專利名稱：步進(jìn)馬達(dá)的監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種步進(jìn)馬達(dá)的監(jiān)控系統(tǒng)、及監(jiān)控方法，且特別是涉及一種 以步進(jìn)馬達(dá)進(jìn)行重復(fù)性動作的監(jiān)控系統(tǒng)、及監(jiān)控方法。
背景技術(shù)：
步進(jìn)馬達(dá)是利用磁極轉(zhuǎn)換產(chǎn)生間歇性電力，來得到高精度的移動。 一般 步進(jìn)馬達(dá)是采用開回路控制，但因無反饋機(jī)制來監(jiān)控，無法判別馬達(dá)是否有
失步(lost st印)的情況。此外，有一些步進(jìn)馬達(dá)會加上編碼器(encoder)來 控制移動的精確性，但是也只有偵到馬達(dá)是否已到達(dá)動作終點的終點誤差。
在步進(jìn)馬達(dá)發(fā)生異常造成偏移(shif)時，為防止問題再度發(fā)生，又為了 能實時使系統(tǒng)恢復(fù)運作，往往是在未查得異常真因的情況下就直接更換步進(jìn) 馬達(dá)及其相關(guān)的傳動元件，造成成本的浪費。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控方法，當(dāng)使步進(jìn)馬 達(dá)從一起點位置轉(zhuǎn)動到一終點位置再回歸到該起點位置時，可動態(tài)檢測到步 進(jìn)馬達(dá)的實際動作與所受命令的差異及/或步進(jìn)馬達(dá)回歸到起點位置時的起 點差異。并根據(jù)上述差異來判斷步進(jìn)馬達(dá)的使用狀態(tài)(例如老化狀態(tài))及/或與 步進(jìn)馬達(dá)耦接的傳動或檢測元件是否需要調(diào)整、校正、更換(例如檢測步進(jìn)馬 達(dá)是否回到起點的光學(xué)傳感器的老化狀態(tài))。
為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)，步進(jìn)馬達(dá)被驅(qū) 動單元驅(qū)動，驅(qū)動單元發(fā)出命令信號，并驅(qū)動步進(jìn)馬達(dá)重復(fù)下列的動作從起 點位置轉(zhuǎn)動到終點位置再回歸到起點位置。步進(jìn)馬達(dá)控制系統(tǒng)包括編碼器、 判別單元、報知單元。編碼器機(jī)械耦接至步進(jìn)馬達(dá)，檢測步進(jìn)馬達(dá)的狀態(tài)并
將命令信號與狀態(tài)信號的差值隨時間的變化作為 一誤差數(shù)據(jù)，并根據(jù)命令信 號和狀態(tài)信號來判斷步進(jìn)馬達(dá)是處于下列哪一種狀態(tài)從起點位置出發(fā)、處于動作中、到達(dá)終點位置、回歸到起點位置的狀態(tài)。當(dāng)判別單元判斷步進(jìn)馬 達(dá)處于動作中的狀態(tài)時，把此時的誤差數(shù)據(jù)記錄為跟蹤誤差，并根據(jù)跟蹤誤 差來判斷是否要發(fā)出警戒。報知單元，耦接至判別單元，當(dāng)判別單元判斷要 發(fā)出警戒時，執(zhí)行報知功能。
本發(fā)明還提供一種步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控方法，步進(jìn)馬達(dá)重復(fù)下列的動作，從起
點位置轉(zhuǎn)動到終點位置再回歸到起點位置。步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控方法包括實時檢
號的差值隨時間的變化作為誤差數(shù)據(jù)，并根據(jù)命令信號和狀態(tài)信號來判斷步 進(jìn)馬達(dá)是處于從起點位置出發(fā)、處于動作中、到達(dá)終點位置、或回歸到起點 位置的狀態(tài)，當(dāng)判斷步進(jìn)馬達(dá)處于動作中的狀態(tài)時，把此時的該誤差數(shù)據(jù)記 錄為跟蹤誤差，并根據(jù)跟蹤誤差來判斷是否要發(fā)出警戒。
在上述的監(jiān)控方法中，當(dāng)判斷步進(jìn)馬達(dá)處于回歸到起點位置的狀態(tài)時， 把此時的誤差數(shù)據(jù)記錄為起點誤差。并根據(jù)誤差數(shù)據(jù)來判斷下列兩者中至少 一者判斷步進(jìn)馬達(dá)是否已達(dá)老化狀態(tài)、與步進(jìn)馬達(dá)耦接的傳動或檢測元件是 否需要調(diào)整、校正、更換。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較 佳實施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。
