DE69603858T2

DE69603858T2 - System und verfahren zur drahtlosen signalübertragung für testsonden

Info

Publication number: DE69603858T2
Application number: DE69603858T
Authority: DE
Inventors: Carlo Carli; Andrea Ferrari
Original assignee: Marposs SpA
Current assignee: Marposs SpA
Priority date: 1995-05-12
Filing date: 1996-05-06
Publication date: 2000-01-13
Anticipated expiration: 2016-05-07
Also published as: US6115647A; WO1996036028A1; ES2136995T3; IT1279591B1; DE69603858D1; JPH11505344A; ITBO950228A0; EP0830660A1; ITBO950228A1; EP0830660B1; JP3631760B2

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft ein System, das mehrere Anordnungen mit Detektoreinrichtungen, Sendeeinrichtungen zur drahtlosen Signalübertragung, welche Mittel zum Erzeugen und Senden von Identifikationssignalen umfassen, Empfangseinrichtungen zur drahtlosen Aufnahme eines Aktivierungssignals zur Aktivierung der Anordnungen, Energieversorgungsmitteln und Schaltmitteln, die zum Herstellen einer Verbindung zwischen den Energieversorgungsmitteln und den Sendeeinrichtungen ausgebildet sind und mindestens eine Steuereinheit, die körperlich entfernt von den Anordnungen liegt, mit Mitteln zum Erzeugen und Senden des Aktivierungssignals, Mitteln zum Empfangen des Identifikationssignals und Mitteln zum Erzeugen und Senden eines Bestätigungssignals an die Anordnungen, wobei die Empfangseinrichtungen zum Empfang des Bestätigungssignals geeignet ausgebildet sind.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Steuern der Fernaktivierung einer Anordnung durch eine Steuereinheit in einem System mit mindestens einer Steuereinheit und mehreren Anordnungen, die körperlich von der Steuereinheit entfernt sind und Energieversorgungsmittel, Detektoreinrichtungen, Empfangseinrichtungen und Sendeeinrichtungen zum Empfangen und zum Senden drahtloser Signale aufweisen, welches Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Erzeugen und Senden eines Aktivierungssignals durch die Steuereinheit, Empfangen des Aktivierungssignals durch die Empfangseinrichtungen mindestens eines Teils der mehreren Anordnungen, vorübergehende Erregung der Anordnungen des besagten Teils nach dem Empfang, Senden von zugeordneten Identifikationssignalen zu Zeitpunkten nach der vorübergehenden Energieversorgung mittels der Übertragereinrichtungen der zu dem besagten Teil gehörenden Anordnungen, Empfangen des Identifikationssignals durch die Steuereinheit, Senden eines Bestätigungssignals durch die Steuereinheit nach dem Empfang eines der Identifikationssignale und Unterbrechen der vorübergehenden Energieversorgung aller Anordnungen, die kein Bestätigungssignal nach dem Senden des zugeordneten Identifikationssignals empfängt.

