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CN103278184B - 用于在器具和器具容纳结构间交换数据的装置 - Google Patents

用于在器具和器具容纳结构间交换数据的装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于在器具和器具容纳结构间交换数据的装置，所述数据例如是位置数据或标识数据。所述装置包括：设在器具容纳结构中的由传感器组成的细长的传感器轨道；以及至少一个设在器具上的传感器激活元件。所述器具包括由传感器激活元件组成的独特图案，传感器激活元件激活传感器以便识别器具。传感器包括第一和第二电极，并且传感器激活元件包括导电元件。

Description

用于在器具和器具容纳结构间交换数据的装置
本申请是2007年6月7日递交的、名称为“数据交换系统”、申请号为200710138891.7的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于在器具（tool）和器具容纳结构之间交换数据，例如位置或标识数据的装置。
背景技术
这样的装置公知于号为1600257的欧洲专利申请。这种装置基于测量两个邻近的离散电容器表面间的电容。当一个器具接近电容器表面时，基于器具和电容器表面间的电容就可以测量器具的位置。虽然该装置在确定器具在器具容纳结构中的位置时提供了必要的精度，但是该方法依赖于大量不得不考虑的变量。例如，构成器具的材料，其直接影响所测量的电容。另外，器具与电容器表面间的距离影响测量结果，为了在器具容纳结构的整个长度上保证可靠的测量结果，应当保持距离的恒定。
发明内容
本发明的目的是提供一种在器具和器具容纳结构之间交换数据的装置，其更可靠并且依赖于更少的变量。
上述目标通过一种根据本发明的装置来实现，该装置包括：
-设在容纳结构中的细长的传感器轨道（track）；
-至少一个设在器具上的传感器激活元件。
所述至少一个传感器激活元件在使用时将激活轨道中一个或几个邻近的传感器。基于被激活的传感器，至少可以在轨道的方向上确定器具的位置数据。
通过控制传感器激活元件也可以将其它数据从器具传送到容纳结构，反之亦然。
在根据本发明的一个优选实施例中，传感器是光感传感器，并且至少一个传感器激活元件包括指向传感器轨道的光源。
光感传感器的轨道提供了器具容纳结构的长度的刻度，利用此刻度就可以电学检测器具的位置。器具在传感器轨道的方向上放射光线，该光线将激活例如一个传感器，从而检测到器具的位置。也可以使用一个更宽的光束，例如照亮三个相邻的传感器。位置检测的精度至少由两个相邻的传感器之间的距离所限定。除了位置数据，例如来自器具上的存储器中的数据也能被交换。
在一个非常优选的实施例中，光感传感器基于有机发光二极管（OLED）技术。该（OLED）技术使得非常容易地并且低成本地生产光感传感器的轨道成为可能。由于该（OLED）技术，也使得制造大约50微米精度的非常小型的传感器成为可能。
在根据本发明的另一实施例中，光源包括设在器具上的反射面和设在器具容纳结构中的发光器件，其中发光器件发出的光射向反射面。本实施例中器具完全是无源的，即，器具不需要主动发光。利用反射面，来自光源的光被器具反射到光感传感器上。因此利用本实施例，发光器件也可以被设在器具容纳结构中，并且器具只能反射光线到传感器。
优选地，器具包括直线凹槽，反射面设在所述凹槽中。该直线凹槽提供一个良好成形的区域，利用该区域可以产生良好成形的光带，将光线反射到光感传感器上。这样不仅增加了精度，而且防止散射光反射至光感传感器，以避免错误的位置探测。
在另一个优选实施例中，发光器件是一个细长的发光器件轨道。非常优选的实施例是发光器件的轨道与光感传感器的轨道相互锁定（interlock）。这意味着，一排发光器件平行于且靠近一排光感传感器；或者，发光器件与光感传感器相互交替排列形成一单列。
非常优选的实施例是发光器件基于有机发光二极管（OLED）技术。该（OLED）技术使得产生任何图案的发光器件和光感传感器变得简单。
在另一个优选的实施例中，传感器包括第一电极和第二电极，至少一个传感器激活元件包括导电元件。本该实施例中，检测是基于电容的测量。提供给第一电极一电压，该电压使得电荷出现在导电元件上。然后该电荷由第二电极测量，这就使得器具的位置得到确定。该实施例的优点在于对灰尘的敏感性小一些。
优选地，传感器具有公共的第一电极。这减少了与电极间连接的数量。只有第二电极不得不单独地连接，以确定器具的位置。
在根据本发明的另一个优选实施例中，器具包括由传感器激活元件构成的一个特殊图案，其中传感器激活元件激活传感器以识别器具。如果只有一单列传感器，所述图案例如可以是由连续的反射区和非反射区构成的二进制码。如果有多行传感器，则所述图案例如可以是由传感器激活元件构成的矩阵，例如由反射区和非反射区构成的矩阵。
