DD225497A1 - DEVICE AND METHOD FOR MEASURING AND ADJUSTING LENGTHS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Messen und Einstellen von Laengen. Anwendungsgebiet sind translatorische inkrementale Messsysteme insbesondere auch bei grossen Messlaengen (l1 m). Die Einrichtung besteht aus einer Rasterteilung auf einem Teilungstraeger, einer Abtasteinrichtung mit mindestens zwei Empfaengeranordnungen und aus einer Auswerteeinrichtung, wobei erfindungsgemaess die beiden Empfaengeranordnungen zueinander einen hochgenauen Abstand A aufweisen und dieser Abstand A als Massverkoerperung dient. Die Rasterteilung stellt ein Stuetzstellensystem dar, wobei die Stuetzstellen durch das erfindungsgemaesse Verfahren waehrend der Messung die eigentlichen metrologischen Informationen zugewiesen werden. Dies erfolgt, indem mittels der zweiten Empfaengeranordnung ein Korrekturwert ermittelt und dieser ausgewertet wird und die von der Einrichtung ausgegebene Sekundaersignalfolge aus der Primaersignalfolge unter Einbeziehung der ausgewerteten Korrekturwerte gebildet wird.The invention relates to a device and a method for measuring and adjusting lengths. Fields of application are translational incremental measuring systems, especially with large measuring lengths (l1 m). The device consists of a grid division on a graduation carrier, a scanner with at least two receiver arrangements and of an evaluation device, wherein according to the invention the two receiver arrangements have a highly accurate distance A from one another and this distance A serves as a mass coupler. The grid division represents a placement system, wherein the support sites are assigned the actual metrological information during the measurement by the method according to the invention. This is done by determining a correction value by means of the second receiver arrangement and evaluating the same, and the secondary signal sequence output by the device is formed from the primary signal sequence including the evaluated correction values.
Description
Anwendungsgebiet der Erfindung sind translatorische inkremental Meßsysteme, insbesondere auch zum Einsatz bei großen Meßlängen.Field of application of the invention are translational incremental measuring systems, in particular also for use with large measuring lengths.
Zum Messen und Einstellen von Längen und Winkeln ist es bekannt, inkrementale Meßsysteme zu verwenden. Hierbei besteht das Meßsystem aus mindestens einer als Längen- oder Winkelmeßverkörperung dienenden Rasterteilung auf einem Teilungsträger und aus einer Abtasteinrichtung, die zueinander beweglich sind und von denen eine den Relativlagen zwischen Rasterteilung und Abtasteinrichtung entsprechende Signalfolge abgeleitet wird. Diese elektrischen Ausgangssignale des Meßsystems werden einer elektronischen Auswerteschaltung zugeführt.For measuring and adjusting lengths and angles, it is known to use incremental measuring systems. In this case, the measuring system consists of at least one serving as a length or Winkelmeßverkörperung grid division on a graduation carrier and a scanning device, which are mutually movable and of which a relative positions between the grid division and scanning corresponding signal sequence is derived. These electrical output signals of the measuring system are supplied to an electronic evaluation circuit.
Die Genauigkeit des Meßsystems hängt in hohem Maße von der Genauigkeit der Rasterteilung des Teilungsträgers und vom Teilungsträger selbst ab. Es sind daher mehrere Lösungen bekannt, die die Technologie zum Aufbringen von hochgenauen Rasterteilungen, die MeßtechnologiezurQualitätssicherung und die Ermittlung von Korrekturwerten betreffen (US-PS 3100345, DE-AS 1051519, DE-AS 1 266986, CH-PS 474049, DE-AS 1155611 u.a.). Die Aufwände für die Herstellung hochgenauer Rasterteilungen wachsen unter Beibehaltung der hohen Genauigkeitsanforderungen bei größer werdenden Meßlängen stark an.The accuracy of the measuring system depends largely on the accuracy of the grid pitch of the graduation carrier and the graduation carrier itself. Several solutions are therefore known concerning the technology for applying high-precision raster subdivisions, the measuring technology for quality assurance and the determination of correction values (US-PS 3100345, DE-AS 1051519, DE-AS 1 266 986, CH-PS 474049, DE-AS 1155611 etc.). The expenses for the production of high-precision raster divisions grow strongly while maintaining the high accuracy requirements with increasing measuring lengths.
Die bei der Herstellung der Rasterteilung erbrachte Genauigkeit einschließlich der ermittelten Korrekturwerte bezieht sich auf den bei der Herstellung gegebenen Zustand des Teilungsträgers. Wenn Alterungserscheinungen und Deformationen des Teilungsträgers beim Anwender auftreten, beeinträchtigt dies die erreichbare Genauigkeit. Daraus leiten sich bisher einerseits hohe Anforderungen an die Teilungsträger einschließlich Langzeitstabilität und andererseits anspruchsvolle Einbaubedingungen ab. Bekannte Meßsysteme verwenden als Teilungsträger Materialien, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient vergleichsweise groß ist (Glas, Stahl; d ~ 10μΓη/Κ · m). Dadurch ist die Anzeige des Positionswertes abhängig von der jeweiligen Umgebungstemperatur, wenn nicht zu deren Kompensation wiederum spezielle Korrekturen vorgesehen werden.The accuracy provided during the production of the raster pitch, including the determined correction values, relates to the state of the graduation carrier given during production. If aging phenomena and deformation of the graduation carrier occur at the user, this impairs the achievable accuracy. On the one hand, high demands on the graduation carriers, including long-term stability and, on the other, demanding installation conditions have been derived from this. Known measuring systems use as division carriers materials whose thermal expansion coefficient is comparatively large (glass, steel, d ~ 10μΓη / Κ · m). As a result, the display of the position value is dependent on the respective ambient temperature, unless special corrections are again provided for their compensation.
Unter Beibehaltung der Genauigkeit des Meßsystems soll eine Reduzierung der Anforderungen an die gesamte Rasterteilung, dabei insbesondere an den Teilungsträger sowie an die Technologie zum Aufbringen der Rasterteilung und deren Meßtechnologie erfolgen. Dabei soll die Systemgenauigkeit unabhängig sein von Alterungserscheinungen, Deformationen des Teilungsträgers und TemperatureinflüssenWhile maintaining the accuracy of the measuring system to reduce the requirements for the entire grid division, especially on the graduation carrier and the technology for applying the grid division and their measurement technology. The system accuracy should be independent of signs of aging, deformation of the graduation carrier and temperature influences
Die Lösung soll insbesondere auch für große Meßlängen (I > 1 m) geeignet sein. The solution should also be suitable in particular for large measuring lengths (I> 1 m).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Messen und Einstellen von Längen, bestehend aus einer Rasterteilung auf einem Teilungsträger, wobei die Rasterteilung nicht als Maßverkörperung dient, weiterhin bestehend aus einer Abtasteinrichtung und aus einer Auswerteeinrichtung, und ein für diese Einrichtung geeignetes Meßverfahren zu schaffen. Die Aufgabe löst eine Einrichtung, bei der in der Abtasteinrichtung mindestens zwei Empfängeranordnungen vorgesehen sind, erfindungsgemäß dadurch, daß mindestens eine zweite Empfängeranordnung bezüglich der Teilungsrichtung zur ersten Empfängeranordnung einen hochgenauen Abstand A aufweist und der Abstand A die Basis für den metrologischen Anschluß der Einrichtung bildet. Es ist dabei vorteilhaft, wenn der Abstand A durch eine Materialstrecke rea.lisiert wird, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient sehr klein ist.The invention is based on the object, a device for measuring and adjusting lengths, consisting of a grid division on a graduation carrier, the grid division is not used as a measuring standard, further consisting of a scanning device and an evaluation, and suitable for this device measuring method create. The object is achieved by a device in which at least two receiver arrangements are provided in the scanning device, according to the invention in that at least one second receiver arrangement with respect to the division direction to the first receiver arrangement has a high-precision distance A and the distance A forms the basis for the metrological connection of the device. It is advantageous if the distance A is rea ¬ lisiert by a material section whose thermal expansion coefficient is very small.
