用于确定至少一个具有形成图案的区域的表面的位置的方法和设备技术

一种用于通过一个具有照射装置（２，３；１２２，１２３，１２７，１３２）的光学传感器装置（４０，１４０）来检测条码承载件（１１，１３，４６，４７）上的形成图案的区域（１２，１４）的方法和设备，条码承载件被分配给可旋转组件（１５，５２），该方法包括下列步骤：基于编码区域（１２，１４）的旋转对其反射（１６，１７）进行检测和将反射聚焦在ＡＳＩＣ（４）的表面（５，３１）的表面阵列（６，７）上，一个多圈旋转条码承载件（１４９，１５５）被分配给一个可旋转组件（１５，１５２），多圈旋转条码承载件（１４９，１５５）具有可检测表面（１５８，１２０）并可以一个速比（１０３，１０４）旋转，该速比不同于条码承载件（４６，４７）的旋转比，编码区域（１２，１４）被设置在条码承载件上。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

现在在车辆应用中使用多个光学传感器来检测车辆的可移动组件的位置，光学传感器取代了机械开关元件并使数字通信概念在车辆内的建立成为可能。光学传感器可以用来测量内燃机的曲轴的转数或记录车辆驾驶员的方向盘的转数以检测车辆的前轮相对于车身的角度。
技术介绍
专利文件US 5930905涉及一种用于转动本体的角度测量的方法和装置，该转动本体安装成可转动多于360°并包括大量统一的角度标记或齿，转动本体与至少两个另外的转动本体配合作用，该两个转动本体具有不同数量的统一的角度标记或齿，把主要的几何条件考虑进去，确定这两个另外的转动本体的角度θ和Ψ，角度将被测量的转动本体的角位置根据角度θ和Ψ计算。在第一步骤中，通过在被角度θ所乘的齿轮的齿数M和被角度Ψ所乘的齿轮的齿数之间形成差值来确定整数k，该数被角度Ω除，而在第二步骤中，由该k值开始，将被检测的角度通过计算如下的公式来确定 并且，在角φ为负角的情况下，随后全部角度周期被加到该值。专利文件DE-A 10041095涉及一种用于测量转动本体上的角度和/或扭矩的装置，旋转角通过磁性传感器或光学传感器测量。在一个优选实施例中，提供两个装置，每个都设有两个光学可读的条码迹线，每个装置的两个条码迹线都以同样的方式实施并以同样的方式布置，以致所述装置彼此偏移，使得指定的传感器输出一个数字信号，旋转角根据两个数字信号的偏移来计算。在另一个实施例中，一个具有一定刚性的扭转件布置在两个装置之间，因而一个由转动本体传递的扭矩能根据两个装置的不同角度计算，根据DE-A19041095公开的装置优选地用于机动车辆的转向柱轴。专利文件WO00/28285涉及一种光学传感器，该传感器用于确定一个具有形成图案的区域的可移动表面的位置，该形成图案的区域具有对电磁辐射(EMR)高和低的反射率。传感器包括一个特定用途集成电路(ASIC)、至少一个透镜和至少一个EMR源，ASIC包括至少一个对EMR敏感的探测器阵列和处理装置，便于表面照射的EMR源和至少一个透镜，该透镜便于从表面反射的EMR的聚焦并在至少一个对EMR敏感的探测器阵列上产生一个相应于表面上的图案的图像。所述ASIC、至少一个透镜和至少一个EMR源被装入一个单独的外壳中并集成为一个单独的可替换模块，该外壳规定这些元件相对于彼此的精确的光学准直，ASIC的处理装置有利于图像的处理以确定表面上的图案的位置。由于单圈旋转应用(360°)扭矩和角度传感器(TAS)被频繁地使用，所以为了检测多个旋转，即旋转件的多圈旋转，该TAS运行以对转数进行电计数。这意味着TAS相对于电池电压转换，并且在接通车辆的内燃机的点火装置时被连接以提供电压，在接通点火装置的状态下，传感器(TAS)在大约500微秒内测量实际位置并对转数进行计数，在点火装置被断电之后，传感器工作于无效模式(即睡眠模式)中。在该无效模式中，所述TAS的再生时间增加，以减小操作TAS所需的电源电流的平均值，然而，TAS在不生效模式中同样对旋转进行计数。TAS的多圈旋转操作策略具有这样的缺点，即TAS所需的电源电流即使在其不生效模式中也使电池放电并减少两个点火周期之间的时间，这可能导致电动机的起动问题。因而，车辆电池的恢复时间相当大地减少，在内燃机的点火上导致重大的问题，这在低的环境温度下是极其严重的。
技术实现思路
