专利名称：用于位置测量的方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求I的前序部分所述的用于位置测量的一种方法以及根据权利要求10的前序部分所述的ー种与此有关的装置。
背景技术：
这种方法可以用作在磁性工作的位置传感器中进行三维位置确定的分析方法。在DE 10 2008 024 103 Al中公开了利用磁体以及利用检测该磁体的磁场强度的传感器来进行位置测量的一种装置，其中该磁体和/或该传感器与可移动元件协同工作。借助该可移动元件可以致使在该传感器与该磁体之间的相对移动，使得能够根据由该传感
器所检测的、由该磁体所生成的磁场对应于在坐标系中的坐标(X，y, Z)来确定该可移动元件的位置。为此该传感器确定在该传感器中的ー个位置或同一位置上作用的、该磁场的磁场强度在三个线性无关的空间方向上的分量(Bx，By, Bz)。该磁体如此来选择，使得其生成可解析描述的磁场。
发明内容
本发明所基于的任务是提供针对这种装置来用于位置测量的一种方法，该方法以简单的方式和方法来运行。该任务在ー种通用方法中通过权利要求I的特征部分特征以及在ー种与此有关的装置中通过权利要求10的特征部分特征而得到解決。在本发明的方法中，在磁场半空间中沿坐标系的坐标轴的每个坐标X，y, z单独并明确地通过由传感器所检测的、磁场强度在该坐标系的全部空间方向中的分量(Bx，By, Bz)的组合确定。从而为了进行相应的位置确定，在传感器中的ー个位置上測量磁场强度的分量Bx，By, Bz就足够了，也即仅仅測量ー个三值组，然后由该三值组以简单的方式和方法就能够计算该空间位置的坐标X，y，z。从而能够确定的是，本发明的方法仅需要微小的设备耗费并且非常快速地工作。本发明的其他扩展是从属权利要求的主題。用于位置确定的该方法可以进ー步简化，其方式是，作为可解析描述的磁场使用基本上理想的偶极子场。为此优选地设置直径与圆柱高度之比约为I :1的圆柱磁体的场，因为这种圆柱磁体可以简单而造价合理地制造。但作为偶极子场也可以使用球磁体的场。该方法可以进行改进，使得坐标X，y，z由对应于相应坐标轴的磁场强度(Bx，By，Bz)、与位置有关的磁场量Btl和恒定的系统量之间的ー种商关系来描述。在此该系统量包括磁体的磁导率常数和偶极距。磁场量Btl再次包括在一个空间方向上的分量(Bx, By, Bz)和磁场强度的大小。因为在此仅涉及简单的计算步骤，所以具有微小功率的造价合理的微处理器就足够进行其计算了。在此尤其按照如下来确定坐标
权利要求
1.一种用于利用磁体(2)并利用检测该磁体(2)的磁场强度的传感器(3)来进行位置测量的方法，其中该磁体(2)和/或该传感器(3)与可移动元件(4)协同作用，其中借助该可移动元件(4)能够致使在该传感器(3)与该磁体(2)之间的相对移动，使得能够对应于坐标系中的坐标(X，y，ζ )根据由该传感器(3)所检测的、由该磁体(2)所生成的磁场(5)来确定该可移动元件(4)的位置，其中该磁体(2)生成可解析描述的磁场(5)，并且其中该传感器(3)确定在该传感器(3)中的一个位置(7)上作用的、该磁场(5)的磁场强度在三个线性无关的空间方向(6)中的分量(Bx，By, Bz)，其特征在于，在该磁场(5)的半空间中沿该坐标系的坐标轴(6)的每个坐标X，y, ζ单独地并明确地通过由该传感器(3)所检测的、所述磁场强度在该坐标系的所有空间方向(6)中的分量(Bx, By, Bz)的组合来确定。
2.根据权利要求I所述的用于位置测量的方法，其特征在于，作为可解析描述的磁场(5)设置基本上理想的偶极子场，优选是直径与圆柱高度之比约为I :1的圆柱磁体(2)的场，尤其是球磁体的场。
