線性位置測量系統和確定車廂相對于導軌的位置的方法技術方案

本發明專利技術涉及一種線性位置測量系統(10)和用于確定車廂相對于導軌(12)的位置的方法，其具有沿著導軌(12)設置的增量標尺(14)和固定在滑動標尺上的掃描儀。所述掃描儀被設計用于沿著增量標尺(14)掃描多個增量標記，其中所述增量標記能夠被掃描為實質的模擬信號級數。所述掃描儀被設計用于以可變掃描頻率來掃描所述增量標記。所述掃描頻率能夠根據所述模擬信號級數的當前獲得的頻率相應地變化，其中所述可變掃描頻率為所述模擬信號級數的當前獲得的頻率的至少兩倍。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種線性位置測量系統，并且涉及一種確定車廂相對于導軌的位置的方法。
技術介紹
例如，確定車廂相對于前面提到的類型的導軌的位置的系統與引導系統——例如線性引導——聯合使用，該系統包括第一主體和第二主體，在所述第一主體上引導第二主體，第二主體能夠相對于第一主體移動，并且在此具有一個工作，該工作使確定第二主體相對于第一主體的位置變得可能。為此，例如，用于確定位置的各個設備的量尺能夠相對于第一主體進行合適地固定，例如，各個掃描儀能夠相對于第二主體合適地進行固定。例如，現有技術中已知用于確定絕對位置的線性位置測量系統，該系統包括標有 測量點的量尺，和掃描儀，該掃描儀能夠相對量尺移動來掃描各個測量點。例如，這些測量點構成一個或多個可獲取的標記來分辨位置。例如，標記能夠通過光學或磁性的方式獲取。在光學掃描的情況下，掃描儀包括一個傳感器，該傳感器用于獲取測量點的圖像，并且提供信號，使其能夠確定相對于量尺的掃描儀的位置。在磁性掃描的情況下，掃描儀包括一個磁場傳感器，其用于獲取單體永磁體的磁場的級數，以這種方式來排列量尺的測量點。依靠各個量尺(光學/磁性)，能夠使用這些類型的系統，例如測量掃描儀相對于原始位置的位置相對變化。為了達到這些類型的系統能夠測量掃描儀相對于量尺的位置相對變化的意圖，例如，各個量尺能夠被設計為增量標尺，因此獲得一系列相同的周期性排列的標記，該標記沿著指定的線或量尺以相等的距離間隔開。例如為了能夠光學掃描這樣一種增量量尺，掃描儀能夠將各個標記的光學圖像投射到光電探測器形式的傳感器上。為了測量掃描儀相對于量尺的位置變化，掃描儀沿著記的軌跡移動。這里掃描儀的移動引起一個信號周期性地變化，例如，提供關于在一段預定的時間內掃描儀通過了多少標記的信息。綜上所述，在掃描儀的相對位置上的各個變化能夠通過掃描增量量尺的測量點或增量標記進行確定。為此目的，使用了具有相當簡單的設計和高分辨率的所謂的增量位置編碼器。對熟知的線性位置測量系統中的掃描儀必須持續地供給外部的電能，以防止存儲的關于掃描儀的各個位置信息的丟失。甚至只是一個沒有任何電力緩沖的簡單的電力中斷都將會導致關于掃描儀的各個位置的信息丟失。其結果是即使在外部電源被恢復之后，掃描儀將會輸出錯誤的關于位置的信息，或者根本無輸出。為了從這個狀態返回到無縫操作，車廂將會不得不經歷相對于導軌的時間密集型再校準。如所知道的那樣，掃描儀裝備有移動(內部的)電源，例如電池或蓄電池，該移動電源至少間歇地為掃描儀的數據存儲裝置提供電力，以便假設外部電源中斷時存儲關于位置的信息。外部電源的中斷在此能夠被橋接，從而在外部電源中斷持續期間甚至更長的時間保證無縫操作。電源能夠被橋接的最長時間依賴于移動電源的容量。隨著移動電源的容量增加(保持電力消耗常數)，能夠被橋接的外部電源中斷的最長時間也增加。此處的缺點是提高移動電源的容量會伴隨著成本的增加。此外，使用具有提高容量的移動電源也與重量增加和空間增加的需求相關聯。特別是兩個最后提到的因素對于線性位置測量系統的操作具有整體的負面影響。例如，移動電源重量的增加會減弱車廂的整體加速。
技術實現思路
本專利技術的目的就是創造一種線性位置測量系統以及確定車廂相對于導軌的位置的方法，其能夠將電源橋接到掃描儀的時間最大化同時保持位置測量系統穩定、可靠的操作。專利技術目的通過下述特征來實現。 一種線性位置測量系統，用于確定車廂相對于導軌的位置，其包括沿著導軌標記的增量標尺和固定到車廂上的掃描儀，所述掃描儀被設計用于沿著增量標尺掃描多個增量標記，其中所述增量標記能夠被掃描為實質的模擬信號級數，所述掃描儀被設計用于以可變掃描頻率來掃描增量標記，根據本專利技術，所述掃描頻率能夠根據模擬信號級數的當前獲得的頻率相應地變化，其中可變掃描頻率為模擬信號級數的當前獲得的頻率的至少兩倍。線性位置測量系統能夠執行掃描程序，以一個暫時可變的掃描頻率。所得的好處是能夠盡可能地降低掃描頻率，同時仍然保持最大限度地符合掃描法則(奈奎斯特速率)。這種降低的掃描頻率伴隨的是減少掃描儀的電耗。關鍵的優點是掃描儀的電源現在能夠通過設置在車廂或掃描儀上的電池或者蓄電池，在外部電源中斷的情況下進行橋接，其中與電源橋接的時間遠長于傳統已知的線性位置測量系統。這就保證了掃描儀將不間斷地繼續操作，甚至在延長的電力中斷或更長的期間，即，在電力中斷結束并且外部電源再次對掃描儀進行供電。此處的這個優點并不是對位置確定的穩定和精確方面折中而得到的。即使車廂突然加速到相對于之前的速度很高的速度，例如由于在線性位置測量系統和/或掃描儀上的沖擊，還是能夠以高水平的精度來確定位置。在這種情況下，確定模擬信號級數的當前獲得的頻率快速升高，則作為響應，掃描頻率根據這個升高而立即升高。這就保證了位置確定的穩定性。掃描儀優選被設計用于通過使用第二掃描頻率來確定模擬信號級數的當前頻率，所述第二掃描頻率高于可變的掃描頻率。這個方法使得能夠持續并可靠地確定車廂速度的增加，并且因此相應地提高可變掃描頻率。言外之意就是，車廂速度的減小能夠被確定出來,并且可變的掃描頻率也相應地因此而降低。例如,可變掃描頻率和第二掃描頻率之間的比例可為I到10。掃描儀優選被設計用于在以可變掃描頻率進行的各個掃描結束之后，執行第二掃描程序。作為結果，車廂速度的變化能夠被立即確定出來，這就能夠直接根據變化的速度調整可變掃描頻率。由于這個短的反應時間，即使在例如由線性位置測量系統上的沖擊所引起的突然的速度改變之后，也能夠可靠地獲得車廂的位置。掃描頻率優選地能夠線性地或者增量地變化。這保證了在線性位置測量系統的那些操作模式下保持低的可變掃描頻率，其中車廂以相對低的速度移動。由于掃描儀的電力消耗與掃描儀的頻率相關聯，在這些模式中的電力消耗也是遠低于現有技術中的線性位置測量系統中的電力消耗。然而，一旦模擬信號級數的頻率提高，例如響應于車廂的速度(加速度)增加，掃描頻率就會線性地或增量地提升。雖然這確實增加了掃描儀的電力消耗，但完整保留了要求可信地獲得所有增量標記的可靠性。如果車廂的速度從這個狀態(延遲)降低，掃描頻率也再次減小。這導致掃描儀的電力消耗全面減小。要注意的是，響應于各個模擬信號級數的當前獲得的頻率的可變掃描頻率中線性或增量的變化必須總是使得各個掃描頻率對應于至少兩倍的模擬信號級數的當前獲得的頻率。這確保了遵從作為可靠位置確定的擔保的掃描法則(奈奎斯特速率)。掃描儀優選地包括比較器，其將等于兩倍掃描頻率的頻率值對應于模擬信號級數的當前獲得的頻率的頻率值進行比較，其中，掃描儀被設計成，受到增加的預定安全間隙值的影響，如果比較器發現了當前頻率增加，則提高可變掃描頻率，以及如果比較器發現當前頻率減小，則降低可變掃描頻率。這使得掃描儀能夠總是以模擬信號級數的頻率兩倍高的頻率掃描線性位置測量系統。遵守這個標準時，相對于模擬信號級數的頻率，并且因此相對于車廂的速度，同時將 掃描頻率設置得盡量低。通過將線性位置測量系統與現有技術比較，其中掃描頻率被靜態地調整到這樣的(高)水平，這種水平總是涉及車廂的最大速度，這就提供了至今為止空前的節省能量的方法。這使得假設外部電源中斷，也能可靠地以比現有技術能持續更長時間的方式從移動電源(例如至少一個電池或蓄電池)為掃本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種線性位置測量系統(10)，用于確定車廂相對于導軌(12)的位置，具有沿著導軌(12)設置的增量標尺(14)和固定在車廂上的掃描儀，其中所述掃描儀被設計用于沿著所述增量標尺(14)掃描多個增量標記，其中所述增量標記能夠被掃描為實質的模擬信號級數，其中所述掃描儀被設計用于以可變掃描頻率來掃描增量標記，其特征在于所述掃描頻率能夠根據模擬信號級數的當前獲得的頻率相應地變化，其中可變掃描頻率為模擬信號級數的當前獲得的頻率的至少兩倍。

【技術特征摘要】
2011.06.10 EP 11405269.91.一種線性位置測量系統(10)，用于確定車廂相對于導軌(12)的位置，具有沿著導軌(12)設置的增量標尺(14)和固定在車廂上的掃描儀，其中所述掃描儀被設計用于沿著所述增量標尺(14)掃描多個增量標記，其中所述增量標記能夠被掃描為實質的模擬信號級數，其中所述掃描儀被設計用于以可變掃描頻率來掃描增量標記，其特征在于 所述掃描頻率能夠根據模擬信號級數的當前獲得的頻率相應地變化，其中可變掃描頻率為模擬信號級數的當前獲得的頻率的至少兩倍。2.根據權利要求I的線性位置測量系統(10)，其中所述掃描儀被設計用于通過以第二掃描頻率進行掃描來確定模擬信號級數的當前頻率，所述第二掃描頻率高于所述可變掃描頻率。3.根據權利要求2的線性位置測量系統(10)，其中所述掃描儀被設計用于在以可變掃描頻率進行的各次掃描結束后執行第二掃描程序。4.根據前述權利要求中的一項所述的線性位置測量系統(10)，其中所述可變掃描頻率能夠線性地或增量地變化。5.根據前述權利要求中的一項所述的線性位置測量系統(10)，其中所述掃描儀包括一個比較器，其將等于兩倍的掃描頻率的頻率值與對應于所述模擬信號級數的當前獲得的頻率的頻率值進行比較，并且所述掃描儀被設計為受到增加的預定的安全間隙值影響，具體為 如果比較器發現當前頻率增加，則提高可變掃描頻率，以及 如果比較器發現當前頻率減小，則降低可變掃描頻率。6.根據權利要求5的線性位置測量系統(10)，其中所述安全間隙值為從5%到25%范圍的值。7.根據前述權利要求中的一項所述的線性位置測量系統(10)，其中所述增量標記被設計為單體永磁體(...

【專利技術屬性】
技術研發人員：克勞斯迪特爾·戈茨，
申請(專利權)人：施內貝格爾控股公司，
類型：發明
國別省市：