ES2307743T3 - Metodo para el accionamiento de un dispositivo de medicion de la posicion y dispositivo de medicion de la posicion adecuado para el mismo. - Google Patents

Abstract

Un método para el accionamiento de un dispositivo óptico de medición de la posición para la determinación de la posición de dos objetos móviles entre sí, en el que - desde el dispositivo de medición de la posición (10) se transmiten datos a una unidad de evaluación posterior (30), demandando la unidad de evaluación (30) mediante pulsos de ciclo de demanda (ATP), que están separados por determinados tiempos de ciclo de demanda (Deltat NC), la transmisión de datos al dispositivo de medición de la posición (10), - la fuente de luz (11) del dispositivo de medición de la posición (10) se acciona por ciclos, habiendo entre pulsos de activación de la fuente de luz (LP) sucesivos en el tiempo un tiempo de ciclo de fuente de luz definido (Deltat LQ); caracterizado porque - en una etapa de iniciación, el tiempo de ciclo de fuente de luz (Deltat LQ) se ajusta de forma dirigida al tiempo de ciclo de demanda (Deltat NC) entre los pulsos de ciclo de demanda (ATP) de tal forma que durante el funcionamiento de medición se garantiza una sincronización temporal entre los pulsos de activación de la fuente de luz (LP) y los pulsos de ciclo de demanda (ATP).

Description

Método para el accionamiento de un dispositivo de medición de la posición y dispositivo de medición de la posición adecuado para el mismo.

La presente invención se refiere a un método para el accionamiento de un dispositivo de medición de la posición y a un dispositivo de medición de la posición adecuado para el mismo.

Los dispositivos de medición de la posición conocidos se alimentan habitualmente por la unidad de evaluación o unidad de control posterior por un cable de unión con una tensión de trabajo definida. La tensión de trabajo o alimentación, para mantener el funcionamiento correcto del dispositivo de medición de la posición, se tiene que situar en el intervalo de límites de tolerancia predeterminados. A lo largo del cable de unión se produce como norma una caída determinada de tensión. Para que la caída de tensión sea lo menor posible, el consumo de corriente o la energía disipada del dispositivo de medición de la posición se tiene que mantener pequeño/a. Para garantizar esto se conoce cómo accionar la fuente de luz del dispositivo de medición de la posición como uno de los mayores consumidores de corriente en el sistema no de forma continua, sino por ciclos. A modo de ejemplo se hace referencia en este contexto al documento US 4.079.251; en ese documento se describe el funcionamiento de la fuente de luz por ciclos en un dispositivo de medición de la posición incremental regulado por batería. La frecuencia del ciclo de la fuente de luz o la duración del ciclo entre los pulsos individuales de luz se selecciona en el sistema propuesto debido a una estimación de la frecuencia de salida máxima de las señales incrementales generadas del dispositivo de medición de la posición.

Es objetivo de la presente invención indicar un método para el accionamiento de un dispositivo de medición de la posición que garantice un consumo de corriente lo menor posible del dispositivo de medición de la posición durante el funcionamiento de medición.

Adicionalmente es objetivo de la presente invención indicar un dispositivo de medición de la posición adecuado en el que se garantice un consumo de corriente lo menor posible del dispositivo de medición de la posición durante el funcionamiento de medición.

Los documentos US-A-5 406 077 y US-A-6 091 219 describen métodos en los que se desencadena una señal de fuente de luz en respuesta a una señal de demanda.

De acuerdo con la invención, ahora, el funcionamiento de impulso de ciclos de la fuente de luz se ajusta de forma dirigida a la respectiva unidad de evaluación o sus tiempos de ciclo de demanda. Por la unidad de evaluación, por norma, en un patrón de ciclo fijo en el tiempo se demandan mediante pulsos de ciclo de demanda datos como, por ejemplo, datos de posición absoluta, del dispositivo de medición de la posición. La sincronización de los tiempos de ciclo de la fuente de luz con los respectivos tiempos de ciclo de demanda o el ajuste de los tiempos de ciclo de la fuente de luz a los tiempos de ciclo de demanda se realiza preferiblemente en una fase de iniciación antes del propio funcionamiento de medición.