TECHNISCHER HINTERGRUND

Meßsysteme wie z. B. Systeme für numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen zum Detektieren der Lage und/oder Abmessungen von Werkstücken mittels Prüfköpfen oder in der Maschine befestigten Kontaktdetektorsonden, die bei einem Prüfzyklus gegenüber dem Werkstück verfahren werden, die zu prüfende Fläche kontaktieren und nach Auftreten eines Kontaktes die drahtlose Signalübertragung an Empfangseinrichtungen bewirken, sind bekannt.
Jede Empfangseinrichtung ist wiederum über eine Schnittstelleneinheit an eine entsprechende numerische Steuereinheit angeschlossen, die durch Verarbeitung anderer, die Lage der Sonde anzeigender Signale Kenntnis von der Lage der Werkstückoberfläche erhält.
Die Sonden können zur Energieversorgung der kontaktdetektierenden Schaltungen und der Sendeeinrichtungen elektrische Batterien aufweisen. Die drahtlose Übertragung kann beispielsweise durch Senden eines elektromagnetischen Signals optischer Art oder mit Radiofrequenz erfolgen.
Da eine Sonde während eines Bearbeitungszyklus' der zugehörigen Werkzeugmaschine nur für eine kurze Zeitdauer verwendet wird, wird sie normalerweise in einem "Stand-by"-Zustand mit niedrigem Energieverbrauch gehalten und nur eingeschaltet, wenn ein Prüfzyklus durchzuführen ist.
Das Umschalten vom "Stand-by"-Zustand in den "eingeschalteten" Zustand kann durch Steuern geeigneter Schaltvorrichtungen an der Sonde mittels eines von der Empfangseinheit gesendeten, drahtlosen Aktivierungssignals erfolgen.
Ein System dieser Art ist im U.S. Patent US-A-4,693,110 gezeigt und beschrieben.
An einem Arbeitsplatz, z. B. in einer Werkstatt, können mehrere Prüfsonden an verschiedenen Werkzeugmaschinen eingebaut sein: jede Werkzeugmaschine kann üblicherweise eine oder mehrere Sonden zum Durchführen von Prüfzyklen und zum Senden entsprechender Signale an die Empfangseinheit dieser Maschine aufweisen. Üblicherweise wird für jede Werkzeugmaschine zu einem Zeitpunkt nur eine Sonde ausgewählt, um einen Prüfzyklus durchzuführen, obwohl es Fälle gibt, bei denen Sondermaschinen zwei (oder theoretisch auch mehr) Sonden teilweise gleichzeitig Prüfungen durchführen.
Wird ein Aktivierungssignal von der Schnittstelle einer Maschine ausgesandt, um eine gegebene Sonde der Maschine, die einen Prüfzyklus ausführen soll, mit Energie zu versorgen, ist es ratsam zu vermeiden, daß zugleich andere Sonden der Maschine oder benachbarter Maschinen eingeschaltet werden.
Dieses Erfordernis, nur eine einzelne Sonde einzuschalten und nicht andere in derselben Umgebung arbeitende, ist besonders verständlich, wenn die Übertragung zwischen der Sonde und der Empfangseinheit (bidirektional) mittels radiofrequenzmodulierter Signale erfolgt, da es in diesem Fall - im Gegensatz zu z. B. optischer Übertragung - praktisch nicht möglich ist, die Strahlung gerichtet auszusenden; weshalb ein einziges Aktivierungssignal alle Sonden eines gegebenen Arbeitsbereiches "weckt".
Ein Funktelemetriesystem, bei dem eine Hauptstelle mehrere Transponder einschaltet, ist in EP-A-0 428 322 offenbart. In diesem System sind die Transponder Meßvorrichtungen und die bewegliche Hauptstation dient zum Sammeln der von ihnen einzeln gelieferten Daten, wozu die Meßvorrichtungen im wesentlichen zufallsverteilt aus einem Stand-by-Zustand aufgeweckt werden. Dabei hängt die Reihenfolge von verschiedenen, zum Zeitpunkt des Beginns des Aufweckvorgangs auftretenden Umständen ab (z. B. welcher von mehreren Funkkanälen der ruhigste ist, welche Meßvorrichtung auf diesem Kanal empfängt, welche der aktivierten Meßvorrichtungen der beweglichen Stelle am nächsten liegt, ...).
Deshalb kann das in EP-A-0 428 322 gezeigte System nicht für ein Meßsystem verwendet werden, bei dem eine ausgewählte, einzelne Sonde aktiviert werden soll.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren zur drahtlosen Übertragung elektromagnetischer Signale zwischen Prüfsonden und entfernt gelegenen Empfangseinheiten anzugeben, die einfach und kostengünstig die Aktivierung einer von mehreren in einer gegebenen Umgebung arbeitenden Sonden ermöglichen.
Dieses Ziel wird durch ein System sowie ein entsprechendes Verfahren nach den Ansprüchen 1 bzw. 5 erreicht.
Ein Vorteil des Systems sowie des Verfahrens nach der Erfindung liegt darin, daß für die Sonde ein relativ einfacher und energiesparender Empfänger verwendet werden kann; dieser Vorteil erlangt bei der Übertragung von Radiofrequenzsignalen besondere Bedeutung.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend genau unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichungsseiten beschrieben, in denen als nicht einschränkendes Beispiel
Fig. 1 in vereinfachter Form die Sonden und die Schnittstelleneinrichtungen mehrerer an einem gegebenen Arbeitsplatz installierter Werkzeugmaschinen zeigt,
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Sende-/Empfangsteils einer Schnittstelleneinrichtung ist,
Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Sende-/Empfangsteils einer Sonde ist,
Fig. 4 ein Blockdiagramm mit den Funktionen nach einem erfindungsgemäßen Verfahren ist, und
Fig. 5 ein Diagramm mit zwischen den Sonden und einer Schnittstelleneinrichtung eines erfindungsgemäßen Systems ausgetauschten Signals ist.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG

Fig. 1 zeigt in vereinfachter Form drei am gleichen Arbeitsplatz angeordnete Werkzeugmaschinen (z. B. Drehbänke und/oder Bearbeitungszentren) M1, M2 und M3 mit zugeordneten numerischen Steuerungen N1, N2, N3 und Schnittstelleinrichtungen I1, I2 und I3.
Einige Prüfsonden, nämlich Kontaktdetektorsonden, sind an M1 (S1a, S1b, S1c und S1d), M2 (S2a und S2b) und M3 (S3a, S3b und S3c) fern der entsprechenden Schnittstelleneinrichtungen I1, I2 und I3 installiert.
Jede Sonde hat bekannte Detektoreinrichtungen, nämlich Schalteinrichtungen. In Fig. 1 sind diese Einrichtungen der Einfachheit halber nur für Sonde S1a schematisch gezeigt und mit dem Bezugszeichen 38 bezeichnet. Die Schnittstelleneinrichtungen und die Sonden haben die in Fig. 2 und 3 gezeigten Radiofrequenzempfangs- und -sendeeinrichtungen zum Empfangen und Übertragen drahtloser Signale.
Im einzelnen weist beispielsweise eine Steuereinheit der in Fig. 2 gezeigten Schnittstelleneinrichtung z. B. I1 eine an die numerische Steuerung N1 der Maschine M1 angeschlossene Logikeinheit 1 zum Erzeugen von Aktivierungs- und Einschaltsignalen auf, einen Radiofrequenzschwingkreis 3 und einen Modulator 2 auf, die jeweils untereinander und mit der Einheit 1 verbunden sind, sowie einen Radiofrequenzverstärker 4 und eine Antenne 5 zum Verstärken und Übertragen von Signalen, die vom Modulator 2 eingespeist werden. Ein Empfangsteil der Schnittstelleneinrichtung (I1) weist neben der Antenne 5 einen an diese angeschlossenen Superheterodyn-Empfänger mit einem Radiofrequenzverstärker 6, einem Mischer 7, einer Zwischenfrequenzstufe 9 und einem Demodulator 10 auf. Ein örtlicher Schwingkreis 8 ist an den Mischer 7 angeschlossen und mit seinem Eingang mit einer Programmiervorrichtung verbunden, nämlich einen Dipschalter 30, der üblicherweise beim Einbau in die Maschine eingestellt wird. Zwischen dem Superheterodyn-Empfänger und der Logikeinheit 1 ist ein Decoder 11 geschaltet, dessen Eingang an die numerische Steuerung N1 angeschlossen ist, wobei zwischen Logikeinheit 1 und Decoder 11 noch ein konstantes Verzögerungsglied 12 geschaltet ist.
Ein zweiter Decoder 13 ist an den Demodulator 10 und die numerische Steuerung N1 angeschlossen.
Die in jeder Sonde vorhandenen elektrischen Schaltungen sind schematisch in Fig. 3 dargestellt und dort in vier Abschnitte unterteilt: ein Senderteil 35, ein Empfängerteil 36, ein Logikteil 37 und ein Energieversorgungsteil 39.
Der Senderteil 35 weist einen Modulator 25 auf, der an einen Radiofrequenzschwingkreis 27 angeschlossen ist, dessen Oszillationsfrequenz durch von der Programmiervorrichtung, insbesondere einem Dipschalter 29, zugeführten Signalen bestimmt wird. Dieser Dipschalter 29 wird üblicherweise beim Einbau der Sonde in die Maschine eingestellt.
Im Ausführungsbeispiel ist allen Sonden einer Maschine dieselbe Frequenz zugeordnet, während den Sonden anderer Maschinen (M1, M2, M3) jeweils andere Frequenzen zugewiesen sind. Auf analoge Weise werden die Einrichtungen 30 der Schnittstelleneinrichtungen (I1, I2, I3) an den verschiedenen Maschinen programmiert.
An den Modulator 25 ist ein Radiofrequenzverstärker 28 angeschlossen, den eine Antenne 14 betreibt.
Der an die Antenne 14 angeschlossene Empfängerteil 36 weist in Reihe geschaltet einen Radiofrequenzverstärker 15 mit selektiven Eigenschaften, einen Demodulator 16, ein auf die Modulationsfrequenz der Aktivierungs- und Einschaltsignale abgestimmtes Bandfilter 17, einen Niederfrequenzverstärker 18, einen Signaldetektor 19 und ein Gate 23 auf. Der Logikteil 37 weist einen Decoder 21 zum Dekodieren der Aktivierungs- und Einschaltsignale auf, der an den Ausgang des Niederfrequenzverstärkers 18 angeschlossen ist, eine Logiksteuereinheit 22, die an den Decoder 21 und die Programmiervorrichtungen 29 angeschlossen ist und von diesen Sondenauswahlsignale empfängt, die üblicherweise beim Einbau in die Maschine programmiert werden.
An die Logikeinheit 22 und die Einrichtungen 29 ist ein Kodierer 26 für die Identifikationssignale angeschlossen und empfängt von diesen Signale zur Auswahl der Sonde.
Sondenschaltermittel 38 sind an einen Kodierer 33 angeschlossen, um den Zustand der Sonde und einer Batterie 24 zu ermitteln (der Kodierer 33 empfängt auch Daten von der Batterie 24, wie nachfolgend erläutert wird).
Ein von der Logikeinheit 22 angesteuerter Schalter 34 verbindet wahlweise die Kodierer 26 und 33 mit dem Modulator 25 des Senderteils 35.
Der Energieversorgungsteil 39 hat Energieversorgungsmittel mit einer Batterie 24, Schaltmittel mit einem Schalter 40, der die Batterie 24 an den Empfängerteil 36 anschließt, einen Schwingkreis 42 (verbunden mit der Batterie) und ein Gate 41. Das Gate 41 ist an den Schalter 40 zum Steuern der Energieversorgung des Empfängerteils 36 angeschlossen, ausgehend von den von Schwingkreis 42, Signaldetektor 19 und Logikeinheit 22 empfangenen Signalen. Weiter weist der Energieversorgungsteil 39 zweite Schaltmittel auf, mit einem zweiten Schalter 20, um die Batterie 24 an den Logikteil 37 anzuschließen. Das Gate 23 ist zum Steuern der Energieversorgung des Logikteils 37 ausgehend von den vom Signaldetektor 19 oder von der Logikeinheit 22 empfangenen Signale an den Schalter 20 angeschlossen. Weitere Schaltmittel mit einem dritten Schalter 31, der an die Logikeinheit 22 angeschlossen ist, die dessen Zustand steuert, steuern die Energieversorgung des Senderteils 35. In dem in Fig. 4 gezeigten Diagramm bezeichnen die Logikblöcke die folgenden Funktionen:
Block 50 - Start des Verfahrens zum Einschalten einer Sonde (z. B. S1a) an einer gegebenen Maschine (z. B. M1);
Block 51 - Prüfung betreffend das Senden oder Nichtsenden eines Signals zum Start des Verfahrens von der numerischen Maschinensteuerung (N1) an die eingebaute Schnittstelleneinrichtung (I1);
Block 52 - Erzeugen und Senden eines neuen Aktivierungssignals AT durch die Schnittstelleneinrichtung (I1);
Block 53 - Aktivierung einer gegebenen Zahl von Sonden, nämlich der Sonden, die im Sendebereich der Antenne S liegen, nach Empfang des Signals AT;
Block 54 - Senden eines Identifikationssignals ID von jeder der aktivierten Sonden zu einem zufallsverteilten Zeitpunkt innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne;
Block 55 - Prüfung bezüglich der von der Schnittstelleneinreichung I1 empfangenen Identifikationssignale ID;
Block 56 - Prüfung bezüglich der nach dem Senden des Aktivierungssignals AT verstrichenen Zeit;
Block 57 - Prüfung bezüglich der Zeit (τ), die verstrich, nachdem die Schnittstelleneinrichtung I1 das von der zur Aktivierung ausgewählten Sonde S1a gesendete Identifikationssignal ID empfing;
Block 58 - Erzeugen und Senden eines typischen Betätigungs- oder Einschaltsignals EN durch die Schnittstelleneinrichtung I1;
Block 59 - Prüfung bezüglich der Aufnahme von EN durch die aktivierten Sonden;
Block 60 - Umschalten des Zustandes der Energieversorgung einiger Sonden;
Block 61 - Prüfung bezüglich der Zahl durchgeführter Überprüfungen;
Block 62 - Durchführen des Prüfzyklus' mit der ausgewählten Sonde S1a auf Grundlage der von der zugehörigen numerischen Steuerung N1 gelieferten Anweisungen;
Block 63 - Prüfung bezüglich der Aktivierungszeit der ausgewählten Sonde S1a;
Block 64 - Umschalten des Zustandes der Energieversorgung der ausgewählten Sonde S1a;
Block 65 - Beenden des Verfahrens.
In Fig. 5 sind die von einer der Schnittstelleneinrichtungen I1 und einiger Sonden übertragenen Signale schematisch dargestellt.
Nun wird die Funktionsweise des Systems beschrieben, zuerst aus logischer Sicht und danach unter Bezugnahme auf die Blockdiagramme der Fig. 2 und 3.
Am schematisch in Fig. 1 dargestellten Arbeitsplatz sind alle Sonden an allen Werkzeugmaschinen in einem energiesparenden Stand-by-Zustand und nur einige der Schaltungen jeder Sonde sind mit Energie versorgt.
Das Verfahren zum Aktivieren einer bestimmten Sonde an der Maschine M1, z. B. der Sonde S1a, um einen Prüfzyklus an dieser Maschine M1 durchzuführen und zugleich die anderen Sonden an dieser oder anderen Maschinen im Stand-by-Zustand zu belassen, ist folgendes:
Die numerische Steuerung N1 sendet zum Starten des Verfahrens ein geeignetes Signal an die Schnittstelleneinrichtung I1 (Block 51), die ein typisches Aktivierungssignal AT erzeugt und überträgt (Block 52).
Das Signal AT bewirkt die Energieversorgung oder in anderen Worten den energieverbrauchenderen Zustand einiger Sonden (z. B. der Sonden S1a, S1b, S1c, S1d, S2a), nämlich der Sonden innerhalb des Sendebereiches der Schnittstelleneinrichtung I1 (Block 53). Innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls (Ta, Tb, Tc, Td) erzeugt und sendet jede eingeschaltene Sonde ein Identifikationssignal ID (Block 54).
