用于检验分解器输出信号可信度的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于检验分解器（21）的输出信号（u1，u2）的可信度的方法，利用该方法可以确定机器（R）的两个节肢（3-7）相对于彼此的角位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于检验分解器的输出信号的可信度的方法。
技术介绍
为了确定机器的两个可相对于彼此关于转动轴转动的部件的角位置，使用所谓的分解器(Resolver)。具有可相对于彼此转动的部件的机器例如是机器人。机器人通常是处理机器，其装备有适用的工具并在多个运动轴上特别是关于方向、位置和工作进程是可编程的，以对对象自动进行处理。机器人通常包括具有多个节肢的机器人臂和可编程控制器(控制装置)，该控制器在运行期间控制或调节机器人臂的运动过程。驱动器例如是电驱动器，而节肢可相对于彼此关于转动轴可转动地受到支承。由专利文献EP2211148A2本领域技术人员可了解分解器。分解器是指一种电磁测量变换器，用于将两个彼此相对运动的部件的角位置变换为电输出信号。两个彼此相对运动的部件例如是两个关于转动轴可转动地受到支承的节肢或者电机的转子，其相对于电机的定子转动。输出信号通常是两个相移90°的正弦电信号，尤其是两个相移90°的正弦电压，据此可以确定角位置的模数(modulo) n，在此，n是所谓的分解器的极对数，其可以由线圈绕组的排列得到并且是较小的正自然数，并且也可以是I。
技术实现思路
本专利技术的目的在于给出一种用于检验分解器输出信号可信度(Plausibilitaet)的改进的方法。这种可信度检验特别是能够根据极对的数量n>l的分解器的测量值(这至少适用于在机器人中常见的分解器)，推断出实际的电机角度，而不仅仅是如同现有技术那样只得到模数n。本专利技术的目的通过一种实现，利用该方法可以确定机器的两个关于转动轴可转动地受到支承的节肢相对于彼此的角位置，该方法具有以下步骤:在机器正常运行之前，确定所用分解器的特征参数，这使得能够根据电机位置计算出所期望的分解器输出信号的有效范围，在机器正常运行期间并借助于分解器产生两个输出信号，利用该输出信号可以确定两个节肢相对于彼此的角位置，将至少一个输出信号与配属于分解器的所讨论的输出信号的额定值进行比较，或者将两个输出信号的组合与这两个输出信号的组合的额定值进行比较，以及当所讨论的输出信号不同于其额定值、至少小于一预设的值时，或者当这两个输出信号的组合不同于这两个输出信号的组合的额定值、至少小于一预设的值时，只使用输出信号来确定两个节肢相对于彼此的角位置。本专利技术的另一方面涉及一种机器，其具有:至少两个相对于彼此关于转动轴可运动的节肢；和具有电机的驱动器，用于使节肢彼此相对运动；与电机耦合的分解器，用于确定电机的转子相对于其定子的角位置；和与驱动器以及分解器相连接的控制装置，用于根据本专利技术的方法确定两个节肢相对于彼此的角位置。根据本专利技术的机器特别是工业机器人，这种工业机器人具有包括多个节肢的机器人臂和用于使节肢运动的驱动器以及与驱动器相连接的控制装置，将该控制装置设计为，控制用于使节肢彼此相对运动的驱动器。使用分解器确定两个节肢相对于彼此的角位置对于本领域技术人员而言原则上是公知的。在此分解器是一种测量变换器，用于将两个可彼此相对运动的部件的角位置转换为电输出信号。两个可彼此相对运动的部件例如是两个关于转动轴可转动地受到支承的节肢或相对于电机定子转动的电机转子。这两个节肢例如可以借助于机器的电机彼此相对运动，从而使分解器的输出信号与电机转子相对于其定子的角位置相对应。优选将至少一个关于电机的至少一个完整的电机旋转的分解器输出信号或两个输出信号的组合与对应的额定值进行比较。在一个完整的电机旋转中，电机的轴或转子相对于电机的定子转动360°。分解器包括例如两个错开90°的绕组和可关于转动轴旋转的另一绕组。在分解器的运行中，向其另一绕组施加交变电压，由此在固定的绕组中分别感应出彼此相移90°的交变电压。这两个交变电压是两个固定绕组或分解器的输出信号。由于通常这些绕组中的若干个会旋转偏移n倍(在此，该倍数相当于伺服电机中的极对的数n)地设置，因此所产生的输出信号在理想化的制造的情况下会以1/n电机旋转为周期重复地进行，因此，理想化制成的极对数为n的分解器理论上只能作为用于1/n电机旋转的绝对值产生器。在理想化的或理想设定的分解器中，其输出信号准确地相位错移90°，并产生相同振幅且周期为1/n电机旋转的正弦输出信号。如果将该输出信号标准化，则在正确工作的理想化分解器中，输出信号的平方和始终为1.0。但是，真实的部件，包括真实的解析器在实践中与理想化的部件或者说理想设定的部件是有所不同的。例如，实际的分解器的输出信号并非精确的相位错移90°，因此输出信号的平方和也不会总是正好为1.0。同样，极对的n倍排列通常不是精确对称的。这意味着，极对数为n的分解器的输出信号不是以1/n电机旋转为周期(不考虑其它干扰)，实际上是以I次电机旋转为周期。尽管信号以近乎1/n电机旋转为周期，但是在实际的周期性在I次电机旋转时才作为干扰被忽略，相比于对其进行有益的分析，其更可能会导致问题。如果所期待的分解器输出信号是已知的，则根据本专利技术将至少一个输出信号与配属于分解器的该所讨论的输出信号的额定值进行比较。特别是可以利用两个输出信号在极值位置上的绝对值，以在分解器的特定状态下唯一地推断出角位置，尤其是电机的角位置。如果所讨论的输出信号与其额定值最大相差预先设定的值，则将该输出信号用于角度计算，否则不予采纳。因此，这表现出对分解器输出信号的可信度测试或者说可信度检查。该预设值例如是可预期的最大噪声，其会影响到输出信号。替代地可以采用两个输出信号的组合，并与这两个输出信号的组合的额定值进行比较。输出信号的组合的一个例子是输出信号的平方和。在根据本专利技术方法的一种优选实施方式中，将输出信号标准化。输出信号的组合就是经标准化的输出信号的平方和，而两个输出信号的组合的额定值f满足以下条件:f = I+a ? sin (x+b)其中，参数a是具有小于零的正值的常数，参数b是恒定值，它们可以根据分解器的制造公差取得，额定值f说明了电机转子的角位置。参数a和b例如可以借助于参数识别方法，通过分析以下条件来确定:U12+^2 = I+a ? sin (x+b)。其中，U1和U2是分解器的输出信号，X表不电机角，也就是在一次电机旋转过程中从0到2 的运行。特别是对于参数识别来说，电机转子至少转动一个完整的旋转。在根据本专利技术方法的一种变形中，该方法具有以下方法步骤:通过对输出信号的特别是循环采样，生成离散的分解器输出信号，确定电机在至少一个完整的电机旋转期间在所有理论上可能的离散角位置的额定值，将离散输出信号的标准化的平方和与相应的额定值进行比较，以及对于那些所讨论的标准化输出信号的平方和与额定值最大相差一个预设值的离散输出信号，只使用离散输出信号来确定电机转子相对于定子的角位置。优选利用分解器的角位置的范围，在该范围内角位置的对应关系是唯一的，或者至少不会有两个关于一个完整的电机旋转的假设都是不可信的。在根据本专利技术方法的一种变形中，为了实现对可信的分解器输出信号的预选，可以只使用那些位于[1-a-r，1+a+r]范围内的标准化的输出信号。在根据本专利技术方法的一种实施方式中，为了使根据本专利技术的机器即使在分解器的输出信号不可信的情况下也能够运行，只要所讨论的标准化的输出信号的平方和与额定值的差大于预设值，就对两个节肢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检验极对数为n的分解器（21）的输出信号（u1，u2）的可信度的方法，利用该方法可以确定机器（R）的两个关于转动轴（A1?A6）可转动地受到支承的节肢（3?7）相对于彼此的角位置，该方法具有以下步骤：在所述机器（R）正常运行期间并借助于所述分解器（21）产生两个输出信号（u1，u2），利用这些输出信号确定所述两个节肢（3?7）相对于彼此的模数为n的角位置；将所述输出信号（u1，u2）中的至少一个与对应于所述分解器（21）的所讨论输出信号（u1，u2）的额定值进行比较，或者将所述两个输出信号（u1，u2）的组合与这两个输出信号（u1，u2）的组合在所有n个相应于所确定的模数为n的位置的角位置上的额定值（f）进行比较，当所讨论的输出信号（u1，u2）在这些n种情况的至少一种情况下与其额定值最大相差一预设值时，或者当所述两个输出信号（u1，u2）的组合在这些n种情况的至少一种情况下与所述两个输出信号（u1，u2）的组合的额定值（f）最大相差一预设值（r）时，只采用输出信号（u1，u2）用于确定所述两个节肢（3?7）相对于彼此的模数为n的角位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.14 DE 102011079116.71.一种用于检验极对数为n的分解器(21)的输出信号U1, U2)的可信度的方法，利用该方法可以确定机器(R)的两个关于转动轴(A1-A6)可转动地受到支承的节肢(3-7)相对于彼此的角位置，该方法具有以下步骤: 在所述机器(R)正常运行期间并借助于所述分解器(21)产生两个输出信号(Ul，u2)，利用这些输出信号确定所述两个节肢(3-7)相对于彼此的模数为n的角位置； 将所述输出信号(U1, U2)中的至少一个与对应于所述分解器(21)的所讨论输出信号U1,U2)的额定值进行比较，或者将所述两个输出信号(Ul，U2)的组合与这两个输出信号U1,U2)的组合在所有n个相应于所确定的模数为n的位置的角位置上的额定值(f)进行比较，当所讨论的输出信号U1, U2)在这些n种情况的至少一种情况下与其额定值最大相差一预设值时，或者当所述两个输出信号U1, U2)的组合在这些n种情况的至少一种情况下与所述两个输出信号U1, U2)的组合的额定值(f)最大相差一预设值(r)时，只采用输出信号Cu1, U2)用于确定所述两个节肢(3-7)相对于彼此的模数为n的角位置。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述预设值是最大预期噪声，所述输出信号U1,U2)或所述两个输出信号U1, U2)的组合受该最大预期噪声(r)的影响。3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述两个节肢(3-7)通过所述机器(R)的电机(10，11)相对于彼此运动，并且所述分解器(21)的输出信号(Ul，U2)与所述电机(10，13)的转子相对于其定子的角位置相对应，并且特别是对所述电机(10，11)的至少一个完整的电机旋转的输出信号(U1, U2)进行分析。4.如权利要求3所述的方法，其中，将所述输出信号(Ul，U2)标准化，所述输出信号U1,u2)的组合是经标准化的输出信号 的平方和，所述两个输出信号(Ul，U2)的组合的额定值(f)满足以下条件:f = I+a ? sin (x+b) 其中，参数a是具有小于零的正值的常数，参数b是恒定值，它们可以根据所述分解器(21)的制造公差获得，而所...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚斯·哈格瑙尔，
申请(专利权)人：库卡罗伯特有限公司，
类型：
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