專利名稱：探測系統(tǒng)及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的由探測頭構(gòu)成的探測系統(tǒng)，探測頭 具有探針和發(fā)送-接收元件，其中在探測頭和發(fā)送-接收元件之間可以進(jìn)行無線的信息傳 輸。本發(fā)明還涉及這種探測系統(tǒng)的根據(jù)權(quán)利要求10的工作方法。
背景技術(shù)：
探測系統(tǒng)通常包括移動的探測頭和靜止的發(fā)送-接收部件。探測頭形式為具有可 移動探針的按鍵開關(guān)(Tastschalter)，它在從其靜止位置移動離開時或者在接觸探針時發(fā) 出信號，這種探測頭特別是用于確定工件的位置，所述工件夾緊在材料加工機器例如機床 中。在探針的靜止位置，探測不與有待探測的工件接觸。在探針與工件接觸時，探針從其靜 止位置移動離開，并通過合適的變換器產(chǎn)生電的傳感器信號，如果這種移動超過了預(yù)定的 探測閾值(Tastsctwelle)。電的傳感器信號然后通常被轉(zhuǎn)換成紅外信號，從而通過這種方 式實現(xiàn)無接觸地且無線地將信號傳輸至探測系統(tǒng)的發(fā)送-接收元件。然后在該發(fā)送-接收元件中將這種無線傳輸信號又轉(zhuǎn)換成電的信號。探測系統(tǒng)的 發(fā)送-接收元件與分析單元連接，電的信號被繼續(xù)傳輸至該分析單元，并被分析，最后例如 準(zhǔn)備用于控制機床。在那里然后可以基于相關(guān)機床的所測位置來確定有待測量的工件的位 置。因此利用相應(yīng)的探測頭例如可以探測工件的輪廓，但也可以探測工具的輪廓。在 探測工件的情況下，探測頭通常相對于發(fā)送-接收元件可移動地布置，而在探測工具的情 況下，探測頭通常相對于發(fā)送-接收元件靜止地安裝。由公開文獻(xiàn)WO 2007/028964 Al已知一種開頭部分所述類型的探測系統(tǒng)，其中公 開到可備選地通過紅外光或無線電進(jìn)行無線信號傳輸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提出一種探測系統(tǒng)或一種探測系統(tǒng)工作方法，其整體上適合 于達(dá)到較高的測量精度。采用本發(fā)明還可以實現(xiàn)探測系統(tǒng)可靠而簡單地工作。根據(jù)本發(fā)明，該目的通過權(quán)利要求1或權(quán)利要求10的特征得以實現(xiàn)。據(jù)此，探測系統(tǒng)包括探測頭，該探測頭具有探針和傳感器元件。通過探針的接觸， 可由傳感器元件產(chǎn)生傳感器信號，該傳感器信號含有探測信息，從而傳感器信號也作為探 測信息的載體。探測系統(tǒng)還包括發(fā)送-接收元件。探測頭和發(fā)送-接收元件經(jīng)過適當(dāng)配置， 使得在它們之間可產(chǎn)生一種無線的信息傳輸。在這里，探測信息可利用第一信號由探測頭 傳輸至發(fā)送-接收元件，所述第一信號的載波是光波。另外，在探測頭和發(fā)送-接收元件之 間可利用另一種信號來傳輸另一種信息和其它信息，所述另一種信號的載波是無線電波。探測信息給出探針是否與待測體接觸的情況。不同于探測信息的信息可以視為其 匕fn息ο下面，特別是其載波是光波的信號系指以調(diào)制的光波形式存在的信號。光波在下面系指處于0. 3ΤΗζ ( λ = lmm)和30PHz ( λ = IOnm)之間的頻帶內(nèi)的電磁波。光波最好處 于IOOTHz (λ = 3ym)至1000ΤΗζ(λ = 0. 3 μ m)的頻帶內(nèi)。光波特別是可以配屬于紅外 光譜。為了發(fā)送和接收其載波是光波的信號，特別是可以使用光電的組件。其載波是無線電波的信號系指以調(diào)制的無線電波形式存在的信號。為了發(fā)送和接 收其載波是無線電波的信號，可以使用天線裝置。用于無線電波的優(yōu)選的頻帶位于0. 3MHz 和300GHz之間。根據(jù)有利的設(shè)計，無線電波具有在3MHz和30GHz之間的頻率。在此，探測頭針對光波可以被設(shè)計成無傳感器，從而該探測頭不會接收其載波是 光波的信號。此外可以適當(dāng)?shù)嘏渲锰綔y頭，使得通過它既能發(fā)送無線電波又能接收無線電 波。發(fā)送-接收元件可以經(jīng)過適當(dāng)配置，使得通過它能接收光波和發(fā)送無線電波，特別是可 以將發(fā)送-接收元件配置成還能附加地接收無線電波。