专利名称：用于监控增量位置测量设备的位置信号的监控单元和方法
技术领域：
本发明涉及用于监控增量位置测量设备的位置信号的监控单元以及方法。这样的监控单元或这种方法允许在位置测量设备中就已经识别出位置信号的误差。
背景技术：
增量位置测量设备尤其是在机床的情况下和在自动化技术中广泛推广。增量位置测量设备用于确定两个彼此运动的对象的相对位置。在此，原则上对长度测量设备和角度测量设备进行区分。长度测量设备例如用于确定机床的两个彼此运动的机器部分的相对位置。为此,例如具有增量分度轨道(Inkrementalteilungsspur)的标尺形式的实物量具 (MaBverkorperung)与两个对象中的一个连接并且扫描单元与两个对象中的另一个连接, 从而通过扫描增量分度轨道来获得与位置有关的扫描信号，借助于这些扫描信号可以确定两个对象彼此沿着增量分度轨道运动的程度。角度测量设备——也以旋转编码器(Drehgeber)的名称公知——按照相同的原理构造。但是在此，圆形圆盘代替标尺作为实物量具，在该圆形圆盘的周长上施加增量分度轨道。该圆盘抗扭地与要测量的轴连接，而扫描单元对此固定地安装。位置信号的产生在此可以基于不同的物理扫描原理，例如光学的、磁的、电感的或者电容的。在借助于扫描单元扫描周期性的增量分度轨道时，在输出侧产生至少两个彼此相移的、周期性的、模拟位置信号，对这些位置信号进行分析以确定增量分度轨道和扫描单元的相对位置。增量分度轨道和扫描单元优选被设计为使得位置信号在活动速度 (Verfahrgeschwindigkeit)恒定时尽可能地是正弦形的。所述分析一方面通过对增量分度轨道的分度周期计数来进行，另一方面通过在分度周期内对周期性的位置信号进一步细分来进行。特别成问题的是，当一个或多个位置信号的特性例如由于老化效应而改变时，位置信号的分析可能失败。这可能尤其是在位置信号的信号幅度变得较小或者出现偏移时发生。经常对于分析单元是困难的以或者甚至不可能的是确定，位置测量设备是否是损坏的或者在扫描单元与增量分度轨道之间是否实际上不存在相对运动。
发明内容
因此本发明的任务是，说明一种装置，利用该装置可以识别增量位置测量设备中的位置信号的误差。该任务通过根据权利要求I的监控单元来解决。该监控单元的有利细节由从属于权利要求I的权利要求得出。现在提出一种用于监控增量位置测量设备的位置信号的监控单元，在该监控单元处在输入侧施加至少两个位置信号，这些位置信号从借助于扫描单元对增量分度轨道的扫描中得到并且彼此有相移。所述监控单元包括信号运算单元和分析单元，利用该信号运算单元能从不同的位置信号中生成至少两个与位置有关的状态数据字，和所述状态数据字被输送给所述分析单元，其中通过比较状态数据字能确定无效的状态并且在所确定的无效状态的情况下能生成误差信号。另外，本发明的任务是说明一种方法，利用该方法识别增量位置测量设备中的位
置信号的误差。该任务通过根据权利要求10所述的方法解决。该方法的有利细节由从属于权利要求10的权利要求中得出。提出一种用于借助于监控单元来监控增量位置测量设备的位置信号的方法，在输入侧向所述监控单元输送至少两个位置信号，这些位置信号从借助于扫描单元对增量分度轨道的扫描中得到并且彼此有相移，其中所述方法具有下列步骤
在信号运算单元(Signalverkniipfungseinheit)中从不同的位置信号生成至少两个与位置有关的状态数据字，
在分析单元中通过比较确定所述状态数据字的无效状态，以及 在分析单元中在所确定的无效状态的情况下生成误差信号。
本发明的其他优点以及详情从根据附图的以下描述中得出。在此图I示出具有本发明监控单元的位置测量设备的第一实施例的框图，
图2示出具有本发明监控单元的位置测量设备的第二实施例的框图，和图3示出具有本发明监控单元的位置测量设备的第三实施例的框图。
