CN100350222C

CN100350222C - 计测装置

Info

Publication number: CN100350222C
Application number: CNB2005100547245A
Authority: CN
Inventors: 嶋田浩二; 河内雅弘
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2025-03-11
Also published as: DE102005011149A1; US7337082B2; US20050216216A1; DE102005011149B4; CN1667367A

Abstract

提供一种计测装置，该计测装置能够将计测对象物的计测值和与获得计测值的时间相关的信息一起输出给外部控制仪器。计测装置包括以规定的周期驱动计测值的计测值取得部，取得与计测定时相关的信息的计测定时驱取得部，与计测定时相关的信息是计测开始定时，将以计测开始定时为基准根据规定的计测周期计算出的经过时间信息对应地附加在以规定的周期取得的计测值上，将附加有该计测定时信息的多个计测值成批地数字输出。还将计测装置具有的该计测装置的设备号码附加到上述计测值上。

Description

计测装置

技术领域

本发明涉及连接到PC等的外部控制仪器上的计测装置。

背景技术

例如，与位移传感器、温度传感器、视觉传感器等计测装置、以及控制计测装置的外部控制仪器连接构成并且使外部控制仪器根据计测装置的计测结果进行判定的计测系统，是公知的(例如，参照专利文献1)。

这种计测装置将计测值实时连续地输出给控制仪器。计测值的接收接收由控制仪器承担。在计测对象移动的情况下，表示计测装置在何时取得计测值的时间信息是很重要的。控制仪器利用来自于外部的同步信号判断该时间信息。例如，当在生产线上移动的工件流动到规定的位置上时，检测该工件的同步用传感器接通，控制仪器与该接通输入同步地从计测装置取得计测值。

【专利文献1】2001-141524号公报

但是，在控制仪器为PC(Personal Computer：个人计算机)及PLC(Programmable Logic Controoler：可编程逻辑控制器)等通用机的情况下，有时不设置同步用传感器的连接端子，当对于计测装置的输出采用USB等的数字信号的串行输出时，由于计测值不能实时地连续输出，所以PC很难实时地或者按每个一定的周期与计测值一起取得时间信息。因此，就算是在PC侧已经取得同步用传感器的输出，也不能取得同步定时与计测值的对应。

本发明是着眼于这种现有技术中存在的问题提出的，其目的是提供一种计测装置，该计测装置能够将计测对象的计测值和与取得计测值的时间相关的信息一起输出给外部控制仪器。

本发明的进一步的其它的目的和效果通过参照说明书中的以下的描述可以很容易被本领域的技术人员理解。

发明内容

本发明的计测装置包括：取得计测值的计测值取得部、输入来自于外部的触发信号的触发信号输入部、处理取得的计测值的处理部、存储处理条件的数据的数据存储部、以及将处理过的计测值输出的接口部，在所述的计测装置中，计测值取得部周期性地取得计测值，数据存储部作为处理条件的数据存储规定成批输出被处理的多个计测值时的最大的数据数的信息，处理部将与触发信号输入的定时作为基准的计测定时相关的信息附加在周期性地取得的计测值上，将附加有上述计测定时信息的多个计测值，保持取得的顺序，并划分成小于或等于上述最大数据数的多个计测值，将该划分的多个计测值在比由所述数据数与上述周期的乘积决定的时间短的时间内成批地执行由接口部进行数字输出的第一数字输出，在上一次的数字输出之后，在由上述最大数据数和上述周期的乘积决定的时间之内，将附加有与继输出完毕的计测值之后的下一个计测定时相关的信息的多个计测值，保持取得的顺序并划分成小于或等于上述最大数据数的多个计测值，在比由该划分的数据数和上述周期的乘积决定的时间短的时间内成批地执行由接口部进行数字输出的第二数字输出，然后，重复进行第二数字输出。

