CN110220458B - 测量系统以及测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种测量系统与方法，其可提高测量周期及测量值的发送周期的设定自由度且具有高精度。测量系统(1)包括：控制装置(100)；以及测量装置(300)，以第1周期(Tb)来对测量对象进行测量，且将通过测量装置而获得的测量值发送至控制装置(100)。测量装置(300)使用以比第1周期(Tb)长的第2周期(Ta)而发送的帧(#K1、#K2、#K3)，将待发送的测量值、与包含待发送的测量值的个数信息的附加信息发送至控制装置(100)。控制装置(100)使用附加信息，生成将多个测量值按照时间序列排列而成的时间序列数据。

Description

测量系统以及测量方法
技术领域
本发明涉及一种测量系统以及测量系统中的测量方法。
背景技术
随着近年来的信息通信技术(Information and Communication Technology，ICT)的进步，提出有在生产现场中，也将控制装置与各种测量装置经由网络等而综合的系统。
例如，在美国专利申请公开第2008/0307125A1号说明书(专利文献1)中，揭示了一种结构：以规定的采样(sampling)周期来获取数据，并以比采样周期长的轮询(polling)周期来将所述数据发送至控制装置(例如专利文献1的图1、图2等)。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：米国专利申请公开第2008/0307125A1号说明书
发明内容
[发明所要解决的问题]
此外，根据每次将发送至控制装置的测量值的个数设为固定的观点，必须将采样周期(测量周期)设为轮询周期(发送周期)的约数。而且，在专利文献1中，由于轮询周期比采样周期长，因此不将所获取的数据全部发送至控制装置。
本申请发明是有鉴于所述问题而完成，提供一种能够提高测量周期及测量值的发送周期的设定自由度且高精度的测量系统、以及测量系统中的方法。
[解决问题的技术手段]
根据本发明的一方面，测量系统包括：控制装置；以及测量装置，以第1周期来对测量对象进行测量，且将通过测量装置而获得的测量值发送至控制装置。测量装置使用以比第1周期长的第2周期而发送的第1帧，将待发送的测量值、与包含待发送的测量值的个数信息的第1附加信息发送至控制装置。控制装置使用第1附加信息，生成将多个测量值按照时间序列排列而成的第1时间序列数据。
优选的是，第1附加信息还包含第1帧的识别编号。
根据所述结构，控制装置能够判别哪个帧中包含多少个测量值或状态值。
优选的是，控制装置基于第1周期与第1帧的接收时刻，来算出测量装置得到测量值时的时刻信息。控制装置算出第1帧的接收时刻、与成为第1帧的基准的接收时机的差值。控制装置利用差值来对所算出的时刻信息进行修正。
根据所述结构，能够获得不受帧的波动影响的高精度的各测量结果的时刻信息。
优选的是，测量系统还包括：驱动装置，使测量装置与测量对象之间的相对位置关系发生变化。驱动装置具有下述功能，即，以第3周期来测量驱动装置的动作状态，且将通过驱动装置的测量而获得的状态值发送至控制装置。驱动装置使用以比第3周期长的第4周期而发送的第2帧，将待发送的状态值、与包含待发送的状态值的个数信息的第2附加信息发送至控制装置。控制装置使用第2附加信息，生成将多个状态值按照时间序列排列而成的第2时间序列数据。
根据所述结构，能够提供一种可提高测量周期及状态值的发送周期的设定自由度且高精度的测量系统。
优选的是，控制装置基于第1时间序列数据与第2时间序列数据，而生成一简档(profile)，所述简档是以时间序列来表示测量值与状态值的对应关系。
根据所述结构，测量系统1的用户能够得知测量对象的准确形状。
优选的是，控制装置对第1时间序列数据及第2时间序列数据的各个，进行数据插值处理。控制装置使用插值后的第1时间序列数据及插值后的第2时间序列数据，来生成简档。
根据所述结构，测量系统1的用户能够得知测量对象的更准确的形状。
优选的是，测量装置将第1时间序列数据中的数据插值的方法指示给控制装置。
根据所述结构，控制装置100中，不再需要预先规定测量值的时间序列数据的插值方法。
根据本发明的另一方面，方法是在测量系统中执行，所述测量系统包括控制装置与测量装置，所述测量装置将通过以第1周期对测量对象进行测量而获得的测量值发送至控制装置。方法包括下述步骤：测量装置使用以比第1周期长的第2周期而发送的第1帧，将待发送的测量值、与包含待发送的测量值的个数信息的附加信息发送至控制装置；以及控制装置使用附加信息，生成将多个测量值按照时间序列排列而成的时间序列数据。
根据所述方法，能够提供一种可提高测量周期及测量值的发送周期的设定自由度且高精度的测量系统。
[发明的效果]
根据本发明，能够提供一种可提高测量周期及测量值的发送周期的设定自由度且高精度的测量系统。
附图说明
图1是表示测量系统的概略结构的图。
图2是表示本实施方式的测量系统的整体结构例的示意图。
图3是表示构成本实施方式的测量系统的控制装置的硬件(hardware)结构例的示意图。
图4是表示构成本实施方式的测量系统1的驱动单元(drive unit)的硬件结构例的示意图。