Der Zeitpunkt, zu dem die Übertragung jedes Identifikationssignals ID beginnt, ist zufällig und gleichverteilt in der zugeordneten Zeitspanne.
Die Schnittstelleneinrichtung I1 detektiert die Aufnahme des Identifikationssignals ID der ausgewählten Sonde (S1a), ausgehend von den Eigenschaften des Signals ID (Block 55). Stellt die Schnittstelleneinrichtung I1 die Aufnahme dieses Signals nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer fest, beginnt das Verfahren wieder von vorne (Block 56).
Mit der Aufnahme eines geeigneten ID-Signals sendet die Schnittstellenrichtung I1 ein typisches Einschaltsignal EN (Block 58) nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitverzögerung τ (Block 57).
Diejenigen Sonden, die das Einschaltsignal EN nicht innerhalb einer Zeitverzögerung τ gegenüber dem Zeitpunkt empfangen haben, zu dem sie ihr entsprechendes Identifikationssignal ID übertragen haben, schalten sich aus und kehren in den Stand-by-Zustand zurück (Blöcke 59, 60).
Demgegenüber wiederholen diejenigen Sonden, die das Einschaltsignal EN innerhalb der erwähnten Zeitverzögerung τ (gegenüber dem Zeitpunkt, zu dem sie ihr zugeordnetes Identifikationssignal ID übertrugen) das Senden ihrer Identifikationssignale ID zu zufallsverteilten Zeitpunkten innerhalb eines nachfolgenden, vorbestimmten Zeitintervalls Tx, und die zuvor beschriebenen Schritte (Block 54 bis Block 60) werden wiederholt.
Diese Schritte werden zu anderen Zeitpunkten ebenfalls wiederholt: Im gezeigten Beispiel zweimal durch Senden der Identifikationssignale ID während der Zeitdauern Ty und Tz. Am Ende des Einschaltverfahrens (Block 61) der ausgewählten Sonde S1a, die nach jedem Übertragen des Identifikationssignals ID immer ein um die Zeitverzögerung τ verzögertes Einschaltsignal EN empfing, ist diese aktiviert und sendet den Zustand der Sonde und der Batterie (durch Bezugszeichen 24 in Fig. 3 gekennzeichnet) betreffende Signale, wodurch der eigentliche Prüfzyklus begonnen wird. Die Sonde S1a wird automatisch nach einer Zeitdauer abgeschaltet (Block 63 und 64), die mit dem Beginn des Einschaltens der Sonde S1a oder mit der Betriebsphase der Sonde S1a beginnt (z. B. mit dem letzten Überwachen einer Zustandsänderung).
Da der Zeitpunkt der Übertragung des Identifikationssignals ID (innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer) zufallsverteilt ist und die ID-Signale unterschiedliche Eigenschaften haben, ist es sehr unwahrscheinlich, daß zufälligerweise mehrere Sonden eingeschaltet werden. Doch obwohl ähnliche Bedingungen relativ unwahrscheinlich sind, besteht die Möglichkeit, daß sie zum Beginn des Einschaltverfahrens bei Sonden an verschiedenen Maschinen, z. B. nach dem ersten Senden des Einschaltsignals EN, wie in Fig. 5 dargestellt ist, auftritt. Das zusätzliche Austauschen von Identifikationssignalen ID (nur von eingeschalteten Sonden) und Einschaltsignalen EN ermöglicht es jedoch, das Auswählen genau derjenigen Sonde (S1a), die tatsächlich eingeschaltet werden soll, zu verbessern. Natürlich wird die Wahrscheinlichkeit, mit der unerwünschte Einschaltungen auftreten, weiter reduziert, wenn die Anzahl der zum Beenden des Verfahrens (Block 61) erforderlichen Einschaltsignale EN erhöht wird.
In dem in Fig. 5 dargestellten Beispiel sind die Übertragungen der Identifikationssignale ID von den Sonden S1a und S2a nach dem Empfang des ersten AT-Signals im wesentlichen gleichzeitig. Das Einschaltsignal EN wird von beiden Sonden S1a und S2a nach Ablauf der Zeit τ empfangen, wodurch beide eingeschaltet bleiben und zu statistisch verteilten Zeitpunkten innerhalb des folgenden Intervalls Tx entsprechende Identifikationssignale ID übertragen.
In diesem Fall treten jedoch die von S1a und S2a gesendeten ID-Signale zu unterschiedlichen Zeitpunkten auf Die Schnittstelleneinrichtung I1 ignoriert das ID- Signal der Sonde S2a (aufgrund der Tatsache, daß seine Frequenz zeigt, daß es von einer anderen Maschine M2 stammt), wodurch diese kein Einschaltsignal EN in der entsprechenden Zeitdauer (nach der Verzögerung τ) empfängt, sich abschaltet und in den Stand-by-Zustand zurückkehrt.
Es ist praktisch unmöglich, mit dem vorstehend beschriebenen Einschaltverfahren eine Sonde zu aktivieren, ohne die von der Sonde übertragenen Identifkationssignale ID zu beachten. Dadurch ist es extrem unwahrscheinlich, daß Rauschen eine Sonde einschalten kann.
Wie in dem Blockdiagramm der Fig. 2 und 3 zu sehen ist, funktioniert das System auf folgende Weise.
Ist das System im Stand-by-Zustand, sind in den Schaltungen jeder Sonde (Fig. 3) der Senderteil 35 und der Logikteil 37 abgeschaltet (die Schalter 20 und 31 sind offen). Da der Empfängerteil 36 noch keine Signale empfangen hat, ist er über den Schalter 40 durch vom Schwingkreis 42 erzeugte und an das Gate 41 gesendete Pulse mit Energie versorgt. Der Schwingkreis 42 (mit vernachlässigbarem Energieverbrauch) ermöglicht es, den Energieverbrauch der Sonde im Stand-by-Zustand zu minimieren. In einer typischen Ausführungsform sind die vom Schwingkreis 42 ausgesandten Pulse 5 ms lang und werden in 50 ms-Intervallen voneinander beabstandet erzeugt, wodurch der mittlere Energieverbrauch des Empfängerteils 36 (und somit der gesamten Sonde im Stand-by-Zustand) um ungefähr 90% verringert wird.
Sendet die numerische Steuerung N1 ein Startsignal an die Logikeinheit 1 der Schnittstelleneinrichtung I1 (Fig. 2), erzeugt die Einheit 1 ein neues Einschaltsignal AT. Der vom Schwingkreis 3 (der für verschiedene Schnittstelleneinrichtungen I1, I2, I3 der gleiche ist) erzeugte Radiofrequenzträger wird im Modulator 2 mit dem Einschaltsignal AT moduliert und dann verstärkt (4). Das so erhaltene Signal wird über die Antenne 5 ausgestrahlt und von der Antenne 14 jeder Sonde, die im Sendebereich der Antenne 5 liegt, empfangen. Das empfangene Signal wird verstärkt (15), demoduliert (16), gefiltert (17) und für jede Sonde wieder verstärkt (18). Das (üblicherweise 100 ms dauernde) Signal wird an den Detektor 19 gesendet, der daraufhin den Schalter 40 (mittels des Gates 41) geschlossen hält und mittels des Gates 23 das Schließen des Schalters 20 bewirkt, der den Logikteil 37 mit der Batterie 24 verbindet. Der Dekodierer 21 identifiziert das Einschaltsignal AT und sendet an die Logiksteuereinheit 22 ein geeignetes Signal, welche Signale (über das Gate 41) an den Schalter 40 und (über das Gate 23) an den Schalter 20 sendet, um den Empfangsteil 36 und den Logikteil 37 im energieversorgten Zustand zu halten. Weiter sendet die Logikeinheit 22 ein Einschaltsignal an den Schalter 34, um den Kodierer 26 für die Identifikationssignale ID an einen Modulator 25 des Senderteils 35 anzuschließen. Darüber hinaus sorgt die Logikeinheit 22 für Energieversorgung der Sendereinheit 35 (mittels des Schalters 31) für genau die Zeitdauer, die zum Übertragen des Identifikationssignals ID nötig ist, um Störungen beim Empfang noch folgender Einschaltsignale EN zu vermeiden.
Weiter legt die Logikeinheit 22 - ausgehend von denen von den Einrichtungen 29 ankommenden Signalen - die Übertragungszeitintervalle (Ta, Tb...) und innerhalb dieser Zeitintervalle die zufallsverteilten Zeitpunkte fest, zu denen die Identifikationssignale ID gesendet werden. Die Einheit 22 hat weiter die Aufgabe, zu prüfen, ob die Einschaltsignale EN nach Ablauf der erforderlichen Zeitverzögerung τ nach dem Übertragen der Identifikationssignale ID empfangen werden. Wird ein Einschaltsignal EN nicht nach der Zeitverzögerung τ empfangen, beendet die Einheit 22 die Energieversorgung der verschiedenen Teile und schaltet die Schaltungen der Sonde zurück in einen Stand-by-Zustand.
Die Identifikationssignale ID werden dann zum Modulieren (25) des vom Radiofrequenzschwingkreis 27 erzeugten Trägers gesendet. Die Frequenz dieses Schwingkreises - das kann ein besonderes Merkmal der Maschine sein, an der die Sonde installiert ist - wird durch von den Programmiervorrichtungen 29 eingespeisten Signalen bestimmt. Das modulierte Signal wird dann verstärkt (28), über die Antenne 14 ausgestrahlt, von der Antenne 5 aufgenommen und vom Superheterodynempfänger der Schnittstelleneinheit I1 verarbeitet (Blöcke 6, 7, 8, 9, 10). Die Frequenz des örtlichen Schwingkreises 8 wird durch von der Programmiervorrichtung 30 eingespeisten Signalen bestimmt. Geben diese Signale den gleichen Radiofrequenzkanal an, wie er am Senderteil 35 der Sonde eingestellt ist, und von den Vorrichtungen 29 festgelegt ist, liegt am Ausgang des Demodulators 10 ein Identifikationssignal ID an, das an den Decoder 11 geschickt wird. Auf Basis der dem Decoder 11 von der numerischen Steuerung N1 zugeführten Anzeigen über die einzuschaltende Sonde S1a wird eine Prüfung durchgeführt, um sicherzustellen, ob das empfangene Signal ID von der ausgewählten Sonde S1a übertragen wurde. Wird das bestätigt, sendet Block 11 ein Signal, das nach einer Zeitverzögerung τ (12) das Erzeugen eines typischen Einschaltsignals EN in Block 1 bewirkt, das das den vom Radiofrequenzschwingkreis 3 erzeugten Träger moduliert. Das nach der folgenden Verstärkung (4) erhaltene Signal wird über die Antenne 5 ausgestrahlt.
Während die Schnittstelleneinrichtung I1 empfängt, hält Block 1 den Radiofrequenzschwingkreis 3 ausgeschaltet, um Störungen zu vermeiden.
Das von der Antenne 5 ausgestrahlte Signal wird von den Antennen 14 derjenigen Sonden empfangen, die im Sendebereich der Antenne 5 liegen. Das empfangene Signal wird vom Decoder 21 als Einschaltsignal EN erkannt, und die Logikeinheit 22 prüft, ob das Signal innerhalb der Zeitverzögerung τ nach dem Übertragen des Identifikationssignals ID empfangen wurde, und legt es als Antwort der Schnittstelleneinrichtung I1 auf das von der Sonde übertragene Identifikationssignal ID aus, wenn diese Bedingung erfüllt ist. Dann wird ein neues Identifikationssignal ID 26 erzeugt und mittels des Senderteils 35 gesendet.
Wurde das Verfahren zum Aktivieren der ausgewählten Sonde (z. B. Sonde S1a) erfolgreich nach Empfang einer geeigneten Zahl von Einschaltsignalen EN abgeschlossen, hält die Logiksteuereinheit 22 den Senderteil 35 eingeschaltet und verbindet mittels des Schalters 34 den Kodierer 33 für von der Sonde zusammen mit dem Zustand der Sonde und der Batterie überwachenden Signalen ankommenden Signale mit dem Modulator 25 des Senderteils 35, wodurch eine normale Übertragung bewirkt wird.
Ausgehend von den über Antenne 5 an der Schnittstelle I1 empfangenen Signalen werden die den Zustand der Sonde und der Batterie überwachenden Signale mittels des Decoders 13 an die numerische Steuerung N1 gesendet.
Das Abschalten der Schaltkreise der Sonde S1a, d. h. die Rückkehr in den Stand-by-Zustand, erfolgt, wenn die in einer Zeitschaltuhr in der Einheit 22 eingestellte Zeit abläuft.
In einer typischen Ausführungsform des hier beschriebenen Systems
- erfolgt das Aktivierungssignal AT durch Senden eines mit 10 kHz modulierten Radiofrequenzträgers für etwa 100 ms,
- dauern die Intervalle Ta, Tb, Tc, Td, Tx, Ty, Tz ungefähr 128 ms und treten in 20 ms Intervallen voneinander beabstandet auf,
- werden die Identifikationssignale ID durch Modulieren eines Radiofrequenzträgers mit einer seriellen Bitfolge mit einer Frequenz von 10 KBit und mit einer Gesamtsignaldauer von ungefähr 5 ms zugeführt,
- sind die Parameter des Signals EN ähnlich denen des Aktivierungssignals AT, mit dem Unterschied, daß die Zeitdauer ungefähr 11 ms beträgt,
- beträgt die Zeit τ etwa 20 ms.
Nach einer möglichen Ausführungsform, die etwas von dem anhand von Fig. 5 beschriebenen Verfahren abweicht, werden die Sonden, die nach Aktivierung durch das erste Signal AT ein Einschaltsignal EN vor dem Übertragen ihrer Identifikationssignale ID empfangen, durch das Einschaltsignal EN abgeschaltet (d. h. sie kehren in den Stand-by-Zustand zurück) (im Beispiel der Fig. 5 würden die durch AT eingeschalteten Sonden S1b, S1c und S1d in diesem Fall durch EN abgeschaltet). Die Gründe und die praktischen Vorteile dieser abweichenden Ausführungsform sind aufgrund der zuvor beschriebenen Verfahrenweise verständlich. Das sehr stark schematisierte und lineare Verfahren der Fig. 5 wurde zum Zwecke der Einfachheit und Klarheit der Beschreibung beschrieben.
Das vorstehend beschriebene Verfahren betrifft ein radiofrequenzübertragendes System, kann jedoch auch für andere, drahtlose Signale verwendet werden, z. B. für solche optischer Art.
Die Erfindung kann beispielsweise in folgenden Fällen angewandt werden:
- mehrere Koordinatenmeßmaschinen an einem Arbeitsplatz oder Werkzeugmaschinen und/oder Meßmaschine mit Prüfsonden,
- einer einzigen Werkzeugmaschine oder Meßmaschine mit mehreren Prüfsonden,
- Koordinatenmeßmaschinen mit oder ohne numerische Steuerung,
- in den obigen Fällen, bei denen die Prüfsonden Kontaktdetektorsonden und/oder Meßsonden sind, die Detektorvorrichtungen mit Übertragermitteln aufweisen.

Claims

1. System, das aufweist:

- mehrere Anordnungen (S1a, S2a, ..., S3c) mit

- Detektoreinrichtungen (38),

- Sendeeinrichtungen (14, 35, 37) zur drahtlosen Signalübertragung, welche Mittel (22, 26, 35) zum Erzeugen und Senden von Identifikationssignalen (ID) umfassen,

- Empfangseinrichtungen (14, 36, 37) zur drahtlosen Aufnahme eines Aktivierungssignals (AT) zur Aktivierung der Anordnungen (S1a, S1b, ..., S2a),

- Energieversorgungsmitteln (24) und

- Schaltmitteln (20, 31), die zum Herstellen einer Verbindung zwischen den Energieversorgungsmitteln (24) und den Sendeeinrichtungen (22, 26, 35) ausgebildet sind und

mindestens eine Steuereinheit (I1), die körperlich entfernt von den Anordnungen liegt, mit

- Mitteln (1-5) zum Erzeugen und Senden des Aktivierungssignals (AT),

- Mitteln (5-11) zum Empfangen des Identifikationssignals (ID) und

- Mitteln (12, 1-5) zum Erzeugen und Senden eines Bestätigungssignals (EN) an die Anordnungen,

wobei die Empfangseinrichtungen (14, 36, 37) zum Empfang des Bestätigungssignals (EN) geeignet ausgebildet sind,

dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnungen Prüfsonden (S1a, S2a, ... S3c) sind, und daß die Sendeeinrichtungen jeder Prüfsonde Mittel (22, 29) zum Festlegen eines Zeitintervalls (Ta, Tb, Tc, Td), in dem das Identifikationssignal (ID) gesendet wird, aufweisen, die Mittel (12, 1-5) zum Erzeugen und Senden eines Bestätigungssignals geeignet ausgebildet sind, um das Bestätigungssignal (EN) bei Empfang des Identifikationssignals (ID) einer vorbestimmten Sonde (S1a) durch die Steuereinheit im entsprechend festgelegten Zeitintervall (Ta) zu senden.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtungen (14, 36, 37) der Sonden (S1a, S2a, ..., S3c) Zeitschaltuhren (22) aufweisen, um die Schaltmittel (20, 31) dahingehend anzusteuern, daß die Verbindung zwischen den Energieversorgungsmitteln (24) und den Detektoreinrichtungen (38) und den Sendeeinrichtungen (35) verhindert wird.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonden Kontaktfühler (S1a, S2a, ..., S3c) sind, und daß die Mittel (12, 1-5) zum Erzeugen und Senden eines Bestätigungssignals (EN) an die Sonden ein konstantes Verzögerungsglied (12) umfassen, um das Bestätigungssignale mit einer vorbestimmten Verzögerung (τ) nach dem Empfang eines vorbestimmten Identifikationssignals (ID) zu senden.

4. System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrichtungen (14, 35) und die Empfangseinrichtungen (14, 36) Radiofrequenzen verwenden.

5. Verfahren zum Steuern der Fernaktivierung einer Anordnung durch eine Steuereinheit (I1) in einem System mit mindestens einer Steuereinheit (I1, I2, I3) und mehreren Anordnungen (S1a, S2a, ..., S3c), die körperlich von der Steuereinheit entfernt sind und Energieversorgungsmittel (24), Detektoreinrichtungen (38), Empfangseinrichtungen (14, 36, 37) und Sendeeinrichtungen (14, 35, 37) zum Empfangen und zum Senden drahtloser Signale aufweisen, welches Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

- Erzeugen und Senden (52) eines Aktivierungssignals (AT) durch die Steuereinheit (I1),

- Empfangen des Aktivierungssignals durch die Empfangseinrichtungen (14, 36, 37) mindestens eines Teils (S1a, S1b, ..., S2a) der mehreren Anordnungen,

- vorübergehende Erregung (53) der Anordnungen des besagten Teils nach dem Empfang,

- Senden (54) von zugeordneten Identifikationssignalen (ID) zu Zeitpunkten nach der vorübergehenden Energieversorgung mittels der Übertragereinrichtungen (14, 35, 37) der zu dem besagten Teil (S1a, S1b, ..., S2a) gehörenden Anordnungen,

- Empfangen des Identifikationssignals (ID) durch die Steuereinheit (I1),

- Senden (58) eines Bestätigungssignals (EN) durch die Steuereinheit (I1) nach dem Empfang eines der Identifikationssignale (ID) und

- Unterbrechen (60) der vorübergehenden Energieversorgung aller Anordnungen, die kein Bestätigungssignal (EN) nach dem Senden des zugeordneten Identifikationssignals (ID) empfängt,

dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Sendens (54) des Identifikationssignals (ID) für jede Anordnung des besagten Teils (S1a, S1b, ... S2a) in einem vorbestimmten Zeitintervall (Ta, Tb, Tc, Td) auftritt, und daß das Bestätigungssignal (EN) nach Empfang des Identifikationssignals einer bestimmten Anordnung (S1a) im entsprechenden, vorbestimmten Zeitintervall (Ta) gesendet wird, wobei die Anordnungen Prüfsonden (S1a, S2a, ..., S3c) sind.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Sendens (54) der Identifikationssignale (ID) für jede Sonde des besagten Teils (S1a, S1b, S2a) zu einem zufälligen Zeitpunkt im vorbestimmten Zeitintervall (Ta, Tb, Tc, Td) stattfindet.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Sendens (58) des Bestätigungssignals (EN) durch die Steuereinheit (11) mit einer vorbestimmten Verzögerung (τ) gegenüber dem Empfang des Identifikationssignals (ID) der bestimmten Sonde (S1a) erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7 zum Steuern der Aktivierung einer bestimmten Sonde in einem System mit einer die Prüfsonden (S1a, S1b, ..., S1d) aufweisenden, numerisch gesteuerten Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmten Zeitintervalle (Ta, Tb, Tc, Td) getrennt voneinander sind.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8 zum Steuern der Aktivierung einer bestimmten Sonde in einem System mit mehreren numerisch gesteuerten Maschinen, die mehrere Prüfsonden (S1a, S1b, ... S3a) tragen, bei dem ein Identifikations signal (ID), das von einer der Proben des besagten Teils (S1a, S1b, ..., S2a) übertragen wird, eine Eigenschaft hat, die zu der die Sonde tragenden Maschine (M1, M2) in Beziehung steht.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Empfangens des Identifikationssignals (ID) durch die Steuereinheit (I1) das Erkennen der Eigenschaft durch die Steuereinheit aufweist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenschaft die Sendefrequenz ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die drahtlosen Signale radiofrequenzmodulierte Signale sind.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die drahtlosen Signale optischer Art sind.