用于校验位置测量装置的工作时钟信号的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于校验位置测量装置的工作时钟信号的装置以及根据权利要求7所述的用于校验位置测量装置的工作时钟信号的方法。
【背景技术】
[0002]位置测量装置的广泛传播的应用领域是数控机床。它们在此用于确定实际位置值，跟随电子设备(Folgeelektronik)(例如数控系统)需要该实际位置值，以计算用于调节回路的额定值，利用该额定值控制工具或工件的进给。为此，旋转编码器或角度测量装置例如直接或间接与马达的轴耦联，长度测量装置例如与可移动的工具滑架耦联。
[0003]现代的位置测量装置产生数字的绝对测量值。在此，不仅可涉及位置值，而且涉及从位置值的时间变化导出的测量值，例如速度值或加速度值。此外，已知这样的位置测量装置，其附加地确定布置在位置测量装置之内或之外的传感器(例如温度传感器或振动传感器)的测量值。测量值从位置测量装置传输给跟随电子设备通过数字的数据传输接口实现。在此，文献EP0660209A1提到了用于带有数字的数据传输接口的这种类型的位置测量装置的示例。为了提供必需的功能-探测位置信号、将位置信号处理成数字的位置值或从中导出的测量值、与跟随电子设备通信-需要昂贵的模拟和数字的转换块(Schaltungsblock)。
[0004]在位置测量装置中的中央单元是时钟发生器，其产生工作时钟信号，该工作时钟信号用作用于位置测量装置的很多功能块(例如A/D转换器、状态机、数字的数据传输接口或必要时微处理器或控制器)的时基，该功能块作为中央处理单元的组成部分。由于故障，工作时钟信号的频率发生变化，因此可发生功能块在其规格之外运行，这又可导致测量错误、偶尔的停止运转等。
[0005]—些如此招致的错误-尤其当其引起错误的测量值时-不可在跟随电子设备中识别出。在不利的情况下例如可由此在机床中使得正在加工中的工件不可用，或甚至机床受到损害。比起可出现的材料损失还要更糟的是，操作人员的受伤风险。因此，重要的是，保证时钟发生器的规定的功能。
【发明内容】
[0006]因此，本发明的目的是提供一种用于监测位置测量装置的工作时钟信号的装置。
[0007]该目的通过根据权利要求1所述的装置实现。此类装置的有利的细节由从属于权利要求I的权利要求得到。
[0008]提出了一种用于监测位置测量装置的工作时钟信号的装置，在其中位置测量装置通过数据传输信道与跟随电子设备连接，并且数据传输信道具有数据线路，通过数据线路可将数据信号从位置测量装置的接口单元传输给跟随电子设备的接口单元。位置测量装置的接口单元包括脉冲生成单元，利用该脉冲生成单元基于工作时钟信号的时间栅格(Zeitraster)可生成测试脉冲并且可将其通过数据线路传输给跟随电子设备的接口单元。跟随电子设备的接口单元包括脉冲测量单元，利用脉冲测量单元可在跟随电子设备的工作时钟信号的时间栅格内在功能上可靠地测量测试脉冲的脉冲持续时间并且可将代表脉冲持续时间的测量值输出给控制单元以进行评估。
[0009]此外，本发明的目的是提供一种用于监测位置测量装置的工作时钟信号的方法。
[0010]该目的通过根据权利要求7所述的方法实现。由从属于权利要求7的权利要求得到方法的有利的细节。
[0011]现在提出了一种用于监测位置测量装置的工作时钟信号的方法，位置测量装置通过数据传输信道与跟随电子设备连接，并且数据传输信道具有数据线路，通过数据线路可将数据信号从位置测量装置的接口单元传输给跟随电子设备的接口单元，其中
-位置测量装置的接口单元包括脉冲生成单元，利用该脉冲生成单元基于工作时钟信号的时间栅格生成测试脉冲，并且测试脉冲通过数据线路传输给跟随电子设备的接口单元以及
-跟随电子设备的接口单元包括脉冲测量单元，利用脉冲测量单元在跟随电子设备的工作时钟信号时间栅格内在功能上可靠地测量测试脉冲的脉冲持续时间，并且将代表脉冲持续时间的测量值输出给控制单元以进行评估。
【附图说明】
[0012]由随后的说明借助附图得到本发明的其他的优点以及细节。其中:
图1显示了通过数据传输信道彼此连接的位置测量装置和跟随电子设备的框图，
图2显示了脉冲生成单元，
图3显示了在主从架构中的指令周期的信号图，
图4显示了脉冲测量单元的第一实施例，
图5显示了脉冲测量单元的另一实施例，
图6显示了脉冲测量单元的另一实施例，并且图7显示了脉冲测量单元的另一实施例。
【具体实施方式】
[0013]图1显示了位置测量装置10和跟随电子设备100的框图，它们通过数据传输信道60彼此连接。在此，位置测量装置10和跟随电子设备100代表性地代表自动化技术的设备。
[0014]位置测量装置10具有呈位置探测单元20和可选的处理单元30的形式的测量装置组件。位置探测单元20合适地设计成产生数字的位置值。其为此例如包括带有测量刻度的测度实体(Mafiverk5rperung)、用于其扫描的扫描单元、以及用于由扫描单元的扫描信号(其通过扫描测量刻度生成)形成数字的位置值的信号处理电子设备。测度实体和扫描单元以已知的方式可相对彼此运动地布置并且机械地与机器部件连接，其彼此的位置应进行测量。如果位置测量装置10为旋转编码器(应利用其测量电动马达的轴的角位置)，则扫描单元(更确切地说旋转编码器的壳体)例如安装在马达壳体处并且旋转编码器的轴(其与测度实体不可相对转动地连接)通过轴耦联器与待测量的马达轴连接。
[0015]尤其为了为数字的电路部分提供时基或限定的时间栅格，在位置测量装置10中还布置有时钟发生器35。时钟发生器提供至少一个工作时钟信号CLK，其被输送给数字的状态机、微处理器、微控制器等。
[0016]位置探测单元20基于的物理的扫描原理对本发明不重要。因此，可涉及光学的、磁的、电容的或电感的扫描原理。根据需要的必需的处理步骤，以便将扫描单元的扫描信号处理成位置值，信号处理电子设备包括功能单元，其实施处理步骤，例如增益、信号校正(偏移校正、振幅校正、相位校正)、插值、子周期计数、A/D转换…。
[0017]为了在位置探测单元20和处理单元30之间传输控制信号和/或数据，设置有合适的信号线路。它尤其用于将在位置探测单元20中生成的位置值传输给处理单元30。
[0018]在处理单元30中必要时进一步处理位置值，以便获得输出数据。为此可需要处理步骤，例如按比例缩放、改变数据格式、误差校正等等，其在处理单元30中仅仅数字地实施。但输出数据不仅可为位置值，而且可为速度值或加速度值，其在处理单元30中由多个相继产生的位置值算出。
[0019]为了一方面与跟随电子设备100且另一方面与测量装置组件20、30通信，在位置测量装置10中还布置有接口单元40。尤其通过接口单元40将输出数据传输给跟随电子设备100。输出数据通过合适的信号线路从处理单元30或位置探测单元20传输给接口单元40。还将时钟信号输送给接口单元40，时钟信号用作用于接口单元的内部的过程的时基。在此，可涉及工作时钟信号CLK。
[0020]用于在位置测量装置10的接口单元40和跟随电子设备100的对应的接口单元140之间传输指令和数据的物理连接通过数据传输信道60建立，其在该实施例中包括双向实施的数据线路61和时钟线路62。通过时钟线路62将接口时钟信号从跟随电子设备100传输至位置测量装置10，接口时钟信号使在数据线路61上的数据传输同步。此类布置方案例如从EP0660209A1中已知。
[0021]备选地，还可设置两个单向运行的数据线路。本发明的前提仅仅是，可通过数据线路61将数据信号从位置测量装置10传输给跟随电子设备100。传输例如可以数据帧的形式进行。
[0022]数据信号的物理传输可差分地例如根据广泛传播的RS-485标准进行。在这种情况下，可为数据线路61和时钟线路62分别设置线路对(Leitungspaare)。在接口单元40、140中，从单端(single-ended)信号产生用于传输的差分信号，或从到达的差分信号又为了进一步的处理获得单端信号。为此存在合适的发送和接受模块。线路必要时与用于位置测量装置的供电的其他线路一起布置在接口电缆中。
[0023]备选地，信号传输还可以光学途径例如通过光纤实现。
[0024]在跟随电子设备100中的顺序由内部的控制单元110控制。如果跟随电子设备100为数控系统或自动化技术的其他的控制器，则控制单元110通过接口单元140例如连续地需要位置测量装置10的位置值，以获得对于调节回路所需的实际位置值(实际位点值)，以便例如通过驱动器精确地定位机器的机械组件(伺服驱动)。
[0025]在跟随电子设