成批地输出经过处理过多个计测值时的最大数据数可以预先设定，也可以经由接口部输入。

所谓附加与触发信号输入定时为基准的计测定时相关的信息包括：只在触发信号输入时附加能够与其它信号区别的识别标志的情况、从触发信号输入时起连续地附加能够与其它信号区别的识别标志的情况、和依次附加能够判别以触发信号输入的时间时作为基准的排列顺序的文字(例如，字母等)以及数和符号等标志的情况。还包括：一直在计测值上附加与计测定时相关的信息的情况、利用触发信号输入使之开始的情况、在触发信号输入使之开始后通过再次触发输入停止的情况。

根据这种结构，尽管在规定的周期内取得的计测值以每个划分的单位被成批地输出，但是对应的附加与取得以触发信号输入的定时作为基准的计测定时相关的信息保持取得计测值的顺序。因此，即使PC等的控制仪器借助USB通信等的成批地进行数字输出的输出信号形式，也能够没有遗漏地取得与触发信号输入定时相关联的连续计测值。此外，因为借助这种计测值可以把计测值在规定的期间内被成批地输出，所以即使计测装置的计测速度和输出侧的PC等控制仪器的处理速度有比较大的差别也无防碍，可以减轻控制仪器的处理负担。

对于每一组被划分的多个计测值，以比由其数据数与计测值的获取周期的乘积决定的时间更短的时间成批地由接口部进行数字输出是在USB等数字信号的串行传输方式中一般采用的通信方法，不是以随便分散的方式传送数据，而是一种将多个数据成批地以高速进行传输的方式。通过在不超过由上述乘积决定的时间的每一个时间段内进行传输，未输出的计测值不会累积到接连不断地取得的计测值上，在一定的时间范围内可以将全部计测值输出。

此外，由于第二数字输出在它之前进行的数字输出之后在由最大数据数和周期的乘积决定的时间以内将接着输出完毕的计测值的以后的多个计测值成批地由接口部进行数字输出，所以在PC等控制仪器侧可以使实际上取得计测值的定时与直到接收该数据时的时间滞后不会超过一定值地连续地取得计测值。

在本发明的实施方式中，计测装置包括：取得计测值的计测值取得部、处理取得的计测值的处理部、存储处理条件的数据的存储部、以及输出处理过的计测值的接口部，在所述的计测装置中，计测值取得部周期性地取得计测值，数据存储部作为处理条件的数据存储规定成批输出被处理的多个计测值时的最大的数据数的信息、以及与计测值进行比较的定时判定阈值，处理部将以计测值跨越上述定时判断阈值变化的定时为基准的计测定时相关的信息附加到周期性取得的计测值上，将附加上述计测定时信息的多个计测值，保持取得的顺序，并划分成小于或等于上述最大数据数的多个计测值，将该划分的多个计测值在比由该数据数和上述周期的乘积决定的时间短的时间内成批地执行由接口部进行数字输出的第一数字输出，在前一次数字输出之后，在由上述最大数据数和上述周期的乘积决定的时间之内，将附加有与继输出完毕的计测值之后的下一个计测定时相关的信息的多个计测值，保持取得的顺序，并划分成小于或等于上述最大数据数的多个计测值，在比由该划分的数据数和上述周期的乘积决定的时间短的时间内成批地执行由接口部进行数字输出的第二数字输出，然后，重复进行第二数字输出。

定时阈值可以预先设定，也可以由外部设定。

根据这种结构，计测值跨越计测定时判定阈值进行变化的动作通过例如自触发产生，借此，可以控制在计测值上附加与计测定时相关的信息的操作的有无。

在本发明的实施方式中，作为规定将处理过的多个计测值成批地输出时的最大数据数的信息也可以存储最大数据量或者最大输出周期。如果是最大数据量，就根据输出时的各个数据的大小规定能允许的最大数据数，如果是最大输出周期，就根据包含在其中的计测周期数规定最大数据数。

在本发明的实施方式中，与计测定时相关的信息也可以是计测开始定时。根据这种结构，可以使多个计测值与计测开始定时对应地一边保持顺序一边输出。

在本发明的实施方式中，与计测定时相关的信息可以是计测开始定时和计测结束定时。根据这种结构，可以使多个计测值与计测开始定时与计测结束定时之间的期间对应地边保持顺序一边输出。