3.根据权利要求I或2所述的用于位置测量的方法，其特征在于，所述坐标(x，y，z)由对应于相应坐标轴(6)的磁场强度(Bx, By, Bz)、与位置有关的磁场量Btl以及恒定的系统量之间的一种商关系来描述，其中该系统量包括所述磁体(2)的磁导率常数和偶极距，以及该磁场量Btl包括在一个空间方向(6)上的分量(Bx，By, Bz)以及磁场强度的大小，尤其是通过按照如下来确定所述坐标其中
4.一种用于利用磁体(2)并利用检测磁场强度的传感器(3)来进行位置测量的方法，其中该磁体(2)和/或该传感器(3)与可移动元件(4)协同作用，并且其中借助该可移动元件(4 )能够致使在该传感器(3 )与该磁体(2 )之间的相对移动，使得能够对应于坐标系中的坐标(X，y，ζ )根据由该传感器(3 )所检测的、由该磁体(2 )所生成的磁场(5 )来确定该可移动元件(4)的位置，其中该磁体(2)生成磁场(5)，该磁场至少在一个不位于该传感器(3)与该磁体(2)之间的面(14)上扭曲，优选被屏蔽，并且其中该传感器(3)确定在该传感器(3)中的一个位置(7)上作用的、该磁场(5)的磁场强度在三个线性无关的空间方向(6)中的分量(Bx，By, Bz)，其特征在于，在第一步骤中，在未扭曲磁场(5)的半空间中沿该坐标系的坐标轴(6)的每个坐标χ, y, ζ被设定为起始值(Xci, Y0, Ztl),在第二步骤中，由关于致使扭曲的面(14)而面对称的、尤其镜像对称的至少两个未扭曲磁场(5,5 )的布置来描述磁场模型,并且在第三步骤中在该磁场模型中从该起始值(X(l，I0, Ztl)开始通过由该传感器(3)所检测的、所述磁场强度在该坐标系和该磁场模型的所有空间方向(6)上的分量(Bx，By, Bz)的迭代组合来进行位置确定。
5.根据权利要求4所述的用于位置测量的方法，其特征在于，自由选择地把在未扭曲磁场(5)的半空间中沿坐标轴(6)的每个坐标χ, y, ζ设定为起始值(Xci, y0, ζ。)。
6.根据权利要求4或5所述的用于位置测量的方法，其特征在于，根据权利要求1、2或3所述的一种方法把在未扭曲磁场(5)的半空间中沿坐标轴(6)的每个坐标χ，y, ζ设定为起始值(χ。, y0, zQ)。
7.根据权利要求4、5或6所述的用于位置测量的方法，其特征在于，所述磁场模型是两个基本上理想的偶极子场(5，5')的镜像对称的磁场，其关于至少一个致使扭曲的面(14)镜像对称并在一侧极性反转。
8.根据权利要求4至7之一所述的用于位置测量的方法，其特征在于，所述磁场模型包括面常数(η )，以考虑致使扭曲的至少一个面(14)的边界面效应。
9.根据权利要求4至8之一所述的用于位置测量的方法，其特征在于，所述磁场模型按照如下来确定
10.一种装置，尤其是在金属机壳中的装置，优选洗涤处理设备，其具有机壳(10)以及可旋转悬挂在该机壳(10)中的滚筒(9)，其特征在于，该滚筒(9)在该机壳(10)中的相对位置通过根据权利要求I至9之一工作的方法确定。
全文摘要
本发明涉及用于利用磁体(2)并利用检测该磁体(2)的磁场强度的传感器(3)来进行位置测量的方法。该磁体(2)和/或该传感器(3)与可移动元件(4)协同作用。该可移动元件(4)对应于坐标系中的坐标(x,y,z)的位置能够根据由该传感器(3)所检测的、由该磁体(2)所生成的磁场(5)来确定。该传感器(3)确定在该传感器(3)中的一个位置(7)上作用的、该磁场(5)的磁场强度在三个线性无关的空间方向(6)中的分量(Bx,By,Bz)。该磁体(2)生成可解析描述的磁场(5)。在该磁场(5)的半空间中沿坐标系的坐标轴(6)的每个坐标x,y,z单独地并明确地通过由该传感器(3)所检测的、磁场强度在坐标系的所有空间方向(6)中的分量(Bx,By,Bz)的组合来确定。
文档编号G01R33/02GK102822630SQ201180018760
公开日2012年12月12日 申请日期2011年2月10日 优先权日2010年2月12日
发明者F.阿尔门丁格, E.宾得 申请人:马夸特机械电子有限责任公司