DE102005011343A1

DE102005011343A1 - Sensorsteuerung

Info

Publication number: DE102005011343A1
Application number: DE102005011343A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Kyoto Inoue; Masahiro Kyoto Kawachi; Hajime Kyoto Takegawa; Koji Kyoto Shimada; Hitoshi Kyoto Oba; Kenji Kyoto Horie; Yoshinori Kyoto Kawai; Takeshi Kyoto Yoshiura
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2004-03-15
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2025-03-12
Also published as: KR20060043298A; JP2006190316A; JP2011154730A; JP2011181091A; JP2007207216A; JP5360437B2; CN1670469A; TW200540391A; US20050222693A1; JP5360438B2; KR100662187B1; TWI262287B; US7191087B2; DE102005011343B4; CN1324298C

Abstract

Es wird eine Sensorsteuerung offenbart, die große Datenmengen, wie beispielsweise Wellenform-Daten und Bilddaten, innerhalb einer kurzen Zeit (beispielsweise in schnellen Zyklen) überträgt und verschiedene gemeinschaftliche Operationen unter Verwendung der übertragenen Daten möglich macht. Eine Steuerungseinheit schließt eine programmierbare Logikschaltung und ein CPU zum Steuern des Betriebs der Sensorsteuerung ein. Ein Einheitenanschluss kann verwendet werden, um weitere Sensorsteuerungen anzuschließen. Ein Verbindungsweg bildet einen Signalübertragungsweg zwischen der Steuerungseinheit und dem Einheitenanschluss und schließt einen Messdatenübertragungsweg zwischen der programmierbaren Logikschaltung und dem Einheitenanschluss ein. Wenn eine weitere Sensorsteuerung an den Einheitenanschluss angeschlossen ist, können die Messdaten zwischen der programmierbaren Logikschaltung der lokalen Sensorsteuerung und der programmierbaren Logikschaltung der speziellen weiteren Sensorsteuerung übermittelt werden.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorsteuerung, die geeignet ist, ein Messsystem zum Handhaben einer großen Datenmenge, einschließlich Bilddaten und Wellenform-Daten, aufzubauen.

Es ist ein Versetzungssensor bekannt, der eine zweidimensionale Bildaufnahmevorrichtung verwendet, die getrennt voneinander eine Signalverarbeitungseinheit und eine Sensorkopfeinheit als unabhängige Einheiten enthält (ungeprüfte Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2002-357408, insbesondere dortige 4). Der Sensorkopf enthält eine Lichtprojektions-Laserdiode und eine CCD als einen Photodetektor. Das erzeugte, auf dem Signal von der CCD beruhende Videosignal wird durch eine Elektroleitung zu der Signalverarbeitungseinheit gesandt. Die Signalverarbeitungseinheit enthält eine CPU, die hauptsächlich aufgebaut ist aus einem Mikroprozessor und einer FPGA (freiprogrammierbare Gatteranordnung), die eine programmierbare Logikschaltung darstellt. Die CPU funktioniert hauptsächlich als ein Messverarbeitungsmittel und als ein Anzeigesteuerungs-Verarbeitungsmittel. Die FPGA funktioniert andererseits hauptsächlich als ein Bildverarbeitungsmittel.

Es ist ein Versetzungssensor bekannt, der eine PSD (Positionsmessvorrichtung) mit einer Signalverarbeitungseinheit und einem Detektor verwendet, die voneinander getrennte unabhängige Einheiten sind (ungeprüfte Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2002-286413).

Der Detektor enthält eine Lichtprojektionsquelle und eine PSD als einen Photodetektor. Von der PSD wird ein analoges Detektionssignal ausgegeben. Dieses analoge Detektionssignal wird durch eine Elektroleitung zu einer Signalverarbeitungseinheit gesandt. Die Signalverarbeitungseinheit ist hauptsächlich aufgebaut aus einer CPU mit einem Mikroprozessor als Hauptkomponente. Die CPU berechnet den Abstand, beruhend auf dem von dem Detektor gesandten analogen Detektionssignal. Die Signalverarbeitungseinheiten sind nebeneinander angeordnet und mittels eines Anschlusses durch eine Weiterleitungseinheit miteinander verbunden. Jede Signalverarbeitungseinheit überträgt über den Anschluss die durch sie berechneten Entfernungsdaten zu der benachbarten Signalverarbeitungseinheit. Die benachbarte Signalverarbeitungseinheit berechnet den Entfernungsunterschied, etc., unter Verwendung der zu ihr gesandten Entfernungsdaten und der durch sie selbst berechneten Entfernungsdaten.

In dem in der ungeprüften Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2002-357408, insbesondere ihrer 4, beschriebenen Versetzungssensor enthält die Signalverarbeitungseinheit die FPGA und daher kann eine hoch entwickelte Bildverarbeitung durchgeführt werden. Ohne die Funktion der Übertragung von Daten zwischen benachbarten Signalverarbeitungseinheiten kann jedoch der gemeinschaftliche Betrieb zwischen einer Mehrzahl an Sensorköpfen oder Signalverarbeitungseinheiten nicht durchgeführt werden.

Andererseits ist bei dem in der ungeprüften Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2002-286413 beschriebenen Versetzungssensor, obwohl er die Datenübertragungsfunktion zwischen benachbarten Signalverarbeitungseinheiten aufweist, diese Kommunikation zwischen CPUs in ihrer Übertragungskapazität begrenzt. Wenn beispielsweise die Datenübertragung in schnellen Zyklen gewünscht wird, um die Detektionszeit einzuhalten, kann der Wert des Ergebnisses der Berechnung, wie beispielsweise die berechneten Entfernungsdaten gesandt werden, nicht jedoch Wellenform-Daten oder die Bilddaten, die eine umfangreiche Größe aufweisen.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Erfindung erfolgte mit Blick auf diese Probleme beim Stand der Technik, und ihre Aufgabe ist es, eine Sensorsteuerung (beispielsweise, eine Sensorsignal-Verarbeitungseinheit) bereitzustellen, die in der Lage ist, große Datenmengen, wie beispielsweise die Wellenform-Daten und die Bilddaten zwischen Sensorsteuerungen gegenseitig in kurzer Zeit zu übertragen (beispielsweise in schnellen Zyklen), um verschiedene gemeinschaftliche Operationen unter Verwendung der übertragenen Daten durchzuführen.

Die erfindungsgemäße Sensorsteuerung ist als eine einzelne Einheit aufgebaut. Die Sensorsteuerung enthält eine Steuerungseinheit mit einer programmierbaren Logikschaltung und eine CPU, um den Betrieb der Sensorsteuerung zu steuern, einen Einheitenanschluss, der verwendbar ist zum Anschließen anderer Sensorsteuerungen, und einen Verbindungsweg, der einen Messdatenübertragungsweg zwischen der programmierbaren Logikschaltung und dem Einheitenanschluss einschließt und einen Signalübertragungsweg zwischen der Steuerungseinheit und dem Einheitenanschluss bildet.

Wenn eine zweite Sensorsteuerung an dem Einheitenanschluss angeschlossen ist, können die Messdaten zwischen der programmierbaren Logikschaltung der ersten Sensorsteuerung (nachfolgend als die lokale Sensorsteuerung bezeichnet) und der programmierbaren Logikschaltung der zweiten Sensorsteuerung übertragen werden.

Durch diese Konfiguration, können die Messdaten leicht mit hoher Geschwindigkeit zu und von anderen Sensorsteuerungen übertragen werden. Da die Steuerungseinheit auch eine programmierbare Logikschaltung einschließt, ist die Änderung der Hardwarekonfiguration im Entwicklungsstadium minimiert und die Entwicklung (Testproduktion, Konstruktionsänderung, etc.) durch die Sensorsteuerungshersteller ist erleichtert. Auch wird den Herstellern eine Plattform zur Verfügung gestellt, um die Herstellung eines Sortiments an Serienprodukten mit unterschiedlichen Funktionen zu erleichtern (insbesondere den Funktionen, die von der Hardwareverarbeitung abhängen).

Der hier verwendete Ausdruck "programmierbare Logikschaltung" ist definiert als eine integrierte Schaltung, bei der eine Hardwareschaltung programmiert werden kann. Wenn eine integrierte Schaltung einen Abschnitt enthält, dessen Schaltung programmiert werden kann, und einen Abschnitt, dessen Schaltung fest ausgebildet ist, bildet der Abschnitt, dessen Schaltung programmiert werden kann, eine programmierbare Logikschaltung. Die programmierbare Logikschaltung kann aus einer Mehrzahl an integrierten Schaltungen bestehen. Die integrierte Schaltung, deren Hardwareschaltung programmiert werden kann, ist kommerziell unter Bezeichnungen wie PLD (programmierbare Logikanordnung), FPGA (freiprogrammierbare Gatteranordnung) oder CPLD (komplexe PLD) erhältlich, von denen jede durch diese Erfindung verwendet werden kann. Als ein Beispiel für diese integrierte Schaltung, werden eine disjunktive Normalform-Schaltung, eine Verweistabelle, ein Flipflop, ein Speicher, ein Verdrahtungskabel, ein Verbindungsdraht-Schalter oder ähnliche Schaltungselemente kombiniert und programmiert, um im Wesentlichen alle Funktionen durchzuführen, einschließlich die Verbindung bzw. den Anschluss der Vorrichtungen, Datenkommunikation, Signalverarbeitung, Datenanzeige, Timing und Steuerungsarbeit und weitere Funktionen, die normalerweise in einem System enthalten sind.

Der hier verwendete Ausdruck "Messdaten" schließt im allgemei nen sowohl die unverarbeiteten Daten, wie beispielsweise das Videosignal, den Spannungswert, die Spannungswellenform oder eine ähnliche Ausgabe durch den Sensorkopf, als auch die verarbeiteten Daten ein, wie beispielsweise die Merkmalsmenge oder das durch Rechenoperation der unverarbeiteten Daten erhaltene Bestimmungsergebnis.

Der Einheitenanschluss der erfindungsgemäßen Sensorsteuerung kann einen ersten Einheitenanschluss und einen zweiten Einheitenanschluss einschließen. Der Verbindungsweg kann andererseits einen ersten Verbindungsweg einschließen, der an den ersten Einheitenanschluss angeschlossen ist, und einen zweiten Verbindungsweg, der an den zweiten Einheitenanschluss angeschlossen ist. In diesem Fall können der Messdatenübertragungsweg, der in dem ersten Verbindungsweg eingeschlossen ist und Messdatenübertragungsweg, der in dem zweiten Verbindungsweg eingeschlossen ist, außerhalb der programmierbaren Logikschaltung getrennt sein.

Durch diese Konfiguration können die Messdaten auf der Seite des ersten Einheitenanschlusses und die Messdaten auf der Seite des zweiten Einheitenanschluss bei Bedarf unabhängig voneinander übertragen werden.

Die erfindungsgemäße Sensorsteuerung kann ein Mittel zum Ändern von wenigstens einem Teil der Schaltungsdaten der programmierbaren Logikschaltung oder ein Mittel zum Ändern der in der programmierbaren Logikschaltung eingestellten Parameter enthalten, um den Inhalt des Prozesses zu ändern, der auf die Messdaten angewandt wird.

Durch diese Konfiguration kann der spezifische Prozess der Messdaten (insbesondere der Datenübertragungsweg und/oder die Inhalte der Rechenoperation), die von der Hardwareverarbeitung der Sensorsteuerung abhängen, in Übereinstimmung mit dem Objekt des Messvorgangs geändert werden. Insbesondere wenn ein Messsystem aufgebaut ist, um eine Mehrzahl an Sensorsteuerungen im Zusammenwirken miteinander zu betreiben, kann in Übereinstimmung mit dem Objekt des Nachweises eine Vielfalt an Messsystemen mit einer kleineren Anzahl an Sensorsteuerungstypen konstruiert werden. Der Anwender braucht somit die detaillierten Funktionen der Sensorsteuerung vor einem Kauf nicht festlegen und die Funktionen des Messsystems können durch ein Verfahren nach dem Prinzip Versuch und Irrtum optimiert werden.

Die erfindungsgemäße Sensorsteuerung kann weiter einen Oszillator zum Ausgeben eines ersten Taktsignals enthalten, einen Taktweg zum Übertagen eines zweiten von dem Einheitenanschluss eingegebenen Taktsignals, und einen Taktschaltkreis, um das ausgewählte erste oder zweite Taktsignal an einer programmierbaren Logikschaltung anzulegen.

Durch diese Konfiguration, kann die programmierbare Logikschaltung unter Verwendung von entweder der Taktsignalausgabe von dem Oszillator der lokalen Einheit oder dem Taktsignal betrieben werden, das von einer anderen angeschlossenen Sensorsteuerung erhalten wird. Die durch das vom Oszillator der lokalen Einheit ausgebebene Taktsignal betriebene Sensorsteuerung kann als unabhängige Einheit betrieben werden, die nicht mit einer anderen Sensorsteuerung verbunden ist. Wenn das von einer zweiten Sensorsteuerung erhaltene Taktsignal verwendet wir, können andererseits die Messdaten leichter mit hoher Geschwindigkeit übertragen werden, da der Takt der programmierbaren Logikschaltung mit dem Takt der zweiten Sensorsteuerung synchronisiert ist. Der Taktschaltkreis kann in der programmierbaren Logikschaltung angeordnet sein, so dass das ausgewählte Taktsignal an den erforderlichen Abschnitt der programmierbaren Logikschaltung angelegt werden kann.

Die erfindungsgemäße Sensorsteuerung mit dem ersten Einheitenanschluss und dem zweiten Einheitenanschluss kann weiter einen Os zillator enthalten zum Ausgeben eines ersten Taktsignals, eine ersten Taktweg zum Übertragen eines zweiten von dem ersten Einheitenanschluss eingegebenen Taktsignals, einen Taktschaltkreis zum Anlegen des ausgewählten ersten oder zweiten Taktsignals an die programmierbare Logikschaltung, und einen zweiten Taktweg zum Ausgeben des ausgewählten Taktsignals zu dem zweiten Einheitenanschluss.

Durch die Verwendung dieser Sensorsteuerung, kann ein Messsystem mit drei oder mehr Sensorsteuerungen, die in Serie verbunden sind, konstruiert werden, bei dem ein gemeinsames Taktsignal an die programmierbaren Logikschaltungen aller Sensorsteuerungen angelegt wird.

Die erfindungsgemäße Sensorsteuerung kann weiter einen Datenübertragungsweg enthalten, der mit der CPU in dem Verbindungsweg verbunden ist, wodurch die Daten zwischen der CPU und der CPU einer weiteren Sensorsteuerung übertragen werden können, die an den Einheitenanschluss angeschlossen sein kann.

Durch diese Konfiguration, wird zusätzlich zu dem Datenübertragungsweg zwischen den programmierbaren Logikschaltungen ein Datenübertragungsweg zwischen den CPUs ausgebildet, so dass die Datenübertragungsfunktionen verteilt werden können.

Die erfindungsgemäße Sensorsteuerung kann weiter einen Sensorkopfanschlussabschnitt enthalten, der verwendet wird, um den Sensorkopf anzuschließen, und einen Sensorkopfweg, der die programmierbare Logikschaltung und den Sensorkopfanschlussabschnitt verbindet, um die Messdaten zu übertragen.

Durch diese Konfiguration, können die Daten direkt von dem Sensorkopf erhalten werden, der mit der lokalen Einheit verbunden ist, um verschiedene Messoperationen durchzuführen. Der Sensorkopfanschlussabschnitt kann als ein Sensorkopfanschluss konfiguriert sein. Der Sensorkopfanschluss kann auf dem Sensorsteuerungsgehäuse befestigt sein, oder am vorderen Ende des Kabels angeordnet sein, das aus dem Sensorsteuerungsgehäuse herausführt ist. Wenn die Sensorsteuerung und der Sensorkopf direkt ohne den Sensorkopfanschluss miteinander verbunden sind, wird ein Sensorkopfanschlussabschnitt durch ein Kabel bereitgestellt, das die Sensorsteuerung und den Sensorkopf verbindet. Wenn die Sensorsteuerung und der Sensorkopf durch eine Funkverbindung miteinander verbunden sind, wird andererseits ein Sensorkopfanschlussabschnitt durch den in der Sensorsteuerung angeordneten Funkverbindungs-Sender/Empfänger bereitgestellt.

In dem Prozess kann die in der programmierbaren Logikschaltung programmierte Schaltung eine Rechenoperations-Schaltung enthalten, um die Rechenoperation für die Messdaten auszuführen, die durch den Verbindungsweg oder den Sensorkopfweg erhalten wurden, und einen Datenwegschaltkreis, um den ausgewählten Verbindungsweg und den Sensorkopfweg an die Rechenoperations-Schaltung anzuschließen.

Die "durch die programmierbare Logikschaltung programmierte Schaltung" ist ein Konzept, das sowohl eine Schaltung einschließt, die den in der programmierbaren Logikschaltung programmierten Zustand beibehält, selbst wenn die Sensorsteuerung nicht aktiviert ist, als auch eine Schaltung, die programmiert ist durch Laden der Schaltungsdaten von einem Speichermittel der Sensorsteuerung in die programmierbare Logikschaltung nach Aktivierung der Sensorsteuerung.

Die erfindungsgemäße Sensorsteuerung kann weiter eine Rechenoperations-Schaltung enthalten, um die Rechenoperation mit den Messdaten durchzuführen, die durch den Verbindungsweg erhalten wurden, als eine Schaltung, die in der programmierbaren Logikschaltung programmiert ist. Wenn eine zweite Sensorsteuerung an den Einheitenanschluss angeschlossen ist, kann daher die Rechenoperation mit den Messdaten durchgeführt werden, die von der besonderen zweiten Sensorsteuerung erhalten werden.

In der erfindungsgemäßen Sensorsteuerung ist ein Speichermittel mit der programmierbaren Logikschaltung verbunden und die in der programmierbaren Logikschaltung programmierbare Schaltung schließt einen Datenweg ein, um die Messdaten in dem Speichermittel zu speichern, die durch den einen Verbindungsweg erhalten werden. Wenn eine zweite Sensorsteuerung an den Einheitenanschluss angeschlossen ist, können daher die von der zweiten Sensorsteuerung erhaltenen Messdaten gespeichert werde.

Ein erstes erfindungsgemäßes Messsystem enthält eine Mehrzahl an in Reihe angeschlossener Sensorsteuerungen, von denen jede als eine unabhängige Einheit konfiguriert ist. In diesem Messsystem schließt jede Sensorsteuerung eine Steuerungseinheit mit einer programmierbaren Logikschaltung und einer CPU ein, um den Betrieb der Sensorsteuerung zu steuern, einen Einheitenanschluss, der verwendbar ist für die Verbindung mit einer weiteren Sensorsteuerung, und einen Verbindungsweg, der einen Messdatenübertragungswegs einschließt zwischen der programmierbaren Logikschaltung und dem Einheitenanschluss, und der einen Signalübertragungsweg zwischen der Steuerungseinheit und dem Einheitenanschluss bildet. Sobald eine zweite Sensorsteuerung an den Einheitenanschluss angeschlossen ist, können die Messdaten zwischen der programmierbaren Logikschaltung der lokalen Sensorsteuerung und der programmierbaren Logikschaltung der zweiten Sensorsteuerung übertragen werden. Bei diesem Messsystem enthält wenigstens eine Sensorsteuerung weiter einen Sensorkopfanschlussabschnitt, der verwendbar ist zum Verbinden mit dem Sensorkopf, und einen Sensorkopfweg, der die programmierbare Logikschaltung und den Sensorkopfanschlussabschnitt verbindet, um die Messdaten zu übertragen. Diese wenigstens eine der Sensorsteuerungen ist mit dem Sensorkopf verbunden. In diesem Messsystem werden die Messdaten von der ersten Sensorsteuerung, die eine der mit dem Sensorkopf verbundenen Sensorsteuerungen darstellt, zu der zweiten Sensorsteuerung übertragen, die eine der anderen Sensorsteuerungen darstellt.

In dem ersten Messsystem, kann der Einheitenanschluss jeder Sensorsteuerung einen ersten Einheitenanschluss und einen zweiten Einheitenanschluss einschließen. Auch kann der Verbindungsweg jeder Sensorsteuerung einen ersten Verbindungsweg, der mit dem ersten Einheitenanschluss verbunden ist, und einen zweiten Verbindungsweg einschließen, der mit dem zweiten Einheitenanschluss verbunden ist. In diesem Fall, können der Messdatenübertragungsweg, der in dem ersten Verbindungsweg eingeschlossen ist, und der Messdatenübertragungsweg, der in dem zweiten Verbindungsweg eingeschlossen ist, außerhalb der programmierbaren Logikschaltung voneinander getrennt sein.

In dem ersten Messsystem, können die von der ersten Sensorsteuerung zu der zweiten Sensorsteuerung übertragenen Messdaten jene sein, die von dem Sensorkopf ausgegeben werden, der mit der ersten Sensorsteuerung verbunden ist. Die erste Sensorsteuerung enthält weiter einen Sensorkopfanschlussabschnitt, der zum Verbinden mit dem Sensorkopf verwendbar ist, und einen Sensorkopfweg, der die programmierbare Logikschaltung und den Sensorkopfanschlussabschnitt zum Übertragen der Messdaten verbindet, wobei die programmierbare Logikschaltung eine Rechenoperations-Schaltung zum Durchführen einer Rechenoperation mit den Messdaten und einen Datenweg einschließt, um die durch den Sensorkopfweg erhaltenen Messdaten in die Rechenoperations-Schaltung und den Verbindungsweg zu verzweigen. Die in der programmierbaren Logikschaltung der zweiten Sensorsteuerung programmierte Schaltung schließt eine Rechenoperations-Schaltung zum Durchführen der Rechenoperation mit den Messdaten ein, die durch den Verbindungsweg erhalten werden, so dass das Messsystem die arithmetische Verarbeitung mit den gleichen Messdaten parallel durchführen kann.

In dem ersten Messsystem enthält die erste Sensorsteuerung weiter einen Sensorkopfanschlussabschnitt, der zum Verbinden mit dem Sensorkopf verwendbar ist, und einen Sensorkopfweg, der die programmierbare Logikschaltung und den Sensorkopfanschlussabschnitt verbindet, zum Übertragen der Messdaten, wobei die programmierbare Logikschaltung eine Rechenoperations-Schaltung einschließt, um die Rechenoperation mit den Messdaten durchzuführen. Die von der ersten Sensorsteuerung zu der zweiten Sensorsteuerung übertragenen Messdaten können jene sein, die von dem mit der ersten Sensorsteuerung verbundenen Sensorkopf ausgegeben werden, und die durch die erste Sensorsteuerung arithmetisch verarbeitet werden.

In dem ersten Messsystem kann die in der programmierbaren Logikschaltung der zweiten Sensorsteuerung programmierte Schaltung eine Rechenoperations-Schaltung einschließen, um die Rechenoperation mit den Messdaten durchzuführen, die durch den Verbindungsweg erhalten werden.

In dem ersten Messsystem ist die programmierbare Logikschaltung der zweiten Sensorsteuerung mit einem Speichermittel verbunden und die in der programmierbaren Logikschaltung der zweiten Sensorsteuerung programmierte Schaltung kann einen Datenweg einschließen, um die Messdaten in dem Speichermittel zu speichern, die durch den Verbindungsweg erhalten werden.