图5是表示构成本实施方式的测量系统1的测量装置的硬件结构例的示意图。
图6是用于说明帧的发送时机的图。
图7A至图7D是用于说明帧的结构的图。
图8是用于说明在测量装置与控制装置之间执行的处理流程的序列图。
图9是用于说明在测量装置中执行的帧发送处理流程的流程图。
图10是用于说明在控制装置中执行的处理流程的流程图。
图11A至图11C是用于说明在外部显示器上显示的图像的图。
图12是用于说明帧的波动的图。
[符号的说明]
1：测量系统
2：检查装置
4：基部
6：载台
10：马达
12：编码器
14：滚珠丝杠
20：现场网络
100：控制装置
102、202、302：计时器
104：处理器
106：主存储器
108：快闪存储器
110：系统程序
112：用户程序
112A：序列程序
112B：运动程序
112C：形状信息生成程序
114：芯片组
116：网络控制器
118：存储卡接口
120：存储卡
122：内部总线控制器
124：现场网络控制器
125：同步管理功能
126：I/O单元
128：内部总线
200：驱动单元
204、304：现场网络控制器
206：驱动控制器
208：主电路
210：脉冲计数器
300：测量装置
306：拍摄控制器
308：数据处理部
310：传感头
312：发光源
314：受光元件
316：透镜
2061、2062、3081、3082：缓冲器
#1～#10：测量值
#D1、#D2、#D3、#K1、#K2、#K3：帧
S1～S4、S11～S14：步骤
SQ1～SQ10：序列
t0、t0'、t1、t1'、t2、t2'、t3、t3'：时刻
Ta、Tc：发送周期
Tb、Td：测量周期
W：工件
Δt0、Δt1、Δt2：差值
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。以下的说明中，对于同一部件标注同一符号。它们的名称及功能也相同。因此，不对它们重复详细说明。
§1适用例
图1是表示测量系统1的概略结构的图。
参照图1，测量系统1包括控制装置100与测量装置300。
测量装置300以测量周期Tb(第1周期)来对测量对象进行测量，且将通过测量而获得的测量值发送至控制装置100。详细而言，测量装置300使用以比测量周期Tb长的发送周期Ta(第2周期)而发送的帧，将待发送的测量值、与包含待发送的测量值的个数信息的附加信息发送至控制装置100。
在图1的示例的情况下，从时刻t0开始，以测量周期Tb执行测量。通过测量而获得的测量值被暂时保存在测量装置300内的缓冲器(buffer)中。测量装置300在每个发送周期Ta，将暂时保存在缓冲器中的测量值(待发送的测量值)、与所述测量值的个数信息(附加信息)发送至控制装置100。另外，发送周期Ta及发送时机是由控制装置100进行管理。
例如，在发送周期Ta的时机即时刻t1，测量装置300使用帧#K1，将待发送的测量值#1、#2、#3与包含待发送的测量值的个数(即，3个)信息的附加信息发送至控制装置100。
而且，在从时刻t1经过了发送周期Ta的时机即时刻t2，测量装置300使用帧#K2，将待发送的测量值#4、#5、#6、#7与包含待发送的测量值的个数(即，4个)信息的附加信息发送至控制装置100。
进而，在从时刻t2经过了发送周期Ta的时机即时刻t3，测量装置300使用帧#K3，将待发送的测量值#8、#9、#10与包含待发送的测量值的个数(即，3个)信息的附加信息发送至控制装置100。
在图1的示例的情况下，测量周期Tb并非发送周期Ta的约数，因此各帧中所含的测定值的个数如上所述并非固定。另一方面，若测量周期为发送周期的约数，则各帧中所含的测定值的个数为固定。
控制装置100使用所述附加信息，生成将多个测量值按照时间序列排列而成的时间序列数据。详细而言，控制装置100依序接收帧#K1、帧#K2、帧#K3、…。在各帧中，如上所述，不仅包含测量值，还包含表示帧中所含的测量值的个数的附加信息。
控制装置100能够通过所述附加信息而得知各帧#K1、#K2、#K3中所含的测量值的个数。即，控制装置100每当收到帧时，便能够得知从测量装置300发送了附加信息所示的个数的测量值。因此，控制装置100能够切实地对从测量装置300发送的测量值进行管理。
因此，根据测量系统1，能够提高测量周期Tb及测量值的发送周期Ta的设定自由度。而且，根据测量系统1，能够切实地管理所有测定值，因此能够获得高精度的时间序列数据。
以下，对执行此种处理的测量系统1的详细结构例进行说明。
§2结构例
＜A.测量系统的整体结构例＞
首先，对本实施方式的测量系统1的整体结构例进行说明。图2是表示本实施方式的测量系统1的整体结构例的示意图。
参照图2，作为一例，本实施方式的测量系统1对相对于配置在检查装置2中的测量对象(以下也称作“工件(work)W”)上的多个测量点的距离进行光学测量，由此，输出表示工件W的表面形状的形状信息。
本说明书中，“形状信息”是表示测量对象(工件W)的形状的信息，为包含对测量对象设定的任意位置与关于所述位置的测量点的对应关系的概念。
更具体而言，测量系统1包含控制装置100、经由现场网络20而与控制装置100连接的驱动单元200及测量装置300，以作为主要的构成元件。测量装置300对作为测量对象的工件W进行测量。
典型的是，现场网络20是采用进行保证数据到达时间的固定周期通信的网络。作为进行此种固定周期通信的网络，可采用EtherCAT(注册商标)等。
作为一例，控制装置100作为现场网络20中的通信主机(master)发挥功能。通信主机在连接于现场网络20的设备(device)间，对计时器(timer)的同步进行管理，并且对规定数据的收发等的时机的通信排程(schedule)进行管理。即，作为通信主机的控制装置100对现场网络20上的数据通信(所述帧的收发等)及计时器的同步进行管理。
驱动单元200及测量装置300作为根据来自通信主机的指示而在现场网络20上收发数据的通信从机(slave)发挥功能。
更具体而言，控制装置100具有计时器102，驱动单元200具有计时器202，测量装置300具有计时器302。控制装置100的计时器102产生参考时钟(reference clock)等同步信号，由此，其他计时器202、302与计时器102同步。因此，在连接于现场网络20的设备间，能够以共同的时刻来对数据的收发时机进行管理。
这样，驱动单元200及测量装置300分别具有经同步的计时器。驱动单元200及测量装置300经由经时机同步的网络即现场网络20而连接，由此，能够使各个计时器间同步。
本说明书中，“时刻”是指确定时间流中的某一点的信息，除了以时分秒等规定的通常含义的时刻以外，例如还可包含在现场网络内共同利用的计时器值或计数器(counter)值。“时刻”基本上是由各设备所具有的计时器予以管理。而且，“时刻信息”除了“时刻”其自身以外，还包含用于确定“时刻”的信息(例如，以某些方法来对“时刻”进行编码(encoding)所得的结果、或从某基准时刻计起的经过时间等)。
一般而言，在主机-从机型的固定周期网络中，只要有任一个以上的设备作为对计时器彼此的同步进行管理的通信主机发挥功能即可。所述通信主机未必需要为控制装置100，例如也可由驱动单元200及测量装置300中的任一者作为通信主机发挥功能。
控制装置100为任意的计算机(computer)，典型的是，也可作为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)(可编程控制器)而具现化。控制装置100对于经由现场网络20而连接的驱动单元200给予动作指令，并且接收来自驱动单元200的信息(包含动作信息)。而且，控制装置100对于测量装置300给予测量指令，并且接收来自测量装置300的信息(包含测量信息)。控制装置100将来自驱动单元200及测量装置300的各个反馈(feedback)响应综合，而生成关于工件W的形状信息。
动作信息典型的是包含多个状态值。而且，测量信息典型的是包含多个测量值。动作信息及测量信息典型的是如图1所示般构成为帧(帧数据)。
另外，控制装置100既可基于所生成的工件W的形状信息来执行某些控制运算，也可将所生成的工件W的形状信息发送至制造执行系统(Manufacturing Execution System，MES)等上位装置。
驱动单元200相当于使测量装置300与作为测量对象的工件W之间的相对位置关系发生变化的驱动装置。更具体而言，驱动单元200驱动马达10，所述马达10使载置有工件W的检查装置2运行。例如，驱动单元200包含伺服驱动器(servo driver)或逆变器单元(inverter unit)等。驱动单元200根据来自控制装置100的动作指令，给予用于驱动马达10的交流电力或脉冲电力，并且获取马达10的动作状态(例如旋转位置(相位角)、旋转速度、旋转加速度、扭矩(torque)等)，将所指定的信息作为动作信息而发送至控制装置100。另外，在马达10上安装有编码器(encoder)(参照图4所示的编码器12)的情况下，将来自所述编码器的输出信号输入至驱动单元200。
通过马达10旋转驱动，从而使构成检查装置2的载台(stage)6的位置发生变化。例如，载台6可移动地配置于基部4上，并且载台6与滚珠丝杠14卡合。马达10经由减速机而与滚珠丝杠14机械结合，马达10的旋转运动被给予至滚珠丝杠14。通过滚珠丝杠14的旋转，滚珠丝杠14与载台6的相对位置关系将朝滚珠丝杠14的延伸方向变化。
即，通过从控制装置100对驱动单元200给予动作指令，检查装置2的载台6的位置将发生变化，载置于载台6上的工件W也使其位置发生变化。
测量装置300相当于对关于工件W的位移进行测量的测量单元。本实施方式中，作为关于工件W的位移，设想从与测量装置300电性或光学连接的传感头(sensor head)310直至工件W表面上的测量点为止的距离。例如，测量装置300也可使用对直至工件W表面上的测量点为止的距离进行光学测量的光学式位移传感器。具体而言，测量装置300从传感头310对工件W照射测量光，并接收此光被工件W反射而产生的光，由此，对直至工件W表面上的测量点为止的距离进行测量。作为一例，也可使用三角测距方式的光学位移传感器或同轴共焦方式的光学位移传感器。
测量装置300对工件W照射测量光，并且接收来自工件W的反射光而测量工件W的特性值。更具体而言，测量装置300调整测量时机(例如照射至工件W的测量光的强度或时机)，且将包含由所接收的反射光而算出的测量结果的测量信息发送至控制装置100。作为一例，测量装置300为了给予时刻同步性而根据来自控制装置100的测量指令来调整测量时机，且将包含由所接收的反射光而算出的测量结果的测量信息发送至控制装置100。
另外，对工件W照射的测量光的强度及时机也可通过对产生光的光源的点亮时间及点亮时机进行控制，或者，对接收来自工件W的反射光的拍摄元件的曝光时间及曝光时机进行控制，来予以调整。
本说明书中，“表示测量对象(工件W)的位置的信息”除了表示工件W自身的位置的信息以外，还包含表示与工件W机械连接的检查装置2或马达10等的位置的信息。即，“表示测量对象(工件W)的位置的信息”包含能够直接或间接地确定工件W的位置的任意信息。而且，这些信息的维数也可为任意。进而，对于“表示测量对象(工件W)的速度的信息”及“表示测量对象(工件W)的加速度的信息”也同样。
控制装置100在对动作信息及测量信息之间的时间关系进行调整后，生成表示工件W的形状的信息(形状信息)。
＜B.构成测量系统的各装置的硬件结构例＞
接下来，对构成本实施方式的测量系统1的各装置的硬件结构例进行说明。
(b1：控制装置)
图3是表示构成本实施方式的测量系统1的控制装置100的硬件结构例的示意图。参照图3，控制装置100除了对现场网络20中的通信时机等进行管理的计时器102以外，还包含处理器(processor)104、主存储器(main memory)106、快闪存储器(flash memory)108、芯片组(chip set)114、网络控制器(network controller)116、存储卡接口(memory cardinterface)118、内部总线(bus)控制器122及现场网络控制器(field networkcontroller)124。
处理器104包含中央处理器(Central Processing Unit，CPU)或微处理器(Micro-Processing Unit，MPU)等，读出保存在快闪存储器108中的各种程序并在主存储器106中展开而执行，由此来实现与控制对象相应的控制、及如后所述的各种处理。
在快闪存储器108中，除了用于作为控制装置100来提供基本功能的系统程序110以外，还保存有在控制装置100中执行的用户程序112。
系统程序110是用于执行为了在控制装置100中执行用户程序112所需的处理的命令群。
用户程序112是根据控制对象等而任意制作的命令群，例如包含序列程序112A、运动程序(motion program)112B及形状信息生成程序112C。
芯片组114通过控制处理器104与各设备，从而实现作为控制装置100整体的处理。
网络控制器116经由上位网络而与上位装置等之间交换数据。
存储卡接口118是可装卸作为非易失性存储介质的一例的存储卡120地构成，能够对存储卡120写入数据，并能从存储卡120读出各种数据。
内部总线控制器122是与安装于控制装置100的输入/输出(Input/Output，I/O)单元126之间经由内部总线128来交换数据的接口。
现场网络控制器124是对包含驱动单元200及测量装置300的其他装置之间进行网络连接，经由现场网络20来交换数据的接口。现场网络控制器124包含同步管理功能125，以作为现场网络20中的作为通信主机的功能。
同步管理功能125基于来自连接于现场网络20的各设备的时刻(典型的是，各设备所具有的计时器所输出的计数器值)、与来自计时器102的时刻，算出设备间的时刻偏离，并将对此时刻偏离进行修正后的同步信号输出至各设备。这样，同步管理功能125使计时器102与驱动单元200的计时器及测量装置300的计时器之间同步。
图3中，表示了通过处理器104执行程序来提供所需功能的结构例，但这些所提供的功能的一部分或全部也可使用专用的硬连接(hard wired)电路(例如专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)或现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)等)来安装。或者，对于控制装置100的主要部分，也可使用遵照通用架构(architecture)的硬件(例如将通用计算机作为基础(base)的工业用控制器)来实现。此时，也可使用虚拟技术并列地执行用途不同的多个操作系统(OperatingSystem，OS)，并且在各OS上执行所需的应用程序。
(b2：驱动单元200)
图4是表示构成本实施方式的测量系统1的驱动单元200的硬件结构例的示意图。参照图4，驱动单元200包含现场网络控制器204、驱动控制器206、主电路208及脉冲计数器210，所述现场网络控制器204包含对现场网络20中的通信时机等进行管理的计时器202。
现场网络控制器204是在包含控制装置100及测量装置300的其他装置之间，经由现场网络20来交换数据的接口。
驱动控制器206根据来自控制装置100的动作指令，依照规定的运算逻辑而生成指令值。更具体而言，驱动控制器206具有将位置控制环(loop)、速度控制环、扭矩控制环等所需的控制环组合而成的控制运算逻辑。驱动控制器206根据由脉冲计数器210所计数的计数值等，算出对象马达10的动作状态，并输出至控制装置100。
驱动控制器206除了通过使处理器执行程序来实现所需处理及功能的软件安装以外，还可通过使用ASIC或FPGA等硬连接电路来实现所需处理及功能的硬件安装而实现。
主电路208例如包含转换器(converter)电路及逆变器电路而构成，根据来自驱动控制器206的指令，生成规定的电流波形或电压波形，并提供给所连接的马达10。
脉冲计数器210对来自安装于马达10的编码器12的脉冲信号进行计数，并将其计数值输出至驱动控制器206。
另外，主电路208及脉冲计数器210等也可根据作为驱动对象的马达10的电气特性或机械特性而适当变更。
以下，对现场网络控制器204与驱动控制器206的详细进行说明。驱动控制器206包含缓冲器2061、2062。
缓冲器2061保持有读出用状态及写入用状态中的任一种状态。缓冲器2061的状态是根据现场网络控制器204的处理而切换。在缓冲器2061为写入用状态时，缓冲器2061保存从脉冲计数器210输出的状态值。在缓冲器2061为读出用状态时，通过现场网络控制器204的读出指令，从缓冲器2061读出暂时保存在缓冲器2061中的状态值。所读出的状态值在被保存于帧中的状态下，通过现场网络控制器204而输出至现场网络20。
缓冲器2062保持有读出用状态及写入用状态中的任一种状态。缓冲器2062的状态是根据现场网络控制器204的处理而切换。在缓冲器2062为写入用状态时，缓冲器2062保存从脉冲计数器210输出的状态值。在缓冲器2062为读出用状态时，通过现场网络控制器204的读出指令，从缓冲器2062读出暂时保存于缓冲器2062中的状态值。所读出的状态值在被保存于帧中的状态下，通过现场网络控制器204而输出至现场网络20。
现场网络控制器204在由控制装置100所定义的每个固定通信周期，获取缓冲器2061及缓冲器2062中的成为读出用状态的缓冲器中所保存的状态值。现场网络控制器204将所获取的状态值输出至现场网络20。
现场网络控制器204在状态值的输出后，将缓冲器2061及缓冲器2062中的成为读出用状态的缓冲器中保存的状态值擦除。现场网络控制器204在状态值的读出执行后，将缓冲器2061及缓冲器2062的状态(读出用或写入用状态)切换为相反的状态(若读出执行前的状态为读出用状态，则切换为写入用状态)。
(b3：测量装置300)
图5是表示构成本实施方式的测量系统1的测量装置300的硬件结构例的示意图。参照图5，测量装置300包含现场网络控制器304、拍摄控制器306及数据处理部308，所述现场网络控制器304包含对现场网络20中的通信时机等进行管理的计时器302。
现场网络控制器304是在包含控制装置100及驱动单元200的其他装置之间，经由现场网络20来交换数据的接口。
拍摄控制器306根据来自控制装置100的动作指令，对传感头310给予照射指令。数据处理部308基于来自传感头310的受光信号，算出直至工件W表面上的测量点为止的距离。
连接于测量装置300的传感头310包含发光源312、受光元件314及透镜(lens)316。
发光源312是依照来自拍摄控制器306的指令而受到驱动，以产生规定的光的光源，例如包含白色发光二极管(Light Emitting Diode，LED)或半导体激光器(laser)等。
受光元件314是接收来自对象工件W的反射光，并将此受光信号输出至数据处理部308的元件，例如包含一维配置的受光元件(一维互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor，CMOS)等)或二维配置的受光元件(电荷耦合器件(ChargeCoupled Device，CCD)等)。
透镜316是对从传感头310照射的测量光、及从工件W反射的光的焦点位置等进行调整的光学系统。
另外，传感头310的光学结构及电气结构是根据测量原理而适当设计，因此并不限定于图5所示的结构。
以下，对现场网络控制器304与数据处理部308的详细进行说明。数据处理部308包含缓冲器3081、3082。
缓冲器3081保持有读出用状态及写入用状态中的任一种状态。缓冲器3081的状态是根据现场网络控制器304的处理而切换。在缓冲器3081为写入用状态时，缓冲器3081保存从传感头310输出的测量值。在缓冲器3081为读出用状态时，通过现场网络控制器304的读出指令，从缓冲器3081中读出暂时保存于缓冲器3081的测量值。所读出的测量值在保存于帧中的状态下，通过现场网络控制器304而输出至现场网络20。
缓冲器3082保持有读出用状态及写入用状态中的任一种状态。缓冲器3082的状态是根据现场网络控制器304的处理而切换。在缓冲器3082为写入用状态时，缓冲器3082保存从传感头310输出的测量值。在缓冲器3082为读出用状态时，通过现场网络控制器304的读出指令，从缓冲器3082读出暂时保存于缓冲器3082中的测量值。所读出的测量值在保存于帧中的状态下，通过现场网络控制器304而输出至现场网络20。
现场网络控制器304在由控制装置100所定义的每个固定通信周期，获取缓冲器3081及缓冲器3082中的成为读出用状态的缓冲器中所保存的测量值。现场网络控制器304将所获取的测量值输出至现场网络20。
现场网络控制器304在测量值的输出后，将缓冲器3081及缓冲器3082中的成为读出用状态的缓冲器中保存的测量值擦除。现场网络控制器304在测量值的读出执行后，将缓冲器3081及缓冲器3082的状态(读出用或写入用状态)切换为相反的状态(若读出执行前的状态为读出用状态，则切换为写入用状态)。