Die Aufgabe löst weiterhin ein Verfahren erfindungsgemäß dadurch, daß von der zweiten Empfängeranordnung, die im Abstand A von der ersten Empfängeranordnung in der Abtasteinrichtung bezüglich der Teilungsrichtung angebracht ist, Korrektursignale in Wechselwirkung mit einer den Relativlagen zwischen Rasterteilung und Abtasteinrichtung entsprechenden Primärsignalfolge abgeleitet werden, die zwecks einer Korrektur der Primärsignalfolge von der Auswerteinrichtung bei einer voranschreitenden Relativbewegung zwischen Rasterteilung und Abtasteinrichtung auf einem Weg B, der gleich dem Abstand A ist, jeweils mindestens einmal ausgewertet werden und wobei diese ausgewerteten Korrekturwerte ein Maß sind für die Differenz des Weges B zu dem wegäquivalenten Wert der Primärsignalfolgen, der sich bei einer Bewegung der ersten Empfängeranordnung auf die Position der zweiten Empfängeranordnung ergibt und daß von der Auswerteinrichtung die Primärsignalfolge so ausgewertet wird, daß die für alle, auf eine beliebige Anfangsposition bezogenen Relativlagen von der Einrichtung abgegebene Sekundärsignalfolge aus der Primärsignalfolge unter Einbeziehung der von mindestens einer zweiten Empfängeranordnung abgeleiteten und von der Auswerteeinrichtung ausgewerteten Korrekturwerte gebildet wird. Erfindungsgemäß ist die Rasterteilung nicht als die eigentliche Meßverkörperung zu verwenden, sondern nur als Stützstellen, denen während der Messung die eigentlichen metrologischen Information laufend zugewiesen werden. Die eigentliche Maßverkörperung liegt in dem hochkonstant zu haltenden Abstand A zwischen zwei Empfängeranordnungen, von denen die erste Empfängeranordnung, ausgehend von einer definierten Ausgangsstellung nach dem Prinzip bekannter Rastersysteme Primärsignale liefert, deren positionsäquivalente Zuordnung abhängig von der fehlerbehafteten Rasterteilung ist. Diese Primärsignale sind jedoch nicht die Ausgangssignale der erfindungsgemäßen Einrichtung. Mittels der zweiten Empfängeranordnung wird durch Auswertung des von ihr erzeugten Signals eine Information gewonnen, welchen Abstand die von der ersten und der zweiten Empfängeranordnung abgetasteten Abschnitte der Rasterteilung voneinander haben, bezogen auf den Abstand A der beiden Empfängeranordnungen. Wenn man das Signal der zweiten Empfängeranordnung bei einer voranschreitenden Bewegung genau dann abfragt, wenn die erste Empfängeranordnung z. B. bei optoelektronischer Abtastung einer Rasterteilung nach bekannter Weise durch Triggerung ihres Analogspannungs-Nulldurchganges ihren Zählimpuls abgibt, dann läßt sich ermitteln, welchen Weg die erste Empfängeranordnung und damit die gesamte Abtasteinrichtung zurücklegen muß, um von der fotoelektrischen Mitte (K) ihres abgetasteten Abschnittes, also der Stelle, wo soeben der Zählimpuls ausgelöst wurde, zur fotoelektrischen Mitte (K + 1) des Abschnittes zu kommen, der gerade von der zweiten Empfängeranordnung abgetastet wird. Dieser Weg ergibt sich aus dem Abstand A plus dem vorzeichenbehafteten Produkt aus Signalsteilheit und Signalgröße, also dem Korrektursignal, der zweiten Empfängeranordnung im Abtastmoment. Wiederholt man diesen Vorgang dann, wenn die erste Empfängeranordnung auf der fotoelektrischen Mitte (K + 1) steht, also dort wiederum ihren Zählimpuls liefert, kann man den Abstand zur fotoelektrischen Mitte des Abschnittes, wo jetzt die zweite Empfängeranordnung steht, ermitteln. Durch laufende Wiederholung dieses Vorganges an allen Stellen (K- 1), K, K + 1, K + 2 usw., ausgehend von der definierten Ausgangsstellung, erhält man in einer Auswerteeinrichtung mittels bekannter hardware-Mittel und eines geeigneten Algorithmus (soft-ware) die Information, wo diese ausgezeichneten Stellen, unabhängig von der Anzahl ausgegebener Primärsignale der ersten Empfängeranordnung, tatsächlich liegen. Diese Angabe liegt vor im Sinne eines Kettenmaßes, wobei ein Summand jeweils aus dem konstanten Wert A und der jeweils mittels der zweiten Empfängeranordnung gemessenen Ablage davon besteht. Mittels der Auswerteeinrichtung kann nun mit bekannten elektronischen Mitteln dafür gesorgt werden, daß die Anzahl der Sekundärimpulse, die von der erfindungsgemäßen Einrichtung als Ausgangsgröße ausgegeben werden, der jeweiligen realen Position entspricht, indem zur Primärimpulsfolge immer dann Korrekturimpulse hinzugefügt bzw. abgezogen werden, wenn dies im Rahmen der Genauigkeit des Systems für die Übereinstimmung von Anzeige des Systems mit der tatsächlichen Position notwendig ist.The object also achieves a method according to the invention in that correction signals are derived from the second receiver arrangement, which is arranged at a distance A from the first receiver arrangement in the scanning device with respect to the pitch direction, in interaction with a primary signal sequence corresponding to the relative positions between the grid division and the scanning device a correction of the primary signal sequence of the evaluation device at a progressing relative movement between grid division and scanning on a path B, which is equal to the distance A, each evaluated at least once and wherein these evaluated correction values are a measure