WO2014082677A1 - Verfahren zur positions- und/oder wegmessung an einem system mit mindestens einem beweglichen objekt und positions-/wegmesssystem - Google Patents

Verfahren zur positions- und/oder wegmessung an einem system mit mindestens einem beweglichen objekt und positions-/wegmesssystem Download PDF

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WO2014082677A1
WO2014082677A1 PCT/EP2012/074075 EP2012074075W WO2014082677A1 WO 2014082677 A1 WO2014082677 A1 WO 2014082677A1 EP 2012074075 W EP2012074075 W EP 2012074075W WO 2014082677 A1 WO2014082677 A1 WO 2014082677A1
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measuring system
movable object
correction values
sensor head
displacement measuring
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PCT/EP2012/074075
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Thomas Burkhardt
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Balluff Gmbh
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • 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
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    • 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
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    • G—PHYSICS
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    • G01D18/00—Testing or calibrating apparatus or arrangements provided for in groups G01D1/00 - G01D15/00
    • G01D18/008—Testing or calibrating apparatus or arrangements provided for in groups G01D1/00 - G01D15/00 with calibration coefficients stored in memory

Definitions

  • the invention relates to a method for position and / or distance measurement on a system having at least one movable object, wherein the at least one movable object is a magnetically coded
  • Position / distance measuring system with at least one magnetically codedhoff- body and with a sensor head, which comprises at least one sensor sensitive for the magnetic coding, is assigned.
  • the invention further relates to a position / displacement measuring system having at least one magnetically coded measuring body with a sensor head which comprises at least one sensor sensitive to the magnetic coding.
  • a position / displacement measuring system is known from EP 2 236 990 A2, comprising at least one magnetically coded measuring body with at least one coding track and a sensor device with at least one sensor sensitive to the coding, the at least one coding track being arranged periodically alternating at least in a first direction Main fields of at least a first type and a second type.
  • Displacement sensors with magnetically encoded dimensional bodies are used, for example, in connection with the positioning of heliostats
  • the invention has for its object to provide a method of the type mentioned, with which can be obtained in a simple manner accurate measurement results.
  • This object is achieved in the method mentioned in the invention in that the at least one sensor head provides a primary measurement signal and the primary measurement signal is corrected with a correction value, wherein correction values were previously determined by a calibration process in which the moving object is moved defined, the Position and / or the path of the moving object is determined with an independent from the magnetically encoded position / displacement measuring system and correction values are determined as a deviation of the measured values between the magnetically encoded position / displacement measuring system and the independent measuring system.
  • Position / distance measuring system with magnetically encoded dimensional body may have inaccuracies and in particular linearity deviations, which are due to the formation of the position / displacement measuring system and / or caused by static mechanical influences of the system such as elastic influences.
  • a measuring body and a sensor head has an influence on a linearity deviation.
  • an "accurate" measurement for the corresponding position or the path of the moving object takes place by the independent measuring system.
  • the object is, for example, linear or rotary or linearly rotatory. There are also complicated forms of movement possible.
  • This position is then related to the calibration process (in particular via the geometric relative position to one another to the primary measurement signal of the sensor head
  • Correction values determine which are stored. After completion of the calibration process, the actual measurements, wherein the primary measurement signals provided during the measurement are transformed via the correction values into secondary measurement signals.
  • the secondary measurement signals are usable output measurement signals. They have a high measuring accuracy. In them, linearity deviations, which are due in particular to linear effects, are compensated. This makes it possible to achieve high measuring accuracy even with cheaper components for the position / displacement measuring system.
  • Position / displacement measuring systems with magnetically coded measuring bodies and magnetically sensitive sensor equipment have a high degree of reproducibility. Due to the high reproducibility, high accuracies can be achieved via the calibration process.
  • the system can be constructed with the at least one moving object in a simple manner and in particular it can be realized with less mechanical rigidity. Elastic deformations over the range of motion can be compensated.
  • the solution according to the invention also makes it possible to carry out precise speed measurements and acceleration measurements. These quantities are derived values from the position measurement or distance measurement. By taking into account the correction values, the speed and the acceleration can be determined with higher accuracy.
  • the independent measuring system has a greater measuring accuracy than the magnetically encoded position / displacement measuring system and / or has greater measuring accuracy than effects to be compensated.
  • the independent measuring system is not used during the actual measurement. It is only needed during the calibration process to determine the correction values. It is also possible in principle for the independent measuring system to have a lower measuring accuracy than the magnetically encoded position / displacement measuring system, if its measuring accuracy is higher than it corresponds to all effects which have an influence on a non-linearity.
  • the deviations of the measured values between the magnetically encoded position / displacement measuring system and the independent measuring system are linearity deviations. These linearity deviations, which are due in particular to linear effects, can then be compensated in a simple way.
  • the at least one position / displacement measuring system comprises an evaluation device which calculates secondary measurement signals from primary measurement signals and correction values.
  • the evaluation device ensures that the secondary measurement signals are highly accurate signals in which linearity deviations are compensated. It is favorable if the magnetically coded position / displacement measuring system comprises a memory device for correction values. This can help with
  • Calibration process determined correction values are stored. It is also advantageous if the position / displacement measuring system comprises a communication interface for the independent measuring system. As a result, measured values determined by the independent measuring system during a calibration process can be coupled in and stored and the evaluation device can then determine the corresponding correction values.
  • an evaluation device and / or memory device and / or communication interface for the independent measuring system is arranged in a housing of the at least one sensor head and / or arranged in an additional device and in particular distributor device.
  • the corresponding components can be integrated into the sensor head or can be positioned outside the sensor head.
  • correction values are obtained via the geometric connection between the at least one movable object and the defined movement in a calibration process and the arrangement the at least one magnetically encoded position / displacement measuring system are determined relative to the at least one movable object. It is then possible to establish a relationship between a measured value of the independent measuring system and the magnetically coded position / displacement measuring system in a simple and geometrically exact manner.
  • Relationships are the correction values.
  • At least one auxiliary element which is moved during movement of the at least one movable object, is fixed out of the at least one movable object.
  • the movement of the at least one auxiliary element can be measured.
  • the at least one auxiliary element is a rope or a rod, wherein the at least one auxiliary element preferably only during the
  • the auxiliary element can also be a rotary encoder.
  • the movable object is linearly displaceable.
  • the at least one movable object is rotatable on at least one shaft and the defined movement is a rotation of the at least one movable object about at least one axis of rotation.
  • the at least one movable object is a mirror of a heliostat and the defined movement is correspondingly a rotation or pivoting of the mirror.
  • the magnetically coded measuring body or the at least one sensor head is arranged on the at least one shaft.
  • a rotary position or rotational movement characteristic primary measurement signal can be provided. It is particularly advantageous if a rotation of the at least one movable object is imaged into a linear movement and the linear movement is used for the determination of the correction values, wherein in particular the imaging of the linear movement takes place with one or more auxiliary elements.
  • the linear movement can be measured in a simple manner via known measuring systems with high accuracy. This in turn allows the correction values to be determined in a simple manner.
  • About the or the auxiliary elements can be, for example, a rotational movement in a linear motion, the linear motion is then in a simple manner and very accurately with the independent measuring system ausmessbar.
  • the at least one movable object acts on at least two auxiliary elements which are fixed at different locations of the at least one movable object.
  • auxiliary elements which are fixed at different locations of the at least one movable object.
  • At least one auxiliary element is then fixed at or in the vicinity of at least two opposite points of the at least one movable object, between which in particular a rotation axis lies, and in particular at diametrically opposite points. If auxiliary elements are fixed at diametrically opposite points, tumbling movements can be compensated, for example, by means of correspondingly determined correction values. If, for example, auxiliary elements are fixed at axially opposite ends, torsion effects can be compensated for by means of correspondingly determined correction values. If both diametrically opposed auxiliary elements and axially opposing auxiliary elements are present, both wobbling movements and torsional effects can be compensated by correspondingly determined correction values.
  • a differential measurement is carried out with respect to the opposing points in order to be able to compensate for wobbling or the like.
  • auxiliary elements are fixed to at least two opposite ends of the at least one movable object. This makes it possible, for example, to compensate for an out-of-roundness of a wave.
  • the movement of the at least one auxiliary element is determined via at least one guided position / displacement measuring system.
  • the auxiliary element is coupled directly to, for example, a sensor head.
  • a linear movement of the at least one auxiliary element then leads to a corresponding linear movement of the sensor head.
  • the sensor head is forced to a certain extent.
  • the guided position / displacement measuring system has a sensor head, which is connected to the at least one auxiliary element, and has a coded measuring body and in particular magnetically coded measuring body. This makes it possible to easily determine a linear "deflection" of an auxiliary element in order to be able to determine correction values during the calibration process.
  • the at least one guided position / displacement measuring system itself is calibrated via a reference system, for example via a laser measuring system or a glass scale, and thus provides accurate measured values.
  • a reference system for example via a laser measuring system or a glass scale
  • the at least one movable object is part of a heliostat and is in particular a mirror or mirror holder of a
  • the method according to the invention then makes it possible to realize a cost-effective position / displacement measuring system with which a heliostat can be aligned in a highly accurate manner. It is favorable if the at least one magnetically coded measuring body has at least one track (such as exactly one) and at least one first track and one second track and in particular comprises an incremental track and a reference track and / or absolute track. As a result, absolute positions can be determined in a simple manner.
  • a position / displacement measuring system with at least one magnetically coded measuring body and with a sensor head which comprises at least one sensor sensitive to the magnetic coding is provided.