In dem ersten Messsystem, schließt wenigstens eine der Sensorsteuerungen einen Oszillator zum Ausgeben eines Taktsignals ein und einen Taktsignalübertragungsweg in dem Verbindungsweg, wobei das Taktsignal gleichzeitig zu der programmierbaren Logikschaltung und dem Taktsignalübertragungsweg in dem Verbindungsweg ausgegeben werden kann. Alle weiteren Sensorsteuerungen schließen jeweils einen Taktsignalübertragungsweg ein, der mit der programmierbaren Logikschaltung in dem Verbindungsweg verbindbar ist. Als Ergebnis davon können alle Sensorsteuerungen in dem Messsystem die programmierbare Logikschaltung durch ein gemeinsames Taktsignal ansteuern.

In dieser Konfiguration, ist der Takt der programmierbaren Logikschaltung zwischen der Sensorsteuerung zur Übertragung der Messdaten und der Sensorsteuerung zum Empfang der speziellen Daten synchronisiert und daher können die Messdaten leichter hoher Geschwindigkeit übertragen werden.

In dem ersten Messsystem, bei der jede Sensorsteuerung einen ersten Einheitenanschluss und einen zweiten Einheitenanschluss aufweist, enthalten alle Sensorsteuerungen jeweils weiter einen Oszillator zum Ausgeben eines ersten Taktsignals, einen ersten Taktweg zum Übertragen einer zweiten von dem ersten Einheitenanschluss eingegeben Taktsignals, einen Taktschaltkreis zum Auswählen des ersten oder zweiten Taktsignals und zum Anlegen des ausgewählten Taktsignals an die programmierbare Logikschaltung, und einen zweiten Taktweg zum Ausgeben des ausgewählten Taktsignals zu dem zweiten Einheitenanschluss, wobei in der am Ende der Sensorsteuerungsreihe angeordneten Sensorsteuerung, während die weiteren Sensorsteuerungen nur mit dem zweiten Einheitenanschluss verbunden sind, der Taktschaltkreis das erste Taktsignal auswählt, und in allen weiteren Sensorsteuerungen der Taktschaltkreis das zweite Taktsignal auswählt, mit dem Ergebnis, dass alle Sensorsteuerungen in dem Messsystem die programmierbare Logikschaltung mit einem gemeinsamen Taktsignal ansteuern können.

Durch diese Konfiguration, kann eine Sensorsteuerung, die in der Lage ist, als eine unabhängige Einheit unter Verwendung des Oszillators der lokalen Einheit zu funktionieren, in dem Messsystem gebaut werden, das das Taktsignal durch die Sensorsteuerungen gemeinsam benutzt. Dadurch wird die Notwendigkeit einer an das Messsystem angepassten Sensorsteuerung (ohne Oszillator der lokalen Einheit) elimi niert. In dem ersten Messsystem enthalten alle Sensorsteuerungen einen Datenübertragungsweg, der mit einer CPU in dem Verbindungsweg verbunden ist, wodurch die Daten zwischen den CPUs der direkt miteinander verbundenen Sensorsteuerungen übertragen werden können.

Ein zweites erfindungsgemäßes Messsystem enthält eine Mehrzahl an in Serie verbundener Sensorsteuerungen, die jeweils eine unabhängige Einheit darstellen, wobei jede Sensorsteuerung eine Steuerungseinheit mit einer programmierbaren Logikschaltung und eine CPU einschließt, um den Betrieb der Sensorsteuerung zu steuern, einen Einheitenanschluss, der verwendbar ist zum Anschluss einer weiteren Sensorsteuerung, und einen Verbindungsweg, der einen Messdatenübertragungsweg einschließt, der zwischen der programmierbaren Logikschaltung und dem Einheitenanschluss angeordnet ist und einen Signalübertragungsweg zwischen der Steuerungseinheit und dem Einheitenanschluss ausbildet. Wenn eine zweite Sensorsteuerung mit dem Einheitenanschluss verbunden ist, können die Messdaten zwischen der programmierbaren Logikschaltung der lokalen Sensorsteuerung und der programmierbaren Logikschaltung der zweiten Sensorsteuerung übertragen werden. Wenigstens eine der Sensorsteuerungen schließt weiter einen Sensorkopfanschlussabschnitt ein, der verwendbar ist zum Anschluss eines Sensorkopfes, und einen Sensorkopfweg, der die programmierbare Logikschaltung und den Sensorkopfanschlussabschnitt verbindet, um die Messdaten zu übertragen. Wenigstens eine der Sensorsteuerungen ist mit dem Sensorkopf verbunden, und die Steuerungseinheit einer jeden Sensorsteuerung führt den Messvorgang mit den Messdaten durch, die von einem Sensorköpfe in Antwort auf ein daran angelegtes Triggersignal übertragen werden. Nach Beendigung des Messvorgangs tritt die Sensorsteuerung in einen Vorgangsbeendigungs-Status ein, wohingegen dann, wenn das Ergebnis der Bestim mung für das zu messende Objekt ein spezifiziertes ist, in einen spezifizierten Bestimmungsstatus eingetreten wird. Jede Sensorsteuerung kann zu und von anderen Sensorsteuerungen ein Signal übertragen und empfangen, das angibt, ob der Vorgangsbeendigungs-Status oder der spezifizierte Bestimmungsstatus vorliegt. Auf diese Weise kann wenigstens eine spezifizierte Sensorsteuerung feststellen, ob sich alle Sensorsteuerungen im Vorgangsbeendigungs-Status oder ob sich alle Sensorsteuerungen in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befinden. Die spezifizierte Sensorsteuerung gibt nach Feststellung des jeweiligen Status ein Gesamtbestimmungs-Signal aus.

Durch diese Konfiguration wird nach Anlegung des Triggersignals an jede Sensorsteuerung und nachdem die Bestimmungsergebnisse aller Sensorsteuerungen erhalten wurden, von einer spezifizierten Sensorsteuerung ein Gesamtbestimmungs-Signal ausgegeben, wenn die Bestimmungsergebnisse aller Sensorsteuerungen das spezifizierte Ergebnis sind. Auf diese Weise kann ein Gesamtbestimmungsergebnis von dem Messsystem erhalten werden. Zusätzlich wird, selbst wenn das Bestimmungsergebnis mit einem unterschiedlichen Timing von unterschiedlichen Sensorsteuerungen ausgegeben wird, verhindert, dass das Gesamtbestimmungsergebnis während der Übergangsdauer instabil wird, bevor alle Bestimmungsergebnisse erhalten werden. Typischerweise ist das Bestimmungsergebnis ein Erfolg oder Fehlschlagen, und der spezifizierte Bestimmungsstatus zeigt einen Erfolg an. In diesem Fall zeigt die Ausgabe des Gesamtbestimmungs-Signals an, dass die Bestimmung aller Sensorsteuerungen ein Erfolg ist. Das Triggersignal kann entweder gleichmäßig an alle Sensorsteuerungen oder individuell an jede Sensorsteuerung angelegt werden. Nach Beendigung des Messvorgangs kann jede Sensorsteuerung in einen Bereitschaftsmodus versetzt werden, bereit, das Triggersignal für den nächsten Messvorgang zu empfangen. In diesem Fall kann der Bereitschaftsmodus als der Vor gangsbeendigungs-Status behandelt werden.

In dem zweiten Messsystem wird das Triggersignal zu einer Sensorsteuerung von außerhalb des Messsystems eingegeben und kann durch den Einheitenanschluss zu jeder der weiteren Sensorsteuerungen eingegeben werden.

Durch diese Konfiguration ist nur eine Triggersignalleitung mit dem Messsystem verbunden. Wenn die Sensorsteuerung, die mit dem Triggersignal versorgt wird, mit der Sensorsteuerung übereinstimmt, die das Gesamtbestimmungs-Signal ausgibt, ist die Verdrahtungsarbeit weiter erleichtert.

Das zweite Messsystem enthält eine Sensorsteuerung, die an dem ersten Ende der Sensorsteuerungsreihe angeordnet ist, und eine spezifizierte Sensorsteuerung, die am zweiten Ende angeordnet ist, um das Gesamtbestimmungs-Signal auszugeben. In dem Vorgangsbeendigungszustand, gibt die an dem ersten Ende angeordnete Sensorsteuerung ein Beendigungssignal zu der Sensorsteuerung aus, die an dem zweiten Ende angeschlossen ist, und gibt ein spezifiziertes Bestimmungssignal in dem spezifizierten Bestimmungsstatus aus. Die spezifizierte Sensorsteuerung, die an dem zweiten Ende der Sensorsteuerungsreihe angeordnet ist, kann ein Gesamtbestimmungs-Signal unter der Voraussetzung ausgeben, dass das Beendigungssignal von der Sensorsteuerung empfangen wird, die an dem ersten Ende angeschlossen ist, sich die lokale Einheit im Vorgangsbeendigungszustand befindet, das spezifizierte Bestimmungssignal von der Sensorsteuerung eingegeben wird, die an dem ersten Ende angeschlossen ist, und dass sich die lokale Einheit in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befindet.

Dieses Messsystem enthält weiter eine Sensorsteuerung, die an einer anderen Stelle als dem ersten oder zweiten Ende der Sensorsteuerungsreihe angeordnet ist. Die an einer anderen Stelle als dem ersten oder zweiten Ende angeordnete Sensorsteuerung kann einerseits ein Beendigungssignal zu der Sensorsteuerung ausgeben, die an dem zweiten Ende angeordnet ist, wenn das Beendigungssignal von der Sensorsteuerung empfangen wird, die an dem ersten Ende angeschlossen ist, und sich die lokale Einheit in dem Vorgangsbeendigungszustand befindet, und kann andererseits ein spezifiziertes Bestimmungssignal zu der Sensorsteuerung ausgeben, die an dem zweiten Ende angeschlossen ist, wenn das spezifizierte Bestimmungssignal von der Sensorsteuerung empfangen wird, die an dem ersten Ende angeschlossen ist, und sich die lokale Einheit in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befindet.

Durch diese Konfiguration, kann die spezifizierte Sensorsteuerung nach Empfang des Beendigungssignals von der Sensorsteuerung, die mit der lokalen Einheit verbunden ist, darüber informiert werden, dass alle weiteren Sensorsteuerungen sich in dem Vorgangsbeendigungszustand befinden. Wenn sich weiter auch die lokale Einheit im Vorgangsbeendigungszustand befindet, kann festgestellt werden, dass alle Sensorsteuerungen sich in dem Vorgangsbeendigungszustand befinden. Auch kann die spezifizierte Sensorsteuerung nach Empfang des spezifizierten Bestimmungssignals von der Sensorsteuerung, die mit der lokalen Einheit verbunden ist, darüber informiert werden, dass sich alle weiteren Sensorsteuerungen in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befinden, und weiter, wenn sich auch die lokale Einheit in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befindet, feststellen, dass alle Sensorsteuerungen sich in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befinden. Die spezifizierte Sensorsteuerung gibt ein Gesamtbestimmungs-Signal aus, wenn sich alle Sensorsteuerungen gleichzeitig in dem Vorgangsbeendigungszustand und dem spezifizierten Bestimmungsstatus befinden.

Das zweite Messsystem enthält eine Sensorsteuerung, die an dem ersten Ende der Sensorsteuerungsreihe angeordnet ist, eine spezifizierte Sensorsteuerung, die an dem zweiten Ende angeordnet ist, um das Gesamtbestimmungs-Signal auszugeben, und eine Sensorsteuerung, die an einer anderen Stelle als dem ersten und zweiten Ende angeordnet ist. In dem spezifizierten Bestimmungsstatus, gibt die an dem ersten Ende angeordnete Sensorsteuerung das spezifizierte Bestimmungssignal zu der Sensorsteuerung aus, die an das zweite Ende angeschlossen ist, und gibt in dem Vorgangsbeendigungszustand das Beendigungssignal zu der Sensorsteuerung aus, die an das zweite Ende angeschlossen ist. Die an einer anderen Stelle als dem ersten und zweiten Ende der Sensorsteuerungsreihe angeordnete Sensorsteuerung gibt andererseits das Beendigungssignal an die Sensorsteuerung aus, die an das zweite Ende angeschlossen ist, nach Empfang des Beendigungssignals von der Sensorsteuerung, die an das erste Ende angeschlossen ist, und wenn sich die lokale Einheit im Vorgangsbeendigungszustand befindet. Gleichzeitig wird ein oder eine Mehrzahl an spezifizierten Bestimmungssignalen, die von der an das erste Ende angeschlossenen Sensorsteuerung eingegeben wird, zu der Sensorsteuerung weitergeleitet und ausgegeben, die an das zweite Ende angeschlossen ist. Wenn sich die lokale Einheit in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befindet, wird parallel dazu das spezifizierte Bestimmungssignal zu der Sensorsteuerung ausgegeben, die an das zweite Ende der Sensorsteuerungsreihe angeschlossen ist. Die spezifizierte Sensorsteuerung, die an dem zweiten Ende der Sensorsteuerungsreihe angeordnet ist, kann das Gesamtbestimmungs-Signal unter der Voraussetzung ausgeben, dass das Beendigungssignal von der Sensorsteuerung eingegeben wird, die an das erste Ende angeschlossen ist, sich die lokale Einheit in dem Vorgangsbeendigungszustand befindet, das spezifizierte Bestimmungssignal mit Ausnahme der lokalen Einheit für alle Sensorsteuerungen von der Sensorsteuerung eingegeben wird, die an das erste Ende angeschlossen ist, und dass sich die lokale Einheit in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befindet.

Durch diese Konfiguration kann die spezifizierte Sensorsteuerung, nach Empfang des Beendigungssignals von der Sensorsteuerung, die an die lokale Einheit angeschlossen ist, darüber informiert werden, dass sich alle weiteren Sensorsteuerungen in dem Vorgangsbeendigungszustand befinden, und wenn sich die lokale Einheit auch in dem Vorgangsbeendigungszustand befindet, feststellen, dass sich alle Sensorsteuerungen in dem Vorgangsbeendigungszustand befinden. Auch kann die spezifizierte Sensorsteuerung nach Empfang der spezifizierten Bestimmungssignale von jeder Sensorsteuerung mit Ausnahme von der lokalen Einheit von der Sensorsteuerung, die an die lokale Einheit angeschlossen ist, über das Bestimmungsergebnis aller Sensorsteuerungen mit Ausnahme der lokalen Einheit informiert werden, und kann weiter mit dem Bestimmungsergebnis der lokalen Einheit feststellen, ob sich alle Sensorsteuerungen in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befinden oder nicht. Die spezifizierte Sensorsteuerung gibt ein Gesamtbestimmungs-Signal aus, wenn sich alle Sensorsteuerungen gleichzeitig in dem Vorgangsbeendigungszustand und in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befinden.

Die Sensorsteuerung, die das erfindungsgemäße zweite Messsystem darstellt, kann einen ersten Einheitenanschluss und einen zweiten Einheitenanschluss und die nachfolgend beschriebenen Merkmale aufweisen.

Unabhängig von der Position, an der sie in dem Messsystem angeordnet sind, ist das gemeinsame Merkmal der Sensorsteuerungen, dass die Steuerungseinheit einer jeden Sensorsteuerung den Messvorgang nach Empfang eines Triggersignals durchführt, in den Vorgangsbeendigungszustand nach Beendigung des Messvorgangs eintritt und den spezifizierten Bestimmungsstatus einnimmt, wenn das Bestimmungsergebnis für das zu messende Objekt ein spezifiziertes Ergebnis ist.

Weiter kann eine Sensorsteuerung mit dem folgenden Merkmal am Ende des Messsystems angeordnet sein und als eine spezifizierte Sensorsteuerung verwendet werden, um das Gesamtbestimmungs-Signal auszugeben. Insbesondere führt die Steuerungseinheit der Sensorsteuerung den Vorgang der Ausgabe eines Gesamtbestimmungs-Signals unter der Voraussetzung durch, dass ein Beendigungssignal, das anzeigt, dass sich die weiteren Sensorsteuerungen in dem Vorgangsbeendigungszustand befinden, zu ihr durch den ersten Einheitenanschluss eingegeben wird, sich die lokale Einheit in dem Vorgangsbeendigungs-Status befindet, ein spezifiziertes Bestimmungssignal, das anzeigt, dass sich die weiteren Sensorsteuerungen in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befinden, durch den ersten Einheitenanschluss zu ihr eingegeben wird, und dass sich die lokale Einheit in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befindet. Alternativ dazu weist die Sensorsteuerung ein Mittel zum Einstellen der Steuerungseinheit auf, um den besonderen Vorgang durchzuführen.

Eine Sensorsteuerung mit dem folgenden Merkmal kann an einer Position mit Ausnahme der Enden des Messsystems verwendet werden. Insbesondere führt die Steuerungseinheit der Sensorsteuerung den Vorgang der Ausgabe eines zweiten Beendigungssignals durch den zweiten Einheitenanschluss unter der Voraussetzung durch, dass das erste Beendigungssignal zu ihr durch den ersten Einheitenanschluss eingegeben wird und dass sich die lokale Einheit andererseits in dem Vorgangsbeendigungszustand befindet, und führt den Vorgang der Ausgabe eines zweiten spezifizierten Bestimmungssignal durch den zweiten Einheitenanschluss unter der Voraussetzung durch, dass das erste spezifizierte Bestimmungssignal zu ihr durch den ersten Einheitenanschluss eingegeben wird und sich die lokale Einheit andererseits in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befindet. Alternativ dazu weist die Sensorsteuerung ein Mittel zum Einstellen der Steuerungseinheit auf, um den besonderen Vorgang durchzuführen.

Eine Sensorsteuerung mit dem folgenden Merkmal kann an dem von der spezifizierten Steuerung des Messsystems weit entfernten Ende verwendet werden. Insbesondere führt die Steuerungseinheit der Sensorsteuerung den Vorgang der Ausgabe eines Beendigungssignals durch den zweiten Einheitenanschluss unter der Voraussetzung durch, dass sich die lokale Einheit einerseits in dem Vorgangsbeendigungszustand befindet, und führt den Vorgang der Ausgabe eines spezifizierten Bestimmungssignal durch den zweiten Einheitenanschluss unter der Voraussetzung durch, dass sich die lokale Einheit andererseits in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befindet. Alternativ dazu schließt die Sensorsteuerung ein Mittel zum Einstellen der Steuerungseinheit ein, um den besonderen Vorgang durchzuführen.

Unabhängig davon, wo sie angeordnet ist, kann eine Sensorsteuerung mit einem externen Triggersignal von einer externen Quelle gespeist werden, ohne das Zwischenstück des Einheitenanschlusses, und einem Verbindungs-Triggersignal durch den Einheitenanschluss. Die Sensorsteuerung kann somit weiter eine Triggersteuerungs-Schaltung enthalten zum Auswählen des externen Triggersignals oder des Verbindungs-Triggersignals, und ein internes Triggersignal zu Steuerungseinheit beruhend auf dem ausgewählten Triggersignal ausgeben.

Weiter kann die Sensorsteuerung einen internen Signalweg aufweisen, um das Verbindungs-Triggersignal, das in eine der Einheitenanschlüsse eingegeben wird, zu dem anderen Einheitenanschluss zu übertragen.

Die Triggersteuerungs-Schaltung kann weiter ein Verbindungs-Triggersignal ausgeben, beruhend auf einem auswählbaren externen Triggersignal.

Die das zweite erfindungsgemäße Messsystem darstellende Sensorsteuerung kann den ersten Einheitenanschluss und den zweiten Ein heitenanschluss und weiter das folgende Merkmal aufweisen. Insbesondere führt die Steuerungseinheit der Sensorsteuerung den Messvorgang als Antwort auf ein bei ihr angelegtes Triggersignal durch und nimmt einen spezifizierten Bestimmungsstatus ein, wenn das Bestimmungsergebnis für das zu messende Objekt ein spezifiziertes Ergebnis ist. Weiter kann die Sensorsteuerung den Vorgang der Ausgabe eines zweiten spezifizierten Bestimmungssignal durch den zweiten Einheitenanschluss unter der Bedingung durchführen, dass das erste spezifizierte Bestimmungssignal zu ihr durch den ersten Einheitenanschluss zugeführt wird und sich die lokale Einheit in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befindet. Alternativ dazu kann die Sensorsteuerung ein Mittel zum Einstellen der Steuerungseinheit zum Durchführen des besonderen Vorgangs einschließen.

In der obigen Beschreibung schließt der Ausdruck "zum Einstellen der Steuerungseinheit zum Durchführen des besonderen Vorgangs" den Fall ein, bei dem die Schaltung in der programmierbaren Logikschaltung eingestellt ist, um den besonderen Vorgang durchzuführen, den Fall, bei dem ein Programm ausgewählt ist, um den besonderen Vorgang durchzuführen, und den Fall, bei dem ein Parameter für das Programm eingestellt ist, um den besonderen Vorgang durchzuführen. Das "Mittel zum Einstellen" schließt einen Betriebsschalter ein, der in der Sensorsteuerung angeordnet ist, um eine Einstellinstruktion zu geben, ein durch die Sensorsteuerung zum Einstellen präsentiertes Menü und ein Mittel zum Empfangen des Signals zum Geben einer Einstellinstruktion von einer Quelle außerhalb der Sensorsteuerung.