of the difference of the path B to the path equivalent value the primary signal sequences, which results in a movement of the first receiver arrangement to the position of the second receiver arrangement and that the evaluation of the primary signal sequence is evaluated so that the di e is formed for all, relative to any initial position relative positions of the device output secondary signal sequence from the primary signal sequence with the inclusion of at least one second receiver arrangement derived and evaluated by the evaluation correction values. According to the invention, the grid division is not to be used as the actual measuring embodiment, but only as support points, which are assigned the actual metrological information continuously during the measurement. The actual material measure lies in the highly constant distance A between two receiver arrangements, of which the first receiver arrangement, starting from a defined starting position according to the principle known grid systems provides primary signals whose positionally equivalent assignment is dependent on the error-prone grid division. However, these primary signals are not the output signals of the device according to the invention. By means of the second receiver arrangement, by evaluating the signal generated by it, an information is obtained as to which distance the portions of the grid pitch sampled by the first and the second receiver arrangement have from each other, based on the distance A of the two receiver arrangements. If one interrogates the signal of the second receiver arrangement in a progressive movement exactly when the first receiver arrangement z. B. in optoelectronic scanning a grid division in a known manner by triggering their analog voltage zero crossing outputs their count, then it can be determined which way the first receiver array and thus the entire scanner must travel to from the photoelectric center (K) of its scanned section, that is, the point where the counting pulse has just been triggered to come to the photoelectric center (K + 1) of the section being scanned by the second receiver array. This path results from the distance A plus the signed product of signal steepness and signal size, ie the correction signal, the second receiver arrangement in the sampling moment. If this process is repeated when the first receiver arrangement is located at the photoelectric center (K + 1), ie once again supplying its counting impulse, the distance to the photoelectric center of the section where the second receiver arrangement now stands can be determined. By continuously repeating this process at all points (K-1), K, K + 1, K + 2, etc., starting from the defined starting position, obtained in an evaluation by means of known hardware means and a suitable algorithm (soft-ware ) the information as to where these distinguished locations are, regardless of the number of primary signals output from the first receiver array. This information is present in the sense of a graduated measure, with a summand consisting of the constant value A and the deposit thereof respectively measured by means of the second receiver arrangement. By means of the evaluation device it can now be ensured by known electronic means that the number of secondary pulses output by the device according to the invention as an output corresponds to the respective real position by adding or subtracting correction pulses to the primary pulse sequence whenever this is the case The accuracy of the system for the conformity of display of the system with the actual position is necessary.
Zur Erreichung vorteilhafter Effekte bei detaillierten Problemen der Informationsübernahme und Informationsverarbeitung ist es möglich und sinnvoll, auch zwischen den ausgezeichneten Stellen K, (K + 1), (K + 2) etc. eine Signalauswertung der zweiten Empfängeranordnung durchzuführen und diese informationeile Überbestimmung vorteilhaft auszunutzen. Zur Realisierung sowohl einer Vorwärtsbewegung als auch einer Rückwärtsbewegung nach dem beschriebenen Prinzip ist es möglich, außer der genannten zweiten Empfängeranordnung eine ihr entsprechende funktionsanaloge Empfängeranordnung nach der in Teiiungsrichtung anderen Seite hin im Abstand A neben der ersten Empfängeranordnung anzubringen. Daraus leiten sich für beide Verfahrrichtungen die Informationen zur Bildung der Sekundärimpulse ab.In order to achieve advantageous effects in the case of detailed problems of information transfer and information processing, it is possible and useful to carry out a signal evaluation of the second receiver arrangement also between the marked points K, (K + 1), (K + 2) etc. and to make advantageous use of this informational overdetermination. To realize both a forward movement and a backward movement according to the described principle, it is possible, in addition to the said second receiver arrangement, to attach a correspondingly functionally analogous receiver arrangement to the other side in the direction of separation at a distance A next to the first receiver arrangement. From this, the information for forming the secondary impulses is derived for both traversing directions.
