位置测量装置及其运行方法与流程

本发明涉及根据权利要求1的位置测量装置和根据权利要求7的用于运行所述位置测量装置的方法。

背景技术：

在自动化技术中经常使用提供数字测量值的测量设备。在例如用于控制机床的数控领域中，这尤其适用于用于测量线性运动或旋转运动的位置测量设备。生成数字（绝对）测量值的位置测量设备称为绝对位置测量设备。

为了传输绝对位置值和其他数据，主要使用串行数据接口，因为所述串行数据接口仅需要少量数据传输线路即可工作。

除了纯粹的位置测量之外，位置测量设备的功能范围经常还包括附加数据的检测。附加数据可以是布置在所述位置测量设备内或紧邻所述位置测量设备的使用地点布置的传感器的测量值。在后一种情况下，设置了合适的传感器接口，用于将所述传感器连接到所述位置测量设备。de102006041056a1描述了这种位置测量设备。另一组附加数据是由处理测量信号以确定位置值而得到的数据，例如故障数据或诊断数据。所检测的附加数据可以经由所述设备接口直接输出到后续电子设备，必要时在处理之后，或者存储在所述位置测量设备中并在以后传输。由于所述传感器接口的带宽有限，因此后一种变型经常是优选的。

如果将所述附加数据存储在易失性存储器（ram）中，则会产生以下问题：在供电电压断开或失效时存储的数据会丢失。如果存储在非易失性存储器（例如eeprom、闪存）中，则对于所述位置测量设备所需的使用寿命而言，现有技术的写周期或存储周期的数量太少。

为了即使在供电电压失效时也保证数据保持，已知以下电路，在所述电路中在持续运行时将附加数据存储在易失性存储器中，并且设置了非易失性存储器，一旦识别出电压失效就可以将存储的附加数据传输到所述非易失性存储器中。这种电路的缺点是必须设置大容量的储能器，该储能器在附加数据从易失性存储器传输到非易失性存储器期间继续向所述位置测量设备供应电流。为此适合的是电解电容器或所谓的超级电容器（例如法拉电容），但是它们需要大量空间。

技术实现要素：

本发明的任务是改进附加数据在位置测量装置中的存储。

该任务通过根据权利要求1的设备解决。

提出一种位置测量装置，其包括具有至少一个测量刻度的刻度载体、位置测量电子装置、数据存储器和电源，其中

•所述位置测量电子装置包括用于通过扫描所述测量刻度来产生位置信号的至少一个扫描装置，用于将所述位置信号处理为位置值的处理单元，以及接口单元，

•所述数据存储器具有第一存储器、第二存储器以及存储器控制器，所述第一存储器是易失性存储器，在所述第一存储器中可以存储附加数据源的附加数据，所述第二存储器是可写的非易失性存储器，附加数据可以从所述第一存储器传输并存储到所述第二存储器中，所述存储器控制器可以控制所述附加数据从所述第一存储器到所述第二存储器的传输和存储，以及

•所述电源具有输入级、第一输出级、第二输出级以及电压监视器，所述输入级具有用于存储来自主供电电压的能量的至少一个储能器，所述第一输出级使用所述储能器中存储的能量产生用于向测量设备电子装置供电的第一供电电压，所述第二输出级使用所述储能器中存储的能量产生用于向所述数据存储器供电的第二供电电压，所述电压监视器监视所述主供电电压是否低于最小值，

其中

•所述电压监视器被设计为，如果低于所述最小值则断开所述电源的第一输出级，并经由备份信号将低于所述最小值发信号通知给所述存储器控制器，以及

•所述存储器控制器被设计为，在所述备份信号到达时将附加数据从所述第一存储器传输到所述第二存储器并存储在所述第二存储器中。

本发明的任务是创建一种用于在位置测量装置中存储附加数据的改进方法。

该任务通过根据权利要求7的方法解决。

提出了一种用于运行位置测量装置的方法，所述位置测量装置包括具有至少一个测量刻度的刻度载体、位置测量电子装置、数据存储器和电源，其中

•所述位置测量电子装置包括用于通过扫描所述测量刻度来产生位置信号的至少一个扫描装置，用于将所述位置信号处理为位置值的处理单元，以及接口单元，

•所述数据存储器具有第一存储器、第二存储器以及存储器控制器，所述第一存储器是易失性存储器，在所述第一存储器中存储附加数据源的附加数据，所述第二存储器是可写的非易失性存储器，附加数据可以从所述第一存储器传输并存储到所述第二存储器中，所述存储器控制器控制所述附加数据从所述第一存储器到所述第二存储器的传输和存储，以及

•所述电源具有输入级、第一输出级、第二输出级以及电压监视器，所述输入级具有用于存储来自主供电电压的能量的至少一个储能器，所述第一输出级使用所述储能器中存储的能量产生用于向测量设备电子装置供电的第一供电电压，所述第二输出级使用所述储能器中存储的能量产生用于向所述数据存储器供电的第二供电电压，所述电压监视器监视所述主供电电压是否低于最小值，

其中

•如果低于所述最小值则由所述电压监视器断开所述电源的第一输出级，并经由备份信号将低于所述最小值发信号通知给所述存储器控制器，以及

•所述存储器控制器在所述备份信号到达时将附加数据从所述第一存储器传输到所述第二存储器并存储在所述第二存储器中。

从从属权利要求和实施例的描述中得出其他优点和设计。

附图说明

图1示出了根据本发明的位置测量装置以及与其连接的后续电子设备的框图，以及

图2示出了用于解释根据本发明的方法的信号图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的位置测量装置10以及与其连接的后续电子设备1的框图。所述位置测量装置为了执行基本功能—位置值的提供和输出—而包括具有至少一个测量刻度14的刻度载体12、至少一个扫描装置20、处理单元30以及接口单元40。

位置测量装置10是长度测量设备还是如图1中所示的角度测量设备（旋转编码器）对于本发明无关紧要。相应地，刻度载体12可以是具有布置在比例尺方向上的测量刻度14的直比例尺，或者是具有围绕圆盘旋转点径向布置的测量刻度14的圆盘。测量刻度14具有至少一个刻度轨道，通过扫描装置20对所述刻度轨道的扫描使得可以确定位置（确定角度）。为此，测量刻度14和扫描装置20布置为可在测量方向上相对于彼此运动。

为了运行位置测量装置10，刻度载体12可围绕旋转点d旋转地安装，并且防转动地（drehfest）与轴连接，该轴的角位置以及必要时经过的旋转数量应当用位置测量装置10测量。

扫描装置20相对于刻度载体12固定地布置，并且适当地设计为扫描刻度载体12上的测量刻度14，并根据刻度载体12的旋转角生成与位置相关的（与角度相关的）位置信号ps。位置信号ps可以包括模拟或数字编码的信号。

如果设置多个测量刻度14，则可以通过多个扫描装置20来扫描所述多个测量刻度。一个测量刻度14同样可以由多个扫描装置20扫描，例如在沿着刻度载体12的圆周的不同角位置处。

本发明不被设定于任何物理扫描原理。从而可以使用已知的电感扫描原理、光电扫描原理、磁扫描原理或电容扫描原理。

将位置信号ps输送到处理单元30，处理单元30将所述位置信号处理为位置值pos并输出到接口单元40。在此不进一步讨论所述处理，可以执行诸如信号校正、解调、数字化等处理步骤。

除了位置值pos之外，在处理单元30中还可以从位置信号ps导出诸如所经过的旋转数量、转速n（角速度）、加速度或冲击（ruck）的其他运动值并且输送到接口单元40。此外，在处理单元30中可以检测诊断值，例如位置信号ps的特征变量（最大值或最小值、偏移、相移……）。

接口单元40用于经由数据传输通道2与后续电子设备1通信，该后续电子设备1不是位置测量装置10的组成部分。接口单元40可以被实施为串行接口，即经由数据传输通道2的数据传输以串行数据流或数据分组的形式进行。接口单元40有利地被实施为双向的。

后续电子设备1是自动化技术的设备，例如数字机床控制器、生产机器人的控制器、位置指示器或其他系统控制器。

位置测量装置10还包括用于检测和存储附加数据z的数据存储器50，所述附加数据z从附加数据源输送到数据存储器50。数据存储器50具有第一存储器52、第二存储器54和存储器控制器56。第一存储器52是易失性存储器，该第一存储器在其电源失效时会丢失所存储的数据。相反，第二存储器54是可写的非易失性存储器（例如，eeprom、闪存），即使电源失效，第二存储器54也保留所存储的数据。

第一存储器52可以被构造为环形存储器，即，在所有存储器位置都被填充之后，分别最旧的存储器值被从附加数据源到达的新值所覆盖。

在该示例中，附加数据源是传感器60。传感器60布置在位置测量装置10的壳体内。该传感器可以是温度传感器、加速度传感器、振动传感器等。替代地，传感器60也可以布置在位置测量装置10的外部并且借助于传感器接口（未示出）连接到该位置测量装置。

如通过虚线所示，替代地或附加地，处理单元30也可以是附加数据源。在这种情况下，附加数据z可以是由处理或分析位置信号ps所得到的数据，例如信号误差，例如偏移误差、相位误差或幅度误差，以及误差值/校正值。位置值pos或从所述位置值的变化过程中导出的其他运动值（如所经过的旋转数量、转速n（角速度）、加速度或冲击）也可以是附加数据z。

附加数据z的存储以事件控制的方式进行，并由存储器控制器56启动。可以触发存储附加数据z的测量值的事件例如是：

•定义的时间间隔到期（周期性测量）

•出现误差

•存储命令从后续电子设备1经由接口单元40到达

•达到定义的位置（位置控制地触发测量）。

附加数据z的新测量值分别存储在第一存储器52中。

第一存储器52和第二存储器54与存储器控制器56连接，从而可以将存储在第一（易失性）存储器52中的附加数据z传输到第二（非易失性）存储器54并持续地存储在该第二存储器中。所述传输和存储由存储器控制器56控制地进行。必要时还设置了将数据从第二存储器54传输到第一存储器54的可能性。

位置测量装置10还包括电源70，主供电电压v经由供电线路3从后续电子设备1输送到电源70。电源70从主供电电压v中生成至少两个用于向位置测量装置10的组件/功能块供电的供电电压，包括用于向测量设备电子装置45供电的至少一个第一供电电压vm和用于向数据存储器50供电的至少一个第二供电电压vd。

测量设备电子装置45包括执行位置测量装置10的基本功能所需要的电路零件和组件，所述基本功能即提供位置值pos以及在必要时将位置值pos输出到后续电子设备1。在当前示例中，测量设备电子装置45包括扫描装置20、处理单元30和接口单元40。测量设备电子装置45可以全部或部分地实施为高度集成的模块（asic、fpga等）。

有利地，在位置测量装置10中设置了高度集成的模块，该模块既包括测量设备电子装置45的功能块又包括数据存储器50的功能块，测量设备电子装置45的功能块由第一供电电压vm供应能量，数据存储器50的功能块由第二供电电压vd供应能量。

电源70包括输入级72，主供电电压v被输送到该输入级72，电源70还包括用于产生第一供电电压vm的第一输出级74以及用于产生第二供电电压vd的第二输出级76。此外，所述电源还包括电压监视器78。

电源70所基于的功能原理是dc-dc转换器的功能原理，其中在输入级72中存在电感（线圈或变压器）和/或电容（电容器）形式的至少一个储能器sp，在所述储能器中可以存储两个输出级74、76为了提供各自的供电电压vm，vd所需要的能量额。借助于周期性工作的电子开关（未示出），与储能器sp相关联地产生交变电流，输出级74、76从所述交变电流中尤其是通过整流和平滑生成供电电压vm，vd。因此，两个输出级74、76都使用存储在公共储能器sp中的能量来产生供电电压。

电压监视器78监视主供电电压v。如果该主供电电压v低于定义的最小值vmin，例如在断开之后或在电力失效的情况下，则电压监视器78经由断开信号off停用电源70的第一输出级74，由此断开第一供电电压vm，并经由备份信号bu将该电力失效事件发信号通知给存储器控制器56。通过断开第一供电电压vm，输入级72的储能器sp中存储的所有能量现在可用于维持第二供电电压vd。

如果存储器控制器56由于电力失效事件而获得备份信号bu，则存储器控制器56启动数据保护过程，以便将存储在第一存储器52中的附加数据z传输和存储到第二存储器54中。所述数据保护过程有利地执行附加数据z的完整传输和存储。

在有利的设计中，当再次接通主供电电压v时，将保存在第二存储器54中的附加数据z传输到第一存储器52中，从而再次建立起电力失效事件之前的初始状态。

在替代的实施方式中，所述数据保护过程也可以被设计为使得将附加数据z仅选择性地传输到第二存储器54中，必要时存储由处理附加数据z所得到的数据，例如最小值、最大值或平均值。对于本发明而言，重要的是，在主供电电压v失效时并且因此导致在第一供电电压vm断开时进行所述数据保护过程。

图2示出了用于解释根据本发明的方法的信号图。该信号图示出了主供电电压v、第一供电电压vm、第二供电电压vd以及断开信号off和备份信号bu的示例性时间变化过程，其中断开信号off和备份信号bu具有相同的变化过程，因此作为单个信号示出。所示出的信号已经结合图1进行了描述，并且带有相同的附图标记。

如果主供电电压v低于设定的最小值vmin，则电压监视器78一方面将断开信号off输出到电源70的第一输出级74并由此断开第一输出级74。另一方面，电压监视器785将备份信号bu输出到存储器控制器56，由此发信号通知存储器控制器56以将存储在第一存储器52中的附加数据z传输和存储到第二存储器54中。为此存在数据保护时间段t可用，该数据保护时间段从备份信号bu到达存储器控制器56开始并且以第二供电电压vd的失效结束。该失效可能是由储能器sp的放电导致，因为于是第二输出级76不再能够维持第二供电电压vd。但是，也可以通过电压监视器78进行受控的断开。后一种变型确保了以受控方式断开由第二供电电压vd供电的电路部分，特别是数据存储器50。

通过根据本发明断开第一供电电压vm，数据保护时间段t，即在主供电电压v失效之后可以维持第二供电电压vd的时间，比没有这种措施的情况明显更长。

应当指出，所示出的信号电平和信号极性仅应理解为示例性的。

当然，本发明不限于所描述的实施方式。而是本领域技术人员可以在权利要求的范围内有利地修改本发明。