專(zhuān)利名稱(chēng)：一種改進(jìn)的位移和扭矩探測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種位移探測(cè)器和一種扭矩探測(cè)器。更具體地說(shuō)，它涉及一種角度位移探測(cè)器。這種探測(cè)器適合使用在一個(gè)車(chē)輛電力輔助駕駛系統(tǒng)(EPAS)。
申請(qǐng)EP1001256A1公開(kāi)了一種扭矩探測(cè)器100，其中兩個(gè)盤(pán)件101，102安裝在緊靠近處以及連接至一個(gè)扭矩傳送軸的相對(duì)的末端。兩個(gè)盤(pán)件101，102攜帶一組周邊有間距的狹縫103，104，以及此兩個(gè)盤(pán)件的每個(gè)中的狹縫協(xié)作以限定光通道用的光闌。一個(gè)光源105設(shè)置在第一盤(pán)件的一個(gè)側(cè)面以發(fā)射光線通過(guò)第一盤(pán)件內(nèi)的狹縫和第二盤(pán)件內(nèi)的狹縫落到設(shè)置在兩個(gè)盤(pán)件另一側(cè)面上的光探測(cè)器106上。當(dāng)扭矩施加至扭矩傳送軸時(shí)，兩個(gè)盤(pán)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)改變了狹縫重疊的路徑，從而改變光闌的尺寸，它控制光線入射在光探測(cè)器上的圖樣。
光探測(cè)器包括一個(gè)一維的探測(cè)器元件陣列以及來(lái)自陣列的輸出傳送至一個(gè)工作處理器，借助測(cè)定在探測(cè)器陣列上形成的圖樣的由殼至暗的過(guò)渡的相對(duì)位置而測(cè)定兩個(gè)盤(pán)件的相對(duì)位置。每個(gè)過(guò)渡相當(dāng)于一個(gè)盤(pán)件內(nèi)一個(gè)狹縫的一個(gè)邊緣。在實(shí)踐中，五個(gè)邊緣必須映射在直線陣列上，以便清楚地確定兩個(gè)盤(pán)件的相對(duì)的位置。這樣提供施加至軸的扭矩的一個(gè)指示，對(duì)應(yīng)于在陣列上接收的圖樣。
如果扭矩桿被取消，兩個(gè)盤(pán)件使此器件可用作一個(gè)簡(jiǎn)單的角度位移探測(cè)器。在隨后的改進(jìn)中，可以設(shè)置一個(gè)簡(jiǎn)單的盤(pán)件，它導(dǎo)致一種簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)動(dòng)位置探測(cè)器。本發(fā)明涉及全部三種類(lèi)型的探測(cè)器。
在一個(gè)直線陣列探測(cè)器中，扭矩典型地來(lái)源于在兩個(gè)調(diào)制盤(pán)件上的寬的和窄的幅條的角位置。不幸的是，這種類(lèi)型的一個(gè)扭矩探測(cè)器(或角位移或轉(zhuǎn)動(dòng)位置探測(cè)器)可能出現(xiàn)問(wèn)題，如果兩個(gè)盤(pán)件不是精確地對(duì)準(zhǔn)。此問(wèn)題產(chǎn)生可能是由于扭矩傳送軸的彎曲或者也可能在探測(cè)器制造時(shí)的未對(duì)準(zhǔn)。如果僅使用一個(gè)簡(jiǎn)單的直線陣列，這種效應(yīng)是對(duì)于一個(gè)(或兩個(gè))盤(pán)件的狹縫沿陣列縱向地移動(dòng)。由于這種未對(duì)準(zhǔn)的失配在通過(guò)盤(pán)件的一整周測(cè)量的扭矩內(nèi)產(chǎn)生正弦振動(dòng)，它不能夠用一個(gè)簡(jiǎn)單陣列區(qū)分。
