具有可運(yùn)動(dòng)式設(shè)備部分的設(shè)備尤其坐標(biāo)測量設(shè)備或工具機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有可運(yùn)動(dòng)式設(shè)備部分的設(shè)備、特別是坐標(biāo)測量設(shè)備(KMG)或工具機(jī)。所述設(shè)備部分的運(yùn)動(dòng)由驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，其中，控制器與驅(qū)動(dòng)器連接，該控制器控制所述驅(qū)動(dòng)器。本發(fā)明此外還涉及一種用于運(yùn)行設(shè)備的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]一般例如由文獻(xiàn)US 2001/013177 Al已知如下坐標(biāo)測量設(shè)備:在該坐標(biāo)測量設(shè)備中，通過可運(yùn)動(dòng)式設(shè)備部分的運(yùn)動(dòng)使坐標(biāo)測量裝置(特別是測量頭)運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明然而不限于特定類型的KMG或者坐標(biāo)測量裝置(例如開關(guān)類型或者非開關(guān)類型的觸碰式測量頭)。
[0003]可運(yùn)動(dòng)式設(shè)備部分進(jìn)而例如KMG的坐標(biāo)測量裝置或者工具機(jī)的工件加工工具例如可直線移動(dòng)。備選或附加地，可運(yùn)動(dòng)式設(shè)備部分例如可旋轉(zhuǎn)。此外可能的是，例如坐標(biāo)測量裝置或者加工工具能夠沿著多個(gè)(例如三個(gè)相互垂直走向的)運(yùn)動(dòng)軸線移動(dòng)。在該情況下，特別是存在多個(gè)可運(yùn)動(dòng)式設(shè)備部分，所述可運(yùn)動(dòng)式設(shè)備部分能夠分別沿著運(yùn)動(dòng)軸線之一的方向和/或繞著特別是多個(gè)旋轉(zhuǎn)軸線之一運(yùn)動(dòng)。
[0004]在借助于可移動(dòng)的坐標(biāo)測量裝置對(duì)測量對(duì)象的坐標(biāo)進(jìn)行測量時(shí)以及在借助于加工工具對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí)，特別是應(yīng)采取預(yù)防措施。一方面應(yīng)保護(hù)測量對(duì)象/工件自身免于機(jī)械損壞，該機(jī)械損壞可能在坐標(biāo)測量裝置或者加工工具的碰撞中產(chǎn)生。另一方面，也應(yīng)保護(hù)人員和設(shè)備的部分以及其環(huán)境免于這種機(jī)械損壞。因此，特別是應(yīng)通過可靠的方式(也就是說特別是可靠地免于錯(cuò)誤)監(jiān)控該坐標(biāo)測量裝置或者該工具的速度和/或位置變化。特別是將監(jiān)控理解為如下過程，該過程超出了速度和/或位置變化的確定并且超出了用于驅(qū)動(dòng)器的這種信息的利用。因此，如果確定了速度(例如通過驅(qū)動(dòng)控制器或者驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速信號(hào)的分析處理)并且將關(guān)于已確定的速度的信息僅僅(例如通過與速度額定值的比較)用于調(diào)節(jié)或調(diào)整速度，那么在這個(gè)意義上例如不涉及到監(jiān)控。更確切地說，特別是將監(jiān)控理解為由已確定的速度和/或位置變化來求取到針對(duì)已確定含錯(cuò)誤的速度和/或位置變化的征兆和/或針對(duì)不期望的外部影響或者危險(xiǎn)情況的征兆。監(jiān)控的目的例如是:識(shí)別或避免了設(shè)備的故障和/或預(yù)防對(duì)處于設(shè)備環(huán)境的人員的危險(xiǎn)。標(biāo)準(zhǔn)IEC 61508/IEC61511涉及到安全完整性水平SIL，該安全完整性水平通過風(fēng)險(xiǎn)測評(píng)來求取。
[0005]監(jiān)控可以特別是引起保險(xiǎn)措施，該保險(xiǎn)措施超出了設(shè)備的正常運(yùn)行。保險(xiǎn)措施例如是產(chǎn)生錯(cuò)誤信號(hào)和/或警告信號(hào)。備選或附加地，例如可以調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)器和/或所述可運(yùn)動(dòng)部分的預(yù)定運(yùn)行狀態(tài)。例如可以自觸發(fā)該保險(xiǎn)措施起在盡可能最短的時(shí)間間隔內(nèi)暫停該驅(qū)動(dòng)器或者將可運(yùn)動(dòng)部分移入到預(yù)定位置中。
[0006]除了速度水平的確定之外，監(jiān)控也可以針對(duì)如下情況，即確定了:超過最大許可速度、通過可運(yùn)動(dòng)式設(shè)備部分達(dá)到預(yù)定位置和/或可運(yùn)動(dòng)式設(shè)備部分的停止。因此，將位置變化的確定也理解為:位置已經(jīng)如此改變，使得達(dá)到了預(yù)定位置。
[0007]通常，通過位置信號(hào)發(fā)生器來確定所述可運(yùn)動(dòng)部分的位置，其中，信號(hào)例如是增量測量信號(hào)或者絕對(duì)測量信號(hào)。位置信號(hào)傳送至設(shè)備的控制器，或者一一只要存在可運(yùn)動(dòng)式設(shè)備部分的驅(qū)動(dòng)器的單獨(dú)的控制器一一備選地也傳送到該控制器上。通過所獲得的信號(hào)的處理使控制器可以獲得其它信息、例如運(yùn)動(dòng)軌跡和/或運(yùn)動(dòng)速度。特別的是，控制器可以在使用所述位置信號(hào)的情況下根據(jù)預(yù)設(shè)定來控制和/或調(diào)節(jié)所述設(shè)備部分的運(yùn)動(dòng)。
[0008]如果存在僅僅一個(gè)信號(hào)發(fā)生器(該信號(hào)發(fā)生器測量可運(yùn)動(dòng)式設(shè)備部分的位置和/或速度)，則可以發(fā)生對(duì)信號(hào)進(jìn)行可信度的檢查并且也可以在信號(hào)不可信的情況下執(zhí)行保險(xiǎn)措施。然而，安全水平在該情況下是低的。
[0009]由文獻(xiàn)WO 2007/098886已知，由兩個(gè)不同的相互獨(dú)立的信號(hào)源分別計(jì)算出和/或求取到KMG的坐標(biāo)測量裝置的速度，其中，所述兩個(gè)信號(hào)源此外用于坐標(biāo)測量設(shè)備的運(yùn)行。
[0010]通過這種冗余地獲得關(guān)于可運(yùn)動(dòng)式設(shè)備部分的位置和/或速度的信息可以特別是實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確得多的檢驗(yàn)和/或可以冗余地經(jīng)由單獨(dú)的信息處理鏈和單獨(dú)的信號(hào)傳輸路徑來實(shí)現(xiàn)保險(xiǎn)措施。例如，如果僅僅由信號(hào)發(fā)生器所產(chǎn)生的信號(hào)滿足了預(yù)定條件(例如超過最大許可速度)，那么已經(jīng)可以采取保險(xiǎn)措施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的任務(wù)在于，提出一種具有可運(yùn)動(dòng)式設(shè)備部分的設(shè)備以及一種用于運(yùn)行該設(shè)備的方法，所述設(shè)備和所述方法在對(duì)于設(shè)備技術(shù)的裝備或?qū)τ谒@得的測量信號(hào)的準(zhǔn)備而言附加成本較小的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)該設(shè)備的監(jiān)控。特別的是，信號(hào)發(fā)生器的正確功能應(yīng)通過簡單的方式可識(shí)別。
[0012]按照本發(fā)明的主要構(gòu)思，應(yīng)用信號(hào)發(fā)生器單元，或設(shè)有這種信號(hào)發(fā)生器單元作為設(shè)備的一部分，其中，該單元具有輻射源、由輻射靈敏的探測器元件組成的矩陣、以及用于處理探測器元件的探測器信號(hào)的信號(hào)處理器。特別的是，預(yù)制造所述信號(hào)發(fā)生器單元的所提及構(gòu)件并且可選擇地預(yù)制造其它構(gòu)件并且形成一件式單元，該一件式單元因此可通過簡單的方式裝配在設(shè)備上。特別的是，因此也可以通過簡單的方式來改裝已存在的設(shè)備。
[0013]由輻射源所產(chǎn)生的輻射可以照射到設(shè)備的相對(duì)于信號(hào)發(fā)生器單元可運(yùn)動(dòng)式元件上，從而根據(jù)相對(duì)位置來產(chǎn)生探測器信號(hào)。附加地，信號(hào)處理器可以處理、準(zhǔn)備所述單元的已產(chǎn)生的探測器信號(hào)和/或可以設(shè)有附加信息。由單元的信號(hào)處理器所產(chǎn)生的輸出信號(hào)對(duì)于設(shè)備的其它裝置(特別是設(shè)備的用于控制至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)器的中央控制器和/或用于監(jiān)控該設(shè)備運(yùn)行的監(jiān)控裝置)可供使用。特別的是，中央控制器也可以設(shè)計(jì)為監(jiān)控裝置。
[0014]通過輻射源和由輻射靈敏的探測器元件組成的矩陣是共同的單元的一部分，該輻射源和矩陣能夠以最優(yōu)的方式相互協(xié)調(diào)。這特別是適用于所產(chǎn)生的輻射的類型(特別是電磁輻射，例如可見光和/或在紅外波長范圍內(nèi)的電磁輻射)并且基于輻射強(qiáng)度、輻射強(qiáng)度的空間分布、以及相對(duì)于該單元可運(yùn)動(dòng)式元件的照射面或空間角的類型，輻射源將輻射發(fā)射到該照射面或該空間角中。此外，信號(hào)處理器能夠以最優(yōu)的方式與由輻射靈敏的探測器元件組成的矩陣相協(xié)調(diào)、特別是與探測器元件的數(shù)量和數(shù)值范圍相協(xié)調(diào)，探測器元件的探測器信號(hào)可以在該數(shù)值范圍內(nèi)變化。特別的是，因此信號(hào)處理器的運(yùn)算功率正好與矩陣相協(xié)調(diào)并且可選擇地也與來自輻射源的輻射相協(xié)調(diào)，該輻射源必要時(shí)可一起確定可能的探測器信號(hào)的數(shù)值范圍。特別的是，信號(hào)發(fā)生器單元可以針對(duì)在該單元與設(shè)備的相對(duì)于該單元可運(yùn)動(dòng)式元件之間預(yù)定的間隔進(jìn)行設(shè)計(jì)。如果元件表面位于至該單元的預(yù)定間隔內(nèi)，那么相應(yīng)地以預(yù)定尺寸并且在由輻射靈敏的探測器元件組成的矩陣的預(yù)定局部分辨率的情況下檢測該單元的表面區(qū)域。
[0015]這能夠?qū)崿F(xiàn)了，例如特別可靠地檢測相對(duì)于單元可運(yùn)動(dòng)式元件的預(yù)定結(jié)構(gòu)。例如，信號(hào)處理器可以如此編程或設(shè)計(jì)，使得該信號(hào)處理器在檢測所述元件表面上預(yù)定結(jié)構(gòu)時(shí)產(chǎn)生且輸出一預(yù)定信號(hào)。由此可以特別可靠地識(shí)別出單元相對(duì)于可運(yùn)動(dòng)式元件的預(yù)定相對(duì)位置。設(shè)備的其它裝置(特別是中央控制器)在該部分中沒有極大地隨著狀態(tài)的分析處理和識(shí)別而負(fù)載。中央控制器僅須識(shí)別到信號(hào)處理器的預(yù)定輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)通過信號(hào)表示狀態(tài)的存在。相應(yīng)地，然而也適用于其它信息，所述信息可以由矩陣的探測器信號(hào)獲得，并且信號(hào)處理器設(shè)計(jì)用于該信息的獲得、也就是說用于識(shí)別和/或準(zhǔn)備該信息。例如，這種預(yù)定運(yùn)行狀態(tài)可以是可運(yùn)動(dòng)式設(shè)備部分的靜止?fàn)顟B(tài)，也就是說，信號(hào)發(fā)生器單元與設(shè)備的相對(duì)于該信號(hào)發(fā)生器單元可運(yùn)動(dòng)式元件之間不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。對(duì)于該運(yùn)行狀態(tài)的識(shí)別而言，甚至可以省去在信號(hào)發(fā)生器單元與可運(yùn)動(dòng)式元件之間預(yù)定間隔的保持，或者該間隔可以至少在一定的邊界值內(nèi)變化。對(duì)于預(yù)定的運(yùn)行狀態(tài)的另一例子是超過該單元與該元件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的許可的最大速度。如上所述，在所有情況下(在這些情況中，單元識(shí)別到設(shè)備的預(yù)定運(yùn)行狀態(tài))信號(hào)處理器可以產(chǎn)生相應(yīng)的預(yù)定的輸出信號(hào)。
[0016]設(shè)備的可運(yùn)動(dòng)式設(shè)備部分能夠?qū)嵤┫鄬?duì)于設(shè)備環(huán)境的運(yùn)動(dòng)。設(shè)備的上述可運(yùn)動(dòng)式元件可以是該可運(yùn)動(dòng)式設(shè)備部分或者是如下元件:該元件的運(yùn)動(dòng)同樣相對(duì)于環(huán)境實(shí)施并通過可運(yùn)動(dòng)式設(shè)備部分的運(yùn)動(dòng)來明確地確定。例如，可運(yùn)動(dòng)式設(shè)備部分和可運(yùn)動(dòng)式元件可以通過傳動(dòng)裝置和/或杠桿來相互耦合。備選地，然而信號(hào)發(fā)生器單元可以與可運(yùn)動(dòng)式設(shè)備部分相連接、或者與該可運(yùn)動(dòng)式設(shè)備部分耦合的元件相連接，并且相對(duì)于信號(hào)發(fā)生器單元可運(yùn)動(dòng)式元件相對(duì)于設(shè)備的環(huán)境靜止。此外可能的是，不僅可運(yùn)動(dòng)式設(shè)備部分一一信號(hào)發(fā)生器單元與該可運(yùn)動(dòng)式設(shè)備部分連接或耦合一一而且相對(duì)于信號(hào)發(fā)生器單元可運(yùn)動(dòng)式元件相對(duì)于設(shè)備環(huán)境可運(yùn)動(dòng)。這例如是如下情況，即設(shè)備存在多個(gè)可運(yùn)動(dòng)式設(shè)備部分，所述多個(gè)可運(yùn)動(dòng)式設(shè)備部分又相對(duì)彼此可運(yùn)動(dòng)。對(duì)此的例子是具有三個(gè)運(yùn)動(dòng)軸線的門型結(jié)構(gòu)方式的傳統(tǒng)的坐標(biāo)測量設(shè)備，這三個(gè)運(yùn)動(dòng)軸線分別成對(duì)地相互垂直。
[0017]特別地，信號(hào)發(fā)生器單元可以涉及到商業(yè)上通用的光學(xué)計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)的單元。例如提供有相應(yīng)的信號(hào)發(fā)生器單元用于Avago技術(shù)(San Jose, Kalifornien, USA)的計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)以購買，例如類型名稱為ADNS-9500或ADNS-3080。
[0018]由輻射靈敏的探測器元件組成的矩陣優(yōu)選是具有以行和列設(shè)置的探測