TWI415708B - 物件偵測器裝置及方法 - Google Patents

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TWI415708B
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/24—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves

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Description

物件偵測器裝置及方法
本發明係關於一種物件偵測器裝置及偵測一物件存在之方法。特定言之，本發明係關於一種用於偵測一具有重複運動之物件(例如一旋轉切割工具)存在之物件偵測器裝置。
一具有一重複運動之物件可藉由一偵測器器件從該物件接收一信號來加以偵測。例如，該偵測器器件可記錄該信號作為一資料型樣並比較該資料型樣與一先前記錄資料型樣。若在該記錄資料型樣與該先前記錄資料型樣之間存在一關聯性，則該偵測器器件可決定是否已偵測一物件。此類用以偵測一旋轉切割工具之偵測器器件係說明於WO－A－06/027577內。
然而，使用此類已知偵測器器件，待偵測物件之運動必須以一特定預定頻率重複。
能夠橫跨一不同頻率範圍來偵測物件可能較重要。因為在一些情形下，引起物件以一特定預定頻率重複係不可能或不合需要的。
此外，即便可引起物件運動以所需頻率重複，物件仍可能會以一不同頻率操作。據此，在改變物件操作頻率以便偵測其期間，將會存在一延遲。在讓物件速度回復其正常操作頻率過程中也會存在一延遲。
據此，在一方面，本發明提供一種物件偵測器裝置，其包含：一接收器，其係經組態用以從一具有一重複運動之物件接收一信號，該信號以一頻率重複，該頻率取決於該物件之重複運動之頻率；及一分析器，其係經組態用以依據一第一組取樣參數來取樣該接收器所接收之一信號形成一第一取樣資料集，並基於該第一取樣資料集與至少一先前取樣資料集之一比較來產生一輸出；其中該分析器可操作以使用一不同於該第一組取樣參數之第二組取樣參數來取樣該接收器所接收之一信號形成一第二取樣資料集，並基於該第二取樣資料集與至少一先前取樣資料集之一比較來產生一輸出。
能夠使用至少二不同取樣參數來取樣該接收器所接收之一信號使該物件偵測器裝置能夠偵測在至少二不同運動頻率下以一重複方式移動之物件。例如，若該物件係一旋轉物件，則本發明允許該物件偵測器裝置偵測採取至少二不同旋轉速度的旋轉物件。據此，本發明可在一比目前物件偵測器裝置更廣泛的重複運動頻率範圍內使用。此外，若需改變該物件之重複運動頻率需要以便加以偵測，則改變頻率之延遲可能比使用一能夠偵測以一特定頻率重複移動之物件的物件偵測器裝置更小。
該重複運動可能係旋轉運動。例如，該物件偵測器裝置可經組態用以從一旋轉物件接收一信號，其中該信號以一取決於該物件旋轉速度之頻率重複。該重複運動可能係往復運動。例如，該物件偵測器裝置可經組態用以從一振盪 物件接收一信號，其中該信號以一取決於振盪頻率之頻率重複。該物件可以一線性尺寸振盪。該物件可圍繞一軸振盪。或者，該物件可沿一軸振盪。
在該至少一先前取樣資料集內的資料可能係歷史資料。應明白，歷史資料可能係在該物件偵測器裝置操作之前所記錄並儲存的資料。在此情況下，該至少一先前取樣資料集可包含代表在一預定頻率下以一重複運動移動之物件的資料。因為在該物件偵測器裝置操作期間僅需記錄一取樣資料集以便偵測該物件，故此點實現快速偵測該物件。
較佳的係，在該至少一先前取樣資料集內的資料係在該取樣資料集內取樣該信號之前該接收器立刻實質接收之信號的取樣資料。據此，在該物件偵測器裝置操作期間需要記錄至少二取樣資料以便偵測一物件；即需記錄至少一先前取樣資料集，接著需記錄第一(或第二)資料集。因為該物件偵測器裝置不必能夠儲存歷史資料，故此點較有利。此外，該物件偵測器裝置不一定瞭解在操作之前該物件所會產生之資料型樣。
該第一取樣資料集所比較之該至少一先前取樣資料集可與該第二取樣資料集所比較之該至少一先前取樣資料集相同。例如，當該至少一先前取樣資料集係歷史資料時，則可將該等第一及第二取樣資料集比較該相同歷史資料以查看其中任一者是否匹配該歷史資料。
較佳的係，該第一取樣資料集所比較之該至少一先前取樣資料集不同於該第二取樣資料集所比較之該至少一先前 取樣資料集。特定言之，較佳的係用以取樣該資料形成該至少一先前取樣資料集的該等取樣參數與用以取樣該信號形成與該先前取樣資料集比較之該取樣資料集的該等取樣參數相同。據此，較佳的係，將該第一資料集比較至少一第一先前取樣資料集，並將該第二資料集比較至少一第二先前取樣資料集，該至少一第二先前取樣資料集不同於該至少一第一先前取樣資料集。
該取樣成該第一取樣資料集之信號與該取樣成該第二取樣資料集之信號可能係相同信號。例如，該取樣成該第一取樣資料集之信號可能接收自與該取樣成該第二取樣資料集之信號相同的物件。
此外，該取樣成該第一取樣資料集之信號可能係與該取樣成該第二資料集之信號在相同時間週期上所取得之相同信號。據此，該分析器可經組態用以取樣該接收器所接收之信號形成該第一取樣資料集並取樣該信號形成該第二取樣資料集。取樣該信號形成該等第一及第二資料集可實質併發地進行。該分析器可因此平行使用兩組不同取樣參數來分析接收自該物件之信號。
該分析器可耦合至該接收器。該分析器及接收器可用作一單一單元。視需要，該分析器可用作一與該接收器分離的單元並與該接收器通信。
該分析器可包含類比信號處理電路。視需要地，該分析器可包含數位信號處理電路。如所將會明白的，該分析器可同時包含類比及數位信號處理電路。該分析器可能係硬 佈線的。視需要地，該分析器可包含可程式化邏輯(例如可程式化邏輯陣列(PLA))、程式化閘陣列(PGA)(例如場可程式化閘陣列(FPGA))、可程式化陣列邏輯(PAL)及自由邏輯陣列(ULA)。該分析器之至少部分可經由一運行於電子電路(例如一處理器)上之軟體來加以實施。適當處理器包括微處理器(例如一數位信號處理器(DSP))與微處理器(例如可程式化智慧型電腦(PIC)微處理器)。
該分析器可能包含一取樣器，其用於取樣該接收器所接收之一信號。該分析器可能包含一比較器，其用於比較該等取樣資料集與該至少一先前取樣資料集。該分析器可能包含分離取樣器，其用於取樣該第一及至少第二取樣資料集。該分析器可能包含分離比較器，其用於比較該等第一及至少第二取樣資料集。視需要地，該相同取樣器與比較器可用於取樣並比較該等取樣資料集之各資料集。如將會明白的，該取樣器及該比較器可能係類比或數位電路或其一組合或先前提及的任一類型電路。特定言之，該取樣器與該比較器可藉由一經組態用以取樣並比較該等取樣資料集之處理器來加以提供。
該分析器可包含第一電路，其係經組態用以取樣該信號形成該第一取樣資料集；及第二電路，其係經組態用以與該第一電路平行操作以取樣該信號形成該第二取樣資料集。各依據其取樣參數來取樣該信號之分離電路可比一單一電路更具效率操作，由於單一電路在使用不同取樣參數取樣一信號以產生該等第一及第二取樣資料集之間交替。 如所將會明白的，該第一及第二電路可能係類比或數位電路或其一組合或甚至先前提及的任一類型電路。較佳的係，該第一電路係一第一處理器而該第二電路係一第二處理器。
較佳的係，該第一電路係經組態用以比較該第一取樣資料集與該至少一先前取樣資料集並基於該比較來產生一輸出。較佳的係，該第二電路係經組態用以比較該第二取樣資料集與該至少一先前取樣資料集並基於該比較來產生一輸出。使用不同電路用於比較遠比具有一單一電路更具效率，由於單一電路在比較該等第一及第二資料集與該至少一先前取樣資料集之間交替。
較佳的係，該分析器可操作以使用一不同於該等第一及第二取樣參數之至少一第三組取樣參數來取樣該接收器所接收之一信號形成至少一第三取樣資料集，並基於該至少第三取樣資料集與至少一先前取樣資料集之一比較來產生一輸出。該分析器可使用的取樣參數集越多，可偵測之具有不同重複運動頻率之物件之數目便越多。
更佳的係，該分析器包含至少第三電路，其係經組態用以取樣該信號形成該第三資料集。較佳的係，該第三電路係經組態用以比較該第三取樣資料集與該至少一先前取樣資料集並基於該比較來產生一輸出。
較佳的係，該分析器係經組態用以當該等第一及第二資料集與其個別先前取樣資料集之該等比較之任一者或全部導致一指示正在偵測一物件之輸出信號時輸出一物件偵測 信號。據此，只要該等取樣參數之一者適合於偵測一以物件重複運動頻率移動之物件，便輸出一物件偵測信號。更佳的係，該分析器包含一OR閘極，其OR來自該第一及第二電路之該等輸出。
該取樣成該第二取樣資料集之信號可能係一不同於該取樣成該第一資料集之信號。特定言之，該取樣成該第二取樣資料集之信號可能係在該取樣成該第一資料集之信號之後該接收器所接收之一信號。該取樣成該第二取樣資料集之信號與該取樣成該第一取樣資料集之信號可能來自相同物件。