  • a sensor head which comprises at least one sensor sensitive to the magnetic coding.
  • the position / displacement measuring system according to the invention has, as already in
  • the independent measuring system there is a communication interface for the independent measuring system. This can be achieved by the independent measuring system Determine measurement data which can be coupled into the position / displacement measuring system in order to calculate correction values.
  • an evaluation device which can determine the correction values during the calibration process, for example, and can use the correction values in an actual measurement process in order to generate secondary measurement signals from primary measurement signals.
  • Figure 1 is a schematic representation of an embodiment of a
  • Position / displacement measuring system with a measuring body and a sensor head
  • Figure 2 is a partial view of an embodiment of a measuring body for determining angular positions
  • Figure 3 is a schematic view of a heliostat with a rotatable
  • Figure 4 is a schematic representation of a wave of the heliostat according to
  • FIG. 3 with corresponding coupling during a calibration process
  • Figure 5 is a schematic representation of another variant of a
  • Figure 6 (a) is a side view of a guided magnetically coded
  • FIG. 6 (b) is a plan view of the position / displacement measuring system according to FIG. 6 (a);
  • FIG. 7 shows a schematic block diagram representation of a system with a plurality of gauge-sensor combinations.
  • An exemplary embodiment of a position / displacement measuring system which is shown schematically in FIG. 1 and designated therein by 10, comprises a coded measuring body 12.
  • the measuring body 12 is magnetically coded.
  • the measuring body 12 itself has a carrier on which the magnetic coding is arranged.
  • the magnetic coding is formed for example by a plastic band, which is flexible and can be magnetized.
  • the coding of the measuring body 12 is effected by a corresponding alternation of the arrangement of polefields of the type North Pole and polefields of the South Pole type.
  • the magnetic field lines of these pole fields form a three-dimensional vector field.
  • a sensor head 14 is arranged in particular movable.
  • the measuring body 12 extends in a first direction X and a second direction Y which is transverse and in particular perpendicular to the first direction X.
  • the first direction X is a measuring direction in which the position or the path (the movement) of the sensor head 14 relative to the measuring body 12 can be determined.
  • the sensor head 14 is spaced in a third direction Z to the scale body 12, wherein the third direction is transverse and in particular perpendicular to the first direction X and is transverse and in particular perpendicular to the second direction Y. Between the sensor head 14 and the measuring body 12 is an air gap.
  • the pole fields have a normal direction parallel to the third direction Z.
  • the measuring body comprises a first coding track 15, which is an incremental track and correspondingly magnetically coded.
  • the measuring body 12 further comprises, as the second coding track, a reference track 18, which serves for absolute position determination.
  • position / displacement measuring systems which have an incremental track and a reference track, reference is made to DE 10 2008 055 680 AI. This application is expressly incorporated by reference.
  • the sensor head 14 comprises a plurality of sensors.
  • a first sensor device 20 comprises one or more sensors which have a magnetic field resolution in the direction Z and / or the direction X.
  • the first sensor device 20 is assigned to the incremental track 16.
  • the sensor head 14 comprises a second sensor device 22 with one or more sensors, which are offset in the second direction Y and have a viewing direction in the Z direction.
  • the second sensor device 22 is assigned to the reference track 18.
  • a third sensor device 24 which has a viewing direction in the direction Y. It may alternatively or additionally be provided that the first sensor device 20 and / or the second sensor device 22 have a viewing direction in the direction Y.
  • the sensor devices 20, 22, 24 are arranged in a housing 26.
  • a power supply device 28 for the sensor devices 20, 22, 24 is positioned in the housing 26.
  • the power supply device 28 is associated with one or more external terminals 30 for an external power supply.
  • the power supply device 28 may also be assigned a current source arranged in the sensor head 14 or a receiving device for a wireless power supply.
  • the sensor devices 20, 22, 24 are followed by an amplifier 32, which is also positioned in the housing 26.
  • the sensor devices 20, 22, 24 provide their signals to the amplifier 32, by which they are amplified.
  • the amplifier 32 it is also possible for the amplifier 32 to be rearranged by an analog / digital converter, which converts analog signals of the sensor devices into digital signals.
  • Analog / digital converter 34 necessary.
  • the amplified and optionally converted signals are provided in an evaluation device 36.
  • This is in particular formed by a microcontroller (or ASIC or DSP, etc.). It may include an interpolator 37.
  • the evaluation device 36 provides the corresponding signals of a signal conditioning device 38, wherein these signals can be tapped at an output 40 of the sensor head 14. In this case, a wireless signal transmission or a line transmission can take place from the corresponding evaluation signals.
  • a storage device 42 is arranged in the housing 26 of the sensor head 14.
  • This memory device 42 stores tabulated correction values that were determined in a calibration process, as explained in more detail below. By means of such correction values, the evaluation device 36 can calculate corrected (usable) output signals and provide them at the output 40.
  • the sensor head 14 includes a communication interface 43. This
  • Communication interface is used for communication with an independent measuring system. This can couple data, so that in particular the evaluation device 36 from measurement data of the independent measuring system can determine correction values by comparison with own measured data.
  • the correction values can also be provided directly to the sensor signals of the sensor device 20, 22, 24, the amplifier 32, the A / D converter 34 or the interpolator 37.
  • a storage device 44 is disposed outside of the housing 26. Furthermore, an evaluation device 46 is arranged outside the sensor head 14. The evaluation device 46 determines usable output signals with correction values from the memory device 44. In this embodiment, the evaluation device 46 is provided via the output 40 of the sensor head 14 primary measurement signals, which are corrected at the evaluation device 46 with the tabulated correction values of the memory device 44. At a corresponding output 48 then usable output signals are available.
  • the evaluation device 46 and the storage device 44 are integrated in particular in an additional device 48 and arranged in particular in a housing of the auxiliary device 48.
  • the additional device 48 may be, for example, a distributor device.
  • the distribution device in turn may be coupled to a plurality of sensor heads 14.
  • the additional device 48 may, for example, a parent
  • the Be control unit which is realized for example by a personal computer.
  • the additional device 48 preferably has a communication interface 49 for data of an independent measuring system.
  • the sensor devices 20, 22 comprise one or more magnetic field-sensitive sensors.
  • the first sensor device 20 comprises an analog magnetic-field-sensitive displacement / position sensor which has a corresponding resolution in the first direction X.
  • the first sensor device 20 comprises a first
  • a Magnetic field sensor and a second magnetic field sensor which output by 90 ° out of phase signals.
  • Such magnetic field sensors are also referred to as sinusoidal sensors or cosine sensors.
  • a coding track 50 ( Figure 2) comprises a plurality of fields 52 of a first type and fields 54 of a second type.
  • the first type is in particular a Nordpolfeld and the second type is a Südpolfeld.
  • the fields 52, 54 are arranged periodically alternating. For measuring linear
  • Positions / linear movements the fields 52, 54 arranged linearly one behind the other (see Figure 1).
  • the fields 52, 54 lie on a circular arc.
  • a position / displacement measuring system with coded measuring body 12 and magnetically sensitive sensor head 14 can be operated with high reproducibility, the reproducibility being in particular up to the micrometer range.
  • the measuring accuracy can be influenced by different auxiliary elements.
  • linearity deviations can be attributed, for example, to a sensor device 20, 22.
  • signals of a sine sensor and cosine sensor can have different amplitudes, have a different offset, harmonics can be present and the phase position can not be exactly 90 °. Deviations from the ideal form lead to an increase in the linearity deviation.
  • Magnetic materials located in the area of the position / displacement measuring system 10 can influence the field line course of the measuring body 12.
  • Pole fields 52, 54 which for example have a horseshoe-shaped magnetization, can also lead to a linearity deviation.
  • a change in the distance in the direction Z (of the air gap) can also lead to a linearity deviation.
  • An eccentricity in rotational movements can also lead to a linearity deviation. The same applies to out of roundness.
  • a length of the pole width which sees a sensor of the sensor head 14 changes with the distance of the sensor head 14 from a surface of the corresponding scale body 12. This too can lead to a deviation in linearity.
  • the position / displacement measuring system 10 is arranged on a system for taking measurements there. Static mechanical influences of this system can also lead to linearity deviations. According to the invention, it is provided that, before an actual measurement on a system which is provided with the position / displacement measuring system 10, a calibration process is carried out in order to determine correction values (linearity deviation). In the actual measurement are over the corresponding sensors of the sensor devices 20, 22 initially generates primary measurement signals. These primary measurement signals are corrected by the evaluation device 36 or 46 with correction values determined in the previously performed calibration process, which are stored in a table in the storage device 42 or 44, and secondary measurement signals are then provided. These secondary measurement signals are corrected measurement signals and directly usable measurement signals.
  • FIG. 3 An exemplary embodiment of a system on which a position / displacement measuring system 10 is arranged is a heliostat 56 (FIG. 3).
  • the heliostat 56 includes a mirror holder 58. At this sits a mirror 60 with a mirror surface 62. About the mirror 60 can be at corresponding
  • a heliostat field usually has a multiplicity of heliostats 56.
  • the mirror holder 58 and thus the mirror 60 is rotatable about an axis of rotation 64.
  • the axis of rotation 64 is in particular a horizontal axis with respect to the direction of gravity g. It is especially a tilt axis.
  • a further axis of rotation which is aligned for example vertically (relative to the direction of gravity).
  • a shaft 66 is provided, via which the mirror holder 62 is held on, for example, a column 68.
  • the column 68 itself is rotatable about a vertical axis, in particular with respect to the direction of gravity g.
  • the column 68 itself can also be moved.
  • the shaft 66 is associated with a position / displacement measuring system 10.
  • a measuring body 12 is rotatably connected to the shaft 66, and a sensor head 14 sits correspondingly on the pillar 68. In principle, an angle on the shaft 66 is measured by the correspondingly arranged position / displacement measuring system 10.
  • a calibration process is carried out.
  • the angle of the mirror holder 58 is determined by an independent measuring system.
  • an auxiliary member 70 is arranged like a rope. This auxiliary element 70 ensures that a rotational movement of the mirror holder 58 (and thus of the mirror 60) is imaged in a linear movement. This linear motion is measured with the independent measuring system with relatively high accuracy.
  • the linear motion is compared to the primary measurement signal of the
  • Position / distance measuring system 10 compared. There is a conversion based on the geometric conditions with respect to attachment point and position of the position / displacement measuring system 10 relative to the attachment point. The corresponding difference then corresponds to the linearity deviation and defines a correction value.
  • correction values or measured values for determining correction values are written to the storage device 42 or 44 via the corresponding communication interface.
  • the position / displacement measurement system 10 provides a primary measurement.
  • This primary The measured value is corrected in the evaluation device 36 or 44 via the corresponding correction value.
  • the secondary measured value calculated from this has then taken into account linearity deviations and compensated in particular.
  • the independent measuring system is no longer needed. Furthermore, all linear effects that affect linearity are compensated. This makes it possible to use inaccurate position / displacement measuring systems 10 even for accurate measurement.
  • the calibration process can also be carried out, for example, with a high-precision rotary encoder.
  • a shaft 66 can also bend or twist; the shaft 66 does not have to have the same bending stiffness in all directions.
  • the bending or twisting can be different depending on the angle of rotation.
  • measurements are made at opposite locations 72a, 72b, between which the axis of rotation 64 lies, and the difference is formed or a differential measurement is carried out directly.
  • the opposite points are in particular the shaft 66 and at least approximately diametrically opposite.
  • the opposite locations 72a, 72b are opposed mirror holder attachment locations.
  • the location 72a is assigned an auxiliary element 74a
  • the location 72b is assigned an auxiliary element 74b.
  • a difference relative to locations 72a, 72b is independent of tumble in region 76. If a calibration process is carried out via the auxiliary element 74a and 74b, it is also possible to take linearity deviations, which are caused by wobbling, into consideration and then to compensate accordingly.
  • auxiliary elements at axially opposite locations, in particular at or near ends, and correspondingly
  • angles are measured at locations 78a, 78b of the mirror 60 which lie at opposite ends of the mirror 60.
  • the independent measuring system can be selected or designed in different ways.
  • the independent measurement system is a position / displacement measurement system 10 which is guided. There is then a measuring body 80, relative to which a sensor head 82 is guided (FIGS. 6 (a), 6 (b)).
  • the measuring body 80 sits on a guide track 84.
  • a carriage 86 is guided linearly displaceable.
  • the sensor head 82 is seated on the carriage 86.
  • the carriage 86 is connected via a rod 88 to an application which causes a linear movement accordingly.
  • the rod 88 is articulated to the carriage 86 via a hinge 90, such as a ball joint.
  • a hinge 90 such as a ball joint.
  • Such an independent measuring system 91 is for example by a
  • Laser measuring system calibrated.
  • the calibration with the precise laser measuring system generates, for example, correction values which are stored in a corresponding memory device 42 in a sensor head 82 and "make the position / displacement measuring system 91 highly accurate".
  • Correction values can, for example, also be stored in a memory device 44 (FIG. 7) which lies outside a sensor head 82 and is formed, for example, by a personal computer.
  • the corresponding evaluation device 46 may be integrated. It may also be provided that the personal computer is removed from the system after a matching process.
  • An overall system 92 (FIG. 7) comprises for the calibration process, for example, a plurality of corresponding position / displacement measuring systems 91 as independent measuring systems, which are in particular guided.
  • a position / displacement measuring system 10 can be calibrated, for example, such that a system 10 is guided over a reference point. It is then moved to the reference point. It is positioned at the limit of a range of motion and the entire range of motion is traversed simply or repeatedly. Can drive through multiple times stochastic interference influences such as a wind load can be compensated.
  • Linearity curves are then determined, ie correction values determined and stored.
  • the data By re-measuring the corresponding movement range, the data can be verified. The corresponding data can then be used for successful verification for an actual measurement process
  • the mirrors 60 can be precisely aligned.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Positions- und/oder Wegmessung an einem System mit mindestens einem beweglichen Objekt vorgeschlagen, wobei dem mindestens einen beweglichen Objekt ein magnetisch kodiertes Positions-/Wegmesssystem mit mindestens einem magnetisch kodierten Maßkörper und mit einem Sensorkopf, welcher mindestens einen für die magnetische Kodierung sensitiven Sensor umfasst, zugeordnet ist, bei dem der mindestens eine Sensorkopf ein primäres Messsignal bereitstellt und das primäre Messsignal mit einem Korrekturwert korrigiert wird, wobei Korrekturwerte durch einen Kalibrierungsvorgang zuvor ermittelt wurden, bei dem das bewegliche Objekt definiert bewegt wird, die Position und/oder der Weg des beweglichen Objekts mit einem von dem magnetisch kodierten Positions-/Wegmesssystem unabhängigen Messsystem ermittelt wird und Korrekturwerte als Abweichung der Messwerte zwischen dem magnetisch kodierten Positions-/Wegmesssystem und dem unabhängigen Messsystem bestimmt werden.

Description

Verfahren zur Positions- und/oder Wegmessung an einem System mit mindestens einem beweglichen Objekt und
Positions-/ Wegmesssystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positions- und/oder Wegmessung an einem System mit mindestens einem beweglichen Objekt, wobei dem mindestens einen beweglichen Objekt ein magnetisch kodiertes
Positions-/Wegmesssystem mit mindestens einem magnetisch kodierten Maß- körper und mit einem Sensorkopf, welcher mindestens einen für die magnetische Kodierung sensitiven Sensor umfasst, zugeordnet ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Positions-/Wegmesssystem mit mindestens einem magnetisch kodierten Maßkörper mit einem Sensorkopf, welcher mindestens einen für die magnetische Kodierung sensitiven Sensor umfasst.
Wegsensoren mit magnetisch kodierten Maßkörpern sind in dem Buch "Lineare Weg- und Abstandssensoren" von T. Burkhardt, A. Feinäugle, S. Fericean und A. Forkl, Verlag moderne Industrie, Bibliothek der Technik, Band 271,
München 2004 beschrieben.
Aus der EP 2 236 990 A2 ist ein Positions-/Wegmesssystem bekannt, umfassend mindestens einen magnetisch kodierten Maßkörper mit mindestens einer Kodierungsspur und eine Sensoreinrichtung mit mindestens einem für die Kodierung sensitiven Sensor, wobei die mindestens eine Kodierungsspur mindestens in einer ersten Richtung periodisch alternierend angeordnete Hauptfelder mindestens eines ersten Typs und eines zweiten Typs aufweist.
Wegsensoren mit magnetisch kodierten Maßkörpern werden beispielsweise im Zusammenhang mit der Positionierung von Heliostaten eingesetzt Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit welchem sich auf einfache Weise genaue Messergebnisse erhalten lassen. Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der mindestens eine Sensorkopf ein primäres Messsignal bereitstellt und das primäre Messsignal mit einem Korrekturwert korrigiert wird, wobei Korrekturwerte durch einen Kalibrierungsvorgang zuvor ermittelt wurden, bei dem das bewegliche Objekt definiert bewegt wird, die Position und/oder der Weg des beweglichen Objekts mit einem von dem magnetisch kodierten Positions-/Wegmesssystem unabhängigen Messsystem ermittelt wird und Korrekturwerte als Abweichung der Messwerte zwischen dem magnetisch kodierten Positions-/Wegmesssystem und dem unabhängigen Messsystem bestimmt werden.
Die Positionsmessung beziehungsweise Wegmessung mit einem
Positions-/Wegmesssystem mit magnetisch kodiertem Maßkörper kann Unge- nauigkeiten und insbesondere Linearitätsabweichungen haben, die durch die Ausbildung des Positions-/Wegmesssystems bedingt sind und/oder durch statische mechanische Einflüsse des Systems wie elastische Einflüsse bedingt sind . Insbesondere hat ein Maßkörper und ein Sensorkopf einen Einfluss auf eine Linearitätsabweichung.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung erfolgt durch das unabhängige Messsystem eine "genaue" Messung für die entsprechende Position beziehungsweise den Weg des beweglichen Objekts. Das Objekt ist beispielsweise linear oder rotatorisch oder linearrotatorisch bewegt. Es sind auch komplizierte Bewegungsformen möglich. Diese Position wird dann bei dem Kalibrierungsvorgang in Bezug gesetzt (insbesondere über die geometrische relative Lage zueinan- der zu dem primären Messsignal des Sensorkopfs. Es lassen sich dadurch
Korrekturwerte (Kalibrierwerte) bestimmen, welche gespeichert werden. Nach Abschluss des Kalibrierungsvorgangs erfolgen die eigentlichen Messungen, wobei die bei der Messung bereitgestellten primären Messsignale über die Korrekturwerte in sekundäre Messsignale transformiert werden.
Die sekundären Messsignale sind nutzbare Ausgangs-Messsignale. Sie weisen eine hohe Messgenauigkeit auf. In ihnen sind Linearitätsabweichungen, welche insbesondere auf lineare Effekte zurückgehen, kompensiert. Dadurch ist es möglich, eine hohe Messgenauigkeit auch mit preiswerteren Komponenten für das Positions-/Wegmesssystem zu erreichen. Positions-/Wegmesssysteme mit magnetisch kodierten Maßkörpern und magnetisch sensitiver Sensorein- richtung haben eine hohe Reproduzierbarkeit. Durch die hohe Reproduzierbarkeit lassen sich über den Kalibrierungsvorgang hohe Genauigkeiten erreichen.
Dadurch kann wiederum das System mit dem mindestens einen beweglichen Objekt auf einfache Weise aufgebaut werden und insbesondere kann es mit geringerer mechanischer Steifigkeit realisiert werden. Elastische Verformungen über den Bewegungsbereich lassen sich kompensieren.
Durch die erfindungsgemäße Lösung lassen sich auch genaue Geschwindigkeitsmessungen und Beschleunigungsmessungen durchführen . Diese Größen sind abgeleitete Werte aus der Positionsmessung beziehungsweise Wegmessung. Durch die Berücksichtigung der Korrekturwerte lassen sich die Geschwindigkeit und die Beschleunigung mit höherer Genauigkeit ermitteln.
Insbesondere weist das unabhängige Messsystem eine größere Messgenauig- keit als das magnetisch kodierte Positions-/Wegmesssystem auf und/oder weist eine größere Messgenauigkeit als zu kompensierende Effekte auf. Das unabhängige Messsystem ist bei der eigentlichen Messung nicht im Einsatz. Es wird nur bei dem Kalibrierungsvorgang für die Ermittlung der Korrekturwerte benötigt. Es ist grundsätzlich auch möglich, dass das unabhängige Messsystem eine geringere Messgenauigkeit als das magnetisch kodierte Positions-/Weg- messsystem, wenn dessen Messgenauigkeit höher ist als es allen Effekten entspricht, die einen Einfluss auf eine Nichtlinearität haben. Insbesondere sind die Abweichungen der Messwerte zwischen dem magnetisch kodierten Positions-/Wegmesssystem und dem unabhängigen Messsystem Linearitätsabweichungen. Diese Linearitätsabweichungen, welche insbesondere auf lineare Effekte zurückgehen, lassen sich dann auf einfache Weise kompen- sieren.
Günstig ist es, wenn das mindestens eine Positions-/Wegmesssystem eine Auswertungseinrichtung umfasst, welche aus primären Messsignalen und Korrekturwerten sekundäre Messsignale berechnet.
Die Auswertungseinrichtung sorgt dafür, dass die sekundären Messsignale hochgenaue Signale sind, in welchen Linearitätsabweichungen kompensiert sind . Günstig ist es, wenn das magnetisch kodierte Positions-/Wegmesssystem eine Speichereinrichtung für Korrekturwerte umfasst. Dadurch können beim
Kalibrierungsvorgang ermittelte Korrekturwerte gespeichert werden. Es ist ferner günstig, wenn das Positions-/Wegmesssystem eine Kommunikationsschnittstelle für das unabhängige Messsystem umfasst. Dadurch können bei einem Kalibrierungsvorgang durch das unabhängige Messsystem ermittelte Messwerte eingekoppelt und eingespeichert werden und die Auswertungseinrichtung kann dann die entsprechenden Korrekturwerte bestimmen.
Insbesondere ist eine Auswertungseinrichtung und/oder Speichereinrichtung und/oder Kommunikationsschnittstelle für das unabhängige Messsystem in einem Gehäuse des mindestens einen Sensorkopfs angeordnet und/oder in einer Zusatzeinrichtung und insbesondere Verteilereinrichtung angeordnet. Die entsprechenden Komponenten lassen sich in den Sensorkopf integrieren oder lassen sich außerhalb des Sensorkopfs positionieren.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Korrekturwerte über die geometrische Verbindung zwischen dem mindestens einen beweglichen Objekt und der definierten Bewegung bei einem Kalibrierungsvorgang und der Anordnung des mindestens einen magnetisch kodierten Positions-/Wegmesssystems relativ zu dem mindestens einen beweglichen Objekt bestimmt werden. Es kann dann auf einfache und geometrisch exakte Weise eine Beziehung zwischen einem Messwert des unabhängigen Messsystems und dem magne- tisch kodierten Positions-/Wegmesssystems hergestellt werden. Diese
Beziehungen sind die Korrekturwerte.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn bei dem Kalibrierungsvorgang aus dem mindestens einen beweglichen Objekt mindestens ein Hilfselement fixiert wird, welches bei Bewegung des mindestens einen beweglichen Objekts bewegt wird . Die Bewegung des mindestens einen Hilfselements lässt sich messen.
Beispielsweise ist das mindestens eine Hilfselement ein Seil oder eine Stange, wobei das mindestens eine Hilfselement vorzugsweise nur während des
Kalibrierungsvorgangs an dem mindestens einen beweglichen Objekt angeordnet ist. Das Hilfselement kann auch ein Drehgeber sein.
Bei einer Ausführungsform ist das bewegliche Objekt linear verschieblich.
Bei einer Ausführungsform ist das mindestens eine bewegliche Objekt an mindestens einer Welle drehbar und die definierte Bewegung ist eine Drehung des mindestens einen beweglichen Objekts um mindestens eine Drehachse. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das mindestens eine bewegliche Objekt ein Spiegel eines Heliostaten und die definierte Bewegung ist entsprechend eine Drehung beziehungsweise Schwenkung des Spiegels.
Vorzugsweise ist der magnetisch kodierte Maßkörper oder der mindestens eine Sensorkopf an der mindestens einen Welle angeordnet. Dadurch lässt sich beim eigentlichen Messvorgang eine Drehstellung oder Drehbewegung charakteristisch primäres Messsignal bereitstellen. Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Drehung des mindestens einen beweglichen Objekts in eine Linearbewegung abgebildet wird und die Linearbewegung für die Bestimmung der Korrekturwerte verwendet wird, wobei insbesondere die Abbildung der Linearbewegung mit einem oder mehreren Hilfselementen erfolgt. Die Linearbewegung lässt sich auf einfache Weise über bekannte Messsysteme mit hoher Genauigkeit ausmessen. Dadurch wiederum lassen sich auf einfache Weise die Korrekturwerte ermitteln. Über das oder die Hilfselemente lässt sich beispielsweise eine Drehbewegung in eine Linearbewegung abbilden, wobei die Linearbewegung dann auf einfache Weise und sehr genau mit dem unabhängigen Messsystem ausmessbar ist.
Bei einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass bei einem Kalibrierungsvorgang an das mindestens eine bewegliche Objekt mindestens zwei Hilfselemente angreifen, welche an unterschiedlichen Stellen des mindestens einen beweglichen Objekts fixiert wird. Dadurch lassen sich je nach Art des Angriffs unterschiedliche statische mechanische, Linearitätsabweichungen verursachende Effekte kompensieren. Beispielsweise lässt sich dann über entsprechend ermittelte Korrekturwerte eine Unrundheit einer Welle kompensieren, eine Torsion kompensieren oder eine Taumelbewegung einer Welle kompensieren.
Beispielsweise ist dann mindestens ein Hilfselement an oder in der Nähe von mindestens zwei gegenüberliegenden Stellen des mindestens einen beweglichen Objekts, zwischen welchen insbesondere eine Drehachse liegt, und ins- besondere an diametral gegenüberliegenden Stellen fixiert. Wenn Hilfselemente an diametral gegenüberliegenden Stellen fixiert sind, lassen sich beispielsweise über entsprechend ermittelte Korrekturwerte Taumelbewegungen kompensieren . Wenn beispielsweise Hilfselemente an axial gegenüberliegenden Enden fixiert sind, lassen sich Torsionseffekte über ent- sprechend ermittelte Korrekturwerte kompensieren. Wenn sowohl diametral gegenüberliegende Hilfselemente als auch axial gegenüberliegende Hilfselemente vorhanden sind, lassen sich sowohl Taumelbewegungen als auch Torsionseffekte über entsprechend ermittelte Korrekturwerte kompensieren. Über eine solche Anordnung und insbesondere Differenzmessung lässt sich eine variierende Biegesteifigkeit, welche zu einer Taumelbewegung der Welle führen kann, in den Korrekturwerten erfassen und dadurch auch kompen- sieren. Dadurch wiederum lässt sich eine hohe genaue Ausrichtung des beweglichen Objekts erreichen.
Insbesondere wird eine Differenzmessung bezüglich den gegenüberliegenden Stellen durchgeführt, um eine Taumelbewegung oder dergleichen kompen- sieren zu können.
Es kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass Hilfselemente an mindestens zwei gegenüberliegenden Enden des mindestens einen beweglichen Objekts fixiert werden. Dadurch lässt sich beispielsweise eine Unrund- heit einer Welle kompensieren.
Bei einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass bei einem Kalibrierungsvorgang die Bewegung des mindestens einen Hilfselements über mindestens ein geführtes Positions-/Wegmesssystem ermittelt wird . Bei einem solchen geführten Positions-/Wegmesssystem ist das Hilfselement direkt beispielsweise an einen Sensorkopf gekoppelt. Beispielsweise führt dann eine Linearbewegung des mindestens einen Hilfselements zu einer entsprechenden Linearbewegung des Sensorkopfs. Der Sensorkopf ist dann gewissermaßen zwangsgeführt. Insbesondere weist das geführte Positions-/Wegmesssystem einen Sensorkopf auf, welcher mit dem mindestens einen Hilfselement verbunden ist, und weist einen kodierten Maßkörper und insbesondere magnetisch kodierten Maßkörper auf. Es lässt sich dadurch auf einfache Weise eine lineare "Auslenkung" eines Hilfselements ermitteln, um bei dem Kalibrierungsvorgang Korrekturwerte ermitteln zu können.