Besonders vorteilhaft ist es in Fällen, wo dieTeilung aus mehreren quasi-identischen Teilungsmarkengruppen zusammengesetzt ist, gleichzeitig 3 vorteilhafte Bedingungen zu realisieren:In cases where the division is composed of several quasi-identical division mark groups, it is particularly advantageous to realize 3 advantageous conditions simultaneously:
a) Die Breite der Gegenraster zumindest der ersten Abtasteinrichtung oder bei einer Matrix-Ausführung die effektive Breite ihrer Abtastgruppen soll gleich sein der Breite der Teilungsmarkengruppea) The width of the counter rasters at least the first scanning device or in a matrix embodiment, the effective width of their scanning groups should be equal to the width of the graduation mark group
b) Der Abstand A soll annähernd gleich sein der Breite der Teilungsmarkengruppeb) The distance A should be approximately equal to the width of the graduation mark group
c) Die genannten ausgezeichneten Stellen (K - 1), K, (K + 1), (K + 2) usw. sollen durch geeignete Zuordnung der definierten Ausgangsstellung zur Lage der Teilungsmarkengruppen so gelegt werden, daß sie übereinstimmen mit den Mitten der Teilungsmarkengruppen.c) The specified points (K - 1), K, (K + 1), (K + 2), etc. should be laid by appropriate assignment of the defined starting position to the position of the graduation mark groups in such a way that they coincide with the centers of the graduation mark groups ,
Unter diesen Voraussetzungen ist eine besonders vorteilhafte Anpassung der Sekundärimpulse entsprechend der realen Position möglich, da zwischen den Stellen (K), (K + 1), (K + 2) etc. ein linearer Verlauf des Positionsfehlers der Primärsignale gegeben ist. Mit Einschränkung trifft dies auch zu, wenn bei den Bedingungen a) bis c) nicht die Breite der Teilungsmarkengruppe, sondern deren ganzzahliges Vielfaches als Kriterium benutzt wird.Under these conditions, a particularly advantageous adaptation of the secondary pulses corresponding to the real position is possible because between the points (K), (K + 1), (K + 2), etc., a linear course of the position error of the primary signals is given. With limitation, this is also true if in conditions a) to c) not the width of the graduation mark group, but their integer multiple is used as a criterion.
Die Verwendung einer Matrix-Anordnung mehrerer Gegenraster bei der ersten Empfängeranordnung ist besonders empfehlenswert, um einerseits in bekannter Weise deren Vorteile hinsichtlich Kippinvarianz und Fehlerausgleichung auszunutzen, insbesondere aber, um die Bedingungen a) und b) einhalten zu können, wenn diese erste Empfängeranordnung gleichzeitig mehrere Gegenraster bzw. Abtastgruppen verschiedener Phasenlagen zwecks Bildung der Vor-Rückwärts-Informationen nach bekannter Weise enthalten soll.The use of a matrix arrangement of several counter-rasters in the first receiver arrangement is particularly recommended to exploit on the one hand in a known manner their advantages in terms Kippinvarianz and error compensation, but in particular to meet the conditions a) and b), if this first receiver arrangement simultaneously several Countergrip or groups of samples of different phase positions for the purpose of forming the forward-backward information according to known manner.
