CN101910798A - 具有内部的故障监控的旋转编码器以及相关的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有内部的故障监控的旋转编码器，其具有监控单元，该监控单元具有至少一个计算模块、验证装置、存储单元和警报单元。此外，本发明还涉及一种用于对旋转编码器在其工作期间进行检测的方法，其中，通过旋转编码器产生至少一个代表旋度值的测量信号对。根据本发明，为了也能够在旋转编码器静止状态中确定其功能，在监控单元中从当前的测量信号对的振幅值生成特征值，提取该特征值用于与至少一个代表旋转编码器的功能状态的质量值进行比较。

Description

具有内部的故障监控的旋转编码器以及相关的方法
技术领域
本发明涉及一种用于检测旋转编码器在其工作期间的工作性能的方法，其中，在该方法中将至少一对相互之间发生相位移动的、代表旋度值(比如轴的角位置)的测量信号与至少一个存储在旋转编码器中的基准信息进行比较。
本发明还涉及一种旋转编码器，在该旋转编码器中集成了传感器单元和监控单元，通过传感器单元可在工作中产生至少一对正弦形的、相对于彼此发生相位移动的测量信号，监控单元与传感器单元连接以传递测量信号且通过监控单元可在工作中发出至少一个代表旋转编码器的工作性能的监控信号。
背景技术
旋转编码器是众所周知的且频繁地用于在调整驱动装置时确定旋度值。如果在旋转编码器中或在旋转编码器和接收单元之间的用于传递信号的连接中出现故障，则可以不加思索地确定，是否在连接中或在旋转编码器中存在故障源，或者监控的旋度值是否发生了不期望的改变。
在连接中的故障可以比如是信号传递导线发生短路。在旋转编码器中可能会具有多个可能的故障源。因此可动的和不可动的部件、比如磁铁、光源、传感器或增量圆盘(Inkrementalscheibe)会从其预设的位置中松开且可能会相互冲撞。旋转编码器中的部件也会在时间的流逝中或在短期内受到污染。
故障常常在旋转编码器失效之前就引起了在传感器单元中产生的测量信号的变化。如果正弦形的和成对产生的且具有相互固定的相位关系的信号在旋转编码器中经过信号处理部件，则也会使其失效。其它的电气的、机械的或热的原因也会引起上述故障的形成。
为了能够辨别故障源且采取有针对性的对策，EP0883249B1和EP1006663B1教导了将随旋度值变化的测量信号的两个振幅的最大值分别与预设的最大值进行比较。如果比如增量圆盘的透明区域被污染，则测量信号的振幅下降且无法再达到先前到达的测量信号的最大高度。
如果将测量信号转变成矩形信号，则矩形信号常常具有如下振幅，该振幅在一定限度内与引起矩形信号的测量信号的可达到的最大振幅无关。因此，EP1006663B1教导由正弦形的测量信号形成矩形信号的信号处理装置或信号转换装置的有序工作可根据矩形的数量或次序或者矩形信号的侧边确定。可以对多个矩形信号进行组合，使得矩形的次序或其侧边在旋度值改变、比如在一定时间内转动某个角度时具有预设的模式。如果测量与预设的模式有偏差，则可以推断出是由故障源引起的。
为了识别比如短路的信号导线，EP1006663B1教导了测量旋转编码器的输出电流。其中显示，在信号输出端中将低电阻与信号导线串联。如果电流经过该电阻，则在其上按照欧姆定律相应的电压会下降，该电压可被测量。如果电流由于在比如内部信号传递导线中发生短路而升高，则经过电阻降低的电压也升高，这可以被识别和进行评价。电阻(其阻值随升高的温度而升高)也可以利用升高的电流经过其进行加热。因此电阻的阻值升高，由此限定了电流。也可以比如使用自动安全装置，用以如上所述在信号传递出现短路时将其中断。
然而所描述的操作方法的缺点在于，为了能够实施测量，旋转编码器必须转动。一方面仅在特殊情况下才将测量信号的最大振幅加载在比如传感器单元上，另一方面也只可以在产生矩形信号时才对矩形信号的侧部的数量进行计数。此外，旋转编码器必须转动或者旋转编码器的运动部件、比如与转轴连接的增量圆盘必须转动。
不同的信号、比如正弦形的测量信号和导出的矩形信号也要不同地进行评价。这加大了旋转编码器的复杂性且提高了费用。
发明内容
因此本发明的目的在于，提供一种具有内部的故障监控的旋转编码器以及一种相关的方法，其中，如果在旋转编码器上加载恒定的旋度值、比如恒定的角位置，也可以确定旋转编码器的功能。
根据本发明，该目的针对文章开头所述的方法如此实现，将旋转编码器中的测量信号对的振幅值组合(zusammengefasst)成特征值且为该特征值分配至少一个在旋转编码器中作为质量值存储的、代表允许的振幅值组合的基准信息且根据质量值发出监控信号。
