ITBO990249A1 - Sistema per rilevare dimensioni lineari di pezzi meccanici , con unita' di ricetrasmissione di segnali via etere . - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo:

“Sistema per rilevare dimensioni lineari di pezzi meccanici, con unità di ricetrasmissione di segnali via etere”

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un sistema per rilevare dimensioni lineari di un pezzo, con una sonda di controllo comprendente dispositivi di rilevamento, mezzi di alimentazione connessi alla sonda di controllo, un'unità remota di ricetrasmissione, solidale alla sonda, connessa ai dispositivi di rilevamento ed ai mezzi di alimentazione, e atta a trasmettere via etere segnali indicativi dello stato della sonda, e un'unità fissa di ricetrasmissione, atta ad inviare via etere segnali di attivazione a detta unità remota, dove l'unità remota di ricetrasmissione comprende dispositivi di ricezione atti a ricevere segnali inviati via etere, una sezione di elaborazione, connessa ai dispositivi di ricezione e atta a generare un segnale di abilitazione, un'unità di commutazione connessa alla sezione di elaborazione e ai mezzi di alimentazione, ed ulteriori sezioni connesse all'unità di commutazione, l'unità di commutazione essendo atta a ricevere il segnale di abilitazione e, in base a tale segnale, comandare l'alimentazione di almeno alcune delle ulteriori sezioni.

Sono noti sistemi di misura, ad esempio in macchine utensili a controllo numerico, per individuare la posizione e/o le dimensioni di pezzi lavorati mediante una sonda a rilevamento di contatto montata in macchina, che, nel corso di un cicio di controllo, si muove rispetto al pezzo, tocca le superfici da controllare e, in seguito al contatto, invia, via etere, segnali ad un' unità ricevente, normalmente posta ad una certa distanza dalla sonda. L'unità ricevente è connessa a sua volta, attraverso un dispositivo di interfaccia, al controllo numerico che, elaborando altri segnali relativi alla posizione nello spazio della sonda, ottiene informazioni circa la posizione delle superfici del pezzo.

La sonda a rilevamento di contatto può comprendere batterie elettriche per alimentare circuiti di rivelazione del contatto e dispositivi per la trasmissione via etere che può avvenire, ad esempio, mediante l’emissione di segnali elettromagnetici di tipo ottico, o a radiofrequenza. Poiché la sonda è utilizzata, durante il ciclo di lavorazione della relativa macchina utensile, solo per brevi intervalli di tempo, i relativi circuiti di rivelazione e dispositivi di trasmissione vengono mantenuti normalmente in uno stato di "attesa" a basso consumo di energia elettrica, e vengono alimentati pienamente solo quando è necessario effettuare un ciclo di controllo. Il passaggio dalla condizione di "attesa" a quella di alimentazione piena può essere realizzato comandando opportuni dispositivi di commutazione a bordo della sonda mediante segnali di attivazione inviati, via etere, dall'unità ricevente. Quando il ciclo di misura è terminato, i circuiti della sonda vengono riportati nella condizione di "attesa" a basso consumo o mediante l'invio di un opportuno segnale di disattivazione via etere, o, in alternativa, allo scadere di un tempo preimpostato.

Ad un sistema di misura con tali caratteristiche si riferisce il brevetto statunitense US-A-4779319, che mostra una sonda di controllo con circuiti per l'invio di segnali ottici nel campo dell'infrarosso. Un impulso di radiazioni infrarosse è utilizzato per l’attivazione della sonda, ovvero per comandare l'alimentazione piena dei relativi circuiti di rivelazione e dei dispositivi di trasmissione.

I circuiti a bordo sonda destinati a ricevere il segnale ottico di attivazione e a comandare la connessione alle batterie, comprendono un diodo ricevente ed un avvolgimento che, fra l’altro, funge da filtro passa alto per ridurre gli effetti negativi dovuti alle componenti continua e a bassa frequenza dell'illuminazione ambiente e per escludere da successive elaborazioni impulsi a bassa frequenza emessi, ad esempio, da lampade fluorescenti presenti nell'ambiente nel quale è collocata la sonda. Può tuttavia verificarsi che le stesse lampade fluorescenti, o altre sorgenti di luce, emettano radiazioni elettromagnetiche nella stessa banda di frequenza dei segnali di attivazione o di disattivazione (o meglio dei relativi segnali modulanti) e che tali radiazioni provochino l'attivazione indesiderata di almeno alcuni circuiti a bordo sonda, con un inutile consumo della batteria, o l'indesiderata disattivazione nel corso di un ciclo di controllo, con le prevedibili negative conseguenze.

Si è verificato che una lampada fluorescente emette radiazioni improprie e imprevedibili, anche nella gamma dell'infrarosso, che variano con il tipo di lampada, con la temperatura dell'ambiente nel quale è collocata, con la tensione di alimentazione, l'età e le condizioni di efficienza della lampada stessa. Una possibile attivazione (o disattivazione) ottica della sonda impiega, come alternativa al segnale impulsivo mostrato nel brevetto US-A-4779319, un segnale a infrarossi modulato come sequenza di impulsi di una certa frequenza (ad esempio una decina di KHz) e trasmesso per un tempo determinato (ad esempio alcuni decimi di secondo) all'unità ricevente. I circuiti a bordo sonda comprendono una sezione logica che viene alimentata quando si rileva un segnale di sufficiente intensità, che verìfica se il segnale ricevuto ha la frequenza richiesta e la durata minima (un numero di impulsi generalmente di molto inferiore a quelli trasmessi) del segnale di attivazione (o di disattivazione), e che, nel caso positivo, provoca l'alimentazione degli altri circuiti a bordo sonda (o il ritorno alla condizione di attesa).

