CN105785811A - 支持工业以太网的测量仪器通用智能感知信息设备与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种支持工业以太网的测量仪器通用智能感知信息设备与方法，该设备包括：主控芯片、从站控制芯片、测量信息输入输出接口、从站输入接口以及从站输出接口，主控芯片的一端与从站控制芯片的第一端通信连接，主控芯片的另一端与测量信息输入输出接口通信连接，从站控制芯片的第二端与从站输入接口通信连接，从站控制芯片的第三端与从站输出接口通信连接，测量信息输入输出接口用于与测量设备连接，并接收测量设备发送的测量信息。本发明所提供的测量信息处理设备与测量设备连接，一旦测量设备中输出测量信息，主控芯片就会实时接收到测量信息，并对测量信息进行解析并发送给主站，从而实现测量信息的实时处理和传输。

Description

支持工业以太网的测量仪器通用智能感知信息设备与方法

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及一种支持工业以太网的测量仪器通用智能感知信息设备与方法。

背景技术

航空、船舶等行业中经常需要对大尺寸的工件进行装配测量。

现有技术中，在对大尺寸的工件进行装配测量时，一般都需要进行测量、分析、控制等步骤。具体地，首先通过人为操作激光跟踪仪、室内定位系统(indoorGPS，简称IGPS)等测量设备完成工件位置、形状的测量，然后使用测量设备配套的系统进行数据的处理，装配人员再进行相关的分析，根据分析结果，使用控制系统调整工件的位置来完成装配。上述各步骤之间相互独立进行。

但是，使用现有技术进行工件装配测量时，测量和后续的分析控制步骤之间相互独立，且需要人为操作，使得装配测量过程繁琐，导致装配测量的周期过长，效率低下。

发明内容

本发明提供一种支持工业以太网的测量仪器通用智能感知信息设备与方法，用于解决现有技术中测量和分析控制独立进行导致的装配效率低下的问题。

本发明第一方面提供一种测量信息处理设备，包括：主控芯片、从站控制芯片、测量信息输入输出接口、从站输入接口以及从站输出接口；

所述主控芯片的一端与所述从站控制芯片的第一端通信连接，所述主控芯片的另一端与所述测量信息输入输出接口通信连接；

所述从站控制芯片的第二端与所述从站输入接口通信连接，所述从站控制芯片的第三端与所述从站输出接口通信连接；

所述测量信息输入输出接口用于与测量设备连接，并接收测量设备发送的测量信息；

所述从站输入接口用于与主站连接，接收主站发送的测量控制信息，并将所述测量控制信息发送给所述从站控制芯片；

所述从站控制芯片用于解析所述测量控制信息，获取解析后的测量控制信息；以及，接收所述主控芯片发送的解析后的测量信息，并将所述解析后的测量信息进行封装处理并发送给所述从站输出接口；

所述主控芯片用于接收所述测量信息输入输出接口发送的所述测量信息，并对所述测量信息进行解析，将解析后的测量信息并发送给所述从站控制芯片，以及，接收所述从站控制芯片发送的所述解析后的测量控制信息，对所述解析后的测量控制信息进行封装处理并发送给所述测量信息输入输出接口。

进一步地，所述主控芯片的一端和所述从站控制芯片的第一端之间通过串行外接接口SPI总线连接。

进一步地，所述主控芯片为嵌入式精简指令集机器ARM芯片，所述从站控制芯片为以太网自动化技术EtherCAT从站控制芯片ET1100，所述从站输入接口为EtherCAT从站输入接口，所述从站输出接口为EtherCAT从站输出接口。

进一步地，还包括：存储芯片；

所述存储芯片，与所述从站控制芯片连接，用于存储从站设置信息。

进一步地，还包括：至少一个通用串行总线USB接口以及至少一个插针；

所述USB接口与所述主控芯片连接，所述插针与所述主控芯片连接。

本发明第二方面提供一种测量信息获取方法，所述方法应用与前述的测量信息处理设备中，所述方法包括：

主控芯片接收测量设备通过测量信息输入输出接口发送的测量信息；

所述主控芯片对所述测量信息进行解析，获取解析后的测量信息；

所述主控芯片将所述解析后的测量信息发送给从站控制芯片；

所述从站控制芯片将接收到的所述解析后的测量信息进行封装处理并发送给从站输出接口。

进一步地，所述主控芯片对所述测量信息进行解析，获取解析后的测量信息，包括：

所述主控芯片根据预设的信息模型对象数据字典对所述测量信息进行解析，获取解析后的测量信息。

本发明第三方面提供一种测量控制方法，所述方法应用于前述的测量信息处理设备中，所述方法包括：

从站控制芯片接收主站通过从站输入接口发送的测量控制信息；

所述从站控制芯片对所述测量控制信息进行解析，获取解析后的测量控制信息；

所述从站控制芯片将所述解析后的测量控制信息发送给主控芯片；

所述主控芯片将接收到的所述解析后的测量控制信息进行封装并发送给测量信息输入输出接口。

进一步地，所述从站控制芯片对所述测量控制信息进行解析，获取解析后的测量控制信息，包括：

所述从站控制芯片根据预设的信息模型对象数据字典对所述测量控制信息进行解析，获取解析后的测量控制信息。

本发明所提供的测量信息处理设备，通过测量信息输入输出接口与测量设备连接，一旦测量设备中输出测量信息，主控芯片就会实时接收到测量信息，并对测量信息进行解析，进而通过从站控制芯片封装后发送给主站，即将测量设备的测量和测量信息处理进行了整体模块化，不再需要人为进行操作，从而实现测量信息的实时处理和传输，进而使得工件装配效率得到极大提升。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的测量信息处理设备实施例一的结构示意图；

图2为本发明提供的测量信息获取方法实施例一的流程示意图；

图3为本发明提供的测量控制方法实施例一的流程示意图；

图4为测量信息处理设备中接入激光跟踪仪的测量信息处理示意图；

图5为测量信息处理设备中接入IGPS的测量信息处理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明提供的测量信息处理设备实施例一的结构示意图，如图1所示，该测量信息处理设备包括：主控芯片8、从站控制芯片2、测量信息输入输出接口6、从站输入接口3以及从站输出接口4。

主控芯片8的一端与从站控制芯片2的第一端通信连接，主控芯片8的另一端与测量信息输入输出接口6通信连接。

从站控制芯片2的第二端与从站输入接口3通信连接，从站控制芯片2的第三端与从站输出接口4通信连接。

测量信息输入输出接口6用于与测量设备连接，并接收测量设备发送的测量信息。

从站输入接口3用于与主站连接，接收主站发送的测量控制信息，并将测量控制信息发送给从站控制芯片2。

从站控制芯片2用于解析上述测量控制信息，获取解析后的测量控制信息，以及，接收主控芯片8发送的解析后的测量信息，并将解析后的测量信息进行封装处理并发送给从站输出接口4。

主控芯片8用于接收测量信息输入输出接口6发送的上述测量信息，并对上述测量信息进行解析，将解析后的测量信息并发送给从站控制芯片2，以及，接收从站控制芯片2发送的解析后的测量控制信息，对解析后的测量控制信息进行封装处理并发送给测量信息输入输出接口6。

上述测量设备是指具有测量功能的设备，例如激光跟踪仪、IGPS等。上述主站是指和从站进行通信的设备，主站和从站都属于EtherCAT总线系统的一部分。

主控芯片8与测量设备之间的通信基于测量设备的数据传输协议，通过具体的测量设备通信协议中规定的帧结构方式进行数据的传输。

本实施例中，测量信息处理设备通过测量信息输入输出接口与测量设备连接，一旦测量设备中输出测量信息，主控芯片就会实时接收到测量信息，并对测量信息进行解析，进而通过从站控制芯片封装后发送给主站，即将测量设备的测量和测量信息处理进行了整体模块化，不再需要人为进行操作，从而实现测量信息的实时处理和传输，进而使得工件装配效率得到极大提升。

进一步地，本实施例中，测量信息处理设备通过从站输入接口和从站输出接口与主站连接，当需要更改测量控制信息时，主站将测量信息控制信息通过从站输入接口发送给从站控制芯片，从站控制芯片对测量控制信息进行解析，进而通过主控芯片封装后发送给测量设备，不再需要人为进行测量设备控制，从而实现测量设备的自动控制。

另一实施例中，参照图1，主控芯片8的第一端和从站控制芯片2的第一端之间通过串行外设接口(SerialPeripheralInterface，简称SPI)总线连接。其中，SPI总线是一种高速全双工同步通信总线，在芯片管脚上只占用4根线，可以节约芯片管脚资源。

进一步地，主控芯片8为嵌入式精简指令集机器(AcornRISCMachine，简称ARM)芯片，ARM芯片是一种嵌入式的精简指令集芯片，具有小体积、低功耗、高性能的优点。

从站控制芯片2为以太网自动化技术(EthernetControlAutomationTechnology，简称EtherCAT)从站控制芯片ET1100。ET1100为符合EtherCAT协议的从站专用控制芯片，从而实现同EtherCAT总线系统中主站的连接和通信。相应地，从站输入接口3为EtherCAT从站输入接口，从站输出接口4为EtherCAT从站输出接口。

另一实施例中，参照图1，上述测量信息处理设备还包括：存储芯片11。存储芯片11与从站控制芯片2连接，用于存储从站设置信息。存储芯片9具体可以为电可擦可编程只读存储器(ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory，简称EEPROM)。

具体地，从站控制芯片2可以对存储芯片11进行读或写，例如写入或读取EtherCAT协议相关的配置信息，与上述测量信息处理设备交互的设备的物理地址，以及协议栈范围等数据。

进一步地，参照图1，上述测量信息处理设备中还包括至少一个通用串行总线(UniversalSerialBus，简称USB)接口5以及至少一个插针10。USB接口和插针10作为上述测量信息处理设备的扩展接口，用于上述测量信息处理设备同其他具有对应接口的设备进行通信连接。USB接口5与主控芯片8连接，插针10与主控芯片8连接。

另外，如图1所示，上述测量信息处理设备中还包括联合测试工作组(JointTestActionGroup，简称JATG)接口1、电源7以及分别与测量信息输入输出接口6、从站输入接口3和从站输出接口4对应的网口芯片9。其中，JATG接口1用于向主控芯片8和从站控制芯片2中写入程序，电源7用于为上述测量信息处理设备提供电源，网口芯片9用于控制对应的输入输出接口。

图2为本发明提供的测量信息获取方法实施例一的流程示意图，该方法应用于前述的测量信息处理设备中，如图2所示，该方法包括：

S101、主控芯片接收测量设备通过测量信息输入输出接口发送的测量信息。

如前所述，主控芯片与测量设备之间的通信基于测量设备的数据传输协议，通过具体的测量设备通信协议中规定的帧结构方式进行数据的传输。即针对具体一个测量设备，主控芯片都可以识别出该测量设备所发送的数据格式并对其解析。

S102、主控芯片对上述测量信息进行解析，获取解析后的测量信息。

主控芯片所接收到的测量信息为一些原始的测量数据，例如一些离散的点，主控芯片经过对其进行解析处理，可以将这些离散的点解析为一条直线或者一个圆形。

S103、主控芯片将解析后的测量信息发送给从站控制芯片。

S104、从站控制芯片将接收到的解析后的测量信息进行封装处理并发送给从站输出接口。

主控芯片在对测量信息进行解析之后通过SPI总线发送给从站控制芯片，经过解析之后的测量信息可以直接供主站等设备使用，因此，从站控制芯片将这些解析后的测量信息封装成符合EtherCAT格式的数据发出即可。

进一步地，上述步骤S102具体为：

主控芯片根据预设的信息模型对象数据字典对所述测量信息进行解析，获取解析后的测量信息。

具体地，在将一个测量设备接入到上述测量信息处理设备时，会将该测量设备对应的信息模型对象数据字典首先加载到主控芯片中。信息模型对象数据字典中记录了测量设备中的参数信息的映射关系，例如，测量设备中的寄存器地址与标准的索引地址的对应关系，寄存器地址中会记录具体的测量参数信息，而测量信息中会使用寄存器地址，在对测量信息进行解析时，通过信息模型对象数据字典，就可以获取到测量设备寄存器地址对应的标准的索引地址，并将该测量信息发送给主站，主站再根据同样的信息模型对象数据字典对测量信息进行解析。

图3为本发明提供的测量控制方法实施例一的流程示意图，该方法应用于前述的测量信息处理设备中，如图3所示，该方法包括：

S201、从站控制芯片接收主站通过从站输入接口发送的测量控制信息。

当需要改变测量设备的工作模式时，主站会接收到模式转变相关信息，然后向测量信息处理设备发出控制字，测量信息处理设备中的从站控制芯片会接收到该控制字。其中，从站控制芯片与主站之间的通信都基于EtherCAT协议。

S202、从站控制芯片对上述测量控制信息进行解析，获取解析后的测量控制信息。

从站控制芯片会将主站发送的控制字解析为测量设备可以识别的控制指令。

S203、从站控制芯片将解析后的测量控制信息发送给主控芯片。

S204、主控芯片将接收到的解析后的测量控制信息进行封装并发送给测量信息输入输出接口。

从站控制芯片在对测量控制信息进行解析之后通过SPI总线发送给主控芯片，经过解析之后的测量控制信息可以直接供测量设备使用，因此，主控芯片将这些解析后的测量控制信息封装成符合测量设备通信协议的数据发出即可。

进一步地，上述步骤S202具体为：

从站控制芯片根据预设的信息模型对象数据字典对测量控制信息进行解析，获取解析后的测量控制信息。

具体地，在将一个测量设备接入到上述测量信息处理设备时，也会将该测量设备对应的信息模型对象数据字典加载到从站控制芯片中。信息模型对象数据字典中记录了测量设备中的参数信息的映射关系，例如，测量设备中的寄存器地址与标准的索引地址的对应关系，寄存器地址中会记录具体的测量参数信息，而测量控制信息中会使用标准的索引地址，在对测量控制信息进行解析时，通过信息模型对象数据字典，就可以获取到标准的索引地址对应的测量设备寄存器地址，进而获取其中的测量参数信息并发送给测量设备。

图4为测量信息处理设备中接入激光跟踪仪的测量信息处理示意图，图5为测量信息处理设备中接入IGPS的测量信息处理示意图。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种测量信息处理设备，其特征在于，包括：主控芯片、从站控制芯片、测量信息输入输出接口、从站输入接口以及从站输出接口；

所述主控芯片的一端与所述从站控制芯片的第一端通信连接，所述主控芯片的另一端与所述测量信息输入输出接口通信连接；

所述从站控制芯片的第二端与所述从站输入接口通信连接，所述从站控制芯片的第三端与所述从站输出接口通信连接；

所述测量信息输入输出接口用于与测量设备连接，并接收测量设备发送的测量信息；

所述从站输入接口用于与主站连接，接收主站发送的测量控制信息，并将所述测量控制信息发送给所述从站控制芯片；

所述从站控制芯片用于解析所述测量控制信息，获取解析后的测量控制信息；以及，接收所述主控芯片发送的解析后的测量信息，并将所述解析后的测量信息进行封装处理并发送给所述从站输出接口；

所述主控芯片用于接收所述测量信息输入输出接口发送的所述测量信息，并对所述测量信息进行解析，将解析后的测量信息并发送给所述从站控制芯片，以及，接收所述从站控制芯片发送的所述解析后的测量控制信息，对所述解析后的测量控制信息进行封装处理并发送给所述测量信息输入输出接口。

2.根据权利要求1所述的测量信息处理设备，其特征在于，所述主控芯片的一端和所述从站控制芯片的第一端之间通过串行外接接口SPI总线连接。

3.根据权利要求1或2所述的测量信息处理设备，其特征在于，所述主控芯片为嵌入式精简指令集机器ARM芯片，所述从站控制芯片为以太网自动化技术EtherCAT从站控制芯片ET1100，所述从站输入接口为EtherCAT从站输入接口，所述从站输出接口为EtherCAT从站输出接口。

4.根据权利要求1所述的测量信息处理设备，其特征在于，还包括：存储芯片；

所述存储芯片，与所述从站控制芯片连接，用于存储从站设置信息。

5.根据权利要求4所述的测量信息处理设备，其特征在于，还包括：至少一个通用串行总线USB接口以及至少一个插针；

所述USB接口与所述主控芯片连接，所述插针与所述主控芯片连接。

6.一种测量信息获取方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-5任一项所述的测量信息处理设备中，所述方法包括：

主控芯片接收测量设备通过测量信息输入输出接口发送的测量信息；

所述主控芯片对所述测量信息进行解析，获取解析后的测量信息；

所述主控芯片将所述解析后的测量信息发送给从站控制芯片；

所述从站控制芯片将接收到的所述解析后的测量信息进行封装处理并发送给从站输出接口。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述主控芯片对所述测量信息进行解析，获取解析后的测量信息，包括：

所述主控芯片根据预设的信息模型对象数据字典对所述测量信息进行解析，获取解析后的测量信息。

8.一种测量控制方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-5任一项所述的测量信息处理设备中，所述方法包括：

从站控制芯片接收主站通过从站输入接口发送的测量控制信息；

所述从站控制芯片对所述测量控制信息进行解析，获取解析后的测量控制信息；

所述从站控制芯片将所述解析后的测量控制信息发送给主控芯片；

所述主控芯片将接收到的所述解析后的测量控制信息进行封装并发送给测量信息输入输出接口。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述从站控制芯片对所述测量控制信息进行解析，获取解析后的测量控制信息，包括：

所述从站控制芯片根据预设的信息模型对象数据字典对所述测量控制信息进行解析，获取解析后的测量控制信息。