發(fā)送-接收元件還可以針對光波被 設(shè)計成無傳感器或者無反應(yīng)(stumm)，從而該發(fā)送-接收元件不會發(fā)送其載波是光波的信 號。在本發(fā)明的一種優(yōu)選設(shè)計中，可以將傳感器元件設(shè)計成機械作用的元件例如應(yīng)變 計或壓電元件，或者在光裝置中實現(xiàn)成光作用的元件例如光敏元件。在本發(fā)明的一種有利設(shè)計中，可以將其它信號由發(fā)送-接收元件傳輸至探測頭。 替代地或補充地，可以將其它信號由探測頭傳輸至發(fā)送-接收元件。還可以在傳輸多個其 它信號時將這些其它信號由探測頭傳輸至發(fā)送-接收元件和由發(fā)送-接收元件傳輸至探測 頭，其中這些其它信號按照定義不含有或不帶有探測信息。有利的是，可將另一信號由探測頭傳輸至發(fā)送-接收元件，這種另一信號含有或 帶有探測信息，其載波是無線電波。在本發(fā)明的其它設(shè)計中，可以同時地或并行地利用第一信號和另一信號將探測信 息由探測頭發(fā)出至或發(fā)送至發(fā)送-接收元件。相關(guān)地還可以適當(dāng)?shù)嘏渲锰綔y系統(tǒng)，使得一 旦要么第一信號要么另一信號已在發(fā)送-接收元件中準(zhǔn)備好輸出，就可根據(jù)這兩種信號中 哪一種信號首先或者最先準(zhǔn)備好輸出，將探測信息由發(fā)送-接收元件電子地輸出至后續(xù)電 子機構(gòu)，首先準(zhǔn)備好輸出的信號在時間上可提前輸出。特別是可以在探測頭和/或在發(fā)送-接收元件中設(shè)置有電子單元，通過該電子單 元來求得時間差，這些時間差需要用來電子地處理在探測頭和/或發(fā)送-接收元件中的探 測信息。于是可以基于這些時間差，將相應(yīng)的矯正時間段輸出至后續(xù)電子機構(gòu)，用于優(yōu)化測 量精度。當(dāng)在發(fā)送-接收元件和后續(xù)電子機構(gòu)之間使用數(shù)據(jù)總線時，輸出矯正時間段是特 別有利的。最好適當(dāng)?shù)嘏渲锰綔y系統(tǒng)，使得探測信息能冗余地在時間上相繼地由發(fā)送-接收 元件輸出至后續(xù)電子機構(gòu)?？扇哂嗟叵嗬^輸出的探測信息特別是可以一方面基于第一信 號，另一方面基于另一信號。作為備選方案，可以適當(dāng)?shù)嘏渲锰綔y系統(tǒng)，使得在發(fā)送-接收元件中可接收第一 信號和另一信號，并以如下方式分析，即可以對第一信號和另一信號的正確冗余接收進(jìn)行 檢查。只要這種檢查的結(jié)果是正面的，就可以將確認(rèn)信息輸出至后續(xù)電子機構(gòu)，后續(xù)電子 機構(gòu)對探測信息的順暢接收予以確認(rèn)。由此可以特別是相繼地將探測信息和確認(rèn)信息由發(fā) 送-接收元件輸出至后續(xù)電子機構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)計，可以適當(dāng)?shù)嘏渲锰綔y系統(tǒng)，使得能以預(yù)先給定的特別是恒定的時間偏差(kitversatz)將探測信息由發(fā)送-接收元件輸出至后續(xù)電子機構(gòu)。本發(fā)明還包括一種具有所述組件的探測系統(tǒng)的工作方法。本發(fā)明的有利設(shè)計可由從屬權(quán)利要求得到。


本發(fā)明的探測系統(tǒng)和方法的其它細(xì)節(jié)和優(yōu)點可由下面對照附圖對兩個實施例的 說明得到。圖中示出圖1為探測系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖2為具有傳感器元件的探測頭的詳圖；圖3a為根據(jù)第一實施方式的探測頭和發(fā)送-接收元件的發(fā)送和接收單元的原理 方框圖；圖北為根據(jù)第二實施方式的探測頭和發(fā)送-接收元件的發(fā)送和接收單元的原理 方框圖；圖4示出，在探測系統(tǒng)所處的位置，探測頭或探針與工件接觸；圖fe為根據(jù)第一實施方式的信號傳輸和處理的時間圖；圖恥為根據(jù)第二實施方式的信號傳輸和處理的時間圖。
