[發明專利]高精度同步的測量值獲取

有效

• 申請號: 201280028531.0
• 申請日: 2012-06-06
• 公開（公告）號: CN103608647A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: R·菲爾施
• 申請（專利權）人: 赫克斯岡技術中心
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01D5/244
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 呂俊剛;劉久亮

本發明涉及用于在根據權利要求1的前序部分的包括多個測量子單元的測量系統中獲取測量值的時間同步的方法，并且涉及根據權利要求15的前序部分的包括多個測量子單元的可觸發的測量系統。

相對長的時間上已經知道并且在商業上廣泛分布了包括分布式子系統的測量系統，其中，應盡可能時間同步地獲取測量值。它們包括特定的坐標測量系統，諸如，例如，大地測量儀、鉸接臂或者坐標測量機。這些系統通常具有多個運動軸，每個運動軸配備有測量子系統以獲取軸的位置。在此情況下，作為測量值的位置可以是長度位置、角度位置或者組合的空間位置的形式。可通過多種實施方式的位置值傳感器來確定各個子系統的測量值，例如通過圖像處理、絕對編碼位移或者相對編碼位移或者角度傳感器、用于確定偏差的模擬探頭或者其它適當的方法。此外，諸如，例如，速度、加速度、溫度、氣壓、空氣濕度、力、距離或者接觸等這樣的輔助變量以及這些測量值的任何任意的組合也可被測量和獲取。

在此情況下，在高精度測量中重要的是在一個并且相同的精確地確定的時刻知道測量子系統的全部測量值，以獲得一致的數據集合。在要測量的值在所述時刻之間可能變化的情況下，例如，由于軸的移動，在不同的子系統中不同的測量時刻會導致不一致的數據。如果這種不一致的數據被進一步處理（例如，從其確定空間坐標），這導致有錯誤的或者不精確的整體測量，例如，在期望在特定的時刻確定運動物體的精確的空間坐標的情況下。

因此，為了防止這種錯誤，重要的是在測量期間盡可能地準確地在相同時刻獲取子系統中的全部測量值或者至少精確地知道相應的測量時刻。通常通過全局觸發信號在這些測量系統中實現第一選擇，全局觸發信號確定測量子系統中獲取測量值的時刻。第二選擇要求對應地精確地知道相應的測量時刻之間的可能的延遲，其中，在此情況下延遲必須優選地是確知的，也就是說，針對相應的測量是固定的或可確定的。

這可以按照多種方式來發生。經常，如從US5,657,549已知地，例如，在觸發信號的電平改變的時刻，在全部子系統中，當前測量值被獲取并且被緩沖存儲。通過控制單元利用例如總線系統、無線電信號等，緩沖存儲的測量值可接著被讀出，并且相對于彼此在時間上不同步。

在控制單元中，接著在部分測量值的基礎上可確定整體測量值。例如，在從US2005/0166413A1已知的測量系統中，從子系統的測量位置值可確定在與工件接觸的時刻觸發出觸發信號的觸覺探頭的空間位置。

在此情況下，可以在預定時間間隔或者通過外部影響來觸發觸發信號，其中觸發信號實際上還可以被認為是用于在測量系統中確定獲取測量值的時刻的測量信號的具體形式。用于觸發的這些外部影響可以包括：例如，觸覺測量探針的切換、通過光柵的移動、達到子系統中的測量值的切換閾值、通過按壓按鈕對測量的人工觸發、通過上級控制單元對測量的自動觸發、時間時鐘生成器等。這些觸發事件可獨立地發生，因而還與測量系統或者其子系統的時鐘生成器不同步。

現今可用的大量的測量系統具有子系統，其通過例如微處理器等這樣的數字電子裝置本地地獲取部分測量值。在此情況下，用于數據處理的時鐘信號具有至少數百千赫的頻率；時鐘信號通常具有1兆赫到4吉赫的范圍內的頻率，通常在二位到三位MHz的范圍內。這些子系統直接布置在相應的測量的位置處，得到空間分布測量系統。因此，為了使布線導致的開銷最小化，在很多情況下使用盡可能少的線來進行數據傳送。具體地，因為在測量系統中的這些連接經常必須經由復雜的和容易故障的滑動接觸件來引導，所以隨行電纜和插頭連接經常也超過可觀的線長度。

DE3912162描述總線系統，其中，經由一條且同一條線發送子系統的供電電壓和通信數據。因而可降低測量系統中布線的開銷。

EP237680描述了在每種情況下使全局觸發信號與子系統的本地系統時鐘同步的方法。然而，在總線上的每個分布式測量子系統利用不同的本地時鐘信號進行操作來對觸發信號進行采樣，結果，本地時鐘信號會在相位角和頻率上相對于彼此偏離。

結果，在每種測量子系統中，盡管出現了同步的本地觸發信號，所述信號實際上也會相對于接收到的觸發信號和其它子系統的觸發信號在時間上偏移，并且因而在各個測量子系統中導致不同的測量時刻。在此情況下，時間不確定性會高達本地時鐘周期。