WO2011057727A1 (en) * 2009-11-13 2011-05-19 Ab Skf Position sensing method and unit
DE102010062273A1 (de) * 2010-12-01 2012-06-06 Continental Teves Ag & Co. Ohg Verfahren zur Bestimmung der Drehzahl einer Synchronmaschine
JP5660381B2 (ja) * 2011-03-09 2015-01-28 株式会社ジェイテクト 回転角検出装置
DE102011050834B4 (de) 2011-06-03 2022-02-17 Ic - Haus Gmbh Integrierte Schaltungsanordnung mit Hallsensoren und Positionsmessvorrichtung
CN103764484A (zh) 2011-08-24 2014-04-30 大陆-特韦斯贸易合伙股份公司及两合公司 组合的转向力矩-转向角传感器
WO2013114705A1 (ja) 2012-01-30 2013-08-08 富士フイルム株式会社 レンズ装置及び可動光学素子の位置検出方法
US8952683B2 (en) 2012-07-25 2015-02-10 Infineon Technologies Ag Magnetic out-of-axis angle sensing principle
CN104967255A (zh) * 2015-07-24 2015-10-07 日本电产凯宇汽车电器（江苏）有限公司 转子转速与方向的检测装置
DE102015218945A1 (de) * 2015-09-30 2017-03-30 Infineon Technologies Ag Signalgeber mit verbesserter Ermittlung des Winkelsignals
DE102017211190A1 (de) * 2017-06-30 2019-01-03 Robert Bosch Gmbh Sensorsystem zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines rotierenden Elements
TWI798331B (zh) * 2018-02-02 2023-04-11 日商三共製作所股份有限公司 檢測移動體之運動之位置變化量的方法及裝置
US11353345B2 (en) 2019-07-22 2022-06-07 Boston Dynamics, Inc. Magnetic encoder calibration
US11994411B2 (en) * 2022-02-25 2024-05-28 Semiconductor Components Industries, Llc Vernier sensor with self calibration
DE102022205230A1 (de) 2022-05-25 2023-11-30 Thyssenkrupp Ag Elektromechanisches Lenksystem und Verfahren zum Betreiben eines elektromechanischen Lenksystems mit Messfehlerkorrektur
FR3138692A1 (fr) * 2022-08-05 2024-02-09 Continental Automotive Technologies GmbH Procédé de détermination de la position angulaire d’un arbre de véhicule automobile

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4533902A (en) * 1983-03-25 1985-08-06 Baker Alan J Precision angle transducer using nonprecision rotors
JPS60193414U (ja) * 1984-06-01 1985-12-23 三菱電機株式会社 光学式エンコ−ダ
KR890000890A (ko) * 1987-06-22 1989-03-17 미타 가츠시게 토크검출장치
JPS6448504A (en) * 1987-08-18 1989-02-23 Mitsubishi Electric Corp Fm demodulator
EP0324897A1 (de) * 1988-01-18 1989-07-26 Siemens-Albis Aktiengesellschaft Radarsystem mit einem digitalen Expander
JPH01185414A (ja) * 1988-01-20 1989-07-25 Fuji Electric Co Ltd 磁気式ロータリーエンコーダ
JPH0658766A (ja) * 1992-08-05 1994-03-04 Hitachi Ltd 絶対位置検出装置およびモ−タ制御装置
DE4237540C2 (de) * 1992-11-06 1996-02-29 Inst Mikrostrukturtechnologie Verfahren zur hochauflösenden Messung von Linear- und Drehpositionen
US5680042A (en) * 1994-12-30 1997-10-21 Lake Shore Cryotronics, Inc. Magnetoresistive sensor with reduced output signal jitter
DE19534995A1 (de) * 1995-09-21 1997-03-27 Bosch Gmbh Robert Sensor zur Lenkradwinkelerfassung
DE19536433C2 (de) * 1995-09-29 1999-04-08 Siemens Ag Vorrichtung zur berührungslosen Positionserfassung eines Objektes und Verwendung der Vorrichtung
US6788221B1 (en) * 1996-06-28 2004-09-07 Synaptics (Uk) Limited Signal processing apparatus and method
US6029363A (en) * 1998-04-03 2000-02-29 Mitutoyo Corporation Self-calibrating position transducer system and method
DE19817356A1 (de) * 1998-04-18 1999-10-21 Bosch Gmbh Robert Winkelgeber und Verfahren zur Winkelbestimmung
DE19839446A1 (de) * 1998-08-29 2000-03-02 Bosch Gmbh Robert Anordnung zur Drehwinkelerfassung eines drehbaren Elements
US6445178B1 (en) * 1999-02-24 2002-09-03 Donnelly Corporation Vehicular magnetic displacement sensor for determining an offset in the output of the sensor
JP2000314638A (ja) * 1999-04-28 2000-11-14 Asahi Optical Co Ltd エンコーダ