具體實施例方式在圖1中示出一種包括探測頭1和發(fā)送-接收元件2的探測系統(tǒng)。探測頭1可以 通過錐形夾具1.1被夾入到機床的主軸中。探測頭1的縱軸線X同時是錐形夾具1.1的中 軸線。與縱軸線X平行且同心地在探測頭1上設(shè)有圓柱形的探針1. 2，該探針在一端上具有 觸頭。在圖2中以局部視圖示出了探測頭1的內(nèi)部?？偣灿腥齻€壓敏的傳感器元件1. 5 位于印制電路板1. 4上，在圖2中只能看到其中的一個傳感器元件。在每個傳感器元件1. 5 的表面上分別設(shè)有膜片1. 6，所述膜片分別被觸頭1. 7接觸，其中觸頭1. 7通過保持件1. 8 被精確地相對于傳感器元件1. 5固定在預(yù)定的位置。探針1. 2的臂支在每個觸頭1. 7上， 該臂總是被彈簧1. 9預(yù)加應(yīng)力。為了給探測頭1供應(yīng)能量，在探測頭1中設(shè)置有圖中未示 出的電池。探測頭1還具有窗口 1. 10，該窗口被設(shè)計成既能透過光波，又能透過無線電波。根 據(jù)圖3a，發(fā)送和接收單元1. 3位于探測頭1中。該發(fā)送和接收單元具有光源1. 31，這些光 源由探測頭1中的電池供電，并沿著探測頭1的圓周錯開地布置。在所示范例中，在探測頭 1上設(shè)有六個光源1.31，這些光源沿著探測頭1上的圓周線各錯開60°布置。如在圖3a中 示意性地示出，這些光源1. 31由位于探測頭1中的CPU 1. 32控制。這些光源在此可以發(fā) 出波長λ, = 880ηπι的光波，這相當(dāng)于頻率&約為340THZ。此外，探測頭1被設(shè)計成無針 對光波的傳感器，從而探測頭1不會接收到基于光波的信號。另外，在探測頭1中設(shè)有帶有天線1. 33的無線電收發(fā)兩用機1. 34。天線1. 33例 如在窗口 1. 10的后面作為環(huán)繞的線材安置在探測頭1中。在本范例中，發(fā)送-接收元件2固定在機床的靜止的部件3上，且具有既能透過光波又能透過無線電波的窗口 2. 1，在該窗口的后面設(shè)置有光電的接收器2. 3和另一帶有天 線2. 5的無線電收發(fā)兩用機2. 6 (見圖3a)。發(fā)送-接收元件2還包括模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器 2. 4和例如形式為FPGA元件的集成的電路2. 7。替代地也可以在發(fā)送-接收元件2中使用 必要時帶有可調(diào)節(jié)的放大器的觸發(fā)電路。通過一種多芯的電纜2.2使得發(fā)送-接收元件2與其在電網(wǎng)上的電源連接。此 外，發(fā)送-接收元件2通過電纜2. 2與后續(xù)電子機構(gòu)(Folgeelektronikb電連接，進(jìn)而與 相關(guān)的機床電連接，所述后續(xù)電子機構(gòu)例如可以是數(shù)字控制機構(gòu)。另外在第一實施例中，在 發(fā)送-接收元件2與后續(xù)電子機構(gòu)5之間設(shè)有雙向的數(shù)據(jù)總線連接機構(gòu)。在這些實施例中，無線電收發(fā)兩用機1.34、2.6能發(fā)出和接收頻率為fK = 2. 4GHz ( λ F = 12. 5cm)的無線電波。在真正的測量工作之前，探測頭1例如固定在機床的主軸中，然后被接通。在這種 情況下，發(fā)送-接收元件2的無線電收發(fā)兩用機2. 6通過天線2. 5發(fā)出接通信號R3，該接 通信號含有接通信息，其載波是無線電波。該接通信號R3通過探測頭1的天線1. 33來接 收，并被無線電收發(fā)兩用機1.34繼續(xù)處理。借助CPU 1.32，利用接通信息來觸發(fā)探測頭1 的接通或激活，從而可以開始測量工作。只要探測頭1第一次投入工作，發(fā)送-接收元件2就可以詢問探測頭1的參數(shù)信 息特別是型號信息。該信息借助參數(shù)信號R4由探測頭1傳輸至發(fā)送-接收元件2，所述參 數(shù)信號的載波是無線電波。型號信息必要時還被繼續(xù)傳輸至后續(xù)電子機構(gòu)5，并對后續(xù)電子 機構(gòu)5和/或發(fā)送-接收元件2進(jìn)行相應(yīng)的配置。另外然后可以檢查，探測頭1是否被認(rèn)證利用安裝在機床中的發(fā)送-接收元件2 進(jìn)行工作。為此，通過無線電收發(fā)兩用機2. 6開始相應(yīng)的詢問。這種詢問引起認(rèn)證信息借 助認(rèn)證信號R5由探測頭1傳輸至發(fā)送-接收元件2，所述認(rèn)證信號的載波是無線電波。