位置测量装置和用于运行位置测量装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及位置测量装置和用于运行位置测量装置的方法。所述位置测量装置具有：分度载体，在该分度载体上布置有测量分度，至少一个位置传感器，利用其通过扫描测量分度可生成与位置有关的测量信号，处理单元，利用所述处理单元可将与位置有关的测量信号处理成位置信号，和用于经由至少一个数据传输通道与随动电子装置通信的接口单元，其中所述位置测量装置包括监控单元，给所述监控单元可输送位置测量装置的至少一个运行条件，并且所述监控单元包括评估单元，所述评估单元根据至少一个运行条件来测定至少一个要监控的部件的部件失效率，并且由此测定位置测量装置的当前运行失效率。本发明专利技术进一步涉及一种用于运行这样的位置测量装置的方法。

【技术实现步骤摘要】
位置测量装置和用于运行位置测量装置的方法
本专利技术涉及一种按照权利要求1所述的位置测量装置以及一种根据权利要求8所述的用于运行位置测量装置的方法。
技术介绍
在自动化技术的机器和设施中采用位置测量装置，例如在机床或者生产机器人中采用位置测量装置。位置测量装置用于测量可运动的零件的位置或位置变化。这样，旋转编码器或者角度测量设备测量旋转运动，例如测量转动的轴的旋转运动。而长度测量设备测量相对彼此可运动地布置的机器零件的线性移动。机器和设施要求他们具有高度可靠性。可靠性一方面意味着无故障的起作用（可用性），而另一方面意味着功能安全性，那就是说可靠地识别出现的功能紊乱的能力。EP2273238A2描述了一种测定（ermitteln）位置测量设备的剩余使用寿命的可能性。为此，针对剩余使用寿命的测定，影响使用寿命的运行变量以经加权的方式一同被包括在内。可是为此需要经常不可用的大数据库。对此的原因恰恰是测量设备的高质量，因为经此只能检查数目不足的失效的设备。经常也不知道或不可再现已导致失效的准确状况，这使失效原因的分析进一步变得困难。此外，测量设备常常在他们失效之前被更换（预防性维修）。用于提高功能安全性的措施用于识别测量设备的出现的错误动作，使得尽最大可能地避免由测量设备的缺陷产生的危险情形。换言之，出现的缺陷既不允许使停留于机器或者设施的危险区域中的操作人员陷入危险境地，也不允许造成材料损失。剩余概率（即尽管采取所有设置的故障发现措施但还有缺陷未被发现）通过所谓的PFH值（“每小时未检出的危险失效的概率（ProbabilityofadangerousundetectedFailureperHour）”）来说明。在位置测量装置中，PFH值由制造商通常借助系统FMEDA来确定。在此，以基于这种设备的典型应用简档（Anwendungsprofilen）的应用条件为基础。只要位置测量装置在这些应用条件的范围中运行，就保证PFH值。不考虑这些应用条件在位置测量装置的真实使用中的可能的偏差。
技术实现思路
本专利技术的任务是，提出了一种位置测量装置，该位置测量装置具有失效概率的改进的数据（Angabe）。该任务通过一种按照权利要求1所述的位置测量装置来解决。建议了一种位置测量装置，该位置测量装置具有：•分度载体（Teilungstraeger），在该分度载体上布置有测量分度，•至少一个位置传感器，利用所述至少一个位置传感器，通过扫描测量分度可生成与位置有关的测量信号，•处理单元，利用所述处理单元，可将与位置有关的测量信号处理成位置信号，和•用于经由至少一个数据传输通道与随动电子装置（Folgeelektronik）通信的接口单元，其中所述位置测量装置包括监控单元，给所述监控单元可输送所述位置测量装置的至少一个运行条件，并且所述监控单元包括评估单元，所述评估单元根据至少一个运行条件来测定至少一个要监控的部件的部件失效率，并且由此测定位置测量装置的当前运行失效率。进一步，本专利技术的任务是说明一种方法，该方法能够实现位置测量装置的失效概率的改进的数据。该任务通过一种按照权利要求8所述的用于运行位置测量装置的方法来解决。为此，建议了一种用于运行位置测量装置的方法，该位置测量装置包括：•分度载体，在该分度载体上布置有测量分度，•至少一个位置传感器，利用所述至少一个位置传感器，通过扫描测量分度来生成与位置有关的测量信号，•处理单元，利用所述处理单元，与位置有关的测量信号被处理成位置信号，和•用于经由至少一个数据传输通道与随动电子装置通信的接口单元，其中所述位置测量装置进一步包括监控单元，给所述监控单元输送位置测量单元的至少一个运行条件，并且所述监控单元包括评估单元，所述评估单元根据至少一个运行条件来测定至少一个要监控的部件的部件失效率，并且由此测定位置测量装置的当前运行失效率。附图说明本专利技术的其他有利的特征从从属于权利要求1或8的权利要求中以及从依据附图对有利的实施形式的描述中得到。其中：图1示出了根据本专利技术的位置测量装置的框图，图2示出了根据本专利技术的位置测量装置的其他实施形式的框图，图3示出了根据本专利技术的位置测量装置的其他实施形式的框图，以及图4示出了根据本专利技术的位置测量装置的其他实施形式的框图。具体实施方式图1示出了根据本专利技术的位置测量装置10的框图。为了测量、处理和输出与位置有关的信号，位置测量装置10包括带有测量分度14的分度载体12、至少一个位置传感器20、处理单元30以及接口单元40。位置传感器20合适地构建，以便对在分度载体12上的测量分度14进行扫描。分度载体12和位置传感器20在此以已知的方式在测量方向上相对彼此可运动地布置，例如其方式是：它们与机床的可运动的零件连接，这些可运动的零件的相对彼此的相对位置要被确定。位置传感器20和测量分度14根据所使用的物理扫描原理来构建，所述扫描原理在位置测量中投入使用。位置测量装置是长度测量设备还是（如在图1中所示）角度测量设备（旋转编码器）对于本申请而言不是关系重大的。这样，分度载体12可以是用于测量线性运动的带有布置在比例尺方向上的测量分度14的直尺，或者可以是用于测量（例如轴的）转动运动的带有径向围绕盘式转动中心D布置的测量分度14的圆形盘。由扫描测量分度14产生与位置有关的位置信号PS，给处理单元30输送有所述位置信号PS。位置信号PS可以包括模拟的或者经过数字编码的信号。处理单元30将位置信号PS处理成数字位置值P，并且向接口单元40输出所述数字位置值P。在本专利技术没有进一步探讨该处理，可以完成处理步骤、如信号校正、数字化等等。除了位置值P之外，必要时在处理单元30中还可以测定其他与位置有关的变量、例如速度、加速度或者加加速度（Ruck）。接口单元40用于将数据（例如位置值P）经由数据传输通道45传输至随动电子装置100。除此以外，可以设置由随动电子装置100将指令和数据传输至接口单元40，使得在随动电子装置100和接口单元40（并且因此为位置测量装置10）之间的通信是可能的。这样，随动电子装置100可以借助数据请求指令来请求位置测量装置10的数据（例如当前位置值P）。针对在随动电子装置100和位置测量装置10之间的数据传输，串行接口优选地投入使用。在位置测量装置10中，设置有至少一个集成电路（IC）。在本实施例中，集成电路50包括处理单元30和接口单元40的电路。集成电路50可以是专用集成电路（ASIC）或者可编程集成电路（例如FPGA）。如通过虚线所绘出的那样，该集成电路50除此以外还可以包括位置传感器20。这尤其是在光学扫描原理的情况下是有利的，因为在本专利技术位置传感器包括光电探测器，所述光电探测器可以利用已知的制造方法在半导体芯片上制造。不仅包括光学器件、而且包括模拟和数字电路部分的集成电路也以名称“Opto-ASIC”而已知。...

【技术保护点】
1.一种位置测量装置，其具有：/n• 分度载体（12），在所述分度载体（12）上布置有测量分度（14），/n• 至少一个位置传感器（20），利用所述至少一个位置传感器（20），能够通过扫描所述测量分度（14）来生成与位置有关的测量信号（PS），/n• 处理单元（30），利用所述处理单元（30）能够将所述与位置有关的测量信号（PS）处理成位置信号（P），和/n• 用于经由至少一个数据传输通道（45）与随动电子装置（100）通信的接口单元（40），/n其中，所述位置测量装置（10）包括监控单元（60），能够给所述监控单元（60）输送位置测量单元的至少一个运行条件（Ta，I1，I2，VDD，HM），并且所述监控单元（60）包括评估单元（62），所述评估单元（62）根据所述至少一个运行条件（Ta，I1，I2，VDD，HM）来测定至少一个要监控的部件（50，60）的部件失效率，并且由此测定所述位置测量装置的当前运行失效率。/n

【技术特征摘要】
20190701 DE 102019209607.71.一种位置测量装置，其具有：
•分度载体（12），在所述分度载体（12）上布置有测量分度（14），
•至少一个位置传感器（20），利用所述至少一个位置传感器（20），能够通过扫描所述测量分度（14）来生成与位置有关的测量信号（PS），
•处理单元（30），利用所述处理单元（30）能够将所述与位置有关的测量信号（PS）处理成位置信号（P），和
•用于经由至少一个数据传输通道（45）与随动电子装置（100）通信的接口单元（40），
其中，所述位置测量装置（10）包括监控单元（60），能够给所述监控单元（60）输送位置测量单元的至少一个运行条件（Ta，I1，I2，VDD，HM），并且所述监控单元（60）包括评估单元（62），所述评估单元（62）根据所述至少一个运行条件（Ta，I1，I2，VDD，HM）来测定至少一个要监控的部件（50，60）的部件失效率，并且由此测定所述位置测量装置的当前运行失效率。


2.根据权利要求1所述的位置测量装置，其中，在所述监控单元（60）的存储单元（64）中能够存储安全数据（SD），并且在所述评估单元（62）中，借助于所述安全数据（SD），从所述运行失效率（AR_B）中能够测定安全特定的失效率（AR_S），所述安全特定的失效率（AR_S）是所述位置测量装置（10）的功能安全性的量度。


3.根据上述权利要求中任一项所述的位置测量装置，其中，所述位置测量装置包括至少一个传感器（70，72，74，78，R1，R2），并且所述传感器（70，72，74，78，R1，R2）的测量值作为运行条件能够输送给所述监控单元（60），和/或能够由所述随动电子装置（100）经由所述接口单元（40）给所述监控单元（60）输送至少一个运行条件。


4.根据上述权利要求中任一项所述的位置测量装置，其中，至少一个要监控的部件（50，60）是集成电路。


5.根据权利要求4所述的位置测量装置，其中，在所述评估单元（62）中，基于半导体芯片的阻挡层温度能够测定集成组件（50）的所述部件失效率（AR_K1），所述阻挡层温度能够借助片上温度传感器（78）来测量，所述片上温度传感器（78）集成在所述半导体芯片上。


6.根据权利要求4所述的位置测量装置，其中，在所述评估单元（62）中，基于半导体芯片的阻挡层温度能够测定集成组件（50，60）的所述部件失效率（AR_K1），所述阻挡层温度通过周围环境温度（Ta）、所述集成组件（50，60）的功率消耗和所述集成组件（50，60）的壳体的热电阻来确定，并且所述周围环境温度（Ta）能够借助温度传感器（70）来测量，而且所述功率消耗能够从所述集成组件（50，60）的供电电压（VDD）和运行电流（I1）中来计算，以及为了测量所述运行电流（I1），设置有电流传感器（R1）。


7.根据权利要求6所述的位置测量装置，其中，也能够由所述评估单元（62）测量所述集成组件（50，60）的所述供电电压（VDD）。


8.一种用于运行位置测量装置的方法，所述位置测量装置包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：R奥克森布吕歇尔，E迈尔，
申请(专利权)人：约翰内斯·海德汉博士有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE