Traitement en cours

Veuillez attendre...

Paramétrages

Paramétrages

Aller à Demande

1. WO1999000645 - PROCEDE DE DETERMINATION DE LA POSITION ANGULAIRE ABSOLUE DU VOLANT DE DIRECTION D'UN VEHICULE A MOTEUR ET CAPTEUR DE L'ANGLE DE BRAQUAGE OPTOELECTRONIQUE

Note: Texte fondé sur des processus automatiques de reconnaissance optique de caractères. Seule la version PDF a une valeur juridique

[ DE ]
Patentansprüche

1. Verfahren zum Bestimmen der absoluten Winkelstellung des Lenk- rades eines Kraftfahrzeuges innerhalb eines Segmentes von 360° unter Verwendung eines optoelektronischen Lenkwinkelsensors mit folgenden Schritten:
- Bestrahlen eines eine lichtdurchlässige Codespur (7, 8) aufweisenden Codegebers (3) mit einer Lichtquelle (2) zum Abbilden der durch die Codespur (7, 8) erzeugten Lichtspur (9, 10) auf der photosensitven Oberfläche eines Zeilensensors (4),
- Abtasten der Lichtspur (9, 10) mit dem Zeilensensor (4) und
- Beaufschlagen einer Auswerteeinheit (5) mit den Ausgangssignalen des Zeilensensors (4) zur Bestimmung der absoluten Winkelstellung des Lenkrades,
dadurch gekennzeichnet, daß
- als Codespur eine Abtastlinie (8) und eine Referenzlinie (7) von der Lichtquelle (2) bestrahlt werden
- und die Abbildung der Lichtspuren (9, 10) der Abtastlinie (8) und der Referenzlinie (7) auf der photosensitiven Oberfläche des

Zeilensensors (4) dergestalt erfolgt, daß sich die Hell-Dunkel- Übergänge (11 , 12) einer Lichtspur (9, 10) über mehrere Bildpunkte (4') des Zeilensensors (4) hinweg erstrecken, und
- daß die Bestimmung der Winkelstellung des Lenkrades durch subpixelgenaues Ermitteln des Abstandes zwischen sich entsprechenden Charakteristika der von dem Zeilensensor (4) erfaßten Signalcluster (S.,, S2) der Abtastlichtspur (10) und der Referenzlichtspur (9) erfolgt, welcher Abstand als Maß für die absolute Winkelstellung des Lenkrades verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstandsbestimmung der der Abtastlichtspur (10) und der Referenzlichtspur (9) zugeordneten Signalcharakteristika in einem ersten Auswerteschritt eine Interpolation der je Bildpunkt des Zeilen- sensors (4) abgetasteten Signale eines Hell-Dunkel-Übergangs der

Referenzlichtspur (9) und der Abtastlichtspur (10) zur Erzeugung eines jeweils quasi analogen Hell-Dunkel-Übergangs-Signals (17) erfolgt, welche interpolierten Signale (17) in einem weiteren Aus- werteschritt zur Erzeugung von hochaufgelösten Sprungsignalen mit einem vorbestimmten Schweliwert (18) verglichen werden, woran anschließend eine Bestimmung des Abstandes (A) der beiden Sprungsignale zueinander unter Verwendung einer Auswertelogik (15) erfolgt und durch die Auswertelogik (15) eine Überabtastung der Zeilensignale durchgeführt wird, deren Auswertetakt höher als der Pixeltakt des Zeilensensors (4) ist, so daß jeder Bildpunkt (4') durch eine der Taktrate der Überabtastung entsprechenden Anzahl von Meßwerten dargestellt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur

Abstandsbestimmung in einem ersten Schritt beide Hell-Dunkel- Übergange der Referenzlichtspur (9) und der Abtastlichtspur (10) zur Erzeugung von jeweils quasi analogen Hell-Dunkel-Übergangs- Signalen interpoliert werden und nach Bildung der Sprungsignale die Orte der beiden Flanken eines solchen Signales gemittelt werden bevor zur Lenkwinkelbestimmung der Abstand der Mittelwerte der Orte der beiden interpolierten Sprungsignale ermittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeilensensorsignal in einer dem 16-fachen des Pixeltaktes entsprechenden Rate überabgetastet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstandsbestimmung der der Abtastlichtspur (10) und der Referenzlichtspur (9) zugeordneten Signale in einem ersten Auswerteschritt die Lage der Lichtspuren (9, 10) auf dem Zeilensensor (4) bzw. die Lage der von jeder Lichtspur erzeugten, sich über mehrere Bildpunkte (4') des Zeilensensors (4) erstreckenden Signalcluster (S.,, S2) der Lichtspuren (9, 10) ermittelt wird und anschließend jedes Signalcluster (S^ S2) mit einem vorbestimmten Referenzimpuls zur Ermittlung von Korrelationskoeffizienten verglichen wird, welches Vergleichen in einer vorbestimmten Schrittweite, die kleiner als die Erstreckung eines Bildpunktes (4') ist, erfolgt, und die Be- Stimmung des Abstandes von Abtastlichtspur (10) und Referenzlichtspur (9) durch Bestimmen des Abstandes zwischen den beiden Extrema der ermittelten Korrelationsfunktionsabschnitte erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die

Ermittlung der Lage der Signalcluster durch hierarchisches Suchen, bei der die Schrittweite des Abtastens der Zeilensensorsignale mit dem Referenzimpuls größer ist als die Erstreckung eines Bild- punktes, und das Auffinden eines Signalclusters durch einen

Schwellwertvergleich des jeweils ermittelten Korrelationskoeffizi- enten erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Lage der Signalcluster in einem ersten Auswerteschritt durch eine Interpolation der je Bildpunkt des Zeilensensors (4) abgetasteten Signale der beiden Hell-Dunkel-Übergänge des Signalclusters der Referenzlichtspur (9) und der Abtastlichtspur (10) zur Erzeugung von jeweils quasi analogen Hell-Dunkel- Übergangs-Signalen erfolgt, welche interpolierten Signale in einem weiteren Auswerteschritt zur Erzeugung von hochaufgelösten Sprungsignalen mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstandsbestimmung der der Abtastlichtspur (10) und der Referenzlichtspur (9) zugeordneten Signale die Schwerpunkte der von jeder Lichtspur (9, 10) erzeugten, sich über mehrere Bildpunkte (4') des Zeilensensors (4) erstreckenden Signalcluster ermittelt werden und anschließend der Abstand der beiden Schwerpunkte zueinander bestimmt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kompensation des Achsspiels und der Exzen- trizität des Codegebers (3) durch Mitteln von zuvor bestimmten

Winkelwerten von zwei sich diametral gegenüberliegenden, lichtbeaufschlagten Zeilensensoren (4, 19) erfolgt.

10. Optoelektronischer Lenkwinkelsensor zum Bestimmen der absolu- ten Winkelstellung des Lenkrades eines Kraftfahrzeuges innerhalb eines Segmentes von 360° umfassend einen Codegeber mit einer Codespur und eine als Zeilensensor ausgebildete Sensoreinrichtung, welcher Codegeber mit der Drehbewegung des Lenkrades relativ zum Zeilensensor bewegbar und von seiner einen Seite mit Licht bestrahlt ist, so daß die Codespur auf der photosensitiven Oberfläche des Zeilensensors abgebildet und von diesem erfaßbar ist, welcher Zeilensensor zur Bestimmung der erfaßten Codespur- Signale an eine elektronische Auswerteeinheit angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Codespur des Codegebers (3) aus einer Abtastlinie (8) und einer Referenziinie (7) besteht und die durch die Lichtbestrahlung des Codegebers (3) erzeugten Lichtspuren (9, 10) der Referenzlinie (7) und der Abtastlinie (8) bei ihrer Ab- bildung auf den Zeilensensor (4) eine sich über mehrere Bildpunkte

(4') erstreckende Unscharfe im Hell-Dunkel-Übergang zwischen dem Hellbereich der Lichtspur (9, 10) und den benachbarten dunklen Bereichen aufweisen und die von den Signalen des Zeilensensors (4) beaufschlagte Auswerteeinheit (5) eine Einrichtung zum subpixelgenauen Ermitteln des Abstandes zwischen sich entsprechenden Charakteristika der von dem Zeilensensor (4) erfaßten Signalcluster der Abtastlichtspur (10) und der Referenzlichtspur (9) umfaßt, welcher Abstand ein Maß für die absolute Winkelstellung des Lenkrades ist.

1 1. Optoelektronischer Lenkwinkelsensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ermitteln des Abstandes einen Interpolator (13) zum Erzeugen eines interpolierten Signales (17) aus dem bildpunktweise abgetasteten ortsdiskreten Zeilensi- gnal, einen Vergleicher (14) zum Abgleichen des interpolierten Signales (17) mit einem vorbestimmten Schwellwert (18) zur Erzeugung von Sprungsignalen sowie eine Auswertelogik (15) zum Bestimmen des Abstandes (A) von Referenzsignal und Abtastsignal umfaßt, welche Auswertelogik (15) zur Überabtastung der Zeilen- sensorsignale mit einem vorbestimmten Takt, der höher als der Pixeltakt des Zeilensensors (4) ist, getaktet ist.

12. Optoelektronischer Lenkwinkelsensor nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß sich der Hell-Dunkel-Übergang (1 1 , 1 1 ', 12) einer Lichtlinie (9,10) im Bereich von 10 - 90% des Übergangs über

3 bis 10 Pixel, insbesondere über 5 - 7 Pixel erstreckt.

13. Optoelektronischer Lenkwinkelsensor nach Anspruch 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeilensensor (4) bzw. die Bildpunkte (4') und ein der Auswerteeinheit (5) zugeordneter Mikro- controller Pixel-synchron arbeiten.

14. Optoelektronischer Lenkwinkelsensor nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Überabtastungsrate der Zeilensensorsignale dem 16-fachen Takt entspricht, mit welchem der Zeilensensor (4) bzw. die einzelnen Pixel (4') getaktet sind und der Zeilensensor (4) einen Signal-Rausch-Abstand (SNR) von mindestens 30dB besitzt.

15. Optoelektronischer Lenkwinkelsensor nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzlinie (7) ei- ne konzentrische, im peripheren Bereich der Codescheibe (3) angeordnete Linie und die Abtastlinie (8) eine von innen nach außen größer werdende archimedische Spirale mit einer sich um 360° erstreckenden Windung ist.

16. Optoelektronischer Lenkwinkelsensor nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Codegeber auf einem Zylinder angeordnet ist, der koaxial zur Drehachse der Lenkspindel angeordnet ist.

17. Optoelektronischer Lenkwinkelsensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzlinie ein Kreis mit einem senkrecht auf der Lenkachse stehenden Radius und die Abtastlinie eine Schraubenlinie mit gleichem Radius sind.

18. Optoelektronischer Lenkwinkelsensor nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter, diametral dem ersten Zeilensensor (4) gegenüberliegender, mit seiner Längsachse zur Längsachse des ersten Zeilensensors (4) fluchtend angeordneter, von einer Lichtquelle beauf- schlagter Zeilensensor (19) vorgesehen ist.