專利名稱：用于行程傳感缸的絕對位置檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于行程傳感缸的位置檢測方法，尤其涉及一種改進的用于行程傳感缸的絕對位置檢測方法，該方法可以在重型建筑機械的自動操作過程中所使用的液壓/氣動缸(以下簡稱缸)中，根據(jù)具有不同周期的磁標尺的處理方法，通過確定一個絕對位置檢測準確的絕對位置，并辨別方向，和修正因多種原因引起的缸位移錯誤，以及通過使用磁標尺和磁傳感器檢測一個行程的位移。
通常，建筑機械，如挖掘機裝有一個缸，以驅(qū)動某個作業(yè)設備，如起重桿、起重臂和鏟斗。當接收到操作人員的一個控制命令后，某種作業(yè)油注入到該缸中，或排放至貯存罐，據(jù)此該缸進行一次行程作業(yè)，從而驅(qū)動該作業(yè)設備。
因此，對于象挖掘機這樣的重型建筑機械而言，隨著電氣-液壓伺服控制技術的發(fā)展，不依賴于操作人員的技能，而讓作業(yè)設備進行準確的和重復性的特定作業(yè)的需要便變得日益強烈。此外，考慮到象挖掘機這樣的作業(yè)設備的自動操作，檢測為某個控制系統(tǒng)所需的、有關該作業(yè)設備的位置信息，即準確的位移，便不可避免地提上議事日程。
作為用于檢測上述作業(yè)設備的準確位移的手段，在現(xiàn)有技術中，已經(jīng)開發(fā)出一種如附

圖1所示的缸和附圖2所示的缸行程的位移檢測電路。
附圖1是一個現(xiàn)有技術中的行程傳感缸的示意圖。如圖所示，有一個可以上下或左右移動的活塞120安裝在缸110的內(nèi)壁上。在該活塞120的一側(cè)整體形成有一個活塞桿130，用以支持該活塞120的運動。在該桿130的一側(cè)，該活塞120的上死點和下死點之間，存在一組磁標尺140，每一個都進行預定的同等間隔進行的凹凸形處理。一個磁傳感器150與該組磁標尺140隔開一定距離放置，用以檢測在該活塞桿130上、該磁標尺140已經(jīng)被處理的部分和該磁標尺尚未被處理的部分的磁場變化，從而將其轉(zhuǎn)換為特定大小的電信號。
在具有上述結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有缸中，當活塞120在缸110內(nèi)的上死點和下死點之間上下運動時，與該活塞120整體連接的活塞桿130也運動，形成在活塞桿130上的凹凸形磁標尺140的運動狀態(tài)由磁傳感器150檢測，并作為一個正弦波形輸出。這個正弦波形被轉(zhuǎn)化為一個方波形，以便于計算，從而根據(jù)缸110的行程傳感來檢測位移。
也就是說，當活塞120離開由磁傳感器150測定的、活塞120處于停止時的初始狀態(tài)下的、該磁標尺140的位置而運動時，由該磁傳感器150檢測并被轉(zhuǎn)換成方形波形的一個脈沖或脈沖邊緣數(shù)目能被識別，據(jù)此該活塞120的運動距離可以被計算出來，然后便可識別出該缸110的行程位移。
附圖2是一個方塊圖，顯示了使用磁傳感器和微處理器檢測缸行程的位移的線路。如圖所示，當缸驅(qū)動信號輸入到缸驅(qū)動器210時，該缸驅(qū)動器210的輸出信號驅(qū)動帶有已處理的磁標尺的缸220，安裝在該缸220中的磁傳感器230的輸出信號被提供給微處理器240。該微處理器240從一個內(nèi)存儲器或附加存儲器250接收必要的信息，或者存儲它本身所處理的信息。
現(xiàn)在描述以上所述的、用于檢測該行程傳感缸的行程位移的線路的操作。
首先，缸驅(qū)動器210響應操作人員施加的缸驅(qū)動輸入信號，驅(qū)動該缸220。該磁傳感器單元230內(nèi)的一對磁傳感器231，如霍爾傳感器，檢測在該缸220的活塞桿中已被處理過的磁標尺(參看附圖1中的標號140)的磁場變化，并將其提供給信號處理器232。
該信號處理器232放大并過濾由該磁傳感器231提供的正弦波形的檢測信號，將其轉(zhuǎn)換為可被該微處理器240識別的信號，并輸出給該微處理器240。
該微處理器240把從該磁傳感器單元230中的信號處理器232輸入的正弦波形信號轉(zhuǎn)換成方波形，算出脈沖或邊緣的數(shù)量，計算該行程傳感缸的位移和運動方向，并將數(shù)值存儲到存儲器250，然后將其輸出到預定的顯示器(未示出)。
在上述的現(xiàn)有技術中，如果利用該磁傳感器231，根據(jù)在該磁標尺的凹凸槽處的磁場變化而輸出的正弦波形被轉(zhuǎn)換成用于位移檢測的方波形，通常要采用兩個設置成彼此呈90度相位差的傳感器，從而利用它們進行方向辨別和位移檢測。
但是，由于裝配誤差的問題，要將這兩個磁傳感器以精確的90度相位差放置不是一件容易的事情。而且，由于波形會因外部的某些變化，如震動或干擾而被分割，所檢測到的該傳感器的正弦波形的輸出很難保持同樣的波形，從而使所輸出的波形很難具有精確的90度相位差。
