[發(fā)明專利]安全的位置測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410774512.3
• 申請日: 2014-12-16
• 公開（公告）號: CN104713464B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: G.羅伊辛格
• 申請（專利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01B7/00
• 分類號: G01B7/00;G01D5/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張濤;胡莉莉

本發(fā)明涉及一種用于掃描整體量具（20）的探針頭（30），在所述整體量具上沿著測量方向（25）周期地構(gòu)造有具有周期（27）的標(biāo)記（22），其中所述探針頭（30）具有數(shù)字信號處理裝置（11）和至少兩個用于通過掃描所述標(biāo)記（22）來產(chǎn)生傳感器信號（36、35）的單個傳感器（40），其中所述數(shù)字信號處理裝置（11）被設(shè)立用于，從所述傳感器信號（36、35）中產(chǎn)生至少一個高精確的輸出信號（60），其中所述探針頭被設(shè)立用于，輸出至少兩個不同類型的輸出信號（60、61、62），其中所述至少兩個不同類型的輸出信號（60、61、62）包括至少一個安全的輸出信號（61、62）和至少一個高精確的輸出信號（60）。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于掃描整體量具的探針頭和一種具有這樣的探針頭和整體量具的位置測量裝置。

背景技術(shù)

在機(jī)器和設(shè)備制造中，安全這個主題贏得越來越大的意義。與此相應(yīng)地，對要遵循的安全標(biāo)準(zhǔn)的要求也提高，所述安全標(biāo)準(zhǔn)用于人員保護(hù)，但是也越來越多地用于有形資產(chǎn)和環(huán)境的保護(hù)。

功能性安全的目的是最小化或消除不僅在機(jī)器或設(shè)備的未受干擾的運(yùn)行中而且在機(jī)器或設(shè)備的受干擾的運(yùn)行中都可能出現(xiàn)的危險。這首先通過冗余系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。因此移動軸在面向安全的應(yīng)用中需要冗余的位置信息，以便可以滿足相應(yīng)的安全功能。為了獲得不相關(guān)的位置值可以實(shí)現(xiàn)不同的系統(tǒng)配置。每個軸使用兩個測量設(shè)備提供了一種可能性。然而，由于成本原因，在多種情況下致力于具有僅僅一個位置測量設(shè)備的解決方案。這樣的位置測量設(shè)備可以通過由有間距的傳感器掃描具有在測量方向上周期性布置的標(biāo)記的整體量具來產(chǎn)生所謂的正弦/余弦信號。

由US 6 295 992 B1已知位置測量系統(tǒng)，在該位置測量系統(tǒng)中通過掃描整體量具而產(chǎn)生并且分析正弦和余弦信號。可以預(yù)處理所述正弦和余弦信號，以便改進(jìn)測量結(jié)果。

所期望的是，說明一種針對位置和/或速度的測量裝置，該測量裝置是功能性安全的并且盡管如此提供盡可能精確的測量值。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明提出具有獨(dú)立權(quán)利要求的特征的用于掃描整體量具的探針頭和具有這樣的探針頭和整體量具的位置測量裝置。有利的設(shè)計方案是從屬權(quán)利要求以及隨后的說明書的主題。

根據(jù)本發(fā)明的探針頭被設(shè)立用于輸出兩個不同類型的輸出信號并且從而一方面允許位置和/或速度（每時間的位置變化）的安全測量而另一方面允許位置和/或速度的精確測量。本發(fā)明的核心是用于提供功能性安全的模擬信號處理和用于提高測量精確度的數(shù)字信號處理的組合。

為此，探針頭具有至少兩個用于產(chǎn)生傳感器信號的單個傳感器。至少兩個單個傳感器在測量方向上彼此具有間距，其中該間距優(yōu)選地是周期的多倍加上周期的一小部分、特別是四分之一，以便產(chǎn)生已知的正弦和余弦信號。從傳感器信號中產(chǎn)生至少兩個不同類型的輸出信號并且輸出到上一級的分析單元、例如SPS或傳動調(diào)速器。

一方面，傳感器信號在探針頭中分別被單獨(dú)地處理（放大、解調(diào)制、振幅/偏差調(diào)節(jié)）并且作為安全的輸出信號在探針頭的第一輸出端上輸出。從那里輸出信號可以被傳輸?shù)接糜诜治觥⒃诖颂貏e是用于評估功能性安全的上一級的分析單元。然而，所述安全的輸出信號在分辨率方面被設(shè)定為所掃描的整體量具的周期，因?yàn)閿?shù)字制備（Aufbereitung）在此由于面向安全的原因是不允許的。因此適宜地，安全的輸出信號首先或僅僅被用于安全功能。

另一方面，傳感器信號在探針頭中數(shù)字地被處理和制備并且作為高精確的輸出信號在探針頭的第二輸出端上輸出。從那里輸出信號可以被傳輸?shù)接糜诜治觥⒃诖颂貏e是用于確定探針頭相對于整體量具的位置和/或速度的上一級的分析單元。所述高精確的輸出信號在分辨率方面沒有被設(shè)定為所掃描的整體量具的周期，因?yàn)閿?shù)字制備是允許的。因此適宜地，高精確的輸出信號首先或僅僅被用于位置或速度功能。

安全的輸出信號優(yōu)選地是模擬信號（例如正弦和余弦信號），而高精確的輸出信號可以是模擬信號（正弦、余弦、TTL）或數(shù)字編碼信號。