專(zhuān)利名稱(chēng)：用于位置測(cè)量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求I的前序部分所述的用于位置測(cè)量的一種方法以及根據(jù)權(quán)利要求10的前序部分所述的ー種與此有關(guān)的裝置。
背景技術(shù)：
這種方法可以用作在磁性工作的位置傳感器中進(jìn)行三維位置確定的分析方法。在DE 10 2008 024 103 Al中公開(kāi)了利用磁體以及利用檢測(cè)該磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度的傳感器來(lái)進(jìn)行位置測(cè)量的一種裝置，其中該磁體和/或該傳感器與可移動(dòng)元件協(xié)同工作。借助該可移動(dòng)元件可以致使在該傳感器與該磁體之間的相對(duì)移動(dòng)，使得能夠根據(jù)由該傳感
器所檢測(cè)的、由該磁體所生成的磁場(chǎng)對(duì)應(yīng)于在坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(X，y, Z)來(lái)確定該可移動(dòng)元件的位置。為此該傳感器確定在該傳感器中的ー個(gè)位置或同一位置上作用的、該磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度在三個(gè)線性無(wú)關(guān)的空間方向上的分量(Bx，By, Bz)。該磁體如此來(lái)選擇，使得其生成可解析描述的磁場(chǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所基于的任務(wù)是提供針對(duì)這種裝置來(lái)用于位置測(cè)量的一種方法，該方法以簡(jiǎn)單的方式和方法來(lái)運(yùn)行。該任務(wù)在ー種通用方法中通過(guò)權(quán)利要求I的特征部分特征以及在ー種與此有關(guān)的裝置中通過(guò)權(quán)利要求10的特征部分特征而得到解決。在本發(fā)明的方法中，在磁場(chǎng)半空間中沿坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸的每個(gè)坐標(biāo)X，y, z單獨(dú)并明確地通過(guò)由傳感器所檢測(cè)的、磁場(chǎng)強(qiáng)度在該坐標(biāo)系的全部空間方向中的分量(Bx，By, Bz)的組合確定。從而為了進(jìn)行相應(yīng)的位置確定，在傳感器中的ー個(gè)位置上測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度的分量Bx，By, Bz就足夠了，也即僅僅測(cè)量ー個(gè)三值組，然后由該三值組以簡(jiǎn)單的方式和方法就能夠計(jì)算該空間位置的坐標(biāo)X，y，z。從而能夠確定的是，本發(fā)明的方法僅需要微小的設(shè)備耗費(fèi)并且非常快速地工作。本發(fā)明的其他擴(kuò)展是從屬權(quán)利要求的主題。用于位置確定的該方法可以進(jìn)ー步簡(jiǎn)化，其方式是，作為可解析描述的磁場(chǎng)使用基本上理想的偶極子場(chǎng)。為此優(yōu)選地設(shè)置直徑與圓柱高度之比約為I :1的圓柱磁體的場(chǎng)，因?yàn)檫@種圓柱磁體可以簡(jiǎn)單而造價(jià)合理地制造。但作為偶極子場(chǎng)也可以使用球磁體的場(chǎng)。該方法可以進(jìn)行改進(jìn)，使得坐標(biāo)X，y，z由對(duì)應(yīng)于相應(yīng)坐標(biāo)軸的磁場(chǎng)強(qiáng)度(Bx，By，Bz)、與位置有關(guān)的磁場(chǎng)量Btl和恒定的系統(tǒng)量之間的ー種商關(guān)系來(lái)描述。在此該系統(tǒng)量包括磁體的磁導(dǎo)率常數(shù)和偶極距。磁場(chǎng)量Btl再次包括在一個(gè)空間方向上的分量(Bx, By, Bz)和磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小。因?yàn)樵诖藘H涉及簡(jiǎn)單的計(jì)算步驟，所以具有微小功率的造價(jià)合理的微處理器就足夠進(jìn)行其計(jì)算了。在此尤其按照如下來(lái)確定坐標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種用于利用磁體(2)并利用檢測(cè)該磁體(2)的磁場(chǎng)強(qiáng)度的傳感器(3)來(lái)進(jìn)行位置測(cè)量的方法，其中該磁體(2)和/或該傳感器(3)與可移動(dòng)元件(4)協(xié)同作用，其中借助該可移動(dòng)元件(4)能夠致使在該傳感器(3)與該磁體(2)之間的相對(duì)移動(dòng)，使得能夠?qū)?yīng)于坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(X，y，ζ )根據(jù)由該傳感器(3)所檢測(cè)的、由該磁體(2)所生成的磁場(chǎng)(5)來(lái)確定該可移動(dòng)元件(4)的位置，其中該磁體(2)生成可解析描述的磁場(chǎng)(5)，并且其中該傳感器(3)確定在該傳感器(3)中的一個(gè)位置(7)上作用的、該磁場(chǎng)(5)的磁場(chǎng)強(qiáng)度在三個(gè)線性無(wú)關(guān)的空間方向(6)中的分量(Bx，By, Bz)，其特征在于，在該磁場(chǎng)(5)的半空間中沿該坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸(6)的每個(gè)坐標(biāo)X，y, ζ單獨(dú)地并明確地通過(guò)由該傳感器(3)所檢測(cè)的、所述磁場(chǎng)強(qiáng)度在該坐標(biāo)系的所有空間方向(6)中的分量(Bx, By, Bz)的組合來(lái)確定。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于位置測(cè)量的方法，其特征在于，作為可解析描述的磁場(chǎng)(5)設(shè)置基本上理想的偶極子場(chǎng)，優(yōu)選是直徑與圓柱高度之比約為I :1的圓柱磁體(2)的場(chǎng)，尤其是球磁體的場(chǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用于位置測(cè)量的方法，其特征在于，所述坐標(biāo)(x，y，z)由對(duì)應(yīng)于相應(yīng)坐標(biāo)軸(6)的磁場(chǎng)強(qiáng)度(Bx, By, Bz)、與位置有關(guān)的磁場(chǎng)量Btl以及恒定的系統(tǒng)量之間的一種商關(guān)系來(lái)描述，其中該系統(tǒng)量包括所述磁體(2)的磁導(dǎo)率常數(shù)和偶極距，以及該磁場(chǎng)量Btl包括在一個(gè)空間方向(6)上的分量(Bx，By, Bz)以及磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小，尤其是通過(guò)按照如下來(lái)確定所述坐標(biāo)其中
4.一種用于利用磁體(2)并利用檢測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度的傳感器(3)來(lái)進(jìn)行位置測(cè)量的方法，其中該磁體(2)和/或該傳感器(3)與可移動(dòng)元件(4)協(xié)同作用，并且其中借助該可移動(dòng)元件(4 )能夠致使在該傳感器(3 )與該磁體(2 )之間的相對(duì)移動(dòng)，使得能夠?qū)?yīng)于坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(X，y，ζ )根據(jù)由該傳感器(3 )所檢測(cè)的、由該磁體(2 )所生成的磁場(chǎng)(5 )來(lái)確定該可移動(dòng)元件(4)的位置，其中該磁體(2)生成磁場(chǎng)(5)，該磁場(chǎng)至少在一個(gè)不位于該傳感器(3)與該磁體(2)之間的面(14)上扭曲，優(yōu)選被屏蔽，并且其中該傳感器(3)確定在該傳感器(3)中的一個(gè)位置(7)上作用的、該磁場(chǎng)(5)的磁場(chǎng)強(qiáng)度在三個(gè)線性無(wú)關(guān)的空間方向(6)中的分量(Bx，By, Bz)，其特征在于，在第一步驟中，在未扭曲磁場(chǎng)(5)的半空間中沿該坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸(6)的每個(gè)坐標(biāo)χ, y, ζ被設(shè)定為起始值(Xci, Y0, Ztl),在第二步驟中，由關(guān)于致使扭曲的面(14)而面對(duì)稱(chēng)的、尤其鏡像對(duì)稱(chēng)的至少兩個(gè)未扭曲磁場(chǎng)(5,5 )的布置來(lái)描述磁場(chǎng)模型,并且在第三步驟中在該磁場(chǎng)模型中從該起始值(X(l，I0, Ztl)開(kāi)始通過(guò)由該傳感器(3)所檢測(cè)的、所述磁場(chǎng)強(qiáng)度在該坐標(biāo)系和該磁場(chǎng)模型的所有空間方向(6)上的分量(Bx，By, Bz)的迭代組合來(lái)進(jìn)行位置確定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于位置測(cè)量的方法，其特征在于，自由選擇地把在未扭曲磁場(chǎng)(5)的半空間中沿坐標(biāo)軸(6)的每個(gè)坐標(biāo)χ, y, ζ設(shè)定為起始值(Xci, y0, ζ。)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的用于位置測(cè)量的方法，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種方法把在未扭曲磁場(chǎng)(5)的半空間中沿坐標(biāo)軸(6)的每個(gè)坐標(biāo)χ，y, ζ設(shè)定為起始值(χ。, y0, zQ)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4、5或6所述的用于位置測(cè)量的方法，其特征在于，所述磁場(chǎng)模型是兩個(gè)基本上理想的偶極子場(chǎng)(5，5')的鏡像對(duì)稱(chēng)的磁場(chǎng)，其關(guān)于至少一個(gè)致使扭曲的面(14)鏡像對(duì)稱(chēng)并在一側(cè)極性反轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7之一所述的用于位置測(cè)量的方法，其特征在于，所述磁場(chǎng)模型包括面常數(shù)(η )，以考慮致使扭曲的至少一個(gè)面(14)的邊界面效應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至8之一所述的用于位置測(cè)量的方法，其特征在于，所述磁場(chǎng)模型按照如下來(lái)確定
10.一種裝置，尤其是在金屬機(jī)殼中的裝置，優(yōu)選洗滌處理設(shè)備，其具有機(jī)殼(10)以及可旋轉(zhuǎn)懸掛在該機(jī)殼(10)中的滾筒(9)，其特征在于，該滾筒(9)在該機(jī)殼(10)中的相對(duì)位置通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求I至9之一工作的方法確定。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于利用磁體(2)并利用檢測(cè)該磁體(2)的磁場(chǎng)強(qiáng)度的傳感器(3)來(lái)進(jìn)行位置測(cè)量的方法。該磁體(2)和/或該傳感器(3)與可移動(dòng)元件(4)協(xié)同作用。該可移動(dòng)元件(4)對(duì)應(yīng)于坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(x,y,z)的位置能夠根據(jù)由該傳感器(3)所檢測(cè)的、由該磁體(2)所生成的磁場(chǎng)(5)來(lái)確定。該傳感器(3)確定在該傳感器(3)中的一個(gè)位置(7)上作用的、該磁場(chǎng)(5)的磁場(chǎng)強(qiáng)度在三個(gè)線性無(wú)關(guān)的空間方向(6)中的分量(Bx,By,Bz)。該磁體(2)生成可解析描述的磁場(chǎng)(5)。在該磁場(chǎng)(5)的半空間中沿坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸(6)的每個(gè)坐標(biāo)x,y,z單獨(dú)地并明確地通過(guò)由該傳感器(3)所檢測(cè)的、磁場(chǎng)強(qiáng)度在坐標(biāo)系的所有空間方向(6)中的分量(Bx,By,Bz)的組合來(lái)確定。
文檔編號(hào)G01R33/02GK102822630SQ201180018760
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月12日
發(fā)明者F.阿爾門(mén)丁格, E.賓得 申請(qǐng)人:馬夸特機(jī)械電子有限責(zé)任公司