二维和三维位置感测系统及其传感器的制造方法_3

文档序号:9431124阅读:来源:国知局
例中,处理器可W滤波原始或最终强度信号W去除虚假值。例如,可 W滤波强度信号W去除由低强度水平围绕的一个或少量传感器元件的高强度水平。孔板和 传感器阵列118的几何形状可W被布置成使得来自福射源110的福射将照射一组传感器元 件。如果少于应当由福射源照射的一小组元件具有高强度水平并且由具有低强度水平的传 感器元件围绕,则该组元件可w被当作具有低强度水平。
[0056] 再次参考图1,传感器100相对于x-y平面成预定角定位。在该实施例中,传感器 100与X和y维度成45。角定位。处理器120接收强度信号122并且确定来自福射源110 的福射入射在传感器100上所成的角0 (图1)。
[0057] 处理器120基于中屯、传感器元件确定角0。运可W使用各种几何或计算方法或方 法的组合实现。
[0058]在图3上示出了几何方法。处理器120确定相对于基准点的角0,所述基准点将 典型地在传感器100的尺寸内。在一些实施例中,基准点可W在传感器100的尺寸的外部。 在本实施例中,角0相对于在孔124的中屯、的基准点130是确定的。传感器阵列位于离孔 板一定距离h处,传感器阵列的中屯、140在基准点130的正后方。中屯、传感器元件2894与 传感器阵列的中屯、140间隔距离d。可W如下计算角0 :
[0059] Z0=Za+ZP
[0060] =tani(d/h)+45。
[0061] 在一些实施例中,查找表可W用于确定角0。可W事先为传感器阵列114中的每 个传感器元件116计算角0并且结果可W存储在处理器120可访问的查找表中。处理器 120然后可W在已识别中屯、元件之后查找角0。
[0062] 基准点130和角共同限定线132,福射源110沿着所述线相对于传感器100定位。
[0063] 接着参考图8,该图示出了用于估计福射源210相对于x-y平面的位置的系统 200。系统200包括类似于传感器100的一对传感器202和204。传感器202具有基准点 230。线232穿过基准点230并且与y维度成角0。传感器204具有基准点236。线246 穿过基准点236并且与y维度成角4。福射源210位于线232和246的交叉点处。传感器 202和204可W共用处理器220使得它们的相应传感器阵列214和248将强度信号提供给 处理器220。处理器220W上面关于线132和图3所述的方式计算线232和246。处理器 220可任何方式计算线,包括上述的查找表方法。
[0064] 线232和246位于x-y平面上。处理器220计算线232和246交叉的交叉点250。 交叉点250是福射源210的位置的估计。
[0065] 基准点236位于x-y平面的原点并且在点(0, 0)。基准点236和230在X维度上 分离距离d使得基准点230位于点(d,0)。处理器220计算角0和4,如上所述。福射源 310位于点(Xp,yp)。如下计算福射源210的估计位置:
[0066]
[0067]
[0068] 处理器220可W被配置成重复地估计福射源210的位置。当福射源来回移动时,它 的估计位置被记录,提供福射源的运动的记录。可选地,处理器220可W将当前或记录(或 两者)提供给禪合到处理器的设备。
[0069] 接着参考图9,该图示出了二维位置传感器300。传感器300具有两个传感器阵列 314h和314v,每个传感器阵列是具有感测福射源310所发射的福射的传感器元件31化和 316V的线性阵列传感器。每个传感器阵列314h、314v定位在孔板318之后。福射源310定 位在=维感测区域311中,在Z维度上与传感器300间隔。孔板318具有形成于其中并且与 传感器阵列314h的中屯、对准的孔324hW允许来自福射源310的福射仅仅入射在传感器元 件31化中的一些上。类似地,孔板318具有与传感器314V中屯、对准的孔324VW允许来自 福射源310的福射仅仅入射在传感器元件316V中的一些上。在该实施例中,孔324h、324v 为圆形。
[0070] 传感器阵列31化和316V正交地布置。传感器元件31化竖直地(在y维度上) 延伸使得当福射源310在y和Z维度(Z维度垂直于图9的平面)上移动时穿过孔324h的 福射保持入射在传感器元件31化上。类似地,传感器元件316v在X维度上延伸使得当福 射源310在X和Z维度上移动时来自福射源310的福射保持入射在传感器元件316V上。
[0071] 传感器阵列314h、314v的每一个均将强度信号32化、322V提供给处理器320。
[0072] 处理器320基于强度信号32化识别中屯、传感器元件31化C,如上面关于强度信号 122 (图4和7)所述。处理器320基于基准点33化和中屯、传感器元件316hc计算平面33化。 基准点33化在孔324h的中屯、。平面33化平行于y轴并且穿过中屯、传感器元件316hc和 基准点23化。平面33化与Z轴成角0。可W使用几何或计算方法计算平面33化,如上所 述。
[0073] 处理器320也基于强度信号322V识别中屯、传感器元件31化V。处理器320基于 基准点330V和中屯、传感器元件316hv计算平面332V。基准点330V在孔324v的中屯、。平 面332v平行于X轴并且穿过中屯、传感器元件316hv和基准点330v。平面332v与y轴成角 a〇
[0074] 处理器320然后计算平面332v和33化之间的交叉线352。福射源310位于交叉 线352上或附近。
[00巧]接着参考图10,该图示出了用于通过组合二维传感器300和一维传感器100估计 =维空间中的福射源310的位置的位置感测系统301。在该实施例中,传感器100的传感器 阵列114禪合到代替处理器120 (图1)的处理器320。传感器100和300分离已知距离d。 传感器300如上所述用于估计线352。来自福射源310的福射也入射在传感器100上。处理 器320接收来自传感器阵列114的强度信号并且识别中屯、传感器元件116,如上所述。处理 器320计算平面358,所述平面平行于y轴并且穿过传感器100的中屯、传感器元件116 (图 3)和基准点130 (图3)。处理器320计算平面358与线352的交叉点360并且该交叉点是 S维空间中的福射源310的位置的估计。
[0076]图10的实施例示出了 =维位置感测系统301,该系统是使用=个传感器(其可W 共用单处理器)估计=维中的福射源的位置的例子。更一般地,诸如传感器100的=个传 感器可W用于基于来自福射源的福射入射在每个传感器上而计算=个平面。处理器计算= 个平面的交叉点。估计福射源处于交叉点。
[0077] 福射源的估计位置的精度可W由S个传感器的取向影响。例如,如果传感器中的 两个的线性传感器阵列共线或几乎共线,则由处理器计算的平面中的两个将或可W平行或 可W不靠近福射源交叉。=个线性传感器优选地被定位成使得它们的相应传感器阵列不共 线。
[0078] 在一些实施例中,传感器阵列中的两个可W平行,而第=传感器阵列正交于平行 传感器阵列。图11示出了 =维位置感测系统400。一维传感器402、404和406共用处理器 420。传感器402和404共线并且平行于X轴。传感器406平行于y轴。来自福射源410的 福射入射在所有=个传感器上。处理器基于分别从传感器402、404和406接收的强度信号 计算平面462、464和466。平面462和464在线468交叉。平面466在点470与平面462 和464交叉,该点是福射源410的位置的估计。
[0079] 参考图12,该图示出了另一个=维位置感测系统500。系统500具有类似于传感 器300 (图9)的两个传感器502和504。每个传感器具有两个传感器阵列(如上面关于传 感器300所述)并且每个传感器阵列禪合到处理器520。处理器520W上面关于传感器300 所述的方式基于从传感器502接收的强度信号计算线552并且基于从传感器502接收的强 度信号计算线570。福射源510位于线552和570的
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