圖1示出了依照本發(fā)明第1實施例的一種步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)的方塊圖。 圖2示出了依照本發(fā)明第1實施例中的判別單元實時檢測(接收)到的命 令信號和狀態(tài)信號vs.時間的圖表。
圖3是圖2的命令信號和狀態(tài)信號的差異vs.時間的圖表。
圖4示出了依照本發(fā)明第1實施例的一種步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控方法的流程圖。
圖5示出了圖4的監(jiān)控方法的變形例。
圖6示出了依照本發(fā)明第2實施例的一種步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)的方塊圖。 圖7示出了依照本發(fā)明第2實施例的一種步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控方法的流程圖。 圖8示出了利用圖7的監(jiān)控方法時，命令信號、狀態(tài)信號vs.時間的圖 表的一例。
圖9示出了利用圖7的監(jiān)控方法時，命令信號、狀態(tài)信號vs.時間的圖 表的一例。附圖符號說明
100 步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)
102 步進(jìn)馬達(dá) 104 編碼器 106 驅(qū)動單元 108 判別單元 110 報知單元 Et 終點誤差 Eo 起點誤差 Et 跟蹤誤差 E(t)誤差數(shù)據(jù) Me終點誤差容限值 Mo起點誤差容限值 Mt跟蹤誤差容限值
Pe終點位置
Po起點位置
C命令信號
Cs命令步數(shù)
Cv命令速度
Ca命令加速度
Cm調(diào)整后的命令
S狀態(tài)信號
Ss狀態(tài)步數(shù)
Sv狀態(tài)速度
狀態(tài)加速度。
具體實施方式
[第1實施例]
請參照圖1、圖2，其中，圖1示出了依照本發(fā)明第1實施例的步進(jìn)馬達(dá) 監(jiān)控系統(tǒng)的方塊圖，圖2示出了步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)中的判別單元實時(real time)接收到驅(qū)動單元的命令信號及編碼器的狀態(tài)信號vs.時間的圖表的一
8例，圖2的信號是以步數(shù)信號為例。
本發(fā)明的步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)100,適用于監(jiān)控進(jìn)行著重復(fù)性動作的步進(jìn) 馬達(dá)102。
進(jìn)步馬達(dá)102被驅(qū)動單元106驅(qū)動。驅(qū)動單元106發(fā)出命令信號C，并 驅(qū)動步進(jìn)馬達(dá)102轉(zhuǎn)動。在此，命令信號C可包括命令步數(shù)Cs、命令速度Cv, 及命令加速度Ca中至少一者。上述驅(qū)動單元106包括一模擬數(shù)字輸入輸出 (ADI0)單元，把模擬命令轉(zhuǎn)成數(shù)字命令作為上述命令信號C。
所謂的重復(fù)性的動作，例如是步進(jìn)馬達(dá)102從起點位置Po轉(zhuǎn)動到終點位 置Pe再回歸到起點位置Po (見圖2)，也可以的多次重復(fù)前述動作。從起點位 置Po到終點位置Pe之間，可能會有一次或不只一次的停頓。又在多次重復(fù) 性的動作之間，也可能有停頓的時間。
像這樣重復(fù)性的動作，在各種制造過程中或者是利用步進(jìn)馬達(dá)來移動時， 都會看到，舉例而言，利用步進(jìn)馬達(dá)102帶動機(jī)械手臂(未圖示)進(jìn)行下列動 作時就會產(chǎn)生重復(fù)性的動作，以下只是利用一個例子說明重復(fù)性的動作，并 不僅限于下述樣態(tài)的重復(fù)性動作，也并不限定步進(jìn)馬達(dá)只用于帶動機(jī)械手臂， 且步進(jìn)馬達(dá)帶動機(jī)械手臂移動的方式，除了帶動水平方向移動以外，也可帶 動上下方向的移動，或藉由適當(dāng)?shù)臋C(jī)械配置，達(dá)成任意方向的移動。
舉例而言，步進(jìn)馬達(dá)102把機(jī)械手臂從原點(起點位置)移動到某一晶圓 (wafer)加載位置來吸附晶圓，再把晶圓移動到某一工作站(stage),之后縮 回機(jī)械手臂回到原點(起點位置)，等到該工作站的相關(guān)的晶圓處理步驟結(jié)束 后，再使機(jī)械手臂從原點移到該工作站，取出己完成相關(guān)處理步驟的晶圓， 再把晶圓移到下一個工作站位置，之后再使機(jī)械手臂回到起點位置。像這樣 子，步進(jìn)馬達(dá)102就算是進(jìn)行重復(fù)性的動作。
