ITTO990564A1

ITTO990564A1 - Rete seriale per un apparecchio di misura delle coordinate.

Info

Publication number: ITTO990564A1
Application number: IT99TO000564A
Authority: IT
Inventors: Simon Raab; Joselito Parguian; Ali Seyed Sajedi
Original assignee: Faro Tech Inc
Priority date: 1998-07-08
Filing date: 1999-07-01
Publication date: 2001-01-01
Also published as: CA2276897A1; US6219928B1; GB9910706D0; IT1308773B1; DE19928716B4; FR2781045B1; GB2339370B; GB2339370A; DE19928716A1; FR2781045A1; JP2000024985A

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Rete seriale per un apparecchio di misura delle coordinate"

Sfondo dell'invenzione

Campo dell'invenzione

L'invenzione è relativa in generale a macchine di misura di coordinate (CMM) tridimensionali. Più in particolare, la presente invenzione è relativa ad una CMM tridimensionale comprendente una rete seriale per trasmettere dati dal braccio ad un controllore .

Tecnica anteriore

Le CMM convenzionali utilizzano codificatori per fornire informazioni relative alla posizione del braccio nello spazio tridimensionale. La Figura 1 è una vista laterale, in sezione trasversale parziale, di una CMM 10 esemplificativa avente sei gradi di libertà come descritto nel brevetto statunitense 5.402.582, il contenuto del quale è qui allegato per riferimento. In ogni giunzione, o grado di libertà, si utilizza un trasduttore (quale un codificatore rotante) 80 per produrre segnali indicativi della rotazione di ogni giunzione e così della posizione del braccio. All'estremità distale della CMM 10 si ha un gruppo di sonda/interruttore 56 avente due interruttori 150 e 152. L'interruttore 150 serve per raccogliere i dati e l'interruttore 152 serve per accettare i dati. Come illustrato in Figura 1, si utilizzano sei codificatori 80, uno per ogni grado di libertà. Come descritto nel brevetto statunitense n. 5.402.582, la CMM può comprendere inoltre una porta opzionale nel gruppo di sonda/interruttore 56 per l'attacco di una varietà di opzioni ed un trasduttore di temperatura.

Un problema con la CMM convenzionale è la notevole quantità di circuiti che devono essere alloggiati all'interno del braccio. Ogni codificatore 80 può richiedere 7 o più fili. La porta opzionale, il trasduttore di temperatura e i pulsanti di controllo 150 e 152 richiedono fili aggiuntivi. Questo gran numero di fili dà come risultato problemi di costo e affidabilità maggiori relativi al maggior numero di particolari.

L'invenzione

I problemi e le mancanze sopra discussi ed altri della tecnica anteriore sono superati o alleviati dal braccio articolato avente una rete seriale della presente invenzione. Il braccio comprende una rete seriale per comunicare i dati dai trasduttori collocati nel braccio ad un controllore. Ogni trasduttore è connesso ad una interfaccia di trasduttore avente una memoria che memorizza i dati di trasduttore. Il controllore indirizza in modo seriale ogni interfaccia di trasduttore e si esegue la sincronizzazione consensuale per trasferire i dati dalla memoria di interfaccia di trasduttore al controllore .

Le caratteristiche e i vantaggi sopra discussi ed altri della presente invenzione saranno meglio apprezzati e compresi dagli esperti nel ramo dalla descrizione e dai disegni di dettaglio che seguono.

Breve descrizione dei disegni

Con riferimento ora ai disegni in cui elementi simili hanno numeri simili nelle parecchie figure: la Figura 1 è una vista laterale, in sezione trasversale parziale, di una CMM convenzionale;

la Figura 2 è un diagramma a blocchi della rete seriale della presente invenzione;

la Figura 3 è un diagramma di temporizzazione che illustra il trasferimento di dati da una molteplicità di codificatori; e

la Figura 4 è un diagramma di temporizzazione che illustra il trasferimento dati da un singolo codificatore .

Descrizione dettagliata dell'invenzione

La Figura 2 è un diagramma a blocchi di componenti di un braccio comprendente una rete seriale 20. La rete seriale 20 si basa su un formato J<2>C. Come illustrato in Figura 2, una pluralità di piastre di interfaccia di trasduttore 92 sono connesse alla rete seriale 20. Il modulo di sonda/interruttore 56 è connesso alla rete seriale 20 tramite una interfaccia di trasduttore 92. Un modulo LCD 22 è connesso alla rete seriale 20 e fornisce informazioni all'operatore. Una linea di cattura 21 separata è utilizzata per istruire simultaneamente l'interfaccia di trasduttore 92 a memorizzare i dati di trasduttore correnti nella memoria 93. Nella forma di attuazione illustrata in Figura 2, la memoria 93 è implementata utilizzando un registro. Si comprende che si possono utilizzare altri tipi di memoria nell'interfaccia di trasduttore. La linea di cattura 21 separata è necessaria poiché la latenza del bus seriale 20 è di 1000 microsecondi laddove la latenza della linea di cattura 21 è di un microsecondo.

