安全的位置测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于扫描整体量具（20）的探针头（30），在所述整体量具上沿着测量方向（25）周期地构造有具有周期（27）的标记（22），其中所述探针头（30）具有数字信号处理装置（11）和至少两个用于通过扫描所述标记（22）来产生传感器信号（36、35）的单个传感器（40），其中所述数字信号处理装置（11）被设立用于，从所述传感器信号（36、35）中产生至少一个高精确的输出信号（60），其中所述探针头被设立用于，输出至少两个不同类型的输出信号（60、61、62），其中所述至少两个不同类型的输出信号（60、61、62）包括至少一个安全的输出信号（61、62）和至少一个高精确的输出信号（60）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于扫描整体量具的探针头和一种具有这样的探针头和整体量具的位置测量装置。
技术介绍
在机器和设备制造中，安全这个主题赢得越来越大的意义。与此相应地，对要遵循的安全标准的要求也提高，所述安全标准用于人员保护，但是也越来越多地用于有形资产和环境的保护。功能性安全的目的是最小化或消除不仅在机器或设备的未受干扰的运行中而且在机器或设备的受干扰的运行中都可能出现的危险。这首先通过冗余系统来实现。因此移动轴在面向安全的应用中需要冗余的位置信息，以便可以满足相应的安全功能。为了获得不相关的位置值可以实现不同的系统配置。每个轴使用两个测量设备提供了一种可能性。然而，由于成本原因，在多种情况下致力于具有仅仅一个位置测量设备的解决方案。这样的位置测量设备可以通过由有间距的传感器扫描具有在测量方向上周期性布置的标记的整体量具来产生所谓的正弦/余弦信号。由US 6 295 992 B1已知位置测量系统，在该位置测量系统中通过扫描整体量具而产生并且分析正弦和余弦信号。可以预处理所述正弦和余弦信号，以便改进测量结果。所期望的是，说明一种针对位置和/或速度的测量装置，该测量装置是功能性安全的并且尽管如此提供尽可能精确的测量值。
技术实现思路
根据本专利技术提出具有独立权利要求的特征的用于扫描整体量具的探针头和具有这样的探针头和整体量具的位置测量装置。有利的设计方案是从属权利要求以及随后的说明书的主题。根据本专利技术的探针头被设立用于输出两个不同类型的输出信号并且从而一方面允许位置和/或速度（每时间的位置变化）的安全测量而另一方面允许位置和/或速度的精确测量。本专利技术的核心是用于提供功能性安全的模拟信号处理和用于提高测量精确度的数字信号处理的组合。为此，探针头具有至少两个用于产生传感器信号的单个传感器。至少两个单个传感器在测量方向上彼此具有间距，其中该间距优选地是周期的多倍加上周期的一小部分、特别是四分之一，以便产生已知的正弦和余弦信号。从传感器信号中产生至少两个不同类型的输出信号并且输出到上一级的分析单元、例如SPS或传动调速器。一方面，传感器信号在探针头中分别被单独地处理（放大、解调制、振幅/偏差调节）并且作为安全的输出信号在探针头的第一输出端上输出。从那里输出信号可以被传输到用于分析、在此特别是用于评估功能性安全的上一级的分析单元。然而，所述安全的输出信号在分辨率方面被设定为所扫描的整体量具的周期，因为数字制备（Aufbereitung）在此由于面向安全的原因是不允许的。因此适宜地，安全的输出信号首先或仅仅被用于安全功能。另一方面，传感器信号在探针头中数字地被处理和制备并且作为高精确的输出信号在探针头的第二输出端上输出。从那里输出信号可以被传输到用于分析、在此特别是用于确定探针头相对于整体量具的位置和/或速度的上一级的分析单元。所述高精确的输出信号在分辨率方面没有被设定为所扫描的整体量具的周期，因为数字制备是允许的。因此适宜地，高精确的输出信号首先或仅仅被用于位置或速度功能。安全的输出信号优选地是模拟信号（例如正弦和余弦信号），而高精确的输出信号可以是模拟信号（正弦、余弦、TTL）或数字编码信号。有利地，在探针头中在单个传感器之后的信号路径中设置至少一个信号预处理单元。因此传感器信号可以特别是被模拟地制备或处理，而功能性安全不受影响。特别是可以为此使用解调器和/或放大器。因此可以保证更高的信号质量。优选地涉及根据变压器原理的感应位置测量装置。在此被通电的励磁结构产生交变磁场，该交变磁场可以被（通常电气分离的）接收机结构检测。如果外部对磁场的分布产生影响（例如通过导磁或导电材料的存在），那么这根据感应定律对接收机线圈的可测量电压发生作用。利用该原理可以进行不接触的感应测量。感应测量首先由原理决定地强烈地带有偏差（offsetbehaftet）。因为仅仅以下信号部分可以被称为有效信号：所接收的信号通过外部影响调制地围绕该信号部分波动。典型地，有效信号的部分处于总信号的仅仅大约1‰到最大10﹪。其余的信号是偏差并且通常是不期望的。为了消除偏差可以选择差分的构造。例如分别两个接收机绕组可以构成一个差分对。两个绕组以相反的绕线方向串联，使得作为可测量的信号仅仅获得两个线圈信号的差值；偏差被排除。代替差分的接收机线圈，同样可设想的是差分地构成发射机线圈，以便实现偏差消除。由此交变磁场已经差分地对接收机线圈作用。因此接收机线圈的接收信号没有偏差。有利的是，每个单个传感器具有两个接收机线圈以及被分配给接收机线圈的发射机线圈，所述接收机线圈在测量方向上并排布置并且差分地互连。这能够实现对整体量具上的标记的好的识别，该整体量具特别是由铁磁材料构造，因为如此获得的信号通过差分互连的接收机线圈得到了偏差补偿。然而，位置测量装置可以根据另外的原理、例如光学地（传感装置特别是包括光电二极管）或磁地（传感装置特别是包括霍尔传感器（Hall）或磁阻传感器）工作。在根据本专利技术的用于运行位置测量装置、特别是根据本专利技术的位置测量装置的方法中，传感器的单个传感器扫描整体量具并且分别产生模拟传感器信号。从模拟传感器信号中产生两个不同类型的输出信号，从所述输出信号中可以高精确地确定位置和/或速度并且检查功能性安全。这能够在借助高精确的输出信号进行位置确定时实现提高的精确度以及同时借助安全的输出信号实现功能性安全的提供。本专利技术的其它优点和设计方案从说明书和附图中得到。易于理解的是，前面所述的并且随后还要解释的特征不仅可以在分别被说明的组合中，而且可以在其它组合中或单独地被使用，而不脱离本专利技术的范围。附图说明借助附图中的实施例示意性地示出本专利技术并且在下文中参考附图详细地描述本专利技术。图1示意性地示出根据本专利技术的一种优选的设计方案中的位置测量装置。具体实施方式在图1中示意性地示出一种优选的设计方案中的位置测量装置10。该位置测量装置10在所示出的示例中被构造为感应测量装置并且包括探针头30和在图1中左侧所示出的整体量具20，在该整体量具上沿着测量方向25构造标记22。标记22具有周期27，其中一个标记的长度是λ/2，与两个标记22之间的空白的长度相同。因此周期27正好是λ。整体量具20例如由铁磁板带制造。标记22例如是板带中的简单矩形的孔或缺口。探针头30被构造用于扫描整体量具20并且为了扫描整体量具而相对于该整体量具20移动地被安置。探针头30包括两个单个传感器40，其中单个传感器40中的每个又由两个接收机线圈33组成，所述两个接收机线圈差分地被联接。两个接收机线圈33被发射机线圈31包围或该发射机线圈被分配给这两个接收机线圈。每个单个线圈40的两个接收机线圈33在测量方向25上并排布置。两个单个线圈40相互具有间距37，该间距是周期27的多倍加上周期27的一小部分，该一小部分优选地并且示例地是四分之一。当前，间距37对应于周期27的二又四分之一、即2.25λ。接收机线圈33的长度基本上是λ/2，即因此可以正好覆盖一个标记。此外本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于扫描整体量具（20）的探针头（30），在所述整体量具上沿着测量方向（25）周期地构造有具有周期（27）的标记（22），其中所述探针头（30）具有数字信号处理装置（11）和至少两个用于通过扫描所述标记（22）来产生传感器信号（36、35）的单个传感器（40），其中所述数字信号处理装置（11）被设立用于，从所述传感器信号（36、35）中产生至少一个高精确的输出信号（60），其中所述探针头被设立用于，输出至少两个不同类型的输出信号（60、61、62），其中所述至少两个不同类型的输出信号（60、61、62）包括至少一个安全的输出信号（61、62）和至少一个高精确的输出信号（60）。

【技术特征摘要】
2013.12.17 DE 102013226198.51.用于扫描整体量具（20）的探针头（30），在所述整体量具上沿着测量方向（25）周期地构造有具有周期（27）的标记（22），
其中所述探针头（30）具有数字信号处理装置（11）和至少两个用于通过扫描所述标记（22）来产生传感器信号（36、35）的单个传感器（40），
其中所述数字信号处理装置（11）被设立用于，从所述传感器信号（36、35）中产生至少一个高精确的输出信号（60），
其中所述探针头被设立用于，输出至少两个不同类型的输出信号（60、61、62），其中所述至少两个不同类型的输出信号（60、61、62）包括至少一个安全的输出信号（61、62）和至少一个高精确的输出信号（60）。
2.根据权利要求1所述的探针头，所述探针头被设立用于，不通过数字信号处理从所述传感器信号（36、35）中产生至少一个安全的输出信号。
3.根据权利要求1或2所述的探针头，所述探针头具有至少一个信号预处理单元（70），所述信号预处理单元被设立用于，通过模拟信号处理从所述传感器信号（36、35）中产生至少一个安全的输出信号。
4.根据权利要求3所述的探针头，其中所述至少一个信号预处理单元（70）具有信号解调器（50）。
5.根据权利要求4所述的探针头，其中所述信号解调器（50）传输信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：G罗伊辛格，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE