本发明专利技术涉及确定第一部分(114)相对第二部分(112)的空间位置的传感器组件，其包括布置在第一部分(114)上的至少一磁体(74)。磁体(74)产生延伸至第二部分(112)的磁场。传感器组件还包括第二部分(114)上布置为彼此相隔空间距离(84)的第一和第二磁场传感器(80、82)。至少一个磁体(74)位于磁场传感器(80、82)之间的空间距离中。每个磁场传感器(80、82)产生依赖磁场的输出信号。两磁场传感器(80、82)的输出信号组合以形成依赖第一部分(114)沿限定的测量轴(96)相对第二部分(112)的空间位置的共同传感器信号。限定的测量轴(96)相对空间距离横向延伸且第一和第二磁场传感器(80、82)的输出信号本质上表示各磁场传感器(80、82)处的磁场方向。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于确定第一部分相对于第二部分的空间位置的传感器组件，其包括至少一个磁体，该磁体布置在第一部分上并产生磁场，该磁场延伸远至第二部分，并且该传感器组件包括第一和第二磁场传感器，其在第二部分上布置为彼此相隔一空间距离，并且每一个磁场传感器都产生依赖于磁场的输出信号，其中至少一个磁体位于由第一和第二磁场传感器之间的所述空间距离限定的间隔中，并且其中第一和第二磁场传感器的输出信号组合，以形成共同的传感器信号，其依赖于第一部分沿着限定的测量轴相对于第二部分的空间位置。本专利技术进一步涉及用于确定第一部分相对于第二部分的空间位置的方法，其包括以下步骤:将至少一个磁体布置在第一部分上，使得磁体产生延伸远至第二部分的磁场；将彼此相隔一空间距离的第一和第二磁场传感器布置在第二部分上，其中，至少一个磁体位于由第一和第二磁场传感器之间的空间距离限定的间隔中；接收来自第一磁场传感器的第一输出信号，并且接收来自第二磁场传感器的第二输出信号，其中第一和第二输出信号依赖于各个磁场传感器在磁场中的传感器位置；以及通过组合第一和第二磁场传感器的输出信号，以形成共同的传感器信号，来确定共同的传感器信号，其依赖于第一部分沿着限定的测量轴相对于第二部分的空间位置。
技术介绍
US4866854公开了这种传感器组件和这种方法。已知的传感器 组件使用两个霍尔元件(Hall element)作为第一和第二磁场传感器。两个霍尔元件布置在磁体的相反侧上，所以磁体的北极和南极的每一个都指向霍尔元件。每一个霍尔兀件都产生表不霍尔兀件和磁体与其相反的一侧之间的距离的输出信号。如果磁体移动为更靠近一个霍尔元件，那么与另一个霍尔元件的距离增加。这样，检测两次第一部分沿着测量轴相对于第二部分的位置变化，该测量轴对应于两个霍尔元件之间的连接线(connecting line)。通过产生两个输出信号之间的差值，产生共同的传感器信号，其表不两个霍尔兀件之间的磁体的实际位置。在一些不例实施例中，US4866854提出了多个磁体和多个霍尔元件对，因此可沿着多个测量轴确定第一部分相对于第二部分的实际空间位置。为此，每一个霍尔元件对都需要磁体。已知的传感器组件的霍尔元件本质上响应于磁场强度大小的变化。通过形成每两个相反霍尔元件的输出信号的差值，产生共同的传感器信号，其近似与两个霍尔元件之间的磁体的位置成比例。已知的传感器组件据说具有良好的灵敏度、选择性和分辨率。有利的是，已知的传感器组件需要多个磁体，用于确定多个测量轴上的位置，该磁体应该布置为尽可能彼此远离，以实现传感器对之间的良好去耦(decoupling)。每一个传感器对都需要“它的”磁体。需要的距离使得难以以紧凑的方式针对多个测量轴实现已知的传感器组件。此外，设备中的已知的传感器组件(例如坐标测量仪的探头)的装配和安装，需要许多单独的装配步骤。在坐标测量仪中上述类型的传感器组件尤其是必不可少的。坐标测量仪通常包括所谓的探头，其与框架相连。借助于框架，探头可相对于测量物体移动。探头包括可移动的传感元件，其一般为触针形式。探头朝着测量物体移动，直到触针的自由端部接触到目标测量点。由于接触，触针相对于探头是偏斜的。然后，由探头相对于测量物体的位置，以及由触针相对于探头的位置，来确定空间坐标，其代表探测的测量点。