因為致能該物件偵測器裝置組態用以先偵測一以一第一頻率移動之物件並接著隨後組態用以偵測一以一不同第二頻率移動之物件，故此點較有利。具有該第二頻率之物件可能係與該以該第一頻率移動之物件相同的物件或可能係一不同物件。因此可僅使用一單一電路取樣並一次處理一信號來偵測在不同頻率下操作之相同或不同物件。
該分析器可包含電路，其係經組態用以取樣該信號形成該第一取樣資料集並隨後取樣該信號形成該第二取樣資料集。
該分析器可依序循環透過不同預定組取樣參數。該分析器可循環透過不同預定組取樣參數，直至該分析器產生一指示偵測一物件之輸出。例如，該分析器可經組態用以僅在該第一取樣資料集與至少一先前取樣資料集之比較不會 導致偵測該物件時使用該第二組取樣參數取樣來取樣該接收器所接收之信號。此點實現自動偵測一以複數個頻率之一頻率移動之物件而不需平行處理。
該物件偵測器裝置可包含一輸入機構，藉由此輸入機構，可設定該第一及第二組取樣參數之至少一者。因為該等取樣參數不需要在該物件偵測器裝置操作之前決定，故此點較有利。此外，此點實現在該物件偵測器裝置之操作期間改變該等取樣參數。
該輸入機構可包含一使用者輸入器件，藉由該使用者輸入器件，一使用者可手動輸入該等第一及第二組取樣參數之至少一。
較佳的係，該輸入機構包含一回授器件，其可操作以決定該物件之重複運動頻率。較佳的係，該輸入機構及該分析器之至少一者係經組態用以基於該物件之已決定重複運動頻率來決定該等第一及第二組取樣參數之至少一者。因為該分析器可自動採取所需正確取樣參數來成功地偵測一以該物件運動頻率移動之物件，故此點較有利。
該回授機構可經組態用以從一驅動該物件之機器接收一信號，該信號指示該物件之運動頻率。
視需要地，該回授機構可經組態用以偵測該物件之運動頻率。該回授機構可經組態用以決定該接收器所接收之一標記信號之頻率。該標記信號可由在該物件上或在一機器之一部分上的一標記來產生，該機器引起以重複方式移動該物件。該回授機構可經組態用以根據該標記信號之已決 定頻率來計算該重複運動之頻率。較佳的係，該標記信號係一光學信號。如所將會明白的，可提供任一預定數目的標記。較佳的係，該標記係經組態用以每物件重複運動循環提供一標記信號(例如每迴轉或振盪一標記信號)。
較佳的係，該分析器包含該回授機構。較佳的係，該接收器係經組態用以接收該標記信號。更佳的係，該分析器係經組態用以在一物件偵測模式下及在一回授模式下選擇性操作，在該物件偵測模式下，該分析器分析該接收器所接收之信號以決定一物件之存在，而在該回授模式下，該分析器分析該接收器所接收之信號以決定一物件之運動頻率。
該標記信號可由一被動標記特徵來產生。例如，該標記特徵可反射一光學信號。該光學信號可能係在紅外線至紫外線範圍內的任一信號。較佳的係，該光學信號係一可見光信號。該光學信號可能係經反射的周圍環境光。視需要地，該物件偵測器裝置可包含一光學信號源，其透射欲反射的光學信號。該標記信號可由一主動標記特徵來產生。例如，該標記特徵可發射光。例如，該標記特徵可能係一LED。
該取樣資料集可包含複數個資料項目，各資料項目表示在一特定時刻該接收器所接收之信號之一特性。較佳的係，該特性係該接收器所接收之信號之強度。較佳的係，一信號之各樣本對應於在該取樣資料集內的一資料項目。
較佳的係，該等取樣參數包含一取樣率。據此，較佳的 係在一不同於將該信號取樣成該第二資料集所採取之速率的速率來取樣該取樣成該第一資料集之信號。較佳的係，該取樣率係在一給定時間週期所獲得之樣本數目。
較佳的係，當該物件正在旋轉時，用於偵測一具有一給定旋轉速度之物件之取樣率使得針對該物件之一旋轉取得一全部數目的樣本。較佳的係，用於偵測一具有一給定旋轉速度之物件之取樣率係使得針對該物件之各旋轉取得不超過十六個樣本，更佳的係不超過二十四個，尤佳的係不超出十二個。較佳的係，針對一物件用於偵測一具有一給定旋轉速度之物件之取樣率係使得針對該物件之各旋轉取得不少於六個樣本。
該等取樣參數可包含在一取樣資料集內的資料項目數目。較佳的係，在一取樣資料集內存在不超過三十六資料項目，更佳的係在一取樣資料集內不超過二十四個資料項目，尤佳的係在一取樣資料集內不超過十二個資料項目。較佳的係，在一取樣資料集內存在不小於六個資料項目，尤佳的係在一取樣資料集內不小於10個資料項目。最佳的係，在一取樣資料集存在十二個資料項目。
該等取樣參數可包含比較該等第一及第二取樣資料集之先前取樣資料集之數目。所需關聯性數目越大，該分析器之可靠性便越大，但從該分析器獲得一輸出所花費之時間便越長。
該取樣資料所比較之先前取樣資料集之最佳數目可取決於物件的重複運動頻率。該頻率越高，則在一給定時間週 期內可記錄之先前取樣資料集之數目便越大。
該取樣資料所比較之該等先前取樣資料集之最佳數目可取決於該物件偵測器裝置之操作環境。作業環境越髒，便可能需要越多資料集來避免意外偵測一物件。
較佳的係，將該等取樣資料集與至少二先前取樣資料集進行比較。在一些情形下，較佳的係將該等取樣資料集與至少三個先前取樣資料集進行比較，更佳的係至少四個先前取樣資料集。較佳的係，將該等取樣資料集與不超過八個先前取樣資料集進行比較，更佳的係不超過六個先前取樣資料集，尤佳的係不超過五個先前取樣資料集。
較佳的係，該分析器可在一乾淨環境模式或一骯髒環境模式下操作。較佳的係，在該骯髒環境模式下該取樣資料所比較之先前取樣資料集之數目係在該乾淨環境模式下的兩倍。
該等取樣參數可包含該分析器是否將在一乾淨環境模式或骯髒環境模式下操作。當在物件附近存在髒物(例如金屬屑或液體)可能性遞增時，操作者可能想要設定該分析器在該骯髒環境模式下操作。例如，當該物件噴濺有冷卻劑時可能係如此情況。
較佳的係，該取樣資料集包含二進制資料。在一取樣資料集內的各資料項目可包含任一數目的位元。視需要地，可在各資料項目內儲存一個以上之位元的資料。在此類實例中，可在該接收器處記錄該信號之強度。較佳的係，在一取樣資料集內的各資料項目僅包含一位元資料。據此， 各資料區段可僅具有兩個值之一。此點比需比較兩個以上可能值比較起來更簡單。
較佳的係，在一取樣資料集內的各資料項目表示該分析器所取得之一樣本。較佳的係，以一滾動方式將取樣資料集添加至該等第一及第二資料集。較佳的係，該分析器係經組態用以將取樣資料添加至該取樣資料集之一末端。較佳的係，當該取樣資料集充滿時，該分析器係經組態用以每次添加新取樣資料時從該取樣資料集中移除最舊取樣資料。較佳的係，該等第一及第二取樣資料集遵循一先入先出策略。
較佳的係，將從該取樣資料集中所移除之最舊取樣資料移入該至少一先前取樣資料集內。據此，較佳的係，使用已從其個別第一及第二取樣資料集所移除之資料來填充該等先前取樣資料集。
可每次取得每一"X"數目樣本時將該等第一及第二取樣資料集比較其先前取樣資料集，其中"X"表示在該取樣資料集內的資料項目數目。在此情況下，每次完全使用新資料替代該取樣資料集內的資料時，進行該比較。
可更頻繁地將該等第一及第二取樣資料集與其個別至少一先前取樣資料進行比較。較佳的係，可每次取得"X－1"數目樣本時將該等第一及第二取樣資料集與其個別至少一先前取樣資料集比較至少一次(其中"X"表示在該取樣資料集內的資料項目數目)。
更佳的係，每次將一新樣本添加至其樣本資料集時，將 該等第一及第二取樣資料集與其個別至少一先前取樣資料集進行比較。據此，將該等第一及資料集與其個別至少一先前取樣資料集進行比較之速率可能與取樣率相同。
此實現在該等第一及第二取樣資料集及/或在其個別至少一先前取樣資料集內更快地排除錯誤位元。錯誤位元可能係不精確指示偵測一物件特徵之位元。此類錯誤位元可由(例如)電子元件不準確性或由於偵測類似於一物件特徵之髒物所引起。
較佳的係，該接收器係經組態用以接收電磁輻射(EMR)。
據此，較佳的係該接收器包含一EMR接收器。較佳的係，該接收器係經組態用以從一物件接收一光學信號。據此，較佳的係該接收器包含一光學接收器。該光學信號可能係在紅外線至紫外線範圍內的任一信號。較佳的係，該光學信號係一可見光信號。該光學信號可能係經反射的周圍環境光。如將會明白的，適當光學接收器包括光電二極體、光電晶體、影像感測器、電荷耦合器件(CCD)及互補金氧半導體(CMOS)偵測器。
較佳的係，該物件偵測器裝置包含一發射器，其係經組態用以發射一信號。在此情況下，該接收器所接收之信號較佳的係該發射信號之至少一部分反射。如所將會明白的，可能並非所有物件所反射之信號均由該接收器偵測到；一些信號可能被散射，使得偵測器無法偵測到。較佳的係，該發射器係經組態用以發射一光學信號。更佳的 係，該發射器係經組態用以發射一雷射束。如將會明白的，適當光學發射器包括各種光源，例如發光二極體(LED)及雷射二極體。
該發射器及接收器可能在可獨立操縱的分離單元內。較佳的係，該發射器及接收器係在一單一單元內。
該接收器可經組態用以決定從物件所反射之光學信號之強度。較佳的係，該發射器係經組態用以回應從物件所反射之光學信號之已決定強度來控制從該發射器所發出之光學信號之強度。較佳的係，該發射器係經組態用以在從物件所反射之光之已決定強度超過一預定限定值時減少從該發射器所發出之光學信號之強度。較佳的係，該發射器係經組態用以在從物件所反射之光之已決定強度低於一預定限定值時增加從該發射器所發出之光學信號之強度。
該物件可能係一切割工具。例如，該物件可能係一鑽頭。
較佳的係，該分析器係經組態用以在一取樣資料集之該等資料項目均具有相同值時不輸出一指示一偵測中物件之信號。
依據本發明之一第二方面，提供一種物件偵測器裝置，其包含：一接收器，其係經組態用以從一具有一重複運動之物件接收一信號，該信號以一頻率重複，該頻率取決於該物件之重複運動之頻率；及一分析器，其係經組態用以依據一第一組取樣參數取樣該信號形成一第一取樣資料集，並基於該第一取樣資料集與至少一先前取樣資料集之 一比較來產生一第一輸出信號，使用一不同於該第一組取樣參數之第二組取樣參數來併發取樣該信號形成一第二取樣資料集，並基於該第二取樣資料集與至少一先前取樣資料集之一比較來產生一第二輸出信號。
依據本發明之一第三方面，提供一種物件偵測器裝置，其包含：一接收器，其係經組態用以從一具有一重複運動之物件接收一信號，該信號以一頻率重複，該頻率取決於該物件之重複運動頻率；及一分析器，其係經組態用以依據一第一組取樣參數來取樣該接收器所接收之一第一信號，並基於該第一取樣資料集與至少一先前取樣資料集之一比較來產生一第一輸出信號，且該分析器係經組態用以依據一不同於該第一組取樣參數之第二組取樣參數來隨後取樣在該第一信號後該接收器所接收之一第二信號，並基於該第二取樣資料集與至少一先前取樣資料集之一比較來產生一第二輸出信號。
依據本發明之一第四方面，提供一種物件偵測器裝置，其包含：一接收器，其係經組態用以從一具有一重複運動之物件接收一信號，該信號以一頻率重複，該頻率取決於該物件之重複運動頻率；一分析器，其係經組態用以依據一第一組取樣參數來取樣該信號形成一第一取樣資料集，並基於該第一取樣資料集與至少一先前取樣資料集之一比較來產生一第一輸出信號；及一輸入機構，藉由該輸入機構可將該第一組取樣參數輸入至該分析器。
視需要，該輸入機構可經組態用以允許使用者手動輸入 該第一組取樣參數。
視需要，該輸入機構可經組態用以允許一使用者手動輸入該物件之重複運動頻率。在此情況下，該輸入機構及分析器之至少一者可經組態用以基於該使用者所輸入之物件之重複運動頻率來決定並設定該第一組取樣參數。
較佳的係，該輸入機構包含一回授機構，其可操作以決定該物件之重複運動頻率。該輸入機構及該分析器之至少一者可經組態用以基於該物件之已決定重複運動頻率來決定並設定該第一組取樣參數。
該回授機構可經組態用以從一驅動該物件之機器接收一信號，該信號指示該物件之重複運動頻率。該回授器件可經組態用以連續接收此一信號並與該物件之重複運動頻率變化一致來連續計算該第一組取樣參數。
該回授機構可經組態用以偵測該物件之重重運動頻率。該回授機構可決定該接收器所接收之一標記信號之頻率。該標記信號可由在該物件上或在一機器之一部分上的一標記來產生，該機器引起以重複方式移動該物件。該回授機構可接著根據該標記信號之已決定頻率來計算該重複運動之頻率。
較佳的係，該分析器包含該回授機構。較佳的係，該接收器係經組態用以接收該標記信號。更佳的係，該分析器係經組態用以在一物件偵測模式下及在一回授模式下選擇性操作，在該物件偵測模式下，該分析器分析該接收器所接收之信號以決定一物件之存在，而在該回授模式下，該 分析器分析該接收器所接收之信號以決定一物件之運動頻率。較佳的係，該物件偵測器裝置包含一模式選擇器，其致能該分析器在該等物件偵測及回授模式之間選擇性切換。較佳的係該模式選擇器可由使用者操作。此可能(例如)經由在該物件偵測器裝置上的一開關或(例如)經由一電腦程式輸入。
較佳的係，該標記信號係一光學信號。該標記信號可由一被動標記特徵來產生。例如，該標記特徵可反射一光學信號。該光學信號可能係在紅外線至紫外線範圍內的任一信號。較佳的係，該光學信號係一可見光信號。該光學信號可能係經反射的周邊環境光。視需要地，該物件偵測器裝置可包含一光學信號源，其透射欲反射之光學信號。該標記信號可由一主動標記特徵來產生。例如，該標記特徵可發射光。例如，該標記特徵可能係一LED。
較佳的係，該輸入機構係經組態用以基於該物件之已決定重複運動頻率來決定該第一組取樣參數。
依據本發明之一第五方面，提供一種工具機裝置，其併入上述的一物件偵測器裝置。
依據本發明之一第六方面，提供一種偵測一物件存在之方法，其包含：(i)從一具有一重複運動之物件接收一信號，該信號以一頻率重複，該頻率係取決於該物件之重複運動頻率；(ii)依據一第一組取樣參數來取樣該接收信號形成一第一取樣資料集，並基於該第一取樣資料集與一第一先前取樣資料集之一比較來產生一輸出信號；及(iii)依 據一不同於該第一組取樣參數之第二組取樣參數來取樣該接收信號形成一第二取樣資料集，並基於該第二取樣資料集與一第二先前取樣資料集之一比較來產生一輸出信號。
如所將會明白的，本發明之方法可經組態用以依據上述具體實施例來操作。例如，該取樣成該第二取樣資料集之信號可能係在該取樣成該第一資料集之後該接收器所接收之一信號。較佳的係，該取樣成該第一取樣資料集之信號可能係與該取樣成該第二取樣資料集之信號相同的信號。依據該第二組取樣參數來取樣該接收信號可與依據該第一組取樣參數來取樣該接收信號實質併發進行。
該方法可包含在(1)之後且在(ii)之前，輸入該第二組取樣參數並重新組態該分析器以使用該第二組取樣參數。
該方法可包含決定該物件之重複運動頻率。在此情況下，該方法可進一步包含基於該物件之已決定重複運動頻率來決定該第一及第二組取樣參數之至少一者。
該方法可包含從一驅動該物件之機器接收一信號，該信號指示該物件之運動頻率。視需要地，該方法可包含偵測該物件之運動頻率。該方法可包含決定該接收器所接收之一標記信號之頻率。該標記信號可由在該物件上或在一機器之一部分上的一標記來產生，該機器引起以重複方式移動該物件。該方法可進一步包含根據該標記信號之已決定頻率來計算該重複運動之頻率。
現在參考該等圖式，圖1顯示依據本發明之一物件偵測 器裝置10；一安裝架80，其用於將該器件固定至一機器或類似物(未顯示)；及一工具30之一部分，其係用以供物件偵測器裝置10來偵測。
如圖2所示，物件偵測器裝置10包含一外殼26，其包含一雷射二極體光發射器("雷射")12、一發射器聚焦透鏡14、一接收器透鏡16、一光電二極體光接收器("光電二極體")18及分析器電路20。物件偵測器裝置10係經由輸出線28而電性耦合至一工具機控制器50。工具機控制器50控制控制該工具機之操作，從而控制工具30之操作。
在使用中，由雷射12所透射之光大約聚焦在沿輸出光徑52預期工具30之點處。當存在一工具30時，沿反射光徑54反射該發射光之至少一部分。接著由接收器透鏡16將反射光54聚焦在光電二極體18上。
在加工環境中，碎片顆粒可能會混淆該等光徑52、54及該等透鏡14、16。為了緩解此點，物件偵測器裝置10在反射器聚焦透鏡14處具有一氣源22。氣源22提供一連續空氣流，使得空氣在外殼26內透過一孔徑24不斷流入加工環境內。此連續正壓力有助於防止碎片進入外殼26，並防止黏附於該外殼之部分上，從而干擾沿光徑52雷射光二極體光發射器12所透射之雷射之傳輸。
為了進一步緩解碎片問題，接收器透鏡16大約係所需的兩倍大。據此，接收器透鏡16之多達一半表面可覆蓋顆粒或一油膜，仍留有足夠表面區域來實現充分接收信號。因而，該系統已冗餘構建，使得該反射信號可偏離最佳反射 光徑54，但仍能接收到。
在已說明之具體實施例中，偵測器器件10包括分析器電路20，其用於偵測一物件之存在。分析器電路20係安裝於該外殼內。如所將會明白的，分析器電路20可位於外殼24外部，遠離工作環境。指示在光電二極體光接收器18所接收之光強度的信號係傳遞至分析器電路20，該分析器電路決定該等信號是否指示一物件之存在。當分析器電路20決定該等信號指示一物件存在時，接著其沿輸出線28輸出一物件偵測信號至工具機控制器50。下面結合圖4更詳細地說明分析器電路20及其操作。
圖3a及3b顯示依據本發明之一物件偵測器裝置之替代性具體實施例。在圖3a及3b中，該(等)物件偵測器裝置102、218、218'用作與該等發射器器件100、212、212'分離的器件。在圖3a中顯示一雷射二極體光發射器112、發射器聚焦透鏡114、接收器透鏡116及一光電二極體光接收器118。
如圖3a所示，相互垂直地位移發射器器件100與物件偵測器裝置102。
在圖3b中，提供兩組發射器器件及物件偵測器裝置。在各組中發射器/偵測器對實質位於相同垂直平面內，但其均圍繞工具30之旋轉軸徑向位移。在一情況下，在發射器212與偵測器218之間的位移角度小於90∘。在其他情況下，在發射器212'與偵測器218'之間的位移角度在90∘與180∘之間。
參考圖4，該分析器電路包含一時脈振盪器42與一除法器電路40。除法器40產生二同步輸出。第一輸出係用以在雷射二極體驅動器63控制下觸發雷射12之一信號，而第二輸出係一至一取樣及保持電路44之信號。來自該除法器電路之信號以大約125 kHz操作。在此頻率下，雷射12係以一速率恆定開關閃爍，對於一機器操作者或觀察者顯現為一微弱雷射輸出。因而，雷射12之平均光輸出52將會低於不受保護觀看該雷射之目前可接受限制。因此，來自雷射12之輸出52對於操作者較安全。
返回至透鏡16之反射光54及周圍環境光由光電二極體18偵測到並在一雙級放大器46/48內放大其類比信號。一直流復原器50將該交流信號保持在一適當電壓附近以阻止其由於(例如)周圍環境光位準變化而漂移。取樣及保持電路44係藉由來自時脈除法器電路40之同步信號大約與雷射12同時觸發。放大器46/48所產生之信號將表示雷射光52之一閃爍。
來自該取樣及保持電路之一信號37如此頻繁(125 kHz)使得如圖5a所示顯現連續，但實際上大約每8 μSec取得一樣本。
接著在一低通濾波器56內過濾來自取樣及保持電路44之信號以移除不需要的高頻雜訊。接著分割並饋送來自該濾波器之週期性類比信號至一信號比較器58及參考電壓產生電路60，該參考電壓產生電路包含一峰值信號強度偵測器62與一百分比除法器電路64。
因而來自參考電壓電路60之輸出(Vref)係來自低通濾波器56之峰值類比信號強度之一百分比。將此參考電壓Vref比較類比信號37且比較器58僅在該類比信號超過該參考電壓時產生一輸出。
此僅在該光偵測器處光數量異常高時，即在將雷射光54反射至光電二極體18上時發生。圖5b中顯示來自比較器58之輸出66。
若工具30正在旋轉並具有齒或其他不規則物，則該光偵測器所偵測之光數量將會隨著該齒或其他不規則物移入光52之脈衝內並引起光電二極體18偵測之反射54而規則地到達峰值。該等脈衝如此頻繁發生，使得偵測分析器電路20不會錯過旋轉齒等。
來自比較器58之輸出係饋入一PIC微控制器單元68內。PIC微控制器單元68係經由一程式化輸入線91來初始設定並具有一來自時脈振盪器42之輸入來保持其與取樣率同步。PIC微控制器單元68分析自信號比較器58所接收之該等數位信號66並產生一輸出信號，該輸出信號指示來自信號比較器58之該等信號是否指示正在偵測一工具30。來自PIC微控制器單元68之輸出信號係經由所謂的一包含一簡單24伏特開/關信號之跳線而透過一繼電器驅動器70與一固態繼電器(SSR)72饋送至工具機控制器50。接著工具機控制器50使用此信號來控制工具30之操作。
PIC微控制器單元68具有一取樣參數輸入線90，藉由該取樣參數輸入線，可將不同取樣參數輸入至PIC微控制器 單元68，如下面更詳細所述。
信號37之強度係取決於在光電二極體18所接收之光信號之強度。若在光電二極體18處所接收之光強度過高或過低，則可能難以偵測接收信號內的峰值。在光電二極體18處所接收之光強度可能取決於若干不同因素，例如雷射12之輸出功率、在物件與光電二極體18之間的距離及物件反射程度。
線61將一指示來自峰值信號強度偵測器62之峰值信號強度之信號載送至驅動雷射12之操作的雷射二極體驅動器63。雷射二極體驅動器63比較自線61所接收之信號與較佳的上下低限值。若自線61所接收之信號超過該上低限值或低於該下低限值，則雷射二極體驅動器63調整雷射12之輸出功率，使得該峰值信號強度落入該等上及下低限值內。在所述具體實施例中，雷射12之輸出功率受該雷射二極體驅動器控制，使得該峰值信號強度盡可能靠近4伏特。據此，在此情況下，該等上下低限值分別係4.01伏特及3.99伏特。
現將參考圖5a至5e更詳細地說明PIC微控制器單元68之操作。
PIC微控制器單元68可能包含一PIC微控制器或可能包含可平行操作的複數個PIC微處理器。先將關於PIC微控制器單元68包含複數個PIC微控制器且其中待偵測工具30以200 rpm旋轉之具體實施例來說明PIC微控制器單元68之操作。
PIC微控制器單元68從信號比較器58接收信號，並將該 信號提供至各PIC微控制器。各PIC微控制器係設定以使用不同取樣標準來取樣來自信號比較器58之信號，以便能夠偵測以不同旋轉速度旋轉的工具。在所述具體實施例中，一第一PIC微控制器係設定以偵測一以200 rpm旋轉之工具，且一第二PIC微控制器係設定以偵測一以300 rpm旋轉之工具。此外，該等第一及第二PIC微控制器二者均設定以在一工具之一旋轉過程中獲得十二個樣本，該工具以其所設定之旋轉速度旋轉。
每迴轉十二個樣本較佳，因為切割器之齒數可能係十二的一因數。若是，則齒偵測信號將在取樣時間中間而不是在取樣時間周邊時出現。因此，在該偵測器之三或更多迴轉期間，一齒偵測信號從一取樣位置浮動至一相鄰取樣位置之風險降低，因此由於缺少相關資料而未偵測一工具之機會更少。
據此，該第一PIC微控制器之取樣週期將會係大約25 mS而該第二PIC微控制器之取樣週期將會係大約16.6 mS。
若一來自信號比較器58之信號在其取樣週期期間由來自該信號比較器之第一PIC微控制器接收，則該第一PIC微控制器在其暫存器內將此事件記錄為一二進制"1"，否則記錄一二進制"0"。同樣地，若一來自信號比較器58之信號在其取樣週期期間由來自該信號比較器之第二PIC微控制器接收，則該第二PIC微控制器在其暫存器內將此事件記錄為一二進制"1"，否則記錄一二進制"0"。
該第一PIC微控制器之記錄值係以一滾動方式輸入圖5c 所示的一第一24位元暫存器70，新資料不斷將舊資料位移一位置。同樣地，該第二PIC微控制器之記錄值係以一滾動方式輸入圖5f所示的一第二24位元暫存器72內，新資料不斷將舊資料移置一位置。
在所述具體實施例中，存在兩個PIC微控制器，但習知此項技術者將會明白，相同方法及技術可應用於任一數目的子處理單元。例如，PIC微控制器單元68可包含至少三個PIC微控制器。
圖5c之24位元暫存器70顯示用於對應於圖5a及5b所示之該等信號之工具30之兩個迴轉的該第一PIC微控制器之記錄值。為了說明之目的，將24位元暫存器70分成兩個12位元暫存器，即第一子暫存器74與第二子暫存器76。第一子暫存器74表示在第二子暫存器76記錄工具30之迴轉之前在工具30迴轉期間所記錄之資料。在第一子暫存器74內的資料已從第二子暫存器76位移。
如所示在第一子暫存器74與第二子暫存器76內的該等項目係一律OR以獲得第一合成暫存器78。第一合成暫存器78將僅在第一子暫存器74與第二子暫存器76內的資料匹配時全部為0，進而將僅在其具有相同資料型樣時匹配。
當一旋轉工具或類似物在工具之各迴轉期間在相同時刻將光反射在光電二極體18上時，第一子暫存器74及第二子暫存器76將會具有相同資料型樣。因而，第一合成暫存器78將在該工具正在旋轉時全部包含0。
此外，第一合成暫存器78將在第一子暫存器74及第二子 暫存器76全部包含1或0時全部包含0。在不存在任何工具時、在不斷地將光束52反射至光電二極體18時或在過多光到達光電二極體18時此點係可能的。為了防止上述事件之任一者引起工具偵測器錯誤觸發，使用邏輯。若第一子暫存器74及第二子暫存器76全部包含1或0，則在第一AND閘極80內輸入一邏輯0。僅在第一子暫存器74及第二子暫存器76不全部為1或0且第一合成暫存器78全部為0時，該第一AND閘極才會觸發一輸出。
當一旋轉工具或類似物在工具之各迴轉期間在相同時刻將光反射在光電二極體18上時，第一子暫存器74及第二子暫存器76將會具有相同資料型樣。因而，在該工具正以200 rpm旋轉時第一合成暫存器78將會全部包含0。
一旦在透射光徑52內一直保持該工具足夠長時間使該等暫存器二者充滿表示在光電二極體18處所接收之信號的資料，便可進行該等第一子暫存器74與第二子暫存器76之比較。在所述具體實施例中，僅一旦已使用來自該工具之另一完全迴轉之新資料替代第二子暫存器76之內容，才進行隨後比較。然而，可更(或更低)頻繁地進行隨後比較。例如，可在每次將一新資料項目添加至第一暫存器70時進行隨後比較。
圖5f之24位元暫存器72顯示用於對應於圖5d及5e所示之該等信號的工具30之大約一又二分之一迴轉的該第二PIC微控制器之記錄值。圖5d及5e所示之該等信號與圖5a及5b所示之信號確切相同，在相同時間取得，但為了方便說明 才在圖中複製。還出於說明目的，將24位元暫存器72分成兩個12位元暫存器：第三子暫存器82與第四子暫存器84。第三子暫存器82表示在將資料記錄於第四子暫存器84之前所記錄之資料。在第三子暫存器82內的資料已從第四子暫存器84位移。
如所示在第三子暫存器82與第四子暫存器84內的該等項目係一律OR以獲得第二合成暫存器86。第二合成暫存器86將僅在在第三子暫存器82與第四子暫存器84內的資料匹配時全部為0，進而將僅在其具有相同資料型樣時匹配。
在所示具體實施例中，該第二PIC微控制器之取樣率係經組態用以偵測以300 rpm旋轉而非200 rpm旋轉之工具，200 rpm在此範例中係反射信號54之工具30之旋轉速度。據此，可看出，該取樣週期過短，故第三暫存器82變滿，然後開始填充第四暫存器84，之後該工具完成一完全迴轉。據此，如圖5f所示，該等第三暫存器82及第四暫存器84將會獲得不同資料型樣而第二合成暫存器86將不會全部包含0。因此不存在任何來自第二AND閘極88之輸出。
如同第一合成暫存器78，在該等第三子暫存器82與第四子暫存器84全部包含1或0時，第二合成暫存器86將會全部包含0。據此，使用邏輯來防止此類輸出一錯誤信號之情形。若第三子暫存器82及第四子暫存器84全部包含全部1或全部0，則在第二AND閘極88處輸入一邏輯0。僅在第三子暫存器82及第四子暫存器84不全部為1或不全部為0且第二合成暫存器86全部為0時，第二AND閘極88才觸發一輸 出。
該第一PIC微控制器與第二PIC微控制平行操作。如圖5g所示，來自該第一AND閘極80及第二AND閘極88之該等輸出A及B均OR以獲得一物件偵測輸出信號。據此，只需使該第一PIC微控制器與該第二PIC微控制器之一成功偵測一工具以便使分析器電路20輸出一物件偵測輸出信號。
將會明白，當工具300之旋轉週期與填充第二子處理器內一12位元暫存器所花費之時間週期相同時，該第二PIC微控制器將會偵測一工具，而第二AND閘極88將會輸出一信號。據此，在此具體實施例中，該第二PIC微處理器將會偵測一以300 rpm旋轉之工具(即具有一等於十二個16.6 mS樣本之一旋轉週期)。
根據前述可見，要求一具有引起光電二極體18所接收之信號變更之特徵的旋轉物件以從分析器電路20產生一輸出。
在一替代性具體實施例中，該等第一子暫存器74及第三子暫存器82之內容可能包含已從一歷史資料源選擇或下載的先前記錄資料。在此具體實施例中，以先前所述方式比較該等子暫存器。
在PIC微控制器單元68僅包含一PIC微控制器之具體實施例中，PIC微控制器單元68以上面關於圖5a至5c所述並如關於圖5d至5f所述之確切方式操作。然而，不是能夠依據二不同取樣參數平行分析來自信號比較器58之一信號，而是PIC微控制器單元68只能在任一時間依據一組取樣參數 來分析來自信號比較器58之一信號。
PIC微控制器單元68可初始設定以偵測一以一第一旋轉速度(例如200 rpm)旋轉之工具。在此情況下，該等取樣參數將會取樣來自信號比較器68之信號至12位元暫存器內，其中該取樣週期係25 mS。可接著隨後使用不同取樣參數來設定PIC微控制器單元68以偵測一以一不同旋轉速度(例如300 rpm)旋轉之工具。此可(例如)藉由工具機控制器50來進行，該工具機控制器經由輸入線90決定並輸入物件旋轉速度至PIC微控制器單元68。PIC微控制器單元68可接著決定要使用的該等取樣參數。在此情況下，該等取樣參數將會取樣來自信號比較器58之信號至12位元暫存器內，其中該取樣週期係16.6 mS。
同樣地，在PIC微控制器單元68包含複數個PIC微控制器之具體實施例中，可使用輸入線90來組態該複數個PIC微控制器之一或多個者所使用之該等取樣參數。
將會明白，輸入線90不一定連接至該工具機控制器，但可連接至一輸入器件，藉由該輸入器件，使用者可輸入該物件之旋轉速度或直接輸入要使用的該等取樣參數。此外，輸入線90可連接至一開關或其他器件，從而致能該PIC微控制器在一回授模式下操作，在該回授模式下其可決定該工具之旋轉速度並隨後計算要使用的適當取樣參數。若已知偵測中物件上的反射性特徵數目，例如若已知在一工具上的反射性凹槽數目，則該PIC微控制器可經組態用以藉由分析該工具自身所反射之光來決定該工具之旋 轉速度。否則，在一替代性範例中，可將一主工具載入該工具機之卡盤內。該主工具可(例如)具有一單一反射性標記，其每迴轉一次將雷射12所透射之光反射至光電二極體18上。此外，可在該工具機自身之旋轉部分上提供一反射性標記。據此，藉由決定反射光之頻率，可決定該工具機所旋轉之物件之旋轉速度。將會明白，該標記不必係反射性的。該標記可能(例如)一LED或其他經組態用以發射光電二極體18所能偵測之一光學信號之光源。
當加工冷卻劑液滴飽和相鄰該工具偵測器之環境時，可使該些液滴引起錯誤觸發工具發現信號。為了降低錯誤觸發，可在兩個以上迴轉過程中實施資料關聯。將結合圖6來解釋此點。
在圖6中，在該工具之三(a、b及c)迴轉過程中找到匹配資料型樣。在一36位元暫存器92內的三部分a'、b'及c'資料內找到關聯資料，即匹配1或0時，如圖5c及5f所示使用邏輯電路來產生一工具發現信號。可使用三個以上迴轉。每一迴轉進行關聯資料決定一次。
在圖6所示方法中，使用每迴轉十二個樣本，即每5 mS一個。偵測到一雙齒工具(例如一鑽頭)，其正以大約1000 rpm旋轉。當類比信號94上升於一限定值Vref上時，將一二進制1插入暫存器92之目前位置內。如前面，該暫存器正在滾動新資料，推出最舊資料。當接收到一第一信號94a時，重設內部時脈，使得樣本中間在接收信號94a時發生，即下一樣本在稍後2.5 mS開始(並在稍後7.5ms結束)。
在此實例中，此類調整在持續60 mS(1迴轉)沒有接收信號時出現，並接著取得在第十二個樣本之後出現的每一信號94b、c，直至持續60 mS沒有收集任何資料。
因而，若一齒再次前來，但該工具不確切以1000 rpm旋轉，則該齒與該工具偵測器將會每一迴轉再同步。此意謂著，由於該齒反射所出現之資料型樣不會在一迴轉至另一迴轉之間橫跨該等暫存器位置1至12而漂移，但仍會由於在各迴轉時脈與工具再同步而在各迴轉期間保留於相同暫存器內。因而接著可使用一增加數目的迴轉來偵測該工具，從而降低錯誤觸發或未偵測工具之出現。
並非所有工具機均具有旋轉工具。車床一般具有不可旋轉的工具與一旋轉工件保持卡盤。圖7顯示配合車床及類似物使用的本發明之一具體實施例，其中該切割工具不會旋轉，但一引起一工具將在上面工作之樣本的物件確會旋轉。在平面圖中顯示偵測器10，其係經由一座架80而固定至該車床上的車頭200並朝向車床卡盤202。車床卡盤202按箭頭A方向旋轉。如上所述，當該卡盤旋轉時，在該卡盤上的反射性特徵206將會從偵測器10內的分析器電路20產生一輸出信號。然而，當使切割工具204進入光束52或54內時，接著該輸出信號將會停止。因此，可根據來自分析器電路20之輸出信號之狀態來決定切割工具204之存在或缺失。在將光束52聚焦至期望一車床工具進入該光束內之點時可獲得更高精度。
在此具體實施例中，不是該工具在其與該光束相互作用 時提供型樣，因而產生該型樣意謂著該工具存在，而是相反情形。由該卡盤所產生之型樣缺失來指示一工具存在。在任一情況下，產生型樣或混淆型樣之一資料流變化指示一工具存在。
此外，本發明可用於偵測一不旋轉物件。例如，可偵測一以一恆定頻率振盪之物件，例如一浸入浸出光徑52之物件。光電二極體18所偵測之光數量將會隨著物件移入光徑52而規則到達峰值並引起光電二極體18所偵測之反射54。
作為一範例，一不旋轉物件可以1Hz振盪，使得每一秒將該物件浸入光徑52內一次。參考圖6，信號94可表示光電二極體18所接收之信號。在信號94內的峰值表示存在正浸入傳輸光徑52內的物件，以便沿光徑54將光反射回來，且該槽表示該物件從光徑52中缺失。
在所述具體實施例中，該PIC微控制器係設定以偵測一以1Hz振盪之物件。特定言之，該PIC微處理器係設定以大約每166mS一次取樣信號94，使得針對該物件之每一振盪取得六個樣本。此外，各暫存器12位元長，使得在各暫存器a'、b'及c'內記錄兩個完全振盪。隨著正確設定該PIC微控制器以偵測以1Hz振盪之物件，各a'、b'及c'將會在其暫存器內的相同位置處包含二進制"1"。據此，使用上述方法比較該些三個暫存器將引起決定一物件正存在。若該PIC微控制器係設定以偵測一以不同頻率振盪之物件，例如以3Hz振盪者，則二進制"1"將會位於該等三個暫存器之各暫存器內的不同位置處，從而引起不偵測該物件。
在至此所述具體實施例中，將已反射離開一物件(例如一工具或卡盤)之光導向該接收器。在一替代性範例中，可將從該物件所發出之光導向該接收器。例如，該物件可能具有LED。
當已偵測到一工具(一旋轉工具或一不旋轉車床型工具)時，在工具機控制器50內的軟體可用於通知加工切割程式實施加工程式。
習知此項技術者將會容易地明白不脫離本發明之範疇的許多變化方案。例如，假定待偵測物件或在物件附近的一些部分正在移動，則可偵測除工具外的物件。
已說明雷射光，但可從任一光源(包括周圍環境光)提供任一可見或不可見光。已說明最多36位元的一二進制暫存器，但其他大小亦可行且不一定使用二進制資料。
在上述的一改良中，可提供一單元以發送一信號，其對應於可從一工具反射之光。因而，可在一工具機上安裝並檢查該工具偵測器而不需要使一工具相鄰該偵測器。該單元可包含一簡單旋轉鏡面或其他反射性表面，但較佳的係一固態配置，其回應該工具偵測器所發送之一類似脈衝來產生一雷射光脈衝。
10‧‧‧物件偵測器裝置12雷射二極體光發射器("雷射")
14‧‧‧發射器聚焦透鏡
16‧‧‧接收器透鏡
18‧‧‧光電二極體光接收器("光電二極體")
20‧‧‧分析器電路
22‧‧‧氣源
24‧‧‧孔徑
26‧‧‧外殼
28‧‧‧輸出線
30‧‧‧工具
37‧‧‧信號
40‧‧‧除法器電路
42‧‧‧時脈振盪器
44‧‧‧取樣及保持電路
46‧‧‧雙級放大器
48‧‧‧雙級放大器
50‧‧‧工具機控制器/直流復原器
52‧‧‧輸出光徑/雷射光
54‧‧‧反射光徑/反射光
56‧‧‧低通濾波器
58‧‧‧信號比較器
60‧‧‧參考電壓產生電路
61‧‧‧線
62‧‧‧峰值信號強度偵測器
63‧‧‧雷射二極體驅動器
64‧‧‧百分比除法器電路
66‧‧‧比較器58之輸出
68‧‧‧PIC微控制器單元
70‧‧‧24位元暫存器
72‧‧‧固態繼電器(SSR)
74‧‧‧第一子暫存器
76‧‧‧第二子暫存器
78‧‧‧第一合成暫存器
79‧‧‧繼電器驅動器
80‧‧‧安裝架/第一AND閘極/座架
82‧‧‧第三子暫存器
84‧‧‧第四子暫存器
86‧‧‧第二合成暫存器
88‧‧‧第二AND閘極
90‧‧‧取樣參數輸入線
91‧‧‧程式化輸入線
92‧‧‧36位元暫存器
94‧‧‧類比信號
94a‧‧‧信號
94b‧‧‧信號
94c‧‧‧信號
100‧‧‧發射器器件
102‧‧‧物件偵測器裝置
112‧‧‧雷射二極體光發射器
114‧‧‧發射器聚焦透鏡
116‧‧‧接收器透鏡
118‧‧‧光電二極體光接收器
200‧‧‧車頭
202‧‧‧車床卡盤
204‧‧‧切割工具
206‧‧‧反射性特徵
212‧‧‧發射器器件
212'‧‧‧發射器器件
218‧‧‧物件偵測器裝置
218'‧‧‧物件偵測器裝置
參考附圖，僅以範例方式已說明本發明之一具體實施例，其中：圖1顯示在用作一切割工具偵測器中依據本發明之一物件偵測器裝置； 圖2顯示圖1所示之物件偵測器裝置內部之一示意圖；圖3a及b顯示依據本發明之一物件偵測器裝置之替代性組態；圖4顯示用於圖1及2所示之物件偵測器裝置之電路之一方塊圖；圖5a、b、c、d、e、f及g顯示圖4所示之電路之示意表示；圖6顯示圖4所示之電路之一替代性操作之一示意表示；以及圖7說明本發明之一替代性用途。
10‧‧‧物件偵測器裝置
22‧‧‧氣源
26‧‧‧外殼
28‧‧‧輸出線
30‧‧‧工具
80‧‧‧安裝架

Claims (26)

  1. 一種物件偵測器裝置，其包含：一接收器，其係經組態用以從一具有一重複運動之物件接收一信號，該信號以一頻率重複，該頻率取決於該物件之該重複運動之頻率；以及一分析器，其係經組態用以依據一第一組取樣參數來取樣該接收器所接收之一來自該物件之信號形成一第一取樣資料集，並基於該第一取樣資料集與至少一先前取樣資料集之一比較來產生一輸出；其中該分析器還可操作以使用一不同於該第一組取樣參數之第二組取樣參數來取樣該接收器所接收之一來自相同該物件之信號形成一第二取樣資料集，並基於該第二取樣資料集與至少一先前取樣資料集之一比較來產生一輸出。
  2. 如請求項1之物件偵測器裝置，其中該取樣成該第一取樣資料集之信號係與該取樣成該第二取樣資料集之信號相同的信號。
  3. 如請求項2之物件偵測器裝置，其中該分析器可操作以取樣該信號形成該第一取樣資料集並大致一併取樣該信號形成該第二取樣資料集。
  4. 如請求項2或3之物件偵測器裝置，其進一步包含第一電路，其係經組態用以取樣該信號形成該第一取樣資料集；及第二電路，其係經組態用以與該第一處理器平行操作以取樣該信號形成該第二取樣資料集。
  5. 如請求項4之物件偵測器裝置，其中該第一處理器係經組態用以比較該第一取樣資料集與該第一先前取樣資料集並基於該比較來產生一輸出信號，該輸出信號指示是否已偵測到一物件，且其中該第二處理器係經組態用以比較該第二資料集與該第二先前取樣資料集並基於該比較來產生一輸出信號，該輸出信號指示是否已偵測到一物件。
  6. 如請求項5之物件偵測器裝置，其中在該第一及第二處理器之任一者或二者輸出一指示正在偵測一物件之信號時輸出一物件偵測信號。
  7. 如請求項1之物件偵測器裝置，其中該取樣成該第二取樣資料集之信號係一不同於該取樣成該第一取樣資料集之信號的信號。
  8. 如請求項7之物件偵測器裝置，其中該取樣成該第二取樣資料集之信號係在該取樣成該第一取樣資料集之信號之後由該接收器所接收之一信號。
  9. 如請求項8之物件偵測器裝置，其進一步包含電路，該電路係經組態用以取樣該信號形成該第一取樣資料集並隨後取樣該信號形成該第二取樣資料集。
  10. 如請求項1之物件偵測器裝置，其進一步包含一輸入機構，藉由該輸入機構可改變該分析器所使用之該等取樣參數。
  11. 如請求項10之物件偵測器裝置，其中該輸入機構包含一回授器件，該回授器件可操作以決定該物件之該重複運 動之頻率並基於該已決定的重複運動頻率來改變該分析器所使用之該等第一及/或第二取樣參數。
  12. 如請求項1之物件偵測器裝置，其中該分析器可操作以使用不同於該等第一及第二取樣參數之至少一第三組取樣參數來取樣該接收器所接收之一信號形成至少一第三取樣資料集，並基於該至少第三取樣資料集與至少一先前取樣資料集之一比較來輸出一物件偵測信號。
  13. 如請求項1之物件偵測器裝置，其中該等取樣參數包含一取樣率。
  14. 如請求項1之物件偵測器裝置，其中該等取樣參數包含該等第一及第二取樣信號所比較之先前取樣資料集之數目。
  15. 如請求項1之物件偵測器裝置，其中該等取樣資料集包含二進制資料。
  16. 如請求項1之物件偵測器裝置，其中該接收器係經組態用以從一物件接收一光學信號。
  17. 如請求項1之物件偵測器裝置，其進一步包含一發射器，該發射器係經組態用以發射一信號，該接收器所接收之該信號係該發射信號之至少一部分反射。
  18. 如請求項1之物件偵測器裝置，其中該欲偵測物件係一切割工具。
  19. 如請求項1之物件偵測器裝置，其中該重複運動係旋轉。
  20. 一種物件偵測器裝置，其包含： 一接收器，其係經組態用以從一具有一重複運動之物件接收一信號，該信號以一頻率重複，該頻率取決於該物件之該重複運動之頻率；以及一分析器，其係耦合至該接收器，該分析器係經組態用以依據一第一組取樣參數取樣該信號形成一第一取樣資料集，並基於該第一取樣資料集與至少一先前取樣資料集之一比較來產生一第一輸出信號，並使用一不同於該第一組取樣參數之第二組取樣參數來一併取樣該信號形成一第二取樣資料集，並基於該第二取樣資料集與至少一先前取樣資料集之一比較來產生一第二輸出信號。
  21. 一種物件偵測器裝置，其包含：一接收器，其係經組態用以從一具有一重複運動之物件接收一信號，該信號以一頻率重複，該頻率取決於該物件之該重複運動之頻率；以及一分析器，其係耦合至該接收器，該分析器係經組態用以依據一第一組取樣參數來取樣該接收器所接收之一來自該物件之第一信號並基於該第一取樣資料集與至少一先前取樣資料集之一比較來產生一第一輸出信號，且該分析器可經組態用以依據一不同於該第一組取樣參數之第二組取樣參數來隨後取樣在該第一信號之後該接收器所接收之一來自相同該物件之第二信號，並基於該第二取樣資料集與至少一先前取樣資料集之一比較來產生一第二輸出信號。
  22. 一種偵測一物件存在之方法，該方法包含： (i)從一具有一重複運動之物件接收一信號，該信號以一頻率重複，該頻率取決於該物件之該重複運動之頻率；(ii)依據一第一組取樣參數來取樣來自該物件所接收之該信號形成一第一取樣資料集，並基於該第一取樣資料集與一第一先前取樣資料集之一比較來產生一輸出信號；以及(iii)依據一不同於該第一組取樣參數之一第二組取樣參數來取樣來自該物件所接收之該信號形成一第二取樣資料集，並基於該第二取樣資料集與一第二先前取樣資料集之一比較來產生一輸出信號。
  23. 如請求項22之方法，其中該取樣成該第一取樣資料集之信號係與該取樣成該第二取樣資料集之信號相同的信號。
  24. 如請求項23之方法，其中依據該第二組取樣參數來取樣所接收之該信號係與依據該第一組取樣參數來取樣該接收信號大致一併進行。
  25. 如請求項23之方法，其中該取樣成該第二取樣資料集之信號係在該取樣成該第一取樣資料集之信號之後由該接收器所接收之一信號。
  26. 如請求項25之方法，其中該方法進一步包含在步驟(i)之後且在步驟(ii)之前，輸入該第二組取樣參數並重新組態該分析器以使用該第二組取樣參數。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8442174B2 (en) * 2010-02-09 2013-05-14 Analog Devices, Inc. Apparatus and method for rotational frequency detection
US8442173B2 (en) 2010-02-09 2013-05-14 Analog Devices, Inc. Apparatus and method for clock and data recovery
ITBO20110415A1 (it) * 2011-07-13 2013-01-14 Marposs Spa Metodo e apparecchiatura di controllo per verificare la presenza di un elemento rotante
TWI500946B (zh) * 2012-02-15 2015-09-21 Zeroplus Technology Co Ltd Logic analyzer to read and write its memory method
CN103294602B (zh) * 2012-02-28 2016-04-13 孕龙科技股份有限公司 逻辑分析仪的数据读取及写入其存储器的方法
CN103433810B (zh) * 2013-07-19 2014-08-27 华中科技大学 一种复杂曲面法矢在机检测装置及方法
WO2015068301A1 (ja) * 2013-11-11 2015-05-14 パイオニア株式会社 速度検出装置、速度検出方法、速度検出プログラム及び記録媒体
DE102017118083B4 (de) * 2017-08-09 2022-11-24 Sick Ag Sensor zur Erfassung eines Objekts und Verfahren zum Einstellen eines Schaltpunktes
EP3450909A1 (en) * 2017-09-05 2019-03-06 Renishaw PLC Non-contact optical tool setting apparatus and method
EP3456469A1 (en) * 2017-09-13 2019-03-20 Renishaw PLC Non-contact tool setting apparatus and method
EP3637043A1 (en) 2018-10-09 2020-04-15 Renishaw PLC Non-contact tool measurement apparatus
EP3974112A1 (de) * 2020-09-29 2022-03-30 Hilti Aktiengesellschaft Elektrische handwerkzeugmaschine

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE153746C (zh) *
JPS63233403A (ja) * 1987-03-20 1988-09-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 数値制御装置
US5189625A (en) * 1989-04-14 1993-02-23 Aerospatiale Societe Nationale Industrielle System for checking tool breakages on a machining center
TW274584B (en) * 1995-01-06 1996-04-21 Cartwright Electronics Inc Pulsed oscillator heterodyne detector
TW444473B (en) * 1999-05-10 2001-07-01 Mitsubishi Electric Corp Testing apparatus and method for frequency deviation
TW200504330A (en) * 2003-06-13 2005-02-01 Ebara Corp Measuring apparatus
WO2006027577A1 (en) * 2004-09-08 2006-03-16 Renishaw Plc Detection device and method

Family Cites Families (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1510299A (en) 1975-07-07 1978-05-10 Verkstadstek Ab Method for adaptive control of machining operations
JPS5335568A (en) 1976-09-13 1978-04-03 Agency Of Ind Science & Technol Measuring method of tool abrasion by light reflection
JPS5437976A (en) 1977-08-30 1979-03-20 Toyoda Mach Works Ltd Method of detecting breakage in tools
US4148587A (en) * 1977-10-03 1979-04-10 The Boeing Company Laser gauge for measuring changes in the surface contour of a moving part
US4340326A (en) * 1980-02-25 1982-07-20 Cooper Industries, Inc. Broken bit detector
DD153746A1 (de) 1980-10-17 1982-01-27 Lothar Franke Einrichtung zur kontrolle und ueberwachung an werkzeugmaschinen
US4502823A (en) * 1981-12-21 1985-03-05 Sperry Corporation Broken drill bit detector
EP0083047B1 (de) * 1981-12-24 1987-02-04 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft, Patentabteilung AJ-3 Prüfverfahren für technische Funktionsteile und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
US4507834A (en) * 1983-05-27 1985-04-02 Sperry Corporation Drilling monitor
JPS6040255A (ja) 1983-08-13 1985-03-02 松下電工株式会社 積層板における基材への樹脂の含浸方法
JPS6049209A (ja) * 1983-08-27 1985-03-18 O Ii M Syst:Kk 平ドリルの刃部径測定装置
GB8331248D0 (en) 1983-11-23 1983-12-29 Kearney & Trecker Marwin Ltd Inspecting articles
KR900004781B1 (ko) * 1983-12-05 1990-07-05 이 아이 듀우판 디 네모아 앤드 캄파니 광반사형 부호화법 및 부호화기
JPS60171414A (ja) * 1984-02-13 1985-09-04 プリンストン・アプライド・リサ−チ・コ−ポレイシヨン ロツクイン増幅器
DE3410149A1 (de) 1984-03-20 1985-10-03 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn Optisches messgeraet
DE3434461A1 (de) 1984-09-20 1986-03-27 Roland Electronic Horst Nauditt GmbH, 7538 Keltern Optoelektronische werkzeugbruchueberwachung
DE3504194A1 (de) 1985-02-07 1986-06-12 Aktiengesellschaft für industrielle Elektronik AGIE Losone bei Locarno, Losone, Locarno Verfahren und vorrichtung zur messung von verschiebungen bei der einstellung und steuerung von werkzeugmaschinen
US4678337A (en) * 1985-05-03 1987-07-07 Laser Metric Systems, Inc. Laser based gaging system and method of using same
DD239369A1 (de) 1985-07-16 1986-09-24 Akad Wissenschaften Ddr Anordnung zur automatischen ueberwachung von ein- und mehrschneidigen werkzeugen an bearbeitungsmaschinen
US4667113A (en) * 1985-08-09 1987-05-19 Hitachi Seiko Ltd. Tool failure detection apparatus
JPS62124809A (ja) 1985-11-26 1987-06-06 Toshiba Corp ドリル折損検出装置
JPS6358203A (ja) 1986-08-29 1988-03-14 Yamatake Honeywell Co Ltd ドリル刃径の計測装置
GB2200747B (en) 1986-12-23 1990-10-17 Kenneth Geoffrey Swift Improvements in tool identification and condition monitoring
JPS63163205A (ja) 1986-12-26 1988-07-06 Hitachi Ltd 数値制御工作機械における工具自動計測装置
JP2568193B2 (ja) 1987-03-23 1996-12-25 豊田工機株式会社 非接触式工具破損検査装置
DE3731171A1 (de) 1987-09-17 1989-03-30 Gerd Prof Selbach Schartigkeitsmessgeraet
JPH01172756A (ja) * 1987-12-28 1989-07-07 Aisin Aw Co Ltd 高速域・低速域兼用相関式速度計
DE3905949A1 (de) 1989-02-25 1990-08-30 Herbert Prof Dr Ing Schulz Verfahren zum vermessen von schneidkanten
US5005978A (en) * 1989-11-06 1991-04-09 Cyberoptics Corporation Apparatus and method for the noncontact measurement of drill diameter, runout, and tip position
JPH04204057A (ja) * 1990-11-30 1992-07-24 Nkk Corp 鋼板の移動速度測定方法
EP0493908B1 (en) 1990-12-31 1996-03-06 Excellon Automation Monitoring the condition of a rotary tool
US5404021A (en) * 1991-11-13 1995-04-04 Excellon Automation Laser sensor for detecting the extended state of an object in continuous motion
JPH0634647A (ja) * 1992-07-14 1994-02-10 Hamamatsu Photonics Kk 速度計測装置
US5940787A (en) * 1993-12-10 1999-08-17 U.S. Tech Corporation Apparatuses and methods of monitoring the condition of tools and workpieces
JPH08111746A (ja) * 1994-10-11 1996-04-30 Tec Corp 移動速度検出装置及びこの移動速度検出装置を使用した画像読取装置
US5636026A (en) * 1995-03-16 1997-06-03 International Electronic Machines Corporation Method and system for contactless measurement of railroad wheel characteristics
JPH10185526A (ja) * 1996-12-27 1998-07-14 Japan Atom Energy Res Inst 非接触歪み計
US6538750B1 (en) * 1998-05-22 2003-03-25 Cyberoptics Corporation Rotary sensor system with a single detector
US6292261B1 (en) * 1998-05-22 2001-09-18 Cyberoptics Corporation Rotary sensor system with at least two detectors
US6191856B1 (en) * 1999-05-05 2001-02-20 Volution Optical inspection device
US6496273B1 (en) 1999-05-05 2002-12-17 Renishaw Plc Position determining apparatus for coordinate positioning machine
US6635894B1 (en) 1999-11-22 2003-10-21 Renishaw Plc Optical measuring apparatus for measuring objects on machines
ATE463004T1 (de) * 2000-11-06 2010-04-15 Koninkl Philips Electronics Nv Verfahren zur messung der bewegung eines eingabegeräts
JP2005524050A (ja) 2001-08-30 2005-08-11 マイクロイー システムズ コーポレイション 高調波抑制光検出器アレイ
JP2003215149A (ja) * 2002-01-17 2003-07-30 Sharp Corp 光学式移動検出装置および搬送システム
JP4148689B2 (ja) * 2002-03-15 2008-09-10 株式会社東芝 回転体計測装置
WO2004034065A1 (en) * 2002-10-11 2004-04-22 The Timken Company Speed sensing method and apparatus
GB0229459D0 (en) 2002-12-19 2003-01-22 Renishaw Plc Tool analysis device and method
CN2670051Y (zh) * 2003-06-06 2005-01-12 彭贤禄 加工机械的工件直接检测装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE153746C (zh) *
JPS63233403A (ja) * 1987-03-20 1988-09-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 数値制御装置
US5189625A (en) * 1989-04-14 1993-02-23 Aerospatiale Societe Nationale Industrielle System for checking tool breakages on a machining center
TW274584B (en) * 1995-01-06 1996-04-21 Cartwright Electronics Inc Pulsed oscillator heterodyne detector
TW444473B (en) * 1999-05-10 2001-07-01 Mitsubishi Electric Corp Testing apparatus and method for frequency deviation
TW200504330A (en) * 2003-06-13 2005-02-01 Ebara Corp Measuring apparatus
WO2006027577A1 (en) * 2004-09-08 2006-03-16 Renishaw Plc Detection device and method

Also Published As

Publication number Publication date
TW200900195A (en) 2009-01-01
WO2008074985A1 (en) 2008-06-26
JP5677745B2 (ja) 2015-02-25
US20100027031A1 (en) 2010-02-04
CN101573210A (zh) 2009-11-04
US8537359B2 (en) 2013-09-17
CN101573210B (zh) 2012-02-01
GB0625387D0 (en) 2007-01-31
ATE528106T1 (de) 2011-10-15
EP2114617B1 (en) 2011-10-12
EP2114617A1 (en) 2009-11-11
JP2010513897A (ja) 2010-04-30

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