Le radiazioni emesse in modo imprevedibile dalle lampade fluorescenti nella banda di frequenze del segnale dì attivazione possono avere intensità sufficiente a provocare la frequente e inutile alimentazione della sezione logica dei circuiti a bordo sonda, con conseguente consumo indesiderato delle batterie. Inoltre, può accadere che, mentre la logica è impropriamente alimentata, si verifichi una sequenza di impulsi proveniente da una lampada fluorescente che ha frequenza e durata corrispondenti a quelle del segnale di attivazione, ovvero che, mentre la sonda sta effettuando un ciclo di controllo, la logica rilevi una sequenza di impulsi di frequenza e durata corrispondenti a quelle del segnale di disattivazione, senza che tale segnale sia effettivamente stato trasmesso dall'unità ricevente.

Scopo della presente invenzione è quello di evitare gli inconvenienti, in termini di consumo della batteria e attivazione o disattivazione indesiderate della sonda, provocati da lampade fluorescenti, o da altre fonti di emissione di radiazioni elettromagnetiche presenti nell'ambiente in cui tali teste sono montate.

Questo ed altri scopi sono raggiunti da un sistema nel quale la sezione di elaborazione del’unità remota di ricetrasmissione della sonda comprende dispositivi di attenuazione atti ad inibire la generazione del segnale di abilitazione in base a caratteristiche del segnale ricevuto via etere dai dispositivi di ricezione.

L'invenzione verrà ora descritta in dettaglio con riferimento agli annessi disegni - dati a puro titolo esemplificativo e non limitativo - in cui

la figura 1 è una vista schematica di una macchina utensile sulla quale è installata una sonda di controllo per rilevare dimensioni lineari di pezzi meccanici;

la figura 2 è uno schema a blocchi parziale di un'unità di ricetrasmissione di radiazioni ottiche codificate secondo una realizzazione nota;

le figure 3 e 4 rappresentano gli andamenti di alcuni segnali generati nell'unità di ricetrasmissione di figura 2, aii'arrivo di un segnale di attivazione per la sonda o di un segnale di disturbo;

la figura 5 è uno schema a blocchi parziale di un'unità di ricetrasmissione di radiazioni ottiche codificate secondo una prima realizzazione dell'invenzione;

le figure 6, 7 e 8 rappresentano gli andamenti di alcuni segnali presenti nell'unità di ricetrasmissione di figura 5 all'arrivo di un segnale di disturbo, di un segnale di attivazione o di un segnale di disattivazione;

la figura 9 è uno schema circuitale di un componente dell'unità di ricetrasmissione di figura 5 secondo una diversa realizzazione dell'invenzione; e

la figura 10 è una rappresentazione schematica e parziale di un'unità di ricetrasmissione di radiazioni ottiche codificate secondo un'ulteriore realizzazione dell'invenzione.

In figura 1 è mostrato schematicamente un sistema per rilevare dimensioni lineari di un pezzo 1 su una macchina utensile, ad esempio un centro di lavoro, schematizzato in figura con il riferimento 2, dove il pezzo 1 è lavorato. Il sistema comprende un controllo numerico computerizzato 3, che sovrintende al funzionamento della macchina utensile 2, e un'apparecchiatura di rilevamento con una sonda di controllo 4. Quest'ultima, ad esempio una sonda a rivelazione di contatto, presenta una porzione di supporto e riferimento 5, connessa alle slitte della macchina utensile 2, un tastatore 6 ed un braccio 7 recante il tastatore 6 e mobile rispetto alla porzione di supporto S. La sonda 4 comprende inoltre dispositivi di rilevamento, ad esempio un microinterruttore 13, mezzi di alimentazione con una batteria 12 e un'unità remota di ricetrasmissione 8 per trasmettere e ricevere segnali ottici infrarossi, a e da un'unità fissa di ricetrasmissione 10, collocata a distanza dalla sonda 4. L'unità fissa di ricetrasmissione 10 è collegata, mediante un cavo 9, ad un'unità di interfaccia 11 che a sua volta è connessa al controllo numerico computerizzato 3. L'unità fìssa di ricetrasmissione 10, ha la funzione di inviare segnali ottici codificati all'unità remota di ricetrasmissione 8 della sonda 4, per l'attivazione e la disattivazione della sonda 4 in seguito ad una richiesta inviatale dal controllo numerico computerizzato 3 tramite l'interfaccia 11, e di ricevere dall'unità remota 8 della sonda 4 segnali ottici codificati, indicativi ad esempio della posizione nello spazio del tastatore 6 rispetto alla porzione di supporto 5, o del livello di carica della batteria 12 della sonda 4. Per attivazione/disattivazione si intende la modifica dell'alimentazione della sonda 4 da/a una condizione di "attesa" (o "stand-by") nella quale sono alimentate solo alcune sezioni a basso consumo dell'unità remota di ricetrasmissione 8, a/da una condizione di alimentazione "piena" della stessa unità 8.

In figura 2 è mostrato uno schema a blocchi parziale di un'unità remota di ricetrasmissione 8 di tipo noto. Essa comprende dispositivi di ricezione con un fotodiodo PH, atto a ricevere i segnali ottici periodici inviati dall’unità fissa 10, e a generare un segnale alternato (ad esempio una corrente), una sezione di elaborazione E, ed ulteriori sezioni, con un'unità di elaborazione logica (o "logica") L e circuiti di generazione e trasmissione di segnali ottici, tali circuiti, schematicamente indicati in figura con il blocco T, essendo realizzati in modo noto che non interessa in modo diretto la presente invenzione.