如 果該認(rèn)證信息被成功地傳輸至發(fā)送-接收元件2，即存在工作授權(quán)，則這種情況被繼續(xù)傳送 給后續(xù)電子機構(gòu)5，且必要時可以給出用于機床的一定的控制選擇方案。如果得到否定的認(rèn) 證結(jié)果，則必要時，例如在必須承擔(dān)費用地(kostenpflichtig)采用所述控制選擇方案情 況下，仍可以使得探測系統(tǒng)中的探測頭1工作?？梢杂羞x擇地適當(dāng)配置探測系統(tǒng)，使得在真正測量工作之前還可以調(diào)節(jié)三種不同 的模式。特別是操作者可以在接通發(fā)送-接收元件2之后選擇探測系統(tǒng)應(yīng)在純無線電模式 下工作a)，還是在純I R模式下工作b)，或者在混合模式下工作c)。在根據(jù)選擇方案a)的無線電模式下，利用信號使得全部信息由探測頭1傳輸至發(fā) 送-接收元件2，反之亦然，所述信號的載波是無線電波。該選擇方案特別是可以在如下情 況下選取在后續(xù)的應(yīng)用情況下例如需要較大的有效距離用于信號傳輸，和/或在狹窄的 空間上存在多個探測頭1。根據(jù)選擇方案b)的純頂模式的特征在于，利用信號使得全部信息由探測頭1傳 輸至發(fā)送-接收元件2，所述信號的載波是光波。該選擇方案例如在如下情況下選取要求 對無線電波的抗干擾性很高，和/或減小延遲的信號傳輸很重要。盡管根據(jù)選擇方案a)和b)的工作分別僅基于載波的形式，但仍針對通過光波和 無線電波的信號傳輸來構(gòu)造探測系統(tǒng)。探測系統(tǒng)通常按照混合模式C)工作。這種工作方式基于對實施例的后續(xù)描述。
每個探測系統(tǒng)通常都手動地或自動地配設(shè)有無線電頻道編號，例如如果在機房中 有多個探測系統(tǒng)在并行工作。探測系統(tǒng)包括發(fā)送-接收元件2和一個或多個探測頭1。由 于在使用多個探測頭1情況下在某一時刻始終都只有一個探測頭1激活，所以可以給每個 探測系統(tǒng)或者每個發(fā)送-接收元件2分配一個無線電頻道編號，從而在探測系統(tǒng)內(nèi)可以毫 無問題地給多個探測頭1指配相同的無線電頻道編號。無線電頻道編號可以同時用作光波 路徑上的傳輸?shù)刂罚纱丝梢葬槍Τ蛎看渭せ畹奶綔y頭1的傳輸，在裝置成本最低且使 用較短的地址情況下，進(jìn)行一致的指配。為簡單起見，下面介紹一種只包括一個探測頭1的 探測系統(tǒng)。在測量工作中，探測頭1在機床的加工空間內(nèi)移動，或者圍繞垂直于縱軸線X的軸 擺動。在測量工作中，探測頭1的無線電收發(fā)兩用機1. 34持續(xù)地將含有準(zhǔn)備就緒信息的準(zhǔn) 備就緒信號R2傳輸至發(fā)送-接收元件2，以便通知與探測頭1的通信已正常工作。準(zhǔn)備就 緒信息因而通過準(zhǔn)備就緒信號R2來傳輸，準(zhǔn)備就緒信號的載波是無線電波。在發(fā)送-接收 元件2接收到準(zhǔn)備就緒信息的情況下維持測量工作。如果例如由于電磁干擾而致使準(zhǔn)備就 緒信號R2的順暢傳輸失敗，例如在發(fā)送-接收元件2的確認(rèn)通報未出現(xiàn)時，則探測頭1將準(zhǔn) 備就緒信號R2以及另一準(zhǔn)備就緒信號L2取消(absetzen)。相反，由光源1. 31發(fā)出所述另 一準(zhǔn)備就緒信號L2，其中該信號的載波相應(yīng)地是光波。如果準(zhǔn)備就緒信號R2被成功傳輸， 或者也可以是只有所述另一準(zhǔn)備就緒信號L2被成功傳輸，則繼續(xù)維持測量工作。通過這種 方式能有效地減小對探測系統(tǒng)的測量工作的不利影響，即使存在很強的電磁干擾影響。替代地也可以只傳輸所述另一準(zhǔn)備就緒信號L2，而不冗余地利用無線電傳輸其它 準(zhǔn)備就緒信號R2。在圖4中所示的狀況下，探針1. 2探觸工件4，該工件固定在機床的夾緊臺3'上。 在這種狀況下，傳感器元件1. 5在時刻、產(chǎn)生電的傳感器信號E1，該傳感器信號相應(yīng)地含 有探測信息。傳感器信號El的出現(xiàn)導(dǎo)致發(fā)送第一信號Li，同時發(fā)送另一信號R1，其中這兩 者本身也含有探測信息。第一信號Ll被光源1.31在時刻tu (見圖5a)發(fā)出(absetzen)，因而該信號所具 有的載波是光波。該探測信息或第一信號Ll被發(fā)送至發(fā)送-接收元件2，并被光電的接收 器2. 3在時刻沁接收。