專利名稱：用于確定至少一個具有形成圖案的區(qū)域的表面的位置的方法和設備的制作方法
技術領域：
現(xiàn)在在車輛應用中使用多個光學傳感器來檢測車輛的可移動組件的位置，光學傳感器取代了機械開關元件并使數(shù)字通信概念在車輛內的建立成為可能。光學傳感器可以用來測量內燃機的曲軸的轉數(shù)或記錄車輛駕駛員的方向盤的轉數(shù)以檢測車輛的前輪相對于車身的角度。
背景技術：
專利文件US 5930905涉及一種用于轉動本體的角度測量的方法和裝置，該轉動本體安裝成可轉動多于360°并包括大量統(tǒng)一的角度標記或齒，轉動本體與至少兩個另外的轉動本體配合作用，該兩個轉動本體具有不同數(shù)量的統(tǒng)一的角度標記或齒，把主要的幾何條件考慮進去，確定這兩個另外的轉動本體的角度θ和Ψ，角度將被測量的轉動本體的角位置根據(jù)角度θ和Ψ計算。在第一步驟中，通過在被角度θ所乘的齒輪的齒數(shù)M和被角度Ψ所乘的齒輪的齒數(shù)之間形成差值來確定整數(shù)k，該數(shù)被角度Ω除，而在第二步驟中，由該k值開始，將被檢測的角度通過計算如下的公式來確定 并且，在角φ為負角的情況下，隨后全部角度周期被加到該值。
專利文件DE-A 10041095涉及一種用于測量轉動本體上的角度和/或扭矩的裝置，旋轉角通過磁性傳感器或光學傳感器測量。在一個優(yōu)選實施例中，提供兩個裝置，每個都設有兩個光學可讀的條碼跡線，每個裝置的兩個條碼跡線都以同樣的方式實施并以同樣的方式布置，以致所述裝置彼此偏移，使得指定的傳感器輸出一個數(shù)字信號，旋轉角根據(jù)兩個數(shù)字信號的偏移來計算。在另一個實施例中，一個具有一定剛性的扭轉件布置在兩個裝置之間，因而一個由轉動本體傳遞的扭矩能根據(jù)兩個裝置的不同角度計算，根據(jù)DE-A19041095公開的裝置優(yōu)選地用于機動車輛的轉向柱軸。
專利文件WO00/28285涉及一種光學傳感器，該傳感器用于確定一個具有形成圖案的區(qū)域的可移動表面的位置，該形成圖案的區(qū)域具有對電磁輻射(EMR)高和低的反射率。傳感器包括一個特定用途集成電路(ASIC)、至少一個透鏡和至少一個EMR源，ASIC包括至少一個對EMR敏感的探測器陣列和處理裝置，便于表面照射的EMR源和至少一個透鏡，該透鏡便于從表面反射的EMR的聚焦并在至少一個對EMR敏感的探測器陣列上產生一個相應于表面上的圖案的圖像。所述ASIC、至少一個透鏡和至少一個EMR源被裝入一個單獨的外殼中并集成為一個單獨的可替換模塊，該外殼規(guī)定這些元件相對于彼此的精確的光學準直，ASIC的處理裝置有利于圖像的處理以確定表面上的圖案的位置。
由于單圈旋轉應用(360°)扭矩和角度傳感器(TAS)被頻繁地使用，所以為了檢測多個旋轉，即旋轉件的多圈旋轉，該TAS運行以對轉數(shù)進行電計數(shù)。這意味著TAS相對于電池電壓轉換，并且在接通車輛的內燃機的點火裝置時被連接以提供電壓，在接通點火裝置的狀態(tài)下，傳感器(TAS)在大約500微秒內測量實際位置并對轉數(shù)進行計數(shù)，在點火裝置被斷電之后，傳感器工作于無效模式(即睡眠模式)中。在該無效模式中，所述TAS的再生時間增加，以減小操作TAS所需的電源電流的平均值，然而，TAS在不生效模式中同樣對旋轉進行計數(shù)。