Es particularmente ventajoso cuando para la sincronización de los tiempos de ciclo de la fuente de luz con los respectivos tiempos de ciclo de demanda además se tiene en cuenta un tiempo de retardo específico del sistema. Este tiempo de retardo se produce debido a diferentes influencias específicas del sistema entre la emisión del pulso de luz desde la fuente de luz hasta la determinación real de los respectivos datos en el dispositivo de medición de la posición. Debido a la consideración adicional de un tiempo de retardo de este tipo se produce una precisión todavía más aumentada en la determinación de la posición absoluta. El tiempo de retardo específico del sistema se puede determinar también por técnica de medición en la fase de iniciación que se ha mencionado; sin embargo, alternativamente también se puede predeterminar de forma fija un valor determinado para el tiempo de retardo específico del sistema.

De este modo se produce una adaptación óptima del funcionamiento de la fuente de luz por ciclos a la respectiva unidad de evaluación o a la respectiva configuración del dispositivo de medición de la posición y unidad de evaluación; además del funcionamiento con ahorro de corriente de la fuente de luz, por este motivo también se garantiza una detección precisa de la posición absoluta cuando los datos transmitidos son datos de posición absoluta.

Como alternativa a la transmisión de datos de posición absoluta también se puede prever la transmisión de otros datos desde el dispositivo de medición de la posición a la unidad de evaluación en el marco de la presente invención. Se puede tratar, por ejemplo, de datos de velocidad y/o aceleración, que se calculan debido a los valores de medición determinados en el dispositivo de medición de la posición y se procesan para la transmisión.

Se obtienen ventajas y detalles adicionales de la presente invención a partir de la siguiente descripción de un ejemplo de realización mediante los dibujos adjuntos.

Se muestra

En la Figura 1, un esquema modular de un ejemplo de realización del dispositivo de medición de la posición de acuerdo con la invención incluyendo la unidad de evaluación posterior;

En las Figuras 2a-2c, respectivamente un diagrama de señal para explicar el método de acuerdo con la invención;

En la Figura 3, un diagrama de flujo para explicar el método de acuerdo con la invención.

Un esquema modular de un ejemplo de realización del dispositivo de medición de la posición de acuerdo con la invención 10 se representa la Figura 1 junto con una unidad de evaluación posterior 30 de forma esquemática. También solamente de forma esquemática, en esta figura se representa una conducción de unión 20 entre el dispositivo de medición de la posición 10 y la unidad de evaluación 30. Por la conducción de unión 20 se realiza tanto la comunicación entre el dispositivo de medición de la posición 10 y la unidad de evaluación 30 como la alimentación con corriente del dispositivo de medición de la posición 10. Preferiblemente se prevé una transmisión de datos en serie, bidireccional entre el dispositivo de medición de la posición 10 y la unidad de evaluación 20. Evidentemente, la conducción de unión 20 también puede comprender varias conducciones de unión individuales. Para la configuración concreta de la unión de comunicación y/o alimentación entre el dispositivo de medición de la posición 10 y/o la unidad de evaluación 30 se consideran básicamente una serie de variantes conocidas.

El dispositivo de medición de la posición 10 es adecuado en este ejemplo para la determinación de la posición absoluta de dos objetos móviles entre sí, a modo de ejemplo, para la detección de la posición de una herramienta en una máquina-herramienta controlada numéricamente; entonces, en este caso, un control numérico de máquina-herramienta funciona como unidad de evaluación 20.

El dispositivo de medición de la posición 10 configurado como dispositivo óptico de medición de la posición 10 comprende una escala 12, que se explora con ayuda de una unidad de exploración móvil con respecto a la misma. Para esto, en el lado de la unidad de exploración se dispone una fuente de luz 11 así como uno o varios elementos detectores optoelectrónicos 13A, 13B. La escala 12 comprende una estructura de graduación que permite determinar una posición absoluta definida debido a las señales de exploración resultantes. La estructura de graduación explorada puede ser, por ejemplo, una estructura de código adecuada en una o varias pistas; sin embargo, alternativamente también se pueden usar otras estructuras de graduación conocidas en el marco de la presente invención sobre la escala 12, que posibilitan una determinación de la posición absoluta.

El dispositivo de medición de la posición 10 puede estar diseñado tanto para la detección de movimientos lineales como para la detección de movimiento rotatorios.

Las señales de exploración registradas por los elementos detectores 13A, 13B se suministran en el lado del dispositivo de medición de la posición 10 a una unidad de procesamiento de señal 14, que, a partir de las señales de exploración, determina los respectivos datos de posición absoluta POS. Por una unidad de interfaz posterior 15 y la conducción de unión 20 se transmiten los datos de posición absoluta POS procesados de forma adecuada como palabra de datos en serie a la unidad de evaluación 30 para el procesamiento posterior. Durante el propio funcionamiento de medición, la transmisión de los datos de posición absoluta POS se realiza de tal forma que la unidad de evaluación 30 demanda mediante pulsos de ciclo de demanda ATP la transmisión de datos de posición absoluta POS al dispositivo de medición de la posición 10; en respuesta al pulso de ciclo de demanda ATP se determina a continuación en el dispositivo de medición de la posición 10 la posición absoluta actual y se transmite la palabra de datos correspondiente a la unidad de evaluación 30.

En el presente ejemplo de realización, como consecuencia, se transmiten datos de la posición absoluta POS como datos desde el dispositivo de medición de la posición 10 a la unidad de evaluación posterior 30. Como ya se ha indicado anteriormente, sin embargo, los datos transmitidos también pueden ser otros datos que se calculan en el dispositivo de medición de la posición 10 en base a valores de medición, sería posible, por ejemplo, la transmisión de datos calculados de velocidad y/o aceleración, etc. A continuación, durante la explicación de este ejemplo de realización en relación a los datos transmitidos, sin embargo, siempre se habla de datos de posición absoluta.

Dependiendo del respectivo tipo de unidad de evaluación 30 se realiza el requerimiento de los datos de posición absoluta POS mediante pulsos de ciclo de demanda ATP, que están separados por determinados tiempos de ciclo de demanda \Deltat_{NC}, es decir, en un patrón de ciclo habitualmente fijo. El tiempo de ciclo de demanda \Deltat_{NC} de una unidad de evaluación configurada como control de máquina-herramienta comprende aproximadamente \Deltat_{NC} \cong 125 \mus.

De acuerdo con la invención, para la disminución del consumo de corriente del dispositivo de medición de la posición 10, la fuente de luz 11 no se acciona de forma continua sino por ciclos. El control correspondiente de la fuente de luz 11 se realiza por una unidad de control de fuente de luz 16 indicada esquemáticamente en el dispositivo de medición de la posición 10. La unidad de control de fuente de luz 16 está unida para esto tanto con la fuente de luz 11 como con la unidad de interfaz 15 y, por tanto, también con la unidad de evaluación 30. Para la activación por ciclos de la fuente de luz 11, la misma se somete por la unidad de control de fuente de luz 16 en un patrón de ciclo adecuado a pulsos de activación de la fuente de luz LP. La separación temporal entre pulsos de activación de la fuente de luz LP sucesivos en el tiempo se denomina en lo sucesivo tiempo de ciclo de fuente de luz \Deltat_{LQ}.

Mediante las siguientes Figuras 2a - 2c y 3 se explica a continuación cómo se determina de acuerdo con la invención el tiempo de ciclo de fuente de luz \Deltat_{LQ} dependiendo del tiempo de ciclo de demanda \Deltat_{NC} de la unidad de evaluación 30. Es objetivo de la sincronización del tiempo de ciclo de fuente de luz \Deltat_{LQ} con el tiempo de ciclo de demanda \Deltat_{NC} la producción de una sincronización temporal entre los pulsos de activación de la fuente de luz LP y los pulsos de ciclo de demanda ATP. Esta determinación se realiza para una configuración determinada del dispositivo de medición de la posición 10 y la unidad de evaluación 30 preferiblemente en una fase de sincronización antes del propio funcionamiento de medición.

En la Figura 3 se representa un diagrama de flujo, mediante el cual se explica a continuación el desarrollo de diferentes etapas del método junto con las Figuras 2a - 2c en un ejemplo. La Figura 2a muestra el desarrollo temporal de los pulsos de ciclo de demanda ATP, la Figura 2b, el desarrollo temporal de los pulsos de activación de la fuente de luz LP y la Figura 2c la posición relativa temporal de los momentos de determinación de la posición con respecto a los pulsos de ciclo de demanda ATP y los pulsos de activación de la fuente de luz LP en la fase de sincronización y al comienzo del funcionamiento de medición posterior.

En el momento t_{0} comienza en el ejemplo representado la fase de sincronización precedente al propio funcionamiento de medición (Etapa S10). En el marco de la primera etapa del método S20 se activa en el momento t_{1} por un primer pulso de activación de la fuente de luz LP la fuente de luz durante un tiempo corto en forma de pulsos. Debido a diferentes influencias retardantes de señal no se realiza al mismo tiempo en el momento t_{1} la determinación de los datos de la posición absoluta actuales en el dispositivo de medición de la posición, sino solamente en un momento posterior t_{2}, como se puede observar en la Figura 2c. Entre los momentos t_{1} y t_{2} hay, por lo tanto, un tiempo de retardo específico del sistema \Deltat_{del}, que se determina en primer lugar en la etapa del método S20. Típicamente, el tiempo de retardo \Deltat_{del} se sitúa en orden de magnitudes de pocos ms y se provoca, entre otras cosas, por tiempos de propagación de la señal y tiempos de respuesta requeridos de diferentes componentes electrónicos.

En el ejemplo representado, durante el desarrollo de la etapa del método S20 a continuación, por una nueva activación en forma de pulsos de la fuente de luz en el momento t_{3} y determinación de los datos de la posición absoluta actuales en el momento t_{4}, se comprueba el tiempo de retardo \Deltat_{del} determinado anteriormente; sin embargo, básicamente esto no se requiere de forma obligatoria.

También se señala en este punto que en la etapa S20, en el marco del método de acuerdo con la invención no se requiere forzosamente determinar con técnica de medición el tiempo de retardo \Deltat_{del}; más bien, debido a tiempos conocidos de respuesta del sistema se puede predeterminar desde fuera de forma fija a un valor determinado para el tiempo de retardo \Deltat_{del}.

En la etapa posterior del método S30, en el momento t_{5}, el dispositivo de medición de la posición obtiene un primer pulso de ciclo de demanda ATP de la unidad de evaluación posterior. Con separación temporal \Deltat_{NC} sigue en el momento t_{8} el segundo pulso de ciclo de demanda ATP. En la etapa del método S30 se determina a continuación la separación temporal \Deltat_{NC} entre pulsos de ciclo de demanda sucesivos ATP, es decir, se determina el patrón de ciclo de los pulsos de ciclo de demanda. Habitualmente, las unidades de evaluación correspondientes trabajan durante el funcionamiento de medición con un patrón de ciclo temporal que no se modifica durante el funcionamiento de medición.

La determinación de la separación temporal \Deltat_{NC} entre pulsos de ciclo de demanda sucesivos ATP se realiza, por ejemplo, con ayuda de un elemento constituyente de oscilado de alta frecuencia y un contador acoplado al mismo. Además, en el caso de la determinación por técnica de medición prevista del tiempo de retardo específico del sistema \Deltat_{del}, se puede determinar el mismo.

Las magnitudes determinadas de este modo o, en un caso dado, predeterminadas \Deltat_{NC} y \Deltat_{del} se introducen a continuación en una memoria del dispositivo de medición de la posición; una memoria correspondiente se indica en la Figura 1 con la referencia 17.

En la etapa posterior del método S40, después de la determinación del tiempo de ciclo de demanda \Deltat_{NC} y del tiempo de retardo \Deltat_{del} se selecciona o determina el tiempo de ciclo de fuente de luz \Deltat_{LQ}. Esto significa que el tiempo de ciclo de fuente de luz se ajusta a los pulsos de ciclo de demanda ATP o su patrón de ciclo. En el presente ejemplo, en este ajuste se tiene en cuenta por lo demás el tiempo de retardo específico del sistema \Deltat_{del}. Esto significa que después de la determinación del tiempo de ciclo de fuente de luz \Deltat_{LQ} durante el funcionamiento posterior, los pulsos de activación de la fuente de luz LP se generan constantemente en un momento tal, que en el momento del pulso de ciclo de demanda esperado a continuación en el dispositivo de medición de la posición ya se realiza la determinación de los datos de la posición absoluta actuales.

La fase de sincronización finaliza con la etapa S50 y puede seguir de acuerdo con la etapa S60 el propio funcionamiento de medición.

En el ejemplo representado, durante el funcionamiento de medición, ya se genera como consecuencia en el momento t_{9}, es decir, justo antes del pulso de ciclo de demanda ATP esperado en el momento t_{10}, un pulso de activación de la fuente de luz LP. Hasta el momento t_{10}, en el que entonces sigue el pulso de ciclo de demanda esperado ATP, el sistema se ha estabilizado hasta el punto que se puede realizar la determinación de la posición absoluta. La determinación de la posición absoluta que se realiza en el momento t_{11} en el dispositivo de medición de la posición está sincronizada en el tiempo con el pulso de ciclo de demanda ATP. De forma análoga esto se realiza lo mismo entonces en el funcionamiento posterior de medición en cada pulso esperado de ciclo de demanda ATP.

En el marco de la presente invención también son posibles las más diversas modificaciones.

Básicamente también sería posible no tener en cuenta el tiempo de retardo específico del sistema \Deltat_{del} durante la sincronización del tiempo de ciclo de fuente de luz \Deltat_{LQ} con el tiempo de ciclo de demanda \Deltat_{NC}, por ejemplo, cuando en una configuración correspondiente de un dispositivo de medición de la posición, esta magnitud es tan pequeña que se puede despreciar.

Preferiblemente, la sincronización se realiza como se ha descrito anteriormente antes del propio funcionamiento de medición; en la fase de sincronización, los objetos móviles entre sí se deben situar en el estado de reposo. Sin embargo, si en la fase de sincronización se produce de forma no intencionada un movimiento relativo, se genera una señal de alarma para avisar al respectivo usuario. Como señal de alarma se puede transmitir, por ejemplo, un bit de alarma desde el dispositivo de medición de la posición a la unidad de evaluación. Básicamente, sin embargo, también se pueden concebir otros tipos de señales de alarma, por ejemplo, acústicas, visuales, etc.

La sincronización que se ha explicado anteriormente se basa en que durante el propio funcionamiento de medición, el patrón de ciclo temporal de los pulsos de ciclo de demanda ATP no se modifica. Por lo tanto, es ventajoso seguir controlando los tiempos de ciclo de demanda incluso durante el funcionamiento de medición y, en el caso de un tiempo de ciclo de demanda \Deltat_{NC} que se modifica en un caso dado, generar así mismo una señal de alarma para el usuario. También esto se puede realizar a su vez como un bit de alarma que se transfiere hacia la unidad de evaluación; alternativamente se puede generar a su vez una señal de alarma visual o acústica. En este caso se tendría que interrumpir el funcionamiento de medición y se tendría que realizar de nuevo la sincronización que se ha explicado anteriormente.

Como alternativa a la generación de una señal de alarma, en el caso de reposo también se puede generar directamente o inmediatamente un pulso de activación de la fuente de luz para generar datos de posición absoluta en el lado del dispositivo de medición de la posición y volver a iniciar la fase de sincronización.

Finalmente se vuelve a hacer referencia a la posibilidad de transmitir incluso datos diferentes de los datos de la posición absoluta mencionados del modo que se ha explicado.

En el marco de la presente invención, por lo tanto, existen, además del ejemplo explicado, una serie de variantes de realización adicionales.

