用于测量旋转轴的旋转位置的基于图像的传感器的制作方法

技术特征：
1.一种非接触式传感器，所述非接触式传感器包括：图像传感器，被配置为捕获可旋转轴的表面的一部分的图像数据；以及电子控制单元，通信地耦合到图像传感器，所述电子控制单元被配置为：从图像传感器接收图像数据并将图像数据存储在电子控制单元的存储器组件中，所述图像数据包括多个图像帧，确定图像空间中在图像数据的第一帧中出现的一个或多个表面特征与在图像数据的第二帧中出现的相同的一个或多个表面特征之间的变换，基于变换和图像空间与物体空间之间的定量表征的关系确定在捕获图像数据的第二帧时可旋转轴的旋转位置，以及将在捕获图像数据的第二帧时可旋转轴的旋转位置存储在电子控制单元的存储器组件中。2.如权利要求1所述的非接触式传感器，其中在可旋转轴的在其期间捕获图像数据的第一帧的旋转之后的旋转期间捕获图像数据的第二帧。3.如权利要求1所述的非接触式传感器，还包括：照明设备，被配置为倾斜地照亮可旋转轴的表面，其中图像传感器被配置为从可旋转轴的被照亮的表面的一部分捕获图像数据。4.如权利要求3所述的非接触式传感器，其中从照明设备发射的撞击可旋转轴的表面的光的光路的入射角在撞击点处相对于与可旋转轴的表面相切的平面在35度与55度之间。5.如权利要求3或4所述的非接触式传感器，其中照明设备是包括大于1.0mm2的发射面积的led。6.如权利要求3或4所述的非接触式传感器，其中照明设备发射中心波长在大约610nm与大约670nm之间的光。7.如权利要求3或4所述的非接触式传感器，其中照明设备经由一个或多个光学元件倾斜地照亮可旋转轴的表面，所述一个或多个光学元件形成从照明设备发射到可旋转轴的表面的光的光路，其中所述一个或多个光学元件包括非球面折射透镜元件、双凸或平凸球面折射透镜元件或反射镜元件中的至少一种。8.如权利要求1-4中的任一项权利要求所述的非接触式传感器，其中电子控制单元还被配置为：基于可旋转轴在捕获图像数据的第一帧时可旋转轴的旋转位置与在捕获图像数据的第二帧时可旋转轴的旋转位置之间经过的旋转距离以及捕获图像数据的第一帧的时间与捕获图像数据的第二帧的时间之间经过的时间量来计算可旋转轴的旋转速度，以及将旋转速度存储在电子控制单元的存储器组件中。9.如权利要求8所述的非接触式传感器，其中经过的时间量是基于从第一帧到第二帧的帧数和图像传感器的帧速率来确定的。10.如权利要求1-4中的任一项权利要求所述的非接触式传感器，其中图像传感器是单色cmos图像传感器。11.如权利要求1-4中的任一项权利要求所述的非接触式传感器，其中图像传感器是在红色至近红外光谱范围内具有增强响应的单色cmos图像传感器。12.如权利要求1-4中的任一项权利要求所述的非接触式传感器，其中图像传感器的光
路在可旋转轴的表面上的撞击点处标称地遵循可旋转轴的半径。13.如权利要求1-4中的任一项权利要求所述的非接触式传感器，其中图像传感器的像素阵列被对准，使得来自图像传感器的图像数据的行标称地与可旋转轴的旋转的方向对准。14.如权利要求1-4中的任一项权利要求所述的非接触式传感器，其中图像传感器的像素阵列包括多个像素，并且由电子控制单元接收的图像数据由像素阵列的所述多个像素中的不到全部数量的像素定义。15.一种方法，所述方法包括：从图像传感器接收图像数据并将图像数据存储在电子控制单元的存储器组件中，所述图像数据包括多个图像帧；确定图像空间中在图像数据的第一帧中出现的一个或多个表面特征与在图像数据的第二帧中出现的相同的一个或多个表面特征之间的变换；基于变换和图像空间与物体空间之间的定量表征的关系确定在捕获图像数据的第二帧时可旋转轴的旋转位置；以及将在捕获图像数据的第二帧时可旋转轴的旋转位置存储在电子控制单元的存储器组件中。16.如权利要求15所述的方法，还包括：基于可旋转轴在捕获图像数据的第一帧时可旋转轴的旋转位置与在捕获图像数据的第二帧时可旋转轴的旋转位置之间经过的旋转距离以及捕获图像数据的第一帧的时间与捕获图像数据的第二帧的时间之间经过的时间量来计算可旋转轴的旋转速度；以及将旋转速度存储在电子控制单元的存储器组件中。17.如权利要求16所述的方法，其中经过的时间量是基于从第一帧到第二帧的帧数和图像传感器的帧速率来确定的。18.如权利要求15-17中的任一项权利要求所述的方法，其中图像传感器是单色cmos图像传感器。19.如权利要求15-17中的任一项权利要求所述的方法，其中图像传感器是在红色至近红外光谱范围内具有增强响应的单色cmos图像传感器。20.如权利要求15-17中的任一项权利要求所述的方法，其中图像传感器的像素阵列被对准，使得来自图像传感器的图像数据的行标称地与可旋转轴的旋转的方向对准。21.一种系统，所述系统包括：通信地耦合到计算设备的第一非接触式传感器和第二非接触式传感器，其中：第一非接触式传感器包括被配置为捕获可旋转轴的表面的第一部分的图像数据的第一图像传感器，第二非接触式传感器包括被配置为捕获可旋转轴的表面的第二部分的图像数据的第二图像传感器，其中第一部分和第二部分沿着可旋转轴轴向分离，以及计算设备被配置为：接收来自第一图像传感器的第一图像数据和来自第二图像传感器的第二图像数据，第一图像数据和第二图像数据各自包括多个图像帧，确定图像空间中在第一图像数据的第一帧中出现的一个或多个表面特征与在第一图
像数据的第二帧中出现的相同的一个或多个表面特征之间的第一变换，基于第一变换和第一图像传感器的图像空间与物体空间之间的第一定量表征的关系确定在捕获第一图像数据的第二帧时可旋转轴的第一旋转位置，确定图像空间中在第二图像数据的第一帧中出现的一个或多个表面特征与在第二图像数据的第二帧中出现的相同的一个或多个表面特征之间的第二变换，基于第二变换和第一图像传感器的图像空间与物体空间之间的第二定量表征的关系确定在捕获第二图像数据的第二帧时可旋转轴的第二旋转位置，计算可旋转轴的第一旋转位置与第二旋转位置之间的角度差，从而确定在可旋转轴的第一部分与第二部分之间可旋转轴的扭转偏转，以及将可旋转轴的扭转偏转存储在计算设备的存储器组件中。22.如权利要求21所述的系统，其中：第一非接触式传感器还包括照明设备，所述照明设备被配置为倾斜地照亮可旋转轴的表面的第一部分，其中第一图像传感器被配置为从可旋转轴的被照亮的表面的一部分捕获图像数据，以及第二非接触式传感器还包括照明设备，所述照明设备被配置为倾斜地照亮可旋转轴的表面的第二部分，其中第二图像传感器被配置为从可旋转轴的被照亮的表面的一部分捕获图像数据。

技术总结
非接触式传感器包括被配置为捕获可旋转轴的表面的一部分的图像数据的图像传感器和通信地耦合到图像传感器的电子控制单元。电子控制单元被配置为从图像传感器接收具有多个帧的图像数据并将图像数据存储在电子控制单元的存储器组件中，确定图像空间中在图像数据的第一帧中出现的一个或多个表面特征与在图像数据的第二帧中出现的相同的一个或多个表面特征之间的变换，基于变换和图像空间与物体空间之间的定量表征的关系确定在捕获图像数据的第二帧时可旋转轴的旋转位置，并存储可旋转轴的旋转位置。转轴的旋转位置。转轴的旋转位置。


技术研发人员：M
受保护的技术使用者：坎麦克斯动力有限责任公司
技术研发日：2021.04.20
技术公布日：2023/1/13