【手続補正書】
【提出日】平成17年10月3日(2005.10.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  位置測定装置と処理ユニットとの間の信号走行時間を設定するための方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】  デジタルのインターフェースを介して互いに接続されている位置測定装置（２０）と処理ユニット（１０）との間の信号走行時間を設定するための方法において、
デジタルのインターフェースを介して、一定の長さのデータワードが位置測定装置（２０）と処理ユニット（１０）との間で伝達され、位置測定装置（２０）と評価ユニット（１０）との間の信号走行時間（ｔＬ  ）の算定が、
−第１の走行時間測定信号（ＲＱ１）が到着する場合、処理ユニット（１０）から位置測定装置（２０）へとデータワード（ＤＡＴＡ１）を伝達している間に、第１の走行時間測定信号（ＲＱ１）の時間的な相対位置に関する第１の位置信号（ｄＴＪ１）が、直線的に伝達されるデータワード（ＤＡＴＡ１）に対して設定され、
−データワード（ＤＡＴＡ１）の伝達を終了させた後、第１の走行時間測定信号（ＲＱ１）並びに算定された位置信号（ｄＴＪ１）が、それぞれバイナリのデータワードとして位置測定装置（２０）に伝達され、
−位置測定装置（２０）の側で、到着する走行時間測定信号（ＲＱ１）の時間的な相対位置に関する第２の位置信号（ｄＴＪ２）が、直線的に伝達されるデータワード（ＤＡＴＡ３）に関連して設定され、
−データワード（ＤＡＴＡ３）の伝達を終了させた後、第２の走行時間測定信号（ＲＱ２）並びに算定された第２の位置信号（ｄＴＪ２）が、それぞれバイナリのデータワードとして処理ユニット（１０）に伝達され、そして、
−第１の走行時間測定信号（ＲＱ１）の送信と第２の走行時間測定信号（ＲＱ２）の受信との間の時間間隔（ΔｔＲＱ）が処理ユニット（１０）の側で算定され、かつ、
−算定された時間間隔（ΔｔＲＱ）から信号走行時間（ｔＬ  ）が設定されることによって行なわれるようにすることを特徴とする方法。
【請求項２】  第１及び第２の位置信号（ｄＴＪ１，ｄＴＪ２）として、それぞれ、直線的に伝達されるデータワード（ＤＡＴＡ１，ＤＡＴＡ３）の開始と走行時間測定信号（ＲＱ１，ＲＱ２）の到着との間の時間差（ΔｔＪ１，ΔｔＪ２）が設定されるようにすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】  時間差（ΔｔＪ１，ΔｔＪ２）が、それぞれ第１及び第２のカウンタ（Ｚ１，Ｚ２）によって設定され、このカウンタが、それぞれ、バイナリのデータワード（ＤＡＴＡ１，ＤＡＴＡ３）の伝達の開始時点で一定のスタートカウンタ値に置き換えられるようにすることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】  第１の走行時間測定信号（ＲＱ１）の送信と第２の走行時間測定信号（ＲＱ２）の受信との間の時間間隔（ΔｔＲＱ）が、処理ユニット（１０）の側で、処理ユニット（１０）の側に配設されている第３のカウンタ（Ｚ３）でもって設定されるようにすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】  第３のカウンタ（Ｚ３）が、処理ユニットのシステムサイクル周波数に一致するカウント周波数（ΔｆＺ３）を備えているようにすることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】  処理ユニット（１０）と位置測定装置（２０）との間でデータを伝達するための信号走行時間（ｔＬ  ）が、ｔｃａｌ  が評価ユニット及び位置測定装置における信号処理時間であるとして、
ｔＬ  ＝（ΔｔＲＱ−（２＊ｔｃａｌ  ））／２
に従って得られるようにすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】  このようにして、信号走行時間が、処理ユニット（１０）と種々の位置測定装置との間で設定され、かつ測定実施中に異なる信号走行時間を補償するために考慮されるようにすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置測定装置と処理ユニットとの間の信号走行時間を設定するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルのインターフェースを介して複数の位置測定装置と従属する処理ユニットとの間でデータ伝達をする枠内では、特に伝達区間が長い場合に設定される問題が結果として生じる。従って、この場合は無視し得ない信号走行時間がそれぞれのデータ導線上に生じる。結果として生じる遅延時間は、処理ユニットの側で種々のデータを正確に更に処理するために考慮されなければならない。