所以說，一個較為理想的情況就是，使用如附圖3所示的一對磁傳感器，在檢測該磁標尺的過程中，使某個傳感器的輸出和轉(zhuǎn)換過來的方波形保持一個恒定周期。
附圖3是一個波形圖，顯示了該磁標尺的一個正常的檢測信號，附圖3A顯示了一個在該活塞活塞桿上以預定的同等間隔處理的凹凸形磁標尺；附圖3B和3C顯示了該磁傳感器A和B呈90度相位差的輸出波形；附圖3D和3E顯示了具有90度相位差的波形，每一個都已經(jīng)轉(zhuǎn)換成與附圖3B和3C所示的波形相應的方波形。
但是，從實際應用的角度來看，至少有一個波形可能檢測不出，如附圖4所示，或者一個單一的波形因為干擾會被分割成多個波形，如附圖5所示。
附圖4是顯示漏掉一個檢測信號的波形圖，而附圖5是，顯示了一個檢測信號已經(jīng)被破壞而被分割的波形圖。與附圖3類似，附圖4A和5A分別顯示了在該活塞桿上以預定的同等間隔處理的凹凸形磁標尺；附圖4B，5B，4C和5C分別顯示了該磁傳感器A和B的輸出波形；附圖4D，5D，4E和5E分別顯示了以實線表示的波形，每一個都已經(jīng)轉(zhuǎn)換成與附圖5B和5C所示的波形相應的方波形。
然而，這些例子的缺點，表現(xiàn)在容易發(fā)生位移判斷錯誤，即在負載已經(jīng)施加的情況下，與該行程傳感缸被驅(qū)動時的正常距離相比，要么少要么多。而且，還會產(chǎn)生因使用兩個傳感器而可能引起的辨別方向上的錯誤。此外，由于根據(jù)上述現(xiàn)有的檢測方法檢測的位移是可以識別某個相對位置的間接位移，即使該位移檢測是正常進行的，也還會有相當大的可能，在一個絕對位置和一個實際運動距離之間出現(xiàn)錯誤。
本發(fā)明的一個目的在于提供一種用于行程傳感缸的絕對位置檢測方法，它解決了前述在現(xiàn)有技術中遇到的問題。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種用于行程傳感缸的絕對位置檢測方法，它可以在由一對磁傳感器檢測的輸出波形之間的相位差超出90度時，將一個輸出波形修正為正常波形，并確定多個參考絕對位置，以檢測關于該行程傳感缸的精確位移以及辨別方向。
為達到上述目的，提供了一種改進的、用于一個絕對位置檢測設備中行程傳感缸的絕對位置檢測方法，其中當通過一組與在磁標尺是被規(guī)則地凹凸處理的部分上具有一個以上的不同處理周期的、帶有該磁標尺的缸活塞桿相對的、具有不同相位的多個磁傳感器檢測出該磁標尺的磁場變化之后，使用一個微處理器將該檢測出的磁場變化轉(zhuǎn)換成一個方波形，計算該轉(zhuǎn)換過的方波形以檢測一個方向辨別和一個運動位移量，它包括以下步驟忽略在基于出現(xiàn)一個方波形的邊緣的平均時間間隔的一個預定時間范圍之前，由于干擾引起而出現(xiàn)的一個邊緣；如果在該預定時間范圍內(nèi)沒有邊緣，則強制生成一個修正邊緣，以修正因干擾而引起的位移誤差；以及在同時，檢測由具有不同處理周期的磁標尺生成的、相繼出現(xiàn)的修正邊緣，從而確定一個缸行程的絕對位置。
本發(fā)明的附加優(yōu)點、目的和其他特點，一部分將在隨后的描述中述及，一部分對于現(xiàn)有技術領域里的普通技術人員而言，經(jīng)過以下的描述將變得十分明顯，或者可以從本發(fā)明的實踐中導出。如在權(quán)利要求書所特別指出的，本發(fā)明的目的和優(yōu)點可以被認識和實現(xiàn)。
通過以下的詳細描述和所給附圖的示例，可以更加充分地理解本發(fā)明，這些附圖并不是對本發(fā)明的限制，其中附圖1是現(xiàn)有技術中的一個行程傳感缸的示意圖；附圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術的一個實施例的、一個行程傳感缸的位移檢測線路的方塊示意圖；附圖3是根據(jù)現(xiàn)有技術中的一個磁標尺的、一個正常檢測信號的波形圖；附圖4是顯示漏掉一個檢測信號的波形圖；附圖5是顯示一個檢測信號被破壞而被分裂的波形附圖6是在一個行程傳感缸的位置檢測設備的實施例中，當活塞桿的一個單一的磁標尺未被處理時的波形圖；附圖7A是在現(xiàn)有技術中以預定的同等間隔處理的磁標尺的示意圖；附圖7B是現(xiàn)有技術沒有進行處理的一個磁標尺的示意圖；附圖7C是在根據(jù)本發(fā)明的一個行程傳感缸的、絕對位置檢測設備的實施例中，對活塞桿的磁標尺進行無規(guī)則處理的示意圖；附圖8是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、行程傳感缸的、絕對位置檢測方法的流程圖；和附圖9是顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的、行程傳感缸的、絕對位置檢測方法的流程圖。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例進行詳細描述。
附圖6是在一個行程傳感缸的位置檢測設備的實施例中，當活塞桿的一個單一的磁標尺未被處理時的波形圖。附圖6A顯示用以傳感一個行程的活塞桿的任選部分被無規(guī)則處理時的一個凹凸形磁標尺，這種情況就是，在本發(fā)明中，一個凹凸形槽在該缸桿的任意間隔處被去除。附圖6B和附圖6C是一對磁傳感器A和B的輸出方波形，顯示某個方波形在該經(jīng)無規(guī)則處理的磁標尺部分被延長。附圖6D和附圖6E中以實線表示的波形與附圖6B和附圖6C中的波形相對應，它們分別經(jīng)一個微處理器轉(zhuǎn)換成方波形，顯示該波形周期在該經(jīng)無規(guī)則處理的磁標尺的部分被增加。
附圖7顯示了可在該活塞桿上進行處理的一個磁標尺形狀，其中附圖7A顯示了在現(xiàn)有技術中以預定的同等間隔處理的磁標尺；附圖7B顯示了現(xiàn)有技術中沒有進行處理的一個磁標尺；附圖7C顯示了在根據(jù)本發(fā)明的一個行程傳感缸的絕對位置檢測設備的實施例中，對活塞桿的磁標尺作無規(guī)則的處理。
附圖8是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、行程傳感缸的、絕對位置檢測方法的流程圖。
以下結(jié)合附圖8詳細描述該行程傳感缸的絕對位置檢測方法的構(gòu)造和運行。一種用于位置檢測設備中行程傳感缸的絕對位置檢測方法，其中在傳感缸的活塞桿的一側(cè)形成有其任意部分經(jīng)過無規(guī)則處理的磁標尺，通過磁傳感器檢測該部分的磁場變化，以便使用一個微處理器進行信號處理，從而根據(jù)該活塞的運動檢測一個方向辨別和一個運動位移，它包括一個活塞桿的停止/非停止判斷步驟S610，用于通過該微處理器判斷該活塞桿是否已經(jīng)運動；一個第一邊緣出現(xiàn)判斷步驟S620，用于判斷在確定了特定的時間范圍以辨別在該預定時間之前出現(xiàn)的邊緣是否是假想邊緣以后，是否在特定的時間范圍內(nèi)出現(xiàn)了決非假想邊緣的一個邊緣；一個第二邊緣出現(xiàn)判斷步驟S630，用于判斷在該第一邊緣出現(xiàn)判斷步驟S620中，在該預定時間范圍之前出現(xiàn)的邊緣是假想邊緣的情況下，是否有一個邊緣出現(xiàn)在與該第一邊緣出現(xiàn)判斷步驟S620中的時間范圍不同的時間范圍內(nèi)；一個已出現(xiàn)的邊緣忽略步驟S640，用于從計算位移量中忽略因在與該第一邊緣出現(xiàn)判斷步驟S620和第二邊緣出現(xiàn)步驟S630中的預定時間范圍相同的預定時間范圍之前的干擾而出現(xiàn)的邊緣；一個修正邊緣生成步驟S650，用于當在第一邊緣出現(xiàn)判斷步驟S620和第二邊緣出現(xiàn)步驟S630中的預定時間范圍內(nèi)沒有出現(xiàn)邊緣的情況下，生成一個為計算位移量所需的修正邊緣；一個絕對位置確立步驟S660，用于在存儲器中存儲一個預定的值，作為該活塞桿當前位置的絕對位置，將其輸出給一個顯示器，并且當包括該修正邊緣生成步驟S650中生成的邊緣在內(nèi)的一組修正邊緣是連續(xù)出現(xiàn)，以及其它修正邊緣是在一個恒定時間內(nèi)在其它傳感器中成組連續(xù)出現(xiàn)的情況下，返回到該活塞桿停止/非停止判斷步驟；以及一個位移計算和處理步驟S670，用于根據(jù)最終算出的邊緣計算位移量，將其存儲到存儲器中，輸出給一個顯示器，并且當包括該修正邊緣生成步驟S650中生成的邊緣在內(nèi)的修正邊緣不是成組地連續(xù)出現(xiàn)的情況下，或者，即使它們出現(xiàn)，而由其它傳感器生成的修正邊緣并不是在一個恒定時間內(nèi)成組連續(xù)出現(xiàn)的情況下，重新執(zhí)行該活塞桿停止/非停止判斷步驟S610。
活塞桿停止/非停止判斷步驟S610包括步驟S611和S612，用于根據(jù)響應輸入信號而出現(xiàn)的方波形，判斷該活塞桿是停止還是運動；步驟S614和S615用于根據(jù)其它傳感器出現(xiàn)的邊緣的存在和以前出現(xiàn)的修正邊緣的數(shù)目判斷該活塞桿是停止還是運動；以及一個步驟S613，用于在根據(jù)前兩個步驟的判斷結(jié)果，該活塞桿處于停止的情況下，辨別停止前的運動方向。
第一邊緣出現(xiàn)判斷步驟S620包括一個步驟S621，用于確定該邊緣是平均出現(xiàn)的時間間隔(以下稱為‘Δt’)；一個步驟S622，用于判斷以前出現(xiàn)的邊緣是一個正常出現(xiàn)的邊緣還是一個修正邊緣；以及步驟S623和S624，用于判斷是否在基于該參考時間間隔‘Δt’的預定的時間內(nèi)，出現(xiàn)了一個邊緣。
在這一關系中，就‘Δt’而言，由于缸的速度不斷變化，該組以前出現(xiàn)的邊緣間隔是被平均計算出的。對于這種情況，通過觀察‘Δt’的時間變化躍遷，可以估計出下一個邊緣出現(xiàn)的時間點，此外，利用如此確定的‘Δt’，可以通過僅計算在預定時間內(nèi)出現(xiàn)的邊緣的情況來檢測準確的位移。在本實施例中，該預定的時間范圍由(0.75)Δt-(1.25)Δt而確定。
在第二邊緣出現(xiàn)判斷步驟S630中，用以判斷是否出現(xiàn)一個邊緣的時間范圍要比在第一邊緣出現(xiàn)判斷步驟S620中確定的時間范圍小。目的是當以前出現(xiàn)的邊緣是該第一邊緣結(jié)果判斷步驟S620中的一個假想邊緣的情況下，避免該位移錯誤的累積。為了這一目的，在本實施例中的時間范圍由(0.5)Δt-(1.0)Δt而確定。
絕對位置確立步驟S660包括步驟S661和S662，用于判斷包括該修正邊緣生成步驟S650中生成的邊緣在內(nèi)的該修正錯誤是否是成組地連續(xù)出現(xiàn)；一個步驟S663，用于判斷當該組修正邊緣連續(xù)出現(xiàn)時，由其它傳感器在一個恒定時間內(nèi)產(chǎn)生的其它邊緣是否是成組地連續(xù)出現(xiàn)；一個在由其它傳感器在一個恒定時間內(nèi)產(chǎn)生的修正邊緣是成組地連續(xù)出現(xiàn)的情況下，把在特定時間過去后，另一個邊緣出現(xiàn)(S664)時的時間點作為第n個參考點存儲(S665)，以及當由其它傳感器在一個恒定時間內(nèi)產(chǎn)生的修正邊緣不是成組地連續(xù)出現(xiàn)的情況下，執(zhí)行該位移計算和處理步驟S670；一個步驟S666，用于當存儲第n個參考點之后，判斷是否有第(n-1)個參考點時而確實存在第(n-1)個參考點的情況下，計算第(n-1)個參考點和第n個參考點之間正常標尺的數(shù)量，并且在不存在第(n-1)個參考點的情況下，返回到該活塞桿停止/非停止判斷步驟；以及一個步驟S668，用于存儲與基于第(n-1)個參考點和第n個參考點之間正常測定量的計算結(jié)果所算出的數(shù)量相對應的絕對位置值，將其輸出到一個顯示器，并返回到該活塞桿停止/非停止判斷步驟S610。
位移計算和處理步驟S670包括一個步驟S671，用于根據(jù)最終算出的邊緣數(shù)量計算該活塞桿的位移量；將所計算的位移存儲到存儲器，再輸出到一個顯示器；以及返回到該活塞活塞桿停止/非停止判斷步驟S610。
以下結(jié)合附圖4至6詳細描述如上確立和操作的、根據(jù)本發(fā)明的、該行程傳感缸的、絕對位置檢測方法的整個工作過程。
附圖4是顯示漏掉一個檢測信號的波形圖。即，它顯示了當漏掉一個檢測信號時出現(xiàn)位移錯誤的情況。首先，如果因某些原因，如干擾，沒有任何正常的邊緣出現(xiàn)，即使會有一個單一的正常邊緣將在經(jīng)過一個所計算的Δt(S621)的參考點，(0.75)Δt和(1.25)Δt之間出現(xiàn)(S623)(S624)，還是可以判斷出某個邊緣實際上是通過在時間點(1.25)Δt強制生成(S660)的一個以點線表示的修正邊緣而出現(xiàn)的。可以判斷下一個邊緣將出現(xiàn)在(0.5)Δt和(1.0)Δt之間(S641)(S642)，并且可以通過形成以點線表示的修正邊緣而存儲。在這一方面，通過設定如(0.5)Δt和(1.0)Δt的時間范圍而能避免位移誤差的累積。
附圖5是顯示一個檢測信號已經(jīng)損壞而被分割的波形圖。即，它顯示了當該檢測信號已經(jīng)損壞而被分割時出現(xiàn)位移錯誤的情況。在這種情況下，當該邊緣在(0.75)Δt之前出現(xiàn)時，由于它不在該預定的時間范圍內(nèi)，通過判斷為干擾的影響而被忽略，從而排除了干擾的影響。
附圖6是在一個行程傳感缸的位置檢測設備的實施例中，當活塞桿的一個磁標尺未被處理時的波形圖。首先，基于一個所計算的Δt(621)作為參考時間，在(0.75)Δt和(1.25)Δt之間將出現(xiàn)一個正常邊緣；然而，如果因為該磁標尺尚未處理而沒有形成該正常邊緣，則可以判斷出某個邊緣實際上是通過在時間點(1.25)Δt強制生成(S660)的一個以虛線表示的修正邊緣而出現(xiàn)的。可以判斷下一個邊緣將出現(xiàn)在(0.5)Δt和(1.0)Δt之間(S631)(S632)，并且可以通過形成(S650)以虛線表示的修正邊緣而恢復。在這一方面，通過設定如(0.5)Δt和(1.0)Δt的時間范圍而避免位移錯誤的積累。
同時，連續(xù)出現(xiàn)兩個以上的修正邊緣可能表明該活塞桿已經(jīng)停止。在這一方面，在確認(S615)是否存在由其它傳感器在(0.75)Δt和(1.25)Δt之間產(chǎn)生的一個邊緣以后，如果由其它傳感器產(chǎn)生的該邊緣被認為是正常的，則將其識別為正常的位移而進行計算，而如果它被認為是任意形成的修正邊緣，由于它表示方向變換的時間，則計算停止以進行方向辨別(S613)。
然而，在有兩個包括該修正邊緣生成步驟S650所生成的邊緣在內(nèi)的修正邊緣連續(xù)出現(xiàn)(S652)，并且由其它傳感器產(chǎn)生的兩個修正邊緣在-(2)Δt和-(4)Δt之間連續(xù)出現(xiàn)的情況下，當一個正常邊緣在(0.5)Δt過去之后出現(xiàn)(S664)時，這個時間點便作為第n個參考點存儲(S665)。然后，在判斷是否存在第(n-1)個參考點(S666)時，如果是，則計算第(n-1)個參考點和第n個參考點之間的正常標尺的數(shù)量，以便存儲相應的絕對位置值，然后輸出到一個顯示器，此后操作返回到該活塞桿停止/非停止判斷步驟S610。
如果在(0.5)Δt過去之前出現(xiàn)(S664)另一個邊緣，則將其作為因干擾出現(xiàn)的錯誤處理而忽略，并返回(S669)到該活塞桿停止/非停止判斷步驟S610。
附圖6是當活塞桿的磁標尺未被處理，可以為其確立一個單一的參考位置時的波形圖。與附圖7C，本發(fā)明的一個實施例相似，如果在一個磁標尺中的未被處理的部分是成組的無規(guī)則地存在，則從該微處理器生成的波形周期，根據(jù)每個相應的部分而變得不同。
因此，該修正邊緣是兩兩生成，并且在該部分之前的正常邊緣的數(shù)量彼此也變得不同，從而通過計算該數(shù)量，并將與其相應的預定值作為該活塞桿的當前位置的絕對位置預先存儲到存儲器從而確定該成組地方的絕對位置。
進一步說，通過將上述方法檢測的參考點識別為第n個參考點，當?shù)趎個參考點檢測出時，判斷是否存在第(n-1)個參考點。如果不存在第(n-1)個參考點，則只有有關簡單參考點檢測的信息被存儲，而如果存在第(n-1)個參考點，則計算第(n-1)個參考點和第n個參考點之間存在的正常標尺的數(shù)量。
在這一方面，通過順序遞增在相應參考點之間的標尺數(shù)量，并在該參考點被檢測之后確定首次檢測的一個脈沖上的絕對位置，可以就在兩個以上參考點被檢測之后，從該點確定一個絕對位置。
此外，在三個以上參考點被檢測的點上，通過該脈沖是正常延伸或減少的一個樣式可以確認它是否是正?；钊麠U的運動，從而極大地提高數(shù)據(jù)的可靠性。
附圖7C顯示了包括一組參考點在內(nèi)的一個缸桿的處理方法。
附圖9是顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的、行程傳感缸的、絕對位置檢測方法的流程圖。如圖所示，將對根據(jù)本發(fā)明的行程傳感缸的、絕對位置檢測方法的構(gòu)造和運行進行描述。一種用于位置檢測設備中行程傳感缸的絕對位置檢測方法，其中在傳感缸的活塞桿的一側(cè)形成有其任意部分經(jīng)過無規(guī)則處理的磁標尺，通過一個磁傳感器檢測該部分的磁場變化，以便使用一個微處理器進行信號處理，從而根據(jù)該活塞的運動檢測一個方向辨別和一個運動位移，它包括一個活塞桿的停止/非停止判斷步驟S510，用于通過該微處理器判斷該活塞桿是否已經(jīng)運動；一個第一邊緣出現(xiàn)判斷步驟S520，用于判斷在確定了預定的時間范圍以辨別在該預定時間之前出現(xiàn)的邊緣是否是假想邊緣之后，是否在預定的時間范圍內(nèi)出現(xiàn)了決非假想邊緣的一個邊緣；一個第二邊緣出現(xiàn)步驟S530，用于判斷在該第一邊緣出現(xiàn)判斷步驟S520中，在該預定時間范圍之前出現(xiàn)的邊緣是假想邊緣的情況下，是否有一個邊緣出現(xiàn)在與該第一邊緣出現(xiàn)判斷步驟S520中的時間范圍不同的時間范圍內(nèi)；一個已出現(xiàn)的邊緣忽略步驟S640，用于從計算位移量中忽略因在與該第一邊緣出現(xiàn)判斷步驟S520和第二邊緣出現(xiàn)步驟S530中的預定時間范圍相同的預定時間范圍之前的干擾而出現(xiàn)的邊緣；一個修正邊緣生成步驟S550，用于當在該第一邊緣出現(xiàn)判斷步驟S520和第二邊緣出現(xiàn)步驟S530中的預定時間范圍內(nèi)沒有出現(xiàn)邊緣的情況下，生成一個為計算位移量所需的修正邊緣；一個參考點位置確立步驟S560，用于當包括該修正邊緣生成步驟S550中生成的邊緣在內(nèi)的一組修正邊緣是連續(xù)出現(xiàn)，以及其它修正邊緣是在一個恒定時間內(nèi)在其它傳感器中成組連續(xù)出現(xiàn)的情況下，在存儲器中存儲一個預定的值，作為該活塞桿當前位置的參考點位置；以及位移計算和處理步驟S570，用于根據(jù)最終算出的邊緣計算位移量，當包括該修正邊緣生成步驟S550中生成的邊緣在內(nèi)的修正邊緣不是成組地連續(xù)出現(xiàn)的情況下，或者，即使它們出現(xiàn)，而由其它傳感器生成的修正邊緣并不是在一個恒定時間內(nèi)成組連續(xù)出現(xiàn)的情況下，將其存儲到存儲器中。
活塞桿停止/非停止判斷步驟S610包括步驟S511和S512，用于根據(jù)隨著輸入信號而出現(xiàn)的方波形判斷該活塞桿是停止還是運動；步驟S514和S515用于根據(jù)出現(xiàn)的邊緣存在和以前出現(xiàn)的修正邊緣的數(shù)量判斷該活塞桿是停止還是運動；以及一個步驟S513，用于當根據(jù)前兩個步驟的判斷結(jié)果，該活塞桿處于停止的情況下，辨別在停止前的運動方向。
第一邊緣出現(xiàn)判斷步驟S520包括一個步驟S521，用于確定該邊緣是平均出現(xiàn)的時間間隔(以下稱為‘Δt’)；一個步驟S522，用于判斷以前出現(xiàn)的邊緣是一個正常出現(xiàn)的邊緣還是一個修正邊緣；以及步驟S523和S524，用于判斷是否基于該參考時間間隔‘Δt’的預定的時間內(nèi)，出現(xiàn)了一個邊緣。
在這一關系中，就‘Δt’而言，由于缸的速度不斷變化，該組以前出現(xiàn)的邊緣間隔是被平均計算的。對于這種情況，通過觀察‘Δt’的時間變化躍遷，可以估計出下一個邊緣出現(xiàn)的時間點，此外，利用如此確定的‘Δt’，可以通過僅計算在預定時間內(nèi)出現(xiàn)的邊緣的情況來檢測準確的位移。在本實施例中，該預定的時間范圍由(0.75)Δt-(1.25)Δt而確定。
在第二邊緣出現(xiàn)判斷步驟S630中，用以判斷是否出現(xiàn)一個邊緣的時間范圍要比在第一邊緣出現(xiàn)判斷步驟S620中確定的時間范圍小。目的是當以前出現(xiàn)的邊緣屬于該第一邊緣出現(xiàn)判斷步驟S620中的一個假想邊緣的情況下，避免該位移錯誤的積累。為了這一目的，在本實施例中的時間范圍由(0.5)Δt-(1.0)Δt而確定。
參考點位置確立步驟S560包括步驟S561和S562，用于判斷包括該修正邊緣生成步驟S550中生成的邊緣在內(nèi)的該修正邊緣是否是成組地連續(xù)出現(xiàn)；一個步驟S563，用于判斷當該組修正邊緣連續(xù)出現(xiàn)時，由其它傳感器在一個恒定時間內(nèi)產(chǎn)生的其它邊緣是否是成組地連續(xù)出現(xiàn)；一個步驟S565，用于將預定值作為該活塞桿的當前位置的一個參考點位置存儲到存儲器，并且當另一個邊緣是在預定時間過去之后出現(xiàn)，如果是在由其它傳感器在一個恒定時間內(nèi)產(chǎn)生的修正邊緣是成組地連續(xù)出現(xiàn)的情況下，返回到活塞桿停止/非停止判斷步驟S510；以及一個步驟S566，當在預定時間過去之前出現(xiàn)(S564)一邊緣時通過把它作為因干擾而產(chǎn)生的錯誤邊緣進行處理而忽略該邊緣，并返回到活塞桿停止/非停止判斷步驟S510。
位移計算和處理步驟S570包括一個步驟S571，用于根據(jù)最終算出的邊緣數(shù)量計算該活塞桿的位移量；將所計算的位移存儲到存儲器；以及返回(S572)到該活塞桿停止/非停止判斷步驟S510。
以下結(jié)合附圖6詳細描述如上確立和操作的、根據(jù)本發(fā)明的、該行程傳感缸的、絕對位置檢測方法的整個工作。
附圖6是在一個行程傳感缸的位置檢測設備的實施例中，當活塞桿的一個磁標尺未被處理時的波形圖。首先，基于一個所計算的Δt(521)作為參考時間，在(0.75)Δt和(1.25)Δt之間將出現(xiàn)一個正常邊緣；然而，如果因為該磁標尺尚未處理而沒有形成該正常邊緣，則可以判斷出某個邊緣實際上是通過在時間點(1.25)Δt強制生成的(S560)一個以虛線表示的修正邊緣而出現(xiàn)的。可以判斷下一個邊緣將出現(xiàn)在(0.5)Δt和(1.0)Δt之間(S531)(S532)，并且可以通過形成(S550)以虛線表示的修正邊緣而恢復。在這一方面，通過設定如(0.5)Δt和(1.0)Δt的時間范圍而避免位移錯誤的積累。
同時，連續(xù)出現(xiàn)兩個以上的修正邊緣可能表明該活塞桿已經(jīng)停止。如果發(fā)生這種情況，在確認(S515)是否存在由其它傳感器在-(0.75)Δt和-(1.25)Δt之間產(chǎn)生的一個邊緣以后，如果由其它傳感器產(chǎn)生的該邊緣被認為是正常的，則將其識別為正常的位移而進行計算，而如果它被認為是任意形成的修正邊緣，由于它表示方向變換的時間，則計算停止以進行方向辨別(S513)。
然而，在有兩個包括該修正邊緣生成步驟S550所生成的邊緣在內(nèi)的修正邊緣連續(xù)出現(xiàn)(S562)，并且由其它傳感器產(chǎn)生的兩個修正邊緣在-(2)Δt和-(4)Δt之間連續(xù)出現(xiàn)的情況下，當一個正常邊緣在(0.5)Δt過去之后出現(xiàn)(S564)，一個預定的值將作為該活塞桿的當前位置的一個參考點位置，即，有關該活塞桿的位移的參考值，存儲到存儲器，此后，操作返回到該活塞桿停止/非停止判斷步驟S510。
如果在(0.5)Δt過去之前出現(xiàn)(S564)另一個邊緣，則將其作為因干擾出現(xiàn)的錯誤處理而忽略，并返回(S566)到該活塞桿停止/非停止判斷步驟S510。
附圖7C顯示具有多個參考點的缸桿的處理方法。
就目前所述，根據(jù)本發(fā)明的行程傳感缸的絕對位置檢測方法，當行程傳感缸的活塞桿中具有不同周期的一個以上磁標尺被無規(guī)則處理時，并且該磁標尺的磁場變化是使用該磁傳感器來檢測，以及使用該微處理器進行信號處理，如果反映該磁標尺的不規(guī)則性的連續(xù)的多個修正邊緣和正常邊緣是通過兩個傳感器以相同的方式，在一個恒定的時間間隔內(nèi)，以輸出波形出現(xiàn)，則現(xiàn)有的位移值可以由預定的參考值替代，以確定多個位置的絕對位置，從而可靠地檢測方向辨別和絕對位置。
盡管為了說明的目的描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但現(xiàn)有技術領域里的普通技術人員應當理解，各種修改、增加和替換都是可能的，只要不脫離權(quán)利要求書所限定的范圍和精神。
權(quán)利要求
1.一種用于一個絕對位置檢測設備中行程傳感缸的絕對位置檢測方法，其中當通過一組與在磁標尺是被規(guī)則地凹凸處理的部分上具有一個以上的不同處理周期的、帶有該磁標尺的缸活塞桿相對的、具有不同相位的磁傳感器檢測出該磁標尺的磁場變化之后，使用一個微處理器對檢測出的磁場變化進行信號處理，并計算該經(jīng)信號處理的波形以檢測一個方向辨別和一個運動位移量，它包括活塞桿的停止/非停止判斷步驟，用于通過該微處理器判斷該活塞桿是否已經(jīng)運動；第一邊緣出現(xiàn)判斷步驟，用于判斷在確定了預定的時間范圍以識別在該預定時間之前出現(xiàn)的邊緣是否是假想邊緣以后，是否在預定的時間范圍內(nèi)出現(xiàn)了決非假想邊緣的一個邊緣；第二邊緣出現(xiàn)步驟，用于判斷在該第一邊緣出現(xiàn)判斷步驟中，該預定時間范圍之前出現(xiàn)的邊緣是假想邊緣的情況下，是否有一個邊緣出現(xiàn)在與該第一邊緣出現(xiàn)判斷步驟中的時間范圍不同的時間范圍內(nèi)；已出現(xiàn)的邊緣忽略步驟，用于從計算位移量中忽略由于在與該第一邊緣出現(xiàn)判斷步驟和第二邊緣出現(xiàn)步驟中的預定時間范圍相同的預定時間范圍之前的干擾而出現(xiàn)的邊緣；修正邊緣生成步驟，用于當在該第一邊緣出現(xiàn)判斷步驟和第二邊緣出現(xiàn)判斷步驟中的預定時間范圍內(nèi)沒有出現(xiàn)邊緣的情況下，生成一個為計算位移量所需的修正邊緣；絕對位置確立步驟，用于根據(jù)該修正邊緣的數(shù)量在存儲器中存儲一個預定的值，作為該活塞桿當前位置的絕對位置，將其輸出給一個顯示器，并且當包括該修正邊緣生成步驟中生成的邊緣在內(nèi)的一組修正邊緣是連續(xù)出現(xiàn)，以及其它修正邊緣是在一個恒定時間內(nèi)在其它傳感器中成組連續(xù)出現(xiàn)的情況下，從活塞桿停止/非停止判斷步驟重新操作；和位移計算和處理步驟，用于根據(jù)最終算出的邊緣數(shù)計算位移量，將其存儲到存儲器中，輸出給一個顯示器，并且當包括該修正邊緣生成步驟中生成的邊緣在內(nèi)的修正邊緣不是成組地連續(xù)出現(xiàn)的情況下，或者，即使它們出現(xiàn)，而由其它傳感器生成的修正邊緣并不是在一個恒定時間內(nèi)成組連續(xù)出現(xiàn)的情況下，重新執(zhí)行該活塞桿停止/非停止判斷步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，該活塞桿停止/非停止判斷步驟包括第一步驟，用于根據(jù)響應輸入信號而出現(xiàn)的方波形，判斷該活塞桿是停止還是運動；第二步驟，用于根據(jù)其它傳感器出現(xiàn)的邊緣的存在和以前出現(xiàn)的修正邊緣的數(shù)目判斷該活塞桿是停止還是運動；和第三步驟，用于當根據(jù)前兩個步驟的判斷結(jié)果，該活塞桿處于停止的情況下，辨別在停止前的運動方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，第一邊緣出現(xiàn)判斷步驟包括第一步驟，用于確定該邊緣是平均出現(xiàn)的時間間隔；第二步驟，用于判斷以前出現(xiàn)的邊緣是一個正常出現(xiàn)的邊緣還是一個修正邊緣；和第三步驟，用于判斷是否在基于第一步驟中所確定的時間間隔的預定的時間內(nèi)出現(xiàn)了一個邊緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，邊緣出現(xiàn)的平均時間間隔是通過平均以前出現(xiàn)的多個邊緣間隔而計算出的時間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在第二邊緣出現(xiàn)判斷步驟中用以判斷是否出現(xiàn)一個邊緣的時間范圍要比在第一邊緣出現(xiàn)判斷步驟中確定的時間范圍小。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，該絕對位置確立步驟包括第一步驟，用于判斷包括該修正邊緣生成步驟中生成的邊緣在內(nèi)的修正邊緣是否是成組地連續(xù)出現(xiàn)；第二步驟，用于判斷當該組修正邊緣連續(xù)出現(xiàn)的情況下，由其它傳感器產(chǎn)生的其它邊緣是否是在一個恒定時間內(nèi)成組地連續(xù)出現(xiàn)；第三步驟，用于當由其它傳感器產(chǎn)生的修正邊緣是在一個預定時間內(nèi)成組地連續(xù)出現(xiàn)的情況下，把在預定時間過去后，另一個邊緣出現(xiàn)時的時間點作為第n個參考點存儲，以及當由其它傳感器產(chǎn)生的修正邊緣不是在一個預定時間內(nèi)成組地連續(xù)出現(xiàn)的情況下，執(zhí)行該位移計算和處理步驟；第四步驟，用于當存儲第n個參考點之后，判斷是否有第(n-1)個參考點時而確實存在第(n-1)個參考點的情況下，計算第(n-1)個參考點和第n個參考點之間正常標尺的數(shù)量，并且在不存在第(n-1)個參考點的情況下，返回到該活塞桿停止/非停止判斷步驟；第五步驟，用于存儲與算出的正常標尺的數(shù)量相對應的絕對位置值，將其輸出到一個顯示器，并返回到權(quán)利要求2中的活塞桿停止/非停止判斷步驟；和第六步驟，用于當根據(jù)第二步驟的結(jié)果，在由其它傳感器產(chǎn)生的修正邊緣是在一個恒定時間內(nèi)成組地連續(xù)出現(xiàn)的情況下，通過把在預定時間過去之前出現(xiàn)的一個邊緣看作因干擾而產(chǎn)生的錯誤邊緣而忽略該邊緣，并從權(quán)利要求1中的活塞桿停止/非停止判斷步驟重新進行操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，該絕對位置確立步驟包括第一步驟，用于判斷包括該修正邊緣生成步驟中生成的邊緣在內(nèi)的該修正邊緣是否是成組地連續(xù)出現(xiàn)；第二步驟，用于判斷當在第一步驟中該組修正邊緣連續(xù)出現(xiàn)時，由其它傳感器產(chǎn)生的其它邊緣是否是在恒定時間內(nèi)成組地連續(xù)出現(xiàn)；第三步驟，用于當由其它傳感器產(chǎn)生的修正邊緣是在一個預定時間內(nèi)成組地連續(xù)出現(xiàn)的情況下，在預定時間過去后出現(xiàn)另一個邊緣時，將一個預定值作為該氣缸桿的當前位置的一個參考點位置存儲；和第四步驟，用于通過對在預定時間過去之前出現(xiàn)的一個邊緣看作為因干擾而產(chǎn)生的錯誤邊緣而忽略該邊緣，并從權(quán)利要求1的活塞桿停止/非停止判斷步驟重新進行操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該位移計算和處理步驟包括第一步驟，用于給到目前為止算出的邊緣數(shù)增加1；第二步驟，用于根據(jù)最終算出的邊緣數(shù)量計算該活塞桿的位移量；和第三步驟，用于將在第二步驟中所計算出的位移存儲到存儲器。
全文摘要
公開了一種用于重型建筑機械的自動操作過程中,行程傳感缸的絕對位置檢測方法,無論是否有干擾,它可以精確地修正該行程傳感缸的絕對位置。它包括以下步驟:忽略由于在預定時間范圍之前干擾而引起的一個邊緣;如果在該預定時間范圍內(nèi)沒有邊緣,則強制生成一個修正邊緣,以修正因干擾而引起的位移錯誤;以及同時,檢測由具有不同處理周期的磁標尺生成的、相繼出現(xiàn)的修正邊緣,從而確定一個缸行程的絕對位置。
文檔編號F15B15/28GK1201118SQ97125719
公開日1998年12月9日 申請日期1997年12月26日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月25日
發(fā)明者陳永一, 李鎮(zhèn)漢 申請人:三星重工業(yè)株式會社