Das genannte Korrektursignal ergibt sich, wie schon genannt, als vorzeichenbehaftetes Produkt aus Signalsteilheit und Signalgröße der zweiten Empfängeranordnung (bzw. einer dritten und weiter). Es ist also notwendig, diese Signalsteilheit als konstante Rechengröße in der Auswerteeinrichtung exakt zur Verfügung zu haben. Ihre zahlenmäßige Zuordnung ist genau dann richtig, wenn über gleiche Verfahrwege bei Rasterteilungen mit unterschiedlichem Teilungsfehler (was sich z. B. durch unterschiedliches Spannen eines elastischen Teilungsträgers erreichen läßt), gleiche Anzeigewerte der Einrichtung ergeben. Ihre zahlenmäßige Zuordnung wird demzufolge so lange modifiziert, bis dies gewährleistet ist.The aforementioned correction signal results, as already mentioned, as a signed product of signal steepness and signal magnitude of the second receiver arrangement (or of a third and further). It is therefore necessary to have this signal steepness as a constant arithmetic variable in the evaluation exactly available. Their numerical assignment is exactly correct if the same display paths of the device result for the same traversing distances in the case of subdivisions with different pitch errors (which can be achieved, for example, by different clamping of an elastic graduation carrier). Their numerical allocation is therefore modified until this is guaranteed.
Bezugswert für die geschilderte Kettenmaßbildung ist der genannte Abstand A. Es ist nicht notwendig, diese Größe zwischen der ersten und zweiten bzw. weiteren Empfängeranordnung exakt einzustellen oder durch direkte Messung zu ermitteln, sondern es genügt, diesen Abstand im Rahmen des z. B. unter b) genannten Kriteriums annähernd zu realisieren, dabei allerdings die Langzeitkonstanz zu gewährleisten. Die exakte maßliche Zuordnung kann erfolgen, indem in die Auswerteeinrichtung zunächst ein etwaiger Näherungswert für A eingegeben und zur Bildung der Sekundärimpulse genutzt wird und die Anzeige der Einrichtung auf dieser Basis verglichen wird mit einem Eichnormal über einem bestimmten Verfahrweg. Aus dem Vergleich ergibt sich eine Rechengröße, die in der Folge in der Auswerteeinrichtung gespeichert wird und den Anschluß der Einrichtung an die realen Positionen bzw. die Längeneinheit gewährleistet. Es kann bei einem Meßvorgang bzw. Positioniervorgang bei dem wiederholt Vor- und Rückwärtsbewegungen erfolgen, zweckmäßig sein, die ermittelten Korrektursignale aus der zweiten Empfängeranordnung in der Auswerteeinrichtung zu speichern und bei wiederholtem Überfahren der entsprechenden Stellen der Rasterteilung keine erneute Auswertung der Signale der zweiten Empfängeranordnung durchzuführen, sondern die gespeicherten Korrektursignale zu verwenden.Reference value for the described Kettenmaßbildung is the said distance A. It is not necessary to set this size between the first and second or further receiver assembly exactly or to determine by direct measurement, but it is sufficient, this distance in the context of z. B. under b) to realize approximately, while ensuring the long-term stability. The exact dimensional assignment can be done by first entering into the evaluation device a possible approximation value for A and using it to form the secondary pulses and comparing the display of the device on this basis with a calibration standard over a specific travel path. From the comparison results in a calculated size, which is stored in the sequence in the evaluation and ensures the connection of the device to the real positions or the unit length. It can be done in a measuring operation or positioning in the repeated forward and backward movements, be useful to save the determined correction signals from the second receiver arrangement in the evaluation and perform repeated evaluation of the signals of the second receiver arrangement in repeated crossing of the corresponding points of the grid division but to use the stored correction signals.
Die Konstanz der Basis A könnte beeinträchtigt werden durch die Nullpunktdrift der Empfängerkanäle und ihrer Beleuchtungseinrichtung, die an der Bildung der Korrektursignale beteiligt sind. Deshalb ist es vorteilhaft, diese Empfängerkanäle einschließlich ihrer Beleuchtungseinrichtung jederzeit vor oder nach einer Messung durch Flächen mit definierter Transparenz oder definiertem Reflexionsvermögen hinsichtlich ihrer Nullpunktlage und/oder Signalsteilheit anzuschließen bzw. zu kalibrieren. Um eine hochgenaue Positioniereinsteilung dabei überflüssig zu machen, ist es vorteilhaft, diese Flächen in Teilungsrichtung in einer hinreichenden Breite homogen, also gradientenfrei, zu machen hinsichtlich ihrer Transparenz bzw. ihres Reflexionsvermögens. Diese genannten Flächen können fest auf dem Teilungsträger angeordnet sein oder auch, um an beliebiger Stelle des Arbeitsbereiches der Einrichtung mit einer Messung beginnen und dort den Nullpunktanschluß vornehmen zu können, der Abtasteinrichtung zugeordnet werden.The constancy of the base A could be affected by the zero-point drift of the receiver channels and their illumination device, which are involved in the formation of the correction signals. Therefore, it is advantageous to connect or calibrate these receiver channels including their illumination device at any time before or after a measurement by surfaces with defined transparency or defined reflectivity with regard to their zero point position and / or signal steepness. In order to make a high-precision positioning division superfluous, it is advantageous to make these surfaces homogeneous in the division direction in a sufficient width, ie gradient-free, with regard to their transparency or their reflectivity. These mentioned surfaces can be fixedly arranged on the graduation carrier or also, in order to be able to start at any point of the working range of the device with a measurement and there to make the zero point connection can be assigned to the scanning device.
