本发明涉及一种用于相对于纺纱单元的参考点定位维修机器人的装置，由此该装置包括连接到评估装置的传感器。
此外，本发明涉及一种纺纱机，其包括彼此相邻布置的一排纺纱站，并且还包括维修机器人，该维修机器人能够沿着所述一排纺纱站移动并且相对于所选择的纺纱站停在所需位置中，由此，纺纱站设有参考点，并且维修机器人配备有连接到维修机器人运动的控制装置的位置传感器。
背景技术：
在移动装置相对于机器的其他部件定位的机器上，必须相对于机器的相应部件设定移动装置的期望位置。例如，在包括彼此相邻布置的多个工作站的纺织机上，由此维修机器人沿着一排工作站可位移地布置，维修机器人相对于特定工作站的足够精确的定位是通常的惯例。机器人相对于工作站的精确定位对于由机器人执行的各个维修操作的可靠性和准确性是重要的，因为这些通常取决于维修机器人的各个工作构件相对于工作站的各自部件的足够精确设置。此外，维修机器人的定位所需的精度由待维修机器的工作站之间的间距确定，例如，在环锭纺纱机的情况下，工作站之间的间距约为几十毫米，这是非常短的距离。
使用直射光从一个部件到另一个部件上的检测器的的检测或者使用光从一个部件上的合适表面到位于另一部件上的检测器的反射，借助于机械倾斜止动件或光学位置检测器定位维修机器人是已知的方法。此外，已知有各种电磁接近检测装置等。另一种已知的方法是测量机器人沿着一排工作站等行进的路径长度。
机械止动件的缺点在于它们的复杂性，光学检测器的缺点在于它们对环境光和杂质的敏感性。电磁传感器的缺点是它们对周围环境的影响以及它们可能受到周围环境的影响的事实。现有解决方案的常见问题还在于耐久性，其例如受到已知装置的一些元件的老化的限制。另一个缺点是准确性不足，并且最后但并非最不重要的是价格高。
技术实现要素：
本发明的目的是消除或至少减少背景技术的缺点。
用于检测可移动机构相对于参考点的相互位置的装置的原理在于
●传感器包括彼此相邻布置的一对hf变压器，其设置在朝向参考点出现区域的方向上；
●每个hf变压器包括初级绕组和次级绕组，由此每个hf变压器的初级绕组连接到高频激励信号源；
●第一hf变压器的次级绕组连接到第一检测器，并且第二hf变压器的次级绕组连接到第二检测器，第一检测器的输出被馈送到一对差分放大器中的每个差分放大器的第一输入，并且第二检测器的输出被馈送到一对差分放大器中的每个差分放大器的第二输入；
●由此，第一差分放大器设有用于产生关于传感器相对于参考点的位置的第一输出信号的装置；以及
●第二差分放大器连接到参考电压源，其大小对应于当由与传感器相对地定位的参考点处的涡流影响时在次级绕组中感应的电压，并且设置有用于产生第二输出信号以确认传感器相对于参考点的中心位置的装置，并且两个差分放大器的输出联接到评估装置，该评估装置设有用于确定传感器相对于参考点的位置的装置。
优选地，hf变压器包括纵向磁芯，所述纵向磁芯通过其端部安装在线圈板中，所述线圈板横向于磁芯的纵向方向，由此在每个线圈板中围绕磁芯形成电线圈，从而构成hf变压器的初级绕组或hf变压器的次级绕组，线圈板在主板中间隔开地安装并垂直于主板的纵向方向。
优选地，电线圈通过印刷电路技术形成。
优选地，确定评估装置的位置的装置由用于评估输出信号的大小和极性的装置形成。
优选地，传感器包括适于存储传感器元件的参考值和校正常数的存储器。
优选地，传感器包括适于通过模拟和/或数据信号和/或在数据线上通信的微处理器。
优选地，传感器包括具有内部存储器的微处理器，内部存储器适于存储传感器元件的参考值和校正常数。
本发明还涉及一种纺纱机，该纺纱机包括彼此相邻布置的一排纺纱单元，并且还包括维修机器人，该维修机器人能够沿着一排纺纱单元移动并且相对于所选择的纺纱单元停在所需位置中，由此，纺纱单元设置有金属参考点，并且维修机器人设置有根据本发明的位置传感器，该位置传感器连接到维修机器人的运动的控制装置。
优选地，参考点为环锭纺纱机的钢领板上的钢领或环锭纺纱机的钢领板上的构造或自由端纺纱机或喷气纺纱机的纺纱单元上的构造。
纺纱站的原理在于，维修机器人设置有根据本发明的位置传感器，该位置传感器连接到维修机器人运动的控制装置。
本发明利用具有差分信号处理的涡流现象，并且允许用于检测纺织机的运动部件相对于纺织机的另一部件的位置的装置的实质简化。本发明的优点包括可靠性、长期稳定性、高精度和低成本。