Insbesondere ist das mindestens eine geführte Positions-/Wegmesssystem selber über ein Referenzsystem wie beispielsweise über ein Laser- Messsystem oder einen Glasmaßstab kalibriert und stellt dadurch genaue Messwerte bereit. Es ist insbesondere vorgesehen, dass bei einem Kalibrierungsvorgang ein gesamter Bewegungsbereich des mindestens einen Objekts einfach oder mehrfach durchfahren wird. Dadurch erhält man für den gesamten Bewe- gungsbereich Kalibrierwerte. Wenn der Bewegungsbereich mehrfach durchfahren wird, dann lassen sich auch stochastische Einflüsse wie Windbeaufschlagung ausgleichen.
Bei einer Ausführungsform ist das mindestens eine bewegliche Objekt Teil eines Heliostaten und ist insbesondere ein Spiegel oder Spiegelhalter eines
Heliostaten. Über das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich dann ein kostengünstiges Positions-/Wegmesssystem realisieren, mit dem sich auf hochgenaue Weise ein Heliostat ausrichten lässt. Günstig ist es, wenn der mindestens eine magnetisch kodierte Maßkörper mindestens eine Spur (wie beispielsweise genau eine) und mindestens eine erste Spur und eine zweite Spur aufweist und insbesondere eine Inkremental- spur und eine Referenzspur und/oder Absolutspur umfasst. Dadurch lassen sich Absolutpositionen auf einfache Weise bestimmen.
Erfindungsgemäß wird ein Positions-/Wegmesssystem mit mindestens einem magnetisch kodierten Maßkörper und mit einem Sensorkopf, welcher mindestens einen für die magnetische Kodierung sensitiven Sensor umfasst, bereitgestellt. Es ist eine Speichereinrichtung vorhanden, in welcher
Korrekturwerte, die durch einen erfindungsgemäßen Kalibrierungsvorgang ermittelt wurden, gespeichert sind.
Das erfindungsgemäße Positions-/Wegmesssystem weist wie bereits im
Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläuterten Vorteile auf.
Insbesondere ist eine Kommunikationsschnittstelle für das unabhängige Messsystem vorhanden. Dadurch lassen sich durch das unabhängige Messsystem Messdaten ermitteln, welche in das Positions-/Wegmesssystem einkoppelbar sind, um Korrekturwerte zu berechnen.
Es ist dann günstig, wenn eine Auswertungseinrichtung vorhanden ist, welche beispielsweise beim Kalibrierungsvorgang die Korrekturwerte ermitteln kann und bei einem eigentlichen Messvorgang die Korrekturwerte verwenden kann, um aus primären Messsignalen sekundäre Messsignale zu erzeugen.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung . Es zeigen :
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines
Positions-/Wegmesssystems mit einem Maßkörper und einem Sensorkopf;
Figur 2 eine Teildarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Maßkörpers zur Bestimmung von Winkelpositionen; Figur 3 eine schematische Ansicht eines Heliostaten mit einem drehbaren
Spiegel;
Figur 4 eine schematische Darstellung einer Welle des Heliostaten gemäß
Figur 3 mit entsprechender Kopplung bei einem Kalibrierungsvor- gang;
Figur 5 eine schematische Darstellung einer weiteren Variante einer
Kopplung für einen Kalibrierungsvorgang; Figur 6(a) eine Seitenansicht eines geführten magnetisch kodierten
Positions-/Wegmesssystems; Figur 6(b) eine Draufsicht auf das Positions-/Wegmesssystem gemäß Figur 6(a); und
Figur 7 eine schematische Blockschaltbilddarstellung eines Systems mit mehreren Maßkörper-Sensor-Kombinationen.
Ein Ausführungsbeispiel eines Positions-/Wegmesssystems, welches in Figur 1 schematisch gezeigt und dort mit 10 bezeichnet ist, umfasst einen kodierten Maßkörper 12. Der Maßkörper 12 ist magnetisch kodiert. Der Maßkörper 12 selber weist einen Träger auf, auf welchem die magnetische Kodierung angeordnet ist. Die magnetische Kodierung ist beispielsweise durch ein Kunststoffband gebildet, welches flexibel ist und magnetisierbar ist. Die Kodierung des Maßkörpers 12 erfolgt durch eine entsprechende Abwechslung der Anordnung von Polfeldern des Typs Nordpol und Polfeldern des Typs Südpol.
Die magnetischen Feldlinien dieser Polfelder bilden ein dreidimensionales Vektorfeld . In diesem Feld ist ein Sensorkopf 14 insbesondere beweglich angeordnet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Maßkörper 12 in einer ersten Richtung X und einen zweiten Richtung Y, welche quer und insbesondere senkrecht zur ersten Richtung X ist. Die erste Richtung X ist eine Messrichtung, in welcher die Position beziehungsweise der Weg (die Bewegung) des Sensorkopfs 14 relativ zu dem Maßkörper 12 ermittelbar ist. Der Sensorkopf 14 ist in einer dritten Richtung Z beabstandet zu dem Maßkörper 12, wobei die dritte Richtung quer und insbesondere senkrecht zur ersten Richtung X ist und quer und insbesondere senkrecht zur zweiten Richtung Y ist. Zwischen dem Sensorkopf 14 und dem Maßkörper 12 liegt ein Luftspalt. Die Polfelder weisen eine Normalenrichtung parallel zur dritten Richtung Z auf.
Der Maßkörper umfasst insbesondere eine erste Kodierungsspur 15, welche eine Inkrementalspur ist und entsprechend magnetisch kodiert ist. Der Maßkörper 12 umfasst ferner als zweite Kodierspur eine Referenzspur 18, welche zur absoluten Positionsbestimmung dient. Bezüglich Positions-/Weg- messsysteme, welche eine Inkrementalspur und eine Referenzspur aufweisen, wird auf die DE 10 2008 055 680 AI verwiesen. Auf diese Anmeldung wird ausdrücklich Bezug genommen.
Der Sensorkopf 14 umfasst eine Mehrzahl von Sensoren . Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 umfasst eine erste Sensoreinrichtung 20 mit einem oder mehreren Sensoren, welche eine Magnetfeldauflösung in der Richtung Z und/oder der Richtung X haben. Die erste Sensoreinrichtung 20 ist der Inkrementalspur 16 zugeordnet.
Ferner umfasst der Sensorkopf 14 eine zweite Sensoreinrichtung 22 mit einem oder mehreren Sensoren, welche in der zweiten Richtung Y versetzt sind und eine Blickrichtung in der Z-Richtung haben. Die zweite Sensoreinrichtung 22 ist der Referenzspur 18 zugeordnet.
Es kann eine dritte Sensoreinrichtung 24 vorgesehen sein, welche eine Blickrichtung in der Richtung Y hat. Es kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass die erste Sensoreinrichtung 20 und/oder die zweite Sensoreinrichtung 22 eine Blickrichtung in der Richtung Y haben.
Die Sensoreinrichtungen 20, 22, 24 sind in einem Gehäuse 26 angeordnet. In dem Gehäuse 26 ist eine Stromversorgungseinrichtung 28 für die Sensorein- richtungen 20, 22, 24 positioniert. Der Stromversorgungseinrichtung 28 sind ein oder mehrere externe Anschlüsse 30 für eine externe Stromversorgung zugeordnet. Fakultativ kann der Stromversorgungseinrichtung 28 auch eine in dem Sensorkopf 14 angeordnete Stromquelle zugeordnet sein oder eine Empfangseinrichtung für eine drahtlose Stromversorgung.
Den Sensoreinrichtungen 20, 22, 24 ist ein Verstärker 32 nachgeordnet, welcher ebenfalls in dem Gehäuse 26 positioniert ist. Die Sensoreinrichtungen 20, 22, 24 stellen ihre Signale dem Verstärker 32 bereit, durch den sie verstärkt werden.
Es ist auch möglich, dass dem Verstärker 32 ein Analog/Digital-Wandler nach- geordnet ist, welche analoge Signale der Sensoreinrichtungen in digitale Signale wandelt.
Es ist grundsätzlich auch möglich, dass eine oder mehrere Sensoreinrichtungen bereits digitale Signale bereitstellen. In diesem Fall ist kein
Analog/Digital-Wandler 34 notwendig.
Die verstärkten und gegebenenfalls gewandelten Signale werden in einer Auswertungseinrichtung 36 bereitgestellt. Diese ist insbesondere durch einen Mikrokontroller (oder ASIC oder DSP usw.) gebildet. Sie kann dabei einen Interpolator 37 umfassen.
Die Auswertungseinrichtung 36 stellt die entsprechenden Signale einer Signalanpassungseinrichtung 38 bereit, wobei diese Signale an einem Ausgang 40 des Sensorkopfs 14 abgreifbar sind . Es kann dabei eine drahtlose Signalüber- tragung oder eine Leitungsübertragung von den entsprechenden Auswertungssignalen erfolgen.