最后，在另外一个优选的实施例中，细长的光感传感器轨道也包括发光器件。这样就可以使器具仅配有反射面用于测量器具在器具容纳结构中的位置，也可以基于独特的反射区图案来识别器具。
本发明也涉及一种在器具和器具容纳结构间交换数据的方法，该方法包括以下步骤：
-提供根据本发明的装置；
-激活至少一个传感器激活元件；并且
-检查传感器的轨道以发现传感器的激活。
在一个优选的实施例中，本方法进一步包括以下步骤：
-根据数据信号控制所述至少一个传感器激活元件的激活；并且
-利用传感器轨道检测所述数据信号。
另外，本发明还涉及一种用于在器具和器具容纳结构间交换数据的装置，所述装置包括：
-设在所述器具容纳结构中的由传感器组成的细长的传感器轨道；以及
-至少一个设在所述器具上的传感器激活元件，
其中所述器具包括由传感器激活元件组成的独特图案，所述传感器激活元件激活所述传感器以便识别所述器具，
其中所述传感器包括第一和第二电极，并且
其中所述传感器激活元件包括导电元件。
通过用数据信号控制传感器激活元件的激活，就可以在器具和器具容纳结构之间交换数据，反之亦然。
附图说明
本发明的以上特征和其它特征将参照附图进行说明。
图1以透视图示出了带有上器具容纳结构和下器具容纳结构的压弯机。
图2示出了根据图1的器具的正视图。
图3示出了本发明的一个实施例的剖面示意图。
图4示出了根据图3的实施例的第二剖面示意图。
图5示出了带有传感器和发光器件的矩阵的透视图。
图6和图7分别示出了根据本发明的另一个实施例的透视图和俯视图。
图8示出了电极矩阵的透视图。
具体实施方式
图1示出了压弯机1的透视图。该压弯机1具有上器具容纳结构2和下器具容纳结构3。下器具容纳结构3有一个器具4，而上器具容纳结构2有一个器具5。上、下结构2、3、4、5都配备有用于确定器具4、5在器具容纳结构3、2中的位置的装置6。
在图2中，示出了器具5的正视图。用于确定位置和标识的装置6包括凹槽7和由反射区8组成的独特图案。
图3帮助说明如何确定器具的位置。图3示出了用于确定位置的装置6的剖面示意图。这个剖面图是图1中所示的容纳结构的纵向图，垂直于图2的面平面。这些装置6例如可以包括置于器具5中的插入物。凹槽7有两个倾斜的反射面9。器具容纳结构2有一个细长的直线轨道10，其具有也是确定装置6的一部分的交互排列的光感传感器11和发光器件12。
发光器件12将在凹槽7和反射面9的方向上发射光线L。这些反射面9将反射光线R反射回由光感传器11和发光器件12组成的狭长带10。放射面9将在狭长带10上产生一个成形的光束。根据哪一个光感传感器11被激活，就可以确定器具在器具容纳结构中的位置。
如图4所示，独特图案的反射面8被设在凹槽7的一侧。这些反射面8由发光器件12照亮。反射面8将光线反射回狭长带10，射到光感传感器11上。由于反射面8的独特图案，器具能够被激活的光感传感器正确地识别。
在图3和图4中示出了一单行交互的光感传感器和发光器件，其中例如反射面8的二进制码可以被检测。然而，由于有机发光二极管（OLED）技术的简单易行，有可能提供一个由光感传感器和发光器件12组成的矩阵14（见图5）。由于行间的交错排列，这样的矩阵将降低容错度。同时，矩阵也提高了鲁棒性。例如如果一个光感传感器坏了，邻近的传感器仍然能够检测光线并提供信息。
不用所示的压弯机器具，所述装置也能够用于其它器具，例如钻孔机或螺丝攻，为此有必要知道螺纹线的起点。
也可以在机架上安装光感传感器，其沿着要确定位置的对象移动。例如如果光感传感器价格高或者传感器不能安装于容纳结构中，则这样的技术方案将是优选的。
图6和图7示出了根据本发明的数据交换系统的又一实施例。
图6示出了一个配置有多个传感器的基板20的示意图。这些传感器有一个公共的第一电极21和多个分开的第二电极22。第一电极21由信号线23控制，而分开的第二电极22由分开的信号线24控制。
图7示出了配置有电极21、22的基板20且沿着基板20一侧安装的器具25的俯视图。器具25上配置有传感器激活元件26，本例中其为一个导电元件。
为了测量器具25相对于基板20的位置，向第一电极21提供电压。由于第一电极21和导电元件26间的电势，元件26上将产生电荷。于是，每一个第二电极22的电容被测量，该电容受元件26上的电荷的影响。第二电极越是靠近元件26，电容越高；并且基于这些测量值，就可以确定器具25相对于基板20的位置。
图8示出了由电极31组成的矩阵30。电极31可被用于提供电荷，或者用于测量邻近电极31的电荷。通过控制每一个独立的电极31，可以以期望的方式控制电极来交换数据。为了确定位置，电极31的数据块可被用于实际提供更大的电极，并对器具的位置做出粗略的估计，在得到粗略的位置数据后，单个电极31可被用于更精确地确定位置。
通过分别控制电极31，也可以确定例如器具的标识。如果器具配置有独特的图案，可以通过向一些电极31提供电荷并使用其它电极来确定电容，从而确定该图案。
需要强调的是，利用本发明，通过以适当的方式控制传感器激活元件并检测传感器的变化，不仅可以确定位置数据，而且可以确定标识数据或者例如器具存储器中的数据。