步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)100包括編碼器104、判別單元108、報知單元110。
編碼器104機(jī)械耦接至步進(jìn)馬達(dá)102，可將步進(jìn)馬達(dá)102的實際轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn) 換成對應(yīng)的數(shù)值信號，而發(fā)出狀態(tài)信號S，藉此可檢測步進(jìn)馬達(dá)102的狀態(tài)。 在此，狀態(tài)信號S包括步進(jìn)馬達(dá)的步數(shù)Ss，當(dāng)然也可包括步進(jìn)馬達(dá)的速度Sv 及加速度Sa中至少一者。
再參照圖3,圖4，其中圖3示出了命令信號與狀態(tài)信號的差異vs.時間 (稱為誤差數(shù)據(jù)E(t))的圖表；圖4示出了依照本發(fā)明第1實施例的判別單元 所進(jìn)行的監(jiān)控方法的流程圖。判別單元108實時(real Ume)接收驅(qū)動單元106的命令信號C及編碼器 104的狀態(tài)信號S(對應(yīng)于步驟ST1)，將命令信號C與狀態(tài)信號S的差值vs. 時間的圖表(如圖3)作為誤差數(shù)據(jù)E(t)(對應(yīng)于步驟ST2)。
判別單元108還根據(jù)命令信號C和狀態(tài)信號S來判斷步進(jìn)馬達(dá)102是處 于下列哪一種狀態(tài)(對應(yīng)于步驟ST3):從起點位置Po出發(fā)的狀態(tài)、處于動作 中的狀態(tài)、到達(dá)終點位置Pe的狀態(tài)、回歸到起點位置Po的狀態(tài)。
其判斷方法，舉例而言是利用步進(jìn)馬達(dá)102在整個動作過程中的運動、 停止的時間點、運動的方向來判斷，從各信號(狀態(tài)信號、命令信號)對時間 的圖表(圖2)可以得到這些信息。參照圖2，其示出了實時檢測到的步數(shù)信號 vs.時間的圖表，其中實線表示驅(qū)動單元106發(fā)出的命令步數(shù)Csvs.時間的曲 線，虛線表示步進(jìn)馬達(dá)102的狀態(tài)步數(shù)Ssvs.時間的曲線。
從圖2中可以看出大約在0. 175秒的時候，步進(jìn)馬達(dá)102開始產(chǎn)生追逐 現(xiàn)象，步進(jìn)馬達(dá)102企圖達(dá)成接收到的命令步數(shù)，但仍有一段差距，這個追 逐現(xiàn)象一直到約0. 8秒的時候結(jié)束，這段時間步進(jìn)馬達(dá)102處于動作中狀態(tài)， 本發(fā)明人把這一段時間的誤差稱為跟蹤誤差Et (見圖3)。
接著，大約在0. 9秒的時候步進(jìn)馬達(dá)102處于停止?fàn)顟B(tài)，這個停頓大約 維持到1. 2秒，之后步進(jìn)馬達(dá)102往反向轉(zhuǎn)動。在步進(jìn)馬達(dá)102往反向轉(zhuǎn)動 之前的暫停的期間，即0. 9秒到1. 2秒，步進(jìn)馬達(dá)102是處于到達(dá)終點位置 Pe的狀態(tài)，此時的誤差稱為終點誤差Ee。
從1. 2秒開始步進(jìn)馬達(dá)102又產(chǎn)生追逐現(xiàn)象，這個追逐現(xiàn)象一直到約2. 1 秒的時候，當(dāng)接到傳感器(未圖示)反應(yīng)步進(jìn)馬達(dá)102已回到起點位置Po時結(jié) 束。從1. 2秒到2. 1秒之間的誤差也稱為跟蹤誤差Et。 2. 1秒時發(fā)生的誤差 稱為起點誤差Eo,即步進(jìn)馬達(dá)回歸到起點位置Po時的誤差，以下進(jìn)一步說 明起點誤差Eo。
當(dāng)步進(jìn)馬達(dá)102從起點位置Po出發(fā)以后，是根據(jù)編碼器104的讀數(shù)，也 就是前述的狀態(tài)信號來知道步進(jìn)馬達(dá)102的狀態(tài)(例如位置、速度、加速度 等)。從狀態(tài)步數(shù)對時間的圖表可以隨時知道步進(jìn)馬達(dá)102的位置。至于步進(jìn) 達(dá)102是否回歸到起點位置Po則是根據(jù)傳感器(未示出)來判斷。
例如，當(dāng)步進(jìn)馬達(dá)102到達(dá)終點位置Pe,例如為1000步，之后再4妾到 驅(qū)動單元106發(fā)出的命令步數(shù)要回到起點位置Po時，理想狀態(tài)應(yīng)該是使步進(jìn) 馬達(dá)102走-1000步，回到起點位置(零點位置)。然而，是不是到達(dá)起點位
10置Po是由傳感器來決定，所以當(dāng)步進(jìn)馬達(dá)102即將回歸到起點位置Po時，
步進(jìn)馬達(dá)102會一直移動到傳感器(例如為光學(xué)傳感器或接觸式的傳感器)顯
示已到位時才停止，并以此點作為起點位置(下一次的起點位置)。這個時候， 因為光線的衰減、或是傳感器的異常、或是與步進(jìn)馬達(dá)耦接的傳動元件的老
化，使得傳感器較慢反應(yīng)或是提前反應(yīng)時，步進(jìn)馬達(dá)102就不會回到原先的 起點位置Po，也連帶地改變了下一次的起點位置。此時起點位置就產(chǎn)生了偏 移，本發(fā)明人把這種誤差稱為起點誤差Eo。
當(dāng)判別單元108判斷步進(jìn)馬達(dá)102處于動作中的狀態(tài)時，例如發(fā)生如上 述圖2第0. 175秒至0. 8秒的追逐情況時，把此時的誤差數(shù)據(jù)E(t)記錄為跟 蹤誤差Et (對應(yīng)于步驟ST3-1),并根據(jù)跟蹤誤差Et來判斷是否要發(fā)出警戒(對 應(yīng)于步驟ST4-1)。當(dāng)跟蹤誤差Et的絕對值大于等于一預(yù)定值Mt時，即達(dá)系 統(tǒng)可容許的跟蹤誤差的最大值時，判別單元108則判定要發(fā)出警戒(對應(yīng)于步 驟ST5)。
當(dāng)判別單元108判斷步進(jìn)馬達(dá)102處于回歸到起點位置Po的狀態(tài)時，例 如發(fā)生如上述圖2第2. 1秒的情況時，把此時的誤差數(shù)據(jù)E(t)記錄為一起點 誤差Eo(對應(yīng)于步驟ST3-2),并根據(jù)起點誤差Eo來判斷是否要發(fā)出警戒(對 應(yīng)于步驟ST4-2)。當(dāng)起點誤差Eo的絕對值大于等于一預(yù)定值Mo時，即達(dá)系 統(tǒng)可容許的起點誤差的最大值時，判別單元108則判定要發(fā)出警戒(對應(yīng)于步 驟ST5)。
當(dāng)判別單元108判斷步進(jìn)馬達(dá)102處于到達(dá)終點位置Pe的狀態(tài)時，把此 時的誤差數(shù)據(jù)E(t)記錄為一終點誤差Ee(對應(yīng)于步驟ST3-3),并根據(jù)終點誤 差Ee來判斷是否要發(fā)出警戒(對應(yīng)于步驟ST4-3)。
當(dāng)終點誤差Ee的絕對值大于等于一預(yù)定值Me時，即達(dá)系統(tǒng)可容許的終 點誤差的最大值時，判別單元108則判定要發(fā)出警戒(對應(yīng)于步驟ST"。
如果不是處于動作中的狀態(tài)，也不是處于到達(dá)終點位置的狀態(tài)，也不是 處于回歸到起點位置的狀態(tài)的話，就回到步驟ST1。
在此，該預(yù)定值可以是人為設(shè)定的誤差容限值，也可以是從該誤差數(shù)據(jù) E (t)里根據(jù)統(tǒng)計學(xué)演算出的誤差容限值。根據(jù)本發(fā)明人所作的一個試驗例， 如果要求高精度的位置移動，步數(shù)的誤差容限值可設(shè)定為MoH0， Mt=100， Me=40，對于要求普通精度的位置移動，步數(shù)的誤差容限值可設(shè)定為Mo=160， Mt=200， Me=40。除了上述人為設(shè)定容限值的例子外，也可不透過人為決定。例如，根據(jù)
誤差數(shù)據(jù)E(t)的歷史，計算出本監(jiān)控系統(tǒng)的Et的平均值、Eo的平均值，又 如果數(shù)值有正有負(fù)的話，可以先取絕對值或是先取平方值再來計算平均值， 如(I Et I )average、 (Et2) average,并4巴平均值乘以適當(dāng)加權(quán)值來作為容限 值。也就是說，可以根據(jù)誤差數(shù)據(jù)的歷史，計算出容限值，不需人為設(shè)定。
報知單元110,例如是蜂鳴器(buzzer),耦接至判別單元108。當(dāng)判別單 元108判斷要發(fā)出警戒時，報知單元110便執(zhí)行報知功能。在此，報知單元 110雖是以蜂鳴器為例，但并不限定以聲音提出警戒，以閃燈或以文字顯示 出警戒，或是上述聲、光、文字的任意組合來構(gòu)成警戒亦可。
在上述判別單元108和編碼器104之間，為了降低串音(cross-talk)干 擾，還可設(shè)置電容濾波器(未圖式)，耦接于判別單元108和編碼器104之間。
再參照圖5，其示出了判別單元根據(jù)誤差數(shù)據(jù)進(jìn)一步判斷異常真因的流程。
在步驟ST4-l-ST4-3到步驟ST5的發(fā)出警戒之間，判別單元108還可以 根據(jù)誤差數(shù)據(jù)E (t)進(jìn)一步判定異常的真因。
根據(jù)上述誤差數(shù)據(jù)E(t)，例如根據(jù)跟蹤誤差Et、終點誤差Ee，可以判 斷步進(jìn)馬達(dá)102的使用狀態(tài)；例如根據(jù)起點誤差Eo，可以判斷傳感器(感測步 進(jìn)馬達(dá)是否回到起點的傳感器)的使用狀態(tài)。例如，當(dāng)Et達(dá)容限值Mt或Ee 達(dá)容限值Me,而發(fā)出警戒時，便判斷步進(jìn)馬達(dá)102已達(dá)老化狀態(tài)需要更換步 進(jìn)馬達(dá)102。例如，當(dāng)Eo達(dá)容限值Mo,而發(fā)出警戒時，便判斷與該步進(jìn)馬達(dá) 耦接的傳動元件(未示出)或傳感器需要調(diào)整/校正/更換，例如更換潤滑油、 更換感測信號線…等。
在本實施例中，雖然是例示出根據(jù)Et、 Eo、 Ee三種誤差來發(fā)出警戒。但 是也可以只根據(jù)Et來發(fā)出警戒，而不考慮Eo、 Ee。當(dāng)然，也可以根據(jù)任選 上述三種誤差里至少一種來發(fā)出警戒。
本發(fā)明提出的跟蹤誤差Et，是一種動態(tài)的誤差，是在步進(jìn)馬達(dá)的動作過 程中產(chǎn)生的。當(dāng)步進(jìn)馬達(dá)的負(fù)載過大，或是步進(jìn)馬達(dá)已老化而追不上驅(qū)動單 元發(fā)出的命令信號時，動態(tài)誤差就會愈來愈大，這個時候，如果任由步進(jìn)馬 達(dá)繼續(xù)動作的話，勢必會產(chǎn)生終點誤差或是起點誤差。所以，有時在Eo， Ee 仍在容限值內(nèi)時，單看Et就可以發(fā)現(xiàn)馬達(dá)老化的訊息。
本發(fā)明藉由監(jiān)控跟蹤誤差，便能在適當(dāng)?shù)臅r機(jī)得知馬達(dá)老化的情況，可
12在適當(dāng)?shù)臅r機(jī)更換馬達(dá);藉由監(jiān)控起點誤差，便能在適當(dāng)?shù)臅r機(jī)得知與步進(jìn)馬
達(dá)耦接的傳動元件或傳感器的使用狀態(tài)，可對傳動元件、傳感器進(jìn)行調(diào)整/ 校正/更換，更換潤滑油…等。不必像現(xiàn)有技術(shù)那樣，等到馬達(dá)失步就把步進(jìn) 馬達(dá)和其它相關(guān)的零元件，例如傳動元件、感測元件等全都更換。是以，本 發(fā)明可節(jié)省設(shè)備檢修的成本，也能自動建立檢修的時程。
本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)，除了可以利用檢測到的信號來判斷步進(jìn)馬達(dá)的使用 狀態(tài)以外，還可以視情況變更驅(qū)動單元發(fā)出的命令信號。
請參照圖6、圖7，其中圖6示出了依照本發(fā)明第2實施例的步進(jìn)馬達(dá)的 監(jiān)控系統(tǒng)，圖7示出了依照本發(fā)明第2實施例的判別單元的監(jiān)控方法的流程圖。
第2實施例與第1實施例相比，多了一條反饋線路112,用于把變更后 的命令信號Cm送到步進(jìn)馬達(dá)102。
再請參照圖8,其示出了判別單元變更命令信號使步進(jìn)馬達(dá)能在時間內(nèi) 達(dá)成原命令步數(shù)的信號vs.時間的圖表。
例如，驅(qū)動單元106下令時間tl后步進(jìn)馬達(dá)102需到達(dá)指定的命令步數(shù) Cs，例如在10秒內(nèi)走4600步。判別單元判斷依照步進(jìn)馬達(dá)102現(xiàn)有的速度 V2能否在時間tl內(nèi)到達(dá)命令步數(shù)(對應(yīng)步驟ST11)。當(dāng)判別單元108判定根 據(jù)步進(jìn)馬達(dá)102現(xiàn)有的速度V2無法在時間內(nèi)達(dá)到命令步數(shù)4600步(Cs)，例 如僅能到4460步，便進(jìn)一步判斷提高步進(jìn)馬達(dá)102的速度能否在時間tl內(nèi) 到達(dá)命令步數(shù)(對應(yīng)步驟ST12)。當(dāng)步驟ST12的判斷結(jié)果為"是"的話，判 別單元108便截斷驅(qū)動單元106的命令信號Cs，把tl的期間拆成至少兩段 時間t2、 t3，兩段時間長不一定相等，把修改后的命令信號Cm(例如，更高 的命令速度Cvni，本例為V3)，提供給步進(jìn)馬達(dá)102(對應(yīng)步驟ST13-1),其中 m代表修改之意。以使步進(jìn)馬達(dá)102在時間tl內(nèi)到達(dá)命令步數(shù)Cs。
本例是把10秒拆成5秒、5秒，然而不一定要拆成等長的時間間隔，只 要能以至少兩步驟(圖8例示為兩步驟)使該步進(jìn)馬102達(dá)到命令步數(shù)4 6 00步 (Cs)即可。在本例中會滿足下列條件
Cs=V2 x t2+ V3 x t3，其中U=t2+t3。
再請參照圖9,其示出了判別單元變更命令信號使步進(jìn)馬達(dá)能延長時間 以達(dá)成原命令步數(shù)的信號vs.時間的圖表。例如，驅(qū)動單元106下令時間tl后步進(jìn)馬達(dá)102需到達(dá)指定的命令步數(shù) Cs,例如在10秒內(nèi)走4600步。判別單元判斷依照步進(jìn)馬達(dá)102現(xiàn)有的速度 V2能否在時間tl內(nèi)到達(dá)命令步數(shù)(對應(yīng)步驟ST11)。當(dāng)判別單元108判定根 據(jù)步進(jìn)馬達(dá)102現(xiàn)有的速度V2無法在時間內(nèi)達(dá)到命令步數(shù)4600步(Cs)，例 如僅能到4460步。且判別單元108判斷出就算提高速度也無法在時間U達(dá) 到命令步數(shù)時(對應(yīng)于步驟ST12)，便截斷驅(qū)動單元106的命令信號，準(zhǔn)許步 進(jìn)馬達(dá)102以更長的時間，例如延長一段時間t3，讓步進(jìn)馬達(dá)完成命令步數(shù) 4600步(Cs)(對應(yīng)于步驟ST13-2)。在本例中會滿足下列條件
Cs=V2 x t2+ V3 x t3,其中tl=t2, V2=V3。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何 熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾， 因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視本發(fā)明的申請專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控一步進(jìn)馬達(dá)，該步進(jìn)馬達(dá)被一驅(qū)動單元驅(qū)動，該驅(qū)動單元發(fā)出一命令信號，并驅(qū)動該步進(jìn)馬達(dá)重復(fù)下列的動作，從一起點位置轉(zhuǎn)動到一終點位置再回歸到該起點位置，該步進(jìn)馬達(dá)控制系統(tǒng)包括一編碼器，機(jī)械耦接至該步進(jìn)馬達(dá)，檢測該步進(jìn)馬達(dá)的狀態(tài)并發(fā)出一狀態(tài)信號；一判別單元，實時接收該驅(qū)動單元的該命令信號及該編碼器的該狀態(tài)信號，將該命令信號與該狀態(tài)信號的差值隨時間的變化作為一誤差數(shù)據(jù)，并根據(jù)該命令信號和該狀態(tài)信號來判斷該步進(jìn)馬達(dá)是處于下列哪一種狀態(tài)從該起點位置出發(fā)、處于動作中、到達(dá)該終點位置、回歸到該起點位置的狀態(tài)，當(dāng)判斷該步進(jìn)馬達(dá)處于動作中的狀態(tài)時，把此時的該誤差數(shù)據(jù)記錄為一跟蹤誤差，并根據(jù)該跟蹤誤差來判斷是否要發(fā)出警戒；一報知單元，耦接至該判別單元，當(dāng)該判別單元判斷要發(fā)出警戒時，執(zhí)行一報知功能。
2. 如權(quán)利要求1所述的步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)，其中，當(dāng)該判別單元判斷該 步進(jìn)馬達(dá)處于回歸到該起點的狀態(tài)時，把此時的該誤差數(shù)據(jù)記錄為 一起點誤 差，并根據(jù)該起點誤差來判斷是否要發(fā)出警戒。
3. 如權(quán)利要求1所述的步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)，其中，該狀態(tài)信號包括該馬 達(dá)的步數(shù)、該馬達(dá)的速度及該馬達(dá)的加速度中至少一者，該命令信號包括命 令步數(shù)、命令速度、及命令加速度中至少一者。
4. 如權(quán)利要求1所述的步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)，其中，當(dāng)該命令信號與該狀 態(tài)信號的關(guān)系滿足下式時，該判別單元判定要發(fā)出警戒(I該狀態(tài)信號-該命令信號l /該命令信號)〉一預(yù)定值。
5. 如權(quán)利要求1所述的步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)，還包括一反饋線路，其中該 判別單元介由該反饋線路發(fā)布修正后的命令信號給該步進(jìn)馬達(dá)，以至少兩步 驟使該步進(jìn)馬達(dá)到達(dá)該命令信號所對應(yīng)的命令步數(shù)。
6. 如權(quán)利要求5所述的步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)，其中，該至少兩步驟包括當(dāng) 該命令信號為時間tl后該步進(jìn)馬達(dá)到達(dá)指定的命令步數(shù)Sc時，將該時間tl 內(nèi)拆成至少兩段時間t2、 t3，在t2時間中該步進(jìn)馬達(dá)的速度V2，在t3時間中該步進(jìn)馬達(dá)的速度V3，調(diào)整該t2、 t3、 V2、 V3使?jié)M足下式 Sc=V2 x t2+ V3 x t3,其中tl=t2+t3。