In dem Gehäuse 26 des Sensorkopfs 14 ist eine Speichereinrichtung 42 angeordnet. Diese Speichereinrichtung 42 speichert tabellierte Korrekturwerte, die in einem Kalibrierungsvorgang ermittelt wurden, wie unten noch näher erläutert. Mittels solcher Korrekturwerte kann die Auswertungseinrichtung 36 korrigierte (nutzbare) Ausgangs-Signale berechnen und an dem Ausgang 40 bereitstellen. Der Sensorkopf 14 umfasst eine Kommunikationsschnittstelle 43. Diese
Kommunikationsschnittstelle dient zur Kommunikation mit einem unabhängigen Messsystem. Dieses kann Daten einkoppeln, so dass insbesondere die Auswertungseinrichtung 36 aus Messdaten des unabhängigen Messsystems durch Vergleich mit eigenen Messdaten Korrekturwerte ermitteln kann. Die Korrekturwerte können auch direkt den Sensorsignalen der Sensoreinrichtung 20, 22, 24, dem Verstärker 32, dem A/D-Wandler 34 oder dem Interpolator 37 bereitgestellt werden.
Bei einer alternativen Ausführungsform ist eine Speichereinrichtung 44 außerhalb des Gehäuses 26 angeordnet. Ferner ist eine Auswertungseinrichtung 46 außerhalb des Sensorkopfs 14 angeordnet. Die Auswertungseinrichtung 46 ermittelt mit Korrekturwerten aus der Speichereinrichtung 44 nutzbare Aus- gangs-Signale. Bei dieser Ausführungsform werden der Auswertungseinrichtung 46 über den Ausgang 40 des Sensorkopfs 14 primäre Messsignale bereitgestellt, welche an der Auswertungseinrichtung 46 mit den tabellierten Korrekturwerten der Speichereinrichtung 44 korrigiert werden. An einem entsprechenden Ausgang 48 stehen dann nutzbare Ausgangs-Signale bereit.
Die Auswertungseinrichtung 46 und die Speichereinrichtung 44 sind insbesondere in eine Zusatzeinrichtung 48 integriert und insbesondere in einem Gehäuse der Zusatzeinrichtung 48 angeordnet. Die Zusatzeinrichtung 48 kann beispielsweise eine Verteilereinrichtung sein. Die Verteilereinrichtung wiederum kann an eine Mehrzahl von Sensorköpfen 14 gekoppelt sein. Die Zusatzeinrichtung 48 kann beispielsweise auch eine übergeordnete
Steuerungseinheit sein, welche beispielsweise durch einen Personal Computer realisiert ist. Die Zusatzeinrichtung 48 weist bevorzugterweise eine Kommunikationsschnittstelle 49 für Daten eines unabhängigen Messsystems auf.
Die Sensoreinrichtungen 20, 22 umfassen einen oder mehrere magnetfeldsensitive Sensoren. Beispielsweise umfasst die erste Sensoreinrichtung 20 einen analogen magnetfeldsensitiven Weg-/Positionssensor, welcher eine entsprechende Auflösung in der ersten Richtung X aufweist. Bei einem Aus- führungsbeispiel umfasst die erste Sensoreinrichtung 20 einen ersten
Magnetfeldsensor und einen zweiten Magnetfeldsensor, welche um 90° phasenversetzte Signale ausgeben. Solche Magnetfeldsensoren werden auch als Sinussensoren oder Kosinussensoren bezeichnet. Eine Kodierungsspur 50 (Figur 2) umfasst eine Mehrzahl von Feldern 52 eines ersten Typs und Felder 54 eines zweiten Typs. Der erste Typ ist insbesondere ein Nordpolfeld und der zweite Typ ein Südpolfeld. Die Felder 52, 54 sind periodisch alternierend angeordnet. Zur Messung von linearen
Positionen/linearen Bewegungen sind die Felder 52, 54 linear hintereinander angeordnet (vgl . Figur 1). Zur Messung von Drehbewegungen liegen die Felder 52, 54 auf einem Kreisbogen. Grundsätzlich kann ein Positions-/Wegmesssystem mit kodiertem Maßkörper 12 und magnetisch sensitivem Sensorkopf 14 mit hoher Reproduzierbarkeit betrieben werden, wobei die Reproduzierbarkeit insbesondere bis in den Mikrometerbereich liegt. Die Messgenauigkeit kann durch unterschiedliche Hilfselemente beeinflusst werden. Insbesondere liegen unterschiedliche Gründe für Linearitätsab- weichungen vor. Solche Abweichungen können beispielsweise auf eine Sensoreinrichtung 20, 22 zurückzuführen sein. Beispielsweise können Signale eines Sinussensors und Kosinussensors unterschiedliche Amplituden aufweisen, einen unterschiedlichen Offset aufweisen, es können Oberwellen vorhanden sein und die Phasenlage kann nicht genau 90° sein. Abweichungen von der Idealform führen zu einer Erhöhung der Linearitätsabweichung .
Weitere Abweichungen können auf den Einfluss des Maßkörpers zurückgehen. Beispielsweise haben die Felder (Pole 52, 54) keine ideale Form. Wenn eine Referenzspur 18 vorhanden ist, dann kann eine Linearitätsabweichung durch einen seitlichen Versatz des Sensorkopfs 14 in Richtung der Referenzspur 18 (im Vergleich zu der Inkrementalspur 16) verursacht werden. Umgebende magnetisierbare inhomogene Materialien wie beispielsweise
Stahlmaterialien können ebenfalls einen Einfluss auf die Linearitätsabweichung haben . Inhomogene magnetisierbare Bereiche wie beispielsweise Schrauben- löcher mit Schrauben können zu Änderungen im Verlauf der Magnetfeldlinien führen und damit zu einer Nichtlinearität führen.
Magnetische Materialien, die sich im Bereich des Position-/Wegmesssystems 10 befinden, können den Feldlinienverlauf des Maßkörpers 12 beeinflussen.
Maßkörperbereiche 12, welche schräg zu der entsprechenden Linearrichtung beziehungsweise Umfangsrichtung bei einer Drehbewegung liegen, können zu Linearitätsabweichungen führen, da durch sie die effektive magnetische Pol- breite geringer ist als eine erwartete Polbreite.
Polfelder 52, 54, welche beispielsweise eine hufeisenförmige Magnetisierung haben, können ebenfalls zu einer Linearitätsabweichung führen. Eine Änderung des Abstands in der Richtung Z (des Luftspalts) kann ebenfalls zu einer Linearitätsabweichung führen.
Eine Exzentrizität bei Drehbewegungen kann ebenfalls zu einer Linearitätsabweichung führen. Gleiches gilt auch für Unrundheiten.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ändert sich eine Länge der Polbreite, die einen Sensor des Sensorkopfs 14 sieht mit dem Abstand des Sensorkopfs 14 von einer Oberfläche des entsprechenden Maßkörpers 12. Auch dies kann zu einer Linearitätsabweichung führen.
Das Positions-/Wegmesssystem 10 ist an einem System angeordnet, um dort Messungen durchzuführen. Statische mechanische Einflüsse dieses Systems können ebenfalls zu Linearitätsabweichungen führen. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass vor einer eigentlichen Messung an einem System, welches mit dem Positions-/Wegmesssystem 10 versehen ist, ein Kalibrierungsvorgang durchgeführt wird, um Korrekturwerte (Linearitätsabweichung) zu ermitteln. Bei der eigentlichen Messung werden über die entsprechenden Sensoren der Sensoreinrichtungen 20, 22 zunächst primäre Messsignale erzeugt. Diese primären Messsignale werden durch die Auswertungseinrichtung 36 beziehungsweise 46 mit in dem zuvor durchgeführten Kalibrierungsvorgang ermittelten Korrekturwerten, die in der Speicherein- richtung 42 beziehungsweise 44 tabellenartig gespeichert sind, korrigiert und es werden dann sekundäre Messsignale bereitgestellt. Diese sekundären Messsignale sind korrigierte Messsignale und direkt nutzbare Messsignale.
Ein Ausführungsbeispiel eines Systems, an welchem ein Positions-/Wegmess- System 10 angeordnet ist, ist ein Heliostat 56 (Figur 3). Der Heliostat 56 umfasst einen Spiegelhalter 58. An diesem sitzt ein Spiegel 60 mit einer Spiegelfläche 62. Über den Spiegel 60 lässt sich bei entsprechender
Ausrichtung Solarstrahlung auf einen Empfänger wie beispielsweise einen Turmempfänger richten. Ein Heliostatenfeld weist üblicherweise eine Vielzahl an Heliostaten 56 auf.
Zur Ausrichtung des Spiegels 60 auch bei variierendem Sonnenstand ist dieser beweglich. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Spiegelhalter 58 und damit der Spiegel 60 um eine Drehachse 64 drehbar beziehungsweise schwenkbar. Die Drehachse 64 ist insbesondere eine bezogen auf die Schwerkraftrichtung g horizontale Achse. Sie ist insbesondere eine Neigeachse.
Es kann noch eine weitere Drehachse vorgesehen sein, welche beispielsweise vertikal (bezogen auf die Schwerkraftrichtung) ausgerichtet ist.
Für diese Drehbarkeit beziehungsweise Schwenkbarkeit ist eine Welle 66 vorgesehen, über welche der Spiegelhalter 62 an beispielsweise einer Säule 68 gehalten ist. Die Säule 68 selber ist um eine insbesondere bezogen auf die Schwerkraftrichtung g vertikale Achse drehbar. Die Säule 68 selber kann auch verfahrbar sein. Der Welle 66 ist ein Positions-/Wegmesssystem 10 zugeordnet. Beispielsweise ist drehfest mit der Welle 66 ein Maßkörper 12 verbunden und an der Säule 68 sitzt entsprechend ein Sensorkopf 14. Grundsätzlich wird durch das entsprechend angeordnete Positions-/Wegmess- system 10 ein Winkel an der Welle 66 gemessen.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass ein Kalibrierungsvorgang durchgeführt wird . Bei diesem Kalibrierungsvorgang wird der Winkel des Spiegel- halters 58 durch ein unabhängiges Messsystem ermittelt. Bei einem Ausführungsbeispiel ist an einem Befestigungspunkt des Spiegelhalters 58 ein Hilfselement 70 wie ein Seil angeordnet. Dieses Hilfselement 70 sorgt dafür, dass eine Drehbewegung des Spiegelhalters 58 (und damit des Spiegels 60) in einer Linearbewegung abgebildet wird . Diese Linearbewegung wird mit dem unabhängigen Messsystem mit relativ hoher Genauigkeit gemessen .