Claims (14)

1. Un método para el accionamiento de un dispositivo óptico de medición de la posición para la determinación de la posición de dos objetos móviles entre sí, en el que

- desde el dispositivo de medición de la posición (10) se transmiten datos a una unidad de evaluación posterior (30), demandando la unidad de evaluación (30) mediante pulsos de ciclo de demanda (ATP), que están separados por determinados tiempos de ciclo de demanda (\Deltat_{NC}), la transmisión de datos al dispositivo de medición de la posición (10),

- la fuente de luz (11) del dispositivo de medición de la posición (10) se acciona por ciclos, habiendo entre pulsos de activación de la fuente de luz (LP) sucesivos en el tiempo un tiempo de ciclo de fuente de luz definido (\Deltat_{LQ});

caracterizado porque

- en una etapa de iniciación, el tiempo de ciclo de fuente de luz (\Deltat_{LQ}) se ajusta de forma dirigida al tiempo de ciclo de demanda (\Deltat_{NC}) entre los pulsos de ciclo de demanda (ATP) de tal forma que durante el funcionamiento de medición se garantiza una sincronización temporal entre los pulsos de activación de la fuente de luz (LP) y los pulsos de ciclo de demanda (ATP).

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que desde el dispositivo de medición de la posición (10) se transmiten datos de la posición absoluta (POS) como datos a la unidad de evaluación.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que para la sincronización del tiempo de ciclo de fuente de luz (\Deltat_{LQ}) con el tiempo de ciclo de demanda (\Deltat_{NC}) por lo demás se tiene en cuenta un tiempo de retardo específico del sistema (\Deltat_{del}), que se produce entre un pulso de luz (LP) y la determinación real de los datos en el dispositivo de medición de la posición (10).

4. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que en la fase de sincronización, los objetos móviles entre sí se encuentran en el estado de reposo.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 4, en el que en el caso de un movimiento relativo de los dos objetos en la fase de sincronización se genera una señal de alarma.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que se controla el tiempo de ciclo de demanda (\Deltat_{NC}) y, en el caso de un tiempo de ciclo de demanda que se modifica (\Deltat_{NC}), se genera una señal de alarma.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que después de la generación de la señal de alarma se vuelve a realizar la sincronización.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que como señal de alarma se transmite un bit de alarma desde el dispositivo de medición de la posición (10) a la unidad de evaluación (30).

9. El método de acuerdo con la reivindicación 4, en el que en la fase de sincronización se determina el tiempo de ciclo de demanda (\Deltat_{NC}) de la respectiva unidad de evaluación (30).

10. El método de acuerdo con la reivindicación 4, en el que en la fase de sincronización se determina el tiempo de retardo específico del sistema (\Deltat_{del}).

11. Un dispositivo de medición de la posición para la determinación de la posición de dos objetos móviles entre sí, en el que

- el dispositivo de medición de la posición (10) está configurado para la transmisión de datos a una unidad de evaluación (30) posterior, demandando la unidad de evaluación (30) mediante pulsos de ciclo de demanda (ATP), que están separados por determinados tiempos de ciclo de demanda (\Deltat_{NC}), la transmisión de datos al dispositivo de medición de la posición (10) y

- el funcionamiento de una fuente de luz (11) del dispositivo de medición de la posición (10) se realiza por ciclos, situándose entre pulsos de activación de la fuente de luz (LP) sucesivos en el tiempo un tiempo de ciclo de fuente de luz (\Deltat_{LQ}) definido,

caracterizado porque

- el dispositivo está configurado de tal forma, que después del ajuste dirigido que se realiza en una fase de iniciación del tiempo de ciclo de fuente de luz (\Deltat_{LQ}) con respecto al tiempo de ciclo de demanda (\Deltat_{NC}) entre los pulsos de ciclo de demanda (ATP), durante el funcionamiento de medición se garantiza una sincronización temporal entre los pulsos de activación de la fuente de luz (LP) y los pulsos de ciclo de demanda (ATP).

12. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el dispositivo de medición de la posición (10) está configurado para la transmisión de datos de posición absoluta (POS) como datos a la unidad de evaluación (30).

13. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 12, en el que para la sincronización del tiempo de ciclo de fuente de luz (\Deltat_{LQ}) con el tiempo de ciclo de demanda (\Deltat_{NC}) se tiene en cuenta adicionalmente un tiempo de retardo específico del sistema (\Deltat_{del}), que se produce entre un pulso de activación de la fuente de luz (LP) y la determinación real de los datos.

14. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 13, en el que el tiempo de ciclo de demanda (\Deltat_{LQ}) de la respectiva unidad de evaluación (30) y el tiempo de retardo específico del sistema (\Deltat_{del}) se almacenan en una memoria (17) del dispositivo de medición de la posición (10).