專利名稱：監(jiān)測可電機(jī)驅(qū)動的設(shè)備部分的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過確定加速度值監(jiān)測可電機(jī)驅(qū)動的設(shè)備部分的方法及相關(guān)的裝置。
背景技術(shù)：
作為按現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備的例子，圖1用透視圖表示一種已知的配置在機(jī)器人上有六個旋轉(zhuǎn)軸的C形臂7。在一個例如固定安裝在地面上的底架1上，安裝一個可繞第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)塔2。在轉(zhuǎn)塔2上可繞第二旋轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)地安裝搖桿3。在搖桿3上固定可繞第三旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的臂4。在臂4端部安裝可繞第四旋轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)的手5。手5有一個固定件6， 它可以繞一個旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)以及可以繞一個與之垂直延伸的第五旋轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)。C形臂7與手 5的固定件6接合。在C形臂第一端安裝X射線探測器8，而在相對置的第二端安裝X射線源9。這種C形臂裝置工作多年后，由于傳動裝置、軸承、制動器或齒形皮帶磨損，可危及定位精度以及工作的可靠性。另一方面，在為非醫(yī)療用機(jī)器人設(shè)備的情況下，若電機(jī)驅(qū)動的設(shè)備部分的運(yùn)動過程出現(xiàn)不精準(zhǔn)，便會導(dǎo)致通過機(jī)器人臂或運(yùn)動軸實(shí)施的運(yùn)動過程或動作不準(zhǔn)確。例如不準(zhǔn)確的焊縫會造成這種后果。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種方法和一種裝置，它們在電機(jī)驅(qū)動的設(shè)備部件運(yùn)動過程中及時識別所述的不準(zhǔn)確性。本發(fā)明的基本思想在于，測量加速度以監(jiān)測運(yùn)動的設(shè)備部分。就一般而言，加速度表征速度矢量的任何變化，亦即也表征數(shù)值的下降，或在速度值保持相同時也表征方向改變。因此加速度是速度矢量的時間導(dǎo)數(shù)或位置矢量的第二時間導(dǎo)數(shù)。除了線加速度外，還存在角加速度的物理概念。角加速度表征旋轉(zhuǎn)物體角速度隨時間的變化。用數(shù)學(xué)語言說，角加速度是角速度對時間的導(dǎo)數(shù)。本發(fā)明要求保護(hù)一種監(jiān)測可電機(jī)驅(qū)動的設(shè)備部分，例如機(jī)器人設(shè)備部分的方法， 此方法包括下列步驟-在所述設(shè)備部分至少一個編碼的可規(guī)定的運(yùn)動過程中的第一時刻，確定至少一個設(shè)備部分的第一加速度值，-在所述設(shè)備部分至少一個可規(guī)定和編碼的運(yùn)動過程中的第二時刻，確定所述至少一個設(shè)備部分的第二加速度值，以及-當(dāng)?shù)诙铀俣戎悼梢?guī)定的數(shù)值處于第一加速度值可規(guī)定的公差范圍之外時，輸出故障信號。本發(fā)明帶來的優(yōu)點(diǎn)是，對于因機(jī)械部分磨損引起的設(shè)備部分運(yùn)動過程的變異，例如不希望的振動，可以早期識別并能及時采取相應(yīng)的維修措施。
