CN101176131A

CN101176131A - 用于移动式机器尤其是用于公共工程机、农机或装卸机的遥控装置

Info

Publication number: CN101176131A
Application number: CNA2006800166918A
Authority: CN
Inventors: Y·M·伯瑞顿; D·莫勒迪
Original assignee: Bosch Rexroth DSI SAS
Current assignee: Bosch Rexroth DSI SAS
Priority date: 2005-05-18
Filing date: 2006-04-06
Publication date: 2008-05-07
Also published as: EP1882244A2; ATE472788T1; FR2886035A1; US20090021414A1; WO2006123025A2; JP2008541285A; EP1882244B1; DE602006015179D1; FR2886035B1; WO2006123025A3

Abstract

本发明涉及一种用于移动式机器尤其用于公共工程机、农机或装卸机的遥控装置，用于产生通过通信装置发送给客户装置的控制信号，该遥控装置包括：至少一个控制手柄位置传感器，用于处理由至少一个传感器发出的信号的单元，以及用来将由处理单元处理的控制信号发送至客户装置的致动器。该遥控装置包括测试装置，测试装置用于引入由客户装置发出的测试信号得出的信号以作为处理单元的输入，并且对测试信号作出响应而向客户装置发送信息集，其中该信息集包括至少一个响应信号，该响应信号对应于由处理单元对从测试信号得出的信号所进行的处理。

Description

用于移动式机器尤其是用于公共工程机、农机或装卸机的遥控装置

技术领域

本发明的主题是用于移动式机器尤其是用于公共工程机、农机或装卸机的遥控装置。

背景技术

在已知的方式中，移动式机器遥控装置包括可移动手柄，该可移动手柄可根据相对于支承件的至少一个自由度来移动，这种手柄的移动允许操作者控制遥控装置外部的至少一个接收装置，也称为客户装置。

诸如此类的遥控装置包括手柄位置传感器和用于处理传感器信号的单元，从而可产生用于客户装置的控制信号。

这些类型的装置在正常的使用条件下可令人满意地用于接收装置的控制。

然而，希望提供用于通过保证信息的冗余而使遥控装置变得可靠的装置。具体地说，这种冗余可在传感器和/或处理单元的发生故障的情况下识别错误信息。

因此，已知提供至少两个手柄位置传感器，从而能使来自传感器的信息发送变得可靠。因此，当由两个传感器给出的信息不一致时，就检测到故障。

还已知提供两个处理单元，从而使来自这些单元的控制信号发送变得可靠。因此，当由两个处理单元给出的信息不一致时，就检测到故障。

应该注意到，遥控装置的部件必须符合涉及最小部分的约束，并且符合安装在遥控装置上的简易性。

尽管传感器可能尺寸有限，这些传感器的冗余实质上并不会使遥控装置的结构变得复杂化，但是另一方面，显然，将两个处理单元设置在遥控装置中会使遥控装置的实现变得显著复杂化，并且还显著增大其成本。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种其中处理单元可检测到故障的遥控装置，而不必将两个处理单元设置在遥控装置中。

为此，本发明涉及一种用于移动式机器尤其用于公共工程机、农机或装卸机的遥控装置，用于产生通过通信装置发送给客户装置的控制信号，该遥控装置包括：

-可根据相对于遥控装置的本体的至少一个自由度来移动的可移动控制手柄，

-至少一个控制手柄位置传感器，

-用于处理由至少一个传感器发出的信号的单元，

-用来将由处理单元处理的控制信号发送至客户装置的致动器，

其中，它包括测试装置，测试装置用于引入由客户装置发出的测试信号得出的信号以作为处理单元的输入，并且，它设计成对测试信号作出响应而向客户装置发送信息集，该信息集包括至少一个响应信号，该响应信号对应于由处理单元对从测试信号得出的信号所进行的处理。

这些布置可在客户装置处通过将发出的测试信号和对应于由处理单元对测试信号进行的处理的信号作比较来检查处理单元的操作，不要求存在两个处理单元，而只要求有构成作为处理装置的输入的回路的简单测试装置。

这些布置能够使来自遥控装置的信息变得可靠，同时保持遥控装置的结构简单。它们可在客户装置处使用监控装置，该客户装置受到相对于其比例的同样约束。

这些布置可符合与遥控装置有关的IEC61508N型标准，尤其是其部分SIL2。

有利的是，响应于测试信号而发出的信息集还包括至少一个控制信号，该控制信号对应于由处理单元对传感器的信号所进行的处理。

有利的是，测试信号是数字信号。

根据一实施例，测试装置包括：

-用于根据测试信号发出模拟信号的装置，

-用于对发出的模拟信号进行滤波的装置。

有利的是，处理单元包括至少一个模/数转换器。

根据一实施例，用于根据测试信号向滤波装置发送信号的装置包括用于产生脉宽调制型信号的装置。

有利的是，滤波装置包括低通滤波器。

根据一实施例，遥控装置包括用于监测处理单元的附加装置，该附加装置包括：

-用于检查单元的电源电压的部件，和/或

-用于检查处理单元中的操作定时频率的部件。

有利的是，对于手柄的每个自由度，遥控装置包括至少两个传感器。

本发明还涉及一种检查移动式机器尤其是公共工程机、农机或装卸机的遥控装置的处理单元的操作的方法，用于产生通过通信装置发送给客户装置的控制信号，遥控装置包括：

-至少一个控制手柄的位置的传感器，

-用于处理由至少一个传感器发出的信号的单元，

该方法包括下列步骤：

在客户装置处：

-向处理单元发出测试信号，

在遥控装置处：

-产生由客户装置发出的测试信号来得出的信号，

-引入得出的信号作为处理单元的输入，

-在处理单元处，处理从测试信号得出的信号以作为传感器信号，

-向客户装置发送信息集，该信息集包括至少一个响应信号，该响应信号对应于由处理单元对从测试信号得出的信号所进行的处理，

在客户装置处：

-比较测试信号和响应信号。

有利的是，测试信号是数字信号。

根据一实施例，产生从测试信号中得出的信号是通过以下方式来实现的：

-根据测试信号来得出模拟信号，

-对如此发出的模拟信号进行滤波。

根据一实施例，信息集还包括至少一个信号，该信号对应于由处理单元对传感器的信号所进行的处理。

有利的是，在客户装置处，在发出测试信号之后，在确定的时间间隔内等待由遥控装置发出的信息集。

有利的是，该方法包括以下步骤：在处理单元处，对传感器信号和从测试信号中得出的信号进行多路复用，并且用处理装置处理多路复用的信号，尤其是实施模/数转换。

根据一实施例，手柄的位置的检测是通过两个不同的传感器来实施的。

有利的是，在处理单元内，以冗余的方式通过至少两个例程来实施处理的至少一部分，例程的指令和/或数据存储在处理单元的两个不同的存储区域中。

根据一实施例，第一例程处理第一传感器的信号和从测试信号中得出的信号，而第二例程处理第二传感器的信号和从测试信号中得出的信号。

附图说明

无论如何，可参照附图、借助下面由非限制性例子所提供的根据本发明的遥控装置的实施例来理解本发明。

图1是根据一实施例的遥控装置的局部剖视图。

图2是遥控装置和由通信装置连接的客户装置所形成的系统的示意图。

图3是图1的遥控装置的传感器输出信号的特征图示，该输出信号是手柄位置的函数。

图4是图1的遥控装置的处理部件的框图。

图5是由图1的遥控装置的处理单元所实施的处理操作的流程图。

图6是在图1的遥控装置和客户装置之间的通信的临时排序的框图。

图7是描绘了由客户装置发送至图1的遥控装置的数据帧的表格。

图8是描绘了由图1的遥控装置发送至客户装置的数据帧的表格。

具体实施方式

根据图1-8所示的实施例，根据本发明的用于移动式机器的遥控装置2包括：

-可移动控制手柄3，该可移动控制手柄3可根据相对于遥控装置的本体4的至少一个自由度来移动，

-两个控制手柄3的位置的位置传感器5、5R，

-用于处理由传感器5、5R发出的信号的单元6，

-致动部件或致动器7，用于将控制信号发送至客户系统。

借助通信装置9来将控制信号发送至客户装置10，该通信装置9例如由CAN总线类型的现场总线来构成，该客户装置10包括至少监控装置12。

对于由图1所示的机械部分，如法国专利FR2857489中所述，对于手柄3的每个自由度来说，用于移动式机器的遥控装置1包括两个滑动安装在本体4中的推动器13、13R。

手柄3安装成可相对于本体4摇动，并且借助简单地安装在推动器13、13R上端的横向裙边14来控制位于手柄3任一侧的这两个推动器13、13R的前后运动。

第一弹性回复装置15将每个推动器13、13R推向其外部位置，从而它们具有固有的向上运动，并且在推动器13、13R的压缩位置和外部位置之间遵循手柄在其所有摇动位置中的运动。

这些布置可将手柄3的摇动转化成每个推动器13、13R的直线运动。

传感器5、5R检测推动器13、13R中的每一个的位置，从而可确定手柄的位置。

较佳的是，传感器5、5R是霍尔效应传感器型的非机械接触的传感器，安装在遥控装置的本体4中。每个推动器包括足部，该足部包含磁体16，该磁体16在每个推动器13、13R的压缩位置和外部位置之间移过传感器。

应该注意，单个推动器和单个传感器足以确定手柄在所有其摇动位置中的位置。

两个推动器和两个传感器的存在因此可获得用于给定轴线或自由度的冗余信息。

每个传感器5、5R随着手柄3及其所关联推动器的位置变化而提供信号S1、S1R。

可以例如以电压信号的形式来给出该信号S1、S1R，其值位于两个极限值0.5和5V之间，中间值2.5V对应于手柄的中性位置。

将精确表示手柄3位置的信号S1、S1R发送给处理单元6。

当然可将这些布置应用到包括多于一个自由度的遥控装置2。具体地说，对于包括双轴线的手柄的遥控装置来说，可使用四个推动器和四个传感器，因此提供四个信号S1、S1R、S2、S2R。

我们将接着说明单个自由度的系统的动作，但是显而易见的是，也可用于任意数量的自由度。

假如给定了推动器在手柄任一侧上对于给定轴线的布置，则对于第一轴线来说，可获得两个相交的信号，如图3所示，这两个信号对应于信号S1和S1R。

例如，应该注意，对于沿第一方向定向的手柄位置来说，信号S1的值是4.5V，而信号S1R的值是0.5V。

当手柄处于其中心位置时，两个传感器13、13R发送信号S1、S1R的一个相同值，等于2.5V。

应该注意，假如高于4.5V或低于0.5V，则可检测到诸如磨损、电路断路或短路之类的故障。

如图4所示，处理单元6包括电子卡17的一部分，尤其是微控制器。

微控制器6包括：

-模/数转换器ADC，由附图标记18来表示，用于接收源自传感器经过第一组输入装置的信号，

-微处理器CPU，由附图标记19来表示，用于处理和发送微控制器上的信息，

-界面控制器IC，由附图标记20来表示，用于与致动器7通信。

微处理器CPU通过总线型的微控制器6的内部通信装置联接至其它部件。

致动器7包括接口引导器ID，该接口引导器ID允许尤其是放大由接口控制器IC所提供的信号。例如，在接口控制器的输出端的信号级约为1mA，而接口引导器将该信号级放大至高达20mA，以通过总线9与其通信。

致动器7通过附图标记23和24表示的两个联接器CANH和CANL联接至总线以便发送和接收。

借助以上接纳的部件，通过附图标记为25和26的两个输入端ADC1和ADC4在附图标记为18的模/数转换器ADC处接收信号S1和S1R。信号S1和S1R因此由模拟信号转化成数字信号S1d和S1Rd。

微处理器CPU可在信号上实施补偿处理操作，例如将信号设置成曲线或斜线。

因此获得的输出信号S1和S1R此后可提供至接口控制器IC，该接口控制器IC将信号发送至致动器7，该致动器7自身发送信号，从而构成借助包括现场总线CAN的通信装置9发送至客户装置10的控制信号。

电子卡总体用电源通过输入端27来供电，该输入端27例如连接至由附图标记28来表示的电压调节器REG。例如，该调节器可检查用于微控制器的电源是否作用在5V的电压段内。

而且，电子卡具有共同参照的电势29。

根据本发明的特征，微控制器还包括一组测试装置，可根据测试设定值T来推断出响应信号RT。

数字测试设定值T借助客户系统的监控器12且通过通信总线9来进行通信。

设定值T由致动器7来接收，该致动器7将设定值T发送至接口控制器IC，此后由微处理器CPU将设定值T引导至测试装置。

该测试装置具体包括：

-用于根据数字测试设定值T来产生脉宽调制PWM型信号的装置，该装置由附图标记30来表示且处于微控制器6的输出端32上，以及

-滤波器33，例如是低通型滤波器，可根据脉宽调制信号来产生连续信号。

模/数转换器ADC的第二输入装置组34从滤波器33获取数字信号值以作为输出，该第二输入装置组34的两个输入端ADC2和ADC3用附图标记35和36来表示。

滤波器33可例如包括串联于滤波器的终端和至包括电容38的共同基准的支路之间的电阻37。

测试装置因此可通过转换器ADC提供由滤波产生的数字信号值，该数字信号值被处理成从传感器发出的信号值，然后经历由微处理器CPU实施处理操作的过程，以及由接口控制器IC和致动器来输送的过程。

对应于响应信号RT而获得的信号此后将与传感器的控制信号S1和S1R一起再次借助接口控制器IC、致动器7然后通信总线9返回至客户装置10的监控装置12，我们将在下面详述。

电子卡17还包括检查形成处理单元的微控制器的操作的补偿装置，包括：

-部件VSUP，用附图标记39来表示且用于检查微控制器的电源电压，以及

-部件EWD，用附图标记40来表示且用于检查微控制器的操作定时频率。

如果发现所校核的参数有异常情况，则这些部件能使致动器7停止工作。

图4可说明在模/数转换器ADC的输入端所具有的信号上实施处理操作的组织结构，直到形成能够通过接口控制器IC和致动器7发送至客户系统的数据帧。

分别来自第一传感器5、第二传感器5R和滤波器的信号S1、S1R、T呈现在模/数转换器ADC的下列输入端上：

-用于S1的ADC1，

-用于T的ADC2和ADC3，以及

-用于S1R的ADC4。

在第一步骤E1中，这些信号S1、S1R、T的组通过多路复用部件42来进行多路复用，以形成由转换器ADC处理的同一个模/数转换的主体。

在第二操作E2中，通过转换器ADC实施多路复用信号的转换。

在第三步骤E3中，在微处理器内，可在根据信号S1、T、S1R获得的数字数据上实施附加的处理操作。这些处理操作是由两个冗余计算例程R1和R1R来实施的，这两个例程R1和R1R的相同指令存储在微处理器CPU的存储器的两个单独部分RAM1和RAM2中。

例程R1处理起源于来自转换器的输入端ADC1和ADC2的信号S1和T的数据.而例程R1R处理起源于来自转换器的输入端ADC1和ADC3的信号S1R和T的数据。

作为输出，例程R1提供由信号得出的数字信号：

-T，

-S1，以及

-信号INVS1，对应于S1的逐位数字反相。

数字数据的例程R1R从以下信号得出：

-T，我们应该标示为TR，以与例程R1中获得的信号进行区分，

-S1R，以及

-信号INVS1R，对应于S1R的逐位数字反相。

在第四步骤E4中，在步骤E3中获得的数据在帧SAF的形式中被格式化，用于通过接口控制器IC和致动器7的接口引导器发送至客户系统。

该帧包括下列数据：

-S1：经过处理之后的、来自第一传感器5的信号的值，

-INVS1：S1的逐位数字反相，

-S1R：经过处理之后的、来自冗余的第二传感器6的信号的值，

-INVS1R：S1R的逐位数字反相，

-RT：对应于从信号T得出的值、在ADC2处测量出、且由处理单元的处理操作之后获得，

-RTR：对应于从信号T得出的值、在ADC3处测量出、且由处理单元的处理操作之后获得。

帧还包括循环计数器CC，该循环计数器CC可相对于前面的帧和后面的帧来识别所述帧。

在客户装置10的监控装置12和包括微控制器6的处理单元之间的通信协议是主/从类型的。客户装置的监控装置12构成主机，而遥控装置的处理单元6是从机。

监控装置可以发送主请求帧MRF形式的同步请求，并且在确定的时间窗中从请求帧的发送中等待从响应帧SAF形式的响应。

帧发送的示例顺序示于图6中。在此例中，显然，处理单元的响应必须在0.5ms内到达客户装置的监控装置，并且通过这些监控装置以5-25ms之间的间隔发送请求帧。

所述的同步模式可避免通信错误且避免两个发出的请求帧的两个响应之间的混乱。

主请求帧MRF包括测试设定值T，而从响应帧SAF包括诸如以上所述的信号RT、S1、INVS1、RTR、S1R、INVS1R的数据。图7和8描述了用于这些帧的示例结构。

因此，客户装置的监控装置可将发送的测试设定值T与接收到的值RT和RTR进行比较，以识别微控制器的操作是否令人满意，接收信号RT和RTR已经由包括冗余部件在内的微控制器的所有部件处理过。

还可将S1和INVS1与S1R和INVS1R的值分别作比较，从而监测由计算例程实施的合适操作功能。

最后，信号S1和S1R的比较可监测传感器5、5R的正常功能。

不用去说，本发明并不局限于以上借助非限制性例子来描述的较佳实施例；而是包含其所有变型。

Claims

1.一种用于移动式机器尤其用于公共工程机、农机或装卸机的遥控装置(2)，用于产生通过通信装置(9)发送给客户装置(10)的控制信号(S1、S1R)，所述遥控装置包括：

-可根据相对于所述遥控装置(4)的本体的至少一个自由度来移动的可移动控制手柄(3)，

-至少一个所述控制手柄(3)的位置的传感器(5、5R)，

-用于处理由所述至少一个传感器(5、5R)发出的信号的单元(6)，

-用来将由所述处理单元(6)处理的控制信号(S1、S1R)发送至所述客户装置(10)的致动器(7)，

其特征在于，它包括测试装置(32、33)，所述测试装置(32、33)用于引入由所述客户装置(10)发出的测试信号(T)得出的信号以作为所述处理单元(6)的输入(ADC2、ADC3)，并且，它设计成对所述测试信号(T)作出响应而向所述客户装置(10)发送信息集(SAF)，该信息集(SAF)包括至少一个响应信号(RT)，该响应信号(RT)对应于由所述处理单元(6)对从所述测试信号(T)得出的所述信号所进行的处理。

2.如权利要求1所述的遥控装置(2)，其特征在于，响应于所述测试信号(T)而发出的所述信息集(SAF)还包括至少一个控制信号，该控制信号对应于由所述处理单元(6)对所述传感器的信号所进行的处理。

3.如权利要求1或2所述的遥控装置(2)，其特征在于，所述测试信号(T)是数字信号。

4.如权利要求1至3中一项所述的遥控装置(2)，其特征在于，所述测试装置包括：

-用于根据所述测试信号(T)发出模拟信号的装置(30)，

-用于对发出的所述模拟信号进行滤波的装置(33)。

5.如权利要求1至4中一项所述的遥控装置(2)，其特征在于，所述处理单元(6)包括至少一个模/数转换器(18、34)。

6.如权利要求4或5所述的遥控装置(2)，其特征在于，用于根据所述测试信号(T)向所述滤波装置(33)发送信号的所述装置包括用于产生脉宽调制型信号的装置(30)。

7.如权利要求4至6中一项所述的遥控装置(2)，其特征在于，所述滤波装置包括低通滤波器(33)。

8.如权利要求1至7中一项所述的遥控装置(2)，其特征在于，它包括用于监测所述处理单元的附加装置，该附加装置包括：

-用于检查所述单元的电源电压的部件(39)，和/或

-用于检查所述处理单元中的操作定时频率的部件(40)。

9.如权利要求1至8中一项所述的遥控装置(2)，其特征在于，对于所述手柄(3)的每个自由度，它包括至少两个传感器(5、5R)。

10.一种检查移动式机器尤其是公共工程机、农机或装卸机的遥控装置(2)的处理单元(6)的操作的方法，所述遥控装置(2)用于产生通过通信装置(9)发送给客户装置(10)的控制信号(S1、S1R)，所述遥控装置包括：

-至少一个所述控制手柄(3)的位置的传感器(5、5R)，

所述方法包括下列步骤：

在所述客户装置(10)处：

-向所述处理单元(6)发出测试信号(T)，

在所述遥控装置处：

-产生由所述客户装置(10)发出的所述测试信号(T)得出的信号，

-引入所述得出的信号以作为所述处理单元(6)的输入(ADC2、ADC3)，

-在所述处理单元(6)处，处理从所述测试信号(T)得出的所述信号以作为传感器信号，

-向所述客户装置(10)发送信息集(SAF)，该信息集(SAF)包括至少一个响应信号(RT)，该响应信号(RT)对应于由所述处理单元(6)对从所述测试信号(T)得出的所述信号所进行的处理，

在所述客户装置处：

-比较所述测试信号(T)和所述响应信号(RT)。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述测试信号(T)是数字信号。

12.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，产生从所述测试信号中得出的信号是通过以下方式来实现的：

-根据所述测试信号(T)来得出模拟信号，

-对如此发出的所述模拟信号进行滤波。

13.如权利要求10至12中一项所述的方法，其特征在于，所述信息集(SAF)还包括至少一个信号(S1、S1R、INVS1、INVS1R)，该信号对应于由所述处理单元(6)对所述传感器的信号所进行的处理。

14.如权利要求11至13中一项所述的方法，其特征在于，在所述客户装置(10)处，在发出所述测试信号(T)之后，在确定的时间间隔内等待由所述遥控装置发出的所述信息集(SAF)。

15.如权利要求11至14中一项所述的方法，其特征在于，它包括以下步骤：在所述处理单元处，对所述传感器信号(S1、S1R)和从所述测试信号(T)中得出的信号进行多路复用，并且用处理装置(18)处理所述多路复用的信号，尤其是实施模/数转换。

16.如权利要求1至15中一项所述的方法，其特征在于，对所述手柄(3)的位置的检测是通过两个不同的传感器(5、5R)来实施的。

17.如权利要求1至16中一项所述的方法，其特征在于，在所述处理单元内，以冗余的方式通过至少两个例程(R1、R1R)来实施所述处理的至少一部分，所述例程(R1、R1R)的指令和/或数据存储在所述处理单元(6)的两个不同的存储区域(RAM1、RAM2)中。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，第一例程(R1)处理第一传感器(S1)的信号和从所述测试信号(T)中得出的所述信号，而第二例程(R1R)处理第二传感器(S1R)的信号和从所述测试信号(T)中得出的所述信号。