La sezione di elaborazione E, che è connessa alla batteria 12 ed è caratterizzata da un consumo di corrente molto basso, comprende a sua volta un amplificatore A1 connesso al fotodiodo PH per fornire un segnale - ad esempio un segnale periodico, ed in particolare una tensione alternata VA1 -, e un comparatore C1, che confronta l'ampiezza del segnale VA1 con un primo valore di soglia VTH1 per generare un segnale VC1 costituito da una sequenza di impulsi di frequenza e durata corrispondenti a quelle del segnale periodico che al fotodiodo PH viene inviato dall'unità fissa 10. La sezione di elaborazione E comprende anche un filtro F1 connesso, in ingresso, al comparatore C1, ed in uscita ad un secondo comparatore C2, che confronta il segnale VF1 in uscita dal filtro F1 con un secondo valore di soglia VTH2. L'unità remota di ricetrasmissione 8 comprende inoltre un circuito G1 che realizza un OR logico, un circuito G2 che realizza un AND logico e un'unità di commutazione A connessa alla batteria 12, alla logica L e ai circuiti T.

Quando il fotodiodo PH riceve un segnale ottico dall'unità fissa di ricetrasmissione 10, il segnale VA1 generato ed amplificato daH'amplificatore A1 (figura 3) viene confrontato con il valore di soglia VTH1 dal comparatore C1. Quando l'ampiezza del segnale VA1 è inferiore alla soglia VTH1, l'uscita VC1 del comparatore C1 è a livello logico basso, mentre passa a livello logico alto quando l'ampiezza del segnale VA1 supera la soglia VTH1. Il segnale elaborato VC1 in uscita dal comparatore C1 si presenta come una sequenza di impulsi di frequenza e durata (numero di impulsi) corrispondente al segnale trasmesso al fotodiodo PH, e viene inviato all'ingresso del filtro passa basso F1. Il segnale VF1 in uscita dal filtro F1 viene poi confrontato dal comparatore C2 con il valore di soglia VTH2. Quando il segnale VF1 in uscita dal filtro F1 supera il valore di soglia VTH2, il segnale di abilitazione VC2 in uscita dal comparatore C2 passa da un livello logico basso ad uno alto e, attraverso l'OR logico G1, abilita (VG1) l'unità di commutazione A a connettere la batteria 12 alla logica L per fornire a quest'ultima la tensione di alimentazione VA.

Il livello logico aito del segnale VC2 , attraverso il dispositivo di abilitazione realizzato mediante l'AND logico G2, abilita anche la trasmissione alla logica L del segnale elaborato VC1, per verificare la frequenza e la durata di tale segnale VC1 e, di conseguenza, del segnale ricevuto dal fotodiodo PH. Se la frequenza e la durata (ovvero il numero minimo di impulsi) rilevate risultano corrispondenti a quelle del segnale di attivazione, la logica L pone a livello logico alto il segnale VL che comanda (all'unità di commutazione A) l'alimentazione dei circuiti di generazione e trasmissione T e contemporaneamente, attraverso l'OR logico G1, mantiene alimentata la logica L anche dopo che, al cessare del segnale di attivazione, il segnale VC2 commuta al livello logico basso.

La logica L riporta il segnale VL a livello logico basso quando giunge al fotodiodo PH un segnale di disattivazione, che la logica L stessa riconosce individuando la frequenza e la durata (numero minimo di impulsi) di un conseguente segnale VC1. In alternativa, la commutazione del segnale VL al livello logico basso può essere comandata allo scadere del tempo impostato in un temporizzatore, non mostrato nelle figure, realizzato in modo noto nella logica L stessa. Quando il segnale VL va a livello logico basso, l'unità di commutazione A viene azionata per disabilitare l'alimentazione dei circuiti T e, quando non è più presente il segnale ricevuto, della logica L.

In figura 3 sono mostrati gli andamenti dei segnali sopracitati nel caso in cui, quando i circuiti della sonda 4 si trovano in condizione di attesa, il fotodiodo PH riceve un segnale di attivazione trasmesso dall'unità fissa 10. Si noti che, per motivi di chiarezza, l'unità di divisione della scala dei tempi dei primi due grafici di figura 3, relativi ai segnali VA1 e VC1, è di circa due ordini di grandezza più piccola rispetto all'unità di divisione dei rimanenti grafici (ad esempio: 1 millisecondo per i primi due grafici, rispetto ad 1 decimo di secondo per i rimanenti). Si noti infatti che il dimensionamento del filtro F1, ed in particolare la relativa costante di tempo RC1, è tale che il segnale VF1 raggiunge e supera il valore di soglia VTH2 del comparatore C2 solo dopo una sequenza di alcune centinaia di impulsi del segnale VC1. In pratica, l'unità fissa di ricetrasmissione 10 invia un segnale di attivazione (o disattivazione) con un numero molto elevato di impulsi (dell'ordine di qualche migliaio), dei quali la logica L deve riconoscere solo una sequenza limitata (normalmente poco più di una decina). Per lo stesso motivo, i primi due grafici di figura 3, relativi ai segnali VA1 e VC1, presentano interruzioni.

La funzione del filtro F1 e del comparatore C2 è quella di fornire alimentazione alla logica L solo quando il valor medio del segnale VC1 di uscita del comparatore C1 , o meglio il suo "duty-cycle" (ovvero il rapporto fra il tempo in cui, in un periodo, tale segnale assume livello logico alto ed il periodo stesso), supera un certo valore per un intervallo di tempo abbastanza lungo, indicando cosi la ricezione da parte del fotodiodo PH di un segnale la cui intensità e durata sono superiori a valori minimi predeterminati. In questo modo si evita di consumare inutilmente la batteria, in presenza di disturbi ottici impulsivi o di segnali di attivazione troppo deboli per potere essere correttamente elaborati dalla logica L.

Nel caso che lampade fluorescenti, o altre sorgenti di onde elettromagnetiche presenti in prossimità della sonda 4, emettano involontarie ed imprevedibili radiazioni nella gamma dell'infrarosso, tali radiazioni possono avere intensità e durata sufficienti a mantenere abilitata per lunghi periodi l'alimentazione della logica L (VA resta a livello logico alto), con conseguente notevole aumento del consumo della batterìa 12.

In figura 4 sono illustrati gli andamenti degli stessi segnali mostrati in figura 3, nel caso in cui il fotodiodo PH riceva un segnale che non viene riconosciuto dalla logica L come segnale di attivazione/disattivazione (ad esempio un segnale di disturbo, di cui la figura 4 non mostra la fine). I segnali in questione presentano lo stesso andamento di quelli visti precedentemente ma, in questo caso, il segnale VL in uscita dalla logica rimane a livello logico basso. Poiché la logica L, in presenza di radiazioni ricevute dal diodo PH di intensità e durata superiori a certi valori, rimane sempre alimentata per valutare la frequenza e la durata del segnale ricevuto, si verifica un consumo della batterìa 12 anche in perìodi durante i quali i circuiti potrebbero rimanere in condizione di attesa.

In figura 5 è mostrato uno schema a blocchi parziale di un'unità remota di ricetrasmissione 8 secondo una prima realizzazione dell'invenzione.

La sezione di elaborazione E comprende, oltre ai componenti descrìtti con riferimento alla figura2, dispositivi di attenuazione che realizzano un controllo automatico di sensibilità e che, nell'esempio illustrato, comprendono elementi di un circuito in retroazione, in particolare un ulteriore filtro passa basso F2, il cui ingresso è connesso all'uscita del comparatore C1, un ulteriore amplificatore, ad esempio un amplificatore differenziale, A2, connesso all'uscita del filtro F2, ed un transistore a effetto di campo, o MOSFET (Metal Oxid Semiconductor Field Effect Transistor) MF1 del tipo ad arricchimento, che realizza un'unità di attenuazione. Zone del transistore MF1 denominate "gate", "source” e "drain” (o, più raramente, "porta", "sorgente" e "drenaggio"), sono collegate, rispettivamente, all'uscita dell'amplificatore A2 e fra gli ingressi deH'amplificatore A1.

Il segnale VC1 in uscita dal comparatore C1 viene inviato all'ingresso del filtro F2 che, come sarà chiaro dal seguito della descrizione, realizza anche un generatore di ritardo, avendo costante di tempo RC2 superiore a quella (RC1 ) del filtro F1. Il segnale VF2 in uscita è confrontato con un valore di soglia VTH3, inferiore a VTH2, amplificato per ottenere un segnale, in particolare una tensione VA2, che è inviato al gate del transistore MF1. La tensione VA2 comanda, in modo analogico, lo stato di conduzione del transistore MF1 e la conseguente, parziale, attenuazione del segnale generato dal fotodiodo PH che raggiunge l'amplificatore A1. Come sarà chiaro dal seguito della descrizione, questa sezione di circuito permette di evitare che segnali di disturbo, provenienti, ad esempio, da una lampada fluorescente e aventi intensità e durata paragonabili o superiori a quelle di un segnale di attivazione, provochino l'alimentazione indesiderata e prolungata della logica L.

Verrà ora illustrato il funzionamento del circuito di figura 5 con riferimento alle figure 6, 7 e 8 che illustrano l'andamento dei segnali in tre diverse circostanze. Anche nelle figure 6, 7 e 8, per motivi di semplicità e chiarezza, i grafici relativi ai segnali VA1 e VC1 hanno scala dei tempi diversa rispetto agli altri, e presentano interruzioni.

Supponendo che, in un certo momento, in assenza di precedenti segnali ricevuti dal fotodiodo PH il transistore MF1 risulti sostanzialmente interdetto (tensione VA2 ad un valore basso) e i circuiti si trovino in condizione di attesa, un segnale di sufficiente intensità e durata ricevuto dal fotodiodo PH genera una sequenza di impulsi VC1 (figura 6) che, inizialmente, è del tutto simile a quella di figura 4.

Il segnale VC1 è inviato ai due filtri F1 ed F2 e, poiché il filtro F1 ha una costante di tempo inferiore a quella del filtro F2, prima che il valore di VF2 raggiunga la soglia VTH3, l'alimentazione della logica L viene abilitata e viene abilitata la verifica della frequenza e della durata della sequenza VC1 : se il segnale ricevuto dal fotodiodo PH e, di conseguenza, il segnale VC1, non hanno le caratteristiche di frequenza e durata (numero minimo di impulsi) di un segnale di attivazione, il segnale VL resta a livello logico basso e non vengono alimentati i circuiti T di generazione e trasmissione di segnali ottici. Quando, dopo un limitato ritardo t1 (ad esempio qualche decimo di secondo), il segnale VF2 raggiunge il valore della soglia VTH3 e, dopo un altro brevissimo ritardo, l'uscita VA2 dell'amplificatore A2 assume un valore di tensione sufficientemente alto, il transistore MF1 inizia a condurre, provocando una attenuazione della tensione presente fra i terminali di source e drain. Quindi, non appena il transistore MF1 inizia a condurre, le ampiezze dei segnali all'ingresso e all'uscita deH'amplificatore A1 si riducono. Il duty-cycle del segnale VC1 in uscita dal comparatore C1 si riduce di conseguenza, essendo più brevi gli intervalli di tempo in cui l'ampiezza di VA1 supera il valore di soglia VTH1. Conseguentemente la tensione di uscita VF1 del filtro F1 cala e si stabilizza ad un valore poco superiore a quello della soglia VTH3 (e quindi inferiore al valore di VTH2). A questo valore si stabilizza anche la tensione di uscita VF2 in modo da mantenere sufficientemente alta la tensione VA2, e, di conseguenza, opportunamente attenuata la tensione all'ingresso dell'amplificatore A1 . Quando il valore della tensione VF1 diventa più basso della soglia VTH2 del comparatore C2, il valore di VC2 commuta ad un livello logico basso e, se un segnale di attivazione non è stato nel frattempo riconosciuto, l'alimentazione VA della logica L viene disabilitata e tale rimane al permanere dei segnali di disturbo (o al cessare di tali segnali), evitando un inutile consumo della batteria 12. Se invece il segnale di attivazione viene nel frattempo riconosciuto, la conseguente commutazione del valore del segnale VL ad un livello alto garantisce II mantenimento della piena alimentazione.

La figura 7 illustra l'andamento dei segnali nel caso in cui un corretto segnale di attivazione viene inviato al fotodiodo PH insieme a segnali di disturbo quali quelli cui si riferisce la figura 6. Si suppone che, nel momento in cui il corretto segnale di attivazione è ricevuto dal fotodiodo PH, il valore della tensione VA2 e la sufficiente conduzione del transistore MF1 si trovino, grazie al comportamento in precedenza descritto, a livelli sufficienti a mantenere i circuiti in condizione di attesa.

L'arrivo del segnale di attivazione - che si sovrappone ai disturbi ed ha un'intensità chiaramente superiore a quella dei disturbi - provoca un brusco incremento neH'ampiezza del segnale generato dal fotodiodo PH ed in quella del segnale amplificato VA1. Nonostante l'effetto attenuante del transistore MF1, il duty-cycle della sequenza di impulsi VC1 in uscita dal comparatore C1 aumenta, e il segnale VF1 in uscita dal filtro F1 supera il valore di soglia VTH2 e VC2 passa a livello logico alto, abilitando l'alimentazione della logica L e la verifica delle caratteristiche di frequenza e durata del segnale ricevuto. Anche il valore del segnale VF2 in uscita dal filtro F2 aumenta leggermente, ma più lentamente, grazie alla diversa costante di tempo RC2, e il valore della tensione VA2 aumenta di conseguenza. Si noti che, a differenza di quanto mostrato per motivi di semplicità e chiarezza in figura 7, le variazioni del segnale VA2 sono di entità decisamente superiore (che dipende dal guadagno dell'amplificatore A2) rispetto a quelle del segnale VF2. L'aumento de) valore della tensione VA2 provoca, mediante l'azione del transistore MF1, una maggiore attenuazione del segnale del fotodiodo PH, sufficiente a riportare l'uscita dei filtro F1 ad un valore poco superiore a VTH3. Tuttavia, prima che ciò accada, il segnale VC2 resta al livello logico alto tale da consentire l’alimentazione per un intervallo di tempo che è sufficiente alla logica L per riconoscere le caratteristiche di frequenza e durata del segnale di attivazione, e commutare il livello del segnale VL per mantenere l'alimentazione anche dopo l'abbassamento del segnale VC2 dovuto al controllo automatico di sensibilità.

Si noti che, qualora l’incremento nell'ampiezza della tensione generata dal fotodiodo PH fosse provocato anch'esso da un segnale indesiderato di disturbo, ad esempio a causa di un brusco movimento relativo fra la sonda 4 e una lampada fluorescente, la conseguente alimentazione della logica L sarebbe comunque di breve durata (situazione analoga a quella di figura 6).

Si noti ancora che l'andamento del segnale VF1 mostrato in figura 7 indica un abbassamento ulteriore, al di sotto della soglia VTH3, in corrispondenza di un breve periodo che segue la cessazione del segnale di attivazione, quando ancora l'attenuazione è notevole, ed il successivo ritorno ad un valore leggermente superiore a VTH3 in seguito ad un calo (abbassamento di VF2 e VA2) dell'attenuazione, che resta tuttavia sufficiente a "filtrare" segnali di rumore.

La figura 8 si riferisce al caso in cui un segnale di disattivazione è inviato dall'unità fissa di ricetrasmissione 10 mentre si verificano le seguenti condizioni:

1) la sonda 4 sta effettuando un ciclo di controllo, e pertanto l'alimentazione dei circuiti è piena (VL a livello logico alto), e

2) segnali di disturbo ricevuti dal fotodiodo PH provocano l'attenuazione del segnale generato dal fotodiodo PH stesso, secondo il comportamento in precedenza descritto, impedendo che la sequenza di impulsi VC1 raggiunga la logica L (VC2 a livello logico basso).

Il nuovo segnale in arrivo, particolarmente intenso, si sovrappone ai disturbi e provoca un brusco incremento nell'ampiezza del segnale generato dal fotodiodo PH. Il comportamento illustrato in figura 8 è simile a quello dell’esempio di figura 7, e il segnale VC2 viene commutato ad un livello logico alto al quale resta per un breve periodo di tempo, prima che il segnale del fotodiodo PH venga opportunamente attenuato. In questo caso, l'effetto della commutazione del segnale VC2 non è quello di modificare l'alimentazione della logica L (che è già alimentata grazie all'azione del segnale VL) ma quello di abilitare, attraverso il circuito di AND logico G2, la verifica, da parte della logica L, delle caratteristiche di frequenza e durata del nuovo segnale in arrivo. Se, in base a tali verifiche, viene riconosciuto un segnale di disattivazione, il livello logico del segnale VL viene commutato da alto a basso in modo tale che, in seguito all'abbassamento successivo del livello del segnale VC2 dovuto all'effetto dell'attenuazione, l'alimentazione della logica L (e dei circuiti T di generazione e trasmissione di segnali ottici) viene disabilitata. Le verifiche invece terminano, al ritorno del segnale VC2 al livello logico basso, se il segnale di disattivazione non è stato riconosciuto.

Ε' evidente che la probabilità che, nei brevi intervalli in cui VC2 è a livello logico alto, un segnale di disturbo presenti le caratteristiche di frequenza e durata tipiche di un segnale di attivazione è estremamente bassa. Tuttavia, se questo improbabile evento si verificasse, potrebbe causare l'indesiderata attivazione della sonda 4, ovvero l'indesiderata piena alimentazione dei relativi circuiti. In modo analogo (e altrettanto poco probabile) si potrebbe verificare, nei brevi intervalli in cui VC2 è a livello logico alto, la ricezione di un segnale di disturbo con le caratteristiche di un segnale di disattivazione che, riconosciuto come tale, potrebbe provocare l'interruzione dell'alimentazione dei circuiti della sonda 4 mentre è in corso un ciclo di controllo, con le prevedibili negative conseguenze. Si è verificato sperimentalmente che, mentre le lampade fluorescenti con reattore elettronico emettono disturbi di frequenze sensibilmente più alte rispetto alle frequenze dei corretti segnali di attivazione e disattivazione, disturbi emessi da lampade con reattore non elettronico possono avere frequenze che più si avvicinano a quelle di tali corretti segnali. Una caratteristica tipica delle lampade del secondo tipo è quella di emettere disturbi la cui intensità assume periodicamente un valore vicino allo zero per un tempo relativamente non trascurabile (tipicamente intorno al millisecondo), in corrispondenza di periodici passaggi per lo zero della tensione di alimentazione.

La figura 9 è una rappresentazione schematica del filtro F1 delle figure 2 e 5 e di ulteriori dispositivi di attenuazione con un'unità addizionale di filtraggio FA, collegata in parallelo al filtro F1, il filtro F1 e l'unità FA realizzando complessivamente un filtro "asimmetrico" F1* che consente di risolvere il problema delle attivazioni e disattivazioni indesiderate della sonda 4.

Il filtro F1' comprende due filtri passa basso, uno (F1) costituito dal resistere RESI e dal condensatore CONI e l'altro costituito dal resistere RES2 e dal condensatore CON2. L'unità FA comprende inoltre un comparatore C3, che confronta il segnale al suo ingresso con una soglia VTH4 e un diodo D1, che, per motivi di semplicità di descrizione, si suppone ideale. Il filtro costituite dai componenti RES2 e CON2 ha una costante di tempo inferiore rispetto a quella del filtro F1.

Alla ricezione di un segnale di opportuna intensità che non presenta interruzioni rilevanti, il segnale in uscita dal filtro costituito da RES2 e CON2 cresce più rapidamente di quello in uscita da F1, fino a superare il valore di soglia VTH4 e commutare l'uscita del comparatore C3 a livello logico alto. In tal modo il diodo D1 risulta interdetto. In questo caso, il filtro F1' si comporta sostanzialmente come il filtro F1, ovvero come descritto con riferimento alle figure 2 e 5. Se invece il segnale ricevuto presenta interruzioni relativamente rilevanti, ad ogni interruzione il valore della tensione in ingresso al comparatore C3 si abbassa al di sotto del valore di VTH4, commutando l'uscita del comparatore C3 ad un livello logico basso. In questo caso, il diodo D1 risulta periodicamente in conduzione consentendo la periodica scarica del condensatore CONI. Di conseguenza, il segnale VF1 non raggiunge il valore di soglia VTH2 e l'alimentazione della logica L non è abilitata e/o il segnate VC1 non giunge alla logica L. Pertanto, l'impiego del filtro F1' di figura 9 in un circuito quale quello illustrato in figura 2, o in figura 5, consente di evitare che segnali di disturbo con non trascurabili interruzioni, quali quelli emessi da lampade fluorescenti con reattore non elettronico, provochino l'alimentazione, anche momentanea, della logica L o l'abilitazione, anche momentanea, delle verifiche della frequenza del segnale. Si noti che, come in precedenza accennato, tali segnali di disturbo sono, fra i disturbi emessi dalle lampade fluorescenti, quelli le cui caratteristiche di frequenza e regolarità hanno probabilità relativamente più alta (per quanto in assoluto molto bassa) di avvicinarsi a quelle dei segnali di attivazione e disattivazione. Pertanto, poiché con l'impiego del filtro F1' l'alimentazione della logica L non è abilitata nemmeno per un tempo limitato o, se il dispositivo è in fase di trasmissione, le verifiche della frequenza del segnale non sono abilitate nemmeno per un tempo limitato, qualsiasi rischio di attivazione/disattivazione indesiderata è sostanzialmente annullato. Naturalmente, la presenza del filtro F1' in combinazione con il controllo automatico di sensibilità di figura 5 garantisce contemporaneamente nei confronti dei segnali di disturbo a frequenze più basse (paragonabili con quelle di attivazione/disattivazione) e a frequenze più alte (quali quelle emesse da lampade fluorescenti con reattore elettronico), in quest’ultimo caso consentendo l'alimentazione indesiderata delia sola logica L per periodi saltuari e sostanzialmente trascurabili (tipicamente inferiori al mezzo secondo) per il corretto consumo della batteria 12.

In figura 10 è schematicamente e parzialmente mostrato un'unità remota di ricetrasmissione 8 secondo un'ulteriore realizzazione dell'invenzione.

Il circuito comprende, oltre ai componenti descritti con riferimento alle figure 5 e 9, un LED LD che consente di effettuare verifiche visive dello stato della sonda 4 e della presenza di disturbi, e una sezione di collegamento SC che comprende: un'unità di programmazione DS, ad esempio manuale (o "dip switch") con due commutatori, in particolare interruttori SW1 e SW2, tre resistenze RES3, RES4, RES5, un comparatore C4 che confronta il segnale al suo ingresso con un valore di soglia VTH5, e un transistore a effetto di campo MF2. La figura 10 mostra inoltre schematicamente i dispositivi di rilevamento 13 (in particolare un microinterruttore) e le relative connessioni alla sezione di collegamento SC.

Quando l'interruttore SW2 (azionabile ad esempio in modo manuale) è aperto e l'apparato è in trasmissione, l'accensione del LED LD segnala la deflessione del braccio 7 in seguito al contatto del tastatore 6 con un pezzo 1. Infatti, quando il braccio 7 non è deflesso (assenza di contatto fra tastatore 6 e pezzo 1) il microinterruttore 13 è chiuso: in tale condizione, il segnale presente all'ingresso non invertente del comparatore C4 è basso, il transistore MF2 è di conseguenza interdetto e il LED LD è spento.

Quando invece il braccio 7 è deflesso, il microinterruttore 13 è aperto e pertanto all'ingresso non invertente del comparatore C4 vi è un segnale che supera il valore di soglia VTH5 e consente al transistore MF2 di condurre. La tensione ai capi del LED LD è in tal caso tale da provocarne l'accensione che indica visivamente l'avvenuto contatto fra il tastatore 6 e la superfìcie del pezzo 1. La tensione all'uscita del comparatore C4 è anche inviata alla logica L che rileva l'avvenuto contatto e pilota di conseguenza i circuiti T di generazione e trasmissione di segnali ottici.

Se l'interruttore SW2 è chiuso, quando la logica è alimentata (segnale VA a livello logico alto), il transistore MF2 conduce e il LED LD è acceso, indipendentemente dallo stato del microinterruttore 13. L'interruttore SW2 può essere chiuso durante la fase di montaggio e messa a punto della sonda 4 sulla macchina utensile 2 allo scopo di verificare visivamente mediante il led LD se, nella particolare posizione nella quale si andrà a montare la sonda sulla macchina utensile, l'unità remota di ricetrasmissione 8 è soggetta o meno a disturbi. In questa fase infatti, l'alimentazione della logica L (segnale VA a livello logico alto), individuabile tramite l'accensione del LED LD, non può che essere provocata da disturbi. Nel caso in cui questo si verifichi, è possibile chiudere l'interruttore SW1 (ad esempio in modo manuale), il quale consente di inviare all'amplificatore A2 e all'unità addizionale di filtraggio FA segnali di abilitazione delle rispettive funzioni di controllo automatico di sensibilità e filtraggio "asimmetrico". Dopo un certo tempo dall'inizio dell'esposizione al segnale di disturbo, in seguito alla commutazione del segnale VA ad un livello logico basso, lo spegnimento del LED LD segnala visivamente che il circuito ha efficacemente contrastato la presenza dei distubi.

Quando la fase di messa a punto è terminata, l'interruttore SW2 viene aperto in modo che il LED LD continui a svolgere la funzione di segnalazione visiva dello stato del braccio 7 della sonda 4. L'interruttore SW1 invece può essere mantenuto chiuso o aperto a seconda che, in base ai rilevamenti effettuati nella fase di messa a punto, sia ritenuto opportuno abilitare le funzioni di controllo automatico di sensibilità e filtraggio "asimmetrico" per limitare i perìodi di alimentazione della logica L e rendere trascurabile il consumo indesiderato della batteria 12 ed il rischio di attivazioni e disattivazioni indesiderate.

Le realizzazioni fin qui descritte dell'unità remota di ricetrasmissione 8 consentono pertanto, in modo particolarmente semplice ed efficace, di rendere sostanzialmente trascurabili consumi indesiderati della batteria 12 provocati, ad esempio, da segnali di disturbo emessi da lampade fluorescenti, e di ridurre praticamente a zero la probabilità che tali segnali di disturbo possano essere causa dell'involontaria attivazione o disattivazione della sonda 4.

Naturalmente, i componenti dell'unità 8, che sono qui illustrati e descritti in modo estremamente schematico, possono essere realizzati in diversi modi noti senza uscire dall'ambito della presente invenzione. Lo stesso vale per altre unità e componenti mostrati nelle figure, quali ad esempio i dispositivi di rilevamento 13 che possono comprendere interruttori o trasduttori di tipo noto.

Rientrano anche nell'invenzione sistemi comprendenti aspetti diversi rispetto a quanto descritto, ad esempio per quanto riguarda le caratteristiche dei segnali di attivazione e disattivazione riconoscibili dalla logica. Tali caratteristiche possono comprendere particolari codifiche dei segnali, non necessariamente legate alla frequenza e/o dalla durata (numero di impulsi) dei segnali stessi.

Inoltre, benché le figure e la relativa descrizione si riferiscano ad un sistema di ricetrasmissione di segnali infrarossi, la presente invenzione è applicabile senza sostanziali modifiche a sistemi in cui i segnali sono trasmessi a frequenze diverse, ad esempio nel campo delle radiofrequenze.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema per rilevare dimensioni lineari di un pezzo (1), con • una sonda di controllo (4) comprendente dispositivi di rilevamento (13), mezzi di alimentazione (12) connessi alla sonda di controllo (4), • un'unità remota di ricetrasmissione (8), solidale alla sonda (4), connessa ai dispositivi di rilevamento (13) ed ai mezzi di alimentazione (12), e atta a trasmettere via etere segnali indicativi dello stato della sonda (4), e • un'unità fissa di ricetrasmissione (10), atta ad inviare via etere segnali di attivazione a detta unità remota (8), dove l'unità remota di ricetrasmissione (8) comprende dispositivi di ricezione (PH) atti a ricevere segnali inviati via etere, una sezione di elaborazione (E), connessa ai dispositivi di ricezione (PH) e ai mezzi di alimentazione (12) e atta a generare un segnale di abilitazione (VC2), un'unità di commutazione (A) connessa alla sezione di elaborazione (E) e ai mezzi di alimentazione (12), ed ulteriori sezioni (L,T) connesse all'unità di commutazione (A), l'unità di commutazione essendo atta a ricevere il segnale di abilitazione (VC2) e, in base a tale segnale, comandare l'alimentazione di almeno alcune di dette ulteriori sezioni (L,T), caratterizzato dal fatto che la sezione di elaborazione (E) comprende dispositivi di attenuazione (F2,A2,MF1,FA) atti ad inibire la generazione del segnale di abilitazione (VC2) in base a caratteristiche dei segnale ricevuto via etere dai dispositivi di ricezione (PH).
2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, nel quale detti dispositivi di attenuazione comprendono almeno un generatore di ritardo (F2), atto a consentire la generazione del segnale di abilitazione (VC2) al variare di caratteristiche del segnale ricevuto via etere dai dispositivi di ricezione (PH) e ad inibire, in base alle stesse caratteristiche, la generazione di detto segnale di abilitazione (VC2) dopo un determinato ritardo (t1).
3. 3. Sistema secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, nel quale la sezione di elaborazione (E) comprende almeno un amplificatore (A1) connesso ai dispositivi di ricezione (PH) ed atto a generare un segnale amplificato (VA1), e i dispositivi di attenuazione comprendono elementi (F2,A2,MF1) di un circuito in retroazione per attenuare l'intensità del segnale amplificato (VA1).
4. 4. Sistema secondo la rivendicazione 3, nel quale i dispositivi di ricezione (PH) sono atti a trasmettere all' amplificatore (A1) un segnale periodico, detto circuito in retroazione (F2,A2,MF1) essendo connesso all'ingresso dell'amplificatore (A1) per ridurre l’ampiezza di detto segnale periodico in base all'ampiezza del segnale amplificato (VA1).
5. 5. Sistema secondo la rivendicazione 3 o la rivendicazione 4, nel quale dette ulteriori sezioni dell'unità remota di ricetrasmissione (8) comprendono un'unità di elaborazione logica (L), l'unità di commutazione (A) essendo connessa all'unità di elaborazione logica (L) per collegare i mezzi di alimentazione (12) all'unità di elaborazione logica (L).
6. 6. Sistema secondo la rivendicazione 5, nel quale l'unità remota di ricetrasmissione (8) comprende un dispositivo di abilitazione (G2) connesso alla sezione di elaborazione (E) e all'unità di elaborazione logica (L) e atto a ricevere detto segnale di abilitazione (VC2) per consentire la trasmissione all'unità di elaborazione logica (L) di un segnale elaborato (VC1) avente caratteristiche corrispondenti a quelle del segnale ricevuto via etere dai dispositivi di ricezione (PH).
7. 7. Sistema secondo la rivendicazione 6, nel quale dette caratteristiche del segnale elaborato (VC1) comprendono la frequenza e la durata.
8. 8. Sistema secondo la rivendicazione 7, nel quale detta sezione di elaborazione (E) comprende un primo comparatore (C1) connesso a detto almeno un amplificatore (A1) e atto a fornire detto segnale elaborato (VC1), almeno un filtro passa basso (F1;F1‘) connesso al primo comparatore (C1), un secondo comparatore (C2) connesso a detto almeno un filtro (F1 ;F1 ’) e atto a fornire detto segnale di abilitazione (VC2), gli elementi del circuito in retroazione comprendendo un ulteriore filtro passa basso (F2) connesso al primo comparatore (C1), un ulteriore amplificatore (A2) connesso all'ulteriore filtro (F2), e un'unità di attenuazione (MF1) connessa all'uscita dell'ulteriore amplificatore (A2) e all'ingresso di detto almeno un amplificatore (A1).
9. 9. Sistema secondo la rivendicazione 8, nel quale detta unità di attenuazione comprende un transistore ad effetto di campo (MF1 ).
10. 10. Sistema secondo una delle rivendicazioni da 3 a 7, nel quale detta sezione di elaborazione (E) comprende un primo comparatore (C1) connesso a detto almeno un amplificatore (A1) e atto a fornire un segnale elaborato (VC1), almeno un filtro passa basso (F1) connesso al primo comparatore (C1), ed un secondo comparatore (C2) atto a ricevere un segnale (VF1) da detto almeno un filtro (F1) e a fornire detto segnale di abilitazione (VC2), i dispositivi di attenuazione comprendendo un'unità addizionale di filtraggio (FA) connessa fra il primo (CI ) ed il secondo (C2) comparatore, in parallelo a detto almeno un filtro (F1), e atta ad alterare il segnale (VF1) ricevuto da detto secondo comparatore (C2) per rilevare interruzioni nel segnale elaborato (VC1).
11. 11. Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, nel quale dette unità fissa (10) e remota (8) di ricetrasmissione sono atte a trasmettere e ricevere radiazioni ottiche.
12. 12. Sistema secondo la rivendicazione 11, nel quale dette unità fissa (10) e remota (8) di ricetrasmissione sono atte a trasmettere e ricevere radiazioni ottiche nel campo degli infrarossi.
13. 13. Sistema secondo la rivendicazione 12, ne! quale i dispositivi di ricezione comprendono almeno un fotodiodo (PH) atto a ricevere radiazioni infrarosse e a generare un corrispondente segnale alternato, la sezione di elaborazione (E) dell'unità remota di ricetrasmissione (8) essendo atta ad elaborare detto segnale alternato per generare il segnale di abilitazione (VC2).
14. 14. Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, nel quale l’unità remota di ricetrasmissione (8) comprende un LED (LD) e una sezione di collegamento (SC) fra il LED (LD), l'unità di commutazione (A) e i dispositivi di rilevamento (13), detta sezione di collegamento (SC) comprendendo un'unità di programmazione (DS) con almeno un commutatore (SW2), il LED (LD) essendo atto a segnalare visivamente e alternativamente modifiche nello stato della sonda (4) o nella condizione di alimentazione della sonda (4).
15. 15. Sistema secondo la rivendicazione 14, nel quale l'unità di programmazione (DS) è di tipo manuale, e comprende almeno un ulteriore commutatore (SW1), connesso all'unità di commutazione (A) e ai dispositivi di attenuazione (A2,FA), per abilitare o inibire detti dispositivi di attenuazione (A2.FA).