WEAR TOLERANT HYDRAULIC/PNEUMATIC PISTON POSITION SENSING USING OPTICAL SENSORSThe present invention relates to using a self calibrating and recalibrating (230, 925) optical sensors piston rod displacement. Self calibration enables field calibration of uncalibrated (230, 925) optical sensors. During operation, recalibration enables detecting and correcting for wear and damage of the (200) piston rod and/or (230, 925) optical sensors. (210) Calibration positions on the surface of the (200) piston rod are imaged by (230) optical sensors using laser or darkfield lenses designed for optical computer mice. Natural surface patterns can be used in locations where (210) calibration positions are required, which reduces or eliminates the need for marked (210) calibration positions. Marked (210) calibration positions are spatially unique encoded sequences used to determine thepiston rod absolute position. Storing only the significant features of (210) calibration positions saves significant memory. The reduced memory requirements of each (210) calibration position enablethe use of closely spaced or continuous (210) calibration positions. Multiple (210) calibration position features and multiple (230, 925) optical sensors together collectively provide immunity to localized (208) surface damage. Proximity sensors, (925) time of flight sensors and (031) cumulative relative displacement are used to estimate the (200) piston rod absolute displacement and reduce the number of spatially unique (210) calibration positions needed to compare in order to determine the piston rod absolute displacement.A kind of optical sensor includes the actuator for being mutually shifted machine components, connector or other mechanical device to measure absolute mechanical displacement, comprising:a) optical component 230 aims at 200 surface of moving parts of mechanical device described in observation to pick-up image 001 208, the optical component 230 of mechanical device and pick-up image 001 relatively moves in observation, so as to the optics structure of pick-up image 001 in the installation to another part of the mechanical device of part 230；b) selected member, to select the point 014 being contrasted with adjacent ambient from the image 001；c) a plurality of calibrating positions 210, to have one and adjacent ambient shape on the surface 208 in each calibrating position 210 in contrast with known calibration point arrangement；d) component of a detection alignment 026, to by being contrasted described in matching with adjacent ambient point 014 and it is described with it is adjacent the known calibration point that near-ambient is contrasted detects the moving parts 200 with the optical component 230 of pick-up image 001 in institute the alignment of calibrating position 210 is stated, the absolute position so as to the moving parts 200 relative to the optical component 230 of pick-up image 001 setting is the known absolute position；e) alternate member alternately measures the absolute position of the moving parts 200 rather than directly detects 206 and calibration bits set 210 alignment；f) identification means, to identify the calibrating position 210, wherein in the known absolute position of the calibrating position 210 nearby detect that the absolute position of the detection alignment 026 and the moving parts 200 measured mismatches the calibration bits 210 known absolute position is set, so that the known absolute position of the calibrating position 210 may be updated；andg) identification means, to identify the calibrating position 210, wherein not in absolute position known to the calibrating position 210 near setting, the absolute position that the alternating of the detection alignment 026 measures is detected, in order to delete the identification calibrating position 210；therefore, the optical component 230 of the moving parts 200 relative to pick-up image 001 is corrected in the calibrating position 210 known absolute position；therefore, the calibrating position 210 is not required to mark 200 surface 208 of moving parts of mechanical device under observation on；therefore, the alternately measurement absolute position component is able to verify that the known absolute position of the calibrating position 210, therefore, described alternately measurement absolute position component can improve the accuracy of the known absolute position of the calibrating position 210；therefore, the alternating measurement absolute position component can identify and delete the calibrating position 210, be no longer detectable；and therefore, the optics device can release the calibrating position 210, be no longer detectable, used memory.
광학 센서를 사용하는 내마모성 유압식/공압식 피스톤 위치 센싱본 발명은 광학 센서(230, 925) 피스톤 로드 변위를 자가 교정 및 재교정을 사용하는 것에 관한 것이다. 자가 교정은 비교정된 광학 센서(230, 925)의 장 교정을 가능하게 한다. 동작 시, 재교정은 피스톤 로드(200) 및/또는 광학 센서(230, 925)의 마모와 손상을 검출하고 정정할 수 있다. 피스톤 로드(200)의 표면 상의 교정 위치(210)는 레이져 또는 광학 컴퓨터 마이스를 위해 설계된 암시야 렌즈를 사용하여, 광학 센서(230)에 의해 이미징된다. 자여적인 표면 패턴은 교정 위치(210)가 요구되는 로케이션에서 사용도리 수 있고, 이는 마킹된 교정 위치(210)에 대한 필요성을 줄이거나 제거한다. 마킹된 교정 위치(210)는 피스톤 로드 절대 위치를 결정하는데 사용되는 공간적으로 고유한 인코딩된 시퀀스이다. 교정 위치(210)의 중요한 특징만 저장하는 것은 중요한 메모리를 아낀다. 각각의 교정 위치(210)의 감소된 메모리 요구사항은 밀접 배치 또는 연속적인 교정 위치(210)의 사용을 가능하게 한다. 복수의 교정 위치 특징(210) 및 복수의 광학 센서(230, 925)는 국부적인 표면 손상(208)에 대한 면역성을 함께 집합적으로 제공한다. 근접 센서, 비행 시간 센서(925) 및 누적 상대 변위(031)는 피스톤 로드(200) 절대 변위를 추정하는데 사용되고, 피스톤 로드 절대 변위를 결정하기 위해, 비교에 필요한 공간적으로 고유한 교정 위치(210)의 개수를 줄인다.작동기, 조인트 또는 서로에 대해 이동하는 기계적 부분을 포함하는 다른 기계 장비의 절대 기계적 변위를 측정하기 위한 광학 장비에 있어서, 상기 광학 장비는,a) 관측 중인 상기 기계 장비의 이동 부분(200)의 표면(208)에 지향된 이미지(001)를 캡쳐하는 광학 수단(230) - 상기 기계적 장비는 이미지(001)를 캡쳐하는 광학 수단(230)에 대해 이동하여서 상기 이미지(001)를 캡쳐하는 광학 수단(230)이 상기 기계 장비의 또 다른 부분에 장착됨 - 과,b) 상기 이미지(001)로부터 인접한 주변부와 대비되는 점들(014)을 선택하는 수단과,c) 복수의 교정 위치들(210) - 상기 각각의 교정 위치(210)에서, 상기 표면(208) 상의 인접한 주변부와 대비되는 알려진 교정 점들의 배열이 있음 - 과,d) 인접한 주변부와 대비되는 상기 점들(014)과 인접한 주변부와 대비되는 알려진 교정 점들과 매칭함에 의해, 인접한 주변부와 대비되는 알려진 교정 점들의 배열을 가진 상기 교정 위치(210)에서, 상기 이미지(001)를 캡쳐하는 광학 수단(230)에 의해, 상기 이동 부분(200)의 정렬을 검출하는 수단(026) - 이미지(001)를 캡쳐하는 상기 광학 수단(230)에 대해 상기 이동 부분(220)의 절대 위치는 상기 검출된 정렬(026)에서 알려짐 - 과,e) 상기 교정 위치(210)와의 정렬을 직접 검출(026)하는 것 이외에, 상기 이동 부분(200)의 상기 절대 위치를 대안적으로 측정하는 수단과,f) 상기 검출된 정렬(026)이 상기 교정 위치(210)의 상기 알려진 절대 위치 근처에서 검출되고, 상기 이동 부분(200)의 상기 대안적으로 측정된 절대 위치는 상기 교정 위치(210)의 상기 알려진 절대 위치와 매칭되지 않는 상기 교정 위치(210)를 식별하는 수단 - 상기 식별된 교정 위치(210)의 상기 알려전 절대 위치는 업데이트될 수 있음 - 과,g) 상기 검출된 정렬(026)에서 상기 대안적으로 측정된 절대 위치가 상기 교정 위치(210)의 상기 알려진 절대 위치 근처에서 검출되지 않는 상기 교정 위치(210)를 식별하는 수단 - 상기 식별된 교정 위치(210)는 삭제될 수 있음 - 을 포함하되,이미지(001)를 캡쳐하는 상기 광학 수단(230)에 대해, 상기 이동 부분(200)의 상기 알려진 절대 위치는 상기 교정 위치(210)로 정정되고,상기 교정 위치(210)는 관측 중인 상기 기계 장비의 상기 이동 부분(200)의 상기 표면(208) 상의 마킹을 요구하지 않고,절대 위치를 대안적으로 측정하는 상기 수단은 상기 교정 위치(210)의 상기 알려진 절대 위치를 확증하고,절대 위치를 대안적으로 측정하는 상기 수단은 상기 교정 위치(210)의 상기 알려진 절대 위치의 정확성을 개선할 수 있고,절대 위치를 대안적으로 측정하는 상기 수단은, 더 이상 검출가능하지 않은 상기 교정 위치(210)를 식별하고, 삭제할 수 있고,상기 광학 장비는 더 이상 검출가능하지 않은 상기 교정 위치(210)에 의해 사용된 메모리를 방출하는(release), 광학 장비.