Da der Teilungsträger mit seiner Rasterteilung bei der erfindungsgemäßen Einrichtung nur ein Stützstellenraster darstellt und nicht als Maßverkörperung dient, ist es möglich, elastische Materialien zu verwenden und diese Teilungsträger bei der Anwendung unter Vorspannung einzubauen, wobei im Gegensatz zu bekannten Einrichtungen die Teilungsgenauigkeit verloren gehen darf. Dadurch wird erreicht, daß bei ausreichender Vorspannung bei Temperaturänderungen des Teilungsträgers auch während einer Messung alle Teilungsmarken ihre geometrische Lage beibehalten und somit die Temperatureinflüsse minimiert werden.Since the graduation carrier with its grid spacing in the device according to the invention only represents a grid of intersections and does not serve as a material measure, it is possible to use elastic materials and install these graduation carriers in the application under bias, which in contrast to known devices, the pitch accuracy may be lost. This ensures that, given sufficient bias in temperature changes of the graduation carrier even during a measurement all graduation marks maintain their geometric position and thus the temperature influences are minimized.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben werden.The invention will be described in more detail with reference to an embodiment.
Auf einem Teilungsträger ist eine Rasterteilung aufgebracht, die aus Teilungsmarkengruppen von je 12mm Länge zu je 1 500 Teilungsmarken besteht (4/xm Strich, 4μΓη Lücke).On a graduation carrier a grid division is applied, which consists of graduation marker groups of 12mm length each to 1 500 graduation marks (4 / xm stroke, 4μΓη gap).
Zur Einrichtung gehört eine gegenüber dem Teilungsträger bewegliche Abtasteinrichtung. Die Abtasteinrichtung weist zwei Empfängeranordnungen mit je zwei Gegenrastern auf. Die erste Empfängeranordnung hat ein Gegenraster der Phasenlage 0° und ein unter diesem Gegenraster angeordnetes zweites Gegenraster der Phasenlage 180°. Das erste Gegenraster der zweiten Empfängeranordnung ist neben dem ersten Gegenraster der ersten Empfängeranordnung angeordnet und weist die Phasenlage 180° auf. Das zweite Gegenraster der zweiten Empfängeranordnung ist neben dem zweiten Gegenraster der ersten und unter dem ersten Gegenraster der zweiten Empfängeranordnung angebracht und hat die Phasenlage 0c. Die beiden Empfängeranordnungen enthalten je 2 Gegenraster von 12mm Breite und den Phasenlagen 0° und 180°. Sie haben zueinander einen etwaigen Abstand von A = 12 mm und sind gemeinsam auf einer Quarzplatte aufgebracht.The device includes a relative to the graduation carrier movable scanning. The scanning device has two receiver arrangements, each with two counter-rasters. The first receiver arrangement has a counter-raster of the phase angle 0 ° and a second counter-raster of the phase position 180 ° arranged under this counter-raster. The first counter-grid of the second receiver arrangement is arranged next to the first counter-grid of the first receiver arrangement and has the phase position 180 °. The second counter-grid of the second receiver arrangement is mounted next to the second counter-grid of the first and under the first counter-grid of the second receiver arrangement and has the phase position 0 c . The two receiver arrangements each contain 2 counter-screens of 12mm width and the phase positions 0 ° and 180 °. They have each a possible distance of A = 12 mm and are applied together on a quartz plate.
Bei einer voranschreitenden Bewegung möge die erste Empfängeranordnung dabei, mittels einer hier nicht beschriebenen Interpolationseinrichtung, eine Primärimpulsfolge von 1 Impuls pro 0,5μιη abgeben (T = 0,5/im). Damit ergibt sich für die reale Bewegung von der Stelle xK_i nach xK folgender Verfahrweg:In a progressive movement, let the first receiver arrangement, by means of an interpolation device not described here, deliver a primary pulse train of 1 pulse per 0.5μιη (T = 0.5 / im). The result for the real movement from the point x K _i to x K is the following travel path:
xK - Xk-, = M + S · Ukx K - Xk -, = M + S · Uk
Dabei möge sein:It may be:
M = Meßbasis, bestehend aus dem Abstand A und dazu der wegäquivalenten, mittels Graufläche reproduzierbar einstellbaren Lagen derTrigger-O-Punkte der Empfängerelektronik der ersten und zweiten EmpfängeranordnungM = measuring base, consisting of the distance A and to the path-equivalent, by means of gray surface reproducibly adjustable layers of the trigger O-points of the receiver electronics of the first and second receiver assembly
S = Signalsteilheit (Spannung pro Wegänderung) der zweiten EmpfängeranordnungS = signal steepness (voltage per way change) of the second receiver arrangement
Uk = Signalspannung der zweiten Empfängeranordnung, wenn die erste Empfängeranordnung an derStellexK - ι ihren Abtastimpuls gibt, mittels AB-Wandlung digitalisiert.Uk = signal voltage of the second receiver arrangement, when the first receiver arrangement at the point XK ι their sampling pulse, digitized by means of AB conversion.
Die ungefähre Breite der Meßbasis M ist andererseits etwa A oder auch 24000 χ 0,5/xm = 12 mm.On the other hand, the approximate width of the measuring base M is about A or 24000 χ 0.5 / xm = 12 mm.
(N = 24000 ist die Anzahl von Primärinkrementen beim Verfahrweg über eine volle Teilungsmarkengruppe). Unter Einführung einer Korrekturkonstante K ergibt sich M = N T + K.(N = 24000 is the number of primary increments in travel over a full division mark group). Introducing a correction constant K yields M = N T + K.
Damit ergibt sich eine Anzahl von Korrekturimpulsen KIK, die im Intervall (xK _ ,, xK) aus den Primärimpulsfolge der ersten Empfängeranordnung die Bildung der Sekundärimpulsfolge ermöglichen als betragsmäßig nächst kleineres ganzzahliges Vielfaches aus dem AusdruckThis results in a number of correction pulses KI K , which in the interval (x K _ ,, x K ) from the primary pulse train of the first receiver arrangement allow the formation of the secondary pulse train as absolute next smallest integer multiple from the expression
K + S . U1- + RtK + S. U 1 - + Rt
xVxV
x\.— Ix \ - I ))
Dabei ist RK_ ι ein infolge der Quantelung mit 0,5/xm vom letzten Intervall her übriggebliebener Restbetrag. Er ergibt sich als Rk für den nächstfolgenden Anschluß alsHere, R K _ ι is due to the quantization with 0.5 / xm left over from the last interval forth balance. It results as Rk for the next following connection as
Rk= (K + S- Uk + RK-,) -ΚΙκ·Τ0,5μΓηRk = (K + S-Uk + R K -,) -ΚΙ κ · Τ0.5 μΓ η
Die Rasterteilung wird so hergestellt, daß die Anzahl der Korrekturimpulse immer negativ ist (Teilung zu kurz), so daß das Korrigieren immer nur im Unterdrücken von Impulsen und nicht noch im Hinzufügen besteht. Diese Korrektur kann mit einer Auswerteeinrichtung erfolgen, die aus einem Rechner mit geeigneter hard-ware-Ergänzung besteht, wobei mit bekannten elektronischen Mitteln im jeweiligen Intervallentsprechend dem Wert KIK durch Unterdrückung von Klx Impulsen aus der Primärimpulsfolge die dem realen Vorschub entsprechende Sekundärimpulsfolge entsteht, also zwischen xK _ , und xK gerade (N — KIK) Sekundärimpulse ausgegeben werden.The rasterization is made so that the number of correction pulses is always negative (pitch too short), so that the correction always consists only in suppressing pulses and not adding them. This correction can be done with an evaluation, which consists of a computer with a suitable hard-ware supplementation, wherein with known electronic means in the respective intervals corresponding to the value KI K by suppression of Kl x pulses from the primary pulse train, the real feed corresponding secondary pulse train arