专利名称：编码器的故障检测方法、装置和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程机械领域，具体而言，涉及一种编码器的故障检测方法、装置和系统。
背景技术：
工程检测中常会使用编码器进行角度测量，尤其是使用回转编码器检测回转角度。在工程机械行业中，工作环境较为恶劣，普通的回转编码器较脆弱，容易损坏。当此类回转编码器出现故障时，因故障排查困难且不方便维修，用户通常只能对其进行更换，导致用户的使用成本较大。针对普通回转编码器故障排查困难、不方便维修的问题，相关技术中提供了一种自制编码器装置，如图I所示的自制编码器装置的结构示意图，该装置包括接近开关SQ-A、 接近开关SQ-B、接近开关SQ-C及安装板；其中，安装板用于固定接近开关的位置，接近开关用于感应齿轮转动时凹凸面信号，该接近开关不需要与运动部件机械接触，在与运动部件的距离达到一定范围时便可以操作的开关。该自制编码器装置的接近开关产生的信号传入控制器，控制器通过接近开关的相错信号，计算出回转角度。上述图I所示的自制编码器装置有两种计量模式，其中，模式一将接近开关SQ-C 与接近开关SQ-A、SQ-B 一起用于角度测量；模式二 接近开关SQ-C用于检测接近开关 SQ-A、SQ-B是否断线，不做角度计量，当接近开关SQ-A或接近开关SQ-B断线时，该自制编码器能够检测出故障。由此可知，该自制编码器装置虽然能够对接近开关SQ-A或接近开关 SQ-B的断线进行检测，但是需要其计量模式为上述模式二，并且这种检测方式需要通过另一个接近开关SQ-C完成，一旦接近开关SQ-C损坏或断线，将无法检测上述故障。可见，这种编码器故障检测机制可靠性差。针对相关技术中的编码器故障检测机制可靠性较差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容
针对上述编码器故障检测机制可靠性较差的问题，本发明提供了一种编码器的故障检测方法、装置和系统。根据本发明的一个方面，提供了一种编码器的故障检测方法，该编码器设置有用于测量角度的第一接近开关和第二接近开关，该方法包括根据第一接近开关和第二接近开关的输出信号，获取第一接近开关和第二接近开关各自的脉冲数；根据获取的脉冲数确定该编码器的故障信息。上述根据获取的脉冲数确定编码器的故障信息包括确定第一接近开关在第一时间段的第一脉冲数；确定第二接近开关在第一时间段的第二脉冲数；判断第一脉冲数和第二脉冲数是否均小于第一指定值；如果是，确定第一接近开关和第二接近开关均发生信号丢失故障。
上述方法还包括如果第一脉冲数和第二脉冲数不满足均小于第一指定值，根据第一接近开关和第二接近开关在第二时间段的脉冲差值确定编码器的故障信息。上述根据第一接近开关和第二接近开关在第二时间段的脉冲差值确定编码器的故障信息包括确定第一接近开关在第二时间段的第三脉冲数；确定第二接近开关在第二时间段的第四脉冲数；如果第三脉冲数减去第四脉冲数的差值大于第二指定值，确定第二接近开关发生信号丢失故障；其中，沿被测物的靠近编码器一侧的运动方向，第一接近开关位于第二接近开关的上游侧；被测物的运动方向为逆时针转动；如果第三脉冲数减去第四脉冲数的差值小于负的第二指定值，确定第一接近开关发生信号丢失故障。如果第三脉冲数减去第四脉冲数的差值在负的第二指定值和第二指定值之间，上述方法还包括判断第一接近开关和第二接近开关在第三时间段的输出信号是否相错；如果否，确定编码器发生第一接近开关和第二接近开关不相错故障。上述第一时间段、第二时间段和第三时间段为同一时间段或不同的时间段。上述方法还包括根据确定的故障信息发送报警信号，其中，故障信息包括故障类型，或者故障信息包括故障类型和故障检测时间。根据本发明的另一方面，提供了一种编码器的故障检测装置，包括脉冲数获取模块，用于根据编码器的第一接近开关和第二接近开关的输出信号，获取第一接近开关和第二接近开关各自的脉冲数；其中，第一接近开关和第二接近开关编码器用于测量角度；故障信息确定模块，用于根据脉冲数获取模块获取的脉冲数确定编码器的故障信息。上述故障信息确定模块包括第一脉冲数确定单元，用于根据脉冲数获取模块获取的脉冲数确定第一接近开关在第一时间段的第一脉冲数；第二脉冲数确定单元，用于根据脉冲数获取模块获取的脉冲数确定第二接近开关在第一时间段的第二脉冲数；第一判断单元，用于判断第一脉冲数确定单元确定的第一脉冲数和第二脉冲数确定单元确定的第二脉冲数是否均小于第一指定值；第一故障确定单元，用于第一判断单元的判断结果为是时， 确定第一接近开关和第二接近开关均发生信号丢失故障。上述故障信息确定模块还包括第二故障确定单元，用于第一判断单元的判断结果为否时，根据第一接近开关和第二接近开关在第二时间段的脉冲差值确定编码器的故障信息。上述第二故障确定单元包括第三脉冲数确定单元，用于根据脉冲数获取模块获取的脉冲数确定第一接近开关在第二时间段的第三脉冲数；第四脉冲数确定单元，用于根据脉冲数获取模块获取的脉冲数确定第二接近开关在第二时间段的第四脉冲数；第三故障确定单元，用于如果第三脉冲数减去第四脉冲数的差值大于第二指定值，确定第二接近开关发生信号丢失故障；其中，沿被测物的靠近编码器一侧的运动方向，第一接近开关位于第二接近开关的上游侧；被测物的运动方向为逆时针转动；第四故障确定单元，用于如果第三脉冲数减去第四脉冲数的差值小于负的第二指定值，确定第一接近开关发生信号丢失故障。上述装置还包括第二判断单元，用于如果第三脉冲数减去第四脉冲数的差值在负的第二指定值和第二指定值之间，判断第一接近开关和第二接近开关在第三时间段的输出信号是否相错；第五故障确定单元，用于第二判断单元的判断结果为否时，确定编码器发生第一接近开关和第二接近开关不相错故障。
上述装置还包括报警模块，用于根据确定的故障信息发送报警信号，其中，故障信息包括故障类型，或者故障信息包括故障类型和故障检测时间。上述装置为控制器。根据本发明的又一方面，提供了一种编码器的故障检测系统，包括编码器和控制器，其中，该编码器设置有用于测量角度的第一接近开关和第二接近开关；该控制器包括上述编码器的故障检测装置。通过本发明，根据编码器的接近开关的输出信号获取其脉冲数，根据该脉冲数确定该编码器的故障信息，不再通过第三个接近开关的输出信号检测编码器的故障，避免了因第三个接近开关自身出现故障无法完成正常检测的问题，提高了故障检测的可靠性，因此解决了编码器故障检测机制可靠性较差的问题，同时，这种检测机制无需编码器上第三个接近开关配合即可完成，降低了编码器的成本。


此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图I是根据相关技术的自制编码器装置的结构示意图；图2是根据本发明实施例的编码器的结构示意图；图3是根据本发明实施例的编码器的故障检测方法流程图；图4是根据本发明实施例的编码器的故障检测系统的结构示意图；图5是根据本发明实施例的编码器故障诊断的时序图；图6是根据本发明实施例的编码器的故障检测方法的具体流程图；图7是根据本发明实施例的编码器的故障检测装置的结构框图；以及图8是根据本发明实施例的编码器的故障检测系统的结构框具体实施例方式下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本实施例提供了一种编码器的故障检测方法，其中，该编码器设置有用于测量角度的第一接近开关和第二接近开关。如图2所示的编码器的结构示意图，该编码器包括两个接近开关，为了便于描述，本发明实施例将这两个接近开关分别称为第一接近开关(即图2中的SQ-A)和第二接近开关(即图2中的SQ-B)，以编码器的被测物(即图2中的齿轮)顺时针转动为基准，第一接近开关位于第二接近开关的左侧，也即该被测物的运动方向为逆时针转动时，沿被测物的靠近编码器一侧的运动方向，第一接近开关位于第二接近开关的上游侧；当然，对于被测物为顺时针转动时，沿被测物的靠近所述编码器一侧的运动方向，该第一接近开关位于第二接近开关的下游侧。该编码器还包括安装板，其用于固定接近开关的位置，接近开关用于感应齿轮转动时凹凸面信号。正常工作时，该自制编码器的接近开关产生的信号传入控制器，控制器通过接近开关的相错信号，计算出回转角度。下面以控制器对图2所示的编码器进行故障检测为例进行说明，如图3所示的编码器的故障检测方法流程图，该方法包括以下步骤
步骤S302，控制器根据第一接近开关和第二接近开关的输出信号，获取第一接近开关和第二接近开关各自的脉冲数。其中，接近开关的输出信号为高低电平信号；本实施例中的控制器可以实时采集上述两个接近开关的输出信号，也可以仅在预先设定的时间采集上述两个接近开关的输出信号，该设定的时间可以根据检测需要进行设定。步骤S304，该控制器根据上述获取的脉冲数确定该编码器的故障信息。本实施例的故障信息包括故障类型，该故障类型可以分为以下四种故障(I)第一接近开关和第二接近开关均发生信号丢失故障，即图2中的接近开关 SQ-A> SQ-B均发生信号丢失故障,其产生的报警信号在本发明实施例为Exam_Warning ；当实际回转操作时，上述两个接近开关断线或上述两个接近开关感应不到齿轮， 导致角度不计量。或者，当编码器发生机械故障，例如阀芯卡死等非电气故障也会引起此故障。(2)第一接近开关发生信号丢失故障，即图2中的SQ-A发生信号丢失故障，其产生的报警信号在本发明实施例为A_Warning ;当实际回转操作时，SQ-A断线或SQ-A感应不到齿轮，导致角度不计量。(3)第二接近开关发生信号丢失故障，即图2中的SQ-B发生信号丢失故障，其产生的报警信号在本发明实施例为B_Warning :当实际回转操作时，SQ-B断线或SQ-B感应不到齿轮，导致角度不计量。(4)该编码器发生第一接近开关和第二接近开关不相错故障，即图2中的SQ-A、 SQ-B发生信号不相错故障，其产生的报警信号在本发明实施例为ABPhaseOut_Warning :当实际回转操作时，SQ-A与SQ-B信号不相错，导致角度错误计量。上述四种故障都会导致编码器不进行角度计量或角度计量错误。根据实际需要， 上述故障信息还可以包括故障检测时间，由该故障检测时间可以确定出该故障依据的是哪段时间的信号检测出的。本实施例根据编码器的接近开关的输出信号获取其脉冲数，根据该脉冲数确定该编码器的故障类型，不再通过第三个接近开关的输出信号检测编码器的故障，避免了因第三个接近开关自身出现故障无法完成正常检测的问题，提高了故障检测的可靠性，因此解决了编码器故障检测机制可靠性较差的问题，同时，这种检测机制无需编码器上第三个接近开关配合即可完成，降低了编码器的成本。针对上述四种故障类型，本实施例还提供了具体的检测机制，例如，采用如下方式a)控制器确定第一接近开关在第一时间段的第一脉冲数，以及确定第二接近开关在第一时间段的第二脉冲数山)控制器判断第一脉冲数和第二脉冲数是否均小于第一指定值； 如果是，控制器确定第一接近开关和第二接近开关均发生信号丢失故障；如果否，控制器根据第一接近开关和第二接近开关在第二时间段的脉冲差值确定编码器的故障信息。通过这种方式可以容易地确定是否两个接近开关均发生信号丢失故障，即是否存在上述第(I)中故障；对于不存在的情况，可以进一步确定是否两个接近开关之一发生信号丢失故障。其中，上述第一时间段可以与第二时间段为同一个时间段，可以为不同的时间段； 一段时间内接近开关的脉冲数可以通过该段时间的两个时间点对应的脉冲数的差值得到， 因此，上述第一脉冲数的确定可以为先查找到步骤S302中获取的第一接近开关在第一时间段对应的两个时间点的脉冲数，对这两个脉冲数进行减法运算，脉冲变化量即为第一接近开关在第一时间段的脉冲数；同理，第二脉冲数也可以依据此方法确定。上述第一指定值可以为允许角度变化阈值，例如，可以设定为2。为了简化上述操作，可以在步骤S302中根据第一时间段和第二时间段获取脉冲数，这样就不需要与获取无关的脉冲数。为了定位具体故障的位置，本实施例在上述方案的基础上，还提供了一种接近开关故障排查方法，该方法通过比较两个接近开关在时间段的脉冲数的差值进行判断，基于此，上述根据第一接近开关和第二接近开关在第二时间段的脉冲差值确定编码器的故障信息的步骤包括a)确定第一接近开关在第二时间段的第三脉冲数；b)确定第二接近开关在第二时间段的第四脉冲数；c)如果第三脉冲数减去第四脉冲数的差值大于第二指定值(例如2)也即，第三脉冲数大于第四脉冲数，且二者的差值大于第二指定值，则确定第二接近开关发生信号丢失故障；d)如果第三脉冲数减去第四脉冲数的差值小于负的第二指定值， 也即第三脉冲数小于第四脉冲数，且二者的差值小于第二指定值，确定第一接近开关发生信号丢失故障。采用这种判断机制可以简单准确地定位具体的故障位置，即完成上述故障类型中的第(2)和第(3)种故障的检测，为后续维修提供了可靠的保障。当然，如果第三脉冲数减去第四脉冲数的差值在负的第二指定值和第二指定值之间，则可以确定上述两个接近开关均无信号丢失故障，这种情况下，本实施例还提供了一种信号相错与否的判别方式，具体可以采用判断第一接近开关和第二接近开关在第三时间段 (该时间段也可以与上述第一、第二时间段相同)的输出信号是否相错；例如对两个输出信号进行异或操作，如果判断的结果为否，则可以确定该编码器发生第一接近开关和第二接近开关不相错故障。这种方式实现简单可靠，能够进一步地排查该编码器是否有信号不相错故障，即完成上述故障类型的中的第(4)种故障检测。如果上述检测之后，存在某一种故障，在上述方法的基础上，该控制器还可以根据确定的故障信息发送报警信号，例如，向其它执行机构、显示屏或其它报警设备发送与故障类型对应的报警信号。本实施例通过采用上述判别方式，可以准确地检测出上述四种故障类型，以及故障检测时间，为故障定位与维修提供了依据，增强了系统的性能，这种方式不需要更换整个编码器即可恢复正常工作，节省了用户的设备开支。下面以编码器为回转编码器为例进行说明，本实施例的控制器根据设备控制逻辑驱动执行机构，例如，控制器接收到回转驱动信号后，根据该信号驱动齿轮和编码器工作。 同时，控制器通过上述方式智能判别编码器自身故障，在显示屏以及其他报警设备进行预警。如图4所示编码器的故障检测系统的结构示意图，该图中的系统包括编码器、控制器、 执行机构、显示屏和报警设备，其中，该编码器如图2所示，控制器分别与编码器、执行机构、显示屏和报警设备相连接，该连接可以是有线连接，也可以是无线连接。下面以图4所示的系统为例说明上述检测方法，在进行该检测方法之前，可以先配置多个指定的时间点，根据这多个时间点得到检测过程需要的上述三个时间段的相关信息，本实施例以图5所示的编码器故障诊断的时序图为例，其中，包括在控制器向编码器输入回转驱动信号时，计时开始时间t = 0，以及随后的时间点tp t2、t3和t4 ;如图6所示的编码器的故障检测方法的具体流程图，包括以下步骤
步骤S602，控制器实时采集回转驱动信号、编码器接近开关SQ-A信号Pa、接近开关B信号Pb ;控制器根据图5所示的时序图和接近开关SQ-A信号Pa、接近开关SQ-B信号Pb 分别计算接近开关SQ-A的脉冲数PulseNumberA、接近开关B的脉冲数PulseNumberB。当有回转驱动信号(即编码器处于工作状态)时，时间变量t开始计时，并进行初始化操作，记flag_ABout为接近开关SQ-A、SQ-B信号相错的信号，当flag_ABout为True 时，表示SQ-A、SQ_B信号相错(高低电平信号有重叠部分)，当flag_ABout为False时，表示SQ-A、SQ-B信号不相错。本实施例在t = &时，将flag_ABout置为False。本实施例计算的各个脉冲数如下I)当t = t2时,获取接近开关SQ-A脉冲数中间值MidPulseNumberA及接近开关 SQ-B脉冲数中间值MidPulseNumberB,即MidPulseNumberA = PulseNumberA ；MidPulseNumberB = PulseNumberB ；2)当t = t3时，获取接近开关SQ-A脉冲数初始值StartPulseNumberA及接近开关SQ-B脉冲数初始值StartPulseNumberB,即StartPulseNumberA = PulseNumberA ；StartPulseNumberB = PulseNumberB ；3)当t = t4时，获取接近开关SQ-A脉冲数终止值EndPulseNumberA及接近开关 SQ-B脉冲数初始值EndPulseNumberB,即EndPulseNumberA = PulseNumberA ；EndPulseNumberB = PulseNumberB ；本实施例在t = t4时，进行接近开关SQ-A、SQ_B信号丢失报警或阀芯卡死等非电气故障Exam_Warning、接近开关SQ-A信号丢失报警A_Warning、接近开关SQ-B信号丢失报警13_￥3111；[叩、3(>)-4、3(>)-13信号不相错故障ABPhaseOut_Warning四种报警判断，具体参见以下步骤。步骤S604，判断SQ-A、SQ-B在第一指定时间内的脉冲数是否均小于第一指定值 Threl，如果是，执行步骤S606 ;如果否，执行步骤S608。步骤S606，SQ-A, SQ-B信号均丢失报警。步骤S608，在一个比较周期(即上述第二时间段)内，计算SQ-A脉冲数与SQ-B脉冲数的差值，如果该差值大于第二指定值(本实施例为2)，执行步骤S610，如果该差值小于负的第二指定值(本实施例为_2)，则执行步骤S612 ;如果该差值在负的第二指定值与第二指定值之间，即该差值在_2与2之间(-2 <差值< 2)，执行步骤S614。本实施例在回转驱动信号存在的一定时间内，即上述&至t4的时间段内，进行故障检测及报警判断。首先，在t = t4时,进行Exam_Warning报警判断。当t = t4时，同时计算接近开关SQ-A脉冲数差值DifPulseNumberA及接近开关 SQ-B脉冲数差值DifPulseNumberB,即t3至t4的这段时间段内SQ-A和SQ-B的脉冲数，本实施例将13至1:4的这段时间段内作为第一时间段；DifPulseNumberA相当于上述实施例中的第一脉冲数；DifPulseNumberB相当于上述实施例中的第二脉冲数；DifPulseNumberA = EndPulseNumberA-StartPulseNumberA ；DifPulseNumberB = EndPulseNumberB-StartPulseNumberB ；
当t = t4 时，若 DifPulseNumberA ^ Threl 或 DifPulseNumberB ^ Threl (Threl 本实施例为允许角度变化阈值，一般取2),则进行Exam_Warning报警，即将Exam_Warning 置为True。当t = t4 时,若 Exam_Warning 为 False,进行 A_Warning 及 B_Warning 报警判断， 其报警判断具体如下I)在t = t4时刻,获取接近开关SQ-A在本周期内的脉冲数PulseNumberThisA (相当于上述第三脉冲数)和获取接近开关SQ-B在本周期内的脉冲数PulseNumberThisB (相当于上述第四脉冲数)，即即t2至t4的这段时间段内SQ-A和SQ-B的脉冲数；PulseNumberThisA = EndPuIseNumberA-MidPuIseNumberA ；PulseNumberThisB = EndPuIseNumberB-MidPuIseNumberB ；2)在t = t4时刻，根据接近开关SQ-A、SQ-B在本周期内的脉冲数差值，进行报警判断。SP，令 APulse = PulseNumberThisA-PulseNumberThisB ；3)在t = t4时刻，若Λ Pulse彡-2，接近开关SQ-A信号丢失报警；若APulse ^ 2, 接近开关SQ-B信号丢失报警。步骤S610，SQ-B信号丢失报警。步骤S612，SQ-A信号丢失报警。步骤S614，判断SQ-A、SQ_B信号在第三时间段(本实施例为t3至t4间的时间段) 的信号是否相错，如果是，执行步骤S616 ;如果否，执行步骤S618。当t = t4时,进行ABPhaseOut_Warning报警判断,具体判断方式如下I)设Tspan = [t3，t4]，在Tspan区间内，若接近开关SQ-A信号Pa与接近开关SQ-B信号Pa相错，即满足Pa AND Pb = True,则将AB相错信号flag_ABout置为True。2)在t = t4时刻，若接近开关SQ-B、SQ-B信号正常，即无Exam_Warning、A_ Warning、B_ffarning 报警，并且 AB 相错信号 flag_ABout 为 False,则进行 ABPhaseOut_ Warning 报警。步骤S616，该编码器正常。步骤S618，SQ-A, SQ-B信号不相错，报警。本实施例通过上述判断，实时将四种报警信号输出给执行机构、显示屏与其他报警设备，用于执行机构的控制及自制编码器的报警提示。对应于上述方法实施例，本发明实施例还提供了一种编码器的故障检测装置，该装置可以设置在控制器上，或者该装置本身即为控制器，如图7所示的编码器的故障检测装置的结构框图，该装置包括以下模块脉冲数获取模块72，用于根据编码器的第一接近开关和第二接近开关的输出信号，获取第一接近开关和第二接近开关各自的脉冲数；其中，第一接近开关和第二接近开关编码器用于测量角度；故障信息确定模块74，与脉冲数获取模块72相连，用于根据脉冲数获取模块72获取的脉冲数确定编码器的故障信息。本实施例的装置根据编码器的接近开关的输出信号获取其脉冲数，根据该脉冲数确定该编码器的故障信息，不再通过第三个接近开关的输出信号检测编码器的故障，避免了因第三个接近开关自身出现故障无法完成正常检测的问题，提高了故障检测的可靠性，因此解决了编码器故障检测机制可靠性较差的问题，同时，这种检测机制无需编码器上第三个接近开关配合即可完成，降低了编码器的成本。其中，本发明实施例中的故障信息包括故障类型，或者该故障信息包括故障类型和故障检测时间。本实施例中的故障类型包括上述实施例中的四种故障，这里不再赘述。为了定位具体的故障原因，本实施例优选故障信息确定模块74包括第一脉冲数确定单元，用于根据脉冲数获取模块72获取的脉冲数确定第一接近开关在第一时间段的第一脉冲数；第二脉冲数确定单元，用于根据脉冲数获取模块72获取的脉冲数确定第二接近开关在第一时间段的第二脉冲数；第一判断单元，用于判断第一脉冲数确定单元确定的第一脉冲数和第二脉冲数确定单元确定的第二脉冲数是否均小于第一指定值；第一故障确定单元，用于第一判断单元的判断结果为是时，确定第一接近开关和第二接近开关均发生信号丢失故障。 进一步地，该故障信息确定模块74还可以包括第二故障确定单元，用于第一判断单元的判断结果为否时，根据第一接近开关和第二接近开关在第二时间段的脉冲差值确定编码器的故障信息。其中，第二故障确定单元可以包括第三脉冲数确定单元，用于根据脉冲数获取模块72获取的脉冲数确定第一接近开关在第二时间段的第三脉冲数；第四脉冲数确定单元，用于根据脉冲数获取模块72获取的脉冲数确定第二接近开关在第二时间段的第四脉冲数；第三故障确定单元，用于如果第三脉冲数减去第四脉冲数的差值大于第二指定值，确定第二接近开关发生信号丢失故障；其中，本实施例以被测物的运动方向为逆时针转动为例，沿被测物的靠近所述编码器一侧的运动方向，该第一接近开关位于第二接近开关的上游侧；也即以编码器的被测物顺时针转动为基准，第一接近开关位于第二接近开关的左侧； 第四故障确定单元，用于如果第三脉冲数减去第四脉冲数的差值小于负的第二指定值，确定第一接近开关发生信号丢失故障。当然，对于被测物为顺时针转动时，沿被测物的靠近所述编码器一侧的运动方向，该第一接近开关位于第二接近开关的下游侧。在没有发生信号丢失故障时，本实施例还可以对信号是否相错进行判别，以保证编码器测量的角度的准确性，基于此，上述装置还包括第二判断单元，用于如果第三脉冲数减去第四脉冲数的差值在负的第二指定值和第二指定值之间，判断第一接近开关和第二接近开关在第三时间段的输出信号是否相错；第五故障确定单元，用于第二判断单元的判断结果为否时，确定编码器发生第一接近开关和第二接近开关不相错故障。完成上述故障检测后，可以将故障上报给目标设备。基于此，上述装置还包括报警模块，用于根据确定的故障类型发送报警信号。本实施例还提供了一种编码器的故障检测系统，如图8所示，该系统包括控制器 70和编码器80，其中，控制器70包括上述实施例中的编码器的故障检测装置，图8以该装置为图7所示的结构为例进行的说明，各个模块或单元的功能与上述实施例相同，这里不再赘述。编码器80设置有用于测量角度的第一接近开关82和第二接近开关84。从以上的描述中可以看出，本发明实施例采用接近开关的编码器较能适应环境恶劣的工程机械行业中，当该编码器出现故障时，控制器输出报警信息，显示屏及其他报警设备接收控制器报警消息输出相关报警动作，能全面检测所述自制编码器的自身故障。该检测机制不仅成本低，而且排查故障容易、维修方便。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种编码器的故障检测方法，其特征在于，所述编码器设置有用于测量角度的第一接近开关和第二接近开关，所述方法包括根据所述第一接近开关和所述第二接近开关的输出信号，获取所述第一接近开关和所述第二接近开关各自的脉冲数；根据获取的所述脉冲数确定所述编码器的故障信息。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，根据获取的所述脉冲数确定所述编码器的故障信息包括确定所述第一接近开关在第一时间段的第一脉冲数；确定所述第二接近开关在所述第一时间段的第二脉冲数；判断所述第一脉冲数和所述第二脉冲数是否均小于第一指定值；如果是，确定所述第一接近开关和所述第二接近开关均发生信号丢失故障。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如果所述第一脉冲数和所述第二脉冲数不满足均小于第一指定值，根据所述第一接近开关和所述第二接近开关在第二时间段的脉冲差值确定所述编码器的故障信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述第一接近开关和所述第二接近开关在第二时间段的脉冲差值确定所述编码器的故障信息包括确定所述第一接近开关在第二时间段的第三脉冲数；确定所述第二接近开关在所述第二时间段的第四脉冲数；如果所述第三脉冲数减去所述第四脉冲数的差值大于第二指定值，确定第二接近开关发生信号丢失故障；其中，沿被测物的靠近所述编码器一侧的运动方向，所述第一接近开关位于所述第二接近开关的上游侧；所述被测物的运动方向为逆时针转动；如果所述第三脉冲数减去所述第四脉冲数的差值小于负的所述第二指定值，确定第一接近开关发生信号丢失故障。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，如果所述第三脉冲数减去所述第四脉冲数的差值在所述负的第二指定值和所述第二指定值之间，所述方法还包括判断所述第一接近开关和所述第二接近开关在所述第三时间段的输出信号是否相如果否，确定所述编码器发生所述第一接近开关和所述第二接近开关不相错故障。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一时间段、所述第二时间段和所述第三时间段为同一时间段或不同的时间段。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括根据确定的故障信息发送报警信号，其中，所述故障信息包括故障类型，或者所述故障信息包括故障类型和故障检测时间。
8.一种编码器的故障检测装置，其特征在于，包括脉冲数获取模块，用于根据编码器的第一接近开关和第二接近开关的输出信号，获取所述第一接近开关和所述第二接近开关各自的脉冲数；其中，所述第一接近开关和所述第二接近开关编码器用于测量角度；故障信息确定模块，用于根据所述脉冲数获取模块获取的所述脉冲数确定所述编码器的故障信息。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述故障信息确定模块包括第一脉冲数确定单元，用于根据所述脉冲数获取模块获取的所述脉冲数确定所述第一接近开关在第一时间段的第一脉冲数；第二脉冲数确定单元，用于根据所述脉冲数获取模块获取的所述脉冲数确定所述第二接近开关在所述第一时间段的第二脉冲数；第一判断单元，用于判断所述第一脉冲数确定单元确定的所述第一脉冲数和所述第二脉冲数确定单元确定的所述第二脉冲数是否均小于第一指定值；第一故障确定单元，用于所述第一判断单元的判断结果为是时，确定所述第一接近开关和所述第二接近开关均发生信号丢失故障。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述故障信息确定模块还包括第二故障确定单元，用于所述第一判断单元的判断结果为否时，根据所述第一接近开关和所述第二接近开关在第二时间段的脉冲差值确定所述编码器的故障信息。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第二故障确定单元包括第三脉冲数确定单元，用于根据所述脉冲数获取模块获取的所述脉冲数确定所述第一接近开关在第二时间段的第三脉冲数；第四脉冲数确定单元，用于根据所述脉冲数获取模块获取的所述脉冲数确定所述第二接近开关在所述第二时间段的第四脉冲数；第三故障确定单元，用于如果所述第三脉冲数减去所述第四脉冲数的差值大于第二指定值，确定第二接近开关发生信号丢失故障；其中，沿被测物的靠近所述编码器一侧的运动方向，所述第一接近开关位于所述第二接近开关的上游侧；所述被测物的运动方向为逆时针转动；第四故障确定单元，用于如果所述第三脉冲数减去所述第四脉冲数的差值小于负的所述第二指定值，确定第一接近开关发生信号丢失故障。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第二判断单元，用于如果所述第三脉冲数减去所述第四脉冲数的差值在所述负的第二指定值和所述第二指定值之间，判断所述第一接近开关和所述第二接近开关在所述第三时间段的输出信号是否相错；第五故障确定单元，用于所述第二判断单元的判断结果为否时，确定所述编码器发生所述第一接近开关和所述第二接近开关不相错故障。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述装置还包括报警模块，用于根据确定的故障信息发送报警信号，其中，所述故障信息包括故障类型，或者所述故障信息包括故障类型和故障检测时间。
14.根据权利要求8-13任一项所述的装置，其特征在于，所述装置为控制器。
15.一种编码器的故障检测系统，其特征在于，包括编码器和控制器，其中，所述编码器设置有用于测量角度的第一接近开关和第二接近开关；所述控制器包括权利要求8至13 任一项所述的装置。
全文摘要
本发明公开了一种编码器的故障检测方法、装置和系统。其中，该编码器设置有用于测量角度的第一接近开关和第二接近开关，该方法包括根据第一接近开关和第二接近开关的输出信号，获取第一接近开关和第二接近开关各自的脉冲数；根据获取的脉冲数确定该编码器的故障信息。通过本发明，解决了编码器故障检测机制可靠性较差的问题，同时，这种检测机制无需编码器上第三个接近开关配合即可完成，降低了编码器的成本。
文档编号G01D18/00GK102607630SQ20121003855
公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月20日 优先权日2012年2月20日
发明者付新宇, 张虎, 易伟春, 曾中炜, 曾鑫 申请人:中联重科股份有限公司