附图说明
示意性地示出本发明，其中：
图1示出了本发明的原理图，其用于相对于环锭纺纱机的纺纱站，更具体地，相对于环锭纺纱机的纺纱站的钢领，定位维修机器人；以及
图2示出了根据本发明的传感器的示例性配置。
具体实施方式
将参考用于确定可移动机构相对于参考点的相互位置的装置的示例性实施例来描述本发明，该可移动机构由沿着纺织机的一排纺纱站可位移地布置的维修机器人形成。彼此相邻布置的纺纱站是相同的，即它们包括相同的组和子组，由此维修机器人用于各个纺纱站处的自动化维修或操作，并且可以在需要维修操作的纺纱站处停止。在下文中，为了简单起见，将使用词“维修”，但原则上它表示维修设备在纺纱站处的任何干预（维修、维修操作、维护等）。具有彼此相邻的多个纺纱站的纺织机的示例为例如环锭纺纱机、转杯纺纱机、喷气纺纱机等。
为了由在纺纱站处的维修装置进行适当的维修，维修装置需要在所需位置以所需精度停在纺纱站处。理想地，维修装置应在每个纺纱位置处停在相同位置中。
为了使维修机器人相对于纺纱站正确定位的目的，在纺纱站处选择合适的参考点1，传感器2相对于该纺纱站布置在维修装置上的相应位置中。如果在纺纱站处，选择安装在每个纺纱站处的相同位置中的固定元件作为参考点1（例如转杯纺纱机或喷气纺纱机的纺纱单元的盖或环锭纺纱机的钢领板上的钢领或纺纱站的任何其他合适的部件，诸如环锭纺纱机的纺纱站的区域中的钢领板上或纺纱站上的突起等，或纺纱站的其他合适的刚性部件等），则是有利的。
为了使维修机器人相对于纺纱站定位，维修机器人在相对于纺纱站处的参考点1的位置的相应位置中设置有上述传感器2。
传感器2包括彼此相邻布置的一对高频（下文中仅称为hf）变压器20、21，其面向纺纱站处的参考点1。每个hf变压器20、21具有初级绕组200、210和次级绕组201、211。
每个hf变压器20、21的初级绕组200、210连接到高频激励信号源。优选地，高频激励信号源对于两个hf变压器20、21是共用的。然后，源26的可能的波动也以相同的方式在hf变压器20和21中反映，并且其结果是，由于减去的差分处理，使得源26的任何波动都不成为对本发明的功能的障碍。
第一hf变压器20的次级绕组201连接到第一整流检测器22。第二hf变压器21的次级绕组211连接到第二整流检测器23。
第一整流检测器22的输出被馈送到第一差分放大器24的第一输入和第二差分放大器25的第一输入。
第二整流检测器23的输出被馈送到第一差分放大器24的第二输入和第二差分放大器25的第二输入。
在示出的第二差分放大器25的示例性实施例中，一对差分放大器24、25中的一个连接到参考电压源27，其大小源自对应于在参考点1之前的传感器2的位置处的次级绕组201、211中感应电压的电压大小。
两个差分放大器24、25的输出连接到评估装置，该评估装置设有用于评估差分放大器24、25中的每个的输出信号out1和out2并确定传感器2相对于参考点1的位置的装置。
在图2的实施例中，传感器2包括电子部件的主基板3，传感器2的各个电子元件安装在该主基板3上。主基板3优选地通过印刷电路板技术制造。hf变压器20、21中的每者包括纵向铁氧体磁芯302、312，其位于朝向参考点1的方向m上。磁芯302、312通过其端部安装在线圈板30、31的开口中。线圈板30、31横向于磁芯302、312的纵向方向（方向m），由此在每个线圈板30、31中，围绕磁芯302、312形成电线圈300、310、301、311。在所示的实施例中，线圈板30、31上的电线圈300、310、301、311通过印刷电路板技术产生，其快速、廉价且准确。后线圈板30上的线圈300和310构成hf变压器20、21的初级绕组200、210，并且前线圈板31上的线圈301、311构成hf变压器20、21的次级绕组201、211。在所示的实施例中，在主基板3上还放置有存储器32，存储器32适于存储传感器2的各个元件的参考值和校正常数，从而可以在其生产期间直接校准传感器并在存储器32中存储相应的参考值和校准常数，其将用于特定机器或装置上的传感器的最终设置，或校准只能在特定机器或装置上进行。存储器32优选地为电子的，其允许在机器上自动设置传感器2。
在所示的实施例中，为了改善可操作性和整体简单性，传感器2设置有安装在主基板3上的微处理器33，微处理器33执行信号处理和评估，并且可以适于通过数据线与机器和/或维修装置的上级元件通信。微处理器33优选地设置有存储器，该存储器除了其微处理器程序本身之外还用作参考值和校准常数的存储器。根据优选实施例，微处理器33为可编程的并且连接到主基板3上的更新端口35，主基板3还设置有电源和通信端口36，用于供应模拟信号和/或数据信号和/或数据线并通过模拟信号和/或数据信号和/或数据线与机器和/或维修装置的上级系统通信。
根据本发明的装置以使得两个hf变压器20、21的初级绕组200、210由来自源26的高频激励信号激励的方式操作。如果在hf变压器20、21附近，存在能够产生涡流的材料，例如，在纺纱点处的参考点1的导电材料，则从每个hf变压器20、21的初级绕组200、210到该hf变压器20、21的次级绕组201、211的电力传输受到影响，由此一般规则在于各个hf变压器20、21越靠近能够产生涡流的所述材料，在hf变压器20、21的次级绕组201、211中感应出越低的次级电压。然后，每个hf变压器20、21的感应次级电压在hf变压器20、21的各个检测器22、23中被整流，并且随后已经作为dc电压（信号）由差分放大器24、25差分地处理，以产生输出信号out1、out2，根据该输出信号，评估装置确定传感器2相对于参考点1的位置，并且控制装置控制维修机器人沿着一排纺纱站在箭头a的方向上的运动并执行维修机器人相对于各自的纺纱站的定位。
第一差分放大器24产生传感器2的纵向轴线相对于参考点1的位置的第一输出信号out1，其模拟精度约为十分之几毫米，由此该信号的大小对应于传感器2的纵向轴线与垂直于维修机器人的运动方向的参考点1的轴线的偏差，并且该信号的极性取决于传感器2位于参考点1的右侧还是左侧。输出信号out1恰好在传感器2的纵向轴线的中心位置相对于参考点1的中心具有零值，并且还在两个相邻的参考点1之间传感器2的纵向轴线的精确中心位置中具有零值，或者在传感器2附近不存在参考点1的情况下具有零值，因为在这些情况下，次级绕组201、211中的感应电压是相同的。实质上，第一差分放大器24在hf变压器20、21的次级绕组201、211中感应的电压之间产生简单的差分信号。
在产生第一输出信号out1的同时，产生第二输出信号out2以确认在一对hf变压器20、21前面出现参考点1，因为输出信号out1在三个状态中具有零值，即在传感器2的纵向轴线相对于参考点1的精确中心位置以及在两个相邻参考点1之间传感器2的纵向轴线的精确中心位置或者如果传感器2的活动区域中不存在参考点1。通过将在hf变压器20、21的次级绕组201、211中感应的两个电压与上述参考电压进行比较来产生输出信号out2，以确定在hf变压器20、21的次级绕组201、211中感应的电压的大小是否对应于受参考点1处的涡流影响的感应电压的大小。从该主题的逻辑清楚地看出，如果次级绕组201、211中感应的电压的大小大于参考电压（其大小对应于由涡流影响的感应电压），那么在传感器2前面，即使信号out1为零，也不存在参考点1。相反，如果在次级绕组201、211中感应的电压的大小小于参考电压（其大小对应于由涡电流影响的感应电压），则参考点1在传感器2前面，并且信号out1现在当然为零。
如图1的右部中所示，通过引入参考电压并将其与次级绕组201、211中感应的电压进行比较，可以容易地识别在零输出信号out1的情况下是否读取参考点1处完全感应的大小的感应电压而没有涡流的影响，或者在该零输出信号out1的情况下，是否读出参考点1处由于涡流使其大小已经减小的感应电压。输出信号out2具有数字信号的特征。
然后，控制装置（未示出）控制维修机器人沿着一排纺纱站在箭头a的方向上的移动，并根据信号out1和out2相对于一排纺纱站的每个纺纱站来定位控制装置，其中精度约为十分之一毫米。
附图标号
1参考点
2传感器
20hf变压器
200初级绕组
201次级绕组
21hf变压器
210初级绕组
211次级绕组
22第一检测器
23第二检测器
24第一差分放大器
25第二差分放大器
26参考电压源
27参考电压源
3主基板
30线圈板
300电线圈
301电线圈
302纵向磁芯
31线圈板
