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CN1675602A - 检测通过驱动系统移动元件的过程中的故障的方法以及适于执行该方法的设备 - Google Patents

检测通过驱动系统移动元件的过程中的故障的方法以及适于执行该方法的设备 Download PDF

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CN1675602A
CN1675602A CNA038188538A CN03818853A CN1675602A CN 1675602 A CN1675602 A CN 1675602A CN A038188538 A CNA038188538 A CN A038188538A CN 03818853 A CN03818853 A CN 03818853A CN 1675602 A CN1675602 A CN 1675602A
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CNA038188538A
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Abstract

用于检测通过一个驱动系统移动元件(7)时的故障的方法和设备。当元件被移动时，借助处理器(14，15，16，17)定期地确定预定的期望值和实际值之间的差(曲线A)。而且，借助处理器定期地确定所述差的导数(曲线B)，其中所述的差和所述的导数都围绕着一个平衡值波动。因此，可以只取差和导数的位于平衡值一侧的值。差值与导数值相乘，并且通过处理器将乘积的结果与参考值相比较。如果乘积的结果大于参考值，就确定发生了故障。

Description

检测通过驱动系统移动元件的过程中 的故障的方法以及适于执行该方法的设备
技术领域
本发明涉及一种检测通过驱动系统移动元件的过程中的故障的方法，在该方法中处理器在元件移动过程中定期地确定预定的期望值和实际值之间的差。
本发明还涉及一种适于执行这种方法的设备。
背景技术
这样的方法本身可以从EP-B10365681中已知。利用上述的方法可以检测伺服马达驱动的机械部分和对象之间的碰撞。处理器计算前一周期期间伺服马达的速度的导数并且将其从当前周期上的伺服马达的速度的导数中减去。获得计算出的差的绝对值，并且由处理器将其与一个给定的参考值比较。如果该值大于给定的参考值，这就被认为是存在碰撞的表示。
这种方法存在的缺点在于：因为检测碰撞所需的最小时间等于所选择的时间周期的长度，所以检测一个碰撞要花费相当长的时间，结果故障可能在测量周期的开始时已经发生。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种方法，其中检测一个故障所需的时间相对短。
本发明的目的是通过根据本发明的方法来实现的，其中处理器进一步定期地确定上述差的导数，所述的差和其导数都围绕着一个平衡值波动，于是只取出差和导数的平衡值的一侧的值，将差值与导数的值相乘，处理器再将相乘的结果与一个参考值相比较，并且如果乘积的结果大于参考值，就检测出元件的移动中的故障。
在平衡值的单侧的差值与差的导数值的乘积生成了一条随时间变化的曲线，在发生故障的情况下，该曲线具有与导数值的曲线和/或差值曲线相比较更陡峭的斜率(也表示为相对大的方向系数)。结果，在发生故障的情况下，曲线将相当快速的上升，以致就相当迅速的达到参考值，并且能够确定和检测出故障。
根据本发明的方法的一个实施例的特征在于平衡值的选定侧取决于元件移动的方向。
如果元件在一个确定的方向上具有一个确定的速度，则一发生碰撞所述方向上的速度就将低于期望值。该信息与检测一个碰撞有关。元件的速度大于期望值的信息在这种情况下是不重要的，并且相应的可以被设置为零。
根据本发明的方法的另一个实施例的特征在于导数信号被滤波。
其优点在于由于进行与使得故障检测可能有关的信号滤波，专门保留那些信号。
根据本发明的方法的另一个实施例的特征在于预定的期望值表示可移动元件的期望位置，而实际值表示元件的实际位置。
这种方法的优点在于元件可以被准确地移动到期望的位置上，而在移动过程中的故障、例如一个碰撞可以相当快速地被检测。
本发明的另一个目的是提供一种设备，通过这种设备能够相当迅速地检测出在用于元件移动的驱动系统中的故障。
这个目的通过根据本发明的设备来实现，其中该设备具有一个通过驱动系统可移动的元件以及一个处理器，该处理器具有一个用于比较期望值和实际值的装置、用于确定导数的装置、用于确定位于平衡值的一侧的值的装置、乘法装置以及用于比较乘积的结果和参考值的装置。
通过上面描述的这样一种设备可以相当迅速的检测出一个故障、例如一个碰撞。
附图说明
下面将参考附图详细描述本发明，其中：
图1示出一个部件移动设备；
图2示出图1中所示的设备的控制电路，其中示出了处理器和驱动系统之间的反馈；
图3是一个表明随时间变化的期望值与实际值之间的差，以及其导数的图；
图4是一个表示在正值部分被设置为零以后，表明差和差的导数的曲线的图；以及
图5示出图4的图，现在包含另一条与图4所示的曲线的乘积对应的曲线。
在附图中相应的元件用相同的参考数字表示。
具体实施方式
图1示出一个部件放置设备1，该设备具有一个框架2。导轨3位于框架2的两侧。导向器4横向延伸到导轨3并且通过驱动系统(未示出)沿箭头P1所示的方向及其相反方向在导轨3上是可移动的。在导向器4上具有一个臂5，该臂通过驱动系统沿箭头P2所示的方向及其相反方向在导向器4上是可移动的。箭头P2的方向与箭头P1的方向垂直。成像设备6和放置设备7固定在臂5上。
传输设备8位于臂5的下面，通过该传输设备基底9沿箭头P2所示的方向是可移动的。每个基底9具有至少一个参考元件10。元件放置机器1进一步具有一个部件馈送设备11，放置设备7能够从该件馈送设备获得元件。另一个成像设备12位于框架2上。
图2示出了部件放置设备1的处理器的控制电路13，图解地示出了一个控制器14，通过该控制器能够控制臂的驱动系统15。通常能够控制臂5，以致将放置设备7移动到期望的位置上。该期望位置通过输入元件17被提供给差分确定器16。控制器14和驱动系统15所实现的放置设备7的实际位置也被提供给差分确定器16。
所讨论的控制电路16本身是已知的，因此不再对其进行详细描述。
图3示出了具有两条曲线的图表，曲线A表示放置设备7的期望位置和实际位置之间的差与时间t之间的关系的曲线，而曲线B是曲线A的导数与时间之间的关系的曲线。从图表中可以清楚地看出，曲线A和B在平衡值0周围波动。从图上可以看出在曲线A上tv的时刻发生了一个故障，以致期望位置与实际位置之间的差呈现为一个显著的负值。例如，如果放置设备7沿箭头P1所表示的方向移动，箭头P1所表示的方向与负的X方向相对应，则可能发生上述的情况。曲线B、即曲线A的导数，首先表现出一个陡峭的下降，然后呈现出一个恒定的负值。
故障可能由例如在放置设备7的移动过程中放置设备碰到了已经安装在基底9上的部件、结果发生了碰撞的事实造成。
沿箭头P1的方向的放置设备7的移动过程中发生碰撞的情况下，放置设备7的实际位置在箭头P1所表示的方向上从来不会超出期望的位置。这意味着期望位置与实际位置之间的差是正值的部分曲线可以被忽视。因此根据本发明中的方法在控制器14中将该值设置为零。
图4示出了图3的曲线A和B，其中位于平衡值0以上的曲线A和B的部分被重置为0。
图5示出了图4的曲线A和B，以及曲线C。曲线C是曲线A和B的乘积。曲线C有时呈现出具有最大幅度R的正值，该最大幅度R在t0到tv的时间周期上显著小于曲线A和B的幅度。在所示时间周期t0到tv的时间周期上的幅度可以用作检测标准位移的参考值R。
从时刻tv开始、即发生碰撞的时刻，曲线C以非常陡峭的梯度上升。如在图5中可见的，在tv之后的非常短的时间，曲线C的伴随值(accompanying value)远大于曲线C在t0到tv的时间周期中的幅度。一超过参考值R、即如上所述在时刻tv之后比较快速的情况，这就可以并且将被看作是发生了一个碰撞的信号。臂5将通过处理器停止，或者沿与箭头P1的方向相反的方向移动，从而避免损坏放置设备7和/或基底9。
也可能确定一个更高阶导数来替代曲线B的导数。更高阶导数更为精确，但是也会增加所需的计算时间。根据期望的应用，不得不在精确和期望的计算时间之间做一折衷。
如果需要，控制器14可以在确定导数的过程中执行滤波功能，从而从测量曲线中去除噪声和其它的不期望的影响。
也可能为差值确定器16提供一个期望的和实际的速度、力或者温度来代替期望的和实际的位置。
很明显，控制电路13中处理的放置设备7的期望的和实际的位置可以涉及到X-以及Y-和Z-方向。
也可能应用根据本发明的方法来旋转而不是平移。
图3-5的图仅是表明了一个例子。实际上，实际值和期望值之间的差将更为不规则地波动。此外，导数的干扰所造成的转换通常不是阶跃的，而是一个相对较大的方向系数(directional coefficient)。
也可能采用例如2R的参数值来代替参数值R。
也可能将第一和第二导数的差相乘，以致能够更为迅速地检测出故障。

Claims (5)

1.一种检测通过驱动系统移动元件的过程中的故障的方法，在该方法中，处理器定期地确定元件移动过程中的预定的期望值与实际值之间的差，其特征在于处理器进一步定期地确定该差的导数，所述差和其导数都围绕着一个平衡值波动，由此只取差和导数的平衡值的一侧的值，将差的值与导数的值相乘，处理器再将乘积的结果与一个参考值相比较，并且如果乘积的结果大于参考值，就检测出元件的移动中的故障。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于平衡值的所选择的侧取决于元件被移动的方向。
3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于导数信号被滤波。
4.根据上面任何一个权利要求所述的方法，其特征在于预定的期望值表示可移动元件的期望位置，而实际值表示元件的实际位置。
5.一种适于执行前面任何一个权利要求所述的方法的设备，其特征在于该设备具有一个通过驱动系统可移动的元件以及一个处理器，该处理器具有一个用于比较期望值和实际值的装置、用于确定导数的装置、用于确定位于平衡值的一侧的值的装置、乘法装置以及用于比较乘积的结果和参考值的装置。
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