7. 如權(quán)利要求5所述的步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)，其中，該至少兩步驟包括當(dāng) 該命令信號為時間tl后該步進(jìn)馬達(dá)到達(dá)指定的命令步數(shù)Sc時，在大于該時 間tl的期間拆成至少兩段時間t2、 t3，在t2時間中該步進(jìn)馬達(dá)的速度V2， 在t3時間中該步進(jìn)馬達(dá)的速度V3,調(diào)整該V2、 t3使?jié)M足下式Sc=V2 x t2+ V3 x t3,其中U=t2， V2=V3。
8. 如權(quán)利要求1所述的步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)，其中，該報知單元包括一蜂 鳴器。
9. 如權(quán)利要求1所述的步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)，其中，該驅(qū)動單元包括一模 擬數(shù)字輸入輸出單元，把模擬命令轉(zhuǎn)成數(shù)字命令以作為該命令信號。
10. 如權(quán)利要求1所述的步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)，還包括一電容濾波器，耦 接在該報知單元和該編碼器之間。
11. 一種步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控方法，監(jiān)控一步進(jìn)馬達(dá)，該步進(jìn)馬達(dá)重復(fù)下列的 動作，從一起點位置轉(zhuǎn)動到一終點位置再回歸到該起點位置，該步進(jìn)馬達(dá)監(jiān) 控方法包括實時檢測該步進(jìn)馬達(dá)的一狀態(tài)信號及該步進(jìn)馬達(dá)所接收的一命令信號； 將該命令信號與該狀態(tài)信號的差值隨時間的變化作為 一誤差數(shù)據(jù)，并根 據(jù)該命令信號和該狀態(tài)信號來判斷該步進(jìn)馬達(dá)是處于下列哪一種狀態(tài)從該 起點位置出發(fā)、處于動作中、到達(dá)該終點位置、回歸到該起點位置的狀態(tài)， 當(dāng)判斷該步進(jìn)馬達(dá)處于動作中的狀態(tài)時，把此時的該誤差數(shù)據(jù)記錄為一跟蹤 誤差，并根據(jù)該跟蹤誤差來判斷是否要發(fā)出警戒。
12. 如權(quán)利要求11所述的步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控方法，其中，該命令信號包括命 令步數(shù)、命令速度，及命令加速度中至少一者，該狀態(tài)信號包括該馬達(dá)的步 數(shù)、該馬達(dá)的速度及該馬達(dá)的加速度中至少一者。
13. 如權(quán)利要求11所述的步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控方法，還包括根據(jù)該誤差數(shù)據(jù)來 判斷該步進(jìn)馬達(dá)的使用狀態(tài)。
14. 如權(quán)利要求13所述的步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控方法，其中，判斷該步進(jìn)馬達(dá)的 使用狀態(tài)包括當(dāng)因該跟蹤誤差發(fā)出警戒時，判斷該步進(jìn)馬達(dá)已達(dá)老化狀態(tài)。
15. 如權(quán)利要求11所述的步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控方法，其中，當(dāng)該命令信號與該 狀態(tài)信號的關(guān)系滿足下式時，則判定要發(fā)出警戒(I該狀態(tài)信號-該命令信號l /該命令信號)〉一預(yù)定值。
16. 如權(quán)利要求15所述的步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控方法，其中，該預(yù)定值是人為設(shè) 定的誤差容限值，或是從該誤差數(shù)據(jù)里根據(jù)統(tǒng)計學(xué)演算出的誤差容限值。
17. 如權(quán)利要求11所述的步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控方法，還包括在接收到該命令信 號后，以至少兩步驟使該步進(jìn)馬達(dá)到達(dá)該命令信號所對應(yīng)的命令步數(shù)。
18. 如權(quán)利要求17所述的步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控方法，其中，該至少兩步驟包括 當(dāng)該命令信號為時間tl后該步進(jìn)馬達(dá)到達(dá)指定的命令步數(shù)Sc時，將該時間 tl內(nèi)拆成至少兩段時間t2、 t3，在t2時間中該步進(jìn)馬達(dá)的速度V2，在t3 時間中該步進(jìn)馬達(dá)的速度V3，調(diào)整該t2、 t3、 V2、 V3使?jié)M足下式Sc=V2 x t2+ V3 x t3，其中tl=t2+t3。
19. 如權(quán)利要求17所述的步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控方法，其中，該至少兩步驟包括 當(dāng)該命令信號為時間U后該步進(jìn)馬達(dá)到達(dá)指定的命令步數(shù)Sc時，在大于該 時間tl的期間拆成至少兩段時間t2、 t3,在t2時間中該步進(jìn)馬達(dá)的速度V2， 在t3時間中該步進(jìn)馬達(dá)的速度V3，調(diào)整該V2、。使?jié)M足下式Sc=V2 x t2+ V3 x t3，其中tl=U， V2=V3。
20. 如權(quán)利要求11所述的步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控方法，其中，當(dāng)判斷該步進(jìn)馬達(dá) 處于回歸到該起點位置的狀態(tài)時，把此時的該誤差數(shù)據(jù)記錄為一起點誤差， 并根據(jù)該起點誤差來判斷是否要發(fā)出警戒。
21. 如權(quán)利要求20所述的步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控方法，還包括根據(jù)該誤差數(shù)據(jù)來 判斷該步進(jìn)馬達(dá)的使用狀態(tài)。
22. 如權(quán)利要求21所述的步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控方法，其中，判斷該步進(jìn)馬達(dá)的 使用狀態(tài)包括當(dāng)因該起點誤差發(fā)出警戒時，判斷與該步進(jìn)馬達(dá)耦接的傳動或 檢測元件需要調(diào)整、校正、更換。
23. —種步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控方法，監(jiān)控一步進(jìn)馬達(dá)，該步進(jìn)馬達(dá)重復(fù)下列的 動作，從一起點位置轉(zhuǎn)動到一終點位置再回歸到該起點位置，該步進(jìn)馬達(dá)監(jiān) 控方法包括實時檢測該步進(jìn)馬達(dá)的 一狀態(tài)信號；實時檢測該步進(jìn)馬達(dá)所接收的 一命令信號；記錄該命令信號與該狀態(tài)信號的差值隨時間的變化作為一誤差數(shù)據(jù)，根 據(jù)該命令信號和該狀態(tài)信號來判斷該步進(jìn)馬達(dá)是處于下列哪一種狀態(tài)從該起點位置出發(fā)、處于動作中、到達(dá)該終點位置、回歸到該起點位置的狀態(tài)，當(dāng)判斷該步進(jìn)馬達(dá)處于動作中的狀態(tài)時，把此時的該誤差數(shù)據(jù)記錄為 一跟蹤 誤差，當(dāng)判斷該步進(jìn)馬達(dá)處于回歸到該起點位置的狀態(tài)時，把此時的該誤差數(shù)據(jù)記錄為一起點誤差；根據(jù)該誤差數(shù)據(jù)來判斷下列兩者中至少 一者判斷該步進(jìn)馬達(dá)是否已達(dá) 老化狀態(tài)、與該步進(jìn)馬達(dá)耦接的傳動或檢測元件是否需要調(diào)整、校正、更換。
全文摘要
一種步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控方法，其中步進(jìn)馬達(dá)重復(fù)下列的動作，從起點位置轉(zhuǎn)動到終點位置再回歸到起點位置。步進(jìn)馬達(dá)監(jiān)控方法包括實時檢測步進(jìn)馬達(dá)的狀態(tài)信號及步進(jìn)馬達(dá)所接收的命令信號、將命令信號與狀態(tài)信號的差值隨時間的變化作為誤差數(shù)據(jù)，并根據(jù)命令信號和狀態(tài)信號來判斷步進(jìn)馬達(dá)是處于從該點位置出發(fā)、處于動作中、到達(dá)終點位置、或是回歸到起點位置的狀態(tài)，當(dāng)判斷步進(jìn)馬達(dá)處于動作中的狀態(tài)時，把此時的誤差數(shù)據(jù)記錄為跟蹤誤差，并根據(jù)跟蹤誤差來判斷是否要發(fā)出警戒。
文檔編號H02P8/34GK101499764SQ20081000480
公開日2009年8月5日 申請日期2008年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月31日
發(fā)明者張凱哲, 李文猶, 裘克文 申請人:聯(lián)華電子股份有限公司