CN101354266A - 可失活的测量装置 - Google Patents

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Abstract

描述了测量装置(2；90；100；150；200；250)，其包括：测量部分(6；158；254)，其用于获取对象测量结果；以及输出部分(8；46)，其用于输出与所获取的对象测量结果相关的测量数据。设置失活部分(10；58；260)，其用于阻止所述测量装置的正常操作，使得测量数据的输出被阻止。在使用中，失活部分(10；58；260)从装置使用模块(18；114b；162；206；268)读取装置使用信息，并在装置使用信息没有满足一个或多个预定标准时阻止测量装置的正常操作。装置使用模块可以设置成测量装置的一体的部分(114b；162；206)，或者作为单独的激活按钮(18；268)。该测量装置可包括测量探头(2；90；100；150；200)，例如碰触触发式测量探头。

Description

可失活的测量装置
技术领域
本发明涉及测量装置和操作这种测量装置的方法。具体而言，本发明涉及具有用于阻止正常操作的失活部分的测量装置。
背景技术
已知很多不同类型的测量装置。这种装置包括所谓的尺寸测量装置，用于测量对象的物理尺寸。尺寸测量装置的例子包括测量探头、光学位置编码器等。也已知非尺寸测量装置用来测量对象的尺寸之外的特性，例如测温探头、拉曼光谱仪、傅里叶变换红外光谱仪等。
测量装置通常被制造用来获取具有一定精度水平的测量值。还可能的是，对测量探头的固件或者相关联的计算机控制器的周期性更新是必须的，以确保保持装置性能的最佳水平。对于某些测量装置，也需要周期性重新校准。但是，这些更新会被无意中忽略，导致测量装置随着时间和/或使用提供降低的测量精度。
发明内容
根据本发明第一方面，提供一种测量装置，其包括：测量部分，其用于获取对象测量结果；输出部分，其用于输出与所获取的对象测量结果相关的测量数据；以及失活部分，其用于阻止所述测量装置的正常操作，使得所述测量数据的输出被阻止，其中，在使用中，所述失活部分从装置使用模块读取装置使用信息，并在所述装置使用信息没有满足一个或多个预定标准时阻止所述测量装置的正常操作，其中，所述装置使用信息提供所述测量装置的使用量的度量。
因此提供了一种测量装置，在正常操作中，其能够获取对象的测量结果并输出与所述测量结果相关的测量数据。失活部分被布置成从装置使用模块(例如存储器或者时钟)读取装置使用信息，所述装置使用信息提供所述测量装置的使用量的度量，并在某些预定标准没有被满足时阻止所述测量装置的正常操作(例如通过停止向前传输测量数据)。应当理解，该失活部分可以看作是仅允许测量探头在一个或多个预定标准被满足时正常操作的激活部分。
装置使用信息可包括与测量装置使用量有关的任何合适的度量。该装置使用信息可例如包括与已经进行的测量次数有关的计数值、测量探头已经操作的时间量、自从测量装置初始被激活已经逝去的时间量或者绝对时间的度量。失活部分可以被布置成周期性地将装置使用信息(可以随着时间和/或测量装置的使用在适当时更新)与一个或多个预定标准比较，并在这些标准没有被满足时阻止测量探头的正常操作。通过这种方式，将测量装置设置成在某一预定时间或者事件之后该测量装置自身会失活，例如在获取一定数量的测量结果之后或者一定时间量之后可发生失活。如下面更详细描述的，该装置使用模块可以是测量装置的一体的部分，或者可以包含在相关联的单元(例如，激活按钮，智能卡等)中，所述相关联的单元可连接到测量装置的一部分上。
本发明可因此被看作比没有规定的或者预定的使用寿命的已知测量装置(例如测量探头等)具有优势。尽管已知的测量装置的某些可耗部件(例如电池，触针等)会磨损并且需要被更换，这种装置通常被使用直到其通过某种机械失效而不能工作。这具有如下缺点：这种装置可在测量精度被降到不可接受的水平之后或者当可获得能提供改进的测量性能的替换产品或者更新件时继续被良好使用。相比之下，本发明的测量装置允许测量装置的使用寿命(例如时间和/或使用量)由制造商预先确定。如下面描述的，尽管可在测量装置通过更新或者替换装置使用模块之后“重置”测量装置，但是这种更新操作的控制可由制造商保持。例如，用于通过更新/更换装置使用模块来更新本发明的测量装置的程序还可包括提供测量探头的固件或者软件的更新，或者可需要执行适当的校准过程。这样，可确保总是保持一定水平的测量精度。
本发明的另外的优点来自限制测量装置的使用寿命的能力。目前，精度测量装置通常制造昂贵，并且购买这种装置的高前期成本对潜在用户形成抑制。例如，在机床领域，将测量探头添加到机床上的高前期成本阻止了不了解或者不确定可通过使用这种测量装置执行基于自动机床生产过程实现的成本节约的潜在用户采取这种技术。本发明因此可允许用户以低得多的前期成本利用测量技术的益处。如果发现该测量装置是有用的，可以购买在使用寿命被初始限定之后的设备的进一步的使用。
如上所述，装置使用模块可包括存储器(例如，电子存储芯片)，其存储可由失活部分读取的装置使用信息。有利的是，存储在这种存储器中的装置使用信息随着装置的使用被更新，例如，装置使用信息可包括与测量装置的使用量(例如，所获取的测量结果的数量)或者装置已经操作的时间长度相关的信息。尽管单独的装置(例如，时钟)可用来更新装置使用信息，失活部分被有利地布置成当测量装置被使用时更新由存储器存储的装置使用信息。作为替代或者除此之外，该装置使用模块可包括独立地产生装置使用信息的时钟。该装置使用模块可被设置成单独的装置(例如下面将更详细地描述的类型的单独的激活按钮或者袋(fob)的一部分或者其可形成测量装置的一体的部分。
有利的是，该装置使用信息包括与(获取的)对象测量结果的数量相关的测量计数值。优选的是，该装置使用模块包括用于存储这种测量计数值的存储器。如果测量装置包括测量探头，则该测量计数值可例如包括“触发计数”值。尽管测量计数值可以是随着每个结果增加的数字，但是，对于由测量装置获取的每个对象测量结果，存储在存储器中的测量计数值优选减小。通过这种方式，存储器存储随着测量装置的每次使用减小的测量计数值。在这种例子中，所述一个或多个预定标准可包括单个标准，如果测量计数值大于零，所述单个标准被满足。换句话说，测量探头的正常操作发生，直到计数减小到零，此时失活部分使得测量装置的正常操作停止。
应当理解，装置使用信息可设置成时间和/或测量计数单元或块的形式。例如，该装置使用信息可包括测量计数单元，每个测量计数单元与N个测量结果(N大于一)相关。类似地，装置使用信息可包括时间单元或者块，每个与一定的(预定的)装置操作时间段相关。例如，装置使用信息可以设置成时间单元的形式，每个时间单元与一定的测量装置使用的时间长度(例如一分钟或者五分钟等)相关。
有利的是，测量装置包括一体的装置使用模块，该装置使用模块包括内部存储器，用于存储所述装置使用信息。换句话说，通过失活部分读取的存储器可以是测量装置的一体(不可移除)的部分。如上所述，装置使用信息可通常随着测量装置的使用更新，例如，其可包括随着使用减小的测量计数值。在装置使用信息没有满足预定标准时(例如当测量计数值减小到零时)，失活部分阻止探头正常操作。这可以是永久的失活，其需要测量装置或者其部件被更换。但是，优选的是，可以更新存储在这种内部存储器中的装置使用信息。
更新存储在测量装置的内部存储器中的装置使用信息可涉及在测量装置中安全存储多个独特的释放代码。如果匹配的释放代码被输入(例如通过键盘)，则装置使用信息被更新(例如测量计数值可以增加一定数量)。在这种布置中，每个测量探头(可通过序列号或者标记数识别)存储可由制造商/供应商按要求供应给终端用户的独特的释放代码。
有利的是，测量装置包括用于与相关联的单元通信的接口，所述相关联的单元存储用于更新测量装置的内部存储器的信息。如果相关联的单元更新测量装置的内部存储器(例如通过增加测量计数值)，由相关联的单元存储的信息可以因此被更新(例如通过减小存储在相关联的单元中的测量计数值)。方便的是，该装置可被设置成也包括相关联的单元的组件。如下面将更详细描述的，相关联的单元可以是激活按钮、智能卡等。
该测量装置有利地包括用于与相关联的单元通信的接口，该相关联的单元包括装置使用模块。该相关联的单元的装置使用模块包括存储装置使用信息的存储器。换句话说，用于存储装置使用信息的主存储器可以位于与测量装置分立但与其连接的相关联的单元中。方便的是，组件可以设置成包括测量装置和相关联的单元。应当理解，该测量装置还可包括内部存储缓冲器，使得相关联的单元的主存储器仅仅需要被周期性地读取和/或更新。
提供具有用于存储装置使用信息的主存储器的相关联的单元具有如下优点：其允许装置使用信息(例如，测量计数值)被容易地在不同的测量装置之间传递。通过这种方式，可获得(例如，购买)一定数量的测量计数，其可在多件不同的测量装置的任一个上耗尽。类似地，多个相关联的单元可以与测量装置结合使用，例如，新的相关联的单元可以在之前的相关联的单元已经被用尽之后与测量装置结合使用。
有利的是，测量装置包括用于核实相关联的单元的可信度的验证模块。该相关联的单元包括类似的或者互补的验证模块。该测量装置可被布置成仅仅与被认为是可信的相关联的单元相互作用，这防止了测量装置根据来自不可信的装置的装置使用信息或者更新信息进行作用。在本申请人的要求欧洲专利申请07252965.4的优先权的共同待审专利申请中更详细地描述了这种验证模块的设置和使用。
在测量装置和相关联的单元之间的上述通信线路可以通过多种方式实现。有利的是，测量装置的接口包括一个或多个电触点，用于允许与相关联的单元的互补的电触点电连接。换句话说，可以在测量装置和相关联的单元之间设置物理(导电)线路。可选择的是，该接口可包括无线通信单元。无线电线路可以方便地建立在测量装置和相关联的单元之间。相关联的单元可因此采取下面将更详细描述的类型的智能卡或者激活按钮的形式。可选择的是，该相关联的单元可以是无线袋(fob)或者类似物。
优选的是，该失活部分一旦接收到完全释放代码便永久失活，由此允许测量装置的正在进行(不受限制)的正常操作。换句话说，测量装置可包括用于停止失活部分运行的部件。这可允许本发明的测量装置转化成正常操作的测量装置。
该测量装置可以被设置成单个整体式单元。例如，该装置可以仅包括结合有测量部分、输出部分和失活部分的每个的测量设备。该测量设备可以包括壳体以容纳各个部件。在这种例子中，该测量设备优选被布置成通过无线电(例如，RF或者光学)线路传递任何测量数据到远程接口。该输出部分因此有利地包括无线发送器，用于发送测量数据到单独的远程接口。有利的是，该失活部分通过使无线发送器失活来阻止测量数据的输出。该装置使用模块可以与测量装置形成一体或者连接到测量装置上。通过输出部分提供的无线电线路也可以提供到上述类型的相关联的单元的无线电线路。
可以将测量装置的各个部件设置为多个以某种方式相互连接的分立的分散单元，取代提供一体化测量设备。例如，该装置可因此包括与接口(例如探头接口)连接的测量设备(例如测量探头)。该测量设备可包括测量部分，该接口可包括输出部分。该失活部分可在上述预定标准没有被满足时通过防止测量数据从接口的输出部分输出而阻止装置的正常操作。换句话说，该失活部分可以设置成接口和/或测量探头的一部分，并且可控制测量数据是否由接口输出。在该例子中，测量数据可以通过有线或无线电线路在测量探头和接口之间传递。该测量装置还可包括计算机控制器(例如控制机床的整个操作的计算机)，其通过接口(例如探头接口)可选地连接到测量设备(例如测量探头)上。在该例子中，失活部分可以通过在控制器上运行的软件实施，如果预定标准没有被满足该控制器可防止软件的其他部分使用测量数据。
本发明可应用于任何类型的测量装置，例如，测量部分可包括拉曼光谱仪或者用于从样品形式的对象获取数据的类似物。该测量装置还可包括测温探头或者类似物。有利的是，该测量装置包括接触式或者非接触式(例如光学、视频等)测量探头。如果设置接触式测量探头，则该测量部分可包括偏转测量机构和可偏转的触针。该测量探头可以是碰触触发式探头，其当触针偏转超过一定阈值时发送触发信号。可选择的是，该测量探头可以是模拟或者扫描探头，其中触针偏转量被测量(例如使用应变仪)，并且提供包含关于触针尖端相对于测量探头主体的位置的信息的输出。在任一情况下，该触针可以被触针保持器可释放地保持，该触针保持器形成偏转测量机构的一部分，由此允许更换触针。
根据本发明的第二方面，提供一种操作测量装置的方法，其包括如下步骤：(i)使用测量装置获取对象测量结果；(ii)从所述测量装置输出与在步骤(i)中获取的测量结果相关的测量数据；其中，进行步骤(iii)：读取装置使用信息，并在所述装置使用信息满足一个或多个预定标准时仅进行步骤(ii)。
这里描述的测量装置包括测量部分，其用于获取一系列对象测量结果，其中，该装置包括装置使用计数器，其用于对由测量部分获取的测量结果的数量进行计数。失活装置可被设置，用于在计数到达一定值时阻止测量装置任何进一步的操作。
这里还提供一种测量装置，其包括：测量部分，其用于获取对象测量结果；输出部分，其用于输出与所获取的对象测量结果相关的测量数据；以及失活部分，其用于阻止所述测量装置的正常操作，使得所述测量数据的输出被阻止，其中，所述装置失活部分从阻止所述测量装置在发生预定事件之后正常操作，并且所述装置失活部分仅在接收到适当的重新激活指令时允许所述测量装置继续操作。方便的是，所述预定事件包括所述测量装置的一定的使用量(例如，一定的使用时间长度和/或一定数量的测量结果的获取)。
附图说明
现在将借助示例，参照附图来描述本发明，其中：
图1示出了根据本发明的测量探头和激活按钮；
图2更详细地示出了激活按钮的部件；
图3示出了双向验证过程的原理；
图4示出了用于机床上的测量探头组件；
图5示出了一体化的电池和激活按钮保持器；
图6示出了具有用于收纳智能卡的槽的测量探头；
图7示出了具有用于存储触发计数值的一体的存储器的测量探头；
图8示出了测量探头和相关联的袋(fob)；
图9示出了两部件式测量探头装置；
图10示出了存储多个触发计数释放代码的测量探头；以及
图11示出了本发明在非尺寸测量装置上的应用。
具体实施方式
参照图1，其示出了根据本发明的测量探头2。该测量探头2是所谓的碰触触发式探头，其具有可偏转的触针4，该触针可释放地连接到偏转测量单元6上。该偏转测量单元6是已知类型的，并且包括通过一组球和滚子安装到测量探头壳体上的触针保持器。触针的偏转使得球与滚子脱离，由此断开了电路并产生所谓的触发信号。测量探头2包括无线(RF)通信单元8，用于以已知的方式将触发信号数据发送到远程探头接口(未示出)。尽管这里描述了无线RF线路，应当理解，可以采用任何类型的有限或无线电线路。例如，RF通信单元8可由光学通信单元替代。
该测量探头2还包括失活装置10。该失活装置10被布置成如果某个标准没有被满足则防止测量探头正常操作。可以通过各种方式实现测量探头的失活。例如，失活装置10可迫使测量单元6掉电或者进入某种备用模式。可选择的是，测量探头可继续与正常一样产生触发信号，但是触发信号通过无线通信单元8到远程接口的传递会被阻止。简言之，失活装置10被布置成停止正常的测量探头操作，由此使得测量探头不能工作。该测量探头还包括验证模块13，其包括验证装置12和相关联的电子存储器14。也设置可从外部接近的电连接垫(electrical connection pad)16，其允许在验证模块13和相关联的激活按钮18之间建立电连接。应当注意，该测量探头示例性包括各种其他部件(例如滤波或者数据处理电子设备，电池等)，但是，为了清楚起见，图中未示出。
参照图2，更详细地示出了激活按钮18。激活按钮18包括验证模块19，该验证模块19包括验证装置20和电子存储器22。该存储器22包括永久存储部分24和用于存储触发计数值的可重写存储部分26。
下面参照图1和2描述连接有激活按钮18的测量探头2。
首先，双向验证过程用于核实测量探头2和激活按钮18的可信度。下面参照图3更详细地描述了适合的验证技术的细节，但是基本原理是：密钥存储在测量探头2和激活按钮18的电子存储器14和24中。测量探头2的验证装置12和激活按钮18的验证装置20相互通信，以进行验证检查，从而无需揭露密钥就能确认测量探头2和激活按钮18的电子存储器容纳相同的密钥。
一旦测量探头2已经建立了如下情况：可信的激活按钮18连接到其外部电连接垫16上，则存储在激活按钮的可重写存储部分26中的触发计数值由测量探头读取。如果触发计数值非零，则失活装置10允许测量探头正常操作。之后，对于由测量探头产生的每个触发信号，存储在可重写存储部分26中的触发计数值减一。应当理解，存储在激活按钮18的可重写存储部分26中的触发计数值可在每次触发信号被发送之后减小，或者测量探头2可具有用于存储触发计数值的某种临时存储缓冲器(例如存储器14的一部分)和用于周期性更新存储在相关联的激活按钮的可重写存储部分26中的主触发计数值的部件。例如，存储在可重写存储部分26中的触发计数值可在规则的时间间隔或者当一定能够数量(例如十个、十五个、一百个等)的触发信号被测量探头发送时被更新。测量探头内存储缓冲器的使用减少了对激活按钮的可重写存储部分26中存储的值所需的更新次数。但是，任何缓冲器优选不太大，因为如果激活按钮在更新之前被移除，激活按钮存储的主计数可能不会适当减小。
本发明的测量探头因此在激活按钮18包含非零计数时正常操作，即在测量探头在触针偏转时发送触发信号。但是，激活按钮18的移除或者存储的触发计数减小到零，导致失活装置10停止正常的探头操作，由此防止测量探头进行测量。这样，测量探头的使用寿命可以由制造商设定。例如，测量探头可售有存储某个触发计数值(例如五千或者一万的触发计数)的激活按钮。在触发计数用尽时，另一激活按钮可以从制造商获得以重新激活测量探头。新的激活按钮可设有指令，这些指令用于核实测量探头正在必要的容限中操作和/或测量探头对于替代的激活按钮设置适当的固件更新。这样，周期性更新测量探头的要求也具有如优点：迫使用户周期性更新或者检查测量探头的性能，由此确保保持所需的测量精度。
尽管图1示出了测量探头2具有验证模块13、电连接垫16和失活装置10，应当理解，这些部件也可以替代地或者附加地设置为远程探头接口的一部分。在这种例子中，测量探头可将所有的测量数据传递到这种探头接口，并且该探头接口可仅在存储了非零触发计数的可信的激活按钮连接到其电连接垫上时传递测量数据(例如到机器控制器)。作为另一种选择，该测量探头可包括验证模块和电连接垫，用于从激活按钮读取触发计数，而探头接口可包括失活装置。通过探头传递到接口的数据可以包括指示存储了非零触发计数的可信的激活按钮是否连接到测量探头的电连接垫上的信息。如果测量探头提供没有连接存储非零触发计数的可信的激活按钮的指示，则探头接口的失活装置可以防止任何测量数据的输出。
应当理解，尽管上述例子中，存储和减小触发计数值，但是可以存储和测量其他值。例如，测量探头可以包括时钟，用于测量测量探头有效运行的时间长度。在该例子中，激活按钮可包括某个操作时间值，随着测量探头的操作，该操作时间值减小，减小量为实际的操作时间值。也可采用时间和触发计数值的结合。例如，激活按钮可以分别存储与操作时间有关的值和与触发次数有关的值。失活装置10可允许测量探头正常操作直到所存储的触发计数或者所存储的操作时间计数被用尽。还应当理解，作为一种选择，触发计数可随着使用增加，失活装置当达到最大计数值停止正常的操作。尽管上述激活按钮包括用于存储某种计数或者时间值的存储器，但这绝不是必须的。例如，可选择的是，激活按钮可包括单独测量逝去的时间的时钟或类似物。
参照图3，示出了图1和2所描述的装置采用的双向验证技术的基本原理。
如上所述，测量探头2和激活按钮每个都包括验证装置。每个验证装置运行美国国家标准技术研究所(NIST)开发的SHA-1算法。SHA-1算法是所谓的单向散列函数，其从输入数据产生固定长度的信息验证码(MAC)。SHA-1算法具有不可逆的特性，也就是说，其不能通过计算确定对应于所产生的MAC的输入。该算法也具有抗冲突性，使得找到产生给定MAC的多于一个的输入信息是不实际的。例外，该算法具有高的雪崩效应，意味着对输入的任何小的改变会在所产生的MAC上产生显著的变化。尽管这里详细描述了SHA-1算法，应当理解，可以采用很多替代算法来进行类似的验证。
双向验证过程，也称为质询和响应验证，依靠测量探头和激活按钮均在安全的(即外部不可接近的)存储器中存储相同的密钥。但需要验证时，例如当激活按钮位于测量探头的电连接垫16中时，激活按钮发送信息数据(例如激活按钮序列号加上存储的触发计数值)到测量探头。信息数据没有包含秘密信息，如果信息被截取不会对验证过程的安全造成威胁。该测量探头通过向激活按钮发送随机数据串作为“质询”来作出响应。
测量探头然后对包括密钥、信息数据和随机数据串的输入应用其SHA-1算法，并从其产生MAC，该MAC可以称为MAC1。激活按钮采取同样的输入数据(即密钥、信息数据和随机数据串)并采用其SHA-1算法来产生MAC，该MAC可被称为MAC2。测量探头然后比较MAC1和MAC2。如果MAC2与MAC1匹配，则可以确定(以很高水平的置信度)相同的密钥存储在测量探头和激活按钮中。测量探头然后认为激活按钮是可信的。应当强调，验证过程并不泄露密钥的秘密，也就是说，密钥本身从不在装置之间传递。
在数据写入到激活按钮18的可重写存储部分26之前也进行类似的双向验证检查。在这种过程中，激活按钮18产生随机数并进行MAC比较。该验证过程可以通过确保仅仅可信的装置(例如测量探头2)可改变所存储的触发计数值来防止激活按钮被损害。换句话说，验证检查防止未经许可的用户干扰通过激活按钮18存储的触发计数值。
适于结合到测量探头中的多种验证装置可商业获得并且在其他地方进行了详细描述。例如适合的装置是可从美国加利福尼亚州桑尼维尔市MaximIntegrated Products公司获得的Maxim/Dallas i-button。
参照图4，示出了用于与机床结合使用的测量组件。测量组件包括可心轴安装的测量探头40、台面(工具调整)测量探头42和探头接口44。心轴测量探头和台面测量探头42(以下共同称为测量探头)通过无线射频(RF)线路与探头接口44通信。测量探头40和42均是碰触触发式探头，其当触针偏转超过一定阈值时发送触发信号。触发信号可被用来冻结机器位置信息，例如，心轴的位置可如机器位置代码测量的一样在x、y和z机器坐标系统中确定。可心轴安装的测量探头40具有可心轴安装的轴39和具有红宝石球尖端41的触针，这允许点在工件表面上被测量。台面测量探头42具有安装到其触针尖端上的工具调整立方体43，并用于确定由机床心轴保持的切割工具的位置。为了清楚起见，图4中未示出可使用这种装置的相关联的机床。
为了克服与硬连线测量探头系统有关的各种问题，接口44通过扩展频谱无线RF线路与测量探头40和42通信。为了允许多系统并排操作，每个测量探头在其所有数据传输前加探头识别(ID)码。开始的“配对”程序被执行，其中探头学习用于与特定接口结合使用的测量探头的ID码。在配对之后，接口44仅处理包括所配对的测量探头的ID码的接收数据，由此确保来自可能位于附近的其他测量探头(即，具有不同ID码)的数据传输被忽略。一旦配对，测量探头和接口以预定的方式跳频，以减轻来自其他RF源的噪音的影响。WO2004/57552中更详细描述了扩展频谱或者跳频通信线路。在PCT申请WO2007/28964中也详细描述了WO2004/57552的变型。WO2007/28964中的装置通过允许测量探头的探头ID被用户设置或者通过允许接口识别包含多个不同ID码的任一个的传输，来允许多个探头与单个接口配对。这种布置允许两个或多个探头(不是同时)与单个接口结合使用。
为了实现上述跳频RF线路，心轴安装的测量探头40和台面测量探头42每个都包括无线通信单元46a-46b。接口44包括对应的无线通信单元48，用于与测量探头的通信单元46通信。在正常使用中，无线通信单元46和48允许数据在测量探头40和42的任一个与配对的接口44之间以上述已知方式传输。
接口44、心轴测量探头40和台面测量探头42包含验证模块50a-50c。每个验证模块50包括用于运行SHA-1散列算法的验证装置52、用于存储密钥的安全存储部分54和随机数据串发生器56。接口44和测量探头40和42还包括用于阻止正常操作的失活装置58a-58c。如上所述，可以各种方式实现失活，例如，失活测量探头不能通过无线通信单元传递触发信号，而失活的接口不能在其触发信号输出线60上输出任何数据。
在使用中，装配程序被执行，其中测量探头(例如可心轴安装的探头40)和接口44放置在“配对”模式中。与WO2004/57552中描述的系统类型相同，配对程序涉及测量探头反复地传递其ID码。接口搜索由未配对探头传递的任何ID码，并当相关的测量探头ID码被接收时，其被接口存储。在配对之后，接口忽略其接收的不包含存储的ID码的任何数据。如WO2007/28964中所述，接口还可以与另一测量探头(例如台面测量探头42)配对：通过存储第二探头ID码或者通过将所存储的ID码加载到另一测量探头。可以看出，这种配对程序的潜在缺点在于，只要通信协议的要求被满足，其允许任何部件被配对。但是，该通信协议可被容易复制，这会允许复制品或者不相容的测量探头和/或接口与真实的一起使用。这会严重且不可预知地降低组件的测量性能。
如上所述，图4所示的探头和接口包括具有存储了密钥的安全存储部分54的验证模块50。在测量探头与接口配对之后，执行验证步骤，其中测量探头核实接口是可信的(即其存储了相同的密钥)，反之亦然。质询和响应验证过程与参照图3描述的类似，每个验证装置52对包括存储在其相关联的安全存储部分54中的密钥、信息数据(例如探头ID码)和由随机数据串发生器56之一发生的随机数据串的输入应用其SHA-1算法。使用无线通信单元46进行MAC、信息和随机数据串的交换。如果测量探头或接口通过比较自身产生的MAC和接收的MAC确认其已经与可信的对应物(即存储相同密钥的对应物)配对，则允许装置的正常操作。但是，如果探头或者接口没有建立其对应物的可信度，则失活装置58阻止正常操作。
上述验证过程可在发生配对之后，每当测量探头在预定时间间隔和/或在没有获得测量值的时间段期间接通时。如果需要，验证过程也可以在配对操作之前进行。通过这种方式，确保了可信的测量探头仅与可信的接口操作，反之亦然。这种类型的装置可因此确保高水平的可信度，其中仅仅完全相容的测量探头和接口可结合使用。如果接口例如因为所接收的数据的形式与接口期望的不同或者需要采用不同的处理技术而不能正确处理其接收的某种类型的测量探头的数据，则提供这种类型的验证过程因此防止了接口与该测量探头结合使用。该验证过程因此意味着：例如，制造商可提供不同范围的使用相同的通信协议的测量探头和接口。相容的设备可分配相同的密钥，同时确保不相容的设备存储不同的密钥。这样，用户不能结合使用不相容的设备，由此减小装置故障和/或引入不可接受的大测量误差的几率。这种布置也防止第三方的可能是劣质的装置与可信的装置结合使用，再次确保了测量精度不会被损害。
虽然不是必须的，但是图4所示的测量探头40和42可以是参照图1所描述的类型的测量探头。特别的是，每个探头可包括失活装置(可以与失活装置58相同或者不同)，其仅仅当存储非零触发计数值的可信激活按钮连接到设置在测量探头上的电连接垫上时才允许正常的探头操作。在这种布置种，该组件仅仅在接口和测量探头是可信的且存储非零触发计数值的可信激活按钮连接到每个测量探头上时才正常操作。
参照图1描述的测量探头包括用于接收激活按钮的电连接垫16。但是，在一些情况下，在使用中激活按钮密封在测量探头内。这确保了激活按钮不会意外从测量探头分离或者被损坏，这可例如在使用自动工具改变装置将心轴探头加载机场心轴上的过程期间发生。测量探头可因此被设置成包括用于接收激活按钮的单独的优选可密封的室。可选择的是，测量探头的电池保持盒适于也容纳激活按钮，下面将进行更详细的描述。
参照图5，示出了用于测量探头的电池保持器70。电池保持器70包括盒72，电池74位于盒72中。此外，设置有槽76，激活按钮18可放置在槽76中。还设置电触点78，用于在电池和激活按钮与测量探头的电子部见之间建立必要的电连接。也可以设置锁定机构80，以将电池保持器70牢固地保持在探头主体中。该布置确保了即使在恶劣的操作环境下良好的电接触被保持，并放置对激活按钮的损害。
图5的电池保持器还具有如下优点：激活按钮的移除也需要移除电池。这确保了当激活按钮被移除时探头掉电。在这种装置中，验证过程需要仅在测量探头加电时被执行，因为在测量探头被通电之后移除或者替换激活按钮是不实际的。
重要的是，应当理解，如上所述激活按钮的使用提供了实施本发明的方便方法，但决不是唯一方案。换句话说，上述类型的激活按钮的使用是有利的，但不是必须的。可以使用很多替代类型的装置，用于安全存储触发计数并实施某种验证或加密技术。例如可使用智能卡或者其它类似装置。
参照图6，示出了测量探头90，其包括用于收纳智能卡94的槽92。槽92可以是可密封的。智能卡94包括：存储密钥的存储器；处理器，用于执行SHA-1算法；以及可重写的存储器，用于存储触发计数值。该测量探头包含互补的装置，使得可以在测量探头和智能卡之间执行上述类型的质询和响应验证过程。如果需要，用于智能卡的槽92可以形成为电池保持器的一部分，由此物理地保护该卡免受损害。
上述测量探头被布置成仅在激活按钮、智能卡或者类似的存储触发计数数据的装置连接到探头上时才操作。但是，测量探头本身也可能包括存储触发计数值的可重写存储器。仅在存储在探头中的触发计数需要被重填或者更新的时候才需要激活按钮(或者类似装置)。
参照图7，所示的测量探头100是图1的测量探头的一种变型。与参照图1描述的测量探头相同，测量探头100包括：可偏转的触针4，其连接到偏转测量单元6上；无线通信部分8，其用于与远程接口通信；以及失活单元10。电连接垫16提供到相关联的激活按钮118的连接。
测量探头还包括验证模块113，该验证模块包括验证装置112和存储器114。该存储器114在永久存储部分114a存储密钥并包括用于存储触发计数值的可重写存储部分114b。在使用中，失活单元10仅在存储在可重写存储部分114b中的触发计数值非零时才允许正常的测量探头操作。每当触发信号被产生时，存储在可重写存储部分114b中的计数相应地减小。一旦所存储的触发计数值到达零，失活单元10阻止测量探头的正常操作。
为了重新激活测量探头，存储非零触发计数的激活按钮118被设置成与电连接垫16接触。然后使用上述验证过程来确保测量探头和激活按钮均包含相同的密钥。一旦已经建立可信度，触发计数从激活按钮传递或者加载到测量探头。换句话说，存储在激活按钮的可重写存储器中的触发计数减小某一值，基本上同时保持在可重写存储部分114b中的触发计数值增加该值。在触发计数加载之后，激活按钮可从测量探头移除。这样，触发计数信用成批从激活按钮18传递到测量探头100，由此允许测量探头连续操作，直到新的触发计数被耗尽。
测量探头100可以被构造成采取存储在激活按钮118中的所有触发计数。可选择的是，测量探头100可被构造成采取比存储在激活按钮中的计数更少的计数。如果必要，可以以相反方向传递触发计数。例如，触发计数可从测量探头100传回到激活按钮118。可选择的是，激活按钮118可被布置成使得触发计数仅可被减小。还应当理解，激活按钮118可与激活按钮18相同，并因此可与参照图1描述的测量探头结合使用。
如上所述的激活按钮被设计成与测量探头的相应电连接垫物理接触。如上所述，激活按钮可仅仅单向实施本发明，不同类型的安全技术(智能卡等)可连接到测量探头并用于相同的目的。另外，如果测量探头本身能够安全地存储触发计数值，则可实施更新存储在测量探头中的触发计数的其它方法。
参照图8，示出了另一种测量探头120。该测量探头120包括无线通信单元8，用于通过无线RF线路将触发信息传递到远程探头接口122。RF线路可以是如WO2004/57552中描述的，或者可以被布置成如参照图4所描述的一样实施验证过程。测量探头120还包括连接到验证模块113上的另一无线通信单元124，该验证模块113包括验证装置112和安全存储器114。参照图7描述的测量探头100的物理电连接垫16因此在测量探头120中由无线通信单元124替代。
也设置单独的袋(fob)126，其包括无线通信单元128，用于与测量探头120的无线通信单元124通信。袋126的通信单元128连接到验证模块131上，该验证模块131包括验证装置130和电子存储器132，该电子存储器132具有用于存储密钥的安全部分和用于存储触发计数值的可重写部分。该袋还包括多个键134，以允许用户控制传输过程。设置液晶显示器136，用于显示袋的状态信息例如剩余的触发计数值和/或加载到测量探头中的计数值。
在使用中，用户选择待使用键134加载到测量探头中的触发计数值。袋然后放置在相关的测量探头120附近，按下键以启动触发计数加载。通过无线电线路进行质询-响应验证过程，以核实袋126和测量探头120是可信的。在成功的验证步骤之后，所选择的触发计数值从袋126的存储器132传递到测量探头的存储器114。无线电线路的使用意味着测量探头不是必须包括可接近的电触点，通过测量探头120存储的计数可以被更新，而不需接触或者以任何方式接近测量探头。
为了确保探头触发脉冲加载到所需的测量探头，优选使得袋126和测量探头120之间的RF通信线路是相对近程的线路(例如仅可在少于20cm左右的距离上操作)。可选择的是，光学线路可以用来取代RF线路。如果设置光学线路，则所传递的光的方向性可用来确保触发计数被加载到正确的探头上。尽管示出了单独的通信单元分别用于与探头接口和袋通信，但是应当理解，可以用单个通信单元执行两个功能。
尽管描述了专用袋126，测量探头可以通过标准的无线通信线路(例如Wi-Fi，蓝牙等)或者有线线路(USB，火线等)与通用的计算机(例如膝上型电脑或者PDA)连接。
在这种实施方式中，该计算机可以与运行加密模块或者卡连接，该加密模块或者卡运行验证检查、安全地存储密钥并保持探头触发计数值。换句话说，激活按钮或者芯片型装置可以被设置，以通过中间(通用)装置与测量探头通信。
参照图9，将描述两部件式测量探头150。该测量探头包括上部152和下部154。下部154包括连接到偏转测量单元158上的触针156。下部154包括验证模块159，该验证模块159包括验证装置160和相关联的存储器162。该存储器162包括用于存储密钥的安全部分和用于存储触发计数值的可重写部分。上部152包括用于与相关联的探头接口(未示出)通信的无线通信单元8和用于阻止正常操作的失活装置10。该上部还包括验证模块170，该验证模块170包括验证装置172和用于存储密钥的存储部分174。
上部和下部可以被组装以形成测量探头。一旦组装好，在上部和下部之间通过适当的电极组(未示出)形成电连接。在组装之后，进行上述类型的质询和响应验证过程，以核实该装置的上部和下部是可信的。如果确认可信，且下部的存储器1621中还存储有触发计数，则失活装置10允许来自测量单元158的触发事件通过无线通信单元8输出。每次触发事件减小所存储的计数，而且当触发计数值等于零时，上部152的失活装置10与所连接的特定的下部154进一步操作。该下部然后被丢弃并用新的下部(即，具有存储的触发计数的下部)更换。
因此，下部152可以被看作是存储触发计数的激活按钮与测量探头的(运动的)机械部件的结合。因此随着使用会磨损的所有运动部件包含在测量探头的(可丢弃)的下部中，而(昂贵的)电子部件块包含在可重复使用的上部中。初始存储在下部的存储器中的触发计数值可以对应于或者稍小于触针或者偏转测量单元158的期望的使用寿命。换句话说，下部可以存储使得测量探头在失效之前或者在其测量精度减小到不可接受的水平之前停止操作的触发计数值。这样，可以确保两部件式测量探头系统的测量精度。
上述实施方式使用高灵活性的验证过程，其中可以结合使用任何可信的部件。例如，激活按钮存储的触发计数信用可以传递到任何数量的可信测量探头。这具有如下优点：允许激活按钮根据需要在不同的测量探头之间交换。尽管使用触发计数的这种灵活性是有利的，但在某些情况下可能期望提供不可传递的触发计数。
参照图10，示出了一种替代的测量探头200。该测量探头100包括用于将数据传递到远程探头接口202的无线(RF)通信单元8。另外，设置失活装置204，以当存储在可重写存储部分206中的触发计数被用尽时，停止测量探头的正常操作。该测量探头还包括安全的存储部分208，其安全地存储多个(秘密的)预编程的代码，用于释放另外的触发计数。输入与所存储的代码匹配的代码，会使所出处的触发计数增加一数量。这些释放代码仅仅是制造商知道，并且足够复杂，使得确保不可能通过反复试验来找到这些代码。这些代码也对于特定的测量探头是独特的，该测量探头可通过独特的探头标识或者序列号被识别。
测量探头200因此设有已经存储在其可重写存储器中的一定数量的(例如五千或者一万)的触发计数。所存储的触发计数随着探头使用以上面描述的方式减小。当触发计数到达或者接近零时，可以从制造商获得适当的释放代码。输入与所存储的代码匹配的释放代码，会使得另外的触发计数释放，由此允许装置继续操作。每个释放代码可以仅用一次来增加触发计数。
测量探头200还包括接口210，释放代码可通过该接口210输入。该接口可包括一个或多个键，代码被打入所述键中。可选择的是，该接口可包括通向远程装置(例如袋)的无线电线路，合适的代码已经被输入到该远程装置。可选择的是，该接口可通过触针偏转数据输入过程例如US7145468中描述的触发逻辑技术来接收数据。可选择的是，该接口可(例如通过电话或者网络)建立与可信的制造商、分销商或者零售商等的计算机服务器的连接。一旦接收到合适的付款，必要的代码可以通过该线路传递到测量探头，由此重新激活测量探头。
还应当理解，这些测量探头可以设置成：存储触发技术的安全存储部分在制造后不能被访问。在这种情况下，测量探头在永久失效之前只能工作预设的触发次数。该测量探头然后可以被丢弃或者返回到制造商以重新修整。尽管上述例子描述了加满触发计数值，但是也可以将测量探头转换到永久(即，没有触发计数或者时间限制)操作模式。例如，激活按钮或者释放代码可以被设置成永久地使得失活装置失活，从而使得测量探头如标准测量探头一样从那时起一直操作。
上述所有实施方式都涉及测量探头装置。但是，重要的是，应当理解，相同的技术可以适用于各种广泛的其他测量装置。例如，该技术可以适用于任何尺寸测量装置，例如位置编码系统、坐标测量机器、扫描设备等。这些技术也可以与非尺寸测量装置例如光谱学工具一起使用。
参照图11，示出了拉曼光谱系统，其中拉曼光谱仪250与计算机252连接。光谱仪250包括测量单元254，该测量单元254被布置成在计算机252的控制下从放置在样品台258上的样品256获取拉曼光谱。光谱仪250还包括失活装置260，该失活装置260可防止测量数据被传递到计算机250。失活装置260连接到验证模块261上，该验证模块261包括验证装置262和安全存储器264，密钥存储在该安全存储器264中。激活按钮268可以与参照图2描述的激活按钮相同，但其存储计数值与测量计数而不是触发计数有关。
在使用中，存储多个测量计数的激活按钮设置在电连接垫266上。通过上述方式，光谱仪的验证模块261与激活按钮268的相应的验证模块通信。如果激活按钮268被发现是可信的，并且存储有非零测量计数，则失活单元260允许光谱仪正常操作。如果激活按钮268是不可信的，或者其没有存储测量计数，则失活装置260防止光谱仪正常操作。通过这种方式，光谱仪可以被设置成在需要更换激活按钮之前可进行一定数量的测量。设置在激活按钮上的计数值可以与在需要重新校准或者维修该装置之前的测量次数相关，由此确保当光谱仪缺乏校准时操作不会发生。如上所述，可以设置装置的变型，其中测量计数被加载到光谱仪中的安全存储器中。
应当理解，这里的术语“可信的”用来描述存储相关密钥的装置，其并不一定与被制造的装置的起源相关。特别的是，验证过程可仅仅允许某些类型的测量装置与某些类型的接口配对，由此防止被设计成不可相互配合操作的测量探头和接口结合使用。
应当理解，上述参照附图描述的实施方式仅仅给出了本发明的例子。本领域技术人员理解可以对上述实施方式进行各种替代和变型。特别的是，上述描述的各种验证模块、验证装置、电子存储器等是分别用于示例地描述其功能。这些功能可以通过分立的芯片或者电路提供，或者可以实施为在通过计算模块上运行的计算机程序的一部分。上述实施方式绝不是意味着限制实施本发明的物理方式。

Claims (19)

1.一种测量装置，其包括：
测量部分，其用于获取对象测量结果；
输出部分，其用于输出与所获取的对象测量结果有关的测量数据；以及
失活部分，其用于阻止所述测量装置的正常操作，使得所述测量数据的输出被阻止，
其中，在使用中，所述失活部分从装置使用模块读取装置使用信息，并在所述装置使用信息没有满足一个或多个预定标准时阻止所述测量装置的正常操作，其中，所述装置使用信息提供所述测量装置的使用量的度量。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述失活部分可更新由所述装置使用模块存储的装置使用信息。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置使用信息包括与所述对象测量结果的数量的测量计数值，所述装置使用模块包括用于存储所述测量计数值的存储器。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，对于所述测量装置获取的每个对象测量结果，存储在所述装置使用模块的所述存储器中的所述测量计数值减小，如果所述测量计数值大于零，则所述一个或多个预定标准被满足。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置使用信息包括与装置操作的时间长度有关的信息。
6.根据权利要求1所述的装置，包括一体的装置使用模块。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述一体的装置使用模块包括内部存储器，存储在所述内部存储器中的装置使用信息能够被更新。
8.根据权利要求7所述的装置，包括用于与相关联的单元通信的接口，所述相关联的单元存储用于更新所述装置使用模块的所述内部存储器的信息。
9.根据权利要求1所述的装置，包括用于与相关联的单元通信的接口，所述相关联的单元包括所述装置使用模块。
10.根据权利要求8或9所述的装置，包括用于核实相关联的单元的可信度的验证模块。
11.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述接口包括一个或多个电触点，用于允许与相关联的单元的互补的电触点电连接。
12.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述接口包括无线通信单元，由此可在所述测量装置和相关联的单元之间建立无线电线路。
13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述失活部分一旦接收到完全释放代码便永久失效，由此允许所述测量装置的正在进行的正常操作。
14.根据权利要求1所述的装置，包括测量部件，所述测量部件包括所述测量部分、所述输出部分和所述失活部分，其中所述输出部分包括无线发送器，用于将测量数据发送到远程接口，所述失活部分通过使所述无线发送器失活而阻止所述测量数据的输出。
15.根据权利要求1所述的装置，包括与接口连接的测量部件，所述测量部件包括所述测量部分，所述接口包括所述输出部分，其中，所述失活部分通过防止测量数据从所述接口的所述输出部分输出而阻止所述装置的正常操作。
16.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测量部分包括偏转测量机构和可偏转的触针。
17.一种操作测量装置的方法，其包括如下步骤：
(i)使用测量装置获取对象测量结果；
(ii)从所述测量装置输出与在步骤(i)中获取的测量结果相关的测量数据；
其特征在于，进行步骤(iii)：读取装置使用信息，并在所述装置使用信息满足一个或多个预定标准时仅进行步骤(ii)。
18.一种测量装置，其包括：
测量部分，其用于获取对象测量结果；
输出部分，其用于输出与所获取的对象测量结果相关的测量数据；以及
失活部分，其用于阻止所述测量装置的正常操作，使得所述测量数据的输出被阻止，
其中，所述装置失活部分阻止所述测量装置在发生预定事件之后正常操作，并且所述装置失活部分仅在接收到适当的重新激活指令时才允许所述测量装置继续操作。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述预定事件包括所述测量装置的一定的使用量。
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