La rete seriale 20 è collegata inoltre al controllore 24 che riceve segnali dal modulo di sonda/interruttore 56 e dati dalle interfacce di trasduttore 92 e invia informazioni al modulo LCD 22. Un trasduttore di temperatura 82 è inoltre connesso alla rete seriale 20 per fornire un segnale dì temperatura al controllore 24. Il controllore 24 comprende un microprocessore 26 ed una memoria ad accesso casuale 28 per memorizzare istruzioni che devono essere eseguite dal microprocessore 26. Un ricevitore/trasmettitore asincrono universale (UART) 30 consente la comunicazione dal controllore 24 ai dispositivi esterni quali un calcolatore principale. Una memoria flash 32 memorizza istruzioni di programma e parametri di braccio in modo permanente. Un dispositivo logico programmabile e complesso (CPLD) di reticolo 36 e la memoria di sola lettura programmabile e cancellabile elettricamente (EEPROM) 34 associata sono inoltre compresi nel controllore 24. Il CPLD 36 contiene una logica di interconnessione tra i componenti del controllore 24.

Ogni interfaccia di trasduttore 92 è preferibilmente una piastra a circuiti stampati comprendente una memoria 93 che memorizza i dati da un trasduttore per un particolare istante nel tempo. La piastra di circuito di interfaccia di trasduttore può comprendere inoltre una circuiteria di amplificazione per aumentare il rapporto segnalerumore dei dati ricevuti. La Figura 2 illustra sette interfacce di trasduttore 92. Ogni interfaccia di trasduttore 92 può memorizzare qualsiasi tipo di dati, compresi i dati da un codificatore 80 oppure i dati da una sorgente alternativa. Si comprende che la sorgente di dati memorizzati su ogni interfaccia di trasduttore può variare a seconda dell 'applicazione.

Il braccio può comprendere inoltre una porta opzionale 110 quale quella descritta nel brevetto statunitense 5.402.582 connessa al bus seriale 20 come illustrato in Figura 2. La porta opzionale 110 può comprendere un certo numero di linee di tensione e di linee di convertitore analogico-digitale per l'attacco generale ad un certo numero di opzioni quali trasduttori variabili, un dispositivo di scansione laser oppure una sonda al tocco.

La CMM 10 deve memorizzare dati che indicano la posizione di ogni trasduttore per un particolare istante nel tempo. Di conseguenza, alla pressione del pulsante "TAKE 150", i dati da ogni trasduttore (ad esempio codificatore 80) vengono immagazzinati nella memoria 93 e i dati vengono trasferiti in modo seriale e memorizzati nel controllore 24 come descritto in questo contesto. Si comprende che si possono utilizzare altri metodi per acquisire dati diversi dalla pressione del pulsante (TARE 150). Per esempio, si può montare una sonda al tocco nel braccio che dà inizio all'acquisizione dei dati su contatto. Quando l'operatore preme il pulsante "ACC EPT 152", i dati di trasduttore memorizzati nel controllore 24 vengono trasferiti ad un calcolatore principale tramite UART 30.

La Figura 3 è un diagramma di temporizzazione che illustra il trasferimento dei dati da una molteplicità di interfacce di trasduttore. Quando l'operatore dà inizio all'acquisizione dei dati (ad esempio premendo il pulsante TARE 150) questo dà inizio ad un ciclo di CAPTURE avente una durata di 10 msec. Questo consente all'utente di raccogliere 100 punti di dati al secondo. Come indicato dalla linea di clock seriale SCL, i dati da ogni interfaccia di trasduttore 92 sono trasferiti in intervalli di 630 us. Ogni evento 40 rappresenta il trasferimento di dati dalla memoria 93 al controllore 24 ed è descritto in dettaglio qui di seguito con riferimento alla Figura 4.

La Figura 4 è un diagramma di temporizzazione che illustra un evento 40 che presenta il trasferimento di dati bidirezionale sulla linea di dati seriale (SDA) tra il controllore 24 ed una interfaccia di trasduttore 92. All'inizio di un ciclo di CAPTURE (ad esempio tramite l'utente che preme il pulsante TAKE 150), ogni memoria 93 memorizza i dati da un rispettivo trasduttore (ad esempio codificatore 80) . Il controllore 24 indirizza quindi ogni interfaccia di trasduttore 92 in modo seriale. Come illustrato in Figura 4, per ogni evento 40, il controllore 24 indirizza una interfaccia di trasduttore 92 attraverso i bit di indirizzo AD6-AD0 ed un bit di lettura/scrittura (R/W). Il nono bit ACK 42 è un segnale di avviso di ricevimento dall’interfaccia di trasduttore 92 al controllore 24 che indica che si è avuto accesso ad un indirizzo valido. I byte D0-D5 rappresentano i dati trasferiti dalla memoria 93 al controllore 24. Il nono bit di ogni byte D0-D5 è un bit di avviso di ricevimento dal controllore 24 all'interfaccia di trasduttore 92 che indica che il controllore 24 ha ricevuto il byte. La sincronizzazione consensuale illustrata in Figura 4 è eseguita per ogni interfaccia di trasduttore 92.

La presente invenzione prevede un sistema per trasferire in modo seriale dati dalla pluralità di trasduttori in una CMM ad un controllore. L'utilizzo di una rete seriale riduce significativamente la quantità di fili necessari nella CMM riducendo in tal modo il numero di particolari e aumentando l’affidabilità della CMM.

Mentre sono state illustrate e descritte forme di attuazione preferite, si possono effettuare ad esse varie modifiche e sostituzioni senza discostarsi dallo spirito e dal campo di protezione dell'invenzione. Di conseguenza, occorre comprendere che la presente invenzione è stata descritta in maniera illustrativa e non limitativa.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. - Sistema di misura delle coordinate tridimensionali comprendente: un braccio mobile comprendente una pluralità dì giunzioni dove ogni giunzione corrisponde ad un grado di libertà in modo tale che detto braccio sia mobile nell'ambito di un volume selezionato, una pluralità di dette giunzioni avendo un trasduttore, ciascuno di detti trasduttori producendo dati di posizione; un controllore per ricevere detti dati di posizione; una linea di cattura per trasmettere un segnale di cattura per dare inizio all'acquisizione di detti dati di posizione; e una rete seriale per trasferire detti dati di posizione a detto controllore. 2. - Sistema di misura delle coordinate secondo la rivendicazione 1 comprendente inoltre: una interfaccia di trasduttore associata a ciascuno di detti trasduttori, ciascuna di dette interfacce di trasduttore comprendendo una memoria per memorizzare detti dati di posizione; in cui detta linea di cattura segnala a ciascuna di dette interfacce di trasduttore di memorizzare detti dati di posizione in detta memoria; in cui detta rete seriale trasferisce detti dati di posizione da ciascuna di dette memorie a detto controllore. 3. - Sistema di misura delle coordinate secondo la rivendicazione 2 in cui ciascuna interfaccia di trasduttore è indirizzatile e detto controllore indirizza in modo seriale ogni interfaccia di trasduttore per trasferire detti dati di posizione da ciascuna di dette memorie a detto controllore. 4. - Sistema di misura delle coordinate secondo la rivendicazione 1 in cui detto trasduttore è un codificatore. 5. - Sistema di misura delle coordinate secondo la rivendicazione 1 comprendente inoltre: un trasduttore di temperatura per generare dati di temperatura; in cui detto trasduttore di temperatura è connesso a detta rete seriale. 6. - Sistema di misura delle coordinate secondo la rivendicazione 1 comprendente inoltre: una porta opzionale connessa a detto bus seriale. 7. - Procedimento per trasferire dati di posizione da una pluralità di trasduttori collocati in un braccio mobile ad un controllore comprendente le fasi di : memorizzare i dati di posizione per ogni trasduttore in una rispettiva memoria prevista in una interfaccia di trasduttore; accedere in modo seriale ai dati di posizione in ogni memoria; e trasferire in modo seriale i dati di posizione al controllore tramite una rete seriale. 8. - Procedimento secondo la rivendicazione 7 in cui detta memorizzazione comprende la fornitura di un segnale di cattura all'interfaccia di trasduttore e la memorizzazione di dati di posizione per un istante nel tempo specifico in ogni memoria. 9. - Procedimento secondo la rivendicazione 7, in cui detto accesso seriale comprende 1 'indirizzamento dell'interfaccia di trasduttore e l'invio di un bit di avviso di ricevimento al controllore quando si indirizza validamente l'interfaccia di trasduttore. 10. - Procedimento secondo la rivendicazione 7 in cui detto trasferimento seriale comprende il trasferimento di dati di posizione dall'interfaccia di trasduttore al controllore, in cui il controllore invia un bit di avviso di ricevimento all'interfaccia di trasduttore al ricevimento dei dati di posizione.