在本发明的实施方式中，包括：以规定的周期取得计测值的计测值取得部、以及取得与计测定时相关的信息的计测定时取得部，其中，与计测定时相关的信息是计测开始定时，可以将以计测开始定时作为基准的时间序列信息对应地附加到以规定的周期取得的计测值上，将附加有所述计测定时信息的多个计测值成批地进行数字输出。在这种情况下，时间序列信息例如是连续号码，可以使多个计测值与计测开始定时相对应地利用连续号码将其输出。从而，使连接到计测装置外部的控制仪器可以很容易地得知计测值及其取得计测值的时间信息。

在本实施方式中，包括：以规定的周期取得计测值的计测值取得部、取得与计测定时相关的信息的计测定时取得部，其中，与计测定时相关的信息是计测开始定时，可以、使规定的计测周期计算出来的经过的时间信息以计测开始定时作为基准对应地附加在以规定的周期取得的计测值上，将附加有所述计测定时信息的多个计测值成批地进行数字输出。根据这种结构，可以使多个计测值与计测开始定时对应地与经过时间信息一起将其输出。根据计测周期是哪一个周期很容易求出经过时间信息。此外，在连接到外部的控制仪器中可以将取得计测值的经过时间信息作为实时信息原封不动地加以利用。

在本实施方式中，处理部与触发信号输入的同时开始上述第一个成批的数字输出，在触发信号的输入持续的期间可以重复进行上述第二成批数字输出。

在本实施方式中，可以在计测值跨越上述判定定时判定阈值变化时开始上述第一成批数字输出，一直到计测值再次跨越上述判定定时判定阈值变化的期间重复上述第二成批数字输出。

在本实施方式中，可以进一步将计测装置所具有的该计测装置的识别号码附加到上述计测值上。因此，在连接到计测装置外部的控制仪器中有来自于多个计测装置的输入的情况下，控制仪器可以很容易判别所接收的计测值是哪一个计测装置的计测值，所以使用时变得更加方便。

从上面的说明中可以看出，根据本发明，可以将计测对象的计测值和与取得计测值的定时相关的时间信息一起成批地输出给连接到外部的控制仪器。从而使外部控制仪器能够对计测值进行高精度的判定处理和控制处理，并且具有能够减轻控制仪器的处理负担的优点。

附图说明

图1是表示计测装置的电气硬件结构的框图。

图2是表示信号处理部的动作的流程图。

图3是表示信号处理部内的处理流的时间图。

图4是表示对计测值附加时间信息处理的说明图。

图5是表示从信号处理部输出的数据的数据结构的说明图。

图6是表示传感器头部的存储结构的说明图。

图7是表示本发明的计测装置的应用例的说明图。

图8是本发明的计测装置的作用的说明图。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的一种优选实施方式。

表示构成本实施方式的计测装置的电气硬件结构的框图示于图1。计测装置作为位移传感器构成，为了能够紧凑地容纳到控制盘上，并且为了很容易地安装到狭小的计测环境中，使传感器头部1和信号处理部2分离，连接到外部控制仪器PC3上使用。

传感器头部1包括：光投射元件101、光接收元件102、光投射控制部103、光接收控制部104、运算处理部105、内部存储器106和通信控制部107。

光投射元件101例如由LD(激光二极管)构成，光接收元件102由PD(光电二极管)构成。光投射控制部103生成光投射元件101的驱动脉冲，利用光投射元件101使脉冲光向计测对象上照射。光接收控制部104进行光接收元件102的控制。

运算处理部105，取得从光接收元件102得到的光接收量，计算出特征量。内部存储器106存储信息，所述信息包括：计测对象的计测周期、作为规定成批地输出处理过的多个计测值时时的最大数据数的信息的最大数据数及最大数据量或者最大输出周期和传感器头部1的ID号码(识别号码)等。通信控制部107控制与信号处理部2的通信。

本实施方式的传感器头部1具有上面所述的电路结构，在该例子中，用于根据信号处理部2的指令进行光投射处理，可以以适当的定时进行经光接收处理的光接收信号送往信号处理部2的处理。