在這里，第一信號Ll被轉(zhuǎn)換為電的信號，該電的信號在模擬-數(shù)字 轉(zhuǎn)換器2. 4中被數(shù)字化，然后被輸送給集成的電路2. 7，于是使得用于在時刻、3通過電纜 2. 2輸出至后續(xù)電子機構(gòu)5的探測信息準(zhǔn)備就緒。在通過光波進(jìn)行的信息傳輸順暢且無干 擾的情況下，在探測時刻、與探測信息從發(fā)送-接收元件2輸出至后續(xù)電子機構(gòu)5的時刻 、3之間大約要經(jīng)歷0. 2ms ( Δ tL = tL3-t0 0. 2ms)。相關(guān)地應(yīng)考慮到，信號Ll但也可以是 另一信號Rl在從探測頭1至發(fā)送-接收元件2的路徑上所需要的時間短得看不到，故下面 不再予以考慮。出于這個原因，在圖如和恥中示出的時段并不精準(zhǔn)。另一信號Rl被與探測頭1的天線1. 33連接的無線電收發(fā)兩用機1. 34在時刻tK1 發(fā)出，因而該信號所具有的載波是無線電波。探測信息因而冗余地通過另一信號Rl被傳 輸至發(fā)送-接收元件2。在當(dāng)前情況下，另一信號Rl在時刻tK2被天線2. 5接收，并被無線 電收發(fā)兩用機2. 6轉(zhuǎn)換為數(shù)字的電信號。隨后，它被輸送給集成的電路2. 7。通常，探測信 息在無線電波的路徑上傳播所需要的時間整體上要比通過光波傳輸長，這特別是因為對探 測信息的電子后續(xù)處理所需要的時間有所不同。在本范例中，通過無線電波傳輸探測信息所需要的時段Δ、約為1ms，該時段從探測時刻、到探測信息由發(fā)送-接收元件2輸出至 后續(xù)電子機構(gòu)5為止(Δ tK = tE3-t0 ^ lms)。如果有電磁干擾妨礙另一信號Rl的傳輸，則 Δ tK的值還會明顯延長。一旦探測信息被傳輸至后續(xù)電子機構(gòu)5，就確定接觸工件所在的位置，后續(xù)電子機 構(gòu)5在該位置同時觸發(fā)機床停機，從而探測頭1相對于工件4不再移動。機床通常具有精 確的測量裝置，這些測量裝置確定主軸位置，從而這些測量值被用于確定接觸位置。由于 Δ tK通常大于Δ、，因此探測信息通過光波傳輸路徑在時刻tK3就已經(jīng)到達(dá)在后續(xù)電子機構(gòu) 5中。相應(yīng)地，在所示范例中，通過光波傳輸?shù)奶綔y信息因而在后續(xù)電子機構(gòu)5中觸發(fā)所述 措施。盡管在時刻tK3重新將通過另一信號Rl傳輸?shù)奶綔y信息傳輸至后續(xù)電子機構(gòu)5，用 于確認(rèn)實際上已經(jīng)進(jìn)行了探測過程。據(jù)此適當(dāng)?shù)嘏渲锰綔y系統(tǒng)，使得探測信息能冗余地相 繼地由發(fā)送-接收元件2輸出至后續(xù)電子機構(gòu)5。但也有可能例如由于第一信號Ll的干擾致使在探測時刻、與探測信息由發(fā) 送-接收元件2輸出至后續(xù)電子機構(gòu)5的時刻t J之間所產(chǎn)生的時段At廣大于時段AtK。 更為常見地還會出現(xiàn)如下情況，即探測信息通過光波路徑傳輸完全失敗(AtJ—⑴)。在 這種情況下，通過無線電波傳輸?shù)奶綔y信息觸發(fā)測量停止。通過光波傳輸?shù)奶綔y信息于是 必要時用作對探測過程的確認(rèn)。為了提高測量精度，可以在發(fā)送-接收元件2中將第一信號Ll的接收時刻、和/ 或另一信號Rl的接收時刻tK2固定。還可以確定以后的、和/或tK3，在此時刻，探測信息 分別被輸出至后續(xù)電子機構(gòu)5。有關(guān)在第一信號Ll的接收時刻、與探測信息由發(fā)送-接 收元件2輸出至后續(xù)電子機構(gòu)5的時刻tu之間所經(jīng)歷過的時間Δ t2j = tL3-tL2)的信息 也可以輸出至后續(xù)電子機構(gòu)5。作為補充或替代方案，也可以確定在另一信號Rl的接收時 刻tK2與探測信息由發(fā)送-接收元件2輸出至后續(xù)電子機構(gòu)5的時刻tK3之間所經(jīng)歷過的時 間At2K( = tK3_tK2)。所經(jīng)歷過的時間Δ Δ Uk因而相當(dāng)于相應(yīng)地電子地處理發(fā)送-接 收元件2中的探測信息所需要的時間。所經(jīng)歷過的時間Δ、、Δ tK中的較短者于是在確定接觸位置時在考慮到探測頭1 相對于工件4的移動速度情況下在后續(xù)電子機構(gòu)中使用。另外，為了提高測量精度，可以適當(dāng)?shù)嘏渲锰綔y頭1，使得在該探測頭中求得在探 測時刻tQ(出現(xiàn)傳感器信號El)與通過天線1. 33發(fā)出另一信號Rl的時刻tK1之間所經(jīng)歷 過的時間差A(yù)tlK(AtlK =砧-、)。時間差八^1；因而相當(dāng)于電子地處理探測頭1中的探 測信息所需要的時間。有關(guān)時間差Δ 1κ的信息與探測信息一起利用時間差信號R7被傳 輸至發(fā)送-接收元件2，該時間差信號的載波是無線電波。時間差A(yù)tlK也可以稱為矯正時 段Δ tK，基于該時間差的信息于是最終也由發(fā)送-接收元件2輸出至后續(xù)電子機構(gòu)5，且在 確定接觸位置時在考慮到移動速度的情況下使用。對于通過光波進(jìn)行的傳輸而言，也可以采用類似的方法來求得電子地處理探測頭 1中的探測信息的時間差A(yù)tly并用光波發(fā)送。但為了優(yōu)化探測頭1的能量消耗，可以省去求取在探測時刻、(出現(xiàn)傳感器信號 El)與通過光源1. 33發(fā)出第一信號Ll的時刻tu之間所經(jīng)歷過的時間差Δ tlLO由此無需 將有關(guān)該時間差的信息通過光波路徑傳輸至發(fā)送-接收元件2，這在能量方面有利。盡管如 此，在這種情況下仍可以成功地提高測量精度。為此，在發(fā)送-接收元件2中存儲有恒定的時間差△、，該時間差被考慮近似地作為電子地處理探測頭1中的探測信息所需要的時間， 只要探測信息通過第一信號Ll被接收。替代地，針對優(yōu)化測量工作，也可以通過光波將時間差Δ tlL傳輸至發(fā)送-接收元 件2。為了減少要傳輸?shù)男畔?，首先可以假定如下前提，即必須將具有固定的保持恒定的時 間長度Δ tlLF的數(shù)據(jù)幀(Datenrahmen)由探測頭1發(fā)送η次，直至實現(xiàn)順暢的接收(η為自 然數(shù)，且>1)。只要時間長度At^作為恒定的時間存儲在發(fā)送-接收元件2或后續(xù)電子 機構(gòu)5中，在那里就可以只通過傳輸次數(shù)η來確定時間差A(yù)t。同時考慮關(guān)系式Atl = η · At‘+K，其中K是給定的時間常數(shù)。在這種情況下，有關(guān)次數(shù)η的信息也可以通過光波 來傳輸。有關(guān)值K和Δ tlLF的信息優(yōu)選分別在發(fā)送-接收元件2和探測頭1之間建立通信 的情況下傳輸，然后在真正的測量工作期間保持不變地存儲在發(fā)送-接收元件2或后續(xù)電 子機構(gòu)5中。由此可以為了矯正接觸位置而將有關(guān)后續(xù)的矯正時段Δ tK的信息由發(fā)送-接收 元件2輸出至后續(xù)電子機構(gòu)5 a)在通過光波傳輸探測信息的情況下Δ tK = Δ tc ；或 Δ tK = Δ tlL ；或 Δ tK = Δ t2L ；或Δ tK = Δ tc+ Δ t々；或 Δ tK = Δ tlL+ Δ t2L ；b)在通過無線電波傳輸探測信息的情況下Δ tK = Δ tlK ；或 Δ tK = Δ t、；或 Δ tK = Δ tlK+ Δ t2E ；探測系統(tǒng)經(jīng)過適當(dāng)配置，使得可將探測信息由發(fā)送-接收元件2輸出至后續(xù)電子 機構(gòu)5，一旦要么第一信號Ll (在Δ、< AtK情況下)要么另一信號Rl (在Δ、> AtK情 況下)在發(fā)送-接收元件2中準(zhǔn)備輸出。特別是可以根據(jù)時間差Δ、和AtK的相應(yīng)大小 來確定用于觸發(fā)停止的信號的如下矯正時間段Δ tL < Δ tE => AtK = Atc ；或 AtK = AtlL ；或 AtK = At々；或AtK = Atc+At2L -M Δ tK = AtlL+At2LΔ tL > Δ tE => AtK = AtlK ；或 AtK = At、；或 AtK = AtlK+At、。在第一實施例中，因而在探測頭1和發(fā)送-接收元件2中分別設(shè)有電子單元，通過 該電子單元來求得時間差A(yù)tlp八t2L、AtlK、Δ t2K，這些時間差需要用來電子地處理在探 測頭1和發(fā)送-接收元件2中的探測信息。于是基于這些時間差A(yù)tl、At\、AtlK、At2K 中的至少一個時間差，將相應(yīng)的矯正時間段AtK輸出至后續(xù)電子機構(gòu)5，用于優(yōu)化測量精 度。當(dāng)在發(fā)送-接收元件2和后續(xù)電子機構(gòu)5之間使用數(shù)據(jù)總線時，輸出矯正時間段AtK 是特別有利的。如果例如由于在第一信號Ll的路徑上存在不透明的障礙物致使通過光波傳輸探 測信息失敗，則探測信息到達(dá)無線電波的其它路徑上會觸發(fā)機床停機。根據(jù)第二實施例(圖北和恥)，發(fā)送-接收元件2'已被改型，且附加地具有信號 存儲器2.8。這種發(fā)送-接收元件2'于是有利地在如下情況下使用，即在發(fā)送-接收元件 2'和后續(xù)電子機構(gòu)5'之間不存在數(shù)據(jù)總線通信。第二實施例與第一實施例的區(qū)別特別 是在于，在時間上延遲給定的恒定的時間偏差D將探測信息輸出至后續(xù)電子機構(gòu)5'。在 這種情況下，如同在第一實施例中那樣來確定時間差Δ、或AtK，并根據(jù)條件dl = D_A、 或d2 = D- Δ tK來計算延遲值dl和d2。
在第二實施例中，因而也可以在探測頭和發(fā)送-接收元件中分別設(shè)置有電子單 元，通過該電子單元來求得時間差A(yù)t、、At2L, AtlK、Δ t2K，這些時間差需要用來電子地 處理在探測頭1和發(fā)送-接收元件2中的探測信息。時間偏差D例如可以預(yù)先設(shè)定為10ms。經(jīng)過這段時間后將探測信息繼續(xù)傳輸至后 續(xù)電子機構(gòu)5'，從而將存儲在后續(xù)電子機構(gòu)5'中的時間偏差D與移動速度-起用于確定 接觸位置。在這種情況下，探測信息通過光波還是無線電波即通過第一信號Ll還是通過另 一信號R 2進(jìn)入到發(fā)送-接收元件2'中無關(guān)緊要。因而在第二實施例中設(shè)定矯正時間段 AtK' = D，其中如上所述，信號Ll或另一信號Rl在從探測頭1至發(fā)送-接收元件2的路 徑上所需要的時間段被近似地忽略不計。在如下表格中概括性地示出根據(jù)這些實施例的多個傳輸選擇方案，其中方向 1 — 2表示從探測頭傳輸至發(fā)送-接收元件2，方向2 — 1相應(yīng)地表示反向傳輸。
權(quán)利要求
1.一種探測系統(tǒng)，包括-探測頭(1)，該探測頭具有探針(1. 2)和傳感器元件(1.幻，其中通過探針(1. 2)的接 觸可由傳感器元件(1.5)產(chǎn)生含有探測信息的傳感器信號(El)；以及-發(fā)送-接收元件0、2')，其中探測頭(1)和發(fā)送-接收元件W )經(jīng)過適當(dāng)配置，使得在它們之間可產(chǎn)生無線的 信息傳輸，其中可利用第一信號(Li)將探測信息由探測頭(1)傳輸至發(fā)送-接收元件0、2')，所述 第一信號的載波是光波；且還可利用另一信號(R1-R7)在探測頭(1)和發(fā)送-接收元件0、2')之間傳輸其它信 息，所述另一信號的載波是無線電波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的探測系統(tǒng)，其中探測頭(1)針對光波被設(shè)計成無傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的探測系統(tǒng)，其中所述另一信號(R1、R2、R4、R5、R7)可由探測頭(1) 傳輸至發(fā)送-接收元件0、2')。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的探測系統(tǒng)，其中所述另一信號(R3、R6)可由發(fā)送-接收元件(2、 2')傳輸至探測頭(1)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的探測系統(tǒng)，其中可將另一信號(Rl)由探測頭(1)傳輸至發(fā)送-接 收元件0、2')，該另一信號含有探測信息，且該另一信號的載波是無線電波。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的探測系統(tǒng)，其中可同時利用第一信號(Li)和另一信號(Rl)將探 測信息由探測頭(1)發(fā)出至發(fā)送-接收元件0、2')。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的探測系統(tǒng)，其中可以適當(dāng)?shù)嘏渲锰綔y系統(tǒng)，使得一旦要么第一信 號(Li)要么另一信號(Rl)已在發(fā)送-接收元件O)中準(zhǔn)備好輸出，就可將探測信息由發(fā) 送-接收元件⑵輸出至后續(xù)電子機構(gòu)(5)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的探測系統(tǒng)，其中可以適當(dāng)?shù)嘏渲锰綔y系統(tǒng)，使得可將探測信息和 確認(rèn)信息由發(fā)送-接收元件0、2')輸出至后續(xù)電子機構(gòu)(5)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項的探測系統(tǒng)，其中可以適當(dāng)?shù)嘏渲锰綔y系統(tǒng)，使得能以 預(yù)先給定的時間偏差(D)將探測信息由發(fā)送-接收元件O')輸出至后續(xù)電子機構(gòu)(5')。
10.一種探測系統(tǒng)工作方法，該探測系統(tǒng)具有探測頭(1)和發(fā)送-接收元件0、2')， 其中探測頭⑴包括探針(1. 2)和傳感器元件(1. 5)，其中通過探針(1. 2)的接觸由傳感器 元件(1.5)產(chǎn)生含有探測信息的傳感器信號(El)，其中在它們之間產(chǎn)生無線的信息傳輸， 其中利用第一信號(Li)將探測信息由探測頭(1)傳輸至發(fā)送-接收元件0、2')，所述第 一信號的載波是光波；且還利用另一信號(R1-R7)在探測頭⑴和發(fā)送-接收元件(2、2')之間傳輸其它信息， 所述另一信號的載波是無線電波。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中將所述另一信號(R1、R2、R4、R5、R7)由探測頭(1) 傳輸至發(fā)送-接收元件0、2')。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11的方法，其中將所述另一信號(R3、R6)由發(fā)送-接收元件 (2,2')傳輸至探測頭(1)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10、11或12的方法，其中將另一信號(Rl)由探測頭(1)傳輸至發(fā)送-接收元件0、2')，該另一信號含有探測信息，且該另一信號的載波是無線電波。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中同時利用第一信號(Li)和另一信號(Rl)將探測信 息由探測頭(1)發(fā)出至發(fā)送-接收元件0、2')。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14的方法，其中一旦要么第一信號(Li)要么另一信號(Rl)已 在發(fā)送-接收元件O)中準(zhǔn)備好輸出，就將探測信息由發(fā)送-接收元件( 輸出至后續(xù)電 子機構(gòu)(5)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13、14或15的方法，其中將探測信息和確認(rèn)信息由發(fā)送-接收元件 (2,2')輸出至后續(xù)電子機構(gòu)(5)。
17.根據(jù)權(quán)利要求10至14中任一項的方法，其中以預(yù)先給定的時間偏差(D)將探測信 息由發(fā)送-接收元件O')輸出至后續(xù)電子機構(gòu)(5')。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種探測系統(tǒng)，其包括探測頭(1)和發(fā)送-接收元件(2、2′)。通過探針(1.2)的接觸可由傳感器元件(1.5)產(chǎn)生傳感器信號(E1)。探測頭(1)和發(fā)送-接收元件(2、2′)經(jīng)過適當(dāng)配置，使得在它們之間可產(chǎn)生無線的信息傳輸?？衫玫谝恍盘?L1)將探測信息由探測頭(1)傳輸至發(fā)送-接收元件(2、2′)，所述第一信號的載波是光波，且還可利用另一信號(R1-R7)在探測頭(1)和發(fā)送-接收元件(2、2′)之間傳輸其它信息，所述另一信號的載波是無線電波。本發(fā)明還涉及一種探測系統(tǒng)工作方法。
文檔編號B23Q17/00GK102052884SQ20101052779
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月28日
發(fā)明者K·格勒爾 申請人:約翰尼斯海登海恩博士股份有限公司