按本方法的一項擴(kuò)展設(shè)計，公差范圍可根據(jù)重復(fù)測量第一加速度值，例如通過統(tǒng)計法確定。由此考慮公差引起的變異。按本方法的另一種實(shí)施形式，公差范圍可以由最大和最小第一加速度值構(gòu)成。此外，第一和第二加速度值可以包括線加速度和/或角加速度。按本方法的另一種實(shí)施形式，可以同時確定多個設(shè)備部分的第一和第二加速度值。按本方法的一項擴(kuò)展設(shè)計，在確定第一和第二加速度值期間，可檢測附加的設(shè)備參數(shù)。優(yōu)選地，設(shè)備參數(shù)可包括電機(jī)電流和/或轉(zhuǎn)速傳感器信號。本發(fā)明還要求保護(hù)一種監(jiān)測電機(jī)驅(qū)動的設(shè)備部分的裝置，所述裝置包括至少一個設(shè)在設(shè)備部分上的加速度傳感器，它確定第一時刻的第一加速度值和第二時刻的第二加速度值，以及包括檢測單元，它可與加速度傳感器交換數(shù)據(jù)，并在第二加速度值可規(guī)定的數(shù)值處于第一加速度值可規(guī)定的公差范圍之外時，輸出故障信號。按本發(fā)明的一項擴(kuò)展設(shè)計，檢測單元可根據(jù)重復(fù)測量第一加速度值，例如通過統(tǒng)計法確定公差范圍。按另一種實(shí)施形式，檢測單元可通過最大和最小第一加速度值構(gòu)成公差范圍。此外，在本裝置中，第一和第二加速度值包括線加速度和/或角加速度。優(yōu)選地，可以在裝置不同的設(shè)備部分上配置加速度傳感器。按一項進(jìn)一步發(fā)展，可包括加速度傳感器、數(shù)據(jù)檢測單元、評估單元和通訊單元。 由此可以儲存、檢驗(yàn)測得的加速度值，顯示檢驗(yàn)結(jié)果、反應(yīng)為外部信號，信號進(jìn)一步傳給外部單元，以及與外部單元例如檢測或控制單元交換數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，所述裝置包括控制單元，它控制設(shè)備部分運(yùn)動，以及它與檢測單元導(dǎo)電或電磁連接。優(yōu)選地，所述裝置可包括X射線C形臂。


由下面借助示意圖對多種實(shí)施形式的說明中可看出本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)。其中圖1表示按現(xiàn)有技術(shù)已知的安裝在機(jī)器人上的C形臂的透視圖；圖2表示監(jiān)測可電機(jī)驅(qū)動的設(shè)備部分的方法的流程圖；以及圖3表示C形臂裝置和監(jiān)測可電機(jī)驅(qū)動的設(shè)備部分。
具體實(shí)施例方式圖2表示監(jiān)測可電機(jī)驅(qū)動的設(shè)備部分的方法的流程圖。在起始階段100，在第一時刻實(shí)施例如按圖3的C形臂裝置可運(yùn)動設(shè)備部分的一個運(yùn)動循環(huán)。所述運(yùn)動循環(huán)包括所述設(shè)備部分不同的可規(guī)定和恰當(dāng)編碼的運(yùn)動過程的順序，所謂部分循環(huán)。在這里，設(shè)備部分的各軸獨(dú)立或同步運(yùn)動。多個這種運(yùn)動循環(huán)按相同的方式用一致的設(shè)備參數(shù)重復(fù)實(shí)施。在所有的運(yùn)動循環(huán)中確定第一加速度值A(chǔ)l。根據(jù)測得的加速度值A(chǔ)l為每個部分循環(huán)確定第一加速度值A(chǔ)l容許的公差范圍T。例如通過測得的最大第一加速度值A(chǔ)l得出公差范圍T。
在檢驗(yàn)階段101，在處于起始階段100之后的第二時刻，實(shí)施作為總的或各部分循環(huán)的運(yùn)動循環(huán)，確定第二加速度值A(chǔ)2，并與儲存的每個部分循環(huán)的公差范圍T作比較。若第二加速度值A(chǔ)2可規(guī)定的數(shù)值處于公差范圍T之外，可以判斷出運(yùn)動過程發(fā)生了不允許的變異，以及在步驟102輸出相應(yīng)的故障信號E?；诖斯收闲盘朎，可識別例如驅(qū)動器有缺陷或傳動裝置有缺陷，以及采取相應(yīng)的維修措施。與之不同，在設(shè)備正常工作時確定第二加速度值A(chǔ)2，以及當(dāng)運(yùn)動過程與儲存的部分循環(huán)一致時，實(shí)施公差范圍T的監(jiān)測。由此可以免去單獨(dú)的檢驗(yàn)階段。圖3表示C形臂裝置的透視圖，包括監(jiān)測可電機(jī)驅(qū)動的設(shè)備部分。圖中表示，C形臂7在其一端安裝X射線源9以及在其一端安裝X射線探測器8。按本發(fā)明在C形臂上配置一些加速度傳感器12，其中兩個分別設(shè)在端部以及一個設(shè)在角平分線上。這三個加速度傳感器12通過連接導(dǎo)線10與檢測單元11電連接。在C形臂7運(yùn)動時，加速度傳感器12 測量第二加速度值A(chǔ)2并將其進(jìn)一步傳給檢測單元11。按另一項有利的擴(kuò)展設(shè)計，將加速度傳感器12布置在C形臂上，它們將加速度值首先自動中間儲存，在C形臂運(yùn)動結(jié)束后再將其進(jìn)一步傳給另一個檢測單元11。在那里，第二加速度值A(chǔ)2與事先確定的公差范圍T比較。若第二加速度值A(chǔ)2可規(guī)定的數(shù)值處于公差范圍T之外，則輸出一個故障信號。檢測單元11與控制單元13連接， 后者控制C形臂運(yùn)動。按另一項有利的設(shè)計，允許的公差范圍T直接保存在加速度傳感器中并按照運(yùn)動過程的編碼與加速度傳感器的測量值比較。借助加速度傳感器的通訊單元，可以實(shí)現(xiàn)向檢測單元11進(jìn)一步傳輸信號和/或數(shù)據(jù)。公差范圍T在起始階段在構(gòu)建C形臂設(shè)備時確定，按圖2的設(shè)計通過C形臂7的檢驗(yàn)運(yùn)動循環(huán)進(jìn)行并為此測量第一加速度值A(chǔ)l。在這種情況下出現(xiàn)的例如最大的第一加速度值A(chǔ)l，得出每個相關(guān)運(yùn)動循環(huán)的公差范圍T。與之不同，公差范圍T可以根據(jù)第一加速度值A(chǔ)l通過恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)運(yùn)算確定，在這種情況下為了確定可利用數(shù)學(xué)函數(shù)，例如為了降噪、 校平、取平均值等，也可以例如采用統(tǒng)計方法。在控制單元13中儲存運(yùn)動過程的順序和為此需要的用于C形臂7電機(jī)控制的參數(shù)。在按圖2的起始階段和檢驗(yàn)階段中，由控制單元13將后續(xù)運(yùn)動過程的編碼傳輸給檢測單元11。由此在起始階段中可規(guī)定記錄加速度測量值，以及為每個編碼的運(yùn)動過程實(shí)施對允許的公差范圍T的確定。在檢驗(yàn)階段中可以選出適合的一組公差范圍數(shù)據(jù)。公差范圍數(shù)據(jù)與當(dāng)前檢測的第二加速度值A(chǔ)2相比較，可以或在檢測單元11中實(shí)施，或直接在加速度傳感器12內(nèi)進(jìn)行。違反公差范圍T與運(yùn)動過程的編碼一起傳輸給C形臂控制單元13，在那里例如登記在故障報告內(nèi)。在運(yùn)動循環(huán)期間還可以記錄其他設(shè)備參數(shù)，如電機(jī)電流和轉(zhuǎn)速傳感器信號并引入公差范圍模件內(nèi)。將加速度傳感器12設(shè)計為，使它們沿三個不同的方向檢測線加速度和/或角加速度。這些加速度傳感器與一個沒有表示的數(shù)據(jù)檢測單元和一個沒有表示的評估單元一起處于一個部件上。傳感器還包括一個用于與檢測單元11進(jìn)行數(shù)據(jù)交換在圖3中沒有表示的通訊模件。
權(quán)利要求
1.一種監(jiān)測可電機(jī)驅(qū)動的設(shè)備部分(7)的方法，其特征在于在所述設(shè)備部分(7)至少一個編碼的可規(guī)定的運(yùn)動過程中的第一時刻，確定(100)至少一個設(shè)備部分(7)的第一加速度值(Al)，在所述設(shè)備部分(7)至少一個可規(guī)定和編碼的運(yùn)動過程中的第二時刻，確定(101)所述至少一個設(shè)備部分(7)的第二加速度值m，以及當(dāng)?shù)诙铀俣戎?A2)可規(guī)定的數(shù)值處于第一加速度值(Al)可規(guī)定的公差范圍(T)之外時，輸出(102)故障信號(E)。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，所述公差范圍(T)根據(jù)多個第一加速度值 (Al)確定，它們通過運(yùn)動過程的重復(fù)進(jìn)行來獲得。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征為，所述公差范圍(T)由最大和最小第一加速度值構(gòu)成。
4.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的方法，其特征為，所述第一和第二加速度值(Al、 A2)包括線加速度和/或角加速度，和/或不僅包括時間上靜態(tài)的位置值而且也包括動態(tài)的加速度值。
5.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的方法，其特征為，同時確定多個設(shè)備部分(7)的第一和第二加速度值(A1、A2)。
6.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的方法，其特征為，在確定(100、101)第一和第二加速度值(A1、A》期間，檢測附加的設(shè)備參數(shù)。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征為，所述附加的設(shè)備參數(shù)包括電機(jī)電流和/或轉(zhuǎn)速傳感器信號。
8.按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征為，不同的運(yùn)動過程按照運(yùn)動過程的類型相應(yīng)編碼。
9.一種監(jiān)測可電機(jī)驅(qū)動的設(shè)備部分(7)的裝置，其特征在于所述裝置包括至少一個設(shè)在設(shè)備部分(7)上的加速度傳感器(12)，它確定第一時刻的第一加速度值(Al)和第二時刻的第二加速度值m MR包括檢測單元α )，它與加速度傳感器(1 交換數(shù)據(jù)，并在第二加速度值m可規(guī)定的數(shù)值處于第一加速度值(Al)可規(guī)定的公差范圍(T)之外時，輸出故障信號(E)。
10.按照權(quán)利要求9所述的裝置，其特征為，檢測單元(11)或與之連接的單元確定公差范圍(T)，其中，為此使用的數(shù)據(jù)由多個第一加速度值(Al)組成，它們通過運(yùn)動過程的重復(fù)進(jìn)行來獲得并按照運(yùn)動過程的類型編碼。
11.按照權(quán)利要求10所述的裝置，其特征為，所述檢測單元(11)通過最大和最小第一加速度值構(gòu)成所述公差范圍(T)。
12.按照權(quán)利要求9至11之一所述的裝置，其特征為，第一和第二加速度值(A1、A2)包括線加速度和/或角加速度，和/或不僅包括時間上靜態(tài)的位置值而且也包括動態(tài)的加速度值。
13.按照權(quán)利要求9至12之一所述的裝置，其特征為，在不同的設(shè)備部分(7)上配置加速度傳感器(12)。
14.按照權(quán)利要求9至13之一所述的裝置，其特征為，包括加速度傳感器(12)、數(shù)據(jù)檢測單元、評估單元和通訊單元，所述通訊單元與檢測單元(11)交換數(shù)據(jù)。
15.按照權(quán)利要求9至14之一所述的裝置，其特征在于所述裝置包括控制單元(13)，它控制所述設(shè)備部分(7)的運(yùn)動，以及它與檢測單元 (11)電或電磁連接。
16.按照權(quán)利要求9至15之一所述的裝置，其特征為，所述裝置包括X射線C形臂(7)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種監(jiān)測可電機(jī)驅(qū)動的設(shè)備部分(7)的方法及相關(guān)的裝置。本方法包括下列步驟-在所述設(shè)備部分(7)至少一個編碼的可規(guī)定的運(yùn)動過程中的第一時刻，確定(100)至少一個設(shè)備部分(7)的第一加速度值(A1)，-在所述設(shè)備部分(7)至少一個可規(guī)定和編碼的運(yùn)動過程中的第二時刻，確定(101)所述至少一個設(shè)備部分(7)的第二加速度值(A2)，以及-當(dāng)?shù)诙铀俣戎?A2)可規(guī)定的數(shù)值處于第一加速度值(A1)可規(guī)定的公差范圍(T)之外時，輸出(102)故障信號(E)。本發(fā)明帶來的優(yōu)點(diǎn)是，對于因機(jī)械部分磨損引起的設(shè)備部分運(yùn)動過程的變異，例如不希望的振動，可以早期識別并能及時采取相應(yīng)的維修措施。
文檔編號G01M99/00GK102564780SQ20111033585
公開日2012年7月11日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者J.凱瑟 申請人:西門子公司