根据本专利技术，公开了一种扭矩和角度模块(TAS)，它用于检测车辆中的可移动组件的多圈旋转运动，该模块不会使相应车辆的电池放电，而是，一个传动装置设置在一个标准条码盘和另一个辅助条码盘之间，在标准条码盘上具有形成图案的表面区域，通过一个包装在TAS模块内的传感器元件，至少两个条码承载件(或载体)例如盘能被不接触地测量，将光学信号从条码承载件相应的表面形成图案的区域转换成数字的可处理信息，可移动车辆组件的多圈旋转数量通过改进的游标计算或n维的游标计算进行检测，可移动车辆组件是例如方向盘以及与其相联的转向柱轴。光学系统和照射系统布置在一个TAS模块的外壳内，照射系统允许不同的条码承载件例如条码盘的顺序照射，条码承载件布置在一个旋转轴或另一个旋转组件上。由于ASIC和传感器的小尺寸，所述组件也配装在小尺寸的外壳，其能在将被检测转数的可移动组件附近包装。根据本专利技术的不同实施例，取决于各自的空间条件，输入码承载件和多圈旋转信息承载件的顺序照射以及输出码承载件和多圈旋转信息承载件的顺序照射能被实现，多圈旋转盘元件能被分配给一个轴承的侧部地布置在一个轴上或布置在一个轴的圆周扭转上，离轴承一个距离或在扭杆的一侧。根据本专利技术的TAS多圈旋转的成像和照射原理通过ASIC表面上的两个用于探测的阵列(8个迹线)规定三个不同的条码承载件的测量，例如具有12个迹线的条码盘。相应的设有条码图案的承载件包括不同的反射率特性以增强ASIC的对比生成，ASIC设于TAS模块的外壳的顶部上。最大的对比生成对于增强不对称的转向标记和激光标记的表面之间的差别是很重要的。为了增加测量原理的稳健性，两个条码承载件例如条码盘的顺序测量能同时执行，这改善了TAS模块应用的可靠性。所披露的移动原理能用于单圈旋转传感器装置，也可用于多圈旋转电传感器，此外，根据本专利技术的测量原理能连同机械式多圈旋转传感器使用。附图说明将结合附图对本专利技术进行更详细的描述，其中图1表示根据现有技术方案的旋转表面的照射系统，旋转表面具有形成图案的区域；图2表示与两个条码表面配合作用的扭矩/角度传感器(TAS)的机械设计，在条码表面上具有形成图案的区域； 图3.1，3.2表示根据用于各种传动装置结果的游标原理的输出相位信号；图4.1、4.2和4.3表示条码承载件例如盘的顺序测量；图5表示一个齿轮传动装置，它设有根据本专利技术的第一实施例中的多圈旋转盘；图6表示一个齿轮传动装置，它设有根据本专利技术的第二实施例中的多圈旋转盘；和图7表示具有本专利技术第三实施例中的锥齿轮组件的齿轮传动装置。具体实施例方式图1表示根据现有技术的旋转表面的照射系统，旋转表面具有被指定给载码元件的相应表面的形成图案的区域。如能由图1中更详细地得出的，一个印刷电路板1包括第一发光二极管(LED)2和第二LED 3，在所述发光二极管2、3之间分别布置一个ASIC，所述ASIC 4包括一个被定向为朝着透镜8的表面5，ASIC 4的所述ASIC表面5包括第一阵列6和第二阵列7，在所述第一LED 2和所述第二LED 3下面，设有第一光导向器9和第二光导向器10，它们每个都检测第一编码的图案12和第二编码的图案14，第一条码和第二条码每个都设置在第一条码盘11和第二条码盘13的圆形表面上。根据图1中给出的实施例，第一条码盘11和第二条码盘13都安装在轴15上，这里轴15仅仅示意性地给出。附图标记16表示来自第一编码的图案12的反射线，该第一编码的图案布置在第一条码盘11的表面上，而附图标记17表示来自第二条码盘13的第二编码的图案14的反射线。通过布置在第一编码的图案12和第二编码的图案14与ASIC之间的透镜8，反射线16、17聚焦在布置于ASIC的表面5上的第一阵列6和第二阵列7上，其中ASIC布置在印刷电路板1的底部。设置在第一条码盘11和第二条码盘13的表面上的第一编码的图案12和第二编码本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通过具有照射装置（２，３，１２２，１２３，１２７，１３２）的光学传感器装置（４０，１４０）来检测条码承载件（１１，１３，４６，４７）的形成图案的区域（１２，１４）的方法，所述条码承载件被分配给旋转组件（１５，５２），该方法包括下列步骤：在被覆盖的图案（１２，１４）旋转时对其反射（１６，１７）进行检测和将所述反射聚焦在ＡＳＩＣ（４）的表面（５，３１）的表面阵列（６，７）上；将多圈旋转条码承载件（１４９，１５５）分配给具有可检测表面的旋转组件（１５，１５２ ），多圈旋转条码承载件（１４９，１５５）可以齿轮速比（１０３，１０４）旋转，该齿轮速比不同于条码承载件（４６，４７）的旋转比，所述编码的图案（１２，１４）被设置在条码承载件（４６，４７）上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：R诺尔特迈尔，
申请(专利权)人：罗伯特博希股份公司，毕晓普创新有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]