该目的针对文章开头所述的旋转编码器如此实现，在监控单元中设置计算模块、存储单元、校验装置和警报单元，通过计算模块可从测量信号对产生特征值，在存储单元中可存储至少一个质量值，通过校验装置可以为特征值配设质量值，警报单元可根据校验装置的配设结果进行控制且在其中可产生监控信号。
通过该措施可以在旋转编码器工作中在任何时间对旋转编码器的功能状态进行控制，特别是也可以在静止的状态下在任何的角位置中进行控制，这是因为一直提供有振幅值，从该振幅值可以形成特征值。
根据本发明的解决方案可以通过不同的、分别有利的、可任意相互组合的设计方案进一步改进。下面阐述设计方式和与其相结合的优点。
测量信号对的振幅值可以通过算术函数相互结合。如果测量信号对作为两个相互之间具有90°的相位差的正弦形的信号，则可以将一个测量信号表示为正弦信号且另一个测量信号表示为余弦信号。如果算术函数包含测量信号的振幅值被平方且将结果相加，则计算的总和是恒定的且是针对所有在旋转编码器工作中的可能的旋度值。
由于总和(在下文中叫做特征值)特别是在旋转编码器静止状态中也是恒定的，故无需旋转编码器实施相对运动用以自行监控。如果其中一个测量信号的振幅值是正确的且是最大的且第二测量信号的振幅值同样是正确的且等于零，则也得出代表旋转编码器的有序功能状态的特征值。在这种情况下可能不会识别损坏，比如无法识别参与产生第二测量信号的光学部件的损坏。
然而，如果当前的测量信号对的振幅值与预设的振幅值有偏差且特别是大于或小于预设值，则特征值相应地发生改变且可以推断出旋转编码器内部的损坏或受到污染。
一个特征值的改变也可以指示出参与信号产生的部件、比如LED或磁铁的老化或松动以及随之而来的部件的位置改变。如果特征值变大，则上述松开的部件可能相互运动到一起或朝其它的部件运动，这最终会在旋转编码器的工作中导致由于相互碰撞而产生的损坏。
然而，具有受损的测量信号对的振幅值的旋转编码器也还能尚好地工作，这是因为比如这些部件以最大允许的公差相互配合。计算的这种旋转编码器的特征值在没有故障的情况下也会与理想的、恒定的特征值有偏差。因此有利的是，将计算的特征值与在旋转编码器中存储的、单个的质量值进行比较。这些质量值可以代表特定的旋转编码器的不受限的功能。也可以定义额外的质量值，其仅代表旋转编码器的受限的功能。因此比如光学部件在工作流程中会越来越严重地受到污染，因此虽然旋转编码器在此刻还能尚好地工作，但也可以预见其失效。针对这种情况可以预设质量值，其大小位于代表功能失效的质量值和代表不受限的工作性能的质量值之间。因此质量值可以代表旋转编码器的状态，其中旋转编码器不再工作或还在工作。
为了不必存储所有可能的质量值，质量值可以作为阈值保存在旋转编码器中。因此仅还要检测特征值是否位于由阈值限定的区间中。
质量值可以比如以自学方法在旋转编码器中自动得出。此外，可以将这些特征值或大量特征值在某个时间点、比如初次启动或检修时在旋转编码器中进行归纳且进行评价。因此可以比如更精确地计算测量信号的改变且反映到质量值上。
如果无故障的旋转编码器不符合理想的旋转编码器，比如测量信号对的测量信号具有不同的最大振幅或其相位差与预设值有偏差，则这种自学方法是有益的。这种行为的原因可以在于使用了不同的发光LED、不同敏感度的探测器或不精确地制造或安装的计量用具。这可以是比如这种情况，比如使用了不同强度发光的LED、不同敏感度的探测器或不理想地制造或安装增量圆盘。
在这种旋转编码器中可以比如在旋转编码器的初次启动时记录预设的最少数量的特征值。将这些特征值在旋转编码器中进行评价且之后借助于预设的发生概率可以导出质量值。因此将质量值单个地校准到旋转编码器上。
为了能够更好地将质量值与每个旋转编码器匹配，质量值、比如测量信号对的振幅值可以取决于旋度值。特别有利的是，如果将所有产生的测量信号对的测量信号的振幅值分别绘制到坐标系的轴上，则可以获得理想的旋转编码器的质量值的简单的示图。这里可以比如将测量信号对的测量信号中的一个绘制到一个轴、这里叫做X轴上，且将第二信号绘制到第二轴、这里叫做Y轴上。如果将振幅值矢量进行叠加，则获得了针对坐标系中的所有特征值形成具有恒定半径的环的特征值，该半径的值与振幅平方的总和一致，该半径的中点与坐标系的原点落到了一起。
如果振幅值在旋转编码器不受损的状态下就与理想的振幅值有偏差，或测量信号对的两个信号的相位与预设值不符，则环的形状发生改变、比如成椭圆形。这可以在旋转编码器的校准中予以考虑。
