TWI757289B - 藉由探針以識別通訊協定之方法，及相關的探針 - Google Patents

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TWI757289B
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Abstract

一種藉由探針以自身識別(self-recognition)待被使用以對基地台(7)通訊的通訊協定之方法，該探針(4)經組構以仿真特徵為個別的啟動程序之複數個通訊協定。各啟動程序允許基地台啟動探針以執行檢查循環。根據方法，藉由探針之硬體介面(5、15、16)由使用者所給定的命令之結果，該探針係被設定於搜尋狀態(100-105)，於其中所有啟動程序係被嘗試，且哪個啟動程序係正向地完成係被識別。接著，該探針係基於特徵為所識別的啟動程序之通訊協定而被切換至操作狀態(201-205)。較佳地，該啟動程序係在正向結論之預先決定的數量(N)已發生之後被識別。

Description

藉由探針以識別通訊協定之方法，及相關的探針
本發明有關藉由將被使用以與基地台進行通訊的通訊協定之探針以識別或自身識別(self-recognition)之方法。
具體言之，本發明可被有利地(但非排他地)應用至被使用於用以檢查機械部件之位置及/或大小的系統之接觸探針，以下說明將在沒有喪失一般性的情況下做出清楚的參照。
包含基地台及一或多個接觸探針之系統已知用於檢查機械部件之位置及/或大小，各探針包括當接觸機械零件時適於偏轉(deflect)之可移動臂、藉由將該臂偏轉來操作之切換器以產生電訊號及用於將有關此電訊號之資訊與基地台進行通訊的收發器手段。基地台處理該資訊以對機械部件執行期望的檢查。
由於成本的重要性，於該領域中使用之可能的 典型情境為包含由不同製造商所提供的彼此共同存在且與相同基地台進行通訊之不同類型的探針之系統。事實上，基地台被固定至機器(於其中待被檢查的機械部件被放置)，且當探針為可動的且更頻繁的替換時，替換會更昂貴。為此目的，一些探針可被設計以仿真(emulate)特定技術領域中最被廣泛使用的協定，且必須在第一次使用之前被組構使得其可與特定通訊協定進行通訊。尤其，各探針之初始組態需要在專屬程式化階段中使用者的特定介入，例如藉由作用於適合的機械命令、或dip開關(dip-switch)、或根據特定程式化循環而適當地偏轉該臂、或藉由使用改良的基地台。然而，使用者的介入通常很困難，舉例來說，因為其需要對改良的基地台之特定使用的特殊知識。
本發明之目的為提供沒有以上所述之缺點且容易製造及不昂貴的探針。
本發明提供一種藉由將被使用以與基地台進行通訊的通訊協定之探針以識別或自身識別之方法、及用於用以檢查機械部件之位置及/或大小的系統之探針，如所附申請專利範圍所界定。
1‧‧‧機器
2‧‧‧機械部件
3‧‧‧檢查系統
4‧‧‧接觸探針
5‧‧‧可移動臂
5’‧‧‧觸角
6‧‧‧滑道
7‧‧‧基地台
8‧‧‧數值控制單元
9‧‧‧傳送器
10‧‧‧接收器
11‧‧‧接收器
12‧‧‧微控制器
13‧‧‧FPGA裝置
14‧‧‧切換器
15‧‧‧隔間
16‧‧‧電池
17‧‧‧發光二極體
100‧‧‧初始搜尋狀態
101‧‧‧進階搜尋狀態
102‧‧‧進階搜尋狀態
103‧‧‧進階搜尋狀態
104‧‧‧進階搜尋狀態
105‧‧‧進階搜尋狀態
111‧‧‧轉變
112‧‧‧轉變
113‧‧‧轉變
114‧‧‧轉變
115‧‧‧轉變
201‧‧‧操作狀態
202‧‧‧操作狀態
203‧‧‧操作狀態
204‧‧‧操作狀態
205‧‧‧操作狀態
211‧‧‧轉變
212‧‧‧轉變
213‧‧‧轉變
214‧‧‧轉變
215‧‧‧轉變
300‧‧‧預設狀態
301‧‧‧轉變
302‧‧‧轉變
303‧‧‧轉變
304‧‧‧轉變
305‧‧‧轉變
306‧‧‧轉變
400‧‧‧節點
401‧‧‧節點
402‧‧‧節點
403‧‧‧方塊
404‧‧‧方塊
本發明現將參照後附圖式(非限制的範例)來說 明，其中：第1圖顯示(以概要方式)用以檢查機械部件之位置及/或大小的系統，該系統包含根據本發明來操作之探針；第2圖概要地顯示第1圖之探針的詳細細節部份；第3圖顯示有關根據本發明之方法的第2圖之探針的操作之狀態圖；第4圖顯示有關在第3圖之一些狀態中的第2圖之探針的操作之時間圖；及第5圖圖示有關在第3圖之一些狀態中的第2圖之探針的操作之決策樹圖式。
於第1圖中，元件符號1表示(整體觀之)用以製造機械部件2之機器，且元件符號3表示被安裝於機器1上來檢查被放置於機器1中的機械部件2之位置及/或大小之檢查系統。檢查系統3包含至少一接觸探針4，其設有帶有觸角5’及傳感器之可移動臂5，或切換器(以在第2圖中之元件符號14表示)，用以偵測在觸角5’與機械部件2之間的接觸。探針5係被設置於機器1上，使得能例如藉由滑道6而於機械部件2設置於其中之區域中移動。檢查系統3亦包括固定至機器1(具體言之，至機器1之基座)之基地台7，其係介接機器1之數值控制單元8且經組 構以與已知類型的預先設定遠端通訊協定進行通訊，其係特別基於光學訊號的傳送與接收，較佳地為以具有特定載波頻率之振幅來調變的紅外線輻射。於基地台7與探針4之間的通訊典型地為無線通訊。
參照第2圖，探針4包含光學紅外線收發器，其包含能傳送藉由可達幾百kHz之頻率來調變的紅外線輻射訊號之傳送器9、第一接收器10，經調適以接收高頻率經調變的紅外線訊號，亦即，具有在350與570kHz之間的頻率之訊號、及第二接收器11，經調適以接收低頻率經調變的紅外線訊號，亦即，具有在7與15kHz之間的頻率之訊號。兩個分開的接收器之存在並非本發明之必要特徵。舉例來說，單一、適合地可組構的接收器可被使用。
探針4包含處理及控制裝置，包括，舉例來說，微控制器12及FPGA裝置13，其彼此合作且經組構以依探針4可仿真複數個本身已知通訊協定之方式來控制傳送器9及接收器10與11，這些協定包含基地台7之通訊協定，其對於探針4並非優先已知。各所述通訊協定具有其個別的啟動程序，其賦能基地台7啟動探針4以執行機械部件2之檢查循環(checking cycle)。
藉由探針4所仿真之通訊協定基本上分成兩個類別，其特徵在於兩個同類型的啟動程序，兩者皆本身已知。通訊協定之第一類別的啟動程序(或第一啟動程序)係如下：探針4週期地傳送個別的信標訊號於不同的實體及邏輯通訊通道且當其想要啟動探針4以執行檢查循環時， 基地台7以啟動訊號來回應信標訊號於特定通道。通訊協定之第二類別的啟動程序(或第二啟動程序)係如下：當其想要啟動探針4以執行檢查循環時，基地台7直接地傳送其個別的啟動訊號。啟動訊號由一或多個經調變的紅外線訊號叢發(signal burst)、調變頻率及預先決定的訊號之訊號叢發的長度所組成。第二類別的協定可分成數個群組的協定。各群組之特徵在於訊號之特定調變頻率且包含與對於訊號叢發之特定順序不同之協定，其中，順序亦可包括僅一個叢發。
舉例來說，通訊協定之第一類別包括(除了別的以外)特徵在於透過多個實體與邏輯通道之高頻率經調變的訊號(亦即，具有在350與570kHz之間的頻率之訊號)之傳送與接收的協定。再舉例來說，通訊協定之第二類別包括(除了別的以外)特徵在於基頻訊號(亦即，由實質上未經調變之特定長度的脈衝所組成的訊號)的傳送、及低頻率經調變的訊號(亦即，具有在10與11.9kHz之間的頻率之訊號)之接收。
切換器14係機械地連接至臂5且係介接微控制器12以偵測臂5關於靜止位置之偏轉，其為第2圖中所顯示者。當臂5被偏轉時，其執行關於探針4之外罩的移位，於第2圖中以DF標示。探針4亦包括隔間15，用以容置及電性連接至少一個電源供應電池16及用以對使用者表示探針4之操作狀態的一或多個LED 17。
典型地，探針4之結構係用以保證對於灰塵與 液體的滲透之高度保護。因為這個原因，在探針4與使用者之間的硬體介面係被最小化。舉例來說，通常探針4不具有任何電源按鈕：其導通-通常在降低的電源狀態或備用狀態-一旦電池16被插入隔間15內。因此，在使用者與探針4之間的硬體介面基本上包含隔間15、臂5及LED 17。
通常，探針4經組構以與特定預先設定通訊協定進行通訊，其可為由製造商所選擇的預設協定(每個探針被以基本組態來創造-典型地，探針4經組構以與第一類別的通訊協定進行通訊)或被使用者先前地程式化或在現場組構的協定。換句話說，當其被導通時，探針4期望接收啟動訊號-其為從備用狀態移動至完全操作狀態之訊號-根據預先設定的通訊協定。
然而，基地台7可與不同於探針4中被預先設定者之協定進行通訊。
參照第3圖之狀態圖，根據本發明，微控制器12經組構以藉由硬體介面來偵測由使用者所給定的命令，具體言之，於第3圖中以TRIG表示的特定事件，且因此，設定探針4於初始搜尋狀態100中，其中不同通訊協定的所有啟動程序係被嘗試且係識別其中何者被確實地完成。所偵測的特定事件TRIG可例如在於插入電池16至隔間15同時偏轉臂5。
一旦任何一個啟動程序確實地結束，微控制器12切換探針4(於第3圖中以111、112、113、114、115所 標示的轉變)至特徵在於啟動程序確實地結束之以與通訊協定相關聯的101、102、103、104、105所標示的進階搜尋狀態。進階搜尋狀態101-105的數量確實等於由探針4所仿真之通訊協定的數量，於第3圖之範例中為五。
再者，於各進階搜尋狀態101-105中，當其在備用狀態時，所有啟動程序被探針4嘗試，以驗證是否其中之任何啟動程序及其中之何者確實地結束。於各進階搜尋狀態101-105中，微控制器12計數特定啟動程序之正向結論(positive conclusion)且一旦該技術達到預先決定的數量N，則微控制器12切換探針4(轉變或通訊211、212、213、241、251)至與特徵在於此等啟動程序的通訊協定相關聯之個別的操作狀態201、202、203、204、205。於各操作狀態201-205中，探針4可藉由經由其個別的通訊協定而與基地台進行通訊來執行其本身的檢查循環。
於較佳實施例中，當有關的啟動程序之正向結論的數量N為連續時，通訊211-215發生。於各進階搜尋狀態101-105中，若有關與另一進階搜尋狀態101-105相關聯的通訊協定之啟動程序的成功結論發生，微控制器12停止計數有關目前的進階搜尋狀態之啟動程序的數量及切換探針4至其他進階搜尋狀態(於第3圖中以虛線標示而未以任何元件符號標示的轉變)。根據較佳實施例，預先設定的數量N等於三。不同的預先設定的數量N可被提供於不同的實施例中。啟動程序之正向結論可為連續的或不連續的。
具體言之，根據較佳實施例，若第一個之後的各有關的啟動程序之正向結論發生於來自先前一個之預先決定的時間間隔T內時，各通訊211-215係被執行。舉例來說，時間間隔T等於一小時。當從先前的正向結論之預先決定的時間間隔T期滿(expire)時，若沒有具有正向結論之新的啟動程序發生，則探針4被切換至預設狀態300。具體言之，在N等於三的情況中，若一旦來自啟動程序之第一個、或來自第二個成功的結論之時間間隔T期滿時，沒有新的啟動程序已被成功地完成，則微控制器12造成探針4從任何的搜尋狀態100-105中退出(於其中其係處於該時間)，且較佳地切換探針4(轉變301、302、303、304、305、306)至預設狀態300。舉例來說，預設狀態300對應至與探針4之預先設定的通訊協定相關聯的操作狀態、或至在將探針4進入初始搜尋狀態100之前設定的操作狀態。