Die Linearbewegung wiederum wird mit dem primären Messsignal des
Positions-/Wegmesssystems 10 verglichen. Es erfolgt eine Umrechnung ausgehend von den geometrischen Verhältnissen bezüglich Befestigungspunkt und Position des Positions-/Wegmesssystems 10 relativ zu dem Befestigungspunkt. Der entsprechende Unterschied entspricht dann der Linearitätsabweichung und definiert einen Korrekturwert.
Dies wird für unterschiedliche Winkel durchgeführt und man erhält unter- schiedliche Korrekturwerte in Abhängigkeit von der entsprechenden Winkelstellung.
Diese Korrekturwerte oder Messwerte zur Bestimmung von Korrekturwerten werden über die entsprechende Kommunikationsschnittstelle in die Speicher- einrichtung 42 beziehungsweise 44 geschrieben.
Wenn dann eine tatsächliche Messung durchgeführt wird, dann stellt das Positions-/Wegmesssystem 10 einen primären Messwert bereit. Dieser primäre Messwert wird in der Auswertungseinrichtung 36 oder 44 über den entsprechenden Korrekturwert korrigiert. Der daraus berechnete sekundäre Messwert hat dann Linearitätsabweichungen berücksichtigt und insbesondere kompensiert.
Für eine tatsächliche Messung wird das unabhängige Messsystem nicht mehr benötigt. Weiterhin sind alle linearen Effekte, die die Linearität beeinflussen, kompensiert. Dadurch ist es möglich, auch für genaue Messung ungenauere Positions-/Wegmesssysteme 10 zu verwenden.
Der Kalibrierungsvorgang kann auch beispielsweise mit einem hochgenauen Drehgeber durchgeführt werden.
Grundsätzlich ist es so, dass sich eine Welle 66 auch durchbiegen beziehungs- weise tordieren kann; die Welle 66 muss nicht in allen Richtungen die gleiche Biegesteifigkeit haben. Das Durchbiegen beziehungsweise Tordieren kann je nach Drehwinkel unterschiedlich sein.
Bei einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass an gegenüberliegenden Stellen 72a, 72b, zwischen welchen die Drehachse 64 liegt, Messungen durchgeführt werden und die Differenz gebildet wird beziehungsweise direkt eine Differenzmessung durchgeführt wird. Die gegenüberliegenden Stellen liegen insbesondere der Welle 66 und mindestens näherungsweise diametral gegenüber. Die gegenüberliegenden Stellen 72a, 72b sind gegenüberliegende Spiegelhalterbefestigungsstellen. Der Stelle 72a ist ein Hilfselement 74a zugeordnet und der Stelle 72b ist ein Hilfselement 74b zugeordnet. Durch die entsprechende Differenzmessung an beiden Seiten der Drehachse 84 an der entsprechenden Spiegelhalteraufhängung lässt sich auch bei einer "Taumelbewegung" der Welle 66 aufgrund richtungsabhängiger Biegesteifigkeit eine Ab- bildung auf eine Linearbewegung erreichen. Eine Differenz bezogen auf die Stellen 72a, 72b ist unabhängig von einer Taumelbewegung in dem Bereich 76. Wenn über das Hilfselement 74a und 74b ein Kalibrierungsvorgang durchgeführt wird, lassen sich auch Linearitätsabweichungen, welche durch eine Taumelbewegung verursacht werden, berücksichtigen und entsprechend dann auch kompensieren.
Es lassen sich Hilfselemente auch an axial gegenüberliegenden Stellen insbesondere an oder in der Nähe von Enden anordnen und entsprechende
Messungen durchführen. Dadurch lassen sich Korrekturwerte bereitstellen, welche Torsionseffekte an der Welle kompensieren.
Bei einer weiteren alternativen oder kombinatorischen Ausführungsform werden Winkel an Stellen 78a, 78b des Spiegels 60 gemessen, welche an gegenüberliegenden Enden des Spiegels 60 liegen. Durch diese Messung bei einem Kalibrierungsvorgang und Rückschluss auf den entsprechenden Dreh- winkel der Welle 66 lassen sich auch Linearitätsabweichungen in Korrekturwerten erfassen, welche darauf zurückzuführen sind, dass der Durchmesser der Welle 66 sich während der Drehbewegung ändert und insbesondere wenn eine Zentralachse der Welle 66 nicht identisch ist mit einer Zentralachse einer Drehbewegung eines Hilfselements 70 (wie eines Seils).
Weitere Kombinationsmöglichkeiten ergeben sich, wenn an mehr als zwei Stellen Winkel bestimmt werden, wie beispielsweise an vier Enden des
Spiegels 60. Es lässt sich dann beispielsweise auch eine unterschiedliche Torsion der Welle 66 kompensieren; dadurch lässt sich auch ein Fall erfassen, bei dem das Positions-/Wegmesssystem 10 nicht genau in der Mitte der Welle 66 fixiert ist, an welcher ein Antriebsmoment von einem Antrieb eingeleitet wird .
Das unabhängige Messsystem kann auf unterschiedliche Weise gewählt beziehungsweise ausgebildet werden. Bei einer Ausführungsform ist das unabhängige Messsystem ein Positions-/Wegmesssystem 10 welches geführt ausgebildet ist. Es ist dann ein Maßkörper 80 vorhanden, relativ zu dem ein Sensorkopf 82 geführt ist (Figuren 6(a), 6(b)). Der Maßkörper 80 sitzt an einer Führungsbahn 84. An der Führungsbahn 84 ist ein Schlitten 86 linear verschieblich geführt. An dem Schlitten 86 wiederum sitzt der Sensorkopf 82.
Der Schlitten 86 ist über eine Stange 88 mit einer Anwendung verbunden, welche entsprechend eine lineare Bewegung bewirkt.
Die Stange 88 ist über ein Gelenk 90 wie beispielsweise ein Kugelgelenk an den Schlitten 86 angelenkt. Ein solches unabhängiges Messsystem 91 ist beispielsweise durch ein
Laser-Messsystem kalibriert. Die Kalibrierung mit dem genauen Laser-Messsystem erzeugt beispielsweise Korrekturwerte, welche in einer entsprechenden Speichereinrichtung 42 in einem Sensorkopf 82 gespeichert sind und das Positions-/Wegmesssystem 91 "hochgenau machen".
Korrekturwerte können beispielsweise auch in einer Speichereinrichtung 44 gespeichert sein (Figur 7), welche außerhalb eines Sensorkopfs 82 liegt und beispielsweise durch einen Personal Computer gebildet ist. In diesen kann auch die entsprechende Auswertungseinrichtung 46 integriert sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Personal Computernach einem Abgleichvorgang wieder von dem System entfernt wird.
Ein Gesamtsystem 92 (Figur 7) umfasst für den Kalibrierungsvorgang beispielsweise eine Mehrzahl von entsprechenden Positions-/Wegmess- Systemen 91 als unabhängige Messsysteme, welche insbesondere geführt sind .
Ein Positions-/Wegmesssystem 10 lässt sich beispielsweise derart kalibrieren, dass ein System 10 über einen Referenzpunkt geführt wird . Es wird dann in den Referenzpunkt gefahren. Es erfolgt eine Positionierung an die Grenze eines Bewegungsbereichs und der gesamte Bewegungsbereich wird einfach oder mehrfach durchfahren. Durch ein mehrfaches Durchfahren können stochastische Störungseinflüsse wie beispielsweise eine Windlast ausgeglichen werden.
Es werden dann Linearitätskurven bestimmt, das heißt Korrekturwerte bestimmt und diese abgelegt.
Durch nochmaliges Vermessen des entsprechenden Bewegungsbereichs können die Daten verifiziert werden. Die entsprechenden Daten können dann bei erfolgreicher Verifizierung für einen eigentlichen Messvorgang zur
Korrektur von primären Messsignalen verwendet werden.
Durch de erfindungsgemäße Lösung lassen sich grundsätzlich alle Effekte, welche linear sind und zu Nichtlinearitäten führen, kompensieren. Solche Effekte können dabei in der Messtechnik und in dem mechanischen Aufbau des Systems vorliegen. Für eine eigentliche Messung lassen sich dann preiswerte Komponenten für das Positions-/Wegmesssystem 10 einsetzen, wobei eine hochgenaue Messung mittels Verwendung der Korrekturwerte erreicht wird.
Dadurch lässt sich eine fertigungstechnisch einfache und preiswerte Reali- sierung erreichen. Das mechanische System muss für die Zwecke der Messung nicht mehr so steif ausgelegt werden.
Beispielsweise im Fall eines solarthermischen Kraftwerks können die Spiegel 60 exakt ausgerichtet werden.
Bezugszeichenliste Positions-/Wegmesssystem
Maßkörper
Sensorkopf
Inkrementalspur
Referenzspur
Erste Sensoreinrichtung
Zweite Sensoreinrichtung
Dritte Sensoreinrichtung
Gehäuse
Stromversorgungseinrichtung Externer Anschluss
Verstärker
A/D-Wandler
Auswertungseinrichtung
Interpolator
Signalanpassungseinrichtung
Ausgang
Speichereinrichtung
Kommunikationsschnittstelle
Speichereinrichtung
Auswertungseinrichtung
Zusatzeinrichtung
Kommunikationsschnittstelle
Kodierungsspur
Felder von erstem Typ
Felder von zweitem Typ
Heliostat
Spiegelhalter
Spiegel
Spiegelfläche
Drehachse Welle
Säule
Hilfselement
a Stelle
b Stelle
a Hilfselement
b Hilfselement
Bereich
a Stelle
b Stelle
Maßkörper
Sensorkopf
Führungsbahn
Schlitten
Stange
Gelenk
Unabhängiges Messsystem
Gesamtsystem

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Positions- und/oder Wegmessung an einem System mit mindestens einem beweglichen Objekt, wobei dem mindestens einen beweglichen Objekt ein magnetisch kodiertes Positions-/Wegmess- system mit mindestens einem magnetisch kodierten Maßkörper und mit einem Sensorkopf, welcher mindestens einen für die magnetische Kodierung sensitiven Sensor umfasst, zugeordnet ist, bei dem der mindestens eine Sensorkopf ein primäres Messsignal bereitstellt und das primäre Messsignal mit einem Korrekturwert korrigiert wird, wobei Korrekturwerte durch einen Kalibrierungsvorgang zuvor ermittelt wurden, bei dem das bewegliche Objekt definiert bewegt wird, die Position und/oder der Weg des beweglichen Objekts mit einem von dem magnetisch kodierten Positions-/Wegmesssystem unabhängigen
Messsystem ermittelt wird und Korrekturwerte als Abweichung der Messwerte zwischen dem magnetisch kodierten Positions-/Wegmess- system und dem unabhängigen Messsystem bestimmt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das unabhängige Messsystem eine größere Messgenauigkeit als das magnetisch kodierte Positions-/Wegmesssystem aufweist und/oder eine größere Messgenauigkeit als zu kompensierende Effekte aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung der Messwerte zwischen dem magnetisch kodierten
Positions-/Wegmesssystem und dem unabhängigen Messsystem Linear- itätsabweichungen sind. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Positions-/Wegmesssystem eine Auswertungseinrichtung umfasst, welche aus primären Messsignalen und Korrekturwerten sekundäre Messsignale berechnet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetisch kodierte Positions-/Wegmesssystem eine Speichereinrichtung für Korrekturwerte und/oder Kommunikationsschnittstelle für das unabhängige Messsystem umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswertungseinrichtung und/oder Speichereinrichtung und/oder Kommunikationsschnittstelle für das unabhängige Messsystem in einem Gehäuse des mindestens einen Sensorkopfs angeordnet ist und/oder in einer Zusatzeinrichtung und insbesondere Verteilereinrichtung angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturwerte über die geometrische Verbindung zwischen dem mindestens einen beweglichen Objekt und der definierten Bewegung beim Kalibrierungsvorgang und der Anordnung des
mindestens einen magnetisch kodierten Positions-/Wegmesssystems relativ zu dem mindestens einen beweglichen Objekt bestimmt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Kalibrierungsvorgang an dem mindestens einen beweglichen Objekt mindestens ein Hilfselement fixiert wird, welches bei Bewegung des mindestens einen beweglichen Objekts bewegt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Hilfselement ein Seil oder eine Stange ist.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine bewegliche Objekt linear verschieblich ist.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine bewegliche Objekt an mindestens einer Welle drehbar ist und die definierte Bewegung eine Drehung des mindestens einen beweglichen Objekts um mindestens eine Drehachse ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der
mindestens eine magnetisch kodierte Maßkörper oder der mindestens eine Sensorkopf an der mindestens einen Welle angeordnet ist.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehung des mindestens einen beweglichen Objekts in eine Linearbewegung abgebildet wird und die Linearbewegung für die Bestimmung der Korrekturwerte verwendet wird, wobei insbesondere die Abbildung in eine Linearbewegung mit einem oder mehreren Hilfselementen erfolgt.
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Kalibrierungsvorgang an das mindestens eine bewegliche Objekt mindestens zwei Hilfselemente angreifen, welche an unterschiedlichen Stellen des mindestens einen beweglichen Objekts fixiert sind.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Hilfselement an gegenüberliegenden Stellen des mindestens einen beweglichen Objekts, zwischen welchen insbesondere eine Drehachse liegt, und insbesondere an diametral gegenüberliegenden Stellen fixiert wird .
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Differenzmessung bezüglich den gegenüberliegenden Stellen durchgeführt wird .
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass Hilfselemente an oder in der Nähe von mindestens zwei gegenüberliegenden Enden des mindestens einen beweglichen Objekts fixiert werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Kalibrierungsvorgang die Bewegung des mindestens einen Hilfselements über mindestens ein geführtes Positions-/Wegmess- system ermittelt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das
geführte Positions-/Wegmesssystem einen Sensorkopf aufweist, welcher mit dem mindestens einen Hilfselement verbunden ist, und einen kodierten Maßkörper aufweist.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das
mindestens eine geführte Positions-/Wegmesssystem über ein Referenzsystem und insbesondere Laser- Messsystem oder Glasmaßstab kalibriert ist.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass beim Kalibrierungsvorgang ein gesamter Bewegungsbereich des mindestens einen Objekts einfach oder mehrfach durchfahren wird .
22. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine bewegliche Objekt Teil eines
Heliostaten ist und insbesondere ein Spiegel oder Spiegelhalter eines Heliostaten ist.
23. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine magnetisch kodierte Maßkörper mindestens eine Spur aufweist und insbesondere mindestens eine erste Spur und eine zweite Spur aufweist und insbesondere eine Inkremental- spur und eine Referenzspur und/oder Absolutspur umfasst.
24. Positions-/Wegmesssystem mit mindestens einem magnetisch kodierten Maßkörper (12) und mit einem Sensorkopf (14), welcher mindestens einen für die magnetische Kodierung sensitiven Sensor umfasst, gekennzeichnet durch eine Speichereinrichtung (42; 44), in welcher Korrekturwerte gespeichert sind, welche gemäß dem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche ermittelt wurden und/oder benutzt werden.
25. Positions-/Wegmesssystem nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch eine Kommunikationsschnittstelle (43; 49) für das unabhängige Messsystem. Positions-/Wegmesssystem nach Anspruch 24 oder 25, gekennzeichnet durch eine Auswertungseinrichtung (36; 46), welche aus primären Messsignalen und Korrekturwerten sekundäre Messsignale berechnet.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018015747A1 (en) * 2016-07-22 2018-01-25 Cambridge Medical Robotics Limited Calibrating position sensor readings
CN113607193B (zh) * 2016-07-22 2024-06-07 Cmr外科有限公司 对来自位置感测装置的位置读数进行校正的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1783461A1 (de) * 2004-08-03 2007-05-09 Ntn Corporation Lager mit absolutwinkelsensor
EP1923670A1 (de) * 2006-11-17 2008-05-21 AMO Automatisierung Messtechnik Optik GmbH Positionsmesseinrichtung
DE102008055680A1 (de) 2008-10-28 2010-04-29 Balluff Gmbh Positons-/Wegmesssystem mit kodiertem Maßkörper
EP2236990A2 (de) 2009-03-31 2010-10-06 BALLUFF GmbH Positions-/Wegmesssystem

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1783461A1 (de) * 2004-08-03 2007-05-09 Ntn Corporation Lager mit absolutwinkelsensor
EP1923670A1 (de) * 2006-11-17 2008-05-21 AMO Automatisierung Messtechnik Optik GmbH Positionsmesseinrichtung
DE102008055680A1 (de) 2008-10-28 2010-04-29 Balluff Gmbh Positons-/Wegmesssystem mit kodiertem Maßkörper
EP2182330A2 (de) * 2008-10-28 2010-05-05 Balluff GmbH Positions-/Wegmesssystem mit kodiertem Masskörper
EP2236990A2 (de) 2009-03-31 2010-10-06 BALLUFF GmbH Positions-/Wegmesssystem

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
T. BURKHARDT; A. FEINÄUGLE; S. FERICEAN; A. FORKL: "Lineare Weg- und Abstandssensoren", vol. 271, 2004, VERLAG MODERNE INDUSTRIE

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018015747A1 (en) * 2016-07-22 2018-01-25 Cambridge Medical Robotics Limited Calibrating position sensor readings
CN109477735A (zh) * 2016-07-22 2019-03-15 Cmr外科有限公司 校准位置传感器读数
EP3742131A1 (de) * 2016-07-22 2020-11-25 CMR Surgical Limited Kalibrierung von positionssensormessungen
US10969251B2 (en) 2016-07-22 2021-04-06 Cmr Surgical Limited Calibrating position sensor readings
CN109477735B (zh) * 2016-07-22 2021-08-27 Cmr外科有限公司 对来自位置感测装置的位置读数进行校正的方法
CN113607193A (zh) * 2016-07-22 2021-11-05 Cmr外科有限公司 对来自位置感测装置的位置读数进行校正的方法
US11619522B2 (en) 2016-07-22 2023-04-04 Cmr Surgical Limited Calibrating position sensor readings
CN113607193B (zh) * 2016-07-22 2024-06-07 Cmr外科有限公司 对来自位置感测装置的位置读数进行校正的方法

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