信号处理部2包括：通信控制部201、计测控制部202、外部信号检测部203、SW检测部204、显示部205、内部存储器206、USB控制器207和CPU208。

通信控制部201进行与传感器头部1的通信控制并从传感器头部1获取接收光数据等。计测控制部202根据从传感器头部1取得的数据进行计测直到计测对象的距离的处理。外部检测部203计测外部触发器等的外部信号，将利用计测控制部202取得计测结果的定时输入给CPU208。

SW检测部204检测来自于设置在信号处理部2上的图中未示出的开关及按钮的输入。显示部205包括：显示计测值及设定条件的液晶显示部、以及表示动作状态等的显示灯LED等。内部存储器206存储计测值等计算结果。USB控制器207控制用于连接到外部PC等上用的USB通信。

CPU208总括控制整个信号控制部2。CPU208通过从SW检测部204取得的开关状态反映计测条件的设定。并且具有计测值取得部的功能，将从计测控制部202取得的计测值、和计测条件的设定等显示在显示部205上。CPU208具有计测定时取得部的功能，计测用于生成时间信息用的定时，计算出时间信息，将计算出来的时间信息附加到计测值上。

表示信号处理部2的动作的流程图示于图2中。当通过接通电源开始处理时，信号处理部2指示传感器头部1进行光投射处理(步骤201)。借此，传感器部1对计测对象物进行脉冲光的照射。信号处理部2从传感器头部1取得光数据(步骤202)，根据光接收数据计算出计测值(步骤203)。

接着，进行用于取得时间信息用的定时检测(步骤204)。这里，通过利用外部信号检测部203判别外部信号(计测信号)是接通(ON)还是断开(OFF)来进行定时检测当外部信号接通(ON)时，判定为计测开始定时，当外部信号断开(OFF)时，判定为计测结束定时。

继步骤204之后，计算出计测值被计测的时间的时间信息(步骤205)。CPU208对在外部信号变成接通之后的计测次数(计数数)进行计数，同时在外部信号断开(OFF)期间，清除计测次数。把计算出来的时间信息作为计数数与预先从传感器头部1取得的计测周期的乘积表示。

继步骤205之后，将时间信息附加到计测值上(步骤206)，并将预先取得的传感器头部1的ID号码附加到附加有时间信息的计测值上(步骤207)。接着，将计测值的最终结果(附加时间信息及ID号码的计测值)存储到内部存储器206内(步骤208)。进而，将在规定的期间内取得的计测值的最终结果传送给USB控制器207(步骤209)。USB控制器207将来自于PC3的要求作为触发信号，将预先设定的或者由PC设定的最大数据数内取得的规定的多个计测值的最终结果汇总，成批地数字输出给PC3。该成批地数字输出将接在其后的计测值划分成规定的多个，在先进行的成批数字输出后在由最大数据数和计测值取得周期的乘积决定的时间之内进行(步骤210)。此外，该成批的数字输出不是在每一个取得多个计测值的周期的随便流动，而是通过一次性地成批地以高速输出最大数据数内的规定的多个数据数来进行。借此，PC3不超过一定的时间滞后取得计测值和时间信息，顺滑地进行各种判定、控制处理。并且可以对每个传感器头部1将接收到的数据进行分类加以利用。

此外，虽然上述步骤204的定时检测是在外部信号接通时，判定为计测开始定时，在外部信号断开(OFF)时，判定为计测结束定时，但是也可以代之以在计测值在规定值以上或规定值以下时，判定为计测开始定时或计测结束定时。此外，也可以把在步骤205计算出来的时间信息作为计数数本身。在这种情况下，使PC3具有根据计测时间再配置从信号处理部2接收的数据的功能。另外，也可以只在与计测定时对应的计测值上附加识别标志作为时间信息。

表示在信号处理部2内对计测值附加时间信息处理流的时间图示于图3中。在该例中，信号处理部2的计测控制部202在图3中用参考标号a表示的定时取得光接收数据1和光接收数据2(步骤202)，在参考标号b表示的定时计算出作为计测值的距离值1和距离值2(步骤203)。

CPU208计算出距离值1的时间信息和距离值2的时间信息(步骤205)，在参考标号c所示的定时将时间信息附加到距离值1上，同样地，将时间信息附加到距离值2上(步骤206)。接着CPU208在参考标号d所示的定时将传感器头1的ID号码分别附加到已经附加有时间信息的距离值1和距离值2上(步骤207)。此外，光接收数据1和光接收数据2的间隔(一个周期)在几十个μs以上。

表示定时检测和对计测值附加时间信息处理的关系的说明图示于图4。在该例中，设想如下的场合：在信号处理部2取得光接收数据1～9并在取得光接收数据3时外部信号变成接通(ON)(计测开始定时)，而取得光接收数据7时外部信号变成断开(OFF)(计测结束定时)。虽然在这里为了便于说明而表示出1～9个光接收数据，但是不言而喻，光接收数据数可以取各种各样的数目。

由于在信号处理部2取得光接收数据1、2时，外部信号断开(OFF)，所以在该期间内计测次数被清除，在计测值(距离值1、距离值2)上不附加时间信息。另一方面，在信号处理部2取得光接收数据3～7时，由于外部信号接通(ON)所以将经过的时间信息(0ms～40ms)附加到计测值(距离值3～距离值7)上。此外，在信号处理部2取得光接收数据8、9时由于外部信号断开(OFF)，所以在该期间计测次数被清除，在计测值(距离值8、距离值9)上不附加时间信息。

此外，附加时间信息期间(计测开始定时～计测结束定时)的计测动作除借助外部信号的通/断(ON/OFF)进行之外，例如，也可以在跨越规定的计测定时判定阈值变化的定时通过自触发来决定。

从信号处理部2输出到PC3的数据的数据结构如图5所示，由计测值(距离值)、时间信息、和传感器头部的ID号码构成。时间信息表示取得计测值的时间。借此，可以知道计测值是何时被测定的。传感器头部的ID号码是表示接收的数据是来自于哪个传感器头部的数据ID号码。借此，在对PC3有来自于多个信号处理部(计测装置)的输入时，PC3可以判别接收到的计测值。

传感器头部1的内部存储器106的存储结构如图6所示，由传感器头部ID号码和一个周期的实际计测时间(计测周期)构成。信号处理部2在起动时从传感器头部1取得计测周期和传感器头部ID号码，将取得的计测周期用于时间信息的计算。此外，如果将计测周期从信号处理部2发送到PC3，则在从多个信号处理部(计测装置)对PC3有输入的情况下，即使因计测装置的不同引起计测周期的不同，PC3也能够与之适应。此外，在传感器头部1的内部存储器106中还存储有传感器头部1固有的信息。

表示本发明的计测装置的应用例的说明图示于图7。在该例中，表示在工件801上涂布液晶密封剂802用的喷嘴803的控制。喷嘴803与传感器头部1成一整体地构成。信号处理部2用USB连接到PC3上。传感器头部1计测工件801表面的凹凸。PC3利用利用有传感器头部1计测并从信号处理部2接收的计测值数据以上下移动的方式控制喷嘴803。信号处理部2在规定的期间内累积用传感器头部1取得的数据，隔开一定的间隔成批地输出给PC3。由于PC3取得由传感器头部1高速地计测的数据，所以PC3可以进行各种各样的分析，并可以实现根据高精度的预测的喷嘴的控制。

本发明的计测装置的作用说明图示于图8中。在该例中，对9个一列计测值(12345、12334、12342、12341、12115、12113、12122、12108、12105)，把开始触发作为计测开始定时，从第三个计测值(12342)起附加计测定时。然后，对于第八个计测值(12108)，把结束触发作为计测结束定时。从第三个计测值(12342)起至第七个计测值(12112)，时间信息如图所示，是连续号码(时间序列信息)。在接收数据的PC3具有根据计测时间再配置从信号处理部2接收的数据的功能的情况下，当用USB通信(数字通信)和计测周期(在该例中，周期为2ms)一起发送给PC时，可以使PC实时地重新配置接收数据。

虽然在上述实施方式中是以位移传感器为例对计测装置进行了说明的，但是本发明的计测装置并不局限于此，也可以是以为温度传感器及视觉传感器的结构。

Claims

1.一种计测装置，包括：取得计测值的计测值取得部、输入来自于外部的触发信号的触发信号输入部、处理取得的计测值的处理部、存储处理条件的数据的数据存储部、以及将处理过的计测值输出的接口部，其特征在于：

计测值取得部周期性地取得计测值，

数据存储部作为处理条件的数据存储规定成批输出被处理的多个计测值时的最大的数据数的信息，

处理部将与触发信号输入的定时作为基准的计测定时相关的信息附加在周期性地取得的计测值上，

将附加有上述计测定时信息的多个计测值，保持取得的顺序，并划分成小于或等于上述最大数据数的多个计测值，将该划分的多个计测值在比由所述数据数与上述周期的乘积决定的时间短的时间内成批地执行由接口部进行数字输出的第一数字输出，

在上一次的数字输出之后，在由上述最大数据数和上述周期的乘积决定的时间之内，将附加有与继输出完毕的计测值之后的下一个计测定时相关的信息的多个计测值，保持取得的顺序并划分成小于或等于上述最大数据数的多个计测值，在比由该划分的数据数和上述周期的乘积决定的时间短的时间内成批地执行由接口部进行数字输出的第二数字输出，

然后，重复进行第二数字输出。

2.一种计测装置，包括：取得计测值的计测值取得部、处理取得的计测值的处理部、存储处理条件的数据的存储部、以及输出处理过的计测值的接口部，其特征在于：

计测值取得部周期性地取得计测值，

数据存储部作为处理条件的数据存储规定成批输出被处理的多个计测值时的最大的数据数的信息、以及与计测值进行比较的定时判定阈值，

处理部将以计测值跨越上述定时判断阈值变化的定时为基准的计测定时相关的信息附加到周期性取得的计测值上，

将附加上述计测定时信息的多个计测值，保持取得的顺序，并划分成小于或等于上述最大数据数的多个计测值，将该划分的多个计测值在比由该数据数和上述周期的乘积决定的时间更短的时间内成批地执行由接口部进行数字输出的第一数字输出，

在前一次数字输出之后，在由上述最大数据数和上述周期的乘积决定的时间之内，将附加有与继输出完毕的计测值之后的下一个计测定时相关的信息的多个计测值，保持取得的顺序，并划分成小于或等于上述最大数据数的多个计测值，在比由该划分的数据数和上述周期的乘积决定的时间短的时间内成批地执行由接口部进行数字输出的第二数字输出，

然后，重复进行第二数字输出。

3.如权利要求1或2所述的计测装置，其特征在于：数据存储部存储最大数据量或者最大输出周期作为规定成批地输出被处理过的多个计测值时的最大数据数的信息。

4.如权利要求1或2所述的计测装置，其特征在于：与计测定时相关的信息是计测开始定时。

5.如权利要求1或2所述的计测装置，其特征在于：与计测定时相关的信息是计测开始定时及计测结束定时。

6.如权利要求1或2所述的计测装置，其特征在于：与计测定时相关的信息是计测开始定时，

将以计测开始定时作为基准的时间序列信息对应地附加到周期性地取得的计测值上。

7.如权利要求1或2所述的计测装置，其特征在于：与计测定时相关的信息是计测开始定时，

使以计测开始定时作为基准根据该计测周期计算出来的经过时间信息对应地附加到在规定的周期取得的计测值上，并在该规定的周期取得的计测值上附加该计测定时信息。

8.如权利要求1所述的计测装置，其特征在于，处理部在触发信号输入的同时，开始上述第一成批数字输出，在触发信号的输入继续的期间重复进行上述第二成批数字输出。

9.如权利要求2所述的计测装置，其特征在于：处理部在计测值跨越上述判定定时判定阈值变化时，开始上述第一成批数字输出，在直到计测值再次跨越上述判定定时判定阈值变化的期间，重复进行上述第二成批数字输出。

10.如权利要求1或2所述的计测装置，其特征在于：在上述计测值上还附加计测装置所具有的该计测装置的识别号码。