於各搜尋狀態100-105中，微控制器12控制傳送器9與接收器10及11，根據於第4圖中所顯示的時分多工方案，以嘗試可藉由探針4來仿真的通訊協定之所有的啟動程序。於第4圖之範例中，與第一對狀態101與201相關聯的通訊協定屬於先前引用之第一類別的協定且提供六個通訊通道(以A、B、C、D、E、F標示)，而與其他四對狀態(102與202、103與203、104與204、105與205)相關聯的通訊協定屬於第二類別的協定。通訊通道A-F包括例如三個實體通道與用於各實體通道之兩個邏輯通 道。
參照第4圖，於搜尋狀態100-105中，微控制器12在傳送之後立即根據時分方案(time division scheme)週期地選擇(例如藉由將其啟動)傳送器9與接收器10，於第一類別的通訊協定之不同通訊通道A-F，用以在某時傳送-如藉由該類型協定所提供者-信標訊號於一個通訊通道，收聽相同通訊通道以因應決定有關的啟動程序之成功的結論之可能的啟動訊號來接收。換句話說，時分多工方案提供分配至第一類別的協定之時間槽T1且以週期T2來重複，於其中傳送器9與接收器10係以連續及互補方式被選擇。換句話說，於各槽T1之第一部份中(以TX9表示)，當接收器10沒有被選擇時，傳送器9係被選擇於特定通道以傳送信標訊號，且於各槽T1之第二部份中(以RX10表示)，當接收器10係被選擇於該特定通訊通道時，傳送器9沒有被選擇，具體言之，被解啟動。
時分多工之整體長度T3實質上等於週期T2與通訊通道A-F之數量的乘積。舉例來說，時間槽T1之長度在2與3ms內，週期T2實質上等於100ms，且因此，長度T3實質上等於600ms。
於信標訊號之兩個連續的傳送之間的時間間隔中(以RX11標示且具有實質上等於週期T2與T1槽之間的差之長度的時間間隔)，微控制器12選擇第二接收器11以收聽低頻帶以接收有關屬於前述第二類別之協定的任何其他四個通訊協定之可能的啟動訊號。
微控制器12經組構以識別可能藉由接收器11所接收的啟動訊號，亦即基於所接收的啟動訊號之訊號叢發的頻率與順序來識別四個協定(可由接收器11所接收)之所屬。為此目的，微控制器12以已知方式來與接收器11合作，依首先偵測所接收的訊號之頻率然後每個訊號叢發之長度的方式，以決定訊號叢發的順序。
第5圖以簡化方式來顯示藉由微控制器12所實現的樹狀圖以識別啟動訊號。參照第5圖，藉由接收器11所接收的訊號F之頻率與以上四個通訊協定之兩個可能的頻率F1與F2進行比較(節點400)。對於各頻率F的值，所接收的訊號之訊號叢發的順序S與該頻率之訊號叢發的所有可能的順序進行比較(節點401與402)。頻率F1上可能的順序係以S1a、S1b及S2表示，且於頻率F2上可能的順序係以S3與S4表示。具體言之，訊號叢發之順序的以上比較係在於順序S之訊號叢發的長度與可能的順序S1a、S1b、S2、S3及S4之訊號叢發的長度之比較。
第5圖之決策樹允許藉由消除處理來識別啟動訊號。啟動訊號的識別確實地推論有關的啟動程序且因此在屬於第二類別的藉由探針4所仿真之協定的協定P1-P4中識別由基地台7所使用的通訊協定。