测量信号的其它的(比如会通过污染引起的)波动或偏差，在这种示图方式中加宽了通过环或椭圆限定的直线，且产生了质量值区间。
如果特征值不期望地与质量值有偏差，则其位于含有较好的质量值的环或椭圆的加宽的边缘附近。此外，这里多个可通过不同的质量值所代表的环形或椭圆形的区域也可以代表旋转编码器的功能状态“好”、“尚好”或“不好”。
如果比如以数字化的形式处理测量信号对，则可以将其振幅值比如以二进制数的形式配设给离散的代表值。这些代表值再被组合成特征值，该特征值在其它的设计中被用作特征值存储地址。在特征值存储地址下存储代表功能状态、比如旋转编码器“好”、“尚好”或“不好”的值，这些值比如根据状态可以具有另一个二进制码。从数字存储器中读取到与目前为止的质量值相符的值且进行评价。存储装置可以特别是验证装置的一部分。
特别有利的是，如果两个代表值用作确定存储器的行和列的位置，则给出了用于展示数字化的振幅值的简单方法。计算的存储器地址代表特征值。在存储器的地址段中将允许的质量值再次存储到所描述的椭圆环或圆环中。旋转编码器的功能状态与定址的存储器位置的内容相符。
特征值也可以通过两个数字化的振幅值的另一个结合来计算。因此比如质量值“好”和“尚好”可以填充存储器的整个地址段。如果振幅值代表旋转编码器的“不好”的功能状态，则特征值存储器地址在此可以作为“不好”的质量值位于定义的区域之外且相应地进行编译。
如果测量信号对在旋转编码器中以一对矩形信号传递，则也可以借助于两个矩形信号的振幅值监控实施传递的信号转换装置的功能。此外，对两个矩形信号的振幅值分别相对于质量值进行检测。具有至少部分的基本上恒定的振幅值的矩形信号的形式实现了一种方法，在该方法中至少检测矩形信号是否大于上限的质量值或小于下限的质量值。
在监控单元中根据测量信号对的振幅值或根据特征值决定哪个矩形信号相对于哪个质量值如何进行检测。如果角位置改变，则不仅测量信号对的振幅值而且矩形信号对的振幅值也相应地改变。这里，信号对经过四个扇形区，这些扇形区通过扇形区边界限定。扇形区边界可以通过测量信号对的相同的振幅值的绝对值来定义。也可以用测量信号对的两个测量信号的其它多对振幅值的来定义扇形区边界。
在两个扇形区边界之间可以特别是根据测量信号对的测量信号的振幅值相互之间的关系来确定哪个矩形信号如何相对于哪个质量值进行检测。
如果矩形信号相对于引起该矩形信号的测量信号的相位不等于零，则可以以该相位移动扇形区边界。
由于还提取当前加载的用于监控旋转编码器或集成到旋转编码器中的信号转换装置的功能的振幅值，故也可以在旋转编码器静止状态中进行监控。
为了识别在信号传递方向中位于旋转编码器之后的、将旋转编码器与比如用于旋转编码器信号的评价单元连接的信号传递导线发生短路，也可以提取信号或信号对的振幅值。由于旋转编码器将信号对直接发出和/或作为由信号对导出的矩形信号对发出，有利的是应用下面描述的两个信号类型的方法。
由于至少一个信号传递导线的短路，在与信号输出端相连的信号处理装置中输出电压崩溃。也可能是信号处理装置完全阻止了信号的继续传导。
如果在另一设计中信号的振幅值在信号传递方向上在信号处理装置之后单个地或作为特征值成对地组合到一起且与所配设的在信号处理装置之前的信号或信号对的振幅值或特征值进行比较，且如果信号处理装置之后的信号与信号处理装置之前的信号的偏差比期望的更大，则可以识别至少一个信号传递导线发生短路。
如果旋转编码器产生了不止一个信号对且因此必要时也产生了不止一个矩形信号对，则可以针对每个信号对应用这里描述的方法。
根据特征值或振幅值与质量值或与其它的特征值或振幅值的比较结果，旋转编码器可以发出取决于结果的监控信号，其比如用来借助于至少一个多色的LED发送到可视的显示器或发送到控制单元，比如SPS。此外，监控信号还可以代表不同的功能状态“好”、“尚好”或“不好”。
用于实施上述的方法步骤的旋转编码器包括监控单元，其可输送至少一个测量信号对和/或至少一个矩形信号对。监控单元根据信号对的振幅值产生代表旋转编码器的功能的监控信号。为了产生监控信号，监控单元包括至少一个计算模块、验证装置、存储单元和警报单元。
计算模块可以与传感器单元连接，从而也可以将测量信号对传递到计算模块上。如果测量信号对在同样设置在旋转编码器中的信号转换装置中比如转换成矩形信号对，则也可以将其比如通过单独的信号导线传递给计算模块。在计算模块中可确定针对每个输送给模块的信号对的特征值。特征值可通过将计算模块与验证装置连接的信号导线进行传递。如果要传递多个特征值，则可以将这些特征值通过单独的导线或共同的导线、比如作为多重信号传导。
优选可从存储单元向验证装置输送至少一个质量值，验证装置将该质量值与特征值进行比较。
也可以向验证装置输送振幅值、比如矩形信号对，在验证装置中可将振幅值与质量值进行比较。
也可以不仅将计算模块的特征值也将振幅值、比如信号转换单元的矩形信号对的振幅值输送给存储单元。
在验证装置中比如根据至少一个特征值与至少一个质量值的比较建立至少一个验证信号，该验证信号可被输送给警报单元，警报单元可通过验证信号进行控制。根据验证信号可在警报单元中针对每个验证信号生成一个或多个监控信号。监控信号可以单独地加载在每个监控信号输出端上或作为至少两个监控信号加载在报警单元的至少一个信号输出端上。
此外，监控单元也可以包括信号比较单元和加速度测量装置，在其中可产生验证信号，该验证信号至少可被输送给警报单元。可以将测量信号对和/或矩形信号对的振幅值从传感器单元或信号转换单元输送给信号比较单元。还可以将加载在旋转编码器的输出端处的信号对输送给信号比较单元。也可以将信号比较单元集成到验证单元中。
警报单元可以直接与故障监控显示器连接，用以比如通过至少一个LED显示旋转编码器的功能状态。也可以将监控信号输送给数据处理装置、比如机器控制单元或监控信号处理装置。也可以代替监控信号直接传递验证信号。
附图说明
下面参照附图借助于实施例示例性说明本发明。此外，如同在各有利的设计中已经阐述，实施例的不同特征可相互独立地组合，其中：
图1是本发明的第一个实施例的示意性示图；
图2是本发明的另一个实施例的示意性示图，其与图1所示的实施例的不同在于计算模块和存储单元之间的另一根导线；
图3是本发明的第三个实施例的示意性示图，其与上面的实施例的不同之处在于额外的信号转换装置；
图4是本发明的第四个实施例的示意性示图；
图5是本发明的第五个实施例的示意性示图，其中，监控单元附加有电流监控单元和加速度测量装置；
图6是以流程图形式的根据本发明的方法的实施例的示意性示图；
图7是以另一个流程图形式的根据本发明的方法的另一个实施例的示意性示图；
图8是坐标系中的根据本发明的质量值的示意性示图；
图9是根据本发明的质量值的另一个实施例的示意性示图，其与前述的实施例的不同在于离散的质量值；
图10是本发明的另一个实施例的示意性示图，其中，坐标系补充有扇形部分；
图11是以扇形区定义的表格。
具体实施方式
首先参照图1的实施例描述根据本发明的旋转编码器的结构和功能。这里示意性展示了具有传感器单元1和监控模块2的根据本发明的旋转编码器的结构。
传感器单元1通过测量信号导线3、4经过电子信号处理装置T将具有两个正弦形的且相互具有相位差的测量信号M1和M2的测量信号对P1发送到旋转编码器的信号输出端5。从两根导线3、4各分出另外一根导线6、7，导线6、7将测量信号对P1导向监控单元2的信号输入端。
在传感器单元中也可以变型为采用单独的信号输出端将测量信号对P1发送到监控装置2的信号输入端。
在监控单元2中首先将测量信号对P1输送给计算模块8的信号输入端。
在计算模块8中为测量信号对P1分配特征值K，该特征值经过验证装置9的信号输出端且经过导线L输送给存储单元10。因此测量信号对被减小为一个特征值。在验证装置9中将特征值K相对于(在与验证装置9连接用以传递质量值的存储单元10中的)期望的特征值或质量值E进行检测。
代表检测结果的验证信号V控制同样集成到监控单元2中的警报单元11，将验证信号V从验证装置9通过导线12输送给警报单元11的信号输入端。在警报单元11的信号输出端13处加载了取决于验证信号V的监控信号U。
图2展示了另一个实施例，其中，针对在功能和结构上与图1的实施例相同的元件使用相同的附图标记。为了简便起见，仅阐述与图1的实施例的不同之处。
计算模块8经过另一信号输出端也将特征值K发送到存储单元10上，存储单元10通过导线14与计算模块8连接。但导线14也可以从将计算模块8与验证装置9连接用以传递信号的导线中分出或穿过验证装置9形成回路且随后导向存储单元10。存储单元10也可以是如通过虚线所示的验证装置9的一部分。
图3展示了第三个实施例，其中，针对在功能和结构上与图1或2的实施例相同的元件使用相同的附图标记。为了简便起见，仅阐述与图1和2的实施例的不同之处。
在图3中还展示了集成到旋转编码器中的信号转换装置15。这里通过传感器单元的单独的测量信号输出端和导线16、17将测量信号对P1输送给信号转换装置15。导线16、17也可以从将测量信号对P1从传感器单元1的信号输出端传递到旋转编码器的信号输出端5的导线3、4中分出。
在信号转换装置15中将正弦形的测量信号对P1转换成矩形信号R1、R2的对P2。矩形信号对P2通过导线18、19输送给旋转编码器的信号输出端5的其它接口。
从导线18、19分出两根导线20、21，通过导线20、21分别将矩形信号对P2的矩形信号R1、R2输送给验证装置。
这里也可以再将信号转换装置15的单独的一对信号输出端与旋转编码器的信号输出端5连接，其中，另一对信号输出端通过导线20、21直接与验证装置9连接，从而也可以输出矩形信号P2。
为了能够在验证装置9中检测矩形信号对P2，将第二质量值E2由存储单元10通过导线22输送给验证装置。
图4展示了第四个实施例，其中，针对在功能和结构上与之前附图的实施例相同的元件使用相同的附图标记。为了简便起见，仅阐述与之前附图的实施例的不同之处。
这里导线20、21不是将信号转换装置15与验证装置9连接，而是与计算模块8连接。在计算模块8中从输送给计算模块8的矩形信号对P2中得出第二特征值K2，第二特征值通过特殊的导线23输送给验证装置9以及通过另一根导线24输送给存储单元10。当然在计算模块8的信号输出端不仅可以连接验证装置9还可以连接存储单元10。
图5展示了第五个实施例，其中，针对在功能和结构上与之前附图的实施例相同的元件使用相同的附图标记。为了简便起见，仅阐述与之前附图的实施例的不同之处。
这里监控单元2添加了两个其它的功能单元、信号处理单元25和加速度测量装置26。这两个功能单元通过共同的导线与警报单元11连接。当然可以将这里生成的验证信号也通过分离的导线分别输送给警报单元的一个信号输入端。
这里向警报单元11输送四个验证信号，这四个验证信号代表四个功能单元的功能状态，且为每个信号在警报单元11的信号输出端13a-d发出一个监控信号U。
验证装置9通过导线12将代表传感器单元1的功能状态的验证信号V1且通过导线28将代表信号转换装置15的验证信号V2继续发送到警报单元11上。
在每个信号输出端13a-d加载监控信号Ua-d，这些监控信号比如可以输送给LED。针对每个监控的功能单元1、15、25、26可以比如控制三个LED，从而可以比如通过绿色、黄色和红色的LED显示旋转编码器的功能单元1、15、25、26的功能状态。
也可以将监控信号Ua-d传导到数据处理装置上，其中，可以将旋转编码器的状态存储到数据库中和/或显示到显示屏上。
特别是信号处理单元25的验证信号也可以用作识别位于旋转编码器之外的故障源。因此比如在信号处理装置T(其可以包括针对每个信号输出端的一个输出驱动器以及至少一个温度传感器)的区域中的温度升高表示，比如由于旋转编码器外部的短路造成了不允许的高电流流经信号输出端5。
为了识别故障，在与信号输出端5a-d、传感器单元1和信号转换装置15连接用以传递信号的信号处理单元25中，可以将信号输出端5a-d上的信号对P1、P2的振幅值AM1、AM2、AR1、AR2与加载在传感器单元1和/或信号转换装置15上的信号输出端上的信号对P1、P2的振幅值AM1、AM2、AR1、AR2进行比较。为了能够实施该比较，可以从计算模块8将特征值K、K2和/或用于选择待检测的矩形信号的信息输送给信号处理单元25。此外，可以从存储模块8将质量值E、E2输送给信号处理单元25。在警报单元11上可发出代表比较结果的验证信号。
加速度测量装置26，比如包括一维、二维或三维的绝对加速度传感器，可以震动或振动地转换成另一个验证信号V，由此识别比如与旋转编码器连接的构件与其它的构建碰撞到一起或者其它机械振动产生的故障、比如旋转编码器的错误的安装或球轴承的损坏。
图6展示了第六个实施例，其中，针对在功能和结构上与之前附图的实施例相同的元件使用相同的附图标记。为了简便起见，仅阐述与之前附图的实施例的不同之处。
这里展示的流程图显示了用于根据测量信号对P1检测旋转编码器的工作性能的方法。这里取决于角位置
Figure BPA00001183864600111
的测量信号M1、M2的振幅值具有比如公式
Figure BPA00001183864600112
Figure BPA00001183864600113
和其中，k是增量的数量。这里，在流程步骤29中产生的测量信号对P1的当前振幅值AM1、AM2可在用于计算特征值的步骤30中通过算术函数组合成特征值K。在上述的测量信号M1、M2的角度函数公式中可以比如包括算术函数，使得振幅值AM1、AM2的平方相加。
在理想地构造和工作的旋转编码器中，理想的特征值
Figure BPA00001183864600115
在旋转编码器工作的任何时候都是恒定的。
由于在步骤29中产生测量信号对P1时的旋转编码器的功能偏差，比如由于光源的亮度不同或在光学的旋转编码器的传感器受到污染会产生这种情况，则计算的特征值K也会与理想的、恒定的特征值Ki有偏差。
如果测量信号对P1(其与理想值的偏差引起特征值K与理想特征值Ki的偏差)仍然良好且足以能够确保旋转编码器的有序工作，则在特征值K的验证31时可产生验证信号V，其代表旋转编码器的功能状态。根据验证信号V可在方法步骤32中生成监控信号U。也可以使用验证信号V作为监控信号U。
如果特征值K与理想特征值Ki偏差过大，则比如今后无法确保旋转编码器的功能，则比如根据相应的验证信号V可发出监控信号U作为警报或维修信号。
如果特征值K与理想特征值Ki偏差过大，这比如通过测量信号对P1以至少一个太小的振幅AM1、AM2引起，则可以发出监控信号U作为故障信号，根据故障信号比如加建有旋转编码器的机器在其功能上受到损坏。
代替确定计算的特征值K和理想的特征值Ki之间的差值，也可以将特征值K相对于特征值类别Ki、K+、K-进行检测。这里，特征值类别Ki、K+、K-定义比如代表具有“好”、“尚好”或“不好”的质量的测量信号M1、M2的范围。
这些特征值类别在到此为止的附图的实施例中，比如在存储单元10中可作为质量值E、E2存储，通过质量值可限定质量值区间。
为了针对每个旋转编码器设立单独的质量值E、E2，可将在步骤30中计算的特征值K输送给特征值归纳和处理步骤33，该特征值归纳和处理步骤可在计算模块8或也可在存储单元10运行。
在某个时间段、比如在初次启动或在维修时归纳的特征值K可在步骤33中进行统计学上的评价。这里根据预设的发生概率可确定质量值E的特征值类别Ki、K+、K-的分类。
为了控制计算的质量值E可将该质量值与绝对的比如事先在存储单元10中存储的极限值进行比较，用以比如排除在步骤33中计算的好的质量值E代表具有比如至少一个不足够的振幅值AM1、AM2的测量信号对P1的情况。
在图7展示的第七个实施例中，针对在功能和结构上与之前附图的实施例相同的元件使用相同的附图标记。为了简便起见，仅阐述与之前附图的实施例的不同之处。
这里测量信号对P1可在信号转换步骤34中转换成矩形信号对P2。矩形信号R1、R2的振幅值AR1、AR2可作为特征值直接传递给验证步骤31。
在验证步骤31中可将矩形信号对P2的振幅值AR1、AR2中的至少一个振幅值与至少一个质量值E2进行比较。在矩形信号R1、R2中选出一个矩形信号可根据测量信号对P1的振幅值AM1、AM2来实施。
旋度值(其中，测量信号对P1由具有相同大小的振幅值AM1、AM2的测量信号M1、M2组成)限定了扇形区S1至S4，在每个扇形区中分别检测一个矩形信号R1、R2。特别是可以检测振幅值AR1、AR2是否大于或小于上限或下限的质量值E2。
如果矩形信号R1、R2相对于测量信号M1、M2存在相位差，则相应地移动扇形区边界。
在图11中展示了清楚地表明选择待检测的矩形信号的表格。
这里，在验证步骤31中产生第二验证信号V2，其也代表针对“好”、“尚好”或“不好”的振幅值AR1、AR2的矩形信号对P2或其它功能特征且根据第二验证信号可生成监控信号U。
这里，将特征值K1、K2输送给验证步骤31和存储单元10。
图8展示了第八个实施例，其中，针对在功能和结构上与之前附图的实施例相同的元件使用相同的附图标记。为了简便起见，仅阐述与之前附图的实施例的不同之处。
图8展示了另一种用于从振幅值AM1、AM2计算特征值K的方法。这里，更简单地计算特征值K，因为可以弃除振幅值AM1、AM2的平方。
在图8中展示了具有相互成直角设置的轴X和Y的坐标系，这两个轴都具有相同的标度。如果在轴X和Y上分别将一个振幅值作为矢量绘制；这里比如将振幅值AM1绘制在X轴上且将振幅值AM2绘制在Y轴上，则矢量和展示了特征值K。如果特征值K代表好的振幅值AM1、AM2，则该特征值位于设置在质量值环35中的好的质量值的区域中。尚好的质量值E由质量值环36和37代表，不好的质量值E位于之外的区域38或39中。
存储的特征值的矢量可以取决于参与的A/D转换器的分辨率，比如包括1024x1024的分辨率场。也可以遮住A/D转换器的一部分，用以减少存储需要。
为了在旋转编码器上单独校准质量值E、E2，可以在旋转编码器中容纳大量特征值K并进行评价。如果比如对5000个特征值K进行评价，则这可以被视为从大量可能的特征值K中抽取的样品。如果5000个特征值K的直方图具有带有标准偏差的正常分布，则可以确定比如上限的和下限的质量值E、E2，其共同比如限定了对于特征值K的“尚好”的区域。此外，质量值E、E2相互之间可以具有特征值K的六倍的标准偏差的间隔。如果稍后计算的特征值K位于该区域之外，则旋转编码器可以发出显示该结果的监控信号U。
如果5000个特征值K的直方图有其它形式的分布，则相应地以其它的方式计算质量值E。在维修旋转编码器时也可以计算这种抽样并进行评价。即使旋转编码器位于静止状态，也同样可以识别测量信号对P1的测量信号M1、M2之间的相位改变。
在自学方法中可以计算运行的、但不理想地工作的旋转编码器的单独的质量值E、E2，该旋转编码器的测量信号对P1比如包括具有不同的最大的振幅值AM1、AM2的测量信号M1、M2。
图9展示了第九个实施例，其中，针对在功能和结构上与之前附图的实施例相同的元件使用相同的附图标记。为了简便起见，仅阐述与之前附图的实施例的不同之处。
质量值环35至39也可以在至少二维的特征场、比如数字存储器中形成。这里数字化的振幅值AM1、AM2对应用于为了计算特征值存储地址Ks可相互结合的存储地址。特征值存储地址Ks优选包含两个以上的状态或超过1Bit，用以能够将在特征值存储地址Ks下存储的质量值以比如“好”、“尚好”、“不好”等等进行分级，其中，为每个状态分配一个或多个质量值E。如果以“好”和“不好”的分类就足够，则也可以以两个状态、比如作为0或1表示。
数字的振幅值AM1、AM2的结合也可以以其它的形式实现，从而质量值E在存储器中不构成质量值环35至39。因此至少尚好的质量值E2与好的质量值E可以一起占据共同的存储器且根据不好的振幅值AM1、AM2计算的特征值存储地址Ks位于有效的地址段以外。
选出的矩形信号R1、R2可以以与可模拟地按照图8或数字地按照图9的方法所类似的方法进行检测，其中，振幅值AR1、AR2或特征值E2可以提供用于检测。
验证装置10可以特别是根据在计算模块8中确定的特征值存储地址Ks读取存储单元10中的该地址的内容。
图10展示了第十个实施例，其中，针对在功能和结构上与之前附图的实施例相同的元件使用相同的附图标记。为了简便起见，仅阐述与之前附图的实施例的不同之处。
这里再次展示了图8的坐标系。另外还展示了通过扇形区边界40、41限定的扇形区S1至S4，其中，分别要检测每个矩形信号R1、R2的振幅值AR1、AR2。如果测量信号对P1的测量信号M1、M2相互具有90°的相位差，则轴X、Y和扇形区边界40、41撑开45°的角度，其中，将余弦形的测量信号M1绘制到X轴上且将正弦形的测量信号M2绘制到Y轴上。
图11展示了第十一个实施例，其中，针对在功能和结构上与之前附图的实施例相同的元件使用相同的附图标记。为了简便起见，仅阐述与之前附图的实施例的不同之处。
这里展示了表格，其展示了根据测量信号对P1的振幅值AM1、AM2相互之间的关系确定扇形区S1至S4。扇形区边界40和41通过测量信号对P1的绝对相等的或在大小上相等的振幅值AM1、AM2来确定。为了能够分配扇形区S1至S4，这里定义将测量信号M1转换成矩形信号R1，其中，测量信号M1和矩形信号R1具有相同的频率，且相互没有相位差。测量信号M2被转变成矩形信号R2。矩形信号R2和测量信号M2也没有相位差且两个信号具有相同的频率。
在扇形区1中测量信号M2的振幅值AM2的绝对值小于测量信号1的振幅值AM1。在如此限定的扇形区1中检测矩形信号R1的振幅值AR1是否大于上限的质量值。
在扇形区2中振幅值AM1的绝对值小于振幅值AM2。这里检测振幅值AR2是否大于上限的质量值。
在扇形区S3中负的振幅值AM1大于振幅值AM2的绝对值。
在扇形区S4中负的振幅值AM2的绝对值大于振幅值AM1。这里检测振幅值AM2是否小于下限的质量值。

Claims (19)

1.一种用于检测旋转编码器在其工作期间的工作性能的方法，其中，在所述方法中将至少一对(P1)相互之间发生相位移动的、代表旋度值比如轴的角位置的测量信号(M1、M2)与在旋转编码器中存储的基准信息进行比较，其特征在于，将旋转编码器中的测量信号对(P1)的振幅值(AM1、AM2)组合成特征值(K)且为特征值(K)配设至少一个在旋转编码器中作为质量值(E)存储的、代表允许的振幅值组合的基准信息，并且根据质量值(E)发出监控信号(U)。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，特征值(K)从测量信号对(P1)中形成，其中，测量信号(M1、M2)的振幅值(AM1、AM2)借助于算术函数进行组合。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将测量信号对(P1)的振幅值(AM1、AM2)平方且将平方后的结果相加。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，用于理想的旋转编码器的质量值(E)对于所有的旋度值都是恒定的。