310电线圈
311电线圈
312纵向磁芯
32存储器
33微处理器
35更新端口
36通信端口
a运动方向
m纵向方向
out1第一输出信号
out2第二输出信号
1.一种用于定位维修机器人的装置，所述装置包括连接到评估装置的传感器（2），
其特征在于，
所述传感器（2）包括一对彼此相邻布置的hf变压器（20、21），其设置在朝向纺纱单元的金属参考点（1）出现区域的方向上；
由此每个hf变压器（20、21）包括初级绕组（200、210）和次级绕组（201、211），由此每个hf变压器（20、21）的初级绕组（200、210）连接到高频激励信号源（26）；
第一hf变压器（20）的次级绕组（201）连接到第一检测器（22），并且第二hf变压器（21）的次级绕组（211）连接到第二检测器（23），所述第一检测器（22）的输出连接到所述一对差分放大器（24、25）中的每个差分放大器的第一输入，并且所述第二检测器（23）的输出连接到所述一对差分放大器（24、25）中的每个差分放大器的第二输入；
由此，第一差分放大器（24）设有产生关于所述传感器（2）相对于所述参考点（1）的位置的第一输出信号（out1）的装置；以及
第二差分放大器（25）连接到参考电压源（27），其大小对应于当由与所述传感器（2）相对地定位的所述参考点（1）处的涡流影响时在所述次级绕组（201、211）中感应的电压，并且设有产生第二输出信号（out2）以用于确认所述参考点（1）在所述传感器（2）之前的出现的装置，并且两个差分放大器（24、25）的输出连接到评估装置，所述评估装置设有确定所述传感器（2）相对于所述参考点（1）的位置的装置。
2.根据权利要求1所述的用于定位维修机器人的装置，其特征在于，hf变压器（20、21）包括纵向磁芯（302、312），所述纵向磁芯通过其端部安装在线圈板（30、31）中，所述线圈板横向于所述磁芯（302、312）的纵向方向（m），由此在每个线圈板（30、31）中所述磁芯（302、312）周围形成电线圈（300、310、301、311），从而构成所述hf变压器（20、21）的初级绕组（200、210）或所述hf变压器（20、21）的次级绕组（201、211），所述线圈板（30、31）在主板（3）中间隔开地安装并且垂直于所述主板（3）的纵向方向。
3.根据权利要求2所述的用于定位维修机器人的装置，其特征在于，所述电线圈（300、310、301、311）通过印刷电路技术形成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于定位维修机器人的装置，其特征在于，确定所述评估装置的位置的装置由用于评估所述输出信号（out1、out2）的大小和极性的装置形成。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的用于定位维修机器人的装置，其特征在于，所述传感器（2）包括存储器（32），所述存储器适于存储所述传感器（2）的元件的参考值和校正常数。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的用于定位维修机器人的装置，其特征在于，所述传感器（2）包括微处理器（33），所述微处理器适于通过模拟和/或数据信号和/或在数据线上进行通信。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的用于定位维修机器人的装置，其特征在于，所述传感器（2）包括微处理器（33），所述微处理器具有内部存储器，所述内部存储器适于存储所述传感器（2）的元件的参考值和校正常数。
8.一种纺纱机，其特征在于，所述纺纱机包括彼此相邻布置的一排纺纱单元，并且还包括维修机器人，所述维修机器人能够沿着所述一排纺纱单元移动并且相对于所选择的纺纱单元停在所需位置中，由此，所述纺纱单元设置有金属参考点（1），并且所述维修机器人设置有根据权利要求1至7中的任一项所述的传感器（2），所述传感器（2）连接到所述维修机器人的运动的控制装置。
9.根据权利要求8所述的纺纱机，其特征在于，所述参考点（1）为环锭纺纱机的钢领板上的钢领或环锭纺纱机的钢领板上的构造或自由端纺纱机或喷气纺纱机的纺纱单元上的构造。
技术总结