於第5圖之範例中，協定P1包括訊號叢發S1a與S1b之兩個不同的順序所識別的兩個邏輯通道ch1A與ch1b。協定P4包含由藉由傳送器9所傳送之個別訊號叢發順序所識別的複數個邏輯通道，且待使用之邏輯通道 需要來自基地台7之確認。因此，微控制器12控制傳送器9以根據時分方案來傳送訊號叢發之所有可能的順序(方塊403)及控制接收器11以等待及接收來自基地台7之確認訊號R(方塊404)以識別邏輯通道(chx)。
因此，以上所述的程序賦能探針4以自主性及自動的方式來識別及認出由基地台7所使用的通訊協定，不需要通訊協定之預先詢問及選擇階段。
以上所述方法具有優點，其可被實現於具有本身已知硬體之探針4，且得助於藉由利用硬體介面來給予命令而設定探針4於搜尋模式的可能性，其不需要使用者之明確的及複雜的組態。此命令對應至簡單事件的發生，例如插入電池16至隔間15同時偏轉臂5。然而，此僅為啟動搜尋模式之可能的方式。搜尋模式會以不同方式被確實啟動，藉由偵測同樣簡單事件，例如特定按鈕的壓力、放置於例如隔間15中、或插入相反極性的電池、或將臂偏轉之適當順序。
為了避免當機時間，探針4亦可依其被完全操作的方式來組構，亦即，其可在任何啟動程序(包括第一個)完成之後，執行機械部件2之檢查循環。換句話說，當其仍為進階搜尋狀態101-105之其中一者時，探針4可執行檢查循環。根據第3圖之圖式，只要探針4(仍保持於進階搜尋狀態101-105中)回到備用狀態，自身識別以搜尋正確及最後通訊協定之方法會立即繼續。
根據以上所述之較佳實施例，將探針4從進階 搜尋狀態101-105移動至操作狀態201-205之藉由微控制器所計數的正向啟動結論之預先決定的數量N係被設定例如等於三。然而，為了加速自身識別處理，一旦第一正向結論被偵測，探針4可被立即以從初始搜尋狀態100直接移動至操作狀態201-205的方式來組構。
換句話說，根據本發明，一旦偵測特定啟動程序之至少一個正向結論，探針4可被直接地切換至操作狀態201-205。
當新的特定事件TRIG被偵測時，自身識別方法再次開始。
典型地，探針4仿真以上所述的兩個類別之通訊協定。然而，若有需要，其可依仿真僅一個通訊協定的類別的方式而被組構，不論是第一個類別或第二個類別。
100‧‧‧初始搜尋狀態
101‧‧‧進階搜尋狀態
102‧‧‧進階搜尋狀態
103‧‧‧進階搜尋狀態
104‧‧‧進階搜尋狀態
105‧‧‧進階搜尋狀態
111‧‧‧轉變
112‧‧‧轉變
113‧‧‧轉變
114‧‧‧轉變
115‧‧‧轉變
201‧‧‧操作狀態
202‧‧‧操作狀態
203‧‧‧操作狀態
204‧‧‧操作狀態
205‧‧‧操作狀態
211‧‧‧轉變
212‧‧‧轉變
213‧‧‧轉變
214‧‧‧轉變
215‧‧‧轉變
300‧‧‧預設狀態
301‧‧‧轉變
302‧‧‧轉變
303‧‧‧轉變
304‧‧‧轉變
305‧‧‧轉變
306‧‧‧轉變

Claims (12)

  1. 一種藉由探針以識別待被使用以對基地台(7)通訊的無線通訊協定之方法，該探針(4)包含控制及處理裝置(12、13)經組構以仿真特徵為個別的啟動程序之複數個無線通訊協定，各啟動程序允許基地台(7)啟動探針(4)以執行檢查循環；該方法包含：- 藉由探針(4)之硬體介面(5、15、16)來偵測由使用者所給定的命令且從而設定探針(4)於搜尋狀態(100-105)，- 於搜尋狀態(100-105)中嘗試該等啟動程序，- 偵測啟動程序之其中一者的至少一個正向結論，- 識別特徵為該等啟動程序之所述其中一者的該無線通訊協定為待被使用的通訊協定，及- 切換探針(4)至與所識別的無線通訊協定相關聯之操作狀態(201-205)。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該等啟動程序之所述其中一者之所偵測的正向結論之預先決定的數量(N)係被設定。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中所偵測的正向結論之預先決定的數量(N)係等於三。
  4. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該預先決定的數量(N)之正向結論係彼此連續。
  5. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該探針(4)係被切換至所述操作狀態(201-205)，其中在第一個之後的所述正向結論之各者發生在來自先前的正向結論之預先決定的 時間間隔(T)內。
  6. 如申請專利範圍第5項之方法，包含：- 若當來自先前的正向結論之預先決定的時間間隔(T)期滿，而沒有具有正向結論之新的啟動程序發生，則切換該探針(4)至預設狀態(300)。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該等啟動程序包含第一啟動程序，根據該第一啟動程序，探針(4)週期地傳送個別的信標訊號於不同的通訊通道且基地台(7)對該信標訊號回應啟動訊號，及第二啟動程序，根據該第二啟動程序，基地台(7)直接地傳送個別的啟動訊號；探針(4)包含傳送器(9)及第一(10)與第二(11)接收器；偵測具有正向結論之所述啟動程序的其中一者之步驟包含：- 根據時分方案週期地於不同的通訊通道以連續及互補方式來選擇傳送器(9)與第一接收器(10)，以根據該第一程序來傳送所述信標訊號且然後因應相關的啟動訊號來接收；及- 於該信標訊號之兩個連續的傳送之間逝去的時間間隔中選擇第二接收器(11)以根據該第二程序來接收該啟動訊號。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中所述第二程序之啟動訊號包含具有預先決定的頻率與長度之至少一個訊號叢發(signal burst)；偵測具有正向結論的所述啟動程序之其中一者的步驟包含：- 偵測由所述第二接收器(11)所接收的啟動訊號之至 少其中一叢發的頻率(F)及順序(S)；及- 基於所偵測的頻率(F)及所偵測的順序(S)來識別該啟動訊號。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中所述探針(4)為接觸探針，包含可移動臂(5)，其帶有觸角(5’)且係經調適以藉由在觸角(5’)與機械部件(2)之間的接觸而偏斜；藉由所述臂(5)之偏斜而為可操作的切換器(14)及用於容置至少一補給電池(16)之隔間(15)；當臂(5)在將電池(16)插入所述隔間(15)期間保持偏斜時，探針(4)被切換至初始搜尋狀態(100)。
  10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中所述探針(4)包含光學收發器(9-11)以藉由光學訊號對所述基地台(7)通訊。
  11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中所述光學收發器為紅外線輻射收發器(9-11)，以藉由紅外線輻射訊號對所述基地台(7)通訊。
  12. 一種用於用以檢查機械部件(2)之位置及/或大小的檢查系統(3)之探針，探針(4)包含對檢查系統(3)之基地台(7)通訊之收發器(9-11)及經組構以實現如申請專利範圍第1至11項中的任一項之方法的處理與控制裝置(12、13)。
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