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7909600B2 (en) 2006-08-23 2011-03-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Gate of die and mold, die and mold for injection molding, and method of manufacturing the same
CN110779439A (zh) * 2018-07-27 2020-02-11 三星电机株式会社 用于感测旋转主体的设备
KR20200034698A (ko) * 2018-07-27 2020-03-31 삼성전기주식회사 회전체 감지 장치
US10969246B2 (en) 2018-07-27 2021-04-06 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Apparatus for sensing rotating device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2002016864A1 (de) 2002-02-28
EP1313999A1 (de) 2003-05-28
JP4988133B2 (ja) 2012-08-01
DE50109562D1 (de) 2006-05-24
EP1313999B1 (de) 2006-04-19
KR100831454B1 (ko) 2008-05-21
US20040004471A1 (en) 2004-01-08
AU9160801A (en) 2002-03-04
US7170279B2 (en) 2007-01-30
JP2004507722A (ja) 2004-03-11
DE10041089A1 (de) 2002-03-07
ES2262679T3 (es) 2006-12-01
AU2001291608B2 (en) 2006-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20030040414A (ko) 각도 측정 장치 및 방법
US11397098B2 (en) Method for detecting errors in a rotating position sensor system having sine and cosine signals
US11525702B2 (en) Sensor system for determining at least one rotation characteristic of a rotating element
US10006789B2 (en) Correction apparatus for angle sensor, and angle sensor
CN101903749B (zh) 角位置测量设备
CN109883305B (zh) 感应的位置测量装置
US20030030816A1 (en) Nonlinearity error correcting method and phase angle measuring method for displacement measurement in two-freqency laser interferometer and displacement measurement system using the same
EP2466268B1 (en) Rotation angle detection device
JP2019506614A (ja) 回転角度センサ
JP2003516534A (ja) 回転体の角度および／または角速度および／またはこの回転体に作用するトルクを測定する装置
US20170292857A1 (en) Sensor Arrangement for the Contactless Sensing of Angles of Rotation on a Rotating Part
KR102195533B1 (ko) 로터리 인코더 및 로터리 인코더의 각도 보정 방법
US20090108836A1 (en) Position Sensor
US8942952B2 (en) Rotation angle detection apparatus
US20170160101A1 (en) Sensor Arrangement for Detecting Rotational Angles on a Rotating Component in a Vehicle
JP2008309736A (ja) レゾルバ
EP1551095A2 (en) Angle computation method and apparatus for variable reluctance resolver
CN113167598A (zh) 用于机动车辆转向系统的具有多极磁体的角度传感器
CN108426587A (zh) 旋转编码器
CN106989762A (zh) 编码器
US20200003586A1 (en) Position detection device and position detection method
JPH0618339A (ja) 電磁リターダにより発生されるブレーキングトルクの測定装置およびトルク調整装置
JP2000046584A (ja) 位置検出装置
KR101430186B1 (ko) 레졸버의 위상 검출방법 및 그 장치
JP2002048508A (ja) 相対的回転位置検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130509

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140515

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee