CN102564780A - 监测可电机驱动的设备部分的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种监测可电机驱动的设备部分(7)的方法及相关的装置。本方法包括下列步骤：-在所述设备部分(7)至少一个编码的可规定的运动过程中的第一时刻，确定(100)至少一个设备部分(7)的第一加速度值(A1)，-在所述设备部分(7)至少一个可规定和编码的运动过程中的第二时刻，确定(101)所述至少一个设备部分(7)的第二加速度值(A2)，以及-当第二加速度值(A2)可规定的数值处于第一加速度值(A1)可规定的公差范围(T)之外时，输出(102)故障信号(E)。本发明带来的优点是，对于因机械部分磨损引起的设备部分运动过程的变异，例如不希望的振动，可以早期识别并能及时采取相应的维修措施。

Description

监测可电机驱动的设备部分的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种通过确定加速度值监测可电机驱动的设备部分的方法及相关的装置。
背景技术
作为按现有技术设备的例子，图1用透视图表示一种已知的配置在机器人上有六个旋转轴的C形臂7。在一个例如固定安装在地面上的底架1上，安装一个可绕第一旋转轴旋转的转塔2。在转塔2上可绕第二旋转轴回转地安装摇杆3。在摇杆3上固定可绕第三旋转轴旋转的臂4。在臂4端部安装可绕第四旋转轴回转的手5。手5有一个固定件6，它可以绕一个旋转轴旋转以及可以绕一个与之垂直延伸的第五旋转轴回转。C形臂7与手5的固定件6接合。在C形臂第一端安装X射线探测器8，而在相对置的第二端安装X射线源9。
这种C形臂装置工作多年后，由于传动装置、轴承、制动器或齿形皮带磨损，可危及定位精度以及工作的可靠性。
另一方面，在为非医疗用机器人设备的情况下，若电机驱动的设备部分的运动过程出现不精准，便会导致通过机器人臂或运动轴实施的运动过程或动作不准确。例如不准确的焊缝会造成这种后果。
发明内容
因此本发明要解决的技术问题是，提供一种方法和一种装置，它们在电机驱动的设备部件运动过程中及时识别所述的不准确性。
本发明的基本思想在于，测量加速度以监测运动的设备部分。就一般而言，加速度表征速度矢量的任何变化，亦即也表征数值的下降，或在速度值保持相同时也表征方向改变。因此加速度是速度矢量的时间导数或位置矢量的第二时间导数。
除了线加速度外，还存在角加速度的物理概念。角加速度表征旋转物体角速度随时间的变化。用数学语言说，角加速度是角速度对时间的导数。
本发明要求保护一种监测可电机驱动的设备部分，例如机器人设备部分的方法，此方法包括下列步骤：
-在所述设备部分至少一个编码的可规定的运动过程中的第一时刻，确定至少一个设备部分的第一加速度值，
-在所述设备部分至少一个可规定和编码的运动过程中的第二时刻，确定所述至少一个设备部分的第二加速度值，以及
-当第二加速度值可规定的数值处于第一加速度值可规定的公差范围之外时，输出故障信号。
本发明带来的优点是，对于因机械部分磨损引起的设备部分运动过程的变异，例如不希望的振动，可以早期识别并能及时采取相应的维修措施。
按本方法的一项扩展设计，公差范围可根据重复测量第一加速度值，例如通过统计法确定。由此考虑公差引起的变异。
按本方法的另一种实施形式，公差范围可以由最大和最小第一加速度值构成。
此外，第一和第二加速度值可以包括线加速度和/或角加速度。
按本方法的另一种实施形式，可以同时确定多个设备部分的第一和第二加速度值。
按本方法的一项扩展设计，在确定第一和第二加速度值期间，可检测附加的设备参数。
优选地，设备参数可包括电机电流和/或转速传感器信号。
本发明还要求保护一种监测电机驱动的设备部分的装置，所述装置包括至少一个设在设备部分上的加速度传感器，它确定第一时刻的第一加速度值和第二时刻的第二加速度值，以及包括检测单元，它可与加速度传感器交换数据，并在第二加速度值可规定的数值处于第一加速度值可规定的公差范围之外时，输出故障信号。
按本发明的一项扩展设计，检测单元可根据重复测量第一加速度值，例如通过统计法确定公差范围。
按另一种实施形式，检测单元可通过最大和最小第一加速度值构成公差范围。
此外，在本装置中，第一和第二加速度值包括线加速度和/或角加速度。
优选地，可以在装置不同的设备部分上配置加速度传感器。
按一项进一步发展，可包括加速度传感器、数据检测单元、评估单元和通讯单元。由此可以储存、检验测得的加速度值，显示检验结果、反应为外部信号，信号进一步传给外部单元，以及与外部单元例如检测或控制单元交换数据。
优选地，所述装置包括控制单元，它控制设备部分运动，以及它与检测单元导电或电磁连接。
优选地，所述装置可包括X射线C形臂。
附图说明
由下面借助示意图对多种实施形式的说明中可看出本发明的其他特征和优点。
其中：
图1表示按现有技术已知的安装在机器人上的C形臂的透视图；
图2表示监测可电机驱动的设备部分的方法的流程图；以及
图3表示C形臂装置和监测可电机驱动的设备部分。
具体实施方式
图2表示监测可电机驱动的设备部分的方法的流程图。在起始阶段100，在第一时刻实施例如按图3的C形臂装置可运动设备部分的一个运动循环。所述运动循环包括所述设备部分不同的可规定和恰当编码的运动过程的顺序，所谓部分循环。在这里，设备部分的各轴独立或同步运动。多个这种运动循环按相同的方式用一致的设备参数重复实施。在所有的运动循环中确定第一加速度值A1。根据测得的加速度值A1为每个部分循环确定第一加速度值A1容许的公差范围T。例如通过测得的最大第一加速度值A1得出公差范围T。
在检验阶段101，在处于起始阶段100之后的第二时刻，实施作为总的或各部分循环的运动循环，确定第二加速度值A2，并与储存的每个部分循环的公差范围T作比较。若第二加速度值A2可规定的数值处于公差范围T之外，可以判断出运动过程发生了不允许的变异，以及在步骤102输出相应的故障信号E。基于此故障信号E，可识别例如驱动器有缺陷或传动装置有缺陷，以及采取相应的维修措施。
与之不同，在设备正常工作时确定第二加速度值A2，以及当运动过程与储存的部分循环一致时，实施公差范围T的监测。由此可以免去单独的检验阶段。
图3表示C形臂装置的透视图，包括监测可电机驱动的设备部分。图中表示，C形臂7在其一端安装X射线源9以及在其一端安装X射线探测器8。按本发明在C形臂上配置一些加速度传感器12，其中两个分别设在端部以及一个设在角平分线上。这三个加速度传感器12通过连接导线10与检测单元11电连接。在C形臂7运动时，加速度传感器12测量第二加速度值A2并将其进一步传给检测单元11。
按另一项有利的扩展设计，将加速度传感器12布置在C形臂上，它们将加速度值首先自动中间储存，在C形臂运动结束后再将其进一步传给另一个检测单元11。
在那里，第二加速度值A2与事先确定的公差范围T比较。若第二加速度值A2可规定的数值处于公差范围T之外，则输出一个故障信号。检测单元11与控制单元13连接，后者控制C形臂运动。
按另一项有利的设计，允许的公差范围T直接保存在加速度传感器中并按照运动过程的编码与加速度传感器的测量值比较。借助加速度传感器的通讯单元，可以实现向检测单元11进一步传输信号和/或数据。
公差范围T在起始阶段在构建C形臂设备时确定，按图2的设计通过C形臂7的检验运动循环进行并为此测量第一加速度值A1。在这种情况下出现的例如最大的第一加速度值A1，得出每个相关运动循环的公差范围T。与之不同，公差范围T可以根据第一加速度值A1通过恰当的数学运算确定，在这种情况下为了确定可利用数学函数，例如为了降噪、校平、取平均值等，也可以例如采用统计方法。
在控制单元13中储存运动过程的顺序和为此需要的用于C形臂7电机控制的参数。在按图2的起始阶段和检验阶段中，由控制单元13将后续运动过程的编码传输给检测单元11。
由此在起始阶段中可规定记录加速度测量值，以及为每个编码的运动过程实施对允许的公差范围T的确定。在检验阶段中可以选出适合的一组公差范围数据。公差范围数据与当前检测的第二加速度值A2相比较，可以或在检测单元11中实施，或直接在加速度传感器12内进行。违反公差范围T与运动过程的编码一起传输给C形臂控制单元13，在那里例如登记在故障报告内。
在运动循环期间还可以记录其他设备参数，如电机电流和转速传感器信号并引入公差范围模件内。
将加速度传感器12设计为，使它们沿三个不同的方向检测线加速度和/或角加速度。这些加速度传感器与一个没有表示的数据检测单元和一个没有表示的评估单元一起处于一个部件上。传感器还包括一个用于与检测单元11进行数据交换在图3中没有表示的通讯模件。

Claims (16)

1.一种监测可电机驱动的设备部分(7)的方法，其特征在于：
在所述设备部分(7)至少一个编码的可规定的运动过程中的第一时刻，确定(100)至少一个设备部分(7)的第一加速度值(A1)，
在所述设备部分(7)至少一个可规定和编码的运动过程中的第二时刻，确定(101)所述至少一个设备部分(7)的第二加速度值(A2)，以及
当第二加速度值(A2)可规定的数值处于第一加速度值(A1)可规定的公差范围(T)之外时，输出(102)故障信号(E)。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征为，所述公差范围(T)根据多个第一加速度值(A1)确定，它们通过运动过程的重复进行来获得。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征为，所述公差范围(T)由最大和最小第一加速度值构成。
4.按照前列诸权利要求之一所述的方法，其特征为，所述第一和第二加速度值(A1、A2)包括线加速度和/或角加速度，和/或不仅包括时间上静态的位置值而且也包括动态的加速度值。
5.按照前列诸权利要求之一所述的方法，其特征为，同时确定多个设备部分(7)的第一和第二加速度值(A1、A2)。
6.按照前列诸权利要求之一所述的方法，其特征为，在确定(100、101)第一和第二加速度值(A1、A2)期间，检测附加的设备参数。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征为，所述附加的设备参数包括电机电流和/或转速传感器信号。
8.按照权利要求6所述的方法，其特征为，不同的运动过程按照运动过程的类型相应编码。
9.一种监测可电机驱动的设备部分(7)的装置，其特征在于：
所述装置包括至少一个设在设备部分(7)上的加速度传感器(12)，它确定第一时刻的第一加速度值(A1)和第二时刻的第二加速度值(A2)，以及
包括检测单元(11)，它与加速度传感器(12)交换数据，并在第二加速度值(A2)可规定的数值处于第一加速度值(A1)可规定的公差范围(T)之外时，输出故障信号(E)。
10.按照权利要求9所述的装置，其特征为，检测单元(11)或与之连接的单元确定公差范围(T)，其中，为此使用的数据由多个第一加速度值(A1)组成，它们通过运动过程的重复进行来获得并按照运动过程的类型编码。
11.按照权利要求10所述的装置，其特征为，所述检测单元(11)通过最大和最小第一加速度值构成所述公差范围(T)。
12.按照权利要求9至11之一所述的装置，其特征为，第一和第二加速度值(A1、A2)包括线加速度和/或角加速度，和/或不仅包括时间上静态的位置值而且也包括动态的加速度值。
13.按照权利要求9至12之一所述的装置，其特征为，在不同的设备部分(7)上配置加速度传感器(12)。
14.按照权利要求9至13之一所述的装置，其特征为，包括加速度传感器(12)、数据检测单元、评估单元和通讯单元，所述通讯单元与检测单元(11)交换数据。
15.按照权利要求9至14之一所述的装置，其特征在于：
所述装置包括控制单元(13)，它控制所述设备部分(7)的运动，以及它与检测单元(11)电或电磁连接。
16.按照权利要求9至15之一所述的装置，其特征为，所述装置包括X射线C形臂(7)。
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