＜C.帧的发送及帧结构＞
图6是用于说明帧的发送时机的图。
参照图6，测量装置300在时刻t0对控制装置100发送帧#K1后，以发送周期Ta对控制装置100依序发送帧。在本例的情况下，测量装置300在时刻t1发送帧#K2，在时刻t2(t2＝t1+Ta)发送帧#K3。
驱动单元200在时刻t0'(t0'＞t0)对控制装置100发送帧#D1后，以发送周期Tc(本例中，Tc＜Ta)对控制装置100依序发送帧。在本例的情况下，驱动单元200在时刻t1'发送帧#D2，在时刻t2'(t2'＝t1'+Tc)发送帧#D3。
图7A至图7D是用于说明帧的结构的图。详细而言，图7A是用于说明帧#D1的结构的图。图7B是用于说明帧#D2的结构的图。图7C是用于说明帧#K1的结构的图。图7D是用于说明帧#K2的结构的图。
参照图7A、图7B，驱动单元200使各帧#D1、#D2中包含帧的识别信息即索引(index)编号(识别信息)、帧中所含的状态值的个数(数据数)信息、及所获得的状态值(待发送的状态值)。
参照图7C、图7D，测量装置300使各帧#K1、#K2中包含帧的识别信息即索引编号、帧中所含的测量值的个数(数据数)信息、及所获得的测量值(待发送的测量值)。
控制装置100通过接收此种结构的帧，能够判别在哪个帧中包含多少个测量值或状态值。
另外，图7A至图7D中，举驱动单元200所发送的帧的索引编号、与测量装置300所发送的帧的索引编号重复的结构为例，但并不限定于此。也可将测量系统1构成为，以驱动单元200所发送的帧的索引编号、与测量装置300所发送的帧的索引编号不会重复的方式，来赋予各帧的索引编号。
控制装置100通过从测量装置300接收的各帧#K1、#K2、#K3、…中所含的测量值，来生成测量值的时间序列数据。而且，控制装置100通过从驱动单元200接收的各帧#D1、#D2、#D3、…中所含的状态值，来生成状态值的时间序列数据。
另外，索引编号(识别编号)与帧中所含的测量值的个数信息是“附加信息”的一例。
＜D.控制结构＞
图8是用于说明在测量装置300与控制装置100之间执行的处理流程的序列图。
参照图8，在序列SQ1中，测量装置300进行测量。随后，如序列SQ2～SQ8所示，以测量周期Tb反复测量。测量装置300基于控制装置100的管理，在序列SQ4的测量执行中，对控制装置100发送帧(序列SQ9)。在所述帧中，如图7A至图7D所示，包含索引编号、帧中所含的状态值的个数信息、及所获得的状态值(待发送的状态值)。
测量装置300在序列SQ4的中途发送帧之后，以发送周期Ta反复帧的发送。例如，在序列SQ7中的测量与序列SQ8中的测量之间的时机，将帧发送至控制装置100(序列SQ10)。
图9是用于说明在测量装置300中执行的帧发送处理流程的流程图。
参照图9，在步骤S1中，测量装置300判断是否为帧的发送时机。测量装置300在判断为发送时机时(步骤S1中为是)，在步骤S2中，对两个缓冲器3081、3082(参照图5)中的其中一个缓冲器中所保存的测量值(待发送的测量值)的个数进行计数。测量装置300在判断为并非发送时机时(步骤S1中为否)，使处理返回步骤S1。
在步骤S3中，测量装置300生成包含索引编号、测量值的个数及测量值的帧。在步骤S4中，测量装置300对控制装置100发送所生成的帧。
图10是用于说明在控制装置100中执行的处理流程的流程图。
参照图10，在步骤S11中，控制装置100基于从测量装置300接收的测量值，来执行测量值的时间序列数据的插值处理。在步骤S12中，控制装置100基于从驱动单元200接收的状态值，来执行状态值的时间序列数据的插值处理。
这些插值处理是用于至少获得相同时机(时刻)的测量值与状态值的处理。例如，假设测量值的获取时刻为t0、t0+Tb、t0+2Tb、t0+3Tb、…，状态值的获取时刻为t0'、t0'+Td、t0'+2Td、t0'+3Td、…。另外，Td为状态值的测量周期，比发送周期Tc(参照图6)短。而且，为了便于说明，设t0＜t0'＜t0+Tb。
此时，控制装置100通过使用测量值的插值处理，至少生成时刻t0'、t0'+Td、t0'+2Td、t0'+3Td、…时的测量值。作为一例，控制装置100使用时刻t0的测量值与时刻t0+Tb的测量值，来生成时刻t0'的测量值(插值值)。而且，控制装置100通过使用状态值的插值处理，至少生成时刻t0+Tb、t0+2Tb、t0+3Tb、…时的测量值。
步骤S13中，控制装置100使用从测量装置300接收的测量值、从驱动单元200接收的状态值、及通过插值处理而获得的测量值及状态值，生成基于测量值与状态值的简档(表示工件W的形状的信息)。在步骤S14中，控制装置100使可编程显示器等外部显示器上，显示基于所生成的简档的图表(图11C)。
插值处理的具体内容既可在控制装置100中预先规定，或者也可由测量装置300及驱动单元200对控制装置100指示各个值的插值处理的方法。即，也可将测量系统1构成为，测量装置300将测量值的时间序列数据中的数据插值的方法指示给控制装置100，且驱动单元200将状态值的时间序列数据中的数据插值的方法指示给控制装置100。根据此种结构，在控制装置100中，不再需要预先规定测量值的时间序列数据的插值方法及状态值的时间序列数据的插值方法。
＜E.用户接口＞
图11A至图11C是用于说明在外部显示器上显示的图像的图。图11A是表示测量值的时间变化的图表。图11B是表示状态值的时间变化的图表。图11C是表示基于测量值与状态值的简档的图表。
参照图11A，控制装置100基于受理了预定的用户操作的情况，使用从测量装置300接收的测量值与通过插值处理而获得的测量值，显示表示测量值的时间变化的图表。
参照图11B，控制装置100基于受理了预定的另一用户操作的情况，使用从测量装置300接收的状态值与通过插值处理而所获得的状态值，显示表示状态值的时间变化的图表。
参照图11C，控制装置100基于受理了又一用户操作的情况，显示表示基于测量值与状态值的简档的图表。测量系统1的用户通过确认所述图表，能够得知相对于工件测量位置的测量值的变化。
＜F.变形例＞
(1)针对帧的波动的处理
在控制装置100中，在根据帧到达时刻来算出每个测量周期Tb、Td的时刻信息时，有可能会因帧的波动导致获取时刻信息的精度发生劣化。
因此，控制装置100收集及管理帧的偏离信息。由此，控制装置100能够求出不受帧的波动影响的高精度的各测量结果的时刻信息。
图12是用于说明帧的波动的图。参照图12，因帧的波动，在控制装置100中，帧#K1的接收时刻从帧到达的基准时刻(本例中为t0)延迟了Δt0。同样，帧#K2、#K3的接收时刻分别从帧到达的基准时刻(本例中为t1、t2)延迟了Δt1、Δt2。
此时，控制装置100进行将帧#K1中所含的测量值#1、#2、#3(参照图7C)的时刻信息(时刻)提前Δt0的处理。同样，控制装置100进行将帧#K2中所含的测量值#4、#5、#6、#7(参照图7D)的时刻信息提前Δt1的处理。控制装置100进行将帧#K3中所含的各测量值的时刻信息提前Δt2的处理。
详细而言，控制装置100基于测量周期Tb与帧#K1、#K2、#K3、…的接收时刻，来算出测量装置300得到测量值时的时刻信息。控制装置100算出所述帧的接收时刻与成为帧的基准的接收时机(基准时刻)的差值(Δt0、Δt1、Δt2、…)。控制装置100利用所述差值来修正所算出的时刻信息。
而且，控制装置100基于测量周期Td与帧#D1、#D2、#D3、…的接收时刻，算出驱动单元200得到状态值时的时刻信息。控制装置100算出所述帧的接收时刻与成为帧的基准的接收时机(基准时刻)的差值。控制装置100利用所述差值来修正所算出的时刻信息。
根据此种结构，如上所述，能够求出不受帧的波动影响的高精度的各测量结果的时刻信息。
(2)时刻信息的发送
所述中，举下述结构为例进行了说明，即，驱动单元200及测量装置300在将状态值及测量值发送至控制装置100时，不将表示这些值的测量时机的时刻信息通知给控制装置100，但并不限定于此。
驱动单元200及测量装置300也可如以下那样，将表示测量时机的时刻信息通知给控制装置100。
在测量系统1中，在从驱动单元200发送至控制装置100的状态值中，附加有与所述状态值关联的时刻信息。所述时刻信息表示获取到所关联的动作值的时机等。这样，驱动单元200将表示工件W的位置的信息、与表示获取到表示所述位置的信息的时机的来自计时器的时刻信息相关联地，作为状态值而输出。
同样，在从测量装置300发送至控制装置100的测量值中，附加有与所述测量值关联的时刻信息。所述时刻信息例如表示获取到所关联的测量值的时机、或者照射有用于获取所关联的测量值的测量光的时机等。这样，测量装置300将通过测量工件W而获取的测量值、与表示获取到所述测量值的时机的来自计时器的时刻信息相关联地，作为测量值而输出。
控制装置100使用与状态值及测量值分别关联的时刻信息，对状态值及测量值之间的时间关系进行调整后，生成工件W的形状信息。更具体而言，控制装置100基于一个或多个状态值，来算出与测量值中所含的时刻信息关联的位置，并且基于跟共同的时刻信息关联的、所算出的位置与测量值的组合，来生成工件W的简档。
(3)显示处理
控制装置100也可不仅显示表示简档的图表，还基于用户指示来将测量值的时间序列数据、状态值的时间序列数据等各种数据显示于外部的显示器等。
而且，控制装置100也可在测量的中途实时更新图表。或者，控制装置100也可在一个测量对象的测量结束的时间点显示图表。
＜G.附注＞
〔1〕一种测量系统1，其包括：控制装置100；以及测量装置300，以第1周期(测量周期Tb)来对测量对象W进行测量，且将通过所述测量而获得的测量值发送至所述控制装置100，所述测量装置300使用以比所述第1周期(测量周期Tb)长的第2周期(发送周期Ta)而发送的第1帧(帧#K1、#K2、#K3、…)，将待发送的所述测量值、与包含所述待发送的测量值的个数信息的第1附加信息发送至所述控制装置100，所述控制装置100使用所述第1附加信息，生成将多个所述测量值按照时间序列排列而成的第1时间序列数据。
〔2〕所述第1附加信息还包含所述第1帧的识别编号。
〔3〕所述控制装置100基于所述第1周期(测量周期Tb)与所述第1帧的接收时刻，来算出所述测量装置300得到所述测量值时的时刻信息，且算出所述第1帧的接收时刻、与成为所述第1帧的基准的接收时机的差值，利用所述差值来对所算出的时刻信息进行修正。
〔4〕还包括：驱动装置200，使所述测量装置300与所述测量对象W之间的相对位置关系发生变化，所述驱动装置200具有下述功能，即，以第3周期来测量所述驱动装置200的动作状态，且将通过所述测量而获得的状态值发送至所述控制装置100，使用以比所述第3周期长的第4周期而发送的第2帧(帧#D1、#D2、#D3、…)，将待发送的所述状态值、与包含所述待发送的状态值的个数信息的第2附加信息发送至所述控制装置100，所述控制装置100使用所述第2附加信息，生成将多个所述状态值按照时间序列排列而成的第2时间序列数据。
〔5〕所述控制装置100基于所述第1时间序列数据与所述第2时间序列数据，而生成一简档，所述简档是以时间序列来表示所述测量值与所述状态值的对应关系。
〔6〕所述控制装置100对所述第1时间序列数据及所述第2时间序列数据的各个，进行数据插值处理，使用所述插值后的第1时间序列数据及所述插值后的第2时间序列数据，来生成所述简档。
〔7〕所述测量装置300将所述第1时间序列数据中的所述数据插值的方法指示给所述控制装置100。
〔8〕一种方法，是测量系统1中的方法，所述测量系统1包括控制装置100与测量装置300，所述测量装置300将通过以第1周期(测量周期Tb)对测量对象进行测量而获得的测量值发送至所述控制装置100，所述方法包括下述步骤：所述测量装置300使用以比所述第1周期(测量周期Tb)长的第2周期(发送周期Ta)而发送的第1帧(帧#K1、#K2、#K3、…)，将待发送的所述测量值、与包含所述待发送的测量值的个数信息的附加信息发送至所述控制装置100；以及所述控制装置100使用所述附加信息，生成将多个所述测量值按照时间序列排列而成的时间序列数据。
应认为，此次揭示的实施方式在所有方面仅为例示，并非限制者。本发明的范围是由权利要求而非所述实施方式的说明所示，且意图包含与权利要求均等的含义及范围内的所有变更。

Claims (7)

1.一种测量系统，其特征在于包括：
控制装置；以及
测量装置，以第1周期来对测量对象进行测量，且将通过所述测量装置而获得的测量值发送至所述控制装置，
所述测量装置使用以比所述第1周期长的第2周期而发送的第1帧，将待发送的所述测量值、与包含所述待发送的测量值的个数信息的第1附加信息发送至所述控制装置，
所述控制装置使用所述第1附加信息，生成将多个所述测量值按照时间序列排列而成的第1时间序列数据，
所述种测量系统还包括：驱动装置，使所述测量装置与所述测量对象之间的相对位置关系发生变化，
所述驱动装置具有下述功能，即，以第3周期来测量所述驱动装置的动作状态，且将通过所述驱动装置的测量而获得的状态值发送至所述控制装置，
使用以比所述第3周期长的第4周期而发送的第2帧，将待发送的所述状态值、与包含所述待发送的状态值的个数信息的第2附加信息发送至所述控制装置，
所述控制装置使用所述第2附加信息，生成将多个所述状态值按照时间序列排列而成的第2时间序列数据。
2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，
所述第1附加信息还包含所述第1帧的识别编号。
3.根据权利要求1或2所述的测量系统，其特征在于，
所述控制装置基于所述第1周期与所述第1帧的接收时刻，来算出所述测量装置得到所述测量值时的时刻信息，
且算出所述第1帧的接收时刻、与成为所述第1帧的基准的接收时机的差值，
利用所述差值来对所算出的时刻信息进行修正。
4.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，
所述控制装置基于所述第1时间序列数据与所述第2时间序列数据，而生成一简档，所述简档是以时间序列来表示所述测量值与所述状态值的对应关系。
5.根据权利要求4所述的测量系统，其特征在于，
所述控制装置对所述第1时间序列数据及所述第2时间序列数据的各个，进行数据插值处理，
使用插值后的所述第1时间序列数据及插值后的所述第2时间序列数据，来生成所述简档。
6.根据权利要求5所述的测量系统，其特征在于，
所述测量装置将所述第1时间序列数据中的所述数据插值的方法指示给所述控制装置。
7.一种测量方法，是测量系统中的方法，所述测量系统包括控制装置、测量装置与驱动装置，所述测量装置将通过以第1周期对测量对象进行测量而获得的测量值发送至所述控制装置，所述驱动装置使所述测量装置与所述测量对象之间的相对位置关系发生变化，所述方法的特征在于包括下述步骤：
所述测量装置使用以比所述第1周期长的第2周期而发送的第1帧，将待发送的所述测量值、与包含所述待发送的测量值的个数信息的第1附加信息发送至所述控制装置；
所述控制装置使用所述第1附加信息，生成将多个所述测量值按照时间序列排列而成的第1时间序列数据；
所述驱动装置以第3周期来测量所述驱动装置的动作状态，且将通过所述驱动装置的测量而获得的状态值发送至所述控制装置，使用以比所述第3周期长的第4周期而发送的第2帧，将待发送的所述状态值、与包含所述待发送的状态值的个数信息的第2附加信息发送至所述控制装置；以及
所述控制装置使用所述第2附加信息，生成将多个所述状态值按照时间序列排列而成的第2时间序列数据。
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