5.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将振幅值(AM1、AM2)数字化且用于对至少二维的特征场进行定址，在所述特征场中存储质量值(E)。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，从通过特征值存储地址(Ks)确定的存储器中读取质量值。
7.按照权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在旋转编码器的工作中将预设的最少数量的旋度值转换成特征值(K)且将特征值归纳起来。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，在工作期间根据特征值(K)的停留几率确定质量值(E)。
9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，将确定的质量值(E)与预设的极限值进行比较。
10.按照权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，从测量信号对(P1)中产生一对(P2)矩形信号(R1、R2)且相对于至少一个质量值(E2)进行检测，其中，根据当前的测量信号(M1、M2)相互之间的预设的振幅关系选出矩形信号(R1、R2)中的一个且将矩形信号(R1、R2)的振幅值(AR1、AR2)相对于质量值(E2)进行检测。
11.按照权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，为了确定短路监控信号处理装置(7)的温度。
12.一种旋转编码器，其中集成有传感器单元(1)和监控单元(2)，通过传感器单元在工作中能够产生至少一对(P1)正弦形的、相对于彼此发生相位移动的测量信号(M1、M2)，监控单元与传感器单元(1)连接用以传递测量信号且通过监控单元在工作中能够发出至少一个代表旋转编码器的工作性能的监控信号(U)，其特征在于，在监控单元(2)中设置计算模块(8)、存储单元(10)、验证装置(9)和警报单元(11)，通过计算模块能够从测量信号对(P1)中产生特征值(K)，在存储单元中能够存储至少一个质量值(E、E2)，通过验证装置能够为特征值(K)配设质量值(E、E2)，警报单元根据配设结果能够通过验证装置(9)进行控制且在警报单元中能够生成监控信号(U)。
13.按照权利要求12所述的旋转编码器，其特征在于，在验证装置(9)的信号输出端加载代表特征值(K)相对于质量值(E、E2)的检测结果的验证信号(V)，所述验证信号能够输送给警报单元(11)。
14.按照权利要求12或13所述的旋转编码器，其特征在于，能够将取决于验证信号(V)的监控信号(U)加载在警报单元(11)的信号输出端。
15.按照权利要求12至14中任一项所述的旋转编码器，其特征在于，在旋转编码器中设置信号转换装置(15)，利用信号转换装置能够将测量信号(M1、M2)转换成矩形信号(R1、R2)，信号转换装置在输入端一侧能够与传感器单元(1)连接且在输出端一侧能够与计算模块(8)或验证装置(9)连接。
16.按照权利要求12至15中任一项所述的旋转编码器，其特征在于，在旋转编码器中设置至少一个信号比较单元(25)，利用信号比较单元能够将加载在信号输出端的测量信号(M1、M2)和/或矩形信号(R1、R2)的振幅值(AM1、AM2、AR1、AR2)与加载在传感器单元(1)和/或信号转换单元(15)的信号输出端上的信号(M1、M2、R1、R2)的振幅值进行比较。
17.按照权利要求12至16中任一项所述的旋转编码器，其特征在于，在旋转编码器中集成加速度测量装置(26)。
18.按照权利要求16或17所述的旋转编码器，其特征在于，信号比较单元(25)和/或加速度测量装置(26)与警报装置(11)连接用于能够控制警报装置。
19.一种旋转编码器，其特征在于，所述旋转编码器实施按照权利要求1至10中任一项所述的方法。
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