Claims (8)

1.一种用于在器具(4；5；25)和器具容纳结构(3；2)间交换数据的装置，所述装置包括：
-设在所述器具容纳结构(3；2)中的由传感器(11；22)组成的细长的传感器轨道(10)；以及
-至少一个设在所述器具(4；5；25)上的传感器激活元件(8,9；26)，
其中所述器具(25)包括由传感器激活元件组成的独特图案，所述传感器激活元件激活所述传感器以便识别所述器具，
其中所述传感器包括第一和第二电极(31)，
其中所述传感器激活元件包括导电元件，并且
其中所述传感器通过间隙与所述传感器激活元件分隔开。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述传感器具有公共的第一电极。
3.如权利要求1或2所述的装置，其中所述电极(31)被设为矩阵(30)，并且各自能够被分别控制。
4.如权利要求3所述的装置，其中每个电极(31)能被控制以提供电荷或者测量邻近电极(31)的电荷。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述数据是所述器具(4；5；25)的位置或标识。
6.一种用于在器具(4；5；25)和器具容纳结构(3；2)间交换数据的方法，所述方法包括：
提供如权利要求1所述的装置；
提供给所述第一电极一电压，所述电压使得电荷出现在导电传感器激活元件上；以及
通过使用所述第二电极测量该电荷来确定所述器具的位置。
7.如权利要求6所述的方法，其中：
所述电极(31)被设为矩阵(30)，并且各自能够被分别控制；并且
其中电极(31)的块最初用于实际提供更大的电极，并对器具的位置做出粗略的估计，在得到粗略的位置数据后，单个电极(31)被用于更精确地确定所述位置。
8.如权利要求6所述的方法，其中：
所述电极(31)被设为矩阵(30)，并且各自能够被分别控制以提供电荷或者测量邻近电极(31)的电荷；并且
其中通过向一些电极(31)提供电荷并使用其它电极确定电容来确定器具的独特图案，从而确定器具的标识。
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