従属する共通の処理ユニットと接続されている複数の位置測定装置を有する構成を問題とする場合は、−本来の測定実施の前に−後で適切に考慮できるようにするために、それぞれの信号走行時間をできるだけ正確に設定するという課題が生じる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の課題は、デジタルのインターフェースを介して互いにコミュニケーションする位置測定装置と処理ユニットとの間の信号走行時間をできるだけ正確に設定するための方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題は、請求項１の特徴を有する方法によって解決される。
【０００５】
本発明による方法の有利な実施形は、請求項１に従属する特許請求項に述べられている措置から明らかである。
【０００６】
本発明によれば、信号走行時間の正確な設定をするために、原理が、既に独国特許出願第１００  ３０  ３５７．９号明細書に記載されているものとは内容を変化させた形態で使用されており、その記載箇所における開示内容を厳正に参照されたい。
【０００７】
言及した刊行物からのプロセスと類似して、本発明によれば、高い時間的な正確さを有する走行時間測定信号も、位置測定装置と処理ユニットとの間で伝達することができる。最終的に、処理ユニットと位置測定装置との間の信号走行時間の正確な設定が結果として生じる。
【０００８】
引き続き、このようにして算定された信号走行時間は、伝達されたデータを更に処理する際に適切に使用もしくは考慮される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の更なる利点並びに詳細を、添付の図を基にした実施例の後続の説明か明らかにする。
【００１０】
図１には、位置測定装置２０（エンコーダ）とこの位置測定装置とデジタルのインターフェースを介してコミュニケーションする処理ユニット１０（ＮＣ）から成るシステムの基本的な構成を具体的に説明する概略的なブロック回路図が図示されている。位置測定装置２０を介して発生させられた位置データ−例えば増分式の又は絶対的な位置データ−は、デジタルのインターフェースを介して、バイナリのデータワードＤＡＴＡ３、ＤＡＴＡ４として、第１のデータ通路Ｄ１の連続的なデータ流の形で更なる処理をするために処理ユニット１０に伝達される。図１から明らかなように、この場合は、その他に、バイナリのデータワードＤＡＴＡ１，ＤＡＴＡ２の形態をしたデータの伝達も、デジタルのインターフェースを介して第２のデータ通路Ｄ２の連続的なデータ流の形で処理ユニット１０から位置測定装置２０へと可能である。これは、例えばパラメータ化データ、命令データ等とすることができる。
【００１１】
具体的な応用にあっては、位置測定装置２０が、例えば工作機械内に配設されており、そこで可動の機械部分、例えば工具の位置を設定するために使用される。処理ユニット１０としては、数値による工作機械制御装置が機能する。
【００１２】
この例では、位置測定装置２０と処理ユニット１０との間で、連続的なデータ流のそれぞれのデータが、１０ビットのワード長さを有するデジタルのデータワードの形態で交換される。当然、本発明の枠内では、他のワード長さを使用することもできる。
【００１３】
処理ユニット１０には第１のカウンタＺ１が、位置測定装置２０には第２のカウンタＺ２が付設されており、その機能には、更なる説明の経過において更に詳細に触れる。更に、処理ユニット１０の側には、第３のカウンタＺ３が配設されており、このカウンタは、本質的に走行時間測定信号ＲＱ１，ＲＱ２の送信と受信との間の時間間隔ΔｔＲＱを算定するために使用され、一定の時間インターバルΔｔＺ３でカウントする。第３のカウンタＺ３のために、特にカウント周波数ｆＺ３は、処理ユニット１０のシステムサイクル周波数と同じに、即ち、約ｆＺ３＝５０ＭＨｚに選択される。その際、カウントステップには、時間インターバル-ΔｔＺ３＝２０ｎｓが相当する。
加えて、選択的にこの例ではカウント周波数ｆＺ３のために、二重のシステムサイクル周波数も、即ち、ｆＺ３＝１００ＭＨｚも選択される。従って、その際、走行時間設定が望まれる際に、これが必要であるべき場合に、再度拡大された精度を得ることができる。
【００１４】
図１及び図２を基にして、位置測定装置２０と処理ユニット１０との間の信号走行時間ｔＬ  を設定するための基本的な本発明によるプロセスが説明されている。特に、以下で説明される本発明による走行時間設定は、本来の測定実施の前に実施される。
【００１５】
本発明による走行時間設定は、処理ユニット１０の側で、時点ｔ０  で、到着する走行時間測定信号ＲＱ１によってスタートさせられる。図１で明らかなように、走行時間測定信号ＲＱ１は、例えば上昇する信号の立上り部である。到着する走行時間測定信号ＲＱ１は、既に述べた第３のカウンタＺ３のためのスタート信号として使用され、このカウンタでもって、本来の走行時間測定が実施される。その結果として、同期化時間ｔｓｙｎｃの後、入来する走行時間測定信号ＲＱ１の信号の立上り部は、第３のカウンタＺ３のカウント周波数ｆＺ３と時点ｔ１  で同期化されると直ぐ、第３のカウンタＺ３は一定のカウントステップでカウントを開始する。
【００１６】
走行時間測定信号ＲＱ１は、処理ユニット１０から位置測定装置へのバイナリのデータワードＤＡＴＡ１の直線的に走行する伝達が行われている間に処理ユニット１０の側に到着する。この場合、基本的にアプリオリが確定されず、１０ビットのデータワードＤＡＴＡ１の伝達の正確なアプリオリの時点で、走行時間測定信号ＲＱ１が到着する。従って、既に述べた独国特許出願第１００  ３０  ３５７．９号明細書からのプロセスと類似して、第１のカウンタＺ１によって位置信号ｄＴＪ１が算定され、この位置信号は、直線的に伝達されるデータワードＤＡＴＡ１に対する走行時間測定信号ＲＱ１の時間的な相対位置を記録する。特に、相応の第１の位置信号ｄＴＪ１として、データワードＤＡＴＡ１の伝達の開始と走行時間測定信号ＲＱ１の到着との間の時間差ΔｔＪ１が設定される。これは、例えば、第１のカウンタＺ１を介して、このカウンタが、データワードＤＡＴＡ１を伝達することでもって開始して、一定のスタートカウンタ値からカウントして走行時間測定信号ＲＱ１に至るまで接続し、この走行時間測定信号から、公知の様式及び方法で、算定された時間差ΔｔＪ１の形態をした第１の位置信号ｄＴＪ１を設定することによって行なわれる。
【００１７】
データワードＤＡＴＡ１の伝達を終了させた後、引き続き時点ｔ２  で、相応に選別された走行時間測定信号ＲＱ１並びに算定された位置信号ｄＴＪ１は、バイナリのデータワードもしくは１０ビットのデータワードとして位置測定装置２０に伝達される。時点ｔ１  とｔ２  との間の時間差ｔｃａｌ  は、本質的に、予め説明した処理ユニット１０における信号処理及び信号選別のための必要な処理時間に基づくが、従って、これに関しては、以下で処理時間ｔｃａｌ  を話題にする。処理時間ｔｃａｌ  は、通常は、一定の構成のために公知であり、典型的な例にあってはほぼｔｃａｌ  ＝１．７μｓである。
【００１８】
時点ｔ３  で、位置測定装置２０への両方のバイナリのデータワードＲＱ１，ｄＴＪ１の伝達が終了させられる。即ち、時点ｔ２  とｔ３  との間の時間インターバルは、最終的には、伝達区間に依存して−算定すべき−単純な信号走行時間ｔＬ  である。信号走行時間ｔＬ  を処理ユニット１０の側で使用可能にするか、もしくは算定するためには、更に、第３のカウンタＺ３によって信号走行時間ｔＬ  を設定するために、走行時間測定信号ＲＱ１を位置測定装置２０から再び逆に処理ユニット１０へと伝達することが必要である。この理由から、図１では、概略的に図示されたスイッチＳが位置測定装置２０において認められ、このスイッチを介して、本発明により、入来する第１の走行時間測定信号ＲＱ１の通過と、処理ユニット１０に対する第２の走行時間測定信号ＲＱ２の逆伝達とが行なわれることが、象徴的に具体的に説明されるべきである。この目的のため、走行時間測定が望まれる場合に、位置測定装置２０におけるスイッチＳは、相応の命令を介して処理ユニット１０の側から遮断すべきである。
【００１９】
独国特許出願第１００  ３０  ３５７．９号明細書において述べられた措置に基づいて、即ち、特に位置信号ｄＴＪ１の算定及び伝達に基づいて、位置測定装置２０において入来する走行時間測定信号ＲＱ１は、時間的に確定された形態で位置測定装置２０の側に、即ち、その他に結果として生じる、１０ビットのデータワードＤＡＴＡ１の有限の伝達間隔に由来する時間的な不確実さΔｔを備えることなく存在する。本発明によれば、位置測定装置２０の側では、予め説明した処理ユニット１０の側からのプロセスと類似して第２の位置信号ｄＴＪ２が算定されるが、この位置信号は、到着する走行時間測定信号ＲＱ１の時間的な相対位置を、位置測定装置から直線的に処理ユニット１０の方向に伝達されるデータワードＤＡＴＡ３に関連して記録する。この場合、第２の位置信号ｄＴＪ２の算定は、第１の場合に類似して処理ユニット１０の側で行なわれる。即ち、第２のカウンタＺ２によって、第２の位置信号ｄＴＪ２として更にまたデータワードＤＡＴＡ３の伝達の開始と走行時間測定信号ＲＱ１の到着との間の時間差ΔｔＪ２が検出される。データワードＤＡＴＡ３の伝達を終了させた後、時点ｔ４  で、次に第２の位置信号ｄＴＪ２並びに第２の走行時間測定信号ＲＱ２は、バイナリの１０ビットのデータワードとして処理ユニット１０に伝達される。
【００２０】
