[发明专利]高精度同步的测量值获取

说明书

本发明涉及用于在根据权利要求1的前序部分的包括多个测量子单元的测量系统中获取测量值的时间同步的方法，并且涉及根据权利要求15的前序部分的包括多个测量子单元的可触发的测量系统。

相对长的时间上已经知道并且在商业上广泛分布了包括分布式子系统的测量系统，其中，应尽可能时间同步地获取测量值。它们包括特定的坐标测量系统，诸如，例如，大地测量仪、铰接臂或者坐标测量机。这些系统通常具有多个运动轴，每个运动轴配备有测量子系统以获取轴的位置。在此情况下，作为测量值的位置可以是长度位置、角度位置或者组合的空间位置的形式。可通过多种实施方式的位置值传感器来确定各个子系统的测量值，例如通过图像处理、绝对编码位移或者相对编码位移或者角度传感器、用于确定偏差的模拟探头或者其它适当的方法。此外，诸如，例如，速度、加速度、温度、气压、空气湿度、力、距离或者接触等这样的辅助变量以及这些测量值的任何任意的组合也可被测量和获取。

在此情况下，在高精度测量中重要的是在一个并且相同的精确地确定的时刻知道测量子系统的全部测量值，以获得一致的数据集合。在要测量的值在所述时刻之间可能变化的情况下，例如，由于轴的移动，在不同的子系统中不同的测量时刻会导致不一致的数据。如果这种不一致的数据被进一步处理（例如，从其确定空间坐标），这导致有错误的或者不精确的整体测量，例如，在期望在特定的时刻确定运动物体的精确的空间坐标的情况下。

因此，为了防止这种错误，重要的是在测量期间尽可能地准确地在相同时刻获取子系统中的全部测量值或者至少精确地知道相应的测量时刻。通常通过全局触发信号在这些测量系统中实现第一选择，全局触发信号确定测量子系统中获取测量值的时刻。第二选择要求对应地精确地知道相应的测量时刻之间的可能的延迟，其中，在此情况下延迟必须优选地是确知的，也就是说，针对相应的测量是固定的或可确定的。

这可以按照多种方式来发生。经常，如从US5,657,549已知地，例如，在触发信号的电平改变的时刻，在全部子系统中，当前测量值被获取并且被缓冲存储。通过控制单元利用例如总线系统、无线电信号等，缓冲存储的测量值可接着被读出，并且相对于彼此在时间上不同步。

在控制单元中，接着在部分测量值的基础上可确定整体测量值。例如，在从US2005/0166413A1已知的测量系统中，从子系统的测量位置值可确定在与工件接触的时刻触发出触发信号的触觉探头的空间位置。

在此情况下，可以在预定时间间隔或者通过外部影响来触发触发信号，其中触发信号实际上还可以被认为是用于在测量系统中确定获取测量值的时刻的测量信号的具体形式。用于触发的这些外部影响可以包括：例如，触觉测量探针的切换、通过光栅的移动、达到子系统中的测量值的切换阈值、通过按压按钮对测量的人工触发、通过上级控制单元对测量的自动触发、时间时钟生成器等。这些触发事件可独立地发生，因而还与测量系统或者其子系统的时钟生成器不同步。

现今可用的大量的测量系统具有子系统，其通过例如微处理器等这样的数字电子装置本地地获取部分测量值。在此情况下，用于数据处理的时钟信号具有至少数百千赫的频率；时钟信号通常具有1兆赫到4吉赫的范围内的频率，通常在二位到三位MHz的范围内。这些子系统直接布置在相应的测量的位置处，得到空间分布测量系统。因此，为了使布线导致的开销最小化，在很多情况下使用尽可能少的线来进行数据传送。具体地，因为在测量系统中的这些连接经常必须经由复杂的和容易故障的滑动接触件来引导，所以随行电缆和插头连接经常也超过可观的线长度。

DE3912162描述总线系统，其中，经由一条且同一条线发送子系统的供电电压和通信数据。因而可降低测量系统中布线的开销。

EP237680描述了在每种情况下使全局触发信号与子系统的本地系统时钟同步的方法。然而，在总线上的每个分布式测量子系统利用不同的本地时钟信号进行操作来对触发信号进行采样，结果，本地时钟信号会在相位角和频率上相对于彼此偏离。

结果，在每种测量子系统中，尽管出现了同步的本地触发信号，所述信号实际上也会相对于接收到的触发信号和其它子系统的触发信号在时间上偏移，并且因而在各个测量子系统中导致不同的测量时刻。在此情况下，时间不确定性会高达本地时钟周期。