(57)【要約】      （修正有）【課題】機械的公差影響の検知が特にその次の補償のために追加的ハードウエア費用なしに可能であるように、この角度決定方法を再現すること。【解決手段】光源と多数の光電式変換要素とを有するセンサーアレイを包含する送受信ユニット並びにこのユニットに対して回転自在に配置されて角度値の一義的でシーケンシャルの符号を有するコード担体によって自動車の操縦ハンドルの回転角度、特に角度状態を絶対決定する方法であって、この場合に符号に関連するセグメントがセンサーアレイ上に写像されて、現実の角度値に一致するコードワードを検出するセンサーアレイの出力信号における明暗変換の位置が評価される決定方法に関し、センサーアレイ上の明暗変換の現実の位置は理想の関係を表現する曲線と比較され、この曲線からの偏差の分布と大きさから公差偏差が測定装置の幾何学的構成で検出されることによって成功される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と多数の光電式変換要素とを有するセンサーアレイを包含する送受信ユニット並びにこのユニットに対して回転自在に配置されて角度値の一義的でシーケンシャルの符号を有するコード担体によって自動車の操縦ハンドルの回転角度、特に角度状態を絶対決定する方法であって、この場合に符号に関連するセグメントがセンサーアレイ上に写像されて、現実の角度値に一致するコードワードを検出するセンサーアレイの出力信号における明暗変換の位置が評価される決定方法において、センサーアレイ上の明暗変換の現実の位置は理想の関係を表現する曲線と比較され、この曲線からの偏差の分布と大きさから公差偏差が測定装置の幾何学的構成で検出されることを特徴とする方法。
【請求項２】
静的及び動的又はそのいずれか一方の公差偏差が測定装置の幾何学的構成で検出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
検出された公差偏差から、測定結果上のこの偏差の影響を補償する修正値が発生されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
第一近似では、明暗変換の現実の位置が同じ間隔のラスターと比較されるので、センサーアレイ上の符号の写像の平均最小構造幅が検出されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
同じ間隔のラスターと明暗変換の位置との比較は直線的回帰によって行われ、公知の位置を同じ間隔のラスターに記録し、直線が最小基準偏差により検出されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
直線の勾配から、センサーアレイ上の符号の写像の平均最小構造幅の寸法が、そして直線の軸線部分から、符号の幾何学的位置がセンサーアレイとの関係で測定されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
センサーアレイの出力信号における明暗変換の位置は信号側面の評価によって検出されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
相関フィルタにて、折り畳み作用によって出力信号と符号を表現する基準信号から相関函数が形成され、その極限値がコード信号の明暗変換の位置を与えるので、センサーアレイの出力信号における明暗変換の位置が検出されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光源と多数の光電式変換要素とを有するセンサーアレイを包含する送受信ユニット並びにこのユニットに対して回転自在に配置されて角度値の一義的で単線の符号を有するコード担体によって自動車の操縦ハンドルの回転角度、特に角度状態を絶対決定する方法であって、この場合に符号に関連するセグメントがセンサーアレイ上に写像されて、センサーアレイの出力信号が現実の角度値に一致するコードワードを検出するように評価される決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
操縦角度と呼ばれる操縦ハンドルの絶対角度状態は、自動車の場合にはこの値を走行動的制御システムに作用し得るために必要とされる。そのような走行動的制御システムは前記操縦角度値の他に、別の測定データ、およそ自動車の車輪回転数或いはその自動車の高軸を中心とする回転を得る。一方では、操縦角度ストッパが、他方では、操縦速度が必要とされるならば、それによりこの値は他の検出されたデータと一緒に走行動的制御システムによって評価され、アクチュエータ、例えばブレーキ及びエンジン管理部又はそれらのいずれか一方を制御するように変換され得る。
【０００３】
ドイツ特許出願公開第４０２２８３７号明細書（特許文献１）から、そのような方法を実施するのに適した操縦角度センサーが知られている。この文献に記載された操縦角度センサーは、電子式制御装置並びに二つの平行で且つ互いに間隔をおいて配置された要素、即ち一つの光源と列センサー、並びに光源と列センサーの間に配置されて操縦ハンドルと固定式に連結されたコード円板から成るセンサーユニットを包含する。符号としてこのコード円板には、３６０°にわたり拡がり、光スリットとして形成されたアルキメデス螺旋が設けられている。一定の操縦停止における列センサーの対応する変換要素の露光によって、今日の操縦角度調整に関する開示が得られる。符号として使用されたアルキメデス螺旋は連続的に延びて形成されているので、この螺旋はアナログ符号と見做され得る。しかし、同じ配列により、同様に良くコード円板上のディジタル符号が読み取られる。