TAS的多圈旋轉操作策略具有這樣的缺點，即TAS所需的電源電流即使在其不生效模式中也使電池放電并減少兩個點火周期之間的時間，這可能導致電動機的起動問題。因而，車輛電池的恢復時間相當大地減少，在內燃機的點火上導致重大的問題，這在低的環(huán)境溫度下是極其嚴重的。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明，公開了一種扭矩和角度模塊(TAS)，它用于檢測車輛中的可移動組件的多圈旋轉運動，該模塊不會使相應車輛的電池放電，而是，一個傳動裝置設置在一個標準條碼盤和另一個輔助條碼盤之間，在標準條碼盤上具有形成圖案的表面區(qū)域，通過一個包裝在TAS模塊內的傳感器元件，至少兩個條碼承載件(或載體)例如盤能被不接觸地測量，將光學信號從條碼承載件相應的表面形成圖案的區(qū)域轉換成數(shù)字的可處理信息，可移動車輛組件的多圈旋轉數(shù)量通過改進的游標計算或n維的游標計算進行檢測，可移動車輛組件是例如方向盤以及與其相聯(lián)的轉向柱軸。
光學系統(tǒng)和照射系統(tǒng)布置在一個TAS模塊的外殼內，照射系統(tǒng)允許不同的條碼承載件例如條碼盤的順序照射，條碼承載件布置在一個旋轉軸或另一個旋轉組件上。由于ASIC和傳感器的小尺寸，所述組件也配裝在小尺寸的外殼，其能在將被檢測轉數(shù)的可移動組件附近包裝。根據(jù)本發(fā)明的不同實施例，取決于各自的空間條件，輸入碼承載件和多圈旋轉信息承載件的順序照射以及輸出碼承載件和多圈旋轉信息承載件的順序照射能被實現(xiàn)，多圈旋轉盤元件能被分配給一個軸承的側部地布置在一個軸上或布置在一個軸的圓周扭轉上，離軸承一個距離或在扭桿的一側。
根據(jù)本發(fā)明的TAS多圈旋轉的成像和照射原理通過ASIC表面上的兩個用于探測的陣列(8個跡線)規(guī)定三個不同的條碼承載件的測量，例如具有12個跡線的條碼盤。相應的設有條碼圖案的承載件包括不同的反射率特性以增強ASIC的對比生成，ASIC設于TAS模塊的外殼的頂部上。
最大的對比生成對于增強不對稱的轉向標記和激光標記的表面之間的差別是很重要的。
為了增加測量原理的穩(wěn)健性，兩個條碼承載件例如條碼盤的順序測量能同時執(zhí)行，這改善了TAS模塊應用的可靠性。
所披露的移動原理能用于單圈旋轉傳感器裝置，也可用于多圈旋轉電傳感器，此外，根據(jù)本發(fā)明的測量原理能連同機械式多圈旋轉傳感器使用。


將結合附圖對本發(fā)明進行更詳細的描述，其中圖1表示根據(jù)現(xiàn)有技術方案的旋轉表面的照射系統(tǒng)，旋轉表面具有形成圖案的區(qū)域；圖2表示與兩個條碼表面配合作用的扭矩/角度傳感器(TAS)的機械設計，在條碼表面上具有形成圖案的區(qū)域；
圖3.1，3.2表示根據(jù)用于各種傳動裝置結果的游標原理的輸出相位信號；圖4.1、4.2和4.3表示條碼承載件例如盤的順序測量；圖5表示一個齒輪傳動裝置，它設有根據(jù)本發(fā)明的第一實施例中的多圈旋轉盤；圖6表示一個齒輪傳動裝置，它設有根據(jù)本發(fā)明的第二實施例中的多圈旋轉盤；和圖7表示具有本發(fā)明第三實施例中的錐齒輪組件的齒輪傳動裝置。
具體實施例方式
圖1表示根據(jù)現(xiàn)有技術的旋轉表面的照射系統(tǒng)，旋轉表面具有被指定給載碼元件的相應表面的形成圖案的區(qū)域。
如能由圖1中更詳細地得出的，一個印刷電路板1包括第一發(fā)光二極管(LED)2和第二LED 3，在所述發(fā)光二極管2、3之間分別布置一個ASIC，所述ASIC 4包括一個被定向為朝著透鏡8的表面5，ASIC 4的所述ASIC表面5包括第一陣列6和第二陣列7，在所述第一LED 2和所述第二LED 3下面，設有第一光導向器9和第二光導向器10，它們每個都檢測第一編碼的圖案12和第二編碼的圖案14，第一條碼和第二條碼每個都設置在第一條碼盤11和第二條碼盤13的圓形表面上。根據(jù)圖1中給出的實施例，第一條碼盤11和第二條碼盤13都安裝在軸15上，這里軸15僅僅示意性地給出。
