[0020]一對鉗108和110 —體地形成在標(biāo)尺構(gòu)件102的第一端附近。對應(yīng)的一對鉗116和118形成在滑動(dòng)器130上。通過將工件放置在鉗108和116的一對接合表面114之間來測量工件的外側(cè)尺寸。類似地，通過將鉗110和118的一對接合表面122放置在工件的相對內(nèi)部表面上來測量工件的內(nèi)側(cè)尺寸。在有時(shí)被稱為零位置的位置上，接合表面114彼此抵接，接合表面122對準(zhǔn)，并且由卡尺100測量的外側(cè)尺寸和內(nèi)側(cè)尺寸兩者可以指示為零。
[0021]被測量尺寸可以顯示在數(shù)字顯示器144上，其安裝在卡尺100的電子組件160的蓋140內(nèi)。電子組件160還可以包括推動(dòng)按鈕開關(guān)141 (例如，“原點(diǎn)”開關(guān))、力狀態(tài)指示器142 (例如，兩色光或三色光)和信號(hào)處理和顯示電路板150。力閾值設(shè)定操作更詳細(xì)地描述在 2012 年 12 月 5 日提交的標(biāo)題為“System and Method for Setting Measurement ForceThresholds in a Force Sensing Caliper”的共同未決和共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請序列號(hào)13/706，225 (后文為“’225申請”)中，其全部內(nèi)容借此通過引用并入本文中。如’ 225申請中描述的，在一個(gè)執(zhí)行方案中，推動(dòng)按鈕開關(guān)141可以用作設(shè)定力閾值的工藝的一部分，并且力狀態(tài)指示器142可以用于提供力閾值信號(hào)(例如，當(dāng)力在期望的測量范圍內(nèi)時(shí)為“綠”，并且當(dāng)力已超過期望的測量范圍時(shí)為“紅”。)
[0022]信號(hào)處理和顯示電路板150可以包括讀數(shù)頭信號(hào)處理和控制電路159。如圖1示出的，信號(hào)處理和顯示電路板150的底表面可以安裝成在標(biāo)尺構(gòu)件102的任一側(cè)抵接滑動(dòng)器130的頂表面。
[0023]力測量裝置180包括安裝到滑動(dòng)器130的各種部件。如下文將要更詳細(xì)地描述的，力測量裝置I80包括力感測裝置，它在該特定實(shí)施方式中由第一實(shí)施方式的力致動(dòng)器組件182和力元件位移傳感器200提供。力元件位移傳感器200包括位移信號(hào)元件205、信號(hào)調(diào)制元件250和力致動(dòng)器元件252的布置。如下文關(guān)于圖6將要更詳細(xì)地描述的，位移信號(hào)元件205的布置制造于電路板150的一個(gè)或多個(gè)金屬層中，并且生成指示信號(hào)調(diào)制元件250位置的電信號(hào)。讀數(shù)頭信號(hào)處理和控制電路159包括力感測電路，力感測電路從位移信號(hào)元件205的布置接收力感測信號(hào)用于確定力測量結(jié)果。讀數(shù)頭信號(hào)處理和控制電路159還可以提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)給位移信號(hào)元件205的布置，這將在下文關(guān)于圖6更詳細(xì)地進(jìn)一步描述。
[0024]在一個(gè)實(shí)施方式中，信號(hào)調(diào)制元件250包括附接至力致動(dòng)器元件252的期望材料，其機(jī)械地聯(lián)接到力致動(dòng)器組件182或成為力致動(dòng)器組件182的一部分。在另一實(shí)施方式中，信號(hào)調(diào)制元件250可以包括與力致動(dòng)器元件252相同的材料和/或可以包括它的一部分。力致動(dòng)器組件182包括拇指輪191、力致動(dòng)器主體192、引導(dǎo)桿/支撐件194和致動(dòng)器力彈簧剛度彈簧196。當(dāng)用戶在拇指輪191上推動(dòng)以移動(dòng)滑動(dòng)器130朝向標(biāo)尺構(gòu)件102的第一端時(shí)，力致動(dòng)器元件252和附接的信號(hào)調(diào)制元件250相對于位移信號(hào)元件205的布置被向前推動(dòng)以引導(dǎo)的方式沿著卡尺測量軸方向移動(dòng)。信號(hào)調(diào)制元件250布置有接近位移信號(hào)元件205的相對較小的間隙，使得它們沿著測量軸方向感測其相對位置，這將在下文關(guān)于圖6更詳細(xì)地描述。將要理解的是，信號(hào)調(diào)制元件250的位置對應(yīng)于致動(dòng)器力彈簧剛度彈簧196的壓縮或延伸，并且因此指示對應(yīng)的測量力。
[0025]在各種執(zhí)行方案中，電路板150可以在電路板150的一個(gè)或多個(gè)安裝區(qū)域抵接滑動(dòng)器130。更具體地，如圖1示出的，電路板150具有安裝區(qū)域157A和157B，安裝區(qū)域157A和157B抵接位于滑動(dòng)器130上的對應(yīng)安裝區(qū)域137A和137B。另外，滑動(dòng)器位移傳感器158的電信號(hào)感測元件(未示出)可以交疊位于遠(yuǎn)離安裝區(qū)域157A的第一橫向方向Dl上的標(biāo)尺軌道126中的標(biāo)尺構(gòu)件102。此外，力元件位移傳感器200的位移信號(hào)元件205的布置的(如將在下文關(guān)于圖4A、4B和5A-?更詳細(xì)地描述的)至少一個(gè)電信號(hào)感測元件可以布置在位于遠(yuǎn)離安裝區(qū)域157A的相反橫向方向D2上的區(qū)域之中。將要理解的是，在該構(gòu)造中，除其通常的滑動(dòng)器功能之外，金屬滑動(dòng)器130還可以起作用來屏蔽滑動(dòng)器位移傳感器158和力元件位移傳感器200彼此的同步信號(hào)。
[0026]在各種執(zhí)行方案中，致動(dòng)器力彈簧剛度彈簧196可以是單個(gè)彈簧，或者可以由分開的彈簧剛度彈簧部196A和196B組成，這將在下文關(guān)于圖2更詳細(xì)地描述。如圖1示出的，致動(dòng)器力彈簧剛度彈簧196圍繞著引導(dǎo)桿/支撐件194，引導(dǎo)桿/支撐件194接收在滑動(dòng)器130的引導(dǎo)桿/支撐孔195內(nèi)。當(dāng)用戶在拇指輪191上推動(dòng)以移動(dòng)滑動(dòng)器130朝向標(biāo)尺構(gòu)件102的第一端時(shí)，致動(dòng)器力彈簧剛度彈簧196 (或是圖2的彈簧剛度彈簧部196A)被壓縮。如將在下文更詳細(xì)地描述的，致動(dòng)器力彈簧剛度彈簧196 (或是彈簧部196A和196B)的利用允許力的平緩增加或降低發(fā)生在一定范圍的位置上。重要的是，當(dāng)在測量工藝期間嘗試施加控制以提供期望量的力時(shí)，這導(dǎo)致用戶的更好控制和更好“感知”。
[0027]圖2是圖1的力致動(dòng)器組件182的分解視圖。如圖2圖示的，在一個(gè)執(zhí)行方案中，引導(dǎo)桿/支撐件194可以束縛在致動(dòng)器力彈簧剛度彈簧196的兩個(gè)彈簧部196A和196B之間，在一些實(shí)施方式中這也可以是兩個(gè)分開的彈簧。兩個(gè)致動(dòng)器力彈簧剛度彈簧部196A和196B圍繞著引導(dǎo)桿/支撐件194，并且抵接固定到引導(dǎo)桿/支撐件194的間隔器196C(例如，C夾環(huán))。在該構(gòu)造中，當(dāng)用戶在拇指輪191上推動(dòng)以移動(dòng)滑動(dòng)器130朝向標(biāo)尺構(gòu)件102的第一端時(shí)，致動(dòng)器力彈簧剛度彈簧部196A被壓縮(例如，針對工件的外側(cè)尺寸的測量結(jié)果)，類似于圖1的致動(dòng)器力彈簧剛度彈簧196的操作。然而，當(dāng)用戶在相反的方向上移動(dòng)拇指輪191時(shí)(即，以倒轉(zhuǎn)滑動(dòng)器130的方向朝向標(biāo)尺構(gòu)件102的相對端)，致動(dòng)器彈簧剛度彈簧部196B被壓縮(例如，針對工件的內(nèi)側(cè)尺寸的測量結(jié)果。)以這種方式，通過利用彈簧剛度彈簧部196A和196B使雙向測量構(gòu)造得以實(shí)現(xiàn)。
[0028]在一個(gè)示例構(gòu)造中，卡尺100的一般操作可以描述如下?？ǔ呖梢蚤_始于位置調(diào)零。在位置調(diào)零處，卡尺一般在雙向測量范圍的中間，其中致動(dòng)器力彈簧剛度彈簧部196A和196B每個(gè)偏置得大致相等，并且信號(hào)調(diào)制元件250大致在位移信號(hào)元件205的布置的范圍中間(即，這將在下文關(guān)于圖6更詳細(xì)地描述)。當(dāng)用戶推動(dòng)拇指輪191以壓縮彈簧剛度彈簧部196A時(shí)，可以到達(dá)極限位置L-extmeas。極限位置L-可以對應(yīng)于外部測量力極限(例如，針對工件的外部尺寸的測量)。例如，壓縮的彈簧部196A可以到達(dá)其實(shí)體高度，并且防止在增加被施加力時(shí)信號(hào)調(diào)制元件250的進(jìn)一步偏轉(zhuǎn)，防止有意義的力測量結(jié)果。這也可以或可替代地對應(yīng)于到達(dá)位移信號(hào)元件205感測范圍的第一端的信號(hào)調(diào)制元件250。
[0029]類似地，當(dāng)拇指輪191在相反方向上由用戶移動(dòng)時(shí)，可以到達(dá)極限位置1-1ntmeaso極限位置1-1ntmeas可以對應(yīng)于內(nèi)部測量結(jié)果極限(例如，針對工件的內(nèi)部尺寸的測量。)這也可以或可替代地對應(yīng)于到達(dá)位移信號(hào)元件205感測范圍的第二端的信號(hào)調(diào)制元件250。位移信號(hào)元件205的布置的感測范圍的末端可以由所得到的感測信號(hào)具有期望的線性度或根據(jù)其它標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域的極限來限定。彈簧部196A和196B的不期望范圍可以通過如下手段限定:彈簧或者因?yàn)樗鼈兇蠹s已經(jīng)到達(dá)其實(shí)體高度而對力相對不敏感，或者到達(dá)使感測信號(hào)變得不可接受地非線性的點(diǎn)，等。
[0030]在一個(gè)具體示例執(zhí)行方案中，當(dāng)信號(hào)調(diào)制元件250的位置由已經(jīng)到達(dá)對應(yīng)于極限位置L-extmeas或I_intmeas的位置的位移信號(hào)元件205的布置加以感測時(shí)，讀數(shù)頭信號(hào)處理和控制電路159可以激活“紅”或“脫離范圍”力狀態(tài)指示器(亮光)142。在正常操作期間，讀數(shù)頭信號(hào)處理和控制電路159可以構(gòu)造成通常感測信號(hào)調(diào)制元件250的位置并且將位置轉(zhuǎn)換成力測量結(jié)果。在各種執(zhí)行方案中，所得到的力測量結(jié)果可以以多種格式呈現(xiàn)給用戶(例如，作為顯示器上的力讀數(shù)，當(dāng)?shù)竭_(dá)力極限時(shí)作為各種其它類型的指示器，等)
[0031]如在并入的’ 225申請中更詳