【０００４】
ドイツ特許出願公開第１９７５８１０４号明細書（特許文献２）から、特許請求項１の上位概念による回転角度の絶対決定方法が知られている。この予め知られた方法では、センサーアレイの出力信号は鋭く一般にフランクと呼ばれる信号変更の評価によってコントラスト差に変換される。しかし、このコントラスト差は角度情報を表示する黒白マスターと比較されるので、マイクロ制御器によって解読される。
【０００５】
この予め公知の方法は、確かに理想的条件の下で基本的に、 一方では、全光学システムの現実だが、回避できない機械的公差が、並びに他方では、特にコード担体の支持がフランクの位置の明らかな偏差とそれによりこの偏差から誘導されたコントラスト差を惹起される試行された角度値を検出する課題が解決することができる。それ故に、この影響を補償する追加的措置として、この方法では、符号を二つの光源により異なる方向から照明するか、或いは一つの光源から作用される二つのセンサーアレイを使用することが提案されている。けれども、これは、各場合にハードウエアにおいて追加的費用が必要であることを意味する。
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第４０２２８３７号明細書
【特許文献２】ドイツ特許出願公開第１９７５８１０４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
それ故に、この論議された先行技術から出発して、この発明の課題は、機械的公差影響の検知が特にその次の補償のために追加的ハードウエア費用なしに可能であるように、前記種類の方法を再現することを基礎としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、この発明によると、センサーアレイ上の明暗変換( Hell-Dunkel-Uebergaenge)の現実位置と理想の関係を表現する曲線と比較され、この曲線からの偏差の分布と大きさから、公差偏差が測定装置の幾何学的構成で検出されることによって解決される。
【０００８】
この場合には、静的及び動的公差偏差は測定装置の幾何学的構成で検出され得て、その公差偏差から測定結果上のこの偏差の影響を補償する修正値が発生され得る。
【０００９】
この方法の好ましい構成では、第一近似において、明暗変換の現実の位置が同じ間隔のラスターと比較されるので、センサーアレイ上の符号の写像の平均最小構造幅が検出される。
【００１０】
同じ間隔のラスターと明暗変換の位置とのこの比較は、特に好ましくは、直線的回帰（linearen Regression ) によって行われ、公知の位置を同じ間隔のラスターに記録し、直線が最小基準偏差により検出され、この場合には、直線の勾配から、センサーアレイ上の符号の写像の平均最小構造幅の寸法が、そして直線の軸線部分から、符号の幾何学的位置がセンサーアレイとの関係で測定される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明の別の利点と構成は、 別の従属請求項の構成部材並びに一実施例の次の詳細な説明である。
【実施例】
【００１２】
この実施例の場合には、 角度値のディジタル符号を意味するコードトラックを有するコード担体が光電式送受信ユニットに対して回転自在に支承される角度センサー配列装置が提供されている。この場合に、コードトラックは０度から３６０度までの角度値の一義的な符号を意味し、送受信ユニットの受信器が多数のホトダイオードから形成された列センサー、 所謂ホトダイオードアレイ（ＰＤＡ）によって形成される。この例では、ＰＤＡが使用され、１２８個の個々のピクセルと呼ばれるホトダイオードを有する。このＰＤＡはそれに付属した光送信器によって、およそ照明ダイオードは符号をえ含有するコード担体によって照明される。この場合に符号は例えば光透過性中断のシリーズによって不透過性材料から成るコード担体によって実現される。この符号の半径方向照射の場合には、これは対応するコード担体のシリンダ外面上の循環トラックとして実現される、軸方向照射の場合には、コード円盤上の一定平均半径をもつ円環状トラックとして実現される。
【００１３】
この符号の照射によってＰＤＡ上に対応する角度位置を表わす光分布が写像される。角度符号化の所望の分解度並びにその他の幾何学的関係に応じてＰＤＡ上の符号の写像の最小構造幅が生じる。それによってここでＰＤＡ上の光分布の二つの明暗変換の間の最短間隔が示されるべきであり、この間隔は、観察された実施例では、コード担体上の一度の角度間隔或いはＰＤＡ上のおよそ１０ピクセルの長さに一致する。
【００１４】
符号は湾曲されたトラックを形成するが、しかし直線センサー列上に写像されると言う事実は、コード担体上の湾曲されたトラックの展開によって周辺方向に生じるコード担体上の符号の一定選定最小構造幅の場合には、この直線センサー列上の位置に依存して、直線センサー列上の写像の現実最小構造幅のシステム的変更が惹起される。即ち、直線に延長された符号では、写像の最小構造幅がセンサー列上に一定である間に、湾曲された符号トラックの効果は写像の現実最小構造幅がＰＤＡの中心におけるその他に理想的幾何学的関係では、最小値を採り、ＰＤＡの縁に対して増加する形式に変更する。理想的幾何学的構成からの構成の各偏差はこのシステム的偏差の経過の変更を導く。偏差のこの変更の種類と大きさから引き起こす公差を推論し且つ測定値の対応する修正を行うことができるので、正確にこれはこの発明の方法を利用する。  
【００１５】
光分布によって生じたＰＤＡの出力信号は、この出力信号から基礎になっている角度情報が検出されるこの方法の出力点を形成する。
【００１６】
このために、まず最初にＰＤＡ上の光分布における明暗変換の位置が検出される。これは、これが既に予め知られた方法で記載されるように、例えば信号に存在するフランクの検出によって行われる、或いはしかしＰＤＡの出力信号が基準信号との折り畳み作用によって修正される一段或いは多段の相関方法によって行われる。  
【００１７】
前記相関方法では、所望の情報のほかに、種々の障害を含み得るＰＤＡ信号は、フィルタ機能をもつ第一相関フィルタ内で折り畳まれ、その機能はＰＤＡ信号から明暗マスターを再構成し、ＰＤＡに関する幾何学的位置を決定することを可能とする。そのために使用されたフィルタ機能は３６０度にわたる全コードシリーズ或いはこれから相対的に短い区分を意味する基準信号曲線である。そのような部分では、例えば段階機能或いはジャンプ機能が重要であり、このジャンプ機能が対応する最小幅では、およそ中心に明暗変換に対応するい信号ジャンプを有する。このフィルタの成果は、各場合にて、際立った極限にて明暗変換のシリーズに関する並びにＰＤＡに関する位置に関する情報を含有する第一相関関数”信号”である。
【００１８】
ＰＤＡ上の明暗変換のそれにより公知の位置は、同時にＰＤＡ上の符号の写像の既に要求された現実の最小構造幅に関する並びにＰＤＡ上の位置に依存してその経路に関する情報を含有する。
【００１９】
この種の符号に基づいて、直線的符号の場合には、それぞれ二つの互いに接続する明暗変換の間の間隔はそれぞれ正確にＰＤＡ上の写像の最小構造幅の整数の倍数に一致する。これは符号の湾曲されたトラックの場合にも、既に記載されたシステム的偏差にもかかわらず、少なくともほぼその場合であるので、この仮定に由来する突起は良好な第一近似を意味し、これから出発して成果の洗練が行われ得る。
【００２０】
同じだが、可変の間隔をもつラスターを明暗変換のシリーズに適合するので、この状況をこの発明による方法では利用する。これは、例えば直線的回帰によって行われ得て、この際に公知の位置を同じ間隔から成るラスターに記録し、誤差平方方法によって回帰直線が検出される。適合した直線の勾配は現実の関係を最良に表現する平均的最小構造幅の試行された寸法を与える。
【００２１】
さらに、この直線の軸線部分がコードの幾何学的位置をＰＤＡとの関係で再現する。この場合には、特にこの位置を検出するためにおよそ一個のフランクが引き込まれなかったことは注目に値される、これはこの予め知られた方法では先行技術からの場合である。ＰＤＡとの関係におけるコードの位置はここではむしろＰＤＡ信号の全情報から検出されるので、得られた情報はサブピクセル精度をもつ静的値を意味する。
【００２２】
直線的符号をもつ公差なし幾何学的構成の理想の場合には、検出された直線上のしかも全符号に関するすべての明暗変換が位置し、この際にこの直線からの単に静的、即ち無秩序に分布された偏差が示されなければならなかった。
【００２３】
湾曲された符号をもつ公差なし幾何学的構成の理想の場合には、検出された直線を包囲して、およそ放物線状に湾曲された曲線上のすべての明暗変換が位置し、その曲線はＰＤＡの中央に最小値を有し、この際に同様にこの曲線からの単に静的、即ち無秩序に分布された偏差が示されただろう。
【００２４】
けれども、特にコード担体の軸線或いは支持の公差によって、コード印刷の誤差によって或いはＰＤＡの或いはこれを受ける案内板の傾斜及び移動又はそのいずれか一方によって、現実には、符号とＰＤＡの互いの半径方向且つ正接な移動が生じる。前もって仮定された理想的幾何学からのこの偏差によって、理想曲線からの明暗変換の位置の偏差が生じ、この曲線からこの種の偏差が明確に認識できるばかりではなく、むしろ対応する修正措置に関して成果にも補償できる。
【００２５】
例えばコード担体の回転軸線とＰＤＡの間の間隔の誤差が曲線の曲率の変更において述べて、この際により大きい間隔が曲線のより小さい曲率を惹起して、より僅かな間隔が曲線のより大きい曲率を惹起する。それ故に、曲線の曲率から支持の半径方向偏差を推論され得る。
【００２６】
理想的位置からＰＤＡの正接な、横移動は、中央からＰＤＡの一端或いは他端までの曲線の最小値の移動を惹起する。
【００２７】
コード担体とＰＤＡの互いの理想的位置からのこれと他の組合せた偏差は、曲線の経過から検出され、適切な修正によって補償される。この際に静的偏差が条件付き構成によって、並びに動的、即ちコード担体の運動の経過で変動する偏差が検出される。
【００２８】
このために、周期的にベクトルとしてコード担体とＰＤＡの間の位置決め誤差の各角度算出により、つまり値と方向によって検出され、角度修正値に換算され、その修正値により測定された角度がその出力或いは再処理前に従属した直線によって修正される。