附圖標記16表示來自第一編碼的圖案12的反射線，該第一編碼的圖案布置在第一條碼盤11的表面上，而附圖標記17表示來自第二條碼盤13的第二編碼的圖案14的反射線。通過布置在第一編碼的圖案12和第二編碼的圖案14與ASIC之間的透鏡8，反射線16、17聚焦在布置于ASIC的表面5上的第一陣列6和第二陣列7上，其中ASIC布置在印刷電路板1的底部。
設置在第一條碼盤11和第二條碼盤13的表面上的第一編碼的圖案12和第二編碼的圖案14的分布與形狀在放大視圖18中更詳細地給出。
附圖標記19、20分別表示第一轉向標記和第二轉向標記，第一轉向標記19和第二轉向標記20成形為一個包括曲面22的鋸齒分布件21，分布件21還包括一個斜面23。第一光束24引起第一反射光束25，到達分布件21的曲面22的第二光束26引起第二反射光束27，第一反射光束25和第二反射光束27在安裝于第一LED 2和第二LED 3之間的ASIC 4的表面5上產生一個光學ASIC信息28，光學ASIC信息28包括在ASIC的表面5上的相應的第一陣列6和第二陣列7上的亮/暗分布29。通過ASIC 4，亮/暗分布29變成數(shù)字信息，該數(shù)字信息能在沒有在圖1中更詳細給出的組件中進一步處理。
在圖1的左手側上給出的光學ASIC信息31根據(jù)由第二條碼盤13的第二編碼的圖案14的表面反射的輻射而產生，箭頭32表示由第二編碼的圖案14的平面33的照射引起的反射輻射。
圖2表示與兩個具有形成圖案的區(qū)域的條碼表面配合作用的扭矩/角度傳感器(TAS)的機械設計。
印刷電路板1安裝在TAS模塊40內，包括具有表面5的ASIC 4，表面5被定向為朝著透鏡8。在軸45上布置著輸出條碼盤46和輸入條碼盤47，確定了一個檢測區(qū)域48。在檢測區(qū)域48內，輸出條碼盤46和輸入條碼盤47的表面通過透鏡8在相應的第一陣列6和第二陣列7上分別檢測和聚焦，第一陣列6和第二陣列7在ASIC 4的表面5上。
在軸45的中空內部44內安裝了一個扭轉件43，所述軸45通過第一滾珠軸承41和第二滾珠軸承42可旋轉地安裝。
圖1和圖2中給出的布置的缺點在于這樣的事實，即即使TAS模塊沒有被使用，也就是說處于“睡眠”模式中，根據(jù)該構造的TAS模塊40也使車輛電池放電。
圖3.1和3.2表示根據(jù)用于按照本發(fā)明的各種齒輪速比的游標原理的輸出相位信號。
圖3.1表示具有鋸齒分布的輸入條碼盤47的輸入碼信號100，附圖標記101表示輸入碼信號101的鋸齒分布。根據(jù)本發(fā)明，多圈旋轉條碼信號102通過輔助多圈旋轉盤149、155分別產生，所述多圈旋轉條碼盤149、155通過一個中間傳動裝置分別安裝，中間傳動裝置具有預先選擇的齒輪速比103，通過預先選擇的齒輪速比103，能產生多個根據(jù)所選第一齒輪速比的單獨的多圈旋轉信號110，所述單獨的多圈旋轉信號110每個都包括一個視第一齒輪速比103而定的多圈旋轉信號110，并根據(jù)圖3.1中給出的信號序列19產生若干信號峰值112，每個單獨的多圈旋轉信號110都由一個信號尖峰112和一個信號末端113確定，在4圈旋轉106、107、108、109上合計，輸入條碼盤47產生20個輸入信號，而輸出條碼盤46產生16個輸出信號，然而，由于第一齒輪速比103，多圈旋轉條碼信號102包括19個單獨的多圈旋轉信號。
在圖3.2中，輸入碼信號100與關于第一齒輪速比的例子中給出的相同，即20個單獨的輸入碼信號。此外，輸出碼信號101包括在4圈旋轉106、107、108、109的周期上合計的16個單獨的輸出信號。根據(jù)第二齒輪速比104，第二多圈旋轉條碼信號序列包括15個單獨的多圈旋轉信號110，根據(jù)游標原理，15個單獨的多圈旋轉信號110允許進行相應的可旋轉件例如方向盤軸152(見圖5、6和7)的轉數(shù)的計算，第二多圈旋轉條碼盤信號序列105通過多圈旋轉盤布置149、155(見圖5、6和7)產生。
由于關于多圈旋轉條碼信號序列102和105的不同齒輪速比103和104，所以與根據(jù)圖3.1中給出的齒輪速比的單獨的多圈旋轉信號110的信號持續(xù)時間相比，圖3.2中的序列105的單獨的多圈旋轉信號111更長。
在ASIC上的明亮影像在光線能到達ASIC的地方產生，當光線在轉向標記處反射并被透鏡聚焦時，明亮影像發(fā)生，當光線在激光標記處反射并且沒有到達透鏡和ASIC時，在ASIC上的黑暗影像產生。
圖4.1、4.2和4.3表示用于具有形成圖案的表面區(qū)域的條碼承載件的順序測量布置。
根據(jù)圖4.1中給出的第一方案，輸出條碼盤46和輸入條碼盤47的轉向標記分布件120分別布置在同樣的方位中，而多圈旋轉條碼盤149、155的轉向標記分布件120分別被定向在與輸出條碼盤46和輸入條碼盤47的轉向標記120相反的方向上。
在印刷電路板的底部上，ASIC 4被安裝在第一端口128和第二端口129之間，在該第一端口128和所述第二端口129下面布置著第一光線角度導向器122和第二光線角度導向器123。借助于第二光線角度導向器123，多圈旋轉盤149、155的轉向標記分布件120被檢測，來自分別布置在多圈旋轉條碼盤149、155的表面上的轉向標記分布件120的反射光線被透鏡系統(tǒng)124的第一透鏡125聚焦在ASIC4的陣列上，這里沒有更詳細地給出該陣列。由第一光線角度導向器122發(fā)出的光線的反射陣列被透鏡系統(tǒng)124的第二透鏡126聚焦在ASIC 4表面上的相應陣列上，該ASIC 4被定向為朝著透鏡系統(tǒng)124。
根據(jù)圖4.2中給出的測量布置，第一端口128、第二端口129和第三端口133布置在印刷電路板的下表面上，在所述第一端口128和所述第二端口129之間安裝著ASIC 4。如在圖4.1中所示的實施例中給出的，一個包括第一透鏡125和第二透鏡126的透鏡系統(tǒng)124安裝在ASIC 4和轉向標記分布件120之間，分配給第一端口128的第一光線角度導向器122將光導向輸入條碼盤47的轉向標記120，分配給第二端口129和第三端口130的組合光線導向器127將其光線導向輸出條碼盤46和多圈旋轉條碼盤149、155的表面。
第一透鏡125將來自多圈旋轉條碼盤149、155表面的條碼圖案的反射光線分別聚焦在ASIC 4的一個指定陣列上，輸入條碼盤47和輸出條碼盤46的表面的反射被第二透鏡126聚焦在ASIC 4的表面131上。
圖4.3表示測量布置的第三方案，其中第一端口128、第二端口129和第三端口130布置在印刷電路板的下表面。根據(jù)該實施例，第一光線角度導向器122將光線發(fā)射到輸入條碼盤47的表面上，而單獨的光線導向器132僅僅將光線分別發(fā)射到多圈旋轉條碼盤149、155的表面，分配給印刷電路板的第三端口130的第二光線角度導向器123將光線發(fā)射到輸出盤46的表面上。
多圈旋轉條碼盤和輸入條碼盤的條碼的結構與基于激光標記的角度相比具有同樣的方位，轉向標記的方位沒有從其上折。轉向標記僅僅將光線反射到透鏡，轉向標記的角度僅僅取決于LED的光波導和位置以及透鏡的位置，那意味著，在方案1、2和3中，包含條碼的條碼盤被兩個透鏡成像到ASIC的相同區(qū)域，因此ASIC必須能讀這兩個條碼，轉向標記的條碼和激光標記的條碼或它們的組合。
圖5表示一個齒輪傳動裝置，它設有根據(jù)本發(fā)明的第一實施例中的多圈旋轉盤。
圖5表示分配到方向盤軸152的外周面的TAS模塊140，在TAS模塊140內，ASIC 4布置在透鏡系統(tǒng)124上方，包括第一透鏡125和第二透鏡126，在透鏡布置125、126下方標識了一個檢測區(qū)域148。
分配給方向盤軸152的外周面的是離輸出條碼盤46一個距離150的輸入條碼盤47，輸出條碼盤46也布置在方向盤軸152的外周面上。此外，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，第一多圈旋轉盤149安裝到輸出條碼盤46或關于輸出條碼盤46分配。
第一多圈旋轉條碼盤149包括內部傳動裝置143，在其外周面上已經布置了多個齒153，內部傳動裝置143與外部傳動裝置144配合作用，外部傳動裝置144具有多個布置在其上的外齒154。內齒153與相應的外齒154的嚙合區(qū)用附圖標記145表示，在嚙合區(qū)145的對面，附圖標記146表示分配給第一多圈旋轉條碼盤149的傳動裝置142的最大偏心率146，所述傳動裝置142被結合到布置在方向盤軸152的外周面上的組合軸承141中，一個密封件147(O形環(huán))安裝在傳動裝置142的方向朝向輸出條碼盤46的相應側上，這能從圖5中得出，其布置與前述圖4中給出的布置相似。第一多圈旋轉條碼盤149的外周面反射由第一透鏡125聚焦在ASIC 4的表面131上的光線，由照射系統(tǒng)產生的反射光線被第二透鏡126聚焦在ASIC 4的表面131上，照射系統(tǒng)在根據(jù)圖5的實施例中沒有更詳細地給出。由于在內部傳動裝置143和傳動裝置142的外部傳動裝置144之間的偏心率146，一個取決于多圈旋轉信號的齒輪速比的不同數(shù)量被第一透鏡129檢測到并聚焦在分配給TAS模塊140中的ASIC 4上的相應陣列上，然而，在不偏心和不反射輻射到第二透鏡126上的情況下，輸入條碼盤47和輸出條碼盤46分別旋轉，第二透鏡126將反射光線聚焦在TAS模塊140的ASIC 4上。圖5中給出的方案允許同時進行兩個條碼盤的順序測量，兩個條碼盤的同時測量增強了可靠性和測量原理的執(zhí)行。
圖6表示一個齒輪傳動裝置，它設有根據(jù)本發(fā)明的第二實施例中的多圈旋轉盤。
根據(jù)圖6中給出的實施例，第二多圈旋轉條碼盤155被分配給輸入條碼盤47，第二多圈旋轉條碼盤155同樣包括在嚙合區(qū)145中與多個外齒154配合作用的多個內齒153，在嚙合區(qū)145的對面，內齒153和外齒154之間的最大偏心率由附圖標記146表示。根據(jù)確定了內部傳動裝置143和傳動裝置142的外部傳動裝置144之間的齒輪速比的偏心率，產生一個條碼圖案序列，該圖案序列由第一透鏡125聚焦到被加入TAS模塊145中的ASIC 4上。在該實施例中，滾珠軸承被分配給第二多圈旋轉條碼盤155，在輸出條碼盤46和輸入條碼盤47之間的距離由附圖標記150表示，輸入條碼盤47和輸出條碼盤46的表面圖案被第二透鏡126分別檢測，第二透鏡126將反射光線聚焦在ASIC 4的下表面131上。
在圖5和6的右手側上分別表示了傳動裝置142的側視圖。在嚙合區(qū)145內，內部傳動裝置143的內齒143與傳動裝置142的外部傳動裝置144的外齒154嚙合，在嚙合區(qū)145對面，最大偏心率由附圖標記146標記，根據(jù)圖3.1的旋轉比1∶1,05(即4圈)、1∶1,025(8圈)和在圖3.2中給出的齒輪速比即1∶1,0625(4圈)和1∶1,03125(8圈)通過偏心率146確定了分配給內部傳動裝置143的內齒153的數(shù)量，因而確定了外齒154的數(shù)量，外齒154被分配給傳動裝置142的外部傳動裝置144。在根據(jù)本發(fā)明的圖5和6的兩個實施例中，方向盤軸152的中空內部環(huán)繞一個扭轉件43，扭轉件43在這兩個圖中沒有更詳細地給出。