具体实施例方式图I示出具有本发明监控单元200的位置测量设备10的框图。在分度载体12上存在由扫描单元16扫描的增量分度轨道14。根据位置测量设备10是否是用于测量线性或者转动运动的设备，分度载体12被构造为标尺或者被构造为圆形圆盘。在第一种情况下， 标尺例如被安置在第一机器部分处并且扫面单元16被安置在第二机器部分处。在第二种情况下，圆形圆盘通�？古さ赜胫崃硬⑶疑璧ピ�16对此静态地布置。在第一机器部分相对于第二机器部分在增量分度轨道14的方向上相对运动时或轴旋转时，在扫描单元16 中产生位置信号，所述位置信号的分析允许关于相对位置变化的陈述。通常还设置用于(例如通过驶过参考标记)确定参考位置的装置。在确定参考位置以后，可以参照参考位置来确定扫描单元16相对于增量分度轨道14的绝对位置。如果增量分度轨道14与扫描单元16之间的相对运动以恒定速度进行，则位置信号优选尽可能地是正弦形的并且具有周期持续时间，该周期持续时间对应于增量分度轨道 14的分度周期。已知其扫描单元产生两个彼此相移90°的位置信号的位置测量设备。同样存在处理三个相移120°的位置信号的位置测量设备。但是已经证实特别有利的是，在扫描单元中产生四个彼此分别相移90°的位置信号，尤其是因为通过差动处理两个相移180° 的信号对而实现高的信号幅度和对干扰不敏感的信号。这种系统在图I中示出。扫描单元 16在该实施例中包括用于扫描增量分度轨道14的探测器单元15。在此，探测器单元15产生四个分别相移90°的扫描信号。这些扫描信号借助于放大器单元17被放大并且接着作为位置信号P0、P90、P180和P270被输出。位置信号P0、P90、P180和P270与其相位相对应地被称为0°位置信号P0、90°位置信号P90、180°位置信号P180和270°位置信号P270。扫描所基于的物理原理对于本发明来说不重要。因此例如可以涉及光学的、磁的、 电感的或者电容的扫描。位置信号PO、P90、P180、P270被输送给信号处理单元18，该信号处理单元从位置信号PO、P90、P180、P270中生成计数信号，利用这些计数信号可以对由分度载体或增量分度轨道14相对于扫描单元16的相对运动所引起的位置信号的改变与符号有关地、即与运动方向有关地进行计数。信号处理单元18在该实施例中包括仅仅两个比较器19，向这两个比较器分别输送两个相移180°的位置信号P0、P180或P90、P270。作为用于主计数器单元 20的计数信号，因此在比较器19的输出端处产生两个相移90°的矩形信号，所述矩形信号允许对位置信号P0、P90、P180、P270的信号周期的与运动方向有关的计数。在此处应当指出，信号处理单元18在实际中可以被构造为明显更复杂的。尤其是，所述信号处理单元可以包括用于修正位置信号P0、P90、P180、P270的偏移、幅度和相误差的修正单元。计数信号被转发给主计数器单元20。在主计数器单元20的输出端处以这种方式产生绝对的位置值，该位置值的基本分辨率通常为增量分度轨道14的分度周期。两个相移90°的计数信号在一个分度周期期间经历四个状态组合，这四个状态组合可以被分配给正弦振荡的四个象限(0° -90° ；90° -180° ;180° -270° ; 270° -360° )并且因此也被视为是象限计数值。主计数器单元20可以将所述象限计数值作为最低值位(LSB)—起输出并且因此通过这种方式将分辨率提高到四分之一信号周期。主计数器单元20的输出现在被输送给接口单元22，该接口单元例如借助于串行接口连接与随动电子系统(Folgeelektronik) 100连接。通过该串行接口，随动电子系统 100现在可以从位置测量设备10请求位置值(主计数器单元20的计数器读数)以及必要时其他数据。除了形成利用整个信号周期或四分之一信号周期的分辨率示出相对粗糙的位置值的计数器值以外，还可以在位置测量设备10中设置用于通过对位置信号PO、P90、P180、 P270内插来提供高分辨率的精细位置值并且同样输送给接口单元22的装置(未示出)。如已经提到的那样，在基于对增量分度轨道的分析的位置测量设备10中设置用于提供计数的参照点的装置。这可以在简单情况下通过如下方式进行，即在分度载体12上附加于增量分度轨道14还设置所谓的参考标记，所述参考标记同样可以由扫描单元16检测。在检测到参考标记以后，主计数器单元20可以被复位或被置位到定义的起始值。这种装置被技术人员充分公知并且在此不进一步详述。根据本发明，位置测量设备10中的位置信号进一步被输送给监控单元200，该监控单元基于状态组合和这些状态组合的与位置有关的顺序来监控位置信号的正确性。对此有根据两个尽可能正弦形的位置信号的简单示例，这些位置信号彼此相移90°并且与位置有关地围绕参照值振荡，该参照值处于位置信号的峰峰值的50%处。如果给参照值以上的值分配逻辑高电平并且给参照值以下的值分配逻辑低电平，则为两个位置值得出四个逻辑状态组合，这些状态组合在扫描单元相对于分度载体相对运动期间必须强制地相继。而如果状态组合之一被跳过，则可以认为扫描的失灵。
位置信号P0、P90、P180、P270在监控设备200中被输送给信号运算单元210，该信号运算单元从位置信号P0、P90、P180、P270或位置信号组中形成状态数据字。本发明基于这样的认识，即这些状态数据字在扫描单元16和增量分度轨道14之间的相对运动期间可预测地改变其状态、即其数字值。如果现在在分析单元220中比较这些状态数据字时出现实际状态与期望状态之间的不一致，则可以在为了形成状态数据字而考虑不同的位置信号 PO、P90、P180、P270或位置信号组时识别出位置信号PO、P90、P180、P270的失灵。因此如果例如从四个位置信号PO、P90、P180、P270中分别形成各个状态数据字 (通过与处于位置信号的最大值与最小值之间的参照值的信号比较如上面已经描述的)，则可以通过对状态数据字的交叉比较确定有误的位置信号。同样可以从位置信号PO、P90、 P180、P270的对中形成状态数据字，例如通过比较0°位置信号PO和90°位置信号P90形成第一状态数据字，以及通过比较180°位置信号P180和270°位置信号P270形成第二状态数据字。在图I中所示的特别有利的实施方式中，为了形成四个状态数据字Z1、Z2、Z3、Z4 分别考虑四个位置信号PO、P90、P180、P270中的三个，这些状态数据字被输送给状态计数单元230、240、250、260。由于位置信号P0、P90、P180、P270是周期性的，所以三个选出的位置信号总是具有居中的位置信号、对此滞后90°的位置信号以及超前90°的位置信号。向第一状态计数单元230输送0°、180。和270。位置信号P0、P180、P270。270。 位置信号P270在该情况下是居中的位置信号，180°位置信号P180是滞后的位置信号，0° 位置信号PO是超前的位置信号。第一比较器231比较0°位置信号PO与270°位置信号 P270，第二比较器232比较180°位置信号P180与270°位置信号P270。因此，与信号处理单元18的比较器19的输出端可比地，在比较器231、232的输出端处产生两个彼此相移 90°的计数信号，所述计数信号被输送给计数器233以与符号或与运动方向有关地对所使用的位置信号PO、P180、P270的信号周期进行计数。与第一状态计数单元230类似地，在第二状态计数单元240中，第一比较器241比较(居中的)0°位置信号PO与(滞后的)270°位置信号P270，第二比较器232比较(居中的)0°位置信号PO与(超前的)90°位置信号P270，并且计数器243对信号周期计数。在第三状态计数单元250中，第一比较器251比较(居中的)90°位置信号P90与 (超前的)180°位置信号P180，第二比较器252比较(居中的)90°位置信号P90与(滞后的) 0°位置信号PO，并且计数器253对信号周期计数。 最后在第四状态计数单元260中，第一比较器162比较(滞后的)90°位置信号P90 与(居中的)180°位置信号P180，第二比较器252比较(超前的)270°位置信号P270与(居中的)180°位置信号P180，并且计数器263被设置用于对信号周期计数。总之，在每个状态计数单元230、240、250、260中恰好有位置信号PO、P90、P180、 P270中的一个保持不被考虑。因此一个位置信号的失效引起，三个计数器与期望值有偏差 (例如停住(stehenbleiben))，而不考虑这一个位置信号的该计数器继续提供期望的值。计数器233、243、253、263的引入具有特别的优点，即不仅当前的状态变化、即分度周期内的位置变化被检测，而且状态变化的与位置有关的过程也被检测。尤其是在由于扫描单元16相对于增量分度轨道14的高活动速度所引起的非�？斓淖刺浠保衷诳梢晕巳范ǚ治龅ピ�220中的无效状态而确定公差范围，在该公差范围内状态计数单元230、240、250、260的计数器值彼此允许有偏差。图I中的每个状态计数单元230、240、250、260均包括两个比较器231、232、241、 242、251、252、261、262。但是因为比较器 231 和 241,232 和 262,242 和 252,251 和 261 分别处理相同的位置信号，因此当剩余比较器的输出分别被输送给两个计数器时，信号运算单元210中的比较器的数目可以减半。因此当比较器231的输出不仅输送给第一状态计数单元230中的第一计数器233，而且也还输送给第二状态计数单元240中的第二计数器243 时，例如可以省去比较器241。比较器231在该情况下可以既被分配给第一状态计数单元 230，也被分配给第二状态计数单元240。计数器233、243、253、263的输出形成状态数据字Z1、Z2、Z3、Z4。状态数据字Zl、 Z2、Z3、Z4的位数目在此可以对应于主计数器单元20的位数目并且因此包括位置测量设备的总的测量范围。这具有特别的优点，即在该情况下，除了主计数器单元20的计数器值以外还可以提供冗余的计数器值并且必要时可以通过接口单元22—起输出。但是在实际中大多数情况下足够的是，只设置几个、例如三个位并且将计数器构造为所述的循环计数器， 该循环计数器在达到最高计数器读数之后重新在零处开始，或在低于最低计数器读数时跳到最大值。尽可能小的状态数据字Z1、Z2、Z3、Z4包括仅I位。可以为计数器值补充比较器
231、232的数字输出信号，因为这些数字输出信号如上面已经描述的那样是象限计数值。在简化的实施中可以放弃计数器233、243、253、263，并且仅仅将象限计数值作为状态数据字 Zl、Z2、Z3、Z4转发给分析单元220。分析单元220比较状态数据字Zl、Z2、Z3、TA并且在出现无效状态时生成误差信号F。该误差信号F例如可以被输送给接口单元22并且从该接口单元22转发给随动电子系统100。无效状态一方面可以通过相互比较状态数据字Z1、Z2、Z3、Z4 (计数器值超出所允许的公差而向外扩展)来识别，另一方面可以通过在合理性方面检查状态数据字Zl、Z2、 Z3、TA的值变化(计数器值允许分别仅仅改变一个计数步骤)来识别。当的确形成了真正的位置测量值的主计数器单元20的计数器值被完全或部分地 (例如一定数目的较低值位)输送给分析单元220并且所述计数器值被同样与状态数据字 Z1、Z2、Z3、Z4比较时，本发明可以得到进一步改进。通过这种方式，不仅监控位置信号PO、 P90、P180、P270，而且通过与主计数器单元20的计数器值的交叉比较还监控位置信号PO、 P90.P180.P270通过信号处理单元18和主计数器单元20的信号路径。图2示出具有本发明监控单元200的位置测量设备的第二实施例的框图。与前面的实施例不同，该位置测量设备不产生作为输出信号的计数器值形式的数字位置值，而是将模拟位置信号P0、P90、P180、P270借助于差动放大器30、31放大地输出给随动电子系统 100用于进一步处理。为了仍然实现用于产生状态数据字Zl、Z2、Z3、TA的信号路径与差动放大器30、 31的输出信号之间的交叉比较，监控单元200与图I的实施例中的比较器19和主计数器单元20类似地附加地包括两个比较器270和一个辅助计数器单元271用以产生数字计数器值。因为在此没有必要检测位置测量设备的总的测量范围，可以将辅助计数器单元271限制到少量的位。在这里也可以将比较器270的输出信号作为象限计数值来考虑以与分析单元220中的状态数据字Z1、Z2、Z3、Z4比较。差动放大器30、31又仅仅是信号处理的强烈简化的变型。在实际中，明显更复杂CN 102538730 A
的电路可以取代差动放大器30、31，该明显更复杂的电路除了纯放大功能以外还进行对位置信号PO、P90、P180、P270的进一步处理，例如对偏移和/或相误差进行修正或者对输出信号相对于位置信号P0、P90、P180、P270进行合成的频率倍增。替换地，差动放大器30、31可以取代模拟输出信号也形成象限计数值并且直接作为所谓的正交信号(Quadratursignale)输出给随动电子系统100用于进一步分析。因为在该实施例中不设置用于传输数字信息的接口单元，所以可以将误差信号F 通过单独的线路输出给随动电子系统100。如果不希望有单独的线路，则也可以间接地通过输出信号线路来进行误差的信号通知。因此在图2的实施例中，差动放大器30、31的输出信号通过开关元件32、33来引导。误差信号F的出现现在导致开关元件32、33的打开并且因此将该误差情况用信号通知给随动电子系统100。替换地，为了用信号通知该误差情况也可以在差动放大器30、31的输出信号之间引起短路。在图3中示出本发明监控单元200的第三实施例的框图。已经与前述实施例相结合地描述的部件与在图I和2中一样有相同的附图标记。在这里与前述实施例的明显区别在于，分析单元220在该示例中被划分成第一分析单元220. I和第二分析单元220. 2，其中第一分析单元220. I位于位置测量设备10中并且第二分析单元220. 2位于随动电子系统100中。因此，监控单元200在该实施例中延伸到位置测量设备10和随动电子系统100上。现在向第一分析单元220. I输送第一状态数据字Zl和第三状态数据字Z3。如上面已经示出的那样，为了产生第一状态数据字Zl考虑0°位置信号P0、180°位置信号P180 和270°位置信号P270，但是不考虑90°位置信号。而为了产生第三状态数据字Z3，270° 位置信号P270保持不被使用，替代之而使用90°位置信号P90。如果两个状态数据字Zl 和Z3彼此有偏差，则可以推断出两个位置信号P90或者P270之一失效。在这种情况下，第一分析单元220. I向接口单元22输出第一误差信号Fl。在第二分析单元220. 2中分析第二状态数据字Z2和第四状态数据字Z4。所述第二状态数据字Z2和第四状态数据字TA为此被输送给接口单元22并且可从该接口单元22 传输到随动电子系统100中的接口单元110，该接口单元110将这些状态数据字转发给第二分析单元220. 2用于分析。由于不使用180°位置信号来产生第二状态数据字Z2并且不使用0°位置信号PO来产生第四状态数据字Z4，又可以通过两个状态数据字Z2、Z4的偏差推断出两个位置信号PO、180的误差，该误差通过第二误差信号F2用信号通知。第一误差信号Fl与第一实施例中的误差信号F类似地同样输送给接口单元22并且可传输到随动电子系统100。在那里可以要么单独地分析该第一误差信号F1，要么如在图3中表明的那样输送给第二分析单元220. 2，该第二分析单元220. 2将该第一误差信号 Fl包括在内以形成第二误差信号F2，从而第二误差信号F2形成总误差信号，该总误差信号一般用信号通知位置信号PO、P90、P180、P270之一的失效或误差。在图3中示出的将分析单元220划分成位置测量设备10中的第一分析单元220. I 和随动电子系统100中的第二分析单元220. 2尤其是在如下情况下是非常有利的为了产生传输到随动电子系统100的状态数据字Z2、Z4，使用状态计数单元240、260，所述状态计数单元的计数范围包括位置测量设备10的测量范围，也就是分度载体上的要计数的分度条纹，必要时扩展以象限计数值。在这种情况下可以放弃主计数器单元20，因为状态数据字Z2、TA已经是完整的位置值。除此之外，通过冗余地传输两个状态数据字Z2、TA及在随动电子系统100中对其分析，可以揭露经由数据传输路段的数据传输中的误差，该数据传输路段通过位置测量设备10中的接口单元22、随动电子系统100中的接口单元110以及其间布置的数据传输线路形成。而为了产生在位置测量设备10中分析的状态数据字Zl和Z3设置具有小计数范围——例如8位或更少——的状态计数单元230、250就足够了。此外，图3中的位置测量设备10包括内插器300，该内插器从位置信号PO、P90、 P180、P270的幅度值中产生精细位置值，该精细位置值说明了分度载体12上的两个分度条纹之间的位置。这可以如技术人员所公知的那样通过模/数转换并且然后应用数学算法 (例如C0RDIC)来进行。通过对位置值(状态数据字Z2、Z4)补充以精细位置值，可以明显提高位置测量设备10的分辨率。为了改进误差揭露概率，有利的是，在位置测量设备10中就已经对状态数据字Z2、Z4补充以精细位置值并且将其包括在第二分析单元220. 2的分析中。当然，这些实施例仅仅示出监控单元的变型。根据本发明的措施也可以在其他位置分析设备中以适当地经过变换的方式来使用。根据本发明的监控单元特别良好地适于被集成到高度集成的专用模块(ASIC)中。有利地，扫描单元、位置分析装置、接口单元以及本发明的监控单元集成在唯一的ASIC中。如果分析单元220的一部分——如在第三实施例中借助第二分析单元220. 2示出的那样一布置在随动电子系统100中，则该部分例如可以实施为ASIC或者FPGA(现场可编程门阵列)。因为随动电子系统100通常是计算机，而第二分析单元220. 2也可以实现为计算机程序。
权利要求
1.一种用于监控增量位置测量设备的位置信号(PO、P90、P180、P270)的监控单元 (200)，其中在输入侧施加至少两个位置信号(P0、P90、P180、P270)，这些位置信号从借助于扫描单元(16)对增量分度轨道(14)的扫描中得到并且彼此有相移，所述监控单元具有 信号运算单元(210)，利用该信号运算单元能从不同的位置信号(PO、P90、P180、 P270)中生成至少两个与位置有关的状态数据字(Z1、Z2、Z3、Z4)，和 分析单元(220)，所述状态数据字(Zl、Z2、Z3、Z4)被输送给该分析单元，在该分析单元中通过比较状态数据字(Z1、Z2、Z3、Z4)能确定无效状态并且在所确定的无效状态的情况下能生成误差信号(F、F1、F2)。
2.根据权利要求I所述的监控单元(200)，其中在所述信号运算单元(210)中设置至少两个状态计数单元(230、240、250、260)，利用这些状态计数单元能对位置信号(PO、P90、 P180、P270)的状态转换进行计数并且将计数器值作为状态数据字(Zl、Z2、Z3、Z4)输送给所述分析单元(220)。
3.根据前述权利要求之一所述的监控单元(220)，其中 所述位置信号(PO、P90、P180、P270)包括0°位置信号(P0)、90°位置信号(P90)、 180°位置信号(P180)以及270°位置信号(P270)，这些位置信号彼此分别具有90°的相移并且向每个状态计数单元(230、240、250、260)输送三个位置信号(PO、P90、P180、P270)， 每个状态计数单元(230、240、250、260)包括两个比较器(231、232、241、242、251、 252、261、262)，利用这些比较器从三个位置信号(P0、P90、P180、P270)的分别两个彼此相移 90°的位置信号中同样能生成彼此相移90°的象限计数值。
4.根据前述权利要求之一所述的监控单元(200)，其中所述象限计数值被作为状态数据字(ZI、Z2、Z3、Z4)输送给所述分析单元(220)。
5.根据权利要求3或4之一所述的监控单元(200)，其中每个状态计数单元(230、240、 250,260)均包括计数器(233、243、253、263)，向所述计数器输送所述象限计数值并且所述计数器适于对所述位置信号(PO、P90、P180、P270)的信号周期进行计数，并且所述计数器 (233、243、253、263)的计数器值被作为状态数据字(Zl、Z2、Z3、Z4)输送给所述分析单元 (220)。
6.根据前述权利要求之一所述的监控单元(200)，其中向所述监控单元(200)输送位置测量设备的输出信号并且在所述分析单元(220)中在比较时一并考虑这些输出信号。
7.根据权利要求I至5之一所述的监控单元(200)，其中 在所述信号运算单元(210)中能生成四个状态数据字(Z1、Z2、Z3、Z4)， 所述分析单元(220)包括第一分析单元(220. I)和第二分析单元(220. 2)，并且所述第一分析单元(220. I)布置在位置测量设备(10)中，和所述第二分析单元(220. 2)布置在随动电子系统(100)中， 向所述第一分析单元(220. I)和所述第二分析单元(220. 2)分别输送所述四个状态数据字(Z1、Z2、Z3、Z4)中的两个，和 在所述第一分析单元(220. I)中在所确定的无效状态的情况下能生成第一误差信号 (Fl)并且在所述第二分析单元(220. 2)中在所确定的无效状态的情况下能生成第二误差信号(F2)。
8.根据权利要求7所述的监控单元(200)，其中在所述第二分析单元(220.2)中比较的两个状态数据字(Z2、Z4)能通过位置测量设备(10)的接口单元(22)和随动电子系统(100) 的接口单元(110 )输送给所述第二分析单元(220. 2 )。
9.根据权利要求7至8之一所述的监控单元(200)，其中输送给所述第二分析单元 (220. 2)的状态数据字(Z2、Z4)是计数器值，所述计数器值的计数范围包括位置测量设备(10)的测量范围。
10.一种用于借助于监控单元(200)来监控增量位置测量设备的位置信号(PO、P90、 P180、P270)的方法，在输入侧向所述监控单元输送至少两个位置信号(PO、P90、P180、 P270)，这些位置信号从借助于扫描单元(16)对增量分度轨道(14)的扫描中得到并且彼此有相移，所述方法具有下列步骤 在信号运算单元(210)中从不同的位置信号(PO、P90、P180、P270)生成至少两个与位置有关的状态数据字(Zl、Z2、Z3、Z4)， 在分析单元(220)中通过比较确定所述状态数据字(Z1、Z2、Z3、Z4)的无效状态，和 在分析单元(220)中在所确定的无效状态的情况下生成误差信号(F、F1、F2)。