申請(qǐng)EP1001256A1還教導(dǎo)一種此問(wèn)題的解決方案。設(shè)置兩個(gè)光源105，107，它們?cè)诒P(pán)件上直徑相對(duì)的位置上排列，并且使每個(gè)光源發(fā)射的光線通過(guò)被兩個(gè)盤(pán)件限定的光闌投射到相應(yīng)的直線陣列106，108。一個(gè)這種類(lèi)型的現(xiàn)有技術(shù)的探測(cè)器示于附圖的圖1中。
每個(gè)直線陣列106，108提供在陣列上形成的光線圖樣的一個(gè)輸出指示至一個(gè)處理器，它計(jì)算來(lái)自每個(gè)圖樣的扭矩值。由于失配而導(dǎo)致的正弦誤差可以隨后借助取兩個(gè)扭矩值的平均值而補(bǔ)償。這樣有效地使探測(cè)器免除盤(pán)件失配的誤差。
例如，附圖的圖7(a)示出在調(diào)制盤(pán)件上相對(duì)側(cè)面上的兩個(gè)陣列300，301。兩個(gè)寬幅條302，303映射在第一陣列300上，以及兩個(gè)更寬的幅條304，305映射在第二陣列301上。在每個(gè)陣列上還有一個(gè)窄幅條306，307映射在其上。
類(lèi)似地，圖7(b)示出同樣的幅條映射在兩個(gè)陣列上。在圖7(a)內(nèi)窄幅條盤(pán)件由于施加的扭矩相對(duì)于寬幅條盤(pán)件轉(zhuǎn)動(dòng)，但在圖7(b)陣列“看見(jiàn)”的相同的結(jié)果是由于窄幅條盤(pán)的失配，而沒(méi)有施加的扭矩。
由于提供兩個(gè)陣列，確定的扭矩的結(jié)果能夠安排以消除失配的作用，以及區(qū)別圖7(a)和圖7(b)。盡管仍舊可能存在一個(gè)誤差，因?yàn)樾枰柚A(yù)先進(jìn)行一個(gè)反正切計(jì)算，以便將直線陣列測(cè)量轉(zhuǎn)換為角度測(cè)量來(lái)確定扭矩。它要求調(diào)制盤(pán)件的嚴(yán)格的中心假設(shè)通過(guò)直線陣列的中心。明顯的是它在事實(shí)上是不真實(shí)的，在這里存在失配以及因此性能降低。
在探測(cè)器的兩個(gè)直徑相對(duì)的位置設(shè)置直線陣列增加了此設(shè)計(jì)的總價(jià)格。每個(gè)陣列的相對(duì)位置必須在器件的整個(gè)壽命期內(nèi)以極大的精度保持。由兩個(gè)陣列至處理器需要單獨(dú)的連接以及光源的數(shù)量比簡(jiǎn)單的一陣列器件增加了一倍。
本發(fā)明的目的是改善與現(xiàn)有技術(shù)位移的扭矩探測(cè)器相關(guān)的一些問(wèn)題。
按照本發(fā)明的第一方面，提供一種光學(xué)位移探測(cè)器，它包括一個(gè)光輻射源，一個(gè)輻射探測(cè)器陣列，至少一個(gè)調(diào)制元件，具有交替的第一和第二調(diào)制區(qū)，周邊有間距地圍繞元件的一個(gè)中心軸，第一和第二區(qū)具有不同的光學(xué)特性以及第一和第二區(qū)之間的過(guò)渡是被實(shí)質(zhì)上徑向延伸的邊緣限定，調(diào)制元件是可以相對(duì)于探測(cè)器陣列位移的，從而使第一和第二區(qū)暴露至來(lái)自光源的光輻射和被探測(cè)器陣列跨過(guò)以形成在陣列上的調(diào)制元件的上述的第一和第二區(qū)的影象，一個(gè)數(shù)據(jù)處理器連接至探測(cè)器陣列，用以接收由于輻射投射在探測(cè)器上而來(lái)自陣列的相關(guān)的信號(hào)，以及其特征在于此探測(cè)器陣列包括一個(gè)二維的探測(cè)器元件陣列，它產(chǎn)生一個(gè)第一和第二區(qū)的二維的影象；處理器適用于由此二維的影象中識(shí)別在至少一個(gè)調(diào)制元件上至少兩個(gè)不同的徑向延伸的區(qū)域邊緣的取向，以及由這些邊緣已確定的取向確定元件中心的位置。
由此數(shù)據(jù)處理器產(chǎn)生的信號(hào)最好是依賴(lài)于投射在探測(cè)器上的輻射的強(qiáng)度。
在現(xiàn)有技術(shù)中，提供一個(gè)簡(jiǎn)單的一維的陣列，它允許一個(gè)邊緣的存在被認(rèn)別，而不是它在空間內(nèi)的取向。這樣就不允許第一元件的中心位置被確定。
調(diào)制元件可以包括一個(gè)第三調(diào)制區(qū)，它與第一和第二調(diào)制區(qū)有顯著的差別(即較寬，不同的光學(xué)特性)。它可以用作一個(gè)位置指示幅條。
最好，處理器適用于由被探測(cè)器陣列捕獲的影象識(shí)別每個(gè)已識(shí)別的邊緣的至少兩個(gè)徑向有間距部分的二維的影象。
處理器可以適用于確定已探測(cè)的邊緣的取向，其方法是產(chǎn)生一個(gè)矢量，它前進(jìn)通過(guò)兩個(gè)已識(shí)別的部分。
借助二維陣列我們表示這樣一個(gè)陣列，它能夠映射在一個(gè)調(diào)制區(qū)的一個(gè)邊緣的至少兩個(gè)不同的徑向有間距的部分。
借助提供一個(gè)二維的陣列它有可能捕獲相同邊緣的至少兩個(gè)徑向有間距的點(diǎn)以及因此確定此邊緣的取向。
二維的陣列通?？梢园▋蓚€(gè)子陣列，而且每個(gè)子陣列包括一個(gè)探測(cè)器元件的直線陣列。兩個(gè)陣列可以是實(shí)質(zhì)上相同的。它們可以平行地排列在調(diào)制元件中心軸的一個(gè)側(cè)面的緊鄰處。最普遍的是，為了幫助邊緣的探測(cè)，它們映射在兩個(gè)子陣列上，兩個(gè)陣列之間的間距小于準(zhǔn)備識(shí)別的邊緣之間的角間距。其它的排列包括，例如一個(gè)128×16陣列，其中有可能探測(cè)一個(gè)調(diào)制區(qū)的一個(gè)邊緣上的16個(gè)不同的徑向有間距部分。
在此處設(shè)置兩個(gè)子陣列，每個(gè)子陣列可以適用于產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的子影象，它前進(jìn)通過(guò)處理器。兩個(gè)子影象中的每一個(gè)相當(dāng)于第一和第二區(qū)的不同的部分。最好，子影象是在同一時(shí)間瞬間或者實(shí)質(zhì)上同一時(shí)間瞬間捕獲的。
處理器可以包括識(shí)別邊緣取向用的器件，它借助識(shí)別第一影象內(nèi)調(diào)制區(qū)的一個(gè)第一邊緣的一個(gè)內(nèi)部分的位置以及第二影象內(nèi)第一邊緣的一個(gè)外部分的位置；器件，用于識(shí)別第一影象內(nèi)調(diào)制區(qū)的一個(gè)第二邊緣的一個(gè)內(nèi)部分的位置以及至第二影象內(nèi)的第二邊緣的一個(gè)外部分的位置；取向測(cè)定器件，用于測(cè)定兩個(gè)邊緣取向至第一和第二影象內(nèi)各部分的相對(duì)位置；以及位置測(cè)定器件，用于測(cè)定調(diào)制元件中心位置至兩個(gè)已識(shí)別的邊緣的已測(cè)定的取向。
一對(duì)緊接的有間距的直線陣列因此提供充分的信息以允許調(diào)制元件的位置借助測(cè)定盤(pán)件上的調(diào)制區(qū)的兩個(gè)不同的邊緣的取向而被識(shí)別。這樣能夠使由于調(diào)制元件失配而引起的中心輸出的誤差被補(bǔ)償。它還允許調(diào)制元件的光學(xué)半徑被推導(dǎo)。
處理器可以適用于借助識(shí)別每個(gè)元件的至少兩個(gè)邊緣的取向來(lái)測(cè)定兩個(gè)第一和第二元件的轉(zhuǎn)動(dòng)中心。
第一和第二調(diào)制元件的每個(gè)第一區(qū)可以包括一個(gè)徑向延伸的狹縫，形成在周邊有間距的徑向延伸的邊緣之間。
位于狹縫之間的第二區(qū)可以是不透明的。這種排列最好是它能提供陣列上影象的明亮和黑暗部分之間最大的強(qiáng)度差別。正是這種在影象內(nèi)由一種強(qiáng)度水平至另一種強(qiáng)度水平的過(guò)渡被用于識(shí)別一個(gè)邊緣的位置。
最好，二維的陣列的空間的延伸是這樣的，在使用中在第一和第二強(qiáng)度門(mén)限值之間至少五個(gè)過(guò)渡經(jīng)?？梢员幻總€(gè)陣列探測(cè)。這點(diǎn)相對(duì)于至少五個(gè)邊緣的探測(cè)。
光源和探測(cè)器陣列可以設(shè)置在調(diào)制元件的相對(duì)的側(cè)面上，以形成一個(gè)透射型探測(cè)器。代替的方案是，光源和探測(cè)器陣列可以設(shè)置在調(diào)制元件的同一側(cè)面上。在第一種情況下，來(lái)自光源的光線或者前進(jìn)通過(guò)探測(cè)器陣列，或者被調(diào)制區(qū)阻擋。在第二種情況下，來(lái)自光源的光線或者可以由調(diào)制區(qū)反射到探測(cè)器陣列上，或者前進(jìn)通過(guò)調(diào)制區(qū)離開(kāi)探測(cè)器陣列。
技術(shù)人員可以理解，在此兩個(gè)廣泛的類(lèi)型內(nèi)可以對(duì)探測(cè)器做出許多改變。
最好，光源是至少部分漫射的，代替的方案是使用一個(gè)點(diǎn)光源與設(shè)置在光源前面的一個(gè)漫射器相結(jié)合。
可以設(shè)置第一和第二調(diào)制元件。每個(gè)可以包括第一和第二調(diào)制區(qū)，它們是重疊的，第一調(diào)制元件是相對(duì)于第二調(diào)制元件可移動(dòng)的。它們可以沿一個(gè)扭矩桿在軸向有間距地位置連接。
第一調(diào)制元件可以連接至一個(gè)輸入軸以及第二調(diào)制元件可以連接至一個(gè)輸出軸，輸入和輸出軸借助一個(gè)扭矩桿連接。在此種排列中，一個(gè)扭矩施加至扭矩桿，將產(chǎn)生第一和第二元件之間的相對(duì)的角位移。
一個(gè)這種類(lèi)型的探測(cè)器允許扭矩被測(cè)量。
因此，按照本發(fā)明的第二方面，提供一種扭矩探測(cè)器，它包括一個(gè)按照本發(fā)明的第一方面的位移探測(cè)器，其中第一和第二元件是借助一個(gè)扭矩桿連接的。
現(xiàn)在借助實(shí)例的方式結(jié)合參見(jiàn)


本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中圖1是現(xiàn)有技術(shù)的扭矩探測(cè)器的一個(gè)透視圖；圖2是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的扭矩探測(cè)器的一個(gè)透視圖3是圖2的探測(cè)器的第一調(diào)制元件的一個(gè)頂視圖，它包括一個(gè)較寬的幅條位于每個(gè)狹縫之間；圖4是圖2的探測(cè)器的第二調(diào)制元件的一個(gè)頂視圖，它包括一個(gè)窄幅條位于每個(gè)狹縫之間；圖5示出一個(gè)光闌的形成實(shí)例，它是借助在兩個(gè)盤(pán)件的狹縫形成的，用于施加至探測(cè)器扭矩桿的一個(gè)任意的扭矩；圖6示出用于圖2的排列的第一和第二探測(cè)器上形成的二維影象的重疊，以及由影象識(shí)別的邊緣的矢量；以及圖7(a)和(b)示出施加一個(gè)扭矩的作用以及在現(xiàn)有技術(shù)的扭矩探測(cè)器內(nèi)形成影象上的盤(pán)件失配。
如附圖中圖2所示，提供一個(gè)扭矩探測(cè)器200，它包括一個(gè)輸入軸201，通過(guò)一個(gè)扭矩傳送軸203連接至一個(gè)輸出軸202，扭矩軸203與輸入和輸出軸為相同軸向。扭矩傳送軸有時(shí)稱(chēng)為套軸或扭矩桿。扭矩桿被由視線屏蔽，但用虛線標(biāo)出，以便說(shuō)明排列的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。第一和第二調(diào)制元件204，205每個(gè)包括一個(gè)盤(pán)件，分別地被輸入和輸出軸攜帶。
附圖中的圖3和4示出第一和第二調(diào)制元件204，205的部分頂視圖。每個(gè)元件攜帶一組形成在其內(nèi)的徑向延伸的周邊有間距的狹縫206，207。每個(gè)狹縫較薄以及沿跟隨盤(pán)件周邊的弧延伸。狹縫被幅條隔離。每個(gè)狹縫被一個(gè)直邊緣限制，它徑向地延伸這樣使包括此邊緣的一個(gè)矢量將前進(jìn)通過(guò)盤(pán)件的中心。在所示的實(shí)施例中，盤(pán)件中的一個(gè)設(shè)置比另一個(gè)盤(pán)件更寬的幅條，雖然也有可能制造這樣一個(gè)探測(cè)器，其中在每個(gè)盤(pán)件上的狹縫的寬度是相同的。不同寬度的幅條允許將負(fù)扭矩與正扭矩區(qū)別開(kāi)來(lái)。
在使用中，兩個(gè)盤(pán)件204，205沿一個(gè)公共軸對(duì)準(zhǔn)，從而使第一盤(pán)件204的狹縫與第二盤(pán)件205的狹縫重疊。當(dāng)扭矩施加至扭矩桿時(shí)，此兩組狹縫彼此相對(duì)地移動(dòng)。當(dāng)兩個(gè)盤(pán)件的內(nèi)狹縫部分彼此重疊一個(gè)變化量時(shí)，它導(dǎo)致允許前進(jìn)通過(guò)狹縫的光線圖樣的變化。本發(fā)明的這一方面是已經(jīng)知道的以及讀者可參見(jiàn)申請(qǐng)EP1001256A1的教導(dǎo)，以便充分地討論對(duì)于不同的狹縫排列可能產(chǎn)生的不同的圖樣。
借助實(shí)例的方式，圖5示出在任意選擇的扭矩的情況下由圖3和4的兩個(gè)盤(pán)件產(chǎn)生的圖樣?？梢钥闯?，狹縫之間的重疊限定了光闌，在此處兩個(gè)狹縫重疊。在這些光闌之間是這樣的區(qū)域，其中第一盤(pán)件的一個(gè)狹縫重疊一個(gè)狹縫間部分(幅條)，區(qū)域215，216，217，其中第二盤(pán)件的一個(gè)狹縫重疊第一盤(pán)件的一個(gè)狹縫間區(qū)，以及還有區(qū)域218，219，220，其中兩個(gè)狹縫間部分重疊。應(yīng)該注意，在圖樣中由一個(gè)光闌至一個(gè)內(nèi)光闌間區(qū)的每個(gè)過(guò)渡區(qū)的邊緣徑向地延伸以及對(duì)應(yīng)于兩個(gè)盤(pán)件中的這個(gè)或那個(gè)盤(pán)件上一個(gè)狹縫的一個(gè)邊緣。當(dāng)扭矩改變時(shí)，圖樣也隨著光闌和光闌間區(qū)的寬度而改變，它們是扭矩的函數(shù)。
如圖2所示，兩個(gè)盤(pán)件插入在一個(gè)光源230(它可以是可見(jiàn)光，紅外或紫外線燈)以及一個(gè)二維的探測(cè)器元件陣列240之間。來(lái)自光源的光線產(chǎn)生一個(gè)由盤(pán)件的狹縫在探測(cè)器陣列240上形成的圖樣的影象。
探測(cè)器元件陣列240示于附圖中的圖6。它包括一個(gè)簡(jiǎn)單的芯片器件，限定兩個(gè)直線的探測(cè)器陣列241，242，位于一個(gè)公共的基片上。陣列中的每個(gè)探測(cè)器對(duì)光源發(fā)射的光線傳感。兩個(gè)直線陣列并列地排列。兩個(gè)陣列之間的間距選擇小于兩個(gè)盤(pán)件內(nèi)的調(diào)制狹縫的邊緣的徑向延伸。此外，兩個(gè)陣列的延伸這樣選擇，使調(diào)制區(qū)的五個(gè)邊緣的影象經(jīng)常形成在每個(gè)子陣列上。每個(gè)陣列包括128個(gè)探測(cè)器，雖然或多或少也是允許的。
如圖6內(nèi)所示，光學(xué)圖樣在兩個(gè)直線陣列上的形成是借助光線前進(jìn)通過(guò)調(diào)制元件形成的光闌。如圖所見(jiàn)，每個(gè)直線陣列“看見(jiàn)”一個(gè)一維的圖樣的影象，它是由狹縫形成的，這些狹縫偏離被另一個(gè)直線陣列“看見(jiàn)”的相應(yīng)的影象。這些影象在一起組成一個(gè)借助調(diào)制元件內(nèi)的狹縫形成的光闌的圖樣的一個(gè)二維的影象。
每個(gè)影象傳送至一個(gè)處理器(圖中未示出)，它由影象提取影象內(nèi)過(guò)渡點(diǎn)的位置。每個(gè)已識(shí)別的過(guò)渡位置代表由調(diào)制元件內(nèi)的狹縫形成的光闌的邊緣。具有兩個(gè)影象內(nèi)已識(shí)別的每個(gè)過(guò)渡位置，處理器組合這些位置成為配對(duì)，并且每個(gè)配對(duì)應(yīng)于兩個(gè)盤(pán)件之一的狹縫的一個(gè)公共的邊緣。具有已組合的過(guò)渡配對(duì)，一個(gè)矢量被測(cè)定用于對(duì)應(yīng)于此過(guò)渡配對(duì)的邊緣。
具有已產(chǎn)生的一組矢量，它對(duì)應(yīng)于調(diào)制狹縫的邊緣的取向，處理器隨后測(cè)定每個(gè)盤(pán)件的中心，其方法是外推每個(gè)盤(pán)件的兩個(gè)邊緣至它們的重疊點(diǎn)。
測(cè)定中心點(diǎn)使用的過(guò)程可以參見(jiàn)附圖中的圖6很好地理解。
考慮第一調(diào)制元件，它具有最寬的狹縫作為實(shí)例y1是在陣列241上測(cè)量的一個(gè)寬幅條用的一個(gè)邊緣位置y2是在陣列242上測(cè)量的一個(gè)寬幅條用的一個(gè)邊緣位置y3是在陣列241上測(cè)量的一個(gè)相鄰的寬幅條用的一個(gè)邊緣位置y4是在陣列242上測(cè)量的一個(gè)相鄰的寬幅條用的一個(gè)邊緣位置x是寬幅條盤(pán)件和陣列241用的光學(xué)半徑d是直線陣列241與直線陣列242之間的距離y是陣列中心軸與寬幅條盤(pán)件中心之間的切向位移。
使用上述的代號(hào)，可以示出，寬幅條盤(pán)件的光學(xué)半徑x可以按下式計(jì)算x=d(y3-y1)y2+y3-y1-y4+1]]>x的值可以被處理器使用于測(cè)定每個(gè)元件的光學(xué)放大倍數(shù)，它可以使用于反正切和視差邊緣的校正，如在我們的早期歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)EP1001256A1所述。
它還示出，寬幅條盤(pán)件的切向位移y可以按下式計(jì)算y=y1·y4-y3·y2y1+y4-y2-y3]]>這些公式可同樣地使用于計(jì)算第二個(gè)元件用的中心位置，它具有較窄的狹縫。
在進(jìn)行影象的校正之后，扭矩最終由光闌和光闌間區(qū)的校正寬度測(cè)定。
y因素可以使用于調(diào)節(jié)原始的邊緣位置值(y1…y4)以補(bǔ)償盤(pán)件的失配。這個(gè)調(diào)節(jié)應(yīng)在反正切和視差校正施加至狹縫邊緣位置之前進(jìn)行。
應(yīng)該指出，這些公式不要求直線的陣列器件的精確的切向或偏轉(zhuǎn)布局，這就是y校正因素自動(dòng)地使每個(gè)盤(pán)件的中心與陣列的中心對(duì)準(zhǔn)。還有校正因素給予全部盤(pán)件部分最佳的反正切校正，而不是對(duì)特定的盤(pán)件取向的最佳化。
應(yīng)該指出，第一公式給出光學(xué)半徑，而不必求解二次方程式的平方根，而它是現(xiàn)有技術(shù)中已知探測(cè)器裝置需要的。
在一項(xiàng)改進(jìn)中，處理器監(jiān)控盤(pán)件的計(jì)算的中心相對(duì)于扭矩桿軸的假設(shè)的轉(zhuǎn)動(dòng)的位移。在計(jì)算的中心由假設(shè)的軸的伸出量超過(guò)預(yù)定的安全極限的情況下，一個(gè)警告旗可以升起。
當(dāng)然應(yīng)該理解，本發(fā)明不應(yīng)局限于這里所述的任何特定的實(shí)施例。本發(fā)明提供一個(gè)位移中心，它使用轉(zhuǎn)動(dòng)的調(diào)制盤(pán)件與適當(dāng)?shù)奶綔y(cè)器陣列結(jié)合，從而使一個(gè)或兩個(gè)盤(pán)件的失配量能夠被補(bǔ)償。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)位移探測(cè)器，包括一個(gè)光輻射源，一個(gè)輻射探測(cè)器陣列，至少一個(gè)調(diào)制元件，該元件具有交替的第一和第二調(diào)制區(qū)，周邊有間距地圍繞元件的一個(gè)中心軸，第一和第二區(qū)具有不同的光學(xué)性能，以及相鄰的第一和第二區(qū)之間的過(guò)渡區(qū)，被一個(gè)實(shí)質(zhì)上徑向延伸的邊緣限定，該調(diào)制元件可相對(duì)于探測(cè)器陣列位移，從而使第一和第二區(qū)暴露至來(lái)自光輻射源的光輻射以及被探測(cè)器陣列跨過(guò)，以便在陣列上形成調(diào)制元件的上述的第一和第二區(qū)的一個(gè)影象，一個(gè)數(shù)據(jù)處理器，連接至探測(cè)器陣列，用以接收由于輻射投射在探測(cè)器上的來(lái)自陣列的相關(guān)的信號(hào)，以及其特征在于探測(cè)器陣列包括一個(gè)二維的探測(cè)器元件陣列，它產(chǎn)生一個(gè)第一和第二區(qū)的二維的影象；該處理器適用于由此二維的影象中識(shí)別在至少一個(gè)調(diào)制元件上各區(qū)的至少兩個(gè)不同的徑向延伸的邊緣的取向，以及由這些邊緣已確定的取向確定元件中心的位置。
2.按照權(quán)利要求1的光學(xué)位移探測(cè)器，其特征在于，調(diào)制元件包括一個(gè)第三調(diào)制區(qū)，它與第一和第二調(diào)制區(qū)有顯著的差別。
3.按照權(quán)利要求1或2的光學(xué)位移探測(cè)器，其特征在于，處理器適合于由被探測(cè)器陣列捕獲的影象識(shí)別每個(gè)已識(shí)別的邊緣的至少兩個(gè)徑向有間距部分的二維的影象。
4.按照權(quán)利要求3的光學(xué)位移探測(cè)器，其特征在于，處理器適合于確定已探測(cè)的邊緣的取向，其方法是產(chǎn)生一個(gè)矢量，它前進(jìn)通過(guò)兩個(gè)已識(shí)別的部分。
5.按照任何前述的權(quán)利要求的光學(xué)位移探測(cè)器，其特征在于，二維的陣列包括兩個(gè)子陣列，而且每個(gè)子陣列包括一個(gè)探測(cè)器元件的直線陣列。
6.按照權(quán)利要求5的光學(xué)位移探測(cè)器，其特征在于，兩個(gè)子陣列的探測(cè)器之間的間距小于準(zhǔn)備識(shí)別的邊緣之間的間距。
7.按照權(quán)利要求5或6的光學(xué)位移探測(cè)器，其特征在于，每個(gè)子陣列適合于產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的子影象，它前進(jìn)通過(guò)處理器，兩個(gè)子影象中的每一個(gè)相當(dāng)于第一和第二區(qū)的不同的部分。
8.按照權(quán)利要求5，6或7的光學(xué)位移探測(cè)器，其特征在于，子影象是在同一時(shí)間瞬間或者實(shí)質(zhì)上同一時(shí)間瞬間捕獲的。
9.按照任何前述的權(quán)利要求的光學(xué)探測(cè)器，其特征在于，處理器包括識(shí)別邊緣取向的器件，它借助識(shí)別第一影象內(nèi)調(diào)制區(qū)的一個(gè)第一邊緣的一個(gè)內(nèi)部分的位置以及第二影象內(nèi)第一邊緣的一個(gè)外部分的位置，器件，用于識(shí)別第一影象內(nèi)調(diào)制區(qū)的一個(gè)第二邊緣的一個(gè)內(nèi)部分的位置，以及第二影象內(nèi)第二邊緣的一個(gè)外部分的位置，取向測(cè)定器件，用于測(cè)定兩個(gè)邊緣至第一和第二影象內(nèi)各部分的相對(duì)位置的取向；以及位置測(cè)定器件，用于測(cè)定調(diào)制元件中心的位置至兩個(gè)已識(shí)別的邊緣的已測(cè)定的取向。
10.按照權(quán)利要求9的光學(xué)位移探測(cè)器，其特征在于，處理器適用于借助識(shí)別每個(gè)元件的至少兩個(gè)邊緣的取向來(lái)測(cè)定兩個(gè)第一和第二元件的轉(zhuǎn)動(dòng)中心。
11.按照任何前述的權(quán)利要求的光學(xué)位移探測(cè)器，其特征在于，第一和第二調(diào)制元件的每個(gè)第一區(qū)包括一個(gè)徑向延伸的狹縫，形成在周邊有間距的徑向延伸的邊緣之間。
12.按照權(quán)利要求11的光學(xué)位移探測(cè)器，其特征在于，在狹縫之間的第二區(qū)是不透明的。
13.按照任何前述的權(quán)利要求的光學(xué)位移探測(cè)器，其特征在于，二維的陣列的空間的延伸是這樣的，在使用中第一和第二強(qiáng)度門(mén)限值之間至少五個(gè)過(guò)渡經(jīng)?？梢员幻總€(gè)陣列探測(cè)。
全文摘要
一種光學(xué)位移探測(cè)器(200)，包括一個(gè)光輻射源(230)，一個(gè)輻射探測(cè)元件陣列(240)，至少一個(gè)調(diào)制元件(204，205)，具有交替的第一和第二調(diào)制區(qū)(206，207)，周邊有間距地圍繞元件的一個(gè)中心軸，第一和第二區(qū)具有不同的光學(xué)性能，以及相鄰的第一和第二區(qū)之間的過(guò)渡區(qū)被一個(gè)實(shí)質(zhì)上徑向延伸的邊緣限定，調(diào)制元件(240)相對(duì)于探測(cè)器陣列(240)位移，從而使第一和第二區(qū)(206，207)暴露至來(lái)自光輻射源(230)的光輻射以及被探測(cè)器陣列(240)跨過(guò)，以便在陣列(240)上形成調(diào)制元件的上述的第一和第二區(qū)的一個(gè)影象，以及一個(gè)數(shù)據(jù)處理器連接至探測(cè)器陣列，用以接收來(lái)自它的相關(guān)的信號(hào)，它代表投射在探測(cè)器上的輻射的強(qiáng)度。探測(cè)器陣列(240)包括一個(gè)二維的探測(cè)器元件陣列，它產(chǎn)生一個(gè)第一和第二區(qū)的二維的影象，而處理器適用于由此二維的影象中識(shí)別在至少一個(gè)調(diào)制元件上(204，205)至少兩個(gè)不同的徑向延伸的區(qū)域邊緣的取向，以及由這些邊緣已確定的取向確定元件中心的位置。
文檔編號(hào)G01L3/12GK1505750SQ02808858
公開(kāi)日2004年6月16日 申請(qǐng)日期2002年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月27日
發(fā)明者史蒂文·J·霍頓, 史蒂文 J 霍頓 申請(qǐng)人:Trw魯卡斯瓦里泰電動(dòng)操舵有限公司