根據(jù)圖5、6中分別給出的本發(fā)明的第一和第二實施例，第一多圈旋轉盤149和第二多圈旋轉盤155的表面的測量分別在輔助ASIC 4內執(zhí)行，即，通過輸入/輸出條碼盤47、46和多圈旋轉條碼盤149、155的順序照射，第二ASIC裝置4是多余的。由于結合游標測量原理來計算旋轉組件的多圈旋轉數(shù)量，即，在該情況下，方向盤軸152沒有任何車輛電池的放電能夠發(fā)生。
圖7表示具有本發(fā)明第三實施例中的錐齒輪組件的齒輪傳動裝置。
由于提供了一個錐齒輪布置159，所以本發(fā)明的該實施例與圖5、6中分別給出的本發(fā)明第一和第二實施例有所區(qū)別。在方向盤軸152的外周面上，一個輸入條碼盤47與輸出條碼盤46隔開一個距離150，輸出條碼盤46設置有一個錐齒輪，該錐齒輪與布置在一個改進的TAS模塊140中的錐齒輪條碼盤160配合作用，在嚙合區(qū)145內，分配給輸出條碼盤46的外周面的錐齒輪與錐齒輪條碼盤160配合作用。
在改進的TAS模塊140的外殼內布置著透鏡系統(tǒng)124，透鏡系統(tǒng)124與布置在相應外殼的密封件上的ASIC 4配合作用，在所述透鏡系統(tǒng)124下面，輸入條碼盤47和輸出條碼盤46的圓周表面156、157的光線反射被聚焦并傳送到布置在改進的TAS模塊140中的ASIC 4，多圈旋轉條碼盤160(基于傳送支撐件的角度)的條碼結構和相應的輸入條碼盤47(具有基于角度的激光標記)是同樣的。在根據(jù)本發(fā)明的圖7的布置中，一個棱鏡161在改進的TAS模塊140內被分配給ASIC 4或結合到ASIC 4中，在棱鏡161的下平面162上，光線反射到一個也布置在改進的TAS模塊140內的接收單元163，密封件164也布置在根據(jù)圖7的布置的移動組件之間，以防止水分進入改進的TAS模塊140的中空內部，另一個密封件151分配給布置在方向盤軸152的外周面上的滾珠軸承。
根據(jù)本發(fā)明，具有相位角行為的游標原理基于多圈旋轉條碼盤149、155的改進的游標計算，該計算使用2個條碼盤的信息。n維的游標計算原理在信息上分別使用3個條碼盤，即，輸入條碼盤47、輸出條碼盤46和多圈旋轉條碼盤149、155的圖案信息。使用2個條碼盤信息的改進的游標計算通過相應的2個條碼盤47，46或47，149，155或46，149，155的順序測量而被分別執(zhí)行。第一多圈旋轉條碼盤149和第二多圈旋轉條碼盤155可以裝配在車輛的方向盤軸上，該方向盤軸具有三個分配到其上的激光標記。不同條碼盤46、47、149、155的形成圖案的區(qū)域的順序測量通過相應的盤的順序照射而被執(zhí)行，所述相應的盤的表面用不同的順序模式進行檢測。
附圖標記列表1 印刷電路板2 第一LED3 第二LED4 ASIC5 ASIC表面6 第一陣列7 第二陣列8 透鏡9 第一光導向器
10 第二光導向器11 第一條碼盤12 第一編碼的圖案13 第二條碼盤14 第二編碼的圖案15 軸16 第一條碼盤的反射光線17 第二條碼盤的反射光線18 形成圖案的區(qū)域的放大視圖19 第一轉向標記20 第二轉向標記21 鋸齒分布件22 曲面23 斜面24 第一光束25 第一反射光束26 第二光束27 第二反射光束28 光學ASIC信息29 亮/暗分布30 激光標記31 另一個光學ASIC信息32 反射輻射33 平面40 TAS模塊41 第一滾珠軸承42 第二滾珠軸承43 扭轉件44 中空內部45 軸46 輸出條碼盤47 輸入條碼盤
48 檢測區(qū)域100 輸入碼信號101 輸出碼信號102 多圈旋轉條碼盤信號103 第一齒輪速比104 第二齒輪速比105 第二多圈旋轉條碼盤信號106 第一旋轉107 第二旋轉108 第三旋轉109 第四旋轉110 第一齒輪速比的單獨的多圈旋轉信號111 第二齒輪速比的單獨的多圈旋轉信號112 信號尖峰113 信號末端120 轉向標記分布件121 激光標記122 第一光線角度導向器123 第二光線角度導向器124 透鏡系統(tǒng)125 第一透鏡126 第二透鏡127 組合光線導向器128 第一端口129 第二端口130 第三端口131 ASIC表面132 單獨的光線導向器140 改進的TAS模塊141 組合軸承142 傳動裝置143 內部傳動裝置
144 外部傳動裝置145 嚙合區(qū)146 偏心率147 密封件148 檢測區(qū)域149 第一多圈旋轉條碼盤150 距離變化151 另一個密封件152 方向盤軸153 內齒154 外齒155 第二多圈旋轉條碼盤156 第一條碼盤的圓形區(qū)域157 第二條碼盤的圓形區(qū)域158 多圈旋轉條碼盤的圓形區(qū)域159 錐齒輪布置160 錐齒輪條碼盤161 棱鏡162 下平面163 接收單元164 密封件
權利要求
1.一種用于通過具有照射裝置(2，3，122，123，127，132)的光學傳感器裝置(40，140)來檢測條碼承載件(11，13，46，47)的形成圖案的區(qū)域(12，14)的方法，所述條碼承載件被分配給旋轉組件(15，52)，該方法包括下列步驟在被覆蓋的圖案(12，14)旋轉時對其反射(16，17)進行檢測和將所述反射聚焦在ASIC(4)的表面(5，31)的表面陣列(6，7)上；將多圈旋轉條碼承載件(149，155)分配給具有可檢測表面的旋轉組件(15，152)，多圈旋轉條碼承載件(149，155)可以齒輪速比(103，104)旋轉，該齒輪速比不同于條碼承載件(46，47)的旋轉比，所述編碼的圖案(12，14)被設置在條碼承載件(46，47)上。
2.根據(jù)權利要求1所述的檢測方法，其特征在于，所述條碼承載件(46，47)和多圈旋轉條碼承載件(149，155)被順序或同時照射以產生圖像，該圖像包含用來確定多圈旋轉信息的信息。
3.根據(jù)權利要求2所述的檢測方法，其特征在于，在多圈旋轉條碼承載件(149，155)上的基于角度的激光標記(121)的編碼的圖案圖像和所述輸入碼承載件(47)彼此對應。
4.根據(jù)權利要求2所述的檢測方法，其特征在于，在多圈旋轉條碼承載件(149，155)上的基于角度的激光標記(122)的編碼的圖案圖像和所述輸出碼承載件(46)彼此對應。
5.根據(jù)權利要求1所述的檢測方法，其特征在于，可旋轉組件(15，152)的圈數(shù)由改進的游標計算進行檢測，該改進的游標計算使用兩個條碼承載件(46，47；149，155)的條碼信息。
6.根據(jù)權利要求1所述的檢測方法，其特征在于，可旋轉組件(15，152)的圈數(shù)由n維游標計算進行檢測，該n維游標計算使用三個條碼承載件(46，47；149，155)的條碼信息。
7.根據(jù)權利要求1所述的檢測方法，其特征在于，在所述條碼承載件(46，47)的圓周表面(156，157)上和所述多圈旋轉條碼承載件(149，155)上的轉向標記(120)不對稱地布置以增加所述照射裝置(2，3；122，123，127，132)的照射效率。
8.一種用于通過光學傳感器裝置來檢測條碼承載件(11，13，46，47)的形成圖案的區(qū)域(12，14)的設備，所述條碼承載件被分配給可旋轉組件(15，152)，所述光學傳感器裝置具有照射裝置(2，3；122，123，127，132)和用于將反射(16，17)聚焦到ASIC組件(4)的表面(5，31)上的透鏡系統(tǒng)(8，124)，其特征在于，多圈旋轉條碼承載件(149，155；159)被分配給所述可旋轉組件(15，152)，所述多圈旋轉條碼承載件(149，155；159)以一個速比(103，104)驅動，該速比不同于所述條碼承載件(46，47)的旋轉比。
9.如權利要求8所述的設備，其特征在于，所述透鏡系統(tǒng)(124)是雙透鏡系統(tǒng)，其包括被布置在外殼內的第一透鏡(125)和第二透鏡(126)，所述透鏡(125，126)中的一個被分配給所述多圈旋轉條碼承載件(149，155)，將所述多圈旋轉條碼承載件的反射聚焦到ASIC(4)的陣列(6，7)上。
10.如權利要求8所述的設備，其特征在于，所述雙透鏡系統(tǒng)(124)使兩個條碼承載件(46，47；149，155)的編碼的圖案成像在ASIC組件(4)的同一陣列(6或7)上。
11.如權利要求8所述的設備，其特征在于，在ASIC圖像(28，130)上的最大對比度由不對稱的轉向標記(120)和基于角度的激光標記(121)產生。
12.如權利要求8所述的設備，其特征在于，至少一個照射裝置(122，123，127，132)被分配給所述多圈旋轉條碼承載件(149，155)。
13.如權利要求8所述的設備，其特征在于，所述多圈旋轉條碼承載件(149，155)分別被分配給條碼承載件(46，47)中的一個。
14.如權利要求9所述的設備，其特征在于，第二透鏡(126)被分配給條碼承載件(46，47)的表面(156，157)的反射的檢測。
15.一種用于通過光學傳感器裝置來檢測條碼承載件(11，13，46，47)的形成圖案的區(qū)域(12，14)的設備，所述條碼承載件被分配給可旋轉組件(15，152)，所述光學傳感器裝置具有在透鏡系統(tǒng)上的照射裝置(2，3；122，123，127，132)和用于將反射(16，17)聚焦到ASIC組件(4)的表面(5，131)上的透鏡系統(tǒng)(8，24)，其特征在于，錐齒輪布置(159)被分配給具有錐齒輪條碼承載件(160)的扭矩和角度傳感器模塊(140)，錐齒輪條碼承載件(160)帶有基于角度的傳送開口的條碼圖案，該條碼圖案分別與在所述條碼承載件(46，47)之一上的基于角度的激光標記(122)相對應。
全文摘要
一種用于通過一個具有照射裝置(2，3；122，123，127，132)的光學傳感器裝置(40，140)來檢測條碼承載件(11，13，46，47)上的形成圖案的區(qū)域(12，14)的方法和設備，條碼承載件被分配給可旋轉組件(15，52)，該方法包括下列步驟基于編碼區(qū)域(12，14)的旋轉對其反射(16，17)進行檢測和將反射聚焦在ASIC(4)的表面(5，31)的表面陣列(6，7)上，一個多圈旋轉條碼承載件(149，155)被分配給一個可旋轉組件(15，152)，多圈旋轉條碼承載件(149，155)具有可檢測表面(158，120)并可以一個速比(103，104)旋轉，該速比不同于條碼承載件(46，47)的旋轉比，編碼區(qū)域(12，14)被設置在條碼承載件上。
文檔編號G01D5/30GK1618007SQ02827933
公開日2005年5月18日 申請日期2002年2月8日 優(yōu)先權日2002年2月8日
發(fā)明者R·諾爾特邁爾 申請人:羅伯特-博希股份公司, 畢曉普創(chuàng)新有限公司