同様に、既に説明した処理ユニット１０の側での信号処理と類似して、時点ｔ３  とｔ４  との間での位置測定装置２０における信号処理は、まさに説明したように一定の処理時間ｔｃａｌ  を必要とするが、この処理時間は、通常は公知であり、この例にあっては、既に上で述べたのと同じサイズ、即ち、ｔｃａｌ  ＝１．７μｓである。
【００２１】
処理ユニット１０の側では、第２の走行時間測定信号ＲＱ２が、次に第３のカウンタＺ３にストップ信号として供給される。これにより設定されるスタート信号とストップ信号との間の時間的な差から、第１の走行時間測定信号ＲＱ１の送信と第２の走行時間測定信号ＲＱ２の受信との間の時間間隔ΔＲＱを算定することができ、この時間間隔から、更にまた信号走行時間ｔＬ  を設定することができる。種々のデータのこの処理は、特に処理ユニット１０の側のマイクロプロセッサを介して行なわれる。
【００２２】
説明した例にあっては、この場合、処理ユニット１０及び位置測定装置２０からのデータを伝達するための単純な信号走行時間ｔＬ  は、ｔｃａｌ  が、評価ユニット及び位置測定装置における信号処理時間であるとして、
ｔＬ  ＝（ΔｔＲＱ−（２＊ｔｃａｌ  ））／２        式（１）
という関係式に従って得られる。
【００２３】
この場合、値ｔｃａｌ  は、一定の構成のために公知であるか、場合によっては経験的に算定することができる。
【００２４】
記載した関係式（１）が位置測定装置２０及び処理ユニット１０における同じ信号処理時間ｔｃａｌ  に通用する一方で、基本的には、異なる信号処理時間ｔｃａｌ  ，ｔ’ｃａｌ  が処理ユニット１０及び位置測定装置２０において存在することも考えられる。その際、信号走行時間ｔＬ  を設定するための関係式は、
ｔＬ  ＝（ΔｔＲＱ−ｔｃａｌ  −ｔ’ｃａｌ  ）／２      式（１’）
でほぼ修正される。
【００２５】
このようにして行なわれる位置測定装置２０と処理ユニット１０との間の伝達区間のための信号走行時間ｔＬ  を設定した後、類似して、別の位置測定装置と処理ユニットとの間の信号走行時間の設定が行なわれ、その際、このようにして算定された信号走行時間は、場合によっては異なる信号走行時間を補償するために、測定実施中に使用することができる。
【００２６】
説明した例以外に、本発明の枠内には当然更に別の実施変更例が存在する。
【００２７】
【発明の効果】
本発明により、デジタルのインターフェースを介して互いにコミュニケーションする位置測定装置と処理ユニットとの間の信号走行時間をできるだけ正確に設定するための方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
位置測定装置、信号伝達区間及び処理ユニットから成るシステムの概略的なブロック回路図を示す。
【図２】
有限のケーブル長さもしくは信号伝達区間の場合で本発明による方法を説明するためのそれぞれ１つの時間スケールを示す。
【符号の説明】
１０                      処理ユニット
２０                      位置測定装置
Ｄ１                      データ通路
Ｄ２                      データ通路
ＤＡＴＡ１，ＤＡＴＡ２    バイナリのデータワード
ＤＡＴＡ３，ＤＡＴＡ４    バイナリのデータワード
ｄＴＪ１                  第１の位置信号
ｄＴＪ２                  第２の位置信号
ｆＺ３                      カウント周波数
ＲＱ１                    第１の走行時間測定信号
ＲＱ２                    第２の走行時間測定信号
Ｓ                        スイッチ
ｔｃａｌ                      信号処理時間
ｔ’ｃａｌ                    信号処理時間
ｔＬ                        信号走行時間
ｔｓｙｎｃ                    同期化時間
ｔ０                        時点
ｔ１                        時点
ｔ２                        時点
ｔ３                        時点
ｔ４                        時点
Ｚ１                      第１のカウンタ
Ｚ２                      第２のカウンタ
Ｚ３                      第３のカウンタ
Δｔ                      時間的な不確実さ
ΔｔＪ１                    時間差
ΔｔＪ２                    時間差
ΔｔＲＱ                    時間間隔
ΔｔＺ３                    時間インターバル