CN109520452B - 位置测量装置和用于运行位置测量装置的方法 - Google Patents

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Abstract

一种位置测量装置，具有：刻度载体，其上布置有测量刻度，至少一个位置传感器，利用其能够通过扫描测量刻度产生与位置相关的测量信号，处理单元，利用其能够将与位置相关的测量信号处理为位置信号，接口单元，用于通过至少一个数据传输通道将位置信号传输到后续电子设备，其中，位置测量装置还被分配有至少一个运动传感器，该运动传感器产生时变测量信号，这些信号被传送到信号分析单元，利用该信号分析单元能够在频域中对测量信号进行评估，并且该评估与能够从评估电子设备传输至接口单元的参数并且由对测量信号的评估产生的结果数据相关，该结果数据从接口单元被传输至后续电子设备。此外，本发明涉及一种用于运行这种位置测量装置的方法。

Description

位置测量装置和用于运行位置测量装置的方法
技术领域
本发明涉及一种位置测量装置，以及一种用于运行位置测量装置的方法。具体地，本发明涉及一种对频域中的传感器的时变测量信号的评估。
背景技术
位置测量装置用于自动化技术中，特别是在机床中应用于对可动部件的位置或位置变化的测量。例如，转速编码器或角度测量设备测量例如旋转的轴的旋转运动。相反，长度测量设备测量能彼此相对移动地布置的机器部件的线性位移。
基本上，增量测量和绝对测量的位置测量装置之间是不同的，其中，使用了不同的物理测量原理，例如光学原理、磁学原理、电感原理或电容原理。
增量测量的位置测量装置通过扫描布置在刻度载体上的增量刻度轨迹来产生位置信号。增量刻度轨迹具有在测量方向上规则地布置的刻度元件，在光学扫描原理的情况下例如是一系列半透明和不透明的刻度标记。这种类型的测量相对地取决于原理，因为各个刻度周期的扫描信号是难以区分的。通过对信号周期进行或对信号周期进行计数来执行位置测量。为了得到绝对参考点，通常设置有另一个刻度轨迹，其具有参考图案，通过对该参考图案的扫描在定义的位置处产生所谓的参考脉冲，其产生用于位置测量的参考点。
在绝对地测量的位置测量装置的情况中，刻度轨迹具有绝对编码，从而在任何时间都可以通过扫描刻度轨迹确定出绝对位置值。
增量位置信号或绝对位置值被传送给后续电子设备以进行进一步处理。如果在其中使用位置测量装置的机器是机床，则后续的电子装置例如是数字控制器。
通过将位置测量装置与在其中使用该位置测量装置的机器以机械的方式耦联，而产生相互作用。因此，机器在位置测量装置附近的机械振动会影响该位置测量装置并且降低位置信号的质量并进而降低测量精度。位置信号的质量又影响驱动调节回路的精度，其中位置信号被用作实际位置值。为了对机器进行优化必要的是了解这种相互作用。对此，一种手段是在后续电子设备中对位置信号或位置值进行频率分析。有帮助的是常常使用附加的传感器，例如加速度传感器。然而，特别是在绝对位置测量装置的情况中，这种可能性受到用于传输位置值和传感器值的数字接口的有限带宽的限制。
EP 2 375 221 A2提出，在位置测量装置中已经就对加速度传感器的测量值进行频率分析，并从中得出关于位置测量装置上的负载的结论。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种改进的解决方案，以分析位置测量装置的环境中的机械振动。
该目的通过根据本发明的位置测量装置实现。
现在提出一种位置测量装置，具有：
刻度载体，在其上布置有测量刻度；
至少一个位置传感器，利用该位置传感器通过扫描测量刻度能够产生与位置相关的测量信号；
处理单元，利用该处理单元可以将与位置相关的测量信号处理成位置信号；以及
接口单元，用于通过至少一个数据传输通道将位置信号传输给后续电子设备，
其中，位置测量装置被分配有至少一个运动传感器，该运动传感器产生时变的测量信号，该时变的测量信号被传送给信号分析单元，利用该信号分析单元能够在频域中对测量信号进行评估，并且该评估与能够从后续电子设备传输给接口单元的参数相关，并且由对测量信号的评估产生的结果数据能够从接口单元传输到后续电子设备。
本发明的另一个目的是提供一种用于运行根据本发明的位置测量装置的方法。
该目的通过一种用于运行位置测量装置的根据本发明的方法来实现。
现在，根据本发明的用于运行位置测量装置的方法，其具有以下步骤：
将参数从后续电子设备传输至位置测量设备，
在考虑参数的情况下，通过在频域中的对测量信号进行评估以在信号分析单元中确定结果数据，以及
将结果数据传输至后续电子设备。
其他优点将从以下对实施例的描述中得出。
附图说明
图中示出：
图1示出了根据本发明的位置测量装置的框图；
图2示出了位置传感器的测量信号的频谱，其形成幅值谱；
图3示出了信号分析单元的第一实施方式；
图4示出了具有可调参数的实例的频谱；
图5示出了具有可调参数的其他实例的频谱；
图6示出了具有可调参数的实例的阶谱；
图7示出了信号分析单元的第二实施方式；
图8示出了根据本发明的位置测量装置的另一实施例；
图9示出了根据本发明的位置测量装置的另一个实施例；以及
图10示出了根据本发明的位置测量装置的另一个实施例。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的位置测量装置10的框图。为了产生基础功能，即测量、处理和输出与位置相关的信号，位置测量装置10包括具有测量刻度14的刻度载体12、至少一个位置传感器20、处理单元30和接口单元40。
根据本发明，位置测量装置10包括至少一个运动传感器。运动传感器是检测位置测量装置10或位置测量装置10的部件的运动并将它们转换成电信号的传感器。它们可以布置在位置测量装置10的壳体内部或外部。在该第一实施例中，至少一个运动传感器是位置传感器20，其常规地检测位置测量装置10的能相对于彼此移动地布置的部件的位置或位置变化。如稍后将参考图8和9所示，运动传感器也可以由独立于位置测量的传感器形成。例如，这适于加速度传感器或固体声传感器。
在本实例中，位置传感器20被配置为适合于扫描刻度载体12上的测量刻度14。刻度载体12和位置传感器20在此以已知的方式能在测量方向中相对于彼此移动地布置，例如，这通过将其与机床的运动部件连接来实现，这些部件的相对位置应该彼此确定。
无论位置测量装置是长度测量装置还是角度测量装置(转速编码器)，都与本发明无关。因此，刻度载体12可以是具有沿量具方向布置的测量刻度14的直线量具，或者是具有围绕盘旋转点径向地布置的刻度14的圆盘。
由测量刻度14的扫描产生与位置相关的测量信号M，其被传送到处理单元30。测量信号M可以包括模拟编码的或数字编码的信号。处理单元30将测量信号M处理为位置信号P并将它们输出到接口单元40。这里不再进一步讨论处理，处理步骤可以处理诸如信号校正，数字化等。
另外，测量信号M被传送到信号分析单元50，信号分析单元被适当地设计成，在至少一个频带中执行对由测量信号M所包括的频率分量的计算和评估。特别地，当测量信号M是可以由位置传感器20经由数字接口输出的数字编码信号时，可以向位置传感器20提供请求信号RQ，该请求信号引起当前位置值的输出。
可以使用适合于将时变信号变换到频域中的任何数学评估方法，例如快速傅里叶变换(FFT)或从其导出的方法来进行计算。特别是，Goerzel算法适用于计算特定频率的频率分量。另一种可能性是使用数字滤波器并从滤波后的数据来计算RMS值。
从信号分析得出的结果数据ED同样可以被传送到接口单元40。
位置测量装置10的接口单元40用于与后续电子装置80通信。其具有双向数据传输通道44，在本发明的范畴中，通过该双向数据传输通道可以从后续电子装置80将参数PAR以串行数据包的形式传输到位置测量装置10，并且在相反方向上，将结果数据ED向后续电子装置80传输。参数PAR被提供给信号分析单元50。
此外，接口单元40适当地设计成将至少一个位置传感器20的位置信号P传输到后续电子设备80。特别地，在产生绝对位置值的位置测量装置的情况下，这同样可以通过数据传输通道44实现。为此，可以使用通用传输协议。
然而，可选地，也可以设置有另外的数据传输通道，例如，如果位置测量装置10是增量位置测量装置，其中，位置信号P以相对于彼此的相位差的模拟或数字信号的形式输出。
除了根据本发明的数据传输通道44之外，还可以设置有另外的数字数据传输通道，通过该通道可以与后续电子装置80或与后续电子装置80不同的其他后续电子装置进行独立通信，特别是用于传输位置信号P(以数字编码形式)。以这种方式，提供有两个数字接口，其中一个可用于位置测量装置的常规运行(测量和传输位置值)并且另一个用于确立根据本发明的功能(测量信号的信号分析)。接口也有利地是机械地分离的并且可以使用不同的传输协议。
如果测量刻度14是增量刻度，那么与位置相关的测量信号M是周期性的，即，信号曲线在每个刻度周期重复。测量信号M的信号频率由刻度载体12和位置传感器20之间的相对运动以及测量刻度14的刻度周期来确定。在大多数情况下，生成至少两个与位置相关的测量信号M，它们彼此间具有例如90°的相位差。以这种方式，可以确定移动方向。在多个增量位置测量装置的情况中，测量刻度14和位置传感器20彼此协调，使得在理想条件下以及在刻度载体12和扫描单元14之间的移动速度恒定的情况下，测量信号M恰好为正弦。因此，测量信号M的频谱刚好在一个频率处具有信号峰值。这种类型的位置测量装置通常基于光学或磁扫描原理。
此外，在自动化技术中，位置测量装置是普遍的，其中通过对载波信号的调制来对位置变化产生作用(也称为场调制的位置测量装置)。在此，测量信号M的频谱示出了在两个频率时的信号峰值，载波信号的信号峰值和由位置变化产生的信号峰值。这种类型的位置测量装置基于电感或电容扫描原理。
在位置确定基于绝对编码的测量刻度的扫描的位置测量装置的情况下也可以确定频谱，例如通过以相同的时间间隔测量位置值并且确定和评估来自先前测量的位置变化。这里适用于在理想条件下并且具有恒定的移动速度时，在频谱中不会出现信号峰值，因为位置变化必须给出恒定值。
如果与位置相关的测量信号M的频谱除了预期的信号峰值之外还显示在其他频率处的信号峰值，则这可以指示为故障或外部干扰的影响。图2示例性地示出了在恒定运动时增量位置测量装置的位置传感器20的测量信号M的形成幅值谱的频谱。其示出了在频率为f1至f10处，幅值值为A1至A10时的信号峰值。在频率f6时的信号峰值具有最高幅值A6，并且例如对应于位置信号的信号频率。除了该信号峰值之外，无干扰运行期间在频谱中不应出现另外的明显的信号峰值。因此，在频率f1至f5和f7至f10处的信号峰值是由干扰引起的。
一般而言，在频谱中表现为信号峰值的干扰可以由内部和外部边界条件、运行状态或错误状态导致。内部原因例如是安装位置测量装置的可移动安装的部件期间的公差或故障(转速编码器的编码器轴或长度测量装置的扫描头的安装)。
根据位置测量装置的应用领域，外部干扰可能有许多原因，例如
-驱动电机的磁性齿槽转矩，在该驱动电机的轴上耦连有转速编码器，
-位置测量装置外的轴承的公差和故障，
-在多轴机床中的轴驱动器的相互影响，
-位置测量装置的安装错误，
-机器零件的磨损，或机床，工具的磨损，或者
-驱动电机的负载情况，特别是在机床中加工工件时。
由于位置测量装置在自动化技术中，特别是在机床的情况中多数用于为用于控制驱动器的调节回路的确定位置信息，因此可能由于因果关系引起相互影响，即，干扰变量的诱因会影响位置测量，其又会对调节回路产生影响(共振效应)。相反，这意味着可以通过在频域中分析于位置相关的测量信号M来得出干扰原因的结论。这些了解又可用于优化整个系统。
为了能够最有效地确定和监测干扰变量，信号分析单元50根据本发明以可参数化的方式构造。如以下实施例所示，可参数化性可以涉及信号分析的执行以及信号分析的范围。
为此，图3示出了信号分析单元50的第一实施方式。其包括数据检测单元52、输入存储器54、输出存储器55、参数存储器56以及计算单元58。
参数存储器56用于存储参数PAR。从那里，参数可以由计算单元58调用，也可以由数据检测单元52调用。
数据检测单元52用于以恒定的时间间隔获取测量信号M的当前测量值。时间间隔可以从时钟信号导出，该时钟信号可提供给信号分析单元50，并且例如还控制计算单元58中的流程。时钟信号可以来自晶体控制的时钟发生器或PLL。如果测量信号M是模拟信号，则数据检测单元52包括模数转换器，用于将测量信号M的瞬时值转换成数字测量值。这些值可以存储在输入存储器54中。相应地，如果测量信号M已经被数字编码，则数据检测单元52包括用于读取当前测量值及将其存储在输入存储器54中的接口。如果需要，可以为此将请求信号RQ输出到位置传感器20。
测量值的获取和存储可以连续或通过参数PAR受命令控制地实现。在连续的测量值检测的情况中，输入存储器54有利地实施为环形存储器，其中，循环地覆盖旧的测量值。
计算单元58被适当地设计为，为了从输入存储器54中的测量值在输入信号的至少一个频带或整个带宽上计算频谱，特别是幅值谱，并且由此基于存储在参数存储器56中的参数PAR测定结果数据ED。结果数据ED可以存储在输出存储器55中，并且可以从那里经由接口单元40被输出到后续电子设备80。
接下来，将参考图4解释可调参数的一些实例。
通过确定频带，例如通过定义下限频率fu和上限频率fo，可以在一个区域中有针对性地对频谱进行评估。应该监视预期出现干扰的频域，这是有利的。如果未指定下限频率fu，则频带受直流电压值限制(fu＝0Hz)。如果没有指定上限频率fo，则频带受到采样定理确定的最高可计算出的频率的限制。在所示的实例中，结果数据ED包括具有相应幅值A2，A3和A4的频率f2，f3和f4。
代替下限和上限频率fo，fu，也可以通过指定平均频率(上限和下限频率fo，fu之间的平均值)和带宽(上限和下限频率fo，fu之间的差值)来定义频带。
结果范围可以通过其他参数PAR来限制，例如，如果仅要确定具有最大幅值的N个频率的数量。因此，如果设置N＝2，则结果数据包括具有幅值A2和A4的频率f2和f4。
可选地或附加地，可以通过另外的参数PAR来定义极限幅值AG，从而仅确定幅值超过极限幅值AG的频率。以这种方式，可以从结果数据ED中排除幅值太小而不能进行有意义判断的频率分量。此外，该选项可用于确定频谱的任何幅值(在所选频带中)是否超过极限幅值AG。在这种情况下，仅包括一位的结果数据ED就足够了。在所示的实例中，在必须超过所示的极限幅值AG的条件下，在下限频率fu和上限频率fo之间的频带中的结果数据ED再次包括具有幅值A2和A4的频率f2和f4。
实例中示出了由恒定值简化的极限幅值AG。但它也可以由任何数学函数形成。如果要评估多个频带，则还可以将不同的频率幅值分配给不同的频带AG。以这种方式，可以形成复合包络曲线，其用作评估频谱的标准。
如图5所示，如果为下限频率fu选择的频率高于为上限频率fo选择的频率，则也可以从评估中排除频带。因此，例如，这样的频带能够被由针对性地从评估中排除，在移动速度恒定的增量位置测量装置的情况中位置信号的信号频率位于该频带中(在实例f6中)，从而仅评估由干扰引起的信号峰值。
如果对于评估来说在确定的频率时对单个幅值值不感兴趣，而是对频带中干扰的总和感兴趣，则同样可以通过参数PAR进行设置，使得计算出在频带中的信号峰值(对应于在选定的频段中的信号功率)的有效值(均方根的平均值，RMS)。同样对于该评估来说，与上述参数PAR的组合可以是有利的。
此外，可以为评估定义多个频带，如果需要，可以设置单独的参数PAR。
另外，可以提供通过参数PAR来选择和参数化评估方法(所使用的算法)的可能性，例如通过定义计算频谱所基于的频率分辨率。
如果位置测量装置10是角度测量装置或转速编码器，则特别有利的是，在信号分析单元50中计算阶谱而不是频谱。在此，它也是在频域中的信号分析，然而，在阶分析中，阶谱的线与位置测量装置10的轴的转速的或者一个轴的阶(倍数)，该轴的角度位置由位置测量装置10测量。因此，阶分析是与速度相关的。
如果轴例如以每分钟3000转的速度旋转，则这相当于50Hz(1/s)的转速。因此，第一阶的信号峰值对应于50Hz时的测量信号M的信号分量。然后，第二阶为100Hz，第三阶为150Hz，等等。
因此，该评估方法是有利的，因为测量信号M的干扰通常与转速相关，即，在倍数于转速的频率出现。因此，对转速的参考简化了识别干扰影响的原因。
图6示出了阶谱的实例。在第一阶的位置处的测量信号M的信号分量S1具有最高的信号幅值，第四和第八阶的信号分量S4和S8是测量信号M的显着干扰分量。在该实例中向信号分析单元50传送了转速信号以作为辅助信号H。
对应于在频谱中的可选参数，这里也可以确定由低阶Ou和高阶Oo界定的待评估的阶的带宽(阶范围)，以及信号分量S1到S12的信号幅值的任意极限幅值AG。
当借助于机床加工工件时，基于阶谱执行信号分析是特别有利的。例如，在铣削加工中，工具切削刃作用在工件上可能引起振动。这些振动的基本频率与刀具主轴的转速和铣刀在其圆周上具有的切削刃数量相关。强烈的振动也称为“颤动”并且是不希望的，因为它们在工件上留下加工图案(所谓的颤动标记)。借助于阶谱，其中阶范围被限制至一个阶，在该阶处的振动是所预期的，(主轴转速乘以切削刃的数量)可以生成包括所选阶的信号幅值的结果数据ED。附加地或可选地，通过确定用于所选择的阶的极限幅值AG，可以检查振动是否超过极限幅值AG。
频域内的信号分析的可参数化允许灵活地匹配加工的边界条件(速度、刀具、粗加工或精加工等)。
信号分析单元50可以被合适地设计为，执行频率分析和阶分析。使用哪种评估方法的选择可以再次通过参数PAR实现。
图7示出了信号分析单元50的可选实施方式。其与参考图3描述的信号分析单元50的不同之处在于计算单元58的设计。在该实例中，计算单元58包括可编程滤波器59和下游RMS计算单元60。
可编程滤波器59可以设计为高通、低通、带通或陷波滤波器。如有必要，可通过参数PAR选择过滤器的过滤功能。与前面的例子一样，通过确定相应的极限频率fu、fo(或中心频率和带宽)，也可以通过参数PAR来调整待评估的频带。
在RMS计算单元60中，可以测定经过滤波的数据的有效值(RMS)，也就是在所选频带中的测量信号M的所有干扰的平均值。有效值形成信号分析单元50的该变体方案的结果数据ED。为了同时评估多个频带，可以提供另外的可编程滤波器59和RMS计算单元60。
在可选设计方案中，可编程滤波器59被设计为跟踪滤波器。跟踪滤波器是带通滤波器，其平均频率随转速变化。为此，转速信号被传送给信号分析单元50以作为辅助信号H。现在相对于转速信号的频率来确定可编程滤波器59的平均频率，其中，平均频率与转速信号的频率的间距以及带宽可以通过参数PAR来调整。可参考上述阶谱的确定，但在实现时更简单，可以用该变体方案分析与速度相关的干扰。
图7中所示的信号分析单元50的变体方案的评估方法(滤波和计算有效值)不如图3中所示的变体的评估方法(频率分析，阶分析)复杂，并且需要较少的计算功率。因此有利的是，节省了计算功率，或者避免了由密集计算引起的功率损耗以及在位置测量装置中的与之相关的发热。
至此提到的参数PAR与测量信号M的评估相关并且因此可以称为评估参数。如前面的实例所示，评估参数也可以直接确定结果数据ED的类型，即结果数据ED是单个的位、或单个的值还是值对等。
除了评估参数之外，参数PAR还可以包括实施参数，该实施参数确定何时以及在何种条件下进行对测量信号M的评估。
因此，可以通过后续电子设备80的无条件或有条件启动命令来开始评估。在启动命令无条件的情况中，测量信号M的评估的启动无延迟地进行。在启动命令有条件的情况下，启动取决于至少一个另外的条件，例如取决于到达确定的绝对位置、速度等。可以将为此所需的信息例如通过来自处理单元30的辅助信号H传送给信号分析单元50。如果有条件启动命令需要在位置测量装置10内不可提供的信息，则可以通过外部信号向位置测量装置10传送该信息。
此外，可以将仅引起测量信号M的单次评估的启动命令与开始连续评估的启动命令区分开。在后一种情况下，在输出存储器55中总是提供当前的结果数据ED。
另外，可以提供停止命令，其终止对测量信号M的评估。
图8示出了根据本发明的位置测量装置10的另一实施例。已经结合图1描述的部件具有相同的附图标记。现在与之前的实施例的不同之处在于，单独的加速度传感器120用作运动传感器而不是位置传感器20。位置传感器20在该实施例中仅用于位置测量。为此，位置传感器20的位置测量信号MP被传送到处理单元30。
在一个特别有利的设计方案中，加速度传感器120与位置测量装置10的部件机械地连接。以这种方式，位置测量装置10的组成部分和本发明的分析方法马上提供了位置测量装置10在机器或设备上的预期安装。例如，加速度传感器120布置在位置测量装置10的壳体内。在长度测量设备的情况中，加速度传感器120例如可布置在扫描头的壳体中，其中转速编码器处于该壳体内的合适位置处，刻度载体12和用于信号处理的电子部件也位于其中。在具有多个运动轴的机器，例如机床或机器臂的情况中，当位置测量装置10或者与加速度传感器120机械连接的部件在定位过程中一同移动时，可以利用加速度传感器120来分析另外的不同于与位置测量装置10的运动轴线(其运动由位置测量装置10测量)相关的运动轴线的影响。
可选地，加速度传感器120也可以在位置测量装置10的外部布置在待监控的机器部件上。然后，通过合适的接口实现测量信号M向位置测量装置10或包括信号分析单元50的评估电子装置的传输。信号传输可以以模拟的或数字的、有线的或无线的方式进行(光学地或通过无线电信号)。
加速度传感器120的测量信号M又被传送到信号分析单元50。这些测量信号M是随时间变化的与运动相关的信号。因此，参考图2至7获得的所有发现均可以应用于该实施例，并且可以使用如参考图3和7所述的信号分析单元50。这里，信号分析单元50的可参数化性也具有决定性的优点，以便在可选择的时间段和/或相关的频带中有针对性地评估测量信号M。
具体地，如果评估的开始与位置相关地进行，那么具有相应的位置信息的辅助信号H可以由处理单元30输出给信号分析单元50。
如果要评估机器在位置测量装置10的区域中的振动，则该实施方式也是特别有利的。振动可由电动机的齿槽转矩、工件加工、摆动和不平衡效应等引起。
替代加速度传感器也可以使用另外的产生与速度相关的测量信号的传感器，例如固体声传感器，或这样的传感器，利用该传感器以测量机器部件的弹性形变。
图9示出了根据本发明的位置测量装置10的另一实施例，其与之前的实施例的不同之处一方面在于，使用了检测三个运动方向X、Y、Z中的加速度的加速度传感器220。相应的测量信号MX、MY、MZ被传送给信号分析单元50。另一方面在于，与第一实施例中一样，位置测量信号MP也被传送给信号分析单元50。因此，加速度传感器220和位置传感器20都是根据本发明的运动传感器。
信号分析单元50有利地设计用于测量信号MX、MY、MZ、MP的完全地或部分地并行处理。如果是如根据图3所描述那样的信号分析单元50，那么对于测量信号MX、MY、MZ、MP的并行处理来说，每个信号都设置有数据检测单元52、计算单元58、输入存储器54和输出存储器55。如果要基于相同的参数来评估所有测量信号MX、MY、MZ、MP，则共同使用的参数存储器56是足够的。对于部分并行处理来说，有意义的是并行地实施数据采集并且仅依次地在公共的计算单元58中执行计算。
类似地，信号分析单元50也可根据图7设计为完全地或部分地并行处理，其中，在这里有利的是，并行地检测测量信号MX、MY、MZ、MP的测量值并且仅依次地执行计算。
在该实施例中，与后续电子设备80的通信通过两个单独的数据传输通道44、46进行，每个数据传输通道可以实施为数字双向数据接口。因此，通过诸如EnDat之类的专用仪表接口可以实现与位置测量装置10的预期运行有关的通信(特别是位置值P的请求和传输)，而通过另一数据接口，例如现场总线(ProfiBus，ProfiNet，......)能够实现参数PAR和结果数据ED的传输。可以为通信设置单独的接口模块40.1、40.2，其连接到后续电子设备80的不同模块80.1、80.2，其中，模块80.1、80.2也可以是单独的单元(设备)。
由于现在在三个空间方向上检测到引起加速度(振动)的干扰，现在可以推断出干扰作用在位置测量装置10上的方向。此外，由于还在信号分析单元50中评估位置测量信号MP，因此还可以在位置测量中建立干扰变量与测量误差的相关性。通过调整参数PAR，一方面可以有针对性地选择并监视频带，另一方面通过为评估的确定开始时间点，可以避免位置测量装置10的电子器件上的不必要的负载，这表现为增加的电功耗和由此产生的发热。这尤其清楚地表明，评估的可参数化能够对机器特性的进行有效的分析。
图10示出了根据本发明的位置测量装置10的另一实施例，该位置测量装置10设计为转速编码器或角度测量设备。相应地，刻度载体12是圆盘或环，其绕旋转点D可旋转地安装。测量刻度14围绕旋转点D同心地布置并且由两个位置传感器20.1、20.2扫描。它们的子测量信号M1、M2被传送到处理单元30并被处理成位置信号P。通过在圆周的不同位置处扫描测量刻度14(在该实例中交错180°)，可以校正由刻度载体12的偏心和摆动运动引起的测量误差。
除了这种本身已知的对位置信号P进行校正的方法之外，子测量信号M1、M2还被提供给预处理单元25，其将子测量信号M1、M2处理成测量信号M。有利的是，预处理单元25为此形成子测量信号M1、M2的差分信号，该差分信号是刻度载体12的偏心和/或摆动运动的度量。位置传感器20.1、20.2以这种方式与预处理单元25一起形成根据本发明的运动传感器。
也可以使用两个以上的位置传感器，这些位置传感器有利地围绕刻度载体12的圆周以规则的间隔布置。特别是在刻度载体具有大直径的情况下，位置传感器20.1、20.2可以布置在单独的壳体中。
根据图3或7的信号分析单元50可用于评估测量信号M。如果必要的话，在信号分析单元50中，在本实施例中也可以提供多种评估方法，其可以通过参数PAR来选择。
该实施例允许对刻度载体12的偏心率和/或摆动运动进行详细分析，由此又推导出轴的位置，该轴的旋转运动通过位置测量装置10测量，以及能够考虑到该位置测量装置10在该轴上的安装。与根据图1，7和8的实施例的设计特征的组合是可能的。
当然，本发明不限于所描述的实施例，而是可以由本领域技术人员在权利要求范围内替代地设计。特别地，可以使用基于可选评估方法的信号分析单元50，其需要比使用上述实施例呈现的参数附加的或可替换的参数。

Claims (15)

1.一种位置测量装置，具有：
刻度载体(12)，在所述刻度载体上布置有测量刻度(14)；
至少一个位置传感器(20)，利用所述位置传感器通过扫描所述测量刻度(14)能够产生与位置相关的测量信号(M、MP)；
处理单元，利用所述处理单元能够将所述与位置相关的测量信号(M、MP)处理成位置信号(P)；以及
接口单元(40)，用于经由至少一个数据传输通道(44、46)将所述位置信号(P)传输给后续电子设备(80)，
其中，所述位置测量装置(10)分配有至少一个运动传感器(20、120、220)，所述运动传感器产生时变的测量信号(M、MP、MX、MY、MZ)，所述时变的测量信号被传送给信号分析单元(50)，利用所述信号分析单元能够对所述位置相关的测量信号和在频域中对所述时变的测量信号进行评估，从而在位置测量中建立干扰变量与测量误差的相关性，并且该评估是与参数(PAR)和由对所述位置相关的测量信号和所述时变的测量信号的所述评估产生的结果数据(ED)相关的，其中，所述参数能够从所述后续电子设备(80)传输给所述接口单元(40)，所述结果数据能够从所述接口单元(40)传输到所述后续电子设备(80)。
2.根据权利要求1所述的位置测量装置，其中，所述至少一个运动传感器(20、120、220)是位置传感器(20)。
3.根据权利要求1所述的位置测量装置，其中，所述至少一个运动传感器(20、120、220)由至少两个位置传感器(20.1、20.2)和一个预处理单元(25)构成，所述位置传感器通过扫描所述测量刻度(14) 来产生子测量信号(M1、M2)，所述预处理单元将所述子测量信号(M1、M2)处理成所述测量信号(M)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的位置测量装置，其中，所述至少一个运动传感器(20、120、220)是加速度传感器或固体声传感器。
5.根据前述权利要求中任一项所述的位置测量装置，其中，所述信号分析单元(50)具有参数存储器(56)，在所述参数存储器中能够存储所述参数(PAR)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的位置测量装置，其中，所述信号分析单元(50)具有信号检测单元(52)，用于检测所述至少一个运动传感器(20、120、220)的所述测量信号(M、MP、MX、MY、MZ)的测量值；以及计算单元(58)，用于计算所述结果数据(ED)，其中，所述结果数据(ED)与所述参数(PAR)相关。
7.根据权利要求6所述的位置测量装置，其中，在所述计算单元(58)中能够执行对所述测量值的频率分析。
8.根据权利要求6所述的位置测量装置，其中，向所述信号分析单元(50)传送辅助信号(H)，所述辅助信号是转速信号，并且在所述计算单元(58)中能够执行对所述测量值的阶分析。
9.根据权利要求6所述的位置测量装置，其中，所述计算单元(58)具有：可编程滤波器(59)，用于对所述测量值进行滤波；以及RMS计算单元(60)，用于从经过滤波的测量值中计算有效值。
10.根据前述权利要求中任一项所述的位置测量装置，其中，所述至少一个运动传感器(20、120、220)与所述位置测量装置(10)的部件以机械的方式连接。
11.一种用于运行根据权利要求1至10中任一项所述的位置测量装置的方法，具有以下步骤：
将参数(PAR)从后续电子设备(80)传输至所述位置测量装置(10)，
在考虑所述参数(PAR)的情况下，通过在频域中对所述测量信号(M、MP、MX、MY、MZ)进行评估以在所述信号分析单元(50)中确定结果数据(ED)，以及
将所述结果数据(ED)传输至所述后续电子设备(80)。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述参数(PAR)包括评估参数。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述参数(PAR)包括以下评估参数中的至少一个：
频带(fu、fo)，
阶域(Ou、Oo)，
极限幅值(AG)，
结果频率的数量(N)
评估方法，
可编程滤波器(59) 的滤波器功能。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中，所述参数(PAR)包括执行参数。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述参数(PAR)包括以下所述执行参数中的至少一个：
用于评估所述测量信号(M、MP、MX、MY、MZ)的无条件的启动命令，
用于评估所述测量信号(M、MP、MX、MY、MZ)的有条件的启动命令，
用于单次评估所述测量信号(M、MP、MX、MY、MZ)的命令，
用于连续评估所述测量信号(M、MP、MX、MY、MZ)的命令，
用于终止评估所述测量信号(M、MP、MX、MY、MZ)的停止命令。
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