11.根据权利要求10所述的方法，其中在所述信号运算单元(210)中设置至少两个状态计数单元(230、240、250、260)，所述状态计数单元对位置信号(PO、P90、P180、P270)的状态转换进行计数并且将计数器值作为状态数据字(Zl、Z2、Z3、Z4)输出给所述分析单元 (220)。
12.根据权利要求10至11之一所述的方法，其中 所述位置信号(PO、P90、P180、P270)包括0°位置信号(P0)、90°位置信号(P90)、 180°位置信号(P180)以及270°位置信号(P270)，这些位置信号彼此分别具有90°的相移并且向每个状态计数单元(230、240、250、260)输送三个位置信号(PO、P90、P180、P270)， 每个状态计数单元(230、240、250、260)包括两个比较器(231、232、241、242、251、 252、261、262)，这些比较器从三个位置信号(PO、P90、P180、P270)的分别两个彼此相移 90°的位置信号中同样生成彼此相移90°的象限计数值。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述比较器(231、232、241、242、251、252、261、 262 )将所述象限计数值作为状态数据字(ZI、Z2、Z3、Z4 )输送给所述分析单元(220 )。
14.根据权利要求12或13之一所述的方法，其中每个状态计数单元(230、240、250、 260)均包括计数器(233、243、253、263)，向所述计数器输送所述象限计数值并且所述计数器对所述位置信号(PO、P90、P180、P270)的信号周期进行计数，并且将所述计数器(233、 243、253、263 )的计数器值作为状态数据字(ZI、Z2、Z3、Z4 )输送给所述分析单元(220 )。
15.根据权利要求10至14之一所述的方法，其中向所述监控单元(200)输送位置测量设备的输出信号并且在所述分析单元(220)中在比较时一并考虑这些输出信号。
16.根据权利要求10至14之一所述的方法，其中 在所述信号运算单元(210)中生成四个状态数据字(21、22、23、24)， 所述分析单元(220)包括第一分析单元(220. I)和第二分析单元(220. 2)，并且所述第一分析单元(220. I)布置在位置测量设备(10)中，和所述第二分析单元(220. 2)布置在随动电子系统(100)中， 向所述第一分析单元(220. I)和所述第二分析单元(220. 2)分别输送所述四个状态数据字(Z1、Z2、Z3、Z4)中的两个，以及 在所述第一分析单元(220. I)中在所确定的无效状态的情况下生成第一误差信号 (Fl)并且在所述第二分析单元(220. 2)中在所确定的无效状态的情况下生成第二误差信号 (F2)。
17.根据权利要求16所述的方法，其中在所述第二分析单元(220.2)中比较的两个状态数据字(Z2、Z4)通过位置测量设备(10)的接口单元(22)和随动电子系统(100)的接口单元(110)被输送给所述第二分析单元(220. 2)。
18.根据权利要求16至17之一所述的方法，其中输送给所述第二分析单元(220.2)的状态数据字(Z2、Z4)是计数器值，所述计数器值的计数范围包括位置测量设备(10)的测量范围。
全文摘要
本发明涉及用于监控增量位置测量设备的位置信号的监控单元，其中在输入侧施加至少两个位置信号，这些位置信号从借助扫描单元对增量分度轨道的扫描中得到并且彼此有相移。监控单元包括信号运算单元和分析单元，利用该信号运算单元能从不同的位置信号中生成至少两个与位置有关的状态数据字，所述状态数据字被输送给该分析单元，在该分析单元中通过比较状态数据字能确定无效状态和在所确定的无效状态的情况下能生成误差信号。本发明还涉及用于监控位置信号的方法。
文档编号G01D5/244GK102538730SQ20111038665
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月29日 优先权日2010年11月29日
发明者I.约阿希姆斯塔勒尔, T.米勒, T.许尔曼 申请人:约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司
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