Erfindungsgemäß wird eine Sensorsteuerung bereitgestellt (wie beispielsweise eine Sensorsignal-Verarbeitungseinheit), die großvolumige Daten, wie beispielsweise die Wellenform-Daten und die Bilddaten, innerhalb einer kurzen Zeit (beispielsweise in schnellen Zyklen) zu und von weiteren Sensorsteuerungen übertragen und empfangen kann, und die verschiedene gemeinschaftliche Operationen unter Verwendung der so übertragenen Daten durchführen kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die äußere Erscheinung einer Sensorsteuerung zeigt.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die äußere Erscheinung einer Sensorsteuerungsreihe zeigt, die miteinander verbunden sind.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die äußere Erscheinung eines Sensorkopfs beim Messbetrieb zeigt.
4 zeigt ein Blockdiagramm, das eine interne Konfiguration einer Sensorsteuerungs-Schaltung zeigt.
5 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm, das die Sensorkopfschaltung zeigt.
6 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm, das eine Sensorkopfinterfaceschaltung zeigt.
7 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm, das eine weitere Sensorkopfinterfaceschaltung zeigt.
8 zeigt ein Signalflussdiagramm, das die Verbindung zwischen einer FPGA, einer CPU und einem Einheitenanschluss zeigt.
9 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm, das die interne Schaltung der FPGA zeigt.
10 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm, das eine Timingumwandlungs-Schaltung zeigt.
11 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm, das einen Datenwegschaltkreis zeigt.
12 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm, das einen CPU-Block zeigt.
13 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm, das einen Einga be/Ausgabe-Interfaceschaltungsblock zeigt.
14 zeigt ein allgemeines Ablaufdiagramm der CPU (Betrieb als eine Einheit).
15 zeigt ein Blockdiagramm, das die interne Konfiguration einer Sensorsteuerungs-Schaltung (Rechenoperationseinheit) zeigt.
16 zeigt ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Messsystems A zeigt.
17 zeigt eine graphische Darstellung, das die Lichtstärkenverteilung zeigt, die auf der horizontalen Abtastlinie einer Bildaufnahmevorrichtung erhalten wird.
18 zeigt ein Arbeits-Ablaufdiagramm des Messsystems A (Nr. 1).
19 zeigt ein Arbeits-Ablaufdiagramm des Messsystems A (Nr. 2).
20 zeigt ein Arbeits-Ablaufdiagramm des Messsystems A (Nr. 3).
21 zeigt ein Ablaufdiagramm des Messvorgangs der CPU.
22 zeigt den Datenfluss (Nr. 1).
23 zeigt den Datenfluss (Nr. 2).
24 zeigt den Datenfluss (Nr. 3).
25 zeigt den Datenfluss (Nr. 4).
26 zeigt den Datenfluss (Nr. 5).
27 zeigt den Datenfluss (Nr. 6).
28 zeigt ein Blockdiagramm, das die interne Konfiguration einer Sensorsteuerung zeigt (Erweiterungs-Speichereinheit).
29 zeigt ein Diagramm, das die Konfiguration eines Messsystems B zeigt.
30 zeigt eine graphische Darstellung, das die Lichtstärkenverteilung zeigt, die auf der horizontalen Abtastlinie einer Bildaufnahmevorrichtung erhalten wird.
31 zeigt ein Arbeits-Ablaufdiagramm (Nr. 1) des Messsystems B.
32 zeigt ein Diagramm, dass die Struktur des Sensorkopfs zeigt, der sowohl die Funktion eines Versetzungssensors als auch eines optischen Sensors aufweist.
33 zeigt ein Blockdiagramm, das die interne Konfiguration einer Sensorsteuerungs-Schaltung zeigt.
34 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm, das die interne Schaltung der FPGA zeigt.
35 zeigt ein Diagramm, das die Konfiguration eines Messsystems C zeigt.
36 zeigt ein Blockdiagramm, das die OK-Signale der Sensorsteuerungs-Schaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt.
37 zeigt ein Blockdiagramm, das die interne Konfiguration der Sensorsteuerungs-Schaltung mit einer Verbindungs-I/F-Schaltung zeigt.
38 zeigt ein Blockdiagramm, das die interne Konfiguration der Sensorsteuerungs-Schaltung mit einer integrierten Schaltung zeigt, bei dem die FPGA und weitere Schaltungsblöcke integriert sind.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend detailliert unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Der Bereich der Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die Beschreibung der nachfolgenden Ausführungsformen beschränkt, sondern durch die angefügten Ansprüche definiert.
Eine perspektivische Ansicht der äußeren Erscheinung einer Sensorsteuerung ist in 1 gezeigt. Wie in 1 gezeigt ist, ist die Sensorsteuerung 1 als eine Einheit mit dem Gehäuse 10 konfiguriert. Die vordere Oberfläche 10a des Gehäuses 10 ist im wesentlichen in einen oberen und unteren Teil geteilt, wobei der obere Teil eine Anzeigeeinheit 11 einschließt. In diesem Beispiel schließt die Anzeigeeinheit 11 eine Segmentanzeige 11a und eine Flüssigkristall-Zeichenanzeige 11b ein.
Eine Betriebseinheit ist in dem unteren Teil der vorderen Oberfläche 10a des Gehäuses 10 angeordnet. Diese Betriebseinheit schließt eine Betriebseinheitenabdeckung 12 ein, die daran angepasst ist, sich zu dieser Seite zu öffnen, wobei der untere Rand als ein Unterstützungspunkt dient. Verschiedene Betriebsmittel einschließlich Zifferntasten, Funktionstasten und ein Schiebeschalter sind hinter der Betriebseinheitenabdeckung 12 angeordnet.
Ein Einheitenanschluss ist auf der rechten und linken Seite des Gehäuses 10 angeordnet (nur die rechte Seite 10d ist gezeigt). Jede des rechten und linken Einheitenanschlusses weist eine Einheitenanschluss-Abdeckung auf (nur die rechte Abdeckung 15 ist gezeigt). Die Einheitenanschluss-Abdeckung (rechts) 15, die in 1 geschlossen ist und daran angepasst ist, gleitend zu öffnen, schließt eine erste Anschlussbuchse und eine zweite Anschlussbuchse ein. Wie später beschrieben wird, entspricht die erste und zweite Anschlussbuchse einer ersten Anschlussbuchse 7a bzw. einer zweiten Anschlussbuchse 7b eines Weiterleitungsanschlusselements 7.
Ein USB-Anschluss 13 und ein RS-232C-Anschluss 14 sind auf der unteren Oberfläche 10c des Gehäuses 10 angeordnet. Die Anschlüsse 13, 14 werden zur Kommunikation zwischen der Sensorsteuerung 1 und einem Personalcomputer (PC) oder dergleichen verwendet. Eine externe Anschlussleitung 3 erstreckt sich von der unteren Oberfläche 10c des Gehäuses 10. Diese externe Anschlussleitung 3 enthält eine Stromleitung, eine externe Eingabeleitung und eine externe Ausgabeleitung. Die externe Eingabe- und Ausgabeleitung sind beispielsweise an eine programmierbare Steuerung (PLC) angeschlossen. Wie nachfolgend beschreiben wird, ist das Gehäuse 10 auf einer DIN-Schiene 5 befestigbar, und es wird ein DIN-Schienen-Klemmanschluss 8 für diesen Zweck verwendet.
Eine perspektivische Ansicht der äußeren Erscheinung von Sen sorsteuerungen, die in einer Reihe miteinander verbunden sind, wird in 2 gezeigt. Wie in 2 gezeigt ist, sind drei Sensorsteuerungen 1a, 1b, 1c horizontal angeordnet und auf einer Befestigungsplatte, etc. in dem Bedienfeld durch die DIN-Schiene 5 angebracht. Bei den so angebrachten Sensorsteuerungen ist ein Sensorkopfanschluss 16 auf der Oberseite 10b eines jeden Gehäuses angeordnet. Wie nachfolgend beschrieben ist, hat der Sensorkopfanschluss 16 einen Sensorkopfanschluss 4a darauf befestigt, der an dem vorderen Ende des aus dem Sensorkopf 2 herausgeführten Kabels angebracht ist.
Eine perspektivische Ansicht der äußeren Erscheinung des Sensorkopfs beim Messbetrieb ist in 3 gezeigt. Wie in 3 gezeigt, ist ein Sensorkabel 4 aus dem Gehäuses 20 des Sensorkopfs 2 herausgeführt, und ein Sensorkopfanschluss 4a ist an dem vorderen Ende des Sensorkabels 4 befestigt. Dieser Sensorkopfanschluss 4a ist mit dem Sensorkopfanschluss 16 des Gehäuses 10 der Sensorsteuerung 1 verbunden.
Das Gehäuse 20 des Sensorkopfs 2 enthält eine Halbleiterlaserdiode (LD), um Licht zu projizieren, und eine zweidimensionale Bildaufnahmevorrichtung (wie beispielsweise einen CCD-Bildsensor oder einen CMOS-Bildsensor), um das Licht zu empfangen. Das von der Halbleiterlaserdiode (LD) emittierte Laserlicht wird durch den Sensorkopf 2 als schlitzförmiger Strahl auf ein Objekt 6 gestrahlt. In 3 bezeichnet das Bezugszeichen L1 das ausgestrahlte schlitzförmige Licht. Das auf das Objekt 6 ausgestrahlte Lichtbild IM wird auf der Lichtempfangsoberfläche der zweidimensionalen Bildaufnahmevorrichtung durch eine in dem Sensorkopf 2 angeordnete Linse fokussiert. In 3, bezeichnet das Bezugszeichen L2 das reflektierte schlitzförmige Licht. Die optische Achse des projizierten Lichts und die optische Achse des empfangenen Lichts bilden einen vorbestimmten Winkel zueinander aus. Die Längsrichtung des Querschnitts des schlitzförmigen Lichts in einer Ebene, die senkrecht ist zu der Richtung, in der das schlitzförmige Licht verläuft, befindet sich im rechten Winkel zu der Ebene, die durch die optische Achse des projizierten Lichts und der optischen Achse des empfangenen Lichts ausgebildet wird. Durch die Änderung des Abstands von dem Sensorkopf 2 zu dem Objekt 6, bewegt sich das Bild des schlitzförmigen Lichts auf der Lichtempfangsoberfläche der zweidimensionalen Bildaufnahmevorrichtung senkrecht zu der Richtung des schlitzförmigen Lichts. Die horizontale Abtastrichtung der zweidimensionalen Bildaufnahmevorrichtung ist in die Richtung eingestellt, in die sich das Bild des schlitzförmigen Lichts bewegt. Der Spitzenwert der Lichtstärke auf der horizontalen Abtastlinie der zweidimensionalen Bildaufnahmevorrichtung repräsentiert den Abstand zu dem Objekt. Die Verwendung des schlitzförmigen Lichts ermöglicht es, die Entfernungsverteilung entlang der Länge des schlitzförmigen Lichts auf einmal zu messen.
Die interne Konfiguration der Sensorsteuerungs-Schaltung ist in dem Blockdiagramm von 4 gezeigt. Wie in 4 gezeigt ist, schließt die Sensorsteuerungs-Schaltung 100 vier Anschlusstypen ein, einschließlich einen Sensorkopfanschluss 16, einen ersten Einheitenanschluss (rechts) 18a, einen zweiten Einheitenanschluss (links) 18b und einen externen I/F-Anschluss 19. Wie oben in 3 erläutert ist, ist der Sensorkopfanschluss 16 mit dem Sensorkopfanschluss 4a verbunden, der am vorderen Ende des Sensorkabels 4 befestigt ist, das aus dem Sensorkopf 2 herausgeführt ist. Der erste Einheitenanschluss (rechts) 18a und der zweite Einheitenanschluss (links) 18b sind mit benachbarten weiteren Einheiten auf der rechten bzw. linken Seite durch ein in 1 gezeigtes Weiterleitungsanschlusselement 7 verbunden. Der externe I/F-Anschluss 19 ist ein allgemeiner Ausdruck für den USB-Anschluss 13, den RS-232C-Anschluss 14 und die externe Anschlussleitung 3, die in 1 gezeigt sind. Der Personalcomputer (PC) und die programmierbare Steuerung (PLC) sind durch den externen I/F- Anschluss 19 angeschlossen.
Die Sensorsteuerung 100 enthält eine Sensorkopf-I/F-Schaltung 110, eine Steuerungseinheit 120, einen Eingabe/Ausgabe-IF-Schaltungsblock 150, einen FPGA-Oszillator 160 und einen FPGA-RAM 170.
Ein erster Verbindungsweg P1a, der einen Messdatenübertragungsweg zwischen der FPGA 130 und dem ersten Einheitenanschluss (rechts) 18a einschließt, liegt zwischen der Steuerungseinheit 120 und dem ersten Einheitenanschluss (rechts) 18a. Auf ähnliche Weise ist ein zweiter Verbindungsweg P1b, der den Messdatenübertragungsweg zwischen der FPGA 130 und dem zweiten Einheitenanschluss (links) 18b einschließt, zwischen der Steuerungseinheit 120 und dem zweiten Einheitenanschluss (links) 18b eingefügt. Auch ist ein Sensorkopfweg P2 zum Übertragen der Messdaten zwischen dem Sensorkopfanschluss 16 und der FPGA 130 ausgebildet. Die Sensorkopf-I/F-Schaltung 110 ist in der Mitte des Sensorkopfwegs P2 angeordnet.
Die Steuerungseinheit 120 schließt die FPGA 130 ein, die eine programmierbare Logikschaltung und den CPU-Block 140 bereitstellt, um den Betrieb der Sensorsteuerung zu steuern. Der CPU-Block 140 wiederum schließt einen Mikroprozessor (CPU) und dessen periphere Schaltungen ein. Die FPGA 130 ist ein LSI (Komponente mit hohem Integrationsgrad), die in der Lage ist, eine Schaltungskonfiguration durch Herunterladen der Schaltungsdaten zu programmieren (konfigurieren).
Die FPGA 130 implementiert eine beliebige Pseudo-Logikschaltung durch Kombination eines Logikblocks, einer Schaltmatrix und eines Koordinatenschalters. Der Logikblock realisiert verschiedene Logiken durch eine LUT (Verweistabelle), einschließlich einer Kombination aus einem Speicher und einem Multiplexer. Die Schaltmatrix und der Koordinatenschalter verbinden deren Logikblöcke unter der Steuerung des Speichers. Die FPGA 130 verwendet auch einen I/O-Block, um Daten mit externen Vorrichtungen auszutauschen.
Die FPGA ist eine vom anti-Sicherungstyp, EEPROM-Typ, Flash-ROM-Typ und SRAM-Typ. In der FPGA vom anti-Sicherungstyp, wird ein interner Anschlusspunkt der Schaltung durch eine Sicherung ausgebildet, die die nicht benötigten Teile wegschmilzt, um die Schaltung zu bilden. Die anderen FPGA-Typen sind solche, bei denen die Ein/Aus-Daten des Halbleiterschalters durch die Speicherdaten ermittelt werden.
Die FPGA 130 gemäß dieser Ausführungsform ist vom SRAM-Typ, bei dem die Schaltungsdaten jedes Mal auf den FPGA-Chip heruntergeladen werden müssen, wenn der Strom eingeschaltet wird. Bei Verwendung des EEPROM-Typs oder des Flash-ROM-Typs an Stelle des SRAM-Typs kann eine programmierte Schaltungskonfiguration selbst dann beibehalten werden, nachdem der Strom ausgeschaltet ist, bis die Schaltungsdaten gelöscht oder andere Schaltungsdaten heruntergeladen werden.
Der FPGA-RAM 170 entspricht dem "Speichermittel", das mit der programmierbaren Logikschaltung verbunden ist. Gemäß dieser Ausführungsform wird der SRAM als Arbeitsspeicher der Rechenoperations-Schaltung in der FPGA 130 unter Berücksichtigung der Bedeutung der hohen Geschwindigkeit verwendet. Wenn eher Wert auf eine große Kapazität als auf die hohe Geschwindigkeit gelegt wird, kann andererseits ein wiederbeschreibbarer Halbleiterspeicher, wie beispielsweise ein Flash-Speicher oder eine Festplattenvorrichtung als dieses Speichermittel verwendet werden.
Obwohl in diesem Beispiel die Einheitenanschlüsse (18a, 18b) und die Verbindungswege (P1a, P1b) auf der rechten und linken Seite angeordnet sind, können sie auch nur auf der rechten oder der linken Seite angeordnet sein. Insbesondere im Fall einer Konstruktion mit einer fixierten Richtung, in die die Messdaten übertragen werden, können der Einheitenanschluss und der Verbindungsweg für die Vorrichtungstypen, die funktionell daran angepasst sind, auf der am weitesten stromaufwärts oder stromabwärts gelegenen Seite der Datenübertragung installiert zu sein, nur auf der Seite angeordnet sein, die einen Anschluss benötigt.
Die internen Komponenten der Sensorkopfschaltung 200 und der Sensorsteuerungs-Schaltung 100 werden nachfolgend detailliert erläutert, wobei die nachfolgend beschriebene Tatsache eine Selbstverständlichkeit darstellt. Der gezeigte Signal- oder Datenübertragungsweg kann, selbst wenn er als eine einzelne Leitung dargestellt ist, aus einer Mehrzahl an Leitungen zusammengesetzt sein. Der Ausdruck "Steuerungssignal" soll ein Signal zum Steuern des Schaltungsbetriebs in einem weiten Wortsinn bedeuten, und schließt ein ein Freigabesignal, Lese/Schreibsignal, Adressensignal, Unterbrechungssignal, Schaltsignal und ein Timing-Instruktionssignal.
Die Sensorkopfschaltung ist detailliert in dem Blockdiagramm von 5 gezeigt. Die Sensorkopfschaltung 200 ist eine elektrische Schaltung, die in dem in 3 gezeigten Sensorkopf 2 enthalten ist. Wie in 3 gezeigt ist, schließt die Sensorkopfschaltung 200 eine Seriell/Parallel-Umwandlungschaltung 210, eine Halbleiterlaserdiode (LD) 220, eine Licht emittierende Diode (LED) 230, eine zweidimensionale Bildaufnahmevorrichtung 240, eine Bildaufnahmevorrichtungs-Ansteuerschaltung 250, einen Sensorkopfoszillator 260, eine Parallel/Seriell-Umwandlungs-Schaltung 270 und einen Sensorkopf-ROM 280 ein. Auch wird die Sensorkopfschaltung 200 mit dem Strom (+12 V, 0 V) betrieben, der von der Sensorsteuerung 1 durch ein Sensorkabel 4 zugeführt wird.
Die Seriell/Parallel-Umwandlungs-Schaltung 210 erzeugt und gibt aus LD_ON (Laser-Steuerungssignal), LED (Sensor-LED-Steuerungssignal) und DATA_OUT (Sensoreinstellsignal) durch Seriell/Parallel-Umwandlung des Einstellsignals und des Lichtprojektions- Steuerungssignals, die von der Sensorsteuerung gesandt werden.
Als Antwort auf LD_ON (Laser-Steuerungssignal) wird die LD 220, die eine Lichtquelle bereitstellt, die zum Projizieren des Lichts für den Messbetrieb verwendet wird, angesteuert. Als Antwort auf LED (Sensor-LED-Steuerungssignal), wird LED 230, die eine nicht gezeigte Anzeige bereitstellt, in dem Sensorkopf 2 angesteuert. Das DATA_OUT (Sensoreinstellsignal) wird zu der Bildaufnahmevorrichtungs-Ansteuerschaltung 250 gesandt.
Das Sensoreinstellsignal wird verwendet, um den Pixelbereich zu bestimmen, der durch die zweidimensionale CMOS-Bildaufnahmevorrichtung gelesen wird, die Belichtungszeit (Ladungsakkumulationsdauer) und den Bildaufnahmemodus in Bezug darauf, ob das Bild kontinuierlich in vorbestimmten Zeitintervallen aufgenommen wird oder als Antwort auf das Triggersignal von der Sensorsteuerung.
Die zweidimensionale Bildaufnahmevorrichtung 240 in diesem Beispiel ist vom CMOS-Typ. Alternativ dazu kann die zweidimensionale Bildaufnahmevorrichtung 240 vom CCD-Typ verwendet werden. Wie oben unter Bezug auf 3 erläutert wurde, wird das Licht von der LD 220 in schlitzförmiges Licht umgewandelt und auf das Objekt 6 gestrahlt. Das auf das Objekt 6 Bestrahlte Lichtbild IM wird auf die zweidimensionale Bildaufnahmevorrichtung 240 durch eine Linse (nicht gezeigt) fokussiert, die in dem Sensorkopf angeordnet ist. Die optische Achse des projizierten Lichts und die optische Achse des empfangenen Lichts bilden einen vorbestimmten Winkel zueinander aus.
Die Längsrichtung des Querschnitts des schlitzförmigen Lichts in einer Ebene senkrecht zu der Richtung, in der das schlitzförmige Licht verläuft, befindet sich im rechten Winkel zu der Ebene, die durch die optische Achse des projizierten Lichts und der optischen Achse des empfangenen Lichts ausgebildet wird. Durch die Änderung des Abstands von dem Sensorkopf zu dem Objekt bewegt sich das Bild des schlitz förmigen Lichts auf der zweidimensionalen Bildaufnahmevorrichtung 240 in senkrechter Richtung zu der Länge des schlitzförmigen Lichts. Die horizontale Abtastrichtung der zweidimensionalen Bildaufnahmevorrichtung 240 stimmt mit der Richtung überein, in die sich das Bild des schlitzförmigen Lichts bewegt. Die Spitze der Lichtstärke auf der horizontalen Abtastlinie der zweidimensionalen Bildaufnahmevorrichtung 240 zeigt den Abstand zu dem Objekt an. Die Verwendung des schlitzförmigen Lichts ermöglicht es, die Entfernungsverteilung entlang der Länge des schlitzförmigen Lichts auf einmal zu messen.
Der Bildaufnahmebetrieb der zweidimensionalen Bildaufnahmevorrichtung 240 wird durchgeführt beruhend auf dem Steuerungssignal, das von der Bildaufnahmevorrichtungs-Ansteuerschaltung 250 zugeführt wird, und die durch den Bildaufnahmevorgang erzeugte Ausgabe wird zu der Bildaufnahmevorrichtungs-Ansteuerschaltung 250 gesandt.
Die Bildaufnahmevorrichtungs-Ansteuerschaltung 250 erzeugt DATA_IN (digitales Videosignal), HD (horizontales Synchronisations-Signal) und VD (vertikales Synchronisations-Signal) beruhend auf der von der zweidimensionalen Bildaufnahmevorrichtung 240 erhaltenen Ausgabe. Diese drei Signale werden nach der Parallel/Seriell-Umwandlung durch die Parallel/Seriell-Umwandlungs-Schaltung 270 als Videosignale zu der Sensorsteuerung 1 gesandt.
Der oben erwähnte Betrieb der Seriell/Parallel-Umwandlungs-Schaltung 210, der zweidimensionalen Bildaufnahmevorrichtung 240, der Bildaufnahmevorrichtungs-Ansteuerschaltung 250 und der Parallel/Seriell-Umwandlungs-Schaltung 270 werden synchron zu dem Takt durchgeführt, der von dem Sensorkopfoszillator 260 zugeführt wird. Auch werden die Typdaten des Sensorkopfs in dem Sensorkopf-ROM 280 gespeichert.
Als nächstes wird die Sensorsteuerungs-Schaltung 100 detailliert erläutert. Die Sensorkopf-I/F-Schaltung 110 ist detailliert in dem Block diagramm von 6 gezeigt. Wie in 6 gezeigt, schließt die Sensorkopf-I/F-Schaltung 110 eine Seriell/Parallel-Umwandlungs-Schaltung 111, eine Parallel/Seriell-Umwandlungs-Schaltung 112 und einen Sensorkopf-I/F-Oszillator 113 ein.
In der Seriell/Parallel-Umwandlungs-Schaltung 111, wird das von dem Sensorkopf 2 durch das Sensorkabel 4 gesandt Videosignal einer Seriell/Parallel-Umwandlung unterzogen, um dadurch DATA_IN (Messdaten), HD (horizontales Synchronisations-Signal) und VD (vertikales Synchronisations-Signal) zu erzeugen und auszugeben.
Die Parallel/Seriell-Umwandlungs-Schaltung 112 erzeugt andererseits ein Einstellsignal und ein Lichtprojektions-Steuerungssignal durch Parallel/Seriell-Umwandlung des DATA_OUT (Sensoreinstellsignal), LED (Sensor-LED-Steuerungssignal) und LD_ON (Laser-Steuerungssignal), die von der Steuerungseinheit 120 gesandt werden. Das so erzeugte Einstellsignal und Lichtprojektions-Steuerungssignal werden durch das Sensorkabel 4 zu dem Sensorkopf 2 gesandt.
Die Stromversorgung (+12 V, 0 V) wird durch die Sensorkopf-I/F-Schaltung 110 zu der Sensorkopfschaltung 200 gesandt. Die von dem Sensorkopf-ROM 280 gelesenen Typdaten der Sensorkopfschaltung 200 werden durch die Sensorkopf-I/F-Schaltung 110 zu der Steuerungseinheit 120 gesandt.
Eine weitere Sensorkopf-I/F-Schaltung ist detailliert in dem Blockdiagramm von 7 gezeigt. Diese Sensorkopf-I/F-Schaltung 110A wird verwendet, wenn der Sensorkopf ein analoges Videosignal ausgibt. In 7 erzeugt die A/D-Wandlerschaltung 111A DATA-IN (Messdaten) durch A/D-Wandlung des analogen Videosignal, das durch das Sensorkabel 4 von dem Sensorkopf 2 gesandt wird.
Das von dem Sensorkopf 2 durch das Sensorkabel 4 gesandte HD (horizontales Synchronisationssignal) und VD (vertikales Synchronisationssignal) werden durch Puffer 112A, 113A zu der Steuerungseinheit 120 in der Sensorsteuerungs-Schaltung 100 weitergeleitet.
Das von der Steuerungseinheit 120 der Sensorsteuerungs-Schaltung 100 gesandte DATA_OUT (Sensoreinstellsignal), LED (Sensor-LED-Steuerungssignal) und LD_ON (Laser-Steuerungssignal) werden durch die Puffer 114A, 115A, 116A. zu dem Sensorkopf 2 weitergeleitet.
Die Sensorkopf-I/F-Schaltung 110A leitet wie die digitale Sensorkopfsteuerungs-I/F-Schaltung 110 die Typdaten und die Stromversorgung (+12 V, 0 V) weiter.
Das Signalflussdiagramm von 8 zeigt die Verbindung zwischen FPGA, CPU und dem Einheitenanschluss. Der Verbindungs-Datenübertragungsweg (Messdatenübertragungsweg) ist aus acht parallelen Datenleitungen gebildet. Dies ermöglicht eine Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung.
Das Verbindungs-Steuerungssignal schließt ein Signal ein, das die Einheitenzahl anzeigt, um die Einheit an dem anderen Ende der Kommunikation zu spezifizieren (beispielsweise, die Beteiligte, die die Datenausgabe anfordert). Durch Bereitstellen einer Mehrzahl an Verbindungs-Datenübertragungswegen und Verbindungs-Steuerungssignal-Übertragungswegen können die Daten mit einer höheren Geschwindigkeit übertragen werden, oder es können unterschiedlich Daten parallel übertragen werden.
Gemäß dieser Ausführungsform werden die Verbindungsdaten bidirektional übertragen und die Übertragungsrichtung kann auf eine solche Art und Weise festgelegt sein, dass die rechte Seite ausschließlich der Eingabe dient und die linke Seite der Ausgabe (oder vice versa). Sobald die Übertragungsrichtung auf diese Weise festgelegt ist, kann die Übertragung für eine Mehrzahl an miteinander verbundenen Sensorsteuerungen leicht eingestellt werden. Auch können die internen Schaltungen der Sensorsteuerung vereinfacht werden.
Die Kommunikation zwischen CPUs ist eine serielle Kommunikation, und die Kommunikationsgeschwindigkeit ist niedriger als die Datenübertragung zwischen Einheiten. Diese Kommunikation ist daher geeignet für die Übertragung der Messdaten mit einer kleinen Datenmenge, wie beispielsweise das durch die Rechenoperation der Bilddaten erhaltene Ergebnis, die Initialisierung der Einheitenzahl der Sensorsteuerung oder die Kommunikation von verschiedenen Einstellungsänderungen während des Betriebs. Obwohl die Kommunikationsgeschwindigkeit niedrig ist, können die Kommunikationsinhalte durch Software frei festgelegt werden, und daher wird eine hoch wandlungsfähige Kommunikation realisiert. Diese Kommunikation kann ohne Behinderung der Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung zwischen Einheiten durchgeführt werden. Die Kommunikation zwischen CPUs kann durch die FPGA 130 durchgeführt werden.
Die internen Schaltungen der FPGA sind detailliert in dem Blockdiagramm von 9 gezeigt. Wie in 9 gezeigt ist, schließt die FPGA 130 eine Timingumwandlungs-Schaltung 131, einen Datenwegschaltkreis 132, eine Rechenoperations-Schaltung 133, ein Register 134, einen Taktschaltkreis 135, eine Timingerzeugungs-Schaltung Timing-Erzeugungsschaltung 136 und einen Buffer 137 ein.
Das Register 134 ist ein Speicher, der für Datenübertragung zwischen den internen Schaltungen der FPGA 130 oder den Eingabe/Ausgabe-Leitungen der FPGA 130 und dem CPU-Bus verwendet wird.
In dem Taktschaltkreis 135, wird das Taktsignal (erstes Taktsignal), das von dem FPGA-Oszillator 160 ausgegeben wird, oder das Verbindungs-Taktsignal (zweites Taktsignal), das von einer weiteren Sensorsteuerung durch den ersten Einheitenanschluss 18a eingegeben wird, ausgewählt in Übereinstimmung mit einer Instruktion, die auf dem Taktschaltsignal von dem CPU-Block 140 beruht, und als ein internes Taktsignal in die FPGA 130 zugeführt. Weiter wird das so ausgewählte Taktsignal zu dem zweiten Einheitenanschluss 18b ausgegeben.
Die Timingerzeugungs-Schaltung 136 gibt ein Steuerungssignal zu der Timingumwandlungs-Schaltung 131, dem Datenwegschaltkreis 132 und der Rechenoperations-Schaltung 133 aus und stellt so den Betrieb einer jeden dieser Schaltungen ein, um deren Betrieb unter einem koordinierten Timing sicherzustellen.
Die Rechenoperations-Schaltung 133 ist gemäß einem speziellen Messobjekt konstruiert. Wenn die Messdaten Bilddaten sind, sind Rechenoperations-Schaltungsblöcke kombiniert, um Störungen zu entfernen, die Ränder zu verstärken, die Gradation zu verändern, die Daten zu binärisieren, einen Durchschnittswert zu berechnen, eine Maximalposition zu extrahieren, eine Fläche zu extrahieren oder die Position des Schwerpunkts zu extrahieren. Die arithmetisch zu verarbeitenden Messdaten sind nicht auf die Bilddaten beschränkt, sondern können mehrwertige Daten sein, die in Zeitreihen erhalten werden. Die Ausgabe eines Versetzungssensors, der eine PSD (positions-sensitive Vorrichtung) verwendet wird beispielsweise als analoges Signal erhalten, das sich mit der Zeit ändert. Dieses Signal kann in regelmäßigen Zeitabständen in ein digitales Signal umgewandelt (abgefragt) werden und die resultierenden Daten können durch eine Rechenoperations-Schaltung verarbeitet werden, die eine Kombination von arithmetischen Schaltungsblöcken einschließt, um Störungen zu entfernen oder die Merkmalsmenge zu extrahieren.
Auch diesem Fall führt die FPGA 130 die Rechenoperation durch die Hardware durch, die gemäß der spezifischen Rechenoperation verdrahtet ist, und daher ist im Vergleich zu der durch eine CPU und ein Programm durchgeführten Rechenoperation eine Hochgeschwindigkeits-Rechenoperation möglich. Somit kann die Abfragezeitdauer verringert werden, so dass ein innerhalb einer kurzen Zeit erzeugtes Phänomen gemessen werden kann.
Die Rechenoperation in der Rechenoperations-Schaltung kann durch den mit der FPGA 130 verbundenen FPGA-RAM 170 als Arbeitsspeicher durchgeführt werden. Die Rechenoperation in der Rechenoperations-Schaltung 133 kann für jede Datengröße durchgeführt werden, wie beispielsweise einen Bildframe oder nacheinander oder kontinuierlich unter Verwendung eines Leitungspuffers verschiedener Abtastlinien erhaltene Daten und kontinuierliches Ausgeben der Ergebnisse davon in eine Pipeline.
Die in der internen Schaltung der FPGA enthaltene Timingumwandlungs-Schaltung wird detailliert in dem Blockdiagramm von 10 gezeigt. Wie in 10 gezeigt ist, schließt die Timingumwandlungs-Schaltung 131 eine Schreibsteuerungs-Schaltung 1311, einen Speicher mit dualer Ein-/Ausgangsstelle 1312 und eine Lesesteuerungs-Schaltung 1313 ein. Die Timingumwandlungs-Schaltung 131 ermöglicht der Sensorsteuerung 1, die Daten mit optimalem Timing zu lesen, während sie den Taktgeschwindigkeitsunterschied zwischen dem Sensorkopf 2 und der Sensorsteuerung 1 zulässt. Insbesondere wird in der Timingumwandlungs-Schaltung 131 der Schreibvorgang in den Speicher mit dualer Ein-/Ausgangsstelle 1312 durch das Taktsignal (CLK_IN) gesteuert, das gemeinsam mit der Sensorkopf-I/F-Schaltung 110 genutzt wird, während der Lesevorgang von dem Speicher mit dualer Ein/Ausgangsstelle 1312 durch das interne Taktsignal der FPGA 130 gesteuert wird.
Der Datenwegschaltkreis ist detailliert in dem Blockdiagramm von 11 gezeigt. Wie in 11 gezeigt ist, schließt der Datenwegschaltkreis 132 einen Steuerungsleitungs-Schaltkreis (A) 1321, einen Steuerungsleitungs-Schaltkreis (B) 1322, einen Steuerungsleitungs-Schaltkreis (C) 1323, einen Datenleitungs-Schaltkreis (A) 1324, einen Datenleitungs-Schaltkreis (B) 1325 und einen Datenleitungs-Schaltkreis (C) 1326 ein.
Die Verbindung zwischen dem Eingang und Ausgang von jedem der Datenleitungs-Schaltkreise 1324 bis 1326 und den Steuerungsleitungs-Schaltkreisen 1321 bis 1323 wird durch ein Datenwegschaltsignal von dem CPU-Block 140 festgelegt.
Der Datenleitungs-Schaltkreis (A) 1324 kann beispielsweise die Leitung der Verbindungsdaten (rechts) (bei dieser Ausführungsform acht parallele Datenleitungen) mit der Leitung verbinden, die mit den Datenleitungs-Schaltkreisen (B) 1325 und (C) 1326 verbunden sind (die Leitung an dem rechtesten Ende unter dem Datenleitungs-Schaltkreis (A), die tatsächlich ebenfalls eine parallele Datenleitung mit acht Leitungen ist). Alternativ dazu kann nichts verbunden bzw. angeschlossen sein. Des weiteren kann jede der drei Leitungen (die tatsächlich jeweils eine parallele Datenleitung mit acht Leitungen ist), die von unterhalb des Datenleitungs-Schaltkreises (A) 1324 eingegeben werden, mit der Verbindungs-Datenleitung (rechts) verbunden sein.
Durch geeignetes Steuern der Datenleitungs-Schaltkreise (A), (B), (C) 1324 bis 1326, können die Daten, die von der Timingumwandlungs-Schaltung 131, d. h. dem Sensorkopf 2, eingegeben werden, an eine, zwei oder alle Verbindungsdaten (rechts), Verbindungsdaten (links) und der Rechenoperations-Schaltung 133 ausgegeben werden, oder es können die Daten zu keinem davon ausgegeben werden.
Die Dateneingabe von den Verbindungsdaten (rechts) kann zu einem oder beiden der Verbindungsdaten (links) und der Rechenoperations-Schaltung 133 ausgegeben werden, oder es können die Daten zu keinem davon ausgegeben werden. Die Dateneingabe von den Verbindungsdaten (links) kann zu einer oder beiden der Verbindungsdaten (rechts) und der Rechenoperations-Schaltung 133 ausgegeben werden, oder es können die Daten zu keinem davon ausgegeben werden. Die Dateneingabe von der Rechenoperations-Schaltung 133 kann zu einem oder beiden der Verbindungsdaten (rechts) und der Verbindungsdaten (links) ausgegeben werden, oder es können die Daten zu keinem davon ausgegeben werden.
Das gleiche trifft auf die Steuerungsleitungs-Schaltkreise (A), (B), (C) 1321 bis 1323 zu. Bezüglich der Steuerungsleitungs-Schaltkreise 1321 bis 1323 existiert jedoch kein Weg zum Eingeben der Daten von der Timingumwandlungs-Schaltung 131, d. h. von dem Sensorkopf 2.
Der CPU-Block ist detailliert in dem Blockdiagramm von 12 gezeigt. Wie in 12 gezeigt ist, schließt der CPU-Block 140 eine CPU 141 ein, die hauptsächlich aus einem Mikroprozessor, einer seriellen Kommunikations-I/F-Schaltung 142, einem CPU-ROM 143 und einem CPU-RAM 144 aufgebaut ist.
Das CPU-ROM 143 hat das Programm für die CPU gespeichert, um den Betrieb der Sensorsteuerung zu steuern und die Schaltungsdaten, die unmittelbar nach Einschalten des Stroms in die FPGA 130 geladen werden sollen.
Die CPU 141, die serielle Kommunikations-I/F-Schaltung 142, der CPU-ROM 143 und der CPU-RAM 144 sind miteinander durch einen CPU-Bus verbunden. Der CPU-Bus ist sowohl mit der FPGA als auch dem Eingabe/Ausgabe-I/F-Schaltungsblock verbunden. Die serielle Kommunikations-I/F-Schaltung 142 ist durch einen Einheitenanschluss mit dem CPU-Block der benachbarten rechten Sensorsteuerung und dem CPU-Block der benachbarten linken Sensorsteuerung verbunden.
Der Eingabe/Ausgabe-I/F-Schaltungsblock ist detailliert in dem Blockdiagramm von 13 gezeigt. Wie in 13 gezeigt ist, schließt der Eingabe/Ausgabe-I/F-Schaltungsblock 150 eine Betriebseinheit-Eingabeschaltung 151, eine Anzeigeeinheit-Ausgabeschaltung 152, einen D/A-Wandler 153, eine parallele I/F-Schaltung 154, eine RS-232C-Interfaceschaltung 155 und eine USB-Interfaceschaltung 156 ein.
Die Betriebseinheit-Eingabeschaltung 151 funktioniert als ein Interface zum Eingeben der Ausgaben von den Zahlentasten, den Funkti onstasten und dem Schiebeschalter, die die Betriebseinheit 17 darstellen. Die Anzeigeeinheit-Ausgabeschaltung 152 funktioniert als ein Interface zum Ausgeben der Anzeigedaten zu der Anzeigeeinheit 11. Der D/A-Wandler 153 funktioniert als ein Interface zum Ausgeben eines analogen Signals auf der Ausgabeleitung, die in einer externen Anschlussleitung 3 enthalten ist. Die parallele Interfaceschaltung 154 funktioniert als ein Interface zum Austauschen paralleler Daten mit den in der externen Anschlussleitung 3 enthaltenen Signalleitungen. Die RS-232C-Interfaceschaltung 155 funktioniert als ein Interface zum Austauschen der Daten mit dem RS-232C-Anschluss 14. Die USB-Interfaceschaltung 156 funktioniert als ein Interface zum Austauschen der Daten mit dem USB-Anschluss 13.
Die Betriebseinheit-Eingabeschaltung 151, die Anzeigeeinheit-Ausgabeschaltung 152, der D/A-Wandler 153, die parallele Interfaceschaltung 154, die RS-232C Interfaceschaltung 155 und die USB Interfaceschaltung 156 sind mit dem CPU-Bus verbunden, der zu dem CPU-Block 140 führt. Der Eingabe/Ausgabe-Interfaceschaltungsblock 150 kann ein Interface zur Verbindung mit einer Speicherkarte einschließen.
Ein allgemeines Ablaufdiagramm (zum Betrieb als eine unabhängige Einheit) der CPU 141 ist in 14 gezeigt. Wie in 14 gezeigt ist, ist der in diesem allgemeinen Ablaufdiagramm gezeigte Prozess aufgebaut aus einem Routinenvorgang und einem Unterbrechungsvorgang. Der Routinenvorgang schließt einen Vorgang zum Laden der Schaltungsdaten in die FPGA 130 (Schritt 1401) ein, einen Betriebseingabevorgang (Schritt 1402), einen externen Eingabevorgang (Schritt 1403), einen externen Ausgabevorgang (Schritt 1404) und einen Anzeigevorgang (Schritt 1405) ein. Der Unterbrechungsvorgang schließt andererseits einen Messvorgang (Schritt 1411) ein.
Der Routinenvorgang wird durch Einschalten des Strom gestartet. Sobald der Vorgang gestartet ist, werden die Schaltungsdaten in die FPGA 130 (Schritt 1401) geladen, danach werden wiederholt der Betriebseingabevorgang (Schritt 1402), der externe Eingabevorgang (Schritt 1403), der externe Ausgabevorgang (Schritt 1404) und der Anzeigevorgang (Schritt 1405) durchgeführt, indem in eine Endlosschleife eingetreten wird.
Nachdem der Vorgang durch Einschalten des Stroms gestartet wurde und die Schaltungsdaten in die FPGA 130 (Schritt 1401) geladen wurden, wiederholt die CPU die Endlosschleife, bis der Strom ausgeschaltet wird (Schritte 1402 bis 1405). Nach Unterbrechung durch die FPGA 130 oder durch eine externe Eingabe erhält die CPU das Ergebnis einer Rechenoperation mit den Messdaten von der FPGA 130 und führt einen vorbestimmten Messvorgang durch (Schritt 1411).
Beim Laden der Schaltungsdaten in die FPGA 130, werden die in dem CPU-ROM 143 komprimierten und gespeicherten Schaltungsdaten expandiert und in den CPU-RAM 144 übertragen, von dem die Schaltungsdaten zu der FPGA 130 übertragen werden.
Zusätzlich werden die Schaltungsdaten von einer externen Quelle durch die Interface, wie beispielsweise RS-232C und USB, oder von anderen Sensorsteuerungen durch Kommunikation mit ihnen eingegeben. Diese Daten werden in dem CPU-RAM 144 gespeichert und zu der FPGA 130 übertragen. Auf diese Weise können die Schaltungsdaten sowohl während des Betriebs als auch wenn Strom eingeschaltet ist ausgetauscht werden.
Die in der FPGA 130 eingestellten Parameter können durch eine externe Instruktion durch die Interface wie beispielsweise RS-232C und USB, durch Tasteneingaben von der Betriebseinheit 17 oder durch eine Instruktion von anderen Sensorsteuerungen durch Kommunikation mit ihnen geändert werden.
Die Einstellparameter und die Schaltungsdaten von einer externen Quelle können in die FPGA 130 bei Veränderung der Situation oder der Bestimmungsumgebung des zu bestimmenden Objekts 6 eingegeben und reflektiert werden.
Eine Mehrzahl an Einstellparameter oder Schaltungsdaten der FPGA 130 kann hergestellt werden und es können gemäß der Situation können die in die FPGA 130 zu ladenden Einstellparameter oder die Schaltungsdaten ausgewählt werden. Diese Auswahl kann auch bei der Veränderung der Bestimmungsumgebung oder der Situation des Objekts 6 durchgeführt werden. Die Veränderung kann von einer externen Quelle gemeldet werden oder durch die Sensorsteuerung selbst festgestellt werden, beruhend auf den Messdaten.
Als weiteres Beispiel für das Auswählen der Schaltungsdaten und der Einstellparameter, werden die Typdaten, die das Modell des Sensorkopf 2 spezifizieren, von dem Sensorkopf 2 erhalten und gemäß der so erhaltenen Typdaten können die Schaltungsdaten verändert werden. Dadurch kann eine Mehrzahl an Modellen mit unterschiedlichen Typdaten erzeugt werden (während die übrige Konfiguration des Sensorkopfs gleich bleiben kann), die Rechenoperations-Schaltung kann gemäß den Typdaten mit einer höheren Messgenauigkeit konfiguriert werden, die Rechenoperations-Schaltung kann insbesondere mit einer erforderlichen kürzeren Messdauer konfiguriert werden, oder es kann die Rechenoperations-Schaltung mit unterschiedlichen spezifischen Vorgängen konfiguriert werden (beispielsweise wird der Abstand nur für die Vorderseite einer transparenten Platte gemessen, die ein Objekt bereitstellt, oder wird der Abstand sowohl für die Vorder- als auch für die Rückseite davon gemessen).
Dann kann der Anwender das System gemäß dem beabsichtigten Messzweck mit einem entsprechenden Sensorkopftyp beispielsweise so managen (das Objekt kann auf dem Sensorkopf angezeigt werden), dass, sobald der Sensorkopf angeschlossen ist, der dem Zweck entspricht, sich die Schaltung der Sensorsteuerung gemäß dem Zweck än dert. Auch werden die Schaltungsdaten und die Einstellparameter in dem Sensorkopf gespeichert und können von dem Sensorkopf zu der Sensorsteuerung übertragen werden.
Die interne Konfiguration der Sensorsteuerungs-Schaltung (Rechenoperationseinheit) ist in dem Blockdiagramm von 15 gezeigt. Wie in 15 gezeigt ist, fehlt der Sensorsteuerungs-Schaltung 100A im Vergleich zu der oben in 4 beschriebenen Sensorsteuerungs-Schaltung 100 der Sensorkopfanschluss 16, die Sensorkopf Interfaceschaltung 110 und der Sensorkopfweg P2. Diese Sensorsteuerungs-Schaltung 100A (Rechenoperationseinheit) wird beispielsweise verwendet, wenn die Messdaten von weiteren Sensorsteuerungen erhalten und arithmetisch in einem Messsystem verarbeitet werden, die eine Mehrzahl an angeschlossenen Sensorsteuerungen enthält.
Als nächstes wird die Konfiguration des erfindungsgemäßen Messsystems A mit den Sensorsteuerungen 100, 100A in 16 gezeigt. In 16, ist die Steuerung A die gleiche, wie sie in 15 gezeigt ist, und die Steuerungen B, C sind die gleichen, wie sie in 4 gezeigt sind. Die Steuerungen B, C sind mit dem Sensorkopf 2 verbunden. Die Konfiguration des Sensorkopfs 2 ist bereits in den 3 und 5 gezeigt worden. Den Steuerungen A bis C wurden die gezeigten Einheitenzahlen "0" bis "2" zugewiesen durch Durchführen des Vorgangs von 18 bis 20.
Als nächstes wird die auf der horizontalen Abtastlinie einer Bildaufnahmevorrichtung erhaltene Lichtstärkenverteilung in 17 gezeigt. In 17 entspricht die Position des Pixels, der mit der stärksten Lichtstärke verbunden ist dem Abstand zu dem Objekt. Der mit der Steuerung C verbundene in 16 gezeigte Sensorkopf 2 ist oberhalb eines horizontal angeordneten flachen Objekts angeordnet und misst die Entfernung von der oberen Oberfläche (Vorderseite) davon. Der mit der Steuerung B verbundene Sensorkopf 2 ist andererseits unter die sem Objekt angeordnet, um den Abstand zu der unteren Oberfläche (Rückseite) zu messen. Die durch die Messung durch die Steuerungen B, C erhaltenen Entfernungsdaten (Messdaten) werden zu der Steuerung A gesandt. In der Steuerung A ist ein Abstand zwischen den zwei Sensorköpfen eingestellt und berechnet unter Verwendung dieser Information und der von den Steuerungen A, B erhaltenen Abstandsdaten die Dicke des Objekts. Das Berechnungsergebnis wird durch das Interface durch den Eingabe/Ausgabe-Interfaceschaltungsblock 150 der Steuerung C nach Außen ausgegeben, wenn es durch den Anwender gewünscht wird. Alternativ dazu wird festgestellt, ob die Dicke einem spezifizierten Bereich entspricht und das Bestimmungsergebnis ausgegeben.
In dem in 16 gezeigten Messsystem A ist der Sensorkopf 2 benachbart zu dem Objekt 6 an dessen Seite angeordnet, so dass die Höhendifferenz (Schritt) der Messpositionen davon für die Messung verwendet werden kann.
Als nächstes werden die Betriebs-Ablaufdiagramme (Nummern. 1 bis 3) des Messsystem A in den 18 bis 20 gezeigt.
Sobald der Vorgang in 18 gestartet ist bestätigen die Steuerungen A bis C die Anwesenheit oder Abwesenheit der rechten Einheit (Schritte 101, 201, 301). Unter der Annahme, dass das Messsystem A die in 16 gezeigte Konfiguration aufweist, ist das Ergebnis der Bestätigung sowohl von der Steuerung A als von der Steuerung B "rechte Einheit ist vorhanden", wohingegen das Bestätigungsergebnis der Steuerung C "rechte Einheit ist nicht vorhanden" ist.
Dann wird die Anwesenheit oder Abwesenheit der linken Einheit bestätigt (Schritte 102, 202, 302). Unter der Annahme, dass das Messsystem A die in 16 gezeigte Konfiguration aufweist, ist auf ähnliche Weise das Bestätigungsergebnis von der Steuerung A "linke Einheit ist nicht vorhanden", das Bestätigungsergebnis durch die Steuerung B "lin ke Einheit ist vorhanden", und das Bestätigungsergebnis durch die Steuerung C "linke Einheit ist vorhanden".
Dann wird der Taktschaltkreis eingestellt (Schritte 103, 203, 303). Bei diesem Vorgang stellt die Steuerung A den Taktschaltkreis ein, um den Takt zu verwenden, der von der rechten Einheit eingegeben wird, und die Steuerung B stellt auch den Taktschaltkreis ein, um den Takt zu verwenden, der von der rechten Einheit eingegeben wird. Andererseits stellt die Steuerung C den Taktschaltkreis ein, um den Oszillator der lokalen Einheit zu verwenden.
Danach werden die Anwesenheit oder Abwesenheit und der Sensorkopftyp bestätigt (Schritte 104, 204, 304). Bei diesem Vorgang ist das Bestätigungsergebnis durch die Steuerung A "Sensorkopf ist nicht vorhanden", während das Bestätigungsergebnis durch die Steuerungen B und C "Sensorkopf ist vorhanden" ist.
Dann wird der Messungsvorbereitungs-Einstellvorgang durchgeführt (Schritte 105, 205, 305). Der durch die Steuerung A durchgeführte Messungsvorbereitungs-Einstellvorgang ist aufgeteilt in (1) den Vorgang des Einstellens der CPU-Programmparameter für die Rechenoperation, die die zwei Messergebnisse verwendet, und (2) den Vorgang des Einstellens des Datenwegschaltkreises, um das Messergebnis auszusenden, das von der rechten Einheit in die CPU eingegeben wird. Der durch die Steuerung B durchgeführte Messungsvorbereitungs-Einstellvorgang ist andererseits aufgeteilt in (1) den Vorgang des Einstellens der CPU-Programmparameter und der Rechenoperations-Schaltungsparameter gemäß dem Sensorkopftyp, (2) den Vorgang des Einstellens der Abstandsmessung, und (3) den Vorgang des Einstellens des Datenwegschaltkreises in (a) die Rechenoperations-Schaltung für die Dateneingabe von dem Sensorkopf, (b) die linke Einheit für das von der CPU ausgegebene Messergebnis, und (c) die linke Einheit für das von der rechten Einheit eingegebene Messergebnis. Der durch die Steuerung C durchgeführte Messungsvorbereitungs-Einstellvorgang ist andererseits aufgeteilt in (1) den Vorgang des Einstellens der CPU-Programmparameter und die Rechenoperations-Schaltungsparameter gemäß dem Sensorkopftyp, (2) den Vorgang des Einstellens der Entfernungsmessung, und (3) den Vorgang des Einstellens des Datenwegschaltkreises in (a) die Rechenoperations-Schaltung für die Dateneingabe von dem Sensorkopf und (b) die linke Einheit für das von der CPU ausgegebene Messergebnis.
Gemäß 19 wird nach Beendigung des Messungsvorbereitungs-Einstellvorgangs (Schritte 105, 205, 305) für die Steuerungen A bis C der Vorgang der Zuweisung der Einheitenzahl zu jeder der Steuerungen A bis C durch geeignete Kommunikation zwischen den Steuerungen A, B, C durchgeführt.
Zuerst wird in der Steuerung A die eigene Einheitenzahl auf 0 eingestellt (Schritt 106). Dann wird die Einheitenzahl, die gleich der eigenen Einheitenzahl plus 1 ist, zu der rechten Einheit ausgegeben (Schritt 107). Die Steuerung A wartet, bis die Einheitenzahl von der linken Einheit erhalten wird (Schritt 206). Wenn die Einheitenzahl während des Wartens von der linken Einheit erhalten wird, wird in diesem Fall die erhaltene Einheitenzahl "1" als eigene Einheitenzahl eingestellt (Schritt 207). Dann wird die Zahl, die gleich der eigenen Einheitenzahl plus 1 ist (= 2) zu der rechten Einheit ausgegeben (Schritt 208). Die Steuerung C wartet, bis die Einheitenzahl von der linken Einheit erhalten wird (Schritt 306). Wenn die Einheitenzahl während des Wartens von der linken Einheit erhalten wird, wird in diesem Fall die erhaltene Einheitenzahl "2" als die eigene Einheitenzahl eingestellt (Schritt 307).
Dann wird die maximale Einheitenzahl "2" zu der linken Einheit ausgegeben (Schritt 308). Die Steuerung B wartet bis die maximale Einheitenzahl von der rechten Einheit erhalten wird (Schritt 209). Wenn die maximale Einheitenzahl während des Wartens von der rechten Ein heit erhalten wird, wird die maximale Einheitenzahl "2" zu der linken Einheit ausgegeben (Schritt 210). Die Steuerung A wartet, bis die maximale Einheitenzahl von der rechten Einheit erhalten wird (Schritt 108).
Als Ergebnis der Durchführung des vorerwähnten Vorgangs, werden die Einheitenzahlen durch die Steuerungen A, B, C selbst in den Steuerungen A, B, bzw. C eingestellt. Gleichzeitig können die Steuerungen A, B, C über die maximale Einheitenzahl informiert werden, die das System darstellt.
Gemäß 20 nimmt man an, dass die Steuerungen A, B, C die Durchführung des Vorgangs der Einstellung des Taktschaltkreises, den Vorgang der Bestätigung des Typs und der Anwesenheit oder Abwesenheit des Sensorkopfes, den Vorgang der Einstellung der Messvorbereitung und den Vorgang der Bestimmung der Einheitenzahl wie oben beschrieben beenden. Dann wird der Messvorgang durchgeführt durch gemeinsame Zusammenarbeit zwischen den drei Steuerungen A bis C.
Insbesondere fordert die Steuerung A die Steuerung B auf, das Messergebnis der Einheitenzahl "2" zu erhalten (Schritt 109). Die Steuerung B leitet die Erfassungsaufforderung von der Steuerung A zu der Steuerung C weiter (Schritt 211). Nach Erhalt der Erfassungsaufforderung (Schritt 309) gibt die Steuerung C das Messergebnis der lokalen Einheit zu der Steuerung B aus, die die linke Einheit bereitstellt (Schritt 310). Dann leitet die Steuerung B das Messergebnis von der Steuerung C zu der Steuerung A weiter (Schritt 212). Die Steuerung A erhält das Messergebnis der Einheitenzahl "2" (Schritt 110).
Dann gibt die Steuerung A eine Aufforderung an die Steuerung B aus, um das Messergebnis der Einheitenzahl "1" zu erhalten (Schritt 111). Nach Empfang der Erfassungsaufforderung (Schritt 213) gibt die Steuerung B das Messergebnis an die Steuerung A aus, die die linke Einheit bereitstellt (Schritt 214). Die Steuerung A erhält dann das Messergebnis der Einheitenzahl 1 (Schritt 112). Die Steuerung A berechnet weiter die Dicke aus dem Messergebnis der Einheitszahlen "1" und "2" (Schritt 113). Diese Vorgangsreihe wird wiederholt, bis ein vorbestimmter Beendigungsbefehl ausgegeben wird (Schritte 114, 215, 311).
Durch Durchführen des oben beschriebenen Ablaufdiagramms von 19 stellt die Steuerung C den Taktschaltkreis ein, um den Oszillator der lokalen Einheit zu verwenden, und die Steuerungen A, B stellen den Taktschaltkreis ein, um den Takt zu verwenden, der von der rechten Einheit eingegeben wird. Insbesondere ist die FPGA aller Steuerungen tätig unter Verwendung der Taktsignalausgabe von dem Oszillator der Steuerung C. Als ein Ergebnis davon ist die synchrone Kommunikation zwischen der FPGA jeder Steuerung erleichtert. Im Hinblick darauf, dass das Taktsignal für die Kommunikation auch mit dem Taktsignal der internen Schaltungen synchronisiert ist, wie beispielsweise der in der FPGA programmierten Rechenoperations-Schaltung, können darüber hinaus die Messdaten effizient von den internen Schaltungen der FPGA eingegeben und ausgegeben werden.
In diesem Messsystem kann durch Verändern der Oszillationsfrequenz des Oszillators der Steuerung, der das Taktsignal zu allen Steuerungen zuführt, die Taktfrequenz des FPGA des gesamten Systems verändert werden. Insbesondere kann die Taktfrequenz des Systems dadurch verändert werden, dass man die Frequenz des Oszillators der Steuerung einstellbar macht, der das Taktsignal zuführt. Alternativ dazu wird die Steuerung, die das Taktsignal zuführt, gegen eine Steuerung ersetzt, die einen Oszillator mit einer unterschiedlichen Oszillationsfrequenz aufweist. Beispielsweise wird die Steuerung C des Messsystems A durch eine Steuerung ersetzt, die einen Oszillator mit höherer Oszillationsfrequenz aufweist. Auf diese Weise kann die Verarbeitungsgeschwindigkeit des Gesamtsystems verbessert werden.
Das Ablaufdiagramm des Messvorgangs durch die CPU ist in 21 gezeigt. Die FPGA 130 erhält die Bilddaten periodisch von dem Sensorkopf 2 und führt die Rechenoperation durch. Nach Beendigung der Rechenoperation für ein Bild speichert die FPGA 130 das Ergebnis davon in einem Register und unterbricht die CPU 141. Als Antwort auf diese Unterbrechung startet die CPU 141 die in dem Ablaufdiagramm von 21 gezeigte Tätigkeit.
Sobald der Vorgang von 21 gestartet ist, erhält die CPU 141 das Messergebnis, das für jedes Pixel von der FPGA 130 ausgedrückt wurde (Schritt 2101). Die CPU 141 wandelt das Messergebnis in eine tatsächliche Koordinate in mm-Ordnung um (Schritt 2102). Die CPU 141 speichert dann das in die tatsächliche Koordinate umgewandelte Messergebnis in dem CPU-RAM 144 (Schritt 2103). Dann gibt die CPU 141 das in die tatsächliche Koordinate umgewandelte Messergebnis zu der FPGA 130 aus (Schritt 2104). In dem Schritt des Ausgebens des in die tatsächliche Koordinate umgewandelten Messergebnisses zu der FPGA 130, wird, sofern notwendig, eine Instruktion zu dem Datenwegschaltkreis 132 gegeben, so dass das in die tatsächliche Koordinate umgewandelte Messergebnis zu einem geeigneten Einheitenanschluss übertragen werden kann, d. h. anderen angeschlossenen Sensorsteuerungen. Dann vergleicht die CPU 141 das in dem CPU-RAM gespeicherte Messergebnis 144 mit einem Schwellenwert, und speichert das Ergebnis des Vergleichs in dem CPU-RAM 144 (Schritt 2105).
Das in dem CPU-RAM 144 gespeicherte Messergebnis und das Vergleichsergebnis werden, wenn sie von einer externen Vorrichtung angefordert werden, durch eines der Interface durch den Eingabe/Ausgabe-Interfaceschaltungsblock 150 ausgegeben. Selbst ohne eine Anforderung durch eine externe Vorrichtung können das Messergebnis und das Ergebnis des Vergleichs periodisch oder konstant ausgegeben werden.
22 bis 27 zeigen den Datenfluss (Nummern 1 bis 6). Um diesen Datenfluss zu realisieren wird der Datenwegschaltkreis 132 als Antwort auf eine Instruktion von der CPU 141 eingestellt. Diese Einstellung wird mit der Zeit geändert, wenn es erforderlich ist.
Der Datenfluss (Nr. 1) ist in 22 gezeigt. In 22 zeigen die arabischen Zahlen in Klammern die Reihenfolge an, in der die Daten gesandt werden. In 22 sind die Daten (2) das Ergebnis der durch die Rechenoperations-Schaltung 133 mit den von der Sensorkopf-I/F-Schaltung 110 eingegebenen Daten (1) durchgeführten Rechenoperation. Die Daten (3) sind das Ergebnis der durch die CPU 141 mit den Daten (2) durchgeführten Rechenoperation. Die Daten (4) sind andererseits das Ergebnis der Daten (3), die durch die Rechenoperations-Schaltung 133 geleitet und zu dem Einheitenanschluss (links) 18b ausgegeben wurden.
Der in 22 gezeigte Datenfluss (Nr. 1) entspricht dem Datenfluss der von dem mit der Steuerung C verbundenen Sensorkopf ausgegebenen Messdaten in der Steuerung C des Messsystems A. Dies trifft auch auf die Steuerung B zu. Wie durch die die gestrichelte Linie in 22 angegeben ist, können die von dem Sensorkopf ausgegebenen Messdaten verzweigt und gleichzeitig zu weiteren Steuerungen gesandt werden. Die entspricht dem Datenfluss in der Steuerung A des in 29 gezeigten, nachfolgend beschriebenen Messsystems B. Im Übrigen kann die Kommunikation zwischen CPUs anstelle der Daten (3) und Daten (4) verwendet werden.
Der Datenfluss (Nr. 2) ist in 23 gezeigt. Der in 23 gezeigte Datenfluss (Nr. 2) entspricht dem Fall, bei dem die Steuerung B des Messsystems A die Messdaten weiterleitet, die das Ergebnis der Rechenoperationsausgabe von der Steuerung C an die Steuerung A darstellen.
Der Datenfluss (Nr. 3) ist in 24 gezeigt. Dieser Datenfluss (Nr. 3) entspricht dem Datenfluss in der Steuerung B des nachfolgend in 29 beschriebenen Messsystems B. Die Daten (1) sind die Messdaten von weiteren damit verbundenen Sensorsteuerungen. Im Fall der in 29 gezeigten Steuerung B sind beispielsweise die Daten (1) die Messdaten, die von dem mit der Steuerung C verbundenen Sensorkopf ausgegeben werden. Der nachfolgende Datenfluss ist ähnlich zu dem in 22 gezeigten.
Der Datenfluss (Nr. 4) ist in 25 gezeigt. Bei diesem Datenfluss (4) werden die Messdaten, die zu der Rechenoperations-Schaltung 133 eingegeben werden, temporär in dem FPGA-RAM 170 gespeichert und wird die Rechenoperation in der Rechenoperations-Schaltung 133 unter Verwendung der so gespeicherten Daten durchgeführt. Die weitere Konfiguration ist ähnlich der in 22 gezeigten.
Der Datenfluss (Nr. 5) ist in 26 gezeigt. Dieser Datenfluss (5) ist ähnlich dem in 25, so dass die Rechenoperation unter Verwendung der in dem FPGA-RAM 170 gespeicherten Daten durchgeführt wird, nach der das Ergebnis der Rechenoperation in dem FPGA-RAM 170 gespeichert wird. Das Ergebnis der Rechenoperation wird auch zu der CPU 141 gesandt. Das Ergebnis der in dem FPGA-RAM 170 gespeicherten Rechenoperation sind beispielsweise die Bilddaten, und das Ergebnis der zu der CPU 141 gesandten Rechenoperation ist die Merkmalsmenge. Auf diese Weise kann sich das Ergebnis der zwei Rechenoperationen unterscheiden. Das Ergebnis der in dem FPGA-RAM 170 gespeicherten Rechenoperation wird zu den weiteren Sensorsteuerungen ausgesandt.
Der Datenfluss (Nr. 6) ist in 27 gezeigt. Dieser Datenfluss (Nr. 6) ist so, dass die Messdaten, die zur der Rechenoperations-Schaltung 133 (obgleich von dem Sensorkopf in 27 können sie auch von anderen Sensorsteuerungen) eingegeben werden, ausgegeben werden, nachdem sie pipelinemäßig durch eine Pipelineverarbeitungs-Schaltung 133a verarbeitet worden sind. Das Ergebnis der pipelinemä ßigen Verarbeitung kann auch bei anderen Vorgängen verwendet werden, die durch die Rechenoperations-Schaltung 133 durchgeführt werden. Durch Pipelineverarbeitung unterschiedlicher Inhalte durch eine Mehrzahl an Sensorsteuerungen kann beispielsweise eine komplizierte Bildverarbeitung in Echtzeit durchgeführt werden. Die Eingabe zu und die Ausgabe von der Rechenoperations-Schaltung 133 werden zur gleichen Zeit durch den Datenwegschaltkreis 132 realisiert, und daher ist ein weiterer in 11 gezeigter Datenwegschaltkreis 132 erforderlich. Im Fall der ausschließlich für Pipelinebetrieb verwendeten Sensorsteuerung wird jedoch ein Datenwegschaltkreis ausschließlich für die Eingabe zu der Rechenoperations-Schaltung verwendet, und der weitere Datenwegschaltkreis wird ausschließlich für die Ausgabe von der Rechenoperations-Schaltung verwendet. Somit kann jeder Datenwegschaltkreis allein auf die benötigte Verdrahtung vereinfacht sein.
Als nächstes wird die interne Konfiguration der Sensorsteuerung (Erweiterungs-Speichereinheit) in dem Blockdiagramm von 28 gezeigt. Wie in 28 gezeigt ist, schließt die Sensorsteuerung (Erweiterungs-Speichereinheit) 100B einen Flash-Speicher 180 ein, der mit der FPGA 130 verbunden ist. Die Sensorkopf-Interfaceschaltung oder der Eingabe/Ausgabe-Interfaceschaltungsblock ist bei dieser Sensorsteuerung nicht eingeschlossen. Bei dieser Sensorsteuerung 100B, werden die von weiteren Sensorsteuerungen eingegebenen Messdaten in dem Flash-Speicher 170 gespeichert, und die so gespeicherten Daten sind daran angepasst, zu weiteren Sensorsteuerungen ausgegeben zu werden. Mit anderen Worten kann diese Sensorsteuerung als ein Datenlogger verwendet werden.
Die Konfiguration des Messsystems B gemäß einer weiteren Ausführungsform ist in 29 gezeigt. Das Messsystem B ist dafür vorgesehen, die Dicke einer transparenten Platte zu messen, und ähnlich wie bei dem Messsystem A ist der Sensorkopf 2 nur mit der Steuerung C verbunden. Die auf der horizontalen Abtastlinie einer Bildaufnahmevorrichtung erhaltene Lichtstärkenverteilung ist in 30 gezeigt. Die Bildaufnahmevorrichtung des Sensorkopfs kann die Spitze der Lichtstärkenverteilung des von der Vorderseite reflektierten Lichts (die Oberfläche mit dem Sensorkopf) der transparenten Platte erzeugen und die Spitze der Lichtstärkenverteilung des von der Rückseite der transparenten Platte reflektierten Lichts.
In dem Messsystem B verzweigt der Datenwegschaltkreis 132 der Steuerung C die Messdaten von dem Sensorkopf 2 und sendet sie zu der Rechenoperations-Schaltung der Steuerung C einerseits und der Steuerung B andererseits. Die Steuerung C misst den Abstand der ersten Spitze in der aufsteigenden Reihenfolge des Abstandes, d. h. die die der Vorderseitenoberfläche entsprechende Spitze. Die Steuerung B misst den Abstand der zweiten Spitze in der aufsteigenden Reihenfolge des Abstands, d. h. die der Rückseitenoberfläche entsprechende Spitze. Die Steuerung A erhält das Messergebnis von den Steuerungen B, C, und stellt die Dicke der transparenten Platte aus der Differenz zwischen den Messwerten fest. Der Korrekturvorgang, der den Refraktionsindex der transparenten Platte berücksichtigt, wird ebenfalls durchgeführt.
Das Arbeits-Ablaufdiagramm (Nr. 1) des Messsystems B ist in 31 gezeigt. Die Ablaufdiagramme (Nummern 2, 3) sind jenen in 19, 20 gezeigten Ablaufdiagrammen ähnlich. Der Unterschied zu 18 besteht nur in dem Messungsvorbereitungs-Einstellvorgang in den Steuerungen B, C (Schritte 205B, 305C).
Insbesondere schließt der Messungsvorbereitungs-Einstellvorgang der Steuerung B (Schritt 205B) (1) den Vorgang des Einstellens der CPU-Programmparameter und der Rechenoperations-Schaltungsparameter gemäß dem an die Steuerung C angeschlossenen Sensorkopftyp, (2) den Vorgang des Einstellens der Entfernungsmes sung zu der Rückseite, und (3) den Vorgang des Einstellens des Datenwegschaltkreises ein, um (a) die Daten, die von der rechten Einheit zu Rechenoperations-Schaltung eingegeben werden, (b) das Messergebnis, das von der CPU zu der linken Einheit ausgegeben wird, und (c) das Messergebnis, das von der rechten Einheit zu der linken Einheit eingeben wird, zu übertragen.
Auch schließt der Messungsvorbereitungs-Einstellvorgang der Steuerung C (Schritt 305C) (1) den Vorgang des Einstellens der CPU-Programmparameter und der Rechenoperations-Schaltungsparameter gemäß dem Sensorkopftyp ein, (2) den Vorgang des Einstellens der Entfernungsmessung zu der Vorderseitenoberfläche, und (3) den Vorgang des Einstellens des Datenwegschaltkreises, um (a) die Daten, die von dem Sensorkopf zu der Rechenoperations-Schaltung und der linken Einheit eingegeben werden, und (b) das Messergebnis, das von der CPU zu der linken Einheit ausgegeben wird, zu übertragen.
Als nächstes wird in 32 die Struktur des Sensorkopfs, der gleichzeitig sowohl die Funktion des Versetzungssensors als auch des optischen Sensors aufweist, gezeigt. Dieser Sensorkopf kann für das Messsystem B verwendet werden. 32 zeigt das Innere der Sensorkopfeinheit, dessen Gehäuseseite offen ist. In 32 bezeichnet Bezugszeichen 201 eine rote Laserdiodenvorrichtung, die eine Messlichtquelle darstellt, Bezugszeichen 202 eine Linsenanordnung, die ein optisches Messprojektionslicht-System darstellt, Bezugszeichen 203 eine Linsenanordnung, die ein perspektivisches optisches Bilderfassungssystem darstellt zum Erhalten eines Bildes, wenn es diagonal von der Messposition betrachtet wird einschließlich der Randflächen auf dem Messobjekts, Bezugszeichen 204 einen Spiegel, um die optische Achse der Linsenanordnung 203 zu beugen, Bezugszeichen 205 eine Linsenanordnung, die ein normales optisches Bilderfassungssystem zum Erhalten eines Bildes darstellt, wenn es von der Vorderseite der Messposi tion betrachtet wird, mit der Randfläche auf dem Messobjekt, und Bezugszeichen 206 eine zweidimensionale CCD-Vorrichtung, die ein Aufnahmemittel zum Erzeugen eines Videosignals entsprechend jedem Bild darstellt, durch elektrooptische Umwandlung eines diagonalen Bildes, das durch das perspektivische optische Bilderfassungssystem erhalten wurde, und eines Vorderseitenbildes, das durch das normale optische Bilderfassungssystem erhalten wird.
In dem Sensorkopf 2 wird das Laserlicht-Strahlungsbild für die Längenmessung entlang einem Lichtweg durch die Linsenanordnung 203 erhalten, wenn der Laser eingeschaltet ist und ein normales Bild der peripheren Fläche des Messpunkts entlang eines Lichtwegs durch die Linsenanordnung 205, wenn der Laser ausgeschaltet ist. Das normale Bild wird durch die gleich Bildverarbeitung erhalten wie das Bild, das durch eine gewöhnliche Kamera gemacht wird, in der die Markierungspositionen des Objekts spezifiziert sind. Dieser Sensorkopf gibt das Bild der Längenmessung und das normale Bild alternativ aus. Die Bilddaten der Längenmessung werden in der Steuerung C des Messsystems B arithmetisch verarbeitet, während das normale Bild zum Spezifizieren der Markierungsposition in der Steuerung B arithmetisch verarbeitet wird. Wenn man annimmt, das die Oberfläche des Objekts im Wesentlichen flach ist, kann die Steuerung A die dreidimensionale Koordinate der Markierungsposition spezifizieren.
In dem Messsystem A kann die dreidimensionale Koordinate der Markierungsposition auf ähnliche Weise durch Verbinden des Versetzungssensors mit der Steuerung C und der Kamera mit der Steuerung B gemessen werden.
Als eine weitere Anwendung des Messsystems B, ist die Kamera als ein Messkopf angeschlossen, um zwischen den Steuerungen B und C unterschiedliche Bildverarbeitung durchzuführen. Wenn das aufgenommene Bild beispielsweise sowohl ein Zeichen als auch einen Strichcode einschließt wird das Zeichen durch die Steuerung C und der Strichcode durch die Steuerung B dekodiert.
Als noch eine weitere Anwendung des Messsystems B kann die Steuerung B den arithmetischen Vorgang unter Verwendung von sowohl der Messdaten von dem Sensorkopf als auch der Messdaten durchführen, die von dem Vorgang in der Steuerung C resultieren. In diesem Fall wird das Ergebnis der Rechenoperation der Steuerung C nicht einfach durch die Steuerung B weitergeleitet, sondern zu der Rechenoperations-Schaltung der Steuerung B eingegeben. Wenn beispielsweise eine Kamera als ein Sensorkopf angeschlossen ist und ein Strichcode in dem aufgenommenen Bild enthalten ist, werden die Position des Strichcodes und der Drehwinkel berechnet, sobald das Bild vollständig unter Verwendung des Pipeline-Vorgangs in der Steuerung C eingegeben ist, und das Ergebnis dieses Vorgangs wird sofort zu der Steuerung B gesandt. Die Steuerung B erhält die Information, die die Position des Strichcodes und des Drehwinkels einschließt, sofort nach vollständiger Bildeingabe und kann daher sofort damit beginnen, unter Verwendung dieser Information den Strichcode zu dekodieren.
In dem Messsystem A kann die Steuerung B hinzugefügt werden, um die zu messenden Objektpunkte zu erhöhen. Beispielsweise werden die Abstände von fünf Punkten, die die vier Ecken und den Mittelpunkt eines rechteckigen flachen Objekts einschließen, gleichzeitig gemessen und aus dem Messergebnis kann die Flachheit des Objekts in der Steuerung A berechnet werden.
Der mit der Sensorsteuerung verbundene Sensorkopf ist nicht auf eine zweidimensionale Bildaufnahmevorrichtung beschränkt, sondern es kann auch ein Sensor mit einer eindimensionalen Bildaufnahmevorrichtung oder ein Sensor, der ein analoges Signal ausgibt (oder ein in ein digitales Signal umgewandeltes analoges Signal) umfangreich verwendet werden.
Die Sensorsteuerung gemäß einer Ausführungsform ist vorstehend unter der Annahme erläutert, das die Inhalte der in der FPGA programmierten Schaltungen festgelegt sind. Zum tatsächlichen Verwenden der Sensorsteuerung im Messbetrieb müssen die Inhalte der FPGA-Schaltung tatsächlich wie in diesem Fall festgelegt sein.
Auch bildet eine Einheit mit einer wie in den 4, 15 oder 28 gezeigten internen Konfiguration, bei der die in der FPGA programmierten Schaltungsinhalte noch festgelegt werden müssen, eine Ausführungsform der Erfindung. Diese kann als ein Plattformprodukt einer Sensorsteuerung bezeichnet werden. Das Plattformprodukt kann einerseits dazu verwendet werden, dass sein Hersteller eine Sensorsteuerung erzeugt, bei der die in der FPGA programmierten Schaltungsinhalte festgelegt sind, und andererseits kann sie unverändert veräußert werden. In diesem Fall werden die in der FPGA programmierten Schaltungsinhalte durch den Anwender festgelegt, der den Messbetrieb durchführt, einen Vertreiber, der ein Messsystem für einen Anwender konstruiert, oder einen Hersteller der Vorrichtung, in der die Sensorsteuerung eingebaut ist. Die durch diese vom Hersteller des Plattformprodukts verschiedenen Parteien festgelegten oder ausgewählten FPGA-Schaltungsdaten können durch den Hersteller geliefert werden oder durch eine dritte Partei entwickelt werden.
Der Verbindungsweg der erfindungsgemäßen Sensorsteuerung kann als eine Durchgangsbusleitung, die den linken und rechten Einheitenanschluss direkt miteinander verbindet konfiguriert sein, und es kann eine programmierbare Logikschaltung mit dieser Busleitung verbunden sein. Wie als eine Ausführungsform oben erläutert ist, werden die nachfolgend beschriebenen Vorteile erhalten durch Teilen des Verbindungswegs in einen Weg zwischen einer programmierbaren Logikschaltung und einem Einheitenanschluss und einen Weg zwischen einer programmierbaren Logikschaltung und dem weiteren Einheite nanschluss.
Insbesondere wenn der Verbindungsweg als eine Durchgangsbusleitung konfiguriert ist, wird eine einzelne gemeinsame Busleitung für das gesamte Messsystem ausgebildet, die mit einer Mehrzahl an Sensorsteuerungen verbunden ist. Wenn der Verbindungsweg durch eine programmierbare Logikschaltung geteilt ist, können andererseits zwei Seiten einer Sensorsteuerung Daten unterschiedlichen Inhalts übertragen. Beispielsweise können eine Mehrzahl an Sensorsteuerungen für mehrfache Pipelineverarbeitung angeschlossen sein. Durch Verbinden des Verbindungswegs auf beiden Seiten der programmierbaren Logikschaltung so wie es erforderlich ist kann eine Durchgangsbusleitung ausgebildet werden, um Daten ohne Verzögerung zwischen nicht benachbarten Sensorsteuerungen zu übertragen. Auf diese Weise schafft die Konfiguration, bei der der Verbindungsweg durch eine programmierbare Logikschaltung in der Sensorsteuerung geteilt ist, die Vielseitigkeit des Messsystems.
Die Vielseitigkeit des Messsystems rührt auch aus der Tatsache her, dass sowohl eine CPU als auch die programmierbare Logikschaltung in die Sensorsteuerung eingebaut ist. Die eingebaute CPU macht es einfach, die Funktionen des Messsystems und jede Sensorsteuerung gemäß den speziellen Betriebsbedingungen zu verändern. Insbesondere weist die Sensorsteuerung gemäß der in 4 gezeigten Ausführungsform, die mit einem Sensorkopf verbunden werden kann und ein elektrisches Interface (externe Anschlussleitung, externer I/F-Anschluss) zu einer externen Vorrichtung und ein Interface (Betriebseinheit, Anzeigeeinheit) zum Menschen aufweist, eine so große Vielseitigkeit auf, dass sie als unabhängige Sensoreinheit ohne Anschluss an die weiteren Sensorsteuerungen verwendbar ist.
Das Plattformprodukt gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform weist ein weiteres Merkmal auf, das in Kombination mit dem Sensorkopf verschiedener Konfigurationen verwendet werden kann. Spezielle Beispiele schließen eine Anwendung ein, bei der die Bilddaten mit einem Sensorkopf verarbeitet werden, der eine Bildaufnahmevorrichtung als eine Datenquelle aufweist und eine Anwendung, bei der die Wellenform-Daten unter Verwendung eines Sensorkopfs als Datenquelle verarbeitet werden, der einen physikalischen Größenumwandler für analoge Ausgabe aufweist (eine Vorrichtung wie beispielsweise eine Photodiode, PSD oder Erkennungs- bzw. Auswertungsspule mit oder ohne einen Verstärkter oder einer Oszillatorschaltung). Dieses Plattformprodukt hat die Fähigkeit, Bilddaten zwischen Einheiten zu übertragen. Wenn mehrwertige Daten gehandhabt werden, die aus analogen Daten digitalisiert sind, können daher die Wellenform-Daten, die eine Zeitreihenmasse an mehrwertigen Daten über einen gegebenen Zeitraum bilden, gemeinsam zischen den Einheiten übertragen werden.
Als nächstes wird die interne Konfiguration der Sensorsteuerungs-Schaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform in dem Blockdiagramm von 33 gezeigt. Diese Sensorsteuerungs-Schaltung 1000 schließt zusätzlich zu den Komponententeilen der in 4 gezeigten Sensorsteuerungs-Schaltung 100 eine externe Triggersignalleitung ein, um ein externes Triggersignal von dem externen I/F-Anschluss 19 zu der FPGA 130 zu übertragen und eine Gesamt-OK-Signalleitung, um ein Gesamt-OK-Signal (Gesamtbestimmungs-Signal) zu dem externen I/F-Anschluss 19 von der FPGA 130 zu übertragen. Zwei der in der Anschlussleitung 3 enthaltenen parallelen Signalleitungen werden verwendet, um das externe Triggersignal und das Gesamt-OK-Signal zu und von einer externen Vorrichtung zu übertragen und zu empfangen. Der mit der Sensorsteuerung verbundene Sensorkopf 2 ist eine Kamera mit einer darin eingebauten zweidimensionalen Bildaufnahmevorrichtung. Die Anzeigeeinheit 11 schließt einen farbigen Flüssigkristall-Feinanzeigebildschirm ein, und kann ein durch den Sensorkopf 2 aufge nommenes Bild und ein verarbeitetes Bild in geeigneter Weise anzeigen. Auch wird der Vorgang der Einstellung der Messbedingen durch Anzeige des Musters oder der Figur, die den Messbereich anzeigt, etc., auf dem gleichen Bildschirm erleichtert.
Die interne Schaltungen der in der Sensorsteuerungs-Schaltung 1000 eingeschlossenen FPGA 130 sind detailliert in dem Blockdiagramm von 34 gezeigt. Die in 34 gezeigte interne Schaltungen der FPGA unterscheidet sich von den internen Schaltungen der in 9 gezeigten FPGA in den folgenden Punkten.
Die Ausgaben der LED (Sensor-LED-Steuerungssignal) und des LD_ON (Laser-Steuerungssignal) an den Sensorkopf sind nicht enthalten.
Die Timingerzeugungs-Schaltung 136 ist durch eine Triggersteuerungs-Schaltung 138 ersetzt. Anders als die in 9 gezeigte FPGA, die von sich aus den periodischen Messvorgang durchführt, führt die in 34 gezeigte FPGA den Messvorgang beruhend auf der Eingabe des Triggersignals durch. Das zu der Triggersteuerungs-Schaltung 138 eingegebene Triggersignal besteht aus zwei Typen, einem externen Triggersignal und einem Verbindungs-Triggersignal. Das externe Triggersignal wird durch die externe Anschlussleitung 3 von einer Quelle angelegt, die sich außerhalb der Sensorsteuerung befindet. Das Verbindungs-Triggersignal verbindet den ersten Einheitenanschluss 18a und den zweiten Einheitenanschluss 18b. Das Verbindungs-Triggersignal wird von einer weiteren Sensorsteuerung zugeführt, die mit einem der Einheitenanschlüsse verbunden ist. Die Triggersteuerungs-Schaltung 138 wählt das externe Triggersignal oder das Verbindungs-Triggersignal aus, beruhend auf der Einstellung (nicht gezeigt) durch die CPU durch das Register 134. Die Triggersteuerungs-Schaltung 138 gibt einige interne Triggersignale aus, beruhend auf der Eingabe des ausgewählten Triggersignal. Die Ziele der internen Triggersignale schließen den Sen sorkopf 2 (durch die Sensorkopf-I/F-Schaltung 110), die Timingumwandlungs-Schaltung 131, den Datenwegschaltkreis 132, die Rechenoperations-Schaltung 133 und die CPU 141 ein. Das interne Triggersignal wirkt als ein Unterbrechungssignal für die CPU 141. Das Timing, mit der diese internen Triggersignale ausgegeben werden, ist auf geeignete Weise so eingestellt, dass der Messvorgang durch die gemeinsame Zusammenarbeit der Schaltungsblöcke möglich gemacht wird. Auch kann eine Verzögerungszeit eingestellt werden, um den Messvorgang nach Ablauf einer vorbestimmten Verzögerungszeit nach dem Empfang des externen Triggersignals zu starten.
Die CPU 141 gibt nach Eintritt in den Vorgangsbeendigungszustand nach Beendigung des ersten Messvorgangs ein Freigabesignal und ein OK-Signal zu der FPGA 130 aus. Für diese Signale ist ein Durchgangsweg am Register 134 vorbei ausgebildet, um eine Zeitverzögerung bei der Übertragung zu verhindern. Das Freigabesignal zeigt einen Bereitschaftsmodus für den nächsten Messvorgang nach Beendigung des vorhergehenden Messvorgangs an. Der Bereitschaftsmodus (Freigabemodus) wird angezeigt, wenn die Spannungsstärke hoch ist, während der Arbeitsphasenmodus (Belegtmodus) angezeigt wird, wenn die Spannungsstärke niedrig ist. Das OK-Signal zeigt an, dass sich das Bestimmungsergebnis in einem spezifizierten Status befindet, d. h. bei dieser Ausführungsform, dass das Bestimmungsergebnis ein Erfolg ist. Ein Erfolg (OK) wird angezeigt, wenn die Spannungsstärke hoch ist, während ein Fehlschlagen (NG) angezeigt wird, wenn die Spannungsstärke niedrig ist. Der Status des OK-Signals wird aufrecht erhalten, bis der nächste Messvorgang beendet ist.
Die UND-Gate-Schaltung 1301 wird mit dem Freigabesignal versorgt, das zu der FPGA 130 von der CPU 141 eingegeben wird, und dem Verbindungs-Freigabesignal (erstes Beendigungssignal), das zu der FPGA 130 von dem ersten Einheitenanschluss 18a eingegeben wird, und gibt das Verbindungs-Freigabesignal (zweites Beendigungssignal) aus, das das Ergebnis der logischen Operation darstellt, zu dem zweiten Einheitenanschluss 18b aus. Die Signalleitung des Verbindungs-Freigabesignals, das von dem ersten Einheitenanschluss 18a eingegeben wird, wird durch einen durch einen Pull-up-Widerstand 1302 auf eine solche Art und Weise hochgezogen, dass die Eingabe zu der UND-Gateschaltung 1301 eine große Stärke annimmt, wenn keine andere Sensorsteuerung mit dem ersten Einheitenanschluss 18a verbunden ist. Das Verbindungs-Freigabesignal, das von der UND-Gateschaltung 1301 ausgegeben wird, wird verzweigt und mit der CPU 141 und auch einer der parallelen Signalleitungen in der externen Anschlussleitung verbunden. Als ein Ergebnis davon werden die CPU 141 und ein externer Beteiligter, der das Signal empfängt, darüber informiert, dass sich eine lokale Einheit und alle Einheiten, die mit den Abschnitten näher zu dem ersten Einheitenanschluss 18a als die lokale Einheit in dem Messsystem, das eine Mehrzahl an in Serie verbundener Sensorsteuerungen einschließt, verbunden sind, sich in dem Vorgangsbeendigungszustand befinden.
Die UND-Gateschaltung 1303 wird mit dem OK-Signal versorgt, das von der CPU 141 zu der FPGA 130 eingegeben wird, und mit dem Verbindungs-OK-Signal (erstes spezifiziertes Bestimmungssignal), das von dem ersten Einheitenanschluss 18a zu der FPGA 130 eingegeben wird, und gibt das Verbindungs-OK-Signal (zweites spezifiziertes Bestimmungssignal), das aus der Logikoperation resultiert, zu dem zweiten Einheitenanschluss 18b aus. Die Signalleitung des Verbindungs-OK-Signals, das von dem ersten Einheitenanschluss 18a eingegeben wird, wird durch den Pull-up-Widerstand 1304 auf eine solche Art und Weise hochgezogen, dass die Eingabe zu der UND-Gateschaltung 1303 eine große Stärke annimmt, wenn der erste Einheitenanschluss 18a nicht mit weiteren Sensorsteuerungen verbunden ist. Das Verbindungs-OK- Signal, das von der UND-Gateschaltung 1303 ausgegeben wird, wird auch verzweigt und mit der CPU 141 und auch mit einer der parallelen Signalleitungen in der externen Anschlussleitung verbunden. Als ein Ergebnis davon werden die CPU 141 und ein externer Beteiligter, der das Signal empfängt, darüber informiert, dass eine lokale Einheit und alle Einheiten, die mit den Abschnitten näher zu dem ersten Einheitenanschluss 18a als die lokale Einheit in dem Messsystem, das eine Mehrzahl an in Serie verbundener Sensorsteuerungen einschließt, verbunden sind, sich in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befinden. Wenn die lokale Einheit an dem Stromabwärtsende des Verbindungs-OK-Signals in dem Messsystem angeordnet ist (in diesem Fall auf der Seite näher zu dem zweiten Einheitenanschluss 18b), bildet das Verbindungs-OK-Signal, das zu der externen Anschlussleitung ausgegeben wird, ein Gesamtbestimmungs-Signal (in dieser Ausführungsform ein Gesamt-OK-Signal), das anzeigt, dass das Bestimmungsergebnis aller Sensorsteuerungen des Messsystems das spezifizierte Ergebnis sind (bei dieser Ausführungsform ein Erfolg).
Die Konfiguration eines Messsystems C, das drei in Reihe angeschlossene Sensorsteuerungen einschließt, ist in 35 gezeigt. Anders als die Konfiguration des in 16 gezeigten Messsystems A, ist in 35 nur die Konfiguration gezeigt, die das Triggersignal und das OK-Signal einschließen. In diesem System wird die Einheitenzahl mit jeder Sensorsteuerung durch einen ähnlichen Vorgang mit dem Messsystem A verbunden. Der eine Kamera bereitstellende Sensorkopf 2 ist mit jeder Sensorsteuerung verbunden, die wiederum das Bild verarbeitet, das von dem damit verbundenen Sensorkopf 2 eingegeben wird. Das Ergebnis dieser Verarbeitung wird mit einer voreingestellten Referenz verglichen, um einen Erfolg oder ein Fehlschlagen festzustellen. In dem Gesamtmesssystem werden beispielsweise die Bilder eines einzelnen Gegenstands durch die Sensorköpfe 2 unter verschiedenen Winkeln oder die Bilder von verschiedenen Punkten eines einzelnen Gegenstands aufgenommen, und nur wenn das Bestimmungsergebnis aller aufgenommenen Bilder ein Erfolg ist, wird das Gesamtbestimmungsergebnis als ein Erfolg angesehen.
Der Sensorkopf 2 kann nur mit einem Teil der Sensorsteuerungen verbunden sein, und die nicht mit dem Sensorkopf 2 verbundenen Sensorsteuerungen können die zu verarbeitenden Messdaten von anderen Sensorsteuerungen empfangen. Beispielsweise ist der Sensorkopf 2 nur mit der Sensorsteuerung A verbunden und es wird das Bild von der Sensorsteuerung A zu den Sensorsteuerungen B, C übertragen. Jede Sensorsteuerung verarbeitet einen anderen Abschnitt des gleichen Bildes oder verarbeitet das gleiche Bild auf eine unterschiedliche Weise. Das Verarbeitungsergebnis wird mit einer voreingestellten Referenz verglichen, um einen Erfolg oder ein Fehlschlagen festzustellen. In dem Gesamtmesssystem wird das Gesamtbestimmungsergebnis als ein Erfolg angesehen, wenn das Bestimmungsergebnis aller Sensorsteuerungen ein Erfolg ist.
In 35 übertragen die durch durchgezogene Linien dargestellten Signalleitungen das Signal, das tatsächlich für den Systembetrieb verwendet wird. Andererseits übertragen die Signalleitungen, die durch gestrichelte Linien dargestellt sind, obwohl sie vorhanden sind, kein Signal das tatsächlich für den Systembetrieb verwendet wird.
Das externe Triggersignal wird zu der Steuerung A eingegeben. Die Triggersteuerungs-Schaltung 138 der Steuerung A wählt ein externes Triggersignal aus, und gibt beruhend auf dem externen Triggersignal ein Verbindungs-Triggersignal aus. Wenn das externe Triggersignal jedoch eingegeben wird, während sich eine der Sensorsteuerungen des Messsystems C in dem Arbeitsphasenstatus (Belegtmodus) befindet, erachtet die Steuerung A ein spezielles externes Triggersignal als unwirksam und gibt kein Verbindungs-Triggersignal aus. Die Unwirksam keit des externen Triggersignals kann durch die CPU 141 zu einer externen Vorrichtung gemeldet werden. Die Triggersteuerungs-Schaltung 138 der Steuerungen B, C wählt das Verbindungs-Triggersignal aus. Als ein Ergebnis davon triggert das externe Triggersignal den Messvorgang für das gesamte Messsystem C. Das externe Triggersignal kann individuell bei jeder Steuerung ohne Verwendung des Verbindungs-Triggersignals angelegt werden.
Wie aus der Verdrahtung bezüglich der UND-Gateschaltung 1303 jeder Sensorsteuerung gesehen werden kann, wird das Gesamt-OK-Signal ausgegeben, wenn alle CPUs 141 ein OK-Signal ausgeben.
Obwohl es nicht gezeigt ist, wird eine Verdrahtung, die ähnlich jener des OK-Signals ist, für das Freigabesignal gelegt, und wenn alle CPUs 141 das Freigabesignal ausgeben, wird das Verbindungs-Freigabesignal von der Steuerung A zu einer externen Vorrichtung ausgegeben.
Die für jede Sensorsteuerung benötigte Zeit zum Durchführen des Messvorgangs ist nicht notwendigerweise gleich, und die Verzögerungszeit des internen Triggersignals kann von einer Sensorsteuerung zur anderen schwanken, oder es kann jede Sensorsteuerung mit einem externen Triggersignal mit einem unterschiedlichen Timing versorgt werden. Der Zeitpunkt, zu dem jede Sensorsteuerung den Messvorgang beendet und in den Vorgangsbeendigungszustand eintritt, kann daher jeweils unterschiedlich sein. Bis die Sensorsteuerung den Vorgangsbeendigungszustand erreicht, wird andererseits die OK-Signal-Ausgabe nach Beendigung des vorherigen Messvorgangs beibehalten. In der Übergangszeit, während der der Messvorgang beruhend auf dem externen Triggersignal für das gesamte Messsystem oder einer Gruppe von externen Triggersignals, die individuell zu jeder Sensorsteuerung mit aufeinander bezogenen Timings eingegeben wird, für einige Sensorsteuerungen aber nicht für alle Sensorsteuerungen beendet ist, kann daher das Gesamt-OK-Signal nicht das korrekte Bestimmungsergebnis des gesamten Messsystems anzeigen. In Hinblick darauf wird das zu einer externen Vorrichtung ausgegebene Verbindungs-Freigabesignal von der Steuerung A überwacht, und nur nach Bestätigung, dass alle Sensorsteuerungen in den Vorgangsbeendigungszustand eingetreten sind, wird das aktuelle Gesamt-OK-Signal verwendet. Dann kann das Bestimmungsergebnis des Gesamtmesssystem korrekt verwendet werden. Alternativ dazu kann das Gesamt-OK-Signal nach Ablauf einer ausreichend langen Zeitdauer verwendet werden, um den Messvorgang nach Anlegen des externen Triggersignal an das Messsystem zu beenden. Auch auf diese Weise kann das Bestimmungsergebnis des gesamten Messsystem korrekt verwendet werden.
Gemäß dieser Ausführungsform wird jedoch das Gesamt-OK-Signal nur ausgegeben, wenn alle Sensorsteuerungen sich in dem Vorgangsbeendigungszustand befinden, um die Verwendung des Messsystems weiter zu vereinfachen. Dadurch zeigt das Gesamt-OK-Signal immer das korrekte Bestimmungsergebnis des gesamten Messsystems an. Insbesondere überwacht die CPU 141 der Steuerung A mit der Einheitenzahl 0 das Verbindungs-Freigabesignal (die Ausgabe der UND-Gateschaltung 1301 in 34), das zu der CPU 141 eingegeben wird, und gibt das OK-Signal entsprechend dem Bestimmungsergebnis nur aus, wenn das spezielle Signal eine große Stärke aufweist.
Eine ähnliche Funktion kann auch implementiert werden durch Verändern der internen Schaltungs-Konfiguration der FPGA 130 auf eine solche Art und Weise, dass die UND-Gateschaltung 1303 der Steuerung A ersetzt wird durch einen Gatetyp mit drei Eingängen, und dass zusätzlich zu dem OK-Signal von der CPU 141 und dem Verbindungs-OK-Signal von dem ersten Einheitenanschluss 18a das Ausgabesignal der UND-Gateschaltung 1301 zu der UND-Gateschaltung 1303 eingegeben wird. Diese Veränderung der Schaltungskonfiguration kann realisiert werden durch Erteilen einer Instruktion zur Veränderung der Schaltung von der CPU 141 durch das Register 134 unter der Voraussetzung, dass die Einheitenzahl Null ist. In diesem Fall gibt die CPU 141 unabhängig von dem Status des Verbindungs-Freigabesignals, das in den Monitor eingegeben wird, unmittelbar nach Beendigung des Messvorgangs das OK-Signal aus, das zu der UND-Gateschaltung 1303 gemäß dem Bestimmungsergebnis eingegeben wird.
Die Sensorsteuerungs-Schaltung mit dem OK-Signal gemäß einer weiteren Ausführungsform sind in dem Blockdiagramm von 36 gezeigt. Gemäß dieser Ausführungsform werden die Verbindungs-OK-Signale entlang paralleler Signalleitungen übertragen. Die Signalleitungen von dem ersten Einheitenanschluss 18a zu dem zweiten Einheitenanschluss 18b sind jedoch jeweils ersetzt durch einen Anschluss, z. B. von Anschluss (a) zu Anschluss (b) oder von Anschluss (b) zu Anschluss (c), etc. Ein OK-Signal, das von der CPU 141 ausgegeben wird, wird an den Anschluss (a) des zweiten Einheitenanschluss 18b angelegt. Gemäß dieser Ausführungsform kann ein Messsystem mit Sensorsteuerungen konfiguriert werden, deren Zahl nicht größer ist als die Zahl der parallelen Signalleitungen des Verbindungs-OK-Signals, zusätzlich zu einer spezifizierten Sensorsteuerung, um das Gesamt-OK-Signal auszugeben. Auch kann gemäß dieser Ausführungsform mit den drei parallelen Leitungen für das Verbindungs-OK-Signal eine beliebige Anzahl an Signalleitungen verwendet werden.
Alle Verbindungs-OK-Signale, die von dem ersten Einheitenanschluss 18a eingegeben werden, werden durch UND-Operation in der UND-Gateschaltung 1305 zum Ausgeben eines Logikprodukts verarbeitet, das in die CPU 141 eingegeben wird. Die CPU 141 gibt ein Gesamt-OK-Signal extern unter der Voraussetzung aus, dass die Ausgabe der UND-Gateschaltung 1305 eine große Stärke besitzt (es wird das OK-Signal eingegeben) und dass das Bestimmungsergebnis der lokalen Einheit ein Erfolg ist. Gemäß dieser Ausführungsform wird auch das Freigabesignal auf die gleiche Weise verarbeitet wie in der vorerwähnten Ausführungsform, und nur wenn das Verbindungs-Freigabesignal eine große Stärke aufweist, kann die CPU 141 das Gesamt-OK-Signal ausgeben. Auf diese Weise wird verhindert, dass ein fehlerhaftes Gesamt-OK-Signal während der Übergangszeit ausgegeben wird, bevor die Bestimmungsergebnisse aller Sensorsteuerungen ausgegeben sind.
Ohne Bereitstellen der UND-Gateschaltung 1305 können alle Verbindungs-OK-Signale, die von dem ersten Einheitenanschluss 18a eingegeben werden, direkt zu der CPU 141 eingegeben und durch UND-Operation entsprechend einem Programm verarbeitet werden. Dadurch kann die spezifizierte Sensorsteuerung, die das Gesamt-OK-Signal ausgibt, über das individuelle Bestimmungsergebnis jeder Sensorsteuerung informiert werden und kann unter Verwendung der speziellen Information detailliertere Informationen über das Bestimmungsergebnis zusätzlich zu dem Gesamt-OK-Signal ausgeben.
Die Konfiguration zur Erzeugung eines Gesamtbestimmungs-Signals ist nicht auf die beschränkt, die die oben beschriebene Gatterschaltung verwendet. Stattdessen kann eine ähnliche Funktion implementiert werden durch die Programmverarbeitung in der CPU 141. In einem solchen Fall kann der Vorgangsbeendigungszustand oder der spezifizierte Bestimmungsstatus durch Kommunikation zwischen den CPUs übertragen werden. Jedoch ist die Konfiguration mit der Gatterschaltung insoweit vorteilhafter, als sie ein Gesamtbestimmungs-Signal früher ausgeben kann.
Die spezifizierte Sensorsteuerung zum Ausgeben des Gesamtbestimmungs-Signals kann an einer Stelle mit Ausnahme der Enden des Messsystems angeordnet sein. Dies kann realisiert werden durch Übertragen des Vorgangsbeendigungszustands und des spezifizierten Bestimmungsstatus von den Sensorsteuerungen an den Enden des Mess systems zu der spezifizierten Sensorsteuerung sowohl wenn die Gatterschaltung verwendet wird, als auch, wenn das Programm abgearbeitet wird.
Die nachfolgend beschriebenen zusätzlichen Aspekte der Erfindung sind sowohl auf eine Sensorsteuerung anwendbar, die verschiedene Konfigurationen der Steuerungsschaltung aufweist, als auch auf eine Sensorsteuerung, die eine Steuerungsschaltung einschließt, die eine programmierbare Logikschaltung und eine CPU aufweist. Die Steuerungsschaltung kann eine CPU aber keine programmierbare Logikschaltung einschließen, oder eine integrierte Schaltung mit einem bestimmten Design.
(1) Eine Sensorsteuerung ist als eine einzelne Einheit konfiguriert und enthält eine Steuerungsschaltung zum Durchführen des Messvorgangs, einen ersten Einheitenanschluss und einen zweiten Einheitenanschluss, die verwendbar sind zur Verbindung mit weiteren Sensorsteuerungen, einen Oszillator zum Ausgeben eines ersten Taktsignals, einen ersten Taktweg zum Übertragen eines zweiten Taktsignals, das von dem ersten Einheitenanschluss eingegeben wird, einen Taktschaltkreis zum Auswählen des ersten Taktsignals oder des zweiten Taktsignals und zum Anlegen des ausgewählten Taktsignals an wenigstens den Teil der Steuerungsschaltung, der in die Datenübertragung involviert ist, und einen zweiten Taktweg zum Ausgeben des ausgewählten Taktsignals zu dem zweiten Einheitenanschluss.
Diese Konfiguration löst das Problem der konventionellen Sensorsteuerung, dass eine ausreichende Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung mit anderen Sensorsteuerungen unmöglich ist. Durch diese Konfiguration kann wenigstens der Teil der Steuerungsschaltung, der in Datenübertragung involviert ist, unter Verwendung von entweder der Taktsignalausgabe durch den Oszillator der lokalen Einheit oder des Taktsignal, der von einer weiteren damit verbundenen Sensorsteuerung erhalten wird, betrieben werden. Wenn das von der weiteren Sensorsteuerung erhaltene Taktsignal verwendet wird, erleichtert der Taktsynchronismus mit der Steuerungsschaltung einer solchen weiteren Sensorsteuerung die Hochgeschwindigkeitsübertragung der Messdaten. Durch Verwenden dieser Sensorsteuerung kann ein Messsystem, das drei und mehr Sensorsteuerungen einschließt, die in Serie miteinander verbunden sind, konfiguriert werden, bei dem ein gemeinsames Taktsignal an wenigstens einen Teil der Steuerungsschaltung jeder Sensorsteuerung angelegt wird, die in Datenübertragung involviert ist.
(2) Eine Sensorsteuerung ist als eine einzelne Einheit konfiguriert und enthält eine Steuerungsschaltung zum Durchführen des Messvorgangs und einen Anschluss zum Anschließen eines Messkopfes, wobei die Steuerungsschaltung von dem Sensorkopf die Information zum Spezifizieren des Sensorkopfes erhält, wie beispielsweise die Typdaten oder die Information zum Definieren der Funktion oder Leistungsfähigkeit der Sensorsteuerung, wie beispielsweise die Schaltungsdaten oder die Einstellungsparameter, und entsprechend der so erhaltenen Information die Funktion oder Leistungsfähigkeit der Steuerungsschaltung zum Verarbeiten der Messdaten verändert.
Diese Konfiguration löst das Problem der konventionellen Sensorsteuerung, dass der Einstellvorgang einen Betriebsschalter oder Verbinden eines externen Computers oder dergleichen erfordert, damit die Funktion oder die Leistungsfähigkeit der Sensorsteuerung eingestellt werden kann, so dass die Funktion oder Leistungsfähigkeit der Sensorsteuerung leichter eingestellt werden kann. Im Übrigen ist die Korrektur der Sensorkopfausgabe durch Erhalten von Information zur Korrektur der individuellen Unterschiede aus den Ausgaben des Sensorkopfs in dem Konzept des Veränderns der Funktion oder Leistungsfähigkeit der hier verwendeten Sensorsteuerung nicht eingeschlossen. Nach diesem Aspekt der Erfindung (2) bildet der Einheitenanschluss keinen essentiellen Teil der Erfindung.
(3) Ein Messsystem enthält eine Mehrzahl an Sensorsteuerungen, die jeweils als eine einzelne Einheit konfiguriert und in Serie miteinander verbunden sind, wobei jede Sensorsteuerung eine Steuerungsschaltung einschließt zum Durchführen des Messvorgangs und einen Einheitenanschluss, der verwendbar ist zur Verbindung mit einer weiteren Sensorsteuerung, wobei die Steuerungsschaltung jeder Sensorsteuerung den Messvorgang als Antwort auf ein daran angelegtes Triggersignal durchführt und den Vorgangsbeendigungszustand nach Beendigung des Messvorgangs einnimmt, während die Steuerungsschaltung den spezifizierten Bestimmungsstatus einnimmt, wenn das Bestimmungsergebnis des zu messenden Objekts ein spezifiziertes ist, wobei jede Sensorsteuerung zu und von weiteren damit verbundenen Sensorsteuerungen ein Signal übertragen und empfangen kann, das anzeigt, ob der Vorgangsbeendigungszustand oder der spezifizierte Bestimmungsstatus vorliegt, so dass wenigstens eine spezifizierte Sensorsteuerung feststellen kann, dass sich alle Sensorsteuerungen in dem Vorgangsbeendigungszustand befinden und dass sich alle Sensorsteuerungen in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befinden, und nach Feststellung des spezifizierten Bestimmungsstatus gibt die spezifizierte Sensorsteuerung ein Gesamtbestimmungs-Signal aus.
Diese Konfiguration löst das Problem des konventionellen Messsystems, dass der spezifizierte Bestimmungsstatus aller in dem Messsystem eingeschlossenen Sensorsteuerungen nicht leicht von einer externen Vorrichtung gewusst werden kann. Nachdem jede Sensorsteuerung mit einem Triggersignal versorgt wurde und das Bestimmungsergebnis aller Sensorsteuerungen erhältlich wird, und wenn das Bestimmungsergebnis aller Sensorsteuerungen das spezifiziert Ergebnis ist, dann gibt die spezifizierte Sensorsteuerung bei dieser Konfiguration ein Gesamtbestimmungs-Signal aus. Daher kann das Gesamtbestimmungs ergebnis von dem Messsystem erhalten werden. Selbst wenn das Timing des Erhalts des Bestimmungsergebnisses von einer Sensorsteuerung zur anderen während der Übergangszeit schwankt, bevor alle Bestimmungsergebnisse erhältlich werden, wird die Instabilität des Gesamtbestimmungs-Signals vermieden. Typischerweise ist das Bestimmungsergebnis entweder ein Erfolg oder ein Fehlschlagen, und der spezifizierte Bestimmungsstatus ist ein Erfolg. In diesem Fall zeigt die Ausgabe des Gesamtbestimmungs-Signals an, dass alle Sensorsteuerungen als ein Erfolg festgestellt wurden. Das Triggersignal kann als ein gemeinsames Signal an alle Sensorsteuerungen angelegt werden oder individuell an jede einzelne von ihnen. Jede Sensorsteuerung kann nach Beendigung eines gegebenen Messvorgangs in einen Bereitschaftsmodus eintreten, bereit zum Empfang des Triggersignals für den nächsten Messvorgang. In diesem Fall kann der Bereitschaftsmodus als der Vorgangsbeendigungszustand angesehen werden.
Eine Sensorsteuerung, die dieses Messsystem darstellt, kann einen ersten Einheitenanschluss und einen zweiten Einheitenanschluss enthalten und das nachfolgend beschriebene Merkmal aufweisen.
Unabhängig von ihrer Position in dem Messsystem ist das gemeinsame Merkmal der Sensorsteuerungen, dass die Steuerungsschaltung jeder Sensorsteuerung den Messvorgang als Antwort auf ein daran angelegtes Triggersignal durchführt und den Vorgangsbeendigungszustand nach Beendigung des Messvorgangs und den spezifizierten Bestimmungsstatus einnimmt, wenn das Bestimmungsergebnis für das zu messende Objekt ein spezifiziertes Ergebnis ist.
Weiter ist eine Sensorsteuerung mit dem folgenden beschriebenen Merkmal an einem Ende eines Messsystems angeordnet und kann als eine spezifizierte Sensorsteuerung verwendet werden, um ein Gesamtbestimmungs-Signal auszugeben. Insbesondere führt die Steuerungsschaltung der Sensorsteuerung den Vorgang des Ausgebens eines Gesamtbestimmungs-Signals durch den ersten Einheitenanschluss unter der Voraussetzung durch, dass sie mit einem Beendigungs-Signal versorgt wird, das anzeigt, dass die weiteren Sensorsteuerungen sich in dem Vorgangsbeendigungszustand befinden, dass sich die lokale Einheit in dem Vorgangsbeendigungszustand befindet, dass sie durch den ersten Einheitenanschluss mit einem spezifizierten Bestimmungssignal versorgt wird, das anzeigt, dass die weiteren Sensorsteuerungen sich in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befinden, und dass sich die lokale Einheit in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befindet. Alternativ dazu schließt die Sensorsteuerung ein Mittel zum Einstellen der Steuerungsschaltung ein, um solche Vorgänge durchzuführen.
Des weiteren kann eine Sensorsteuerung mit dem im folgenden beschriebenen Merkmal als eine Sensorsteuerung verwendet werden, die nicht an den Enden des Messsystems angeordnet ist. Insbesondere führt die Steuerungsschaltung der Sensorsteuerung einerseits den Vorgang des Ausgebens eines zweiten Beendigungssignals durch den zweiten Einheitenanschluss unter der Voraussetzung durch, dass sie mit einem ersten Beendigungssignal durch den ersten Einheitenanschluss versorgt wird, und dass sich die lokale Einheit in dem Vorgangsbeendigungszustand befindet, und führt andererseits den Vorgang des Ausgebens eines zweiten spezifizierten Bestimmungssignals durch den zweiten Einheitenanschluss unter der Bedingung durch, dass sie mit einem ersten spezifizierten Bestimmungssignal durch den ersten Einheitenanschluss versorgt wird und dass sich die lokale Einheit in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befindet. Alternativ dazu schließt die Sensorsteuerung ein Mittel zum Einstellen der Steuerungsschaltung zum Durchführen solcher Vorgänge ein.
Weiter kann eine Sensorsteuerung mit dem im folgenden beschriebenen Merkmal als eine Sensorsteuerung verwendet werden, die an dem Ende des Messsystems weit entfernt von der spezifizierten Sen sorsteuerung angeordnet ist. Insbesondere führt die Steuerungsschaltung der Sensorsteuerung den Vorgang des Ausgebens eines Beendigungssignals durch den zweiten Einheitenanschluss in dem Vorgangsbeendigungszustand durch, und führt den Vorgang des Ausgebens eines spezifizierten Bestimmungssignal durch den zweiten Einheitenanschluss in dem spezifizierten Bestimmungsstatus durch. Alternativ dazu schließt die Sensorsteuerung ein Mittel zum Einstellen der Steuerungsschaltung zum Durchführen solcher Vorgänge ein.
(4) Eine Sensorsteuerung ist konfiguriert als eine einzelne Einheit und enthält eine Steuerungsschaltung zum Durchführen des Messvorgangs und einen ersten Einheitenanschluss und einen zweiten Einheitenanschluss, die verwendbar sind zur Verbindung mit weiteren Sensorsteuerungen, wobei die Steuerungsschaltung den Messvorgang als Antwort auf ein daran angelegtes Triggersignal durchführt, und wenn das Bestimmungsergebnis für das zu messende Objekt ein spezifiziertes Ergebnis ist, den spezifizierten Bestimmungsstatus einnimmt, und wobei die Steuerungsschaltung den Vorgang des Ausgebens eines zweiten spezifizierten Bestimmungssignals durch den zweiten Einheitenanschluss unter der Voraussetzung durchführt, dass ein erstes spezifiziertes Bestimmungssignal durch den ersten Einheitenanschluss eingegeben wird, und dass die lokale Einheit den spezifizierten Bestimmungsstatus einnimmt. Alternativ dazu schließt die Sensorsteuerung ein Mittel zum Einstellen der Steuerungsschaltung zum Durchführen derartiger Vorgänge ein.
Die Verwendung der Sensorsteuerung mit dieser Konfiguration löst das Problem der konventionellen Sensorsteuerung, dass wenn drei oder mehr Sensorsteuerungen in Serie miteinander verbunden sind, es von Außen nicht einfach ist zu wissen, dass sich alle Sensorsteuerungen in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befinden, und es kann leicht ein Messsystem konstruiert werden, bei dem ein Gesamtbestimmungs- Signal ausgegeben wird, wenn alle in Reihe verbundenen Sensorsteuerungen den spezifizierten Bestimmungsstatus einnehmen.
Bei der in 4 gezeigten Sensorsteuerung besteht, wie in Bezug auf 8 erläutert wurde, der Messdatenübertragungsweg zwischen den Einheiten aus acht parallelen Datenleitungen, um die FPGA 130 direkt mit den Einheitenanschlüssen 180a, 180b zu verbinden. Der Messdatenübertragungsweg zwischen den Einheiten ist jedoch nicht auf eine solche Konstruktion beschränkt, sondern kann alternativ dazu wie in 37 gezeigt konfiguriert sein. In der in 37 gezeigten Konfiguration, ist anders als in der in 4 gezeigten Konfiguration, eine erste Verbindungs-I/F-Schaltung 190a in der Mitte des ersten Verbindungswegs P1a angeordnet und eine zweite Verbindungs-I/F-Schaltung 190b ist in der Mitte des zweiten Verbindungswegs P1b angeordnet. Die Verbindungs-I/F-Schaltungen 190a, 190b, schließen, wie die in 6 gezeigte Sensorkopf-I/F-Schaltung, eine Seriell/Parallel-Umwandlungsschaltung und eine Parallel/Seriell-Umwandlungsschaltung ein, und die Messdaten werden parallel zu und von der FPGA 130 übertragen, während die Messdaten seriell zu und von weiteren Sensorsteuerungen übertragen werden, die durch den Einheitenanschluss 180a oder 180b angeschlossen sind. Dadurch können die Sensorsteuerungen nicht direkt durch einen Einheitenanschluss verbunden sein, aber leicht durch ein Kabel, um die Messdaten mit hoher Geschwindigkeit zu übertragen. Auch können, wenn die Messdaten parallel zwischen Sensorsteuerungen ohne eine Verbindungs-I/F-Schaltung übertragen werden, wie in 4 gezeigt ist, die Sensorsteuerungen selbstverständlich miteinander durch ein Kabel miteinander verbunden sein.
Ein spezieller Abschnitt der Sensorsteuerungs-Schaltung, der als eine einzelne integrierte Schaltung ausgebildet sein soll, ist in Abhängigkeit von den verschiedenen Fällen unterschiedlich. 38 zeigt ein Beispiel bei dem die FPGA und weitere Schaltungsblöcke integriert sind.
In diesem Fall hat die Gesamt-Sensorsteuerungs-Schaltung 100 die gleiche Blockkonfiguration wie in 37, bei der die FPGA 130, die CPU 141, die Sensorkopf-I/F-Schaltung 110 und die Verbindungs-I/F-Schaltungen 190a, 190b in einer integrierten Einchipschaltung 125 angeordnet sind. Bei der in 38 gezeigten Konfiguration aller in dem CPU-Block 140 von 37 eingeschlossener Schaltungen ist die CPU 141 in der integrierten Schaltung 125 angeordnet, wohingegen die anderen Schaltungen, einschließlich der seriellen Kommunikations-I/F-Schaltung 142, dem CPU-ROM 143 und dem CPU-RAM 144 außerhalb der integrierten Schaltung 125 angeordnet sind. Mit Ausnahme der FPGA 130 werden die Schaltungsblöcke in der integrierten Schaltung 125 beim Herstellungsvorgang der integrierten Schaltung fest ausgebildet und nicht als eine programmierbare oder umkonfigurierbare Schaltung. Trotzdem können ein Teil oder alle diese Schaltungsblöcke zeitweise oder dauerhaft als in der FPGA programmierte Schaltungen implementiert sein. Eine Sensorsteuerung mit einer CPU als programmierte Schaltung und eine programmierbare Logikschaltung, die nicht als eine CPU verwendet wird, ist ebenfalls eine Ausführungsform der Sensorsteuerung, bei der die Steuerungseinheit eine programmierbare Logikschaltung und eine CPU aufweist.

Claims

Als eine einzelne Einheit konfigurierte Sensorsteuerung, enthaltend: eine Steuerungseinheit mit einer programmierbaren Logikschaltung und einer CPU zum Steuern des Betriebs der Sensorsteuerung; einen Einheitenanschluss, der verwendbar ist zur Verbindung mit weiteren Sensorsteuerungen; und einen Verbindungsweg, der einen Messdatenübertragungsweg zwischen der programmierbaren Logikschaltung und dem Einheitenanschluss einschließt, und der einen Signalübertragungsweg zwischen der Steuerungseinheit und dem Einheitenanschluss bildet; wobei, wenn eine weitere Sensorsteuerung mit dem Einheitenanschluss verbunden ist, die Messdaten zwischen der programmierbaren Logikschaltung und der programmierbaren Logikschaltung der weiteren Sensorsteuerung übertragen werden können.
Sensorsteuerung nach Anspruch 1, wobei der Einheitenanschluss einen ersten Einheitenanschluss und einen zweiten Einheitenanschluss enthält; wobei der Verbindungsweg einen ersten Verbindungsweg enthält, der mit dem ersten Einheitenanschluss verbunden ist, und einen zweiten Verbindungsweg, der mit dem zweiten Einheitenanschluss verbunden ist; und wobei der Messdatenübertragungsweg, der in dem ersten Verbindungsweg enthalten ist, und der Messdatenübertragungsweg, der in dem zweiten Verbindungsweg enthalten ist, außerhalb der programmierbaren Logikschaltung voneinander getrennt sind.
Sensorsteuerung nach Anspruch 1 oder 2, weiter enthaltend eine Vorrichtung ausgewählt aus einer Vorrichtung zum Verändern von wenigstens einem Teil der Schaltungsdaten der programmierbaren Logikschaltung und einer Vorrichtung zum Verändern der Parameter, die in der programmierbaren Logikschaltung eingestellt sind, auf eine solche Art und Weise, dass die Inhalte der zu verarbeitenden Messdaten geändert werden.
Sensorsteuerung nach Anspruch 1, weiter enthaltend: einen Oszillator zum Ausgeben eines ersten Taktsignals; einen Taktweg zum Übertagen eines zweiten Taktsignals, das von dem Einheitenanschluss eingegeben wird; und einen Taktschaltkreis zum Anlegen des ausgewählten ersten Taktsignals oder des zweiten Taktsignals an eine programmierbare Logikschaltung.
Sensorsteuerung nach Anspruch 2, weiter enthaltend: einen Oszillator zum Ausgeben eines ersten Taktsignals; einen ersten Taktweg zum Übertragen eines zweiten Taktsignals, das von dem ersten Einheitenanschluss eingegeben wird; einen Taktschaltkreis zum Anlegen des ausgewählten ersten Taktsignals oder des zweiten Taktsignals an eine programmierbare Logikschaltung; und einen zweiten Taktweg zum Ausgeben des ausgewählten Taktsignals zu dem zweiten Einheitenanschluss.
Sensorsteuerung nach Anspruch 1 oder 2, weiter enthaltend einen Datenübertragungsweg, der mit einer CPU in dem Verbindungsweg verbunden ist, wobei, wenn eine weitere Sensorsteuerung mit dem Einheite nanschluss verbunden ist, die Daten zwischen der CPU und der CPU der weiteren Sensorsteuerung übertragen werden können.
Sensorsteuerung nach Anspruch 1 oder 2, weiter enthaltend: einen Sensorkopfanschlussabschnitt, der verwendet wird zum Anschließen eines Sensorkopfs; und einen Sensorkopfweg zum Anschließen einer programmierbaren Logikschaltung und des Sensorkopfanschlussabschnitts, um die Messdaten zu übertragen.
Sensorsteuerung nach Anspruch 7, wobei die in einer programmierbaren Logikschaltung programmierte Schaltung eine Rechenoperations-Schaltung einschließt zum Durchführen der Rechenoperation mit den Messdaten, die durch den ausgewählten Verbindungsweg oder den Sensorkopfweg erhalten werden, und einen Datenwegschaltkreis zum Verbinden von dem ausgewählten Verbindungsweg oder der Sensorkopfschaltung mit der Rechenoperations-Schaltung.
Sensorsteuerung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die bei einer programmierbaren Logikschaltung programmierte Schaltung eine Rechenoperations-Schaltung einschließt zum Durchführen der Rechenoperation mit den Messdaten, die durch den Verbindungsweg erhalten werden, und wobei, wenn eine weitere Sensorsteuerung mit dem Einheitenanschluss verbunden ist, die Rechenoperation mit den Messdaten durchgeführt werden kann, die von der weiteren Sensorsteuerung erhalten werden.
Sensorsteuerung nach Anspruch 1 oder 2, weiter enthaltend eine Speichervorrichtung, die mit der programmierbaren Logikschaltung verbunden ist; wobei die bei der programmierbaren Logikschaltung programmierte Schaltung einen Datenweg einschließt zum Speichern der Messdaten, die durch den Verbindungsweg erhalten werden, in der Speichervorrichtung; und wobei, wenn eine weitere Sensorsteuerung mit dem Einheitenanschluss verbunden ist, die von der weiteren Sensorsteuerung erhaltenen Messdaten gespeichert werden können.
Messsystem, das eine Mehrzahl von in Reihe miteinander verbundener Sensorsteuerungen enthält, wobei jede als eine Einheit konfiguriert ist, wobei jede Sensorsteuerung einschließt: eine Steuerungseinheit mit einer programmierbaren Logikschaltung und einer CPU zum Steuern des Betriebs der Sensorsteuerung; einen Einheitenanschluss, der verwendbar ist zur Verbindung mit einer weiteren Sensorsteuerung; und einen Verbindungsweg, der einen Signalübertragungsweg zwischen der Steuerungseinheit und dem Einheitenanschluss bildet, der einen Messdatenübertragungsweg zwischen der programmierbaren Logikschaltung und dem Einheitenanschluss einschließt; wobei, wenn eine weitere Sensorsteuerung mit dem Einheitenanschluss verbunden ist, die Messdaten zwischen der ersten programmierbaren Logikschaltung und der programmierbaren Logikschaltung der weiteren Sensorsteuerung übertragen werden können; wobei wenigstens eine Sensorsteuerung weiter einen Sensorkopfanschlussabschnitt einschließt, der verwendbar ist zur Verbindung mit dem Sensorkopf, und einen Sensorkopfweg zum Übertragen der Messdaten durch Verbinden der programmierbaren Logikschaltung und des Sensorkopfanschlussabschnitts, wobei die wenigstens eine Sensorsteuerung mit dem Sensorkopf verbunden ist; und wobei die Messdaten von der ersten Sensorsteuerung übertragen werden, die eine der mit dem Sensorkopf verbundenen Sensorsteuerungen darstellt, zu der zweiten Sensorsteuerung, die eine der weiteren Sensorsteuerungen darstellt.
Messsystem nach Anspruch 11, wobei der Einheitenanschluss jeder Sensorsteuerung einen ersten Einheitenanschluss und einen zweiten Einheitenanschluss einschließt; wobei der Verbindungsweg einer jeden Sensorsteuerung einen ersten Verbindungsweg zum Anschließen des ersten Einheitenanschlusses einschließt und einen zweiten Verbindungsweg zum Anschließen des zweiten Einheitenanschlusses; und wobei der Messdatenübertragungsweg, der in dem ersten Verbindungsweg eingeschlossen ist, und der Messdatenübertragungsweg, der in dem zweiten Verbindungsweg eingeschlossen ist, außerhalb der programmierbaren Logikschaltung voneinander getrennt sind.
Messsystem nach Anspruch 11 oder 12, wobei die von der ersten Sensorsteuerung zu der zweiten Sensorsteuerung übertragenen Messdaten von dem Sensorkopf ausgegeben werden, der mit der ersten Sensorsteuerung verbunden ist.
Messsystem nach Anspruch 13, wobei die erste Sensorsteuerung weiter einen Sensorkopfanschlussabschnitt einschließt, der verwendbar ist zur Verbindung mit dem Sensorkopf, und einen Sensorkopfweg zum Verbinden der programmierbaren Logikschaltung und des Sensorkopfanschlussabschnitts, um die Messdaten zu übertragen, wobei die programmierbare Logikschaltung eine Rechenoperations-Schaltung einschließt zum Durchführen der Rechenoperation mit den Messdaten und einen Datenweg zum aufgeteilten Anwenden der durch den Sensorkopfweg erhaltenen Messdaten zwischen der Rechenoperations-Schaltung und dem Verbindungsweg, und wobei die in der programmierbaren Logikschaltung der zweiten Sensorsteuerung programmierte Schaltung eine Rechenoperations-Schaltung einschließt zum Durchführen der Rechenoperation mit den durch den Verbindungsweg erhaltenen Messdaten, wodurch die parallele Rechenoperation mit den gleichen Messdaten möglich ist.
Sensorsystem nach Anspruch 11 oder 12, wobei die erste Sensorsteuerung weiter einen Sensorkopfanschlussabschnitt enthält, der verwendbar ist zum Verbinden mit dem Sensorkopf, und einen Sensorkopfweg zum Verbinden der programmierbaren Logikschaltung und des Sensorkopfanschlussabschnitts, um die Messdaten zu übertragen, wobei die programmierbare Logikschaltung eine Rechenoperations-Schaltung einschließt zum Durchführen der Rechenoperation mit den Messdaten, und wobei die von der ersten Sensorsteuerung zu der zweiten Sensorsteuerung übertragenen Messdaten die eine Ausgabe des Sensorkopfes ist, der mit der ersten Sensorsteuerung verbunden ist, und die arithmetisch durch die erste Sensorsteuerung verarbeitet wurde.
Messsystem nach Anspruch 11 oder 12, wobei die in der programmierbaren Logikschaltung der zweiten Sensorsteuerung programmierte Schaltung eine Rechenoperations-Schaltung einschließt zum Durchführen der Rechenoperation mit den durch den Verbindungsweg erhaltenen Messdaten.
Messsystem nach Anspruch 11 oder 12, wobei eine Speichervorrichtung mit der programmierbaren Logikschaltung der zweiten Sensorsteuerung verbunden ist und die in der programmierbaren Logikschaltung der zweiten Sensorsteuerung programmierte Schaltung einen Datenweg einschließt zum Speichern der durch den Verbindungsweg erhaltenen Messdaten in der Speichervorrichtung.
Messsystem nach Anspruch 11 oder 12, wobei wenigstens eine der Sensorsteuerungen einen Oszillator einschließt zum Ausgeben eines Taktsignals und einen Taktsignal-Übertragungsweg in dem Verbindungsweg, wobei das Taktsignal zu der programmierbaren Logikschaltung und dem Taktsignal-Übertragungsweg in dem Verbindungsweg gleichzeitig ausgegeben werden kann, wobei alle weiteren Sensorsteuerungen jeweils einen Taktsignal-Übertragungsweg einschließen, der mit der programmierbaren Logikschaltung in dem Verbindungsweg verbindbar ist, und wobei alle Sensorsteuerungen in dem Messsystem die programmierbare Logikschaltung durch ein gemeinsames Taktsignal ansteuern können.
Messsystem nach Anspruch 12, wobei jede Sensorsteuerung weiter einschließt einen Oszillator zum Ausgeben eines ersten Taktsignals, einen ersten Taktweg zum Übertragen des zweiten Taktsignals, das von dem ersten Einheitenanschluss eingegeben wird, einen Taktschaltkreis zum Auswählen des ersten Taktsignals oder des zweiten Taktsignals und zum Anlegen des ausgewählten Taktsignals an die programmierbare Logikschaltung, und einen zweiten Taktweg zum Ausgeben des ausgewählten Taktsignals zu dem zweiten Einheitenanschluss, wobei der Taktschaltkreis der Sensorsteuerung, die an einem Ende der Sensorsteuerungsreihe angeordnet ist und nur deren zweiter Einheitenanschluss mit einer weiteren Sensorsteuerung verbunden ist, das erste Taktsignal auswählt, während der Taktschaltkreis aller weiteren Sensorsteuerungen das zweite Taktsignal auswählt, so dass alle Sensorsteuerungen in dem Messsystem die programmierbare Logikschaltung mit einem gemeinsamen Taktsignal ansteuern können.
Messsystem nach Anspruch 11 oder 12, wobei alle Sensorsteuerungen jeweils einen Datenübertragungsweg einschließen, der mit einer CPU in dem Verbindungsweg verbunden ist, so dass die Daten zwischen den CPUs der direkt miteinander verbundenen Sensorsteuerungen übertragen werden können.
Messsystem, das eine Mehrzahl an in Serie miteinander verbundener, jeweils als eine Einheit konfigurierte Sensorsteuerungen enthält, wobei jede Sensorsteuerung einschließt eine Steuerungseinheit mit einer programmierbaren Logikschaltung und einer CPU zum Steuern des Betriebs der Sensorsteuerung, einen Einheitenanschluss, der verwendbar ist zum Verbindung mit einer weiteren Sensorsteuerung, und einen Verbindungsweg, der einen Signalübertragungsweg zwischen der Steuerungseinheit und dem Einheitenanschluss bildet und einen Messdatenübertragungsweg einschließt, der zwischen der programmierbaren Logikschaltung und dem Einheitenanschluss angeordnet ist, wobei, wenn eine weitere Sensorsteuerung mit dem Einheitenanschluss verbunden ist, die Messdaten zwischen der programmierba ren Logikschaltung der lokalen Einheit und der programmierbaren Logikschaltung der weiteren Sensorsteuerung übertragen werden können, wobei wenigstens eine der Sensorsteuerungen weiter einen Sensorkopfanschlussabschnitt einschließt, der verwendbar ist zur Verbindung mit einem Sensorkopf, und einen Sensorkopfweg, der die programmierbare Logikschaltung und den Sensorkopfanschlussabschnitt zum Übertragen der Messdaten verbindet, wobei wenigstens einer der Sensorsteuerungen mit dem Sensorkopf verbunden ist, wobei die Steuerungseinheit jeder Sensorsteuerung als Antwort auf ein daran angelegtes Triggersignal den Messvorgang mit den Messdaten durchführt, die von einer der Sensorköpfe ausgegeben werden, die Steuerungseinheit nach Beendigung des Messvorgangs einen Vorgangsbeendigungszustand einnimmt, und, wenn das Ergebnis der Bestimmung mit dem zu messenden Objekt ein spezifiziertes ist, einen spezifizierten Bestimmungsstatus einnimmt, wobei jede Sensorsteuerung das Signal zu und von weiteren damit verbundenen Sensorsteuerungen übertragen und empfangen kann, das anzeigt, ob der Vorgangsbeendigungszustand und der spezifizierte Bestimmungsstatus vorliegt, wobei wenigstens eine spezifizierte Sensorsteuerung feststellen kann, dass sich alle Sensorsteuerungen in dem Vorgangsbeendigungszustand befinden und sich alle Sensorsteuerungen in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befinden, und wobei die spezifizierte Sensorsteuerung nach Feststellung des Status ein Gesamtbestimmungs-Signal ausgibt.
Messsystem nach Anspruch 21, wobei das Triggersignal zu einer der Sensorsteuerungen von außerhalb des Messsystems eingegeben wird, und durch den Einheitenanschluss zu jeder der weiteren Sensorsteuerungen eingegeben wird.
Messsystem nach Anspruch 21 oder 22, das eine Sensorsteuerung enthält, die an einem ersten Ende der Sensorsteuerungsreihe angeordnet ist, und eine spezifizierte Sensorsteuerung, die an einem zweiten Ende angeordnet ist, um ein Gesamtbestimmungs-Signal auszugeben, wobei die an dem ersten Ende der Sensorsteuerungsreihe angeordnete Sensorsteuerung ein Beendigungssignal zu der an dem zweiten Ende angeschlossenen Sensorsteuerung ausgibt, wenn sie sich in dem Vorgangsbeendigungszustand befindet, und ein spezifiziertes Bestimmungssignal, wenn sie sich in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befindet; und wobei die spezifizierte Sensorsteuerung, die an dem zweiten Ende der Sensorsteuerungsreihe angeordnet ist, ein Gesamtbestimmungs-Signal unter der Voraussetzung ausgibt, dass das Beendigungssignal von der am ersten Ende angeschlossenen Sensorsteuerung empfangen wird, die lokale Einheit sich in dem Vorgangsbeendigungszustand befindet, das spezifizierte Bestimmungssignal von der am ersten Ende angeschlossenen Sensorsteuerung eingegeben wird, und dass sich die lokale Einheit in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befindet.
Messsystem nach Anspruch 23, weiter enthaltend eine Sensorsteuerung, die nicht am ersten und zweiten Ende der Sensorsteuerungsreihe angeordnet ist, wobei die nicht am ersten und zweiten Ende angeordnete Sensorsteuerung ein Beendigungssignal zu der mit dem zweiten Ende verbundenen Sensorsteuerung unter der Voraussetzung ausgibt, dass einerseits das Beendigungssignal von der mit dem ersten Ende verbundenen Sensorsteuerung eingegeben wird und dass sich die lokale Einheit in dem Vorgangsbeendigungszustand befindet, und ein spezifiziertes Bestimmungssignal zu der an dem zweiten Ende angeordneten Sensorsteuerung unter der Voraussetzung ausgibt, dass andererseits das spezifizierte Bestimmungssignal von der an dem ersten Ende angeschlossenen Sensorsteuerung erhalten wird und sich die lokale Einheit in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befindet.
Messsystem nach Anspruch 21 oder 22, weiter enthaltend eine an dem ersten Ende der Sensorsteuerungsreihe angeordnete Sensorsteuerung, eine an dem zweiten Ende angeordnete spezifizierte Sensorsteuerung zum Ausgeben eines Gesamtbestimmungs-Signals, und eine nicht an dem ersten und zweiten Ende angeordnete Sensorsteuerung, wobei die an dem ersten Ende angeordnete Sensorsteuerung ein spezifiziertes Bestimmungssignal zu der an dem zweiten Ende angeschlossenen Sensorsteuerung ausgibt, wenn der spezifizierte Bestimmungsstatus vorliegt, und ein Beendigungssignal zu der an dem zweiten Ende angeschlossenen Sensorsteuerung ausgibt, wenn der Vorgangsbeendigungszustand vorliegt, wobei die nicht am ersten und zweiten Ende der Sensorsteuerungsreihe angeordnete Sensorsteuerung mit dem Beendigungssignal von der an dem ersten Ende angeschlossenen Sensorsteuerung versorgt wird, das Beendigungssignal zu der an dem zweiten Ende angeschlossenen Sensorsteuerung ausgibt, wenn sich die lokale Einheit in dem Vorgangsbeendigungszustand befindet, und leitet weiter und gibt aus ein oder eine Mehrzahl von spezifizierten Bestimmungssignalen, die von der an dem ersten Ende angeschlossenen Sensorsteuerung eingegeben wird, zu der an dem zweiten Ende angeschlossenen Sensorsteuerung, während sie gleichzeitig das spezifizierte Bestimmungssignal zu der an dem zweiten Ende angeschlossenen Sensorsteuerung ausgibt, wenn sich die lokale Einheit in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befin det, und wobei die an dem zweiten Ende der Sensorsteuerungsreihe angeordnete spezifizierte Sensorsteuerung das Gesamtbestimmungs-Signal unter der Voraussetzung ausgibt, dass das Beendigungssignal von der an das erste Ende angeschlossenen Sensorsteuerung eingegeben wird, die lokale Einheit sich in dem Vorgangsbeendigungszustand befindet, das spezifizierte Bestimmungssignal für alle Sensorsteuerungen mit Ausnahme der lokalen Einheit von der an dem ersten Ende angeschlossenen Sensorsteuerung eingegeben wird und dass sich die lokale Einheit in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befindet.
Sensorsteuerung nach Anspruch 2, wobei die Steuerungseinheit den Messvorgang als Antwort auf ein daran angelegtes Triggersignal durchführt, und in den Vorgangsbeendigungszustand nach Beendigung des Messvorgangs eintritt und in den spezifizierten Bestimmungsstatus, wenn das Bestimmungsergebnis des zu messenden Objekt ein spezifiziertes Ergebnis ist, und wobei die Steuerungseinheit den Vorgang des Ausgebens eines Gesamtbestimmungs-Signals unter der Voraussetzung durchführt, dass ein Beendigungssignal, das anzeigt, dass sich die weiteren Sensorsteuerungen in dem Vorgangsbeendigungszustand befinden, zu ihr durch den ersten Einheitenanschluss eingegeben wird, sich die lokale Einheit in dem Vorgangsbeendigungszustand befindet, ein spezifiziertes Bestimmungssignal, das anzeigt, dass die weiteren Sensorsteuerungen sich in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befinden, zu ihr durch den ersten Einheitenanschluss eingegeben wird und dass sich die lokale Einheit in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befindet, wobei die Sensorsteuerung alternativ eine Vorrichtung einschließt zum Einstellen der Steuerungseinheit zum Durchführen des Vorgangs.
Sensorsteuerung nach Anspruch 2, wobei die Steuerungseinheit den Messvorgang als Antwort auf ein bei ihr angelegtes Triggersignal durchführt und den Vorgangsbeendigungszustand nach Beendigung des Messvorgangs einnimmt, während sie den spezifizierten Bestimmungsstatus einnimmt, wenn das Bestimmungsergebnis zu dem zu messenden Objekt das spezifizierte Ergebnis ist, und wobei die Steuerungseinheit den Vorgang des Ausgebens eines zweiten Beendigungssignal durch den zweiten Einheitenanschluss unter der Voraussetzung durchführt, dass das erste Beendigungssignal zu ihr durch den ersten Einheitenanschluss eingegeben wird und dass sich die lokale Einheit in dem Vorgangsbeendigungszustand befindet, und wobei die Steuerungseinheit den Vorgang des Ausgebens eines zweiten spezifizierten Bestimmungssignals durch den zweiten Einheitenanschluss unter der Voraussetzung durchführt, dass das erste spezifizierte Bestimmungssignal zu ihr durch den ersten Einheitenanschluss eingegeben wird und sich die lokale Einheit in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befindet, wobei die Sensorsteuerung alternativ dazu eine Vorrichtung zum Einstellen der Steuerungseinheit zum Durchführen des Vorgangs einschließt.
Sensorsteuerung nach Anspruch 2, wobei die Steuerungseinheit den Messvorgang als Antwort auf ein bei ihr angelegtes Triggersignal durchführt und den Vorgangsbeendigungszustand nach Beendigung des Messvorgangs einnimmt, während sie in den spezifizierten Bestimmungsstatus eintritt, wenn das Bestimmungsergebnis des zu messenden Objekts ein spezifiziertes Ergebnis ist, wobei die Steuerungseinheit den Vorgang des Ausgebens eines Beendigungssignals durch den zweiten Einheitenanschluss unter der Voraussetzung durchführt, dass sich die lokale Einheit in dem Vorgangsbeendigungszustand befindet, und wobei die Steuerungseinheit den Vorgang des Ausgebens eines spezifizierten Bestimmungssignals durch den zweiten Einheitenanschluss unter der Voraussetzung durchführt, dass sich die lokale Einheit in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befindet, wobei die Sensorsteuerung alternativ eine Vorrichtung zum Einstellen der Steuerungseinheit zum Durchführen der Vorgänge einschließt.
Sensorsteuerung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, wobei ein externes Triggersignal ohne Leiten durch den Einheitenanschluss von einer externen Quelle eingegeben werden kann, und ein Verbindungs-Triggersignal durch den Einheitenanschluss eingegeben werden kann, und die Sensorsteuerung weiter eine Triggersteuerungs-Schaltung enthält zum Auswählen des externen Triggersignals oder des Verbindungs-Triggersignals, und beruhend auf dem ausgewählten Triggersignal ein internes Triggersignal zu der Steuerungseinheit ausgibt.
Sensorsteuerung nach Anspruch 29, weiter enthaltend einen internen Signalweg zum Übertragen des Verbindungs-Triggersignals, das zu einem der Einheitenanschlüsse eingegeben wird, zu dem weiteren Einheitenanschluss.
Sensorsteuerung nach Anspruch 29, wobei die Triggersteuerungs-Schaltung ein Verbindungs-Triggersignal ausgibt, beruhend auf einem externen auswählbaren Triggersignal.
Sensorsteuerung nach Anspruch 2, wobei die Steuerungseinheit den Messvorgang als Antwort auf ein bei ihr angelegtes Triggersignal durchführt und einen spezifizierten Bestimmungsstatus einnimmt, wenn das Bestimmungsergebnis für das zu messende Objekt ein spezifiziertes Ergebnis ist, und wobei die Steuerungseinheit den Vorgang des Ausgebens eines zweiten spezifizierten Bestimmungssignals durch den zweiten Einheitenanschluss unter der Voraussetzung durchführt, dass das erste spezifizierte Bestimmungssignal zu ihr durch den ersten Einheitenanschluss eingegeben wird und sich die lokale Einheit in dem spezifizierten Bestimmungsstatus befindet, wobei die Sensorsteuerung alternativ eine Vorrichtung zum Einstellen der Steuerungseinheit zum Durchführen des Vorgangs einschließt.