CN103097972A - 用于计量机工具的远程操作盒 - Google Patents

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Abstract

一种用于计量机的远程操作盒(20)。该操作盒包含不可配置的用户界面作为主计算机显示器的扩展，其中在该操作盒的显示器上所显示的屏幕由在机器的计算机控制器上所运行的应用和/或控制软件生成。该远程操作盒还包含摄像机和/或网络摄像头(30)特征以及录音功能。利用该远程操作盒，机器操作人员可以查看主计算机屏幕上显示的信息，并可通过该操作盒上的触屏(28)回复任何即时消息，由此无需返回机器操作站。

Description

用于计量机工具的远程操作盒
本申请要求2010年9月10日提交的、申请号为第61/381588号的美国临时专利申请的权益，该申请的全部内容以参见的方式纳入本文。
发明领域
本发明涉及机械工具，特别是诸如齿轮测量机的计量机，以及用于此类机械工具的一种远程操作盒。
发明背景
现今，大多数用于齿轮(和其他带齿机件)和/或齿轮切削工具的计量机都包含一种计算机控制的电动机械多轴系统。举例说明，图1显示了一种已知计量系统的构造。其应用软件(例如，格里森计量系统(Gleason Metrology Systems)出售的GAMA软件)为终端用户提供界面，以实现齿轮参数编程、选择测试及设定其他参数来执行齿轮检测。且也可生成所需的机械运动指令，并与控制程序通信。该控制软件(即控制程序)用作应用软件和系统其余部分之间的媒介。当执行所需的指令时，该控制程序将数据，如轴位置和探头偏移，反馈给应用软件，应用软件对控制程序提供的信息加以分析，并为用户提供易读的图表和检测报告。
该控制程序是从所述应用软件中提取指令、并将转换成传送至运动控制硬件(MC)的一小段软件。该控制程序生成每个机械轴的目标位置及理想速度，并发送至MC，MC按需要根据特定的运动参数(如加速、振颤等)和插入值生成各个轴的运动轮廓。MC卡利用诸如SERCOS的接口对接到一个动态控制网络(即通讯网络)上的AC伺服驱动器。该MC为伺服驱动器生成指令，伺服驱动器又将信号发送给马达。当马达带动机械轴时，附装在机械轴上的反馈装置(如玻璃刻度盘)生成信号，该信号指示所有轴(直线轴和转动轴)的当前位置。伺服驱动器对来自MC的每个指令执行闭环控制，直至达到目标位置为止。该控制程序通过MC随时接收轴的当前位置。
三维(即3D)扫描探头附装在齿轮测量机的一条轴上(例如X轴)，该齿轮测量机被驱动以与位于机器旋转台上的一个齿轮发生物理接触。该控制软件通过插入在机器计算机(即PC)上PCI槽中的计数器卡来读取探头(如：沿相互垂直的探头的X，Y，Z方向)的偏移。上述计数器卡通过一个与探头相连的插入单元接收探头偏移。该控制软件确保轴位置与探头偏移同步，并将所有数据回传给所述应用软件。
如图1所示，上述应用软件及控制软件在使用诸如Windows操作系统的PC机(如现货工业PC)上运行。较佳地，应用和控制程序使用VB.Net来编写，但也可以使用任何适当的软件编程语言和操作系统组合。上述MC和计数器卡插入PC机内的PCI槽中。一般来说，PC机上连接显示器和键盘/鼠标作为用户输入装置。
该PC机与驱动器及其他电气、电子组件一起，位于机器的电气控制柜内(见图2b)。操作站(见图2a)，包括显示器3和打印机，通常位于机器外部以方便操作人员进出。尽管该应用软件提供界面以生成齿轮检测所需的部分程序及其他机器设定，但也有一些手动操作需要不同的界面。例如，通过一个操作面板，用户可以手动实现沿轴或绕轴的运动(即手动进给模式)。该操作面板2，如图3所示，有两个操纵杆4和6。第一操纵杆4控制X和Y轴，另一操纵杆6控制Z和转动(A)轴。另有一个在一时间内仅允许用户在一个轴上手动进给的轴选择开关8。这有助于用户在手动进给一个轴而避免其间其他轴的误动时具备更多控制权。该操作面板上的另一个控制器10控制手动进给的速度。在操作面板上还有两个按钮12和14，按钮12用于启动驱动器，按钮14清除和/或重置系统产生的任何故障。此外，还有E-STOP按钮16用于紧急停车。
图4显示该操作面板如何与机器连接。操纵杆通过USB接口连接到PC机上，控制软件读取并解读来自操纵杆的信号，生成适当的运动指令并发送给MC。该系统中具有由控制软件(在某些情况下，所述MC卡可以提供一些I/O端口)控制的输入/输出(I/O)装置/硬件。上述轴选择器、进给速率控制及其他按钮(或LED)通过I/O接口与控制程序连接。该控制程序按需要读取输入值，并修改运动指令。图4所示的操作面板附装在机器上，不可移动(见图2a)。
不同尺寸的齿轮测量机能为不同尺寸的齿轮提供检测。例如，生产线上可以包括齿轮直径从175mm到3000mm或更大尺寸的多台机器。由于机器尺寸增加，操作人员常常要爬上机器才能接触到旋转台上的齿轮。在这种情况下，附装在机器上的操作面板使用起来极其不便，这就要求有一种远程操作盒，使操作人员可以携带并进行所需的机器手动进给操作。
一个这种装置的在现有技术实例如图5所示。在该装置中，远程操纵杆控制器(RJC)18通过USB接口连接到PC机上，并以所述操作面板上的操纵杆类似地与控制程序通信。该RJC也具有与操作面板同样的轴选择和进给速率控制特征。齿轮测量机上已配置了这种RJC装置。尽管RJC提供远程手动进给能力，但齿轮测量机的用户将受益于此远程装置提供的附加功能。
Spink等人的专利US 2010/0039391公开了一种用于编程和控制坐标测量机(CMM)的操作盒。该操作盒包含一个或多个微处理器，并能够直接控制CMM。该操作盒通过在嵌入操作盒内部的专用电子硬件上运行固件而使自身事实上成为了计算机。该操作盒亦提供可由终端用户配置的完整的图形用户界面(GUI)，并定为给用户的独有界面。该GUI在操作盒上生成，并只在操作盒上适用。
需求一种功能强化、更简易、价格更低的操作盒，借此可以进一步提高计量机的生产率。
发明内容
本发明的涉及一种用于计量机的远程操作盒。该操作盒包含不可配置的用户界面作为主计算机显示器的扩展，其中在该操作盒的显示器上所显示的屏幕由在机器的PC上所运行的应用和/或控制软件生成。该远程操作盒进一步包含了摄像机和/或网络摄像头特征以及录音功能。利用该远程操作盒，机器操作人员可以查看主计算机屏幕上显示的信息，并可通过该操作盒上的触屏及时回复，从而无需返回机器操作站。
附图的简要描述
图1图解说明了已知计量系统的构造。
图2(a)说明了一种齿轮测量机上操作面板和操作站的位置。
图2(b)说明了一种齿轮测量机上控制柜的位置。
图3是图2(a)上操作面板的放大图。
图4图解说明了图2(a)上的操作面板如何可与齿轮测量机相对接。
图5说明了一种用于齿轮测量机的远程操作盒的在现有技术实例。
图6说明了本发明远程操作盒的控制件及触屏。
图7是本发明远程操作盒的侧视图。
图8示出了本发明远程操作盒上的摄像机和麦克风的位置。
图9说明了本发明远程操作盒的各个独立构件。
图10说明了该远程操作盒启动时远程操作盒上显示的默认屏幕的实例。
图11示出本发明远程操作盒的触屏上所显示消息的实例。
图12显示了用于激活本发明远程操作盒上摄像机的、位于主操作屏工具栏上的摄像机按钮。
图13显示了对应本发明远程操作盒上的麦克风的界面屏幕。
图14图解说明了本发明远程操作盒与机器PC的连接。
较佳实施例的详细描述
在详解本发明的任一特性和至少一个构造之前，应理解为本发明不只限于对在下列描述中阐述或在附图中展示的构造细节及组件排列的应用。本发明也能够适用其他构造，并能通过各种方法进行实践和实施。另外，应理解为本文所使用的表达方式和术语是以描述本发明为目的，不应视作限制。
图6-9说明了本发明远程操作盒20优选包含两个操纵杆22和24，急停按钮26，和触屏显示器28(如7时显示器)。带麦克风的网络摄像头30(图8和9)优选地集成到远程操作盒20。该麦克风优选地置于摄像机30的表面31上，可以采用在摄像机表面上一个或多个小开孔的形式。触屏显示器28、操纵杆22和24及网络摄像头30全部优选地使用USB装置(如商用装置)，并通过USB接口(图14)或以太网连接到PC。替代地，远程操作盒20和该PC之间无线连接。除了USB集线器和触屏显示器、摄像机等之外，远程操作盒20上没有其它电子件或固件。
本发明远程操作盒包含不可配置的用户界面作为主计算机显示器3的扩展，且屏幕由在所述PC上运行的应用和/或控制软件生成。
上述控制软件生成屏幕(格式)，并扩展到在远程操作盒20上的触屏显示器28上进行显示，并处理用户输入。图10是该远程操作盒启动时远程操作盒上显示的默认屏幕的示例图。该屏幕上的“启用”按钮/区域32和34可以启用上述远程操作盒上的操纵杆、轴选择和进给速率控制器。启动时，这些控制器以及故障/清除控制器36、返回/复位控制器38会替代机器操作面板(图2a)的全部功能。并且，启动时，该机器操作面板上的操纵杆、轴选择和进给速率控制器全部禁用，以便操作人员进行单点控制。此外，机器坐标(轴位置)40和探头偏移42可能通过控制软件在该屏幕上不断地显示。这对于用户离开操作站、无法看到显示器时很有帮助。
所述应用软件优选地显示各种即时信息，指导用户执行诸如移动机器轴至正确位置以开始测试的某些功能。此外，所述应用软件还优选地显示用户需知的信息性消息和/或警示性消息。该远程操作盒使用户不必返回主屏幕和键盘就可以与这些消息互动。所述控制软件将这些消息同时显示在主屏幕和远程操作盒屏幕上，从而用户可以在任一屏幕上与消息互动。该远程操作盒消息具有放大按钮，使用触屏28(图6)更易点击。图11是触屏28上所显示消息的示例图。同一消息也将出现在操作站(图2a)的主屏幕上。
在触屏和主屏幕上同时显示即时消息的其他示例包括：
●探头破碎
●开始测试
○轴颈检验开始前的探头清除
○手动调节Z轴靠近底边以将探头放置在开始螺旋测试的位置
○手动调节Z与部件达到水平
○手动调节探头置于齿间隙内
○手动调节探头靠近齿底部/顶部
应理解，在远程操作盒20和主屏幕上显示消息可以扩展到使用户受益于不必返回主屏幕即可对消息给予回应的任何其他情况。
该应用软件在远程操作盒20上为摄像机30提供界面，以使用户对部件及部件设置拍照，并可在例如应用软件中存储这些照片作为标准工作手册中的一部分以供播放。可以从应用软件主屏幕(图12)通过应用软件主屏幕工具栏上的摄像机按钮44进入该摄像机界面。在所述远程操作盒20上也可以包含摄像机按钮，以使操作人员能够从远程操作盒启用摄像机。该摄像机界面显示摄像机的当前视图，而一个按键可在主屏幕和远程操作盒的屏幕28之间切换摄像机窗口(用于远程诊断)，另一按键拍照。照片一经拍摄，即显示照片预览窗口，用户可以将照片存为文件(即当前下载部分的文件)，或放弃此照片返回摄像机界面。摄像机30也可用作视频模式，以便记录特殊机器过程或片断。同样，视频也可存为文件。
对于工作人员(如客服代表、软件工程师等等)来说，使用诸如Cross-loop之类的诊断程序现场来远程手动排除故障是非常常见的。这就可以实现对计算机完全访问，能够进入不同屏幕以检查设定值、错误消息等等。然而，对于机器正在如何运行以及探头相对于受检齿轮在空间中如何就位的视觉反馈成为遗漏点。这更多依赖于操作人员通过电话对于出现的问题进行描述。当操作人员对问题描述缺乏经验，或者与问题诊断者语言不同时，则情况尤为麻烦。
内置网络摄像头30可以通过因特网连续播送视频以帮助解决上述问题。操作人员可以启用该摄像头，将所述远程操作盒定位以便显示他/她正在面临的问题。这将大大缩减现场故障排除所需的时间。如需要的话，远程操作盒20中还可以集成扬声器，使操作人员可以进行网络通话(VolP)而不必使用便携电话。这在便携电话连接不稳定的区域非常实用。
所述应用软件利用嵌入摄像头30中的麦克风将音频记录录入部件程序。此界面(见图13)包括录音键46、播放键48和删除键50。处于录音状态时，录音键4变为读出“停止录音”。当按下停止录音键时，此音频记录与例如当前操作人员姓名、日期/时间标注一起，存为机器上的特定部分的文件。所述应用软件通过标准多媒体软件功能，诸如微软窗口的此类功能，对麦克风/语音记录功能进行控制。
图13中所示的界面屏幕可以只在主计算机屏幕上显示，或者可以既在主屏幕又在所述远程操作盒20的屏幕28上显示。不过，即使该界面屏幕只在主屏幕上显示，也可以通过远程操作盒的触屏28上显示的屏幕来进行语音录制。因此，无需返回操作站即可实现音频消息的录制及回放。
尽管本发明参照较佳实施例进行了描述时，但应理解为本发明不只限于其特定内容。本发明还要包括本发明主题所属领域的技术人员对此所做出的未偏离所附权利要求的精神和范围的修改。

Claims (22)

1.一种远程操作盒，用于与计算机控制的、具有包括主计算机显示器的操作面板的计量机实现通信，
所述远程操作盒具有显示器，并可在所述计量机周围携带，
所述远程操作盒为所述主计算机显示器的扩展，并包含不可配置的用户界面，
由此，所述主计算机显示器上出现的信息可在所述远程操作盒的显示器上察看，所述信息中至少有一部分包含需要向所述计算机控制器输入回复的一条或多条即时消息，所述远程操作盒可操作以接受所述一条或多条即时消息，并将所述输入回复通信到所述计算机控制器。
2.如权利要求1中所述的远程操作盒，其特征在于，所述操作盒显示器为触屏显示器。
3.如权利要求1中所述的远程操作盒，其特征在于，还包含麦克风。
4.如权利要求1中所述的远程操作盒，其特征在于，还包含摄像机。
5.如权利要求4中所述的远程操作盒，其特征在于，所述摄像机为视频摄像机。
6.如权利要求4中所述的远程操作盒，其特征在于，所述摄像机是网络摄像头。
7.如权利要求1中所述的远程操作盒，其特征在于，还包含扬声器，所述扬声器用于通过网络进行通话。
8.一种多轴计算机控制的计量机，所述计量机具有与计算机控制器通信的操作面板和主计算机显示器，所述计量机还包含：
远程操作盒，所述远程操作盒具有显示器并与所述计算机控制器通信，所述远程操作盒可携带到所述计量机周围的位置，所述远程操作盒为所述主计算机显示器的扩展，并包含不可配置的用户界面，
由此，所述主计算机显示器上显示的信息可在所述述远程操作盒的显示器上察看，所述信息中至少有一部分包含需要向所述计算机控制器输入回复的一条或多条即时消息，所述远程操作盒可操作以接受所述一条或多条即时消息，并将所述输入回复通信到所述计算机控制器。
9.如权利要求8中所述的计量机，其特征在于，所述操作盒显示器为触屏显示器。
10.如权利要求8中所述的计量机，其特征在于，所述操作盒还包含麦克风。
11.如权利要求10中所述的计量机，其特征在于，可通过所述远程操作盒上的所述麦克风进行音频消息录制，并存入所述计算机控制器，所述消息可通过所述操作面板或所述远程操作盒回放。
12.如权利要求11中所述的计量机，其特征在于，已存音频消息通过所述计算机控制器与特定的工件程序相关联，且当此后所述计算机控制器运行所述工件程序时，机器操作人员可即时收听到所述音频消息。
13.如权利要求8中所述的计量机，其特征在于，所述远程操作盒还包含摄像机，且所述摄像机可由所述远程操作盒进行操作。
14.如权利要求13中所述的计量机，其特征在于，由所述远程操作盒上的所述摄像机所拍摄的影像存入所述计算机控制器，所述影像可通过所述操作面板或所述远程操作盒察看。
15.如权利要求13中所述的计量机，其特征在于，所述远程操作盒上的所述摄像机包含视频摄像机，且所述视频摄像机可由所述远程操作盒进行操作。
16.如权利要求15中所述的计量机，其特征在于，由所述视频摄像机所拍摄的视频存入所述计算机控制器，所述视频可通过所述操作面板或所述远程操作盒察看。
17.如权利要求13中所述的计量机，其特征在于，所述摄像机是网络摄像头，所述网络摄像头可由所述远程操作盒进行操作。
18.如权利要求17中所述的计量机，其特征在于，所述网络摄像头拍摄的影像至少在所述主计算机显示器上可察看，经由从所述远程位置与所述计算机控制器的通信，从远离所述计量机的位置也可察看所述主计算机显示器上的影像。
19.如权利要求8中所述的计量机，其特征在于，所述远程操作盒还包含扬声器，所述扬声器用于进行语音通话。
20.如权利要求8中所述的计量机，其特征在于，所述通信可通过USB、以太网或无线传输三种方式之一实现。
21.如权利要求8中所述的计量机，其特征在于，所述操作面板和所述远程操作盒包括用于控制所述计量机的操纵杆、轴选择控制器和进给速率控制器，所述远程操作盒还包括经由所述远程操作盒启用所述操纵杆的控制器、轴选择控制器和进给速率控制器并同时经由所述操作面板禁用所述操纵杆的控制器、轴选择控制器和进给速率控制器的装置。
22.如权利要求8中所述的计量机，其特征在于，机器轴位置和探头偏移不断地显示在所述远程操作盒的所述显示器上。
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