可通过探测多个测量点以及确定相应的空间坐标，来确定测量物体的几何尺寸和/或形状。DE10348887A1公开了用于坐标测量仪的探头。此外，霍尔元件的对用于确定触针相对于探头的基体的位置。在US4866854的装置的情况下，针对每一个测量轴都需要霍尔元件对。此外，单独的霍尔元件对和关联的磁体布置在探头的尽可能远地分离的不同点处。DE102004011728A1公开了用于具有霍尔元件和磁体的坐标测量仪的别的探头。针对每一个测量轴，提 供霍尔元件，并且霍尔元件布置在两个相反磁体之间。传感器组件的两个测量轴在支撑板上组合。必须使用霍尔元件和关联的磁体对(必须分离地安装在探头中)来检测第三空间方向。有可能使用所谓的磁阻传感器作为霍尔元件的替代，以确定一部分相对于磁场的位置。DE3708105A1公开了这种用于坐标测量仪的探头，其中单个磁体布置在触针的更靠近探头的末端。多个磁阻传感器分布在探测器表面上，布置为与磁体相反。已知的传感器组件非常紧凑。然而，测量准确度受限制，尤其是因为地球磁场能引起未知的干扰。从多个文件，例如从DE19521617C1或从众多杂志或会议的出版物，可知磁阻传感器的结构和操作原理。传感器常常基于所谓的各向异性磁阻效应(AMR效应)或基于巨大的磁阻效应(GMR效应)。AMR效应改变铁磁材料的电阻，电流在所述铁磁材料中依赖于电流密度矢量和磁场矢量之间的角度而流动。GMR效应为量子力学效应，其同样引起铁磁结构的电阻的变化。AMR和GMR传感器已经取代了先前使用的所谓的场板(field plate)。场板为磁变电阻(magnetically variable resistance)，其中电阻的变化基于由洛伦兹力导致的电子在磁场中的路径长度的变化。DE3715698A1公开了具有三个场板的探头，该三个场板布置在外面的圆形环上，该圆形环与具有相反磁极的内部圆形环同中心。所述传感器组件显得非常紧凑。然而，由于使用的传感器以及由于地球磁场的影响，测量准确度可能非常受限制。
技术实现思路
与该背景相反的是，本专利技术的目的是提供上述类型的传感器组件，即使其面对诸如地球磁场变化之类的外界干扰，依然能非常准确地确定位置，并且其也可实现为非常紧凑的样式，尤其是作为3D传感器组件，即能够确定沿着三个正交测量轴的空间位置的传感器组件的形式。根据本专利技术的第一方面，该目的通过上述类型的传感器组件来实现，其中限定的测量轴相对于空间距离横向延伸，并且其中第一和第二磁场传感器的输出信号本质上表不在各个磁场传感器位置处的磁场方向。根据另一方面，该目的通过上述类型的方法来实现，其中限定的测量轴被选择为相对于空间距离是横向的，并且其中第一和第二磁场传感器的输出信号本质上表不在各个磁场传感器位置处的磁场方向。优选地，将传感器组件和方法用于坐标测量仪的探头中，以确定传感元件(触针)相对于探头的基体的偏斜。新颖的传感器组件使用至少两个磁场传感器，在该两个磁场传感器之间布置有用于产生限定的磁场的磁体。然而，与来自上述US4866854的传感器组件相比，测量轴不沿着在两个磁场传感器之间的连接线延伸，而是相对于连接线是横向的。在优选的实施例中，测量轴相对于两个磁场传感器之间的距离矢量正交地延伸。从而，磁体相对于两个磁场传感器之间的连接线横向地，并且优选地正交地移动。两个磁场传感器的每一个都检测实际的磁场方向，即在传感器位置处的磁场线的矢量方向。在优选的实施例中，磁场传感器的输出信号基本上独立于磁场强度的大小，即磁场传感器实际上仅评定磁场相对于传感器的方向。只要磁场强度是足够高的，以使传感器产生输出信号，则磁场强度的大小，即磁场在传感器位置处的磁场强度不重要。在优选的示例实施例中，磁场传感器为磁阻传感器，其基于AMR效应。在其他的示例实施例中，磁场传感器为GMR传感器。此外,原则上磁场传感器也可为其他的传感器,其中输出信号主要依赖于磁场方向，并且本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：T恩格尔，U洛雷特，
申请(专利权)人：卡尔蔡司工业测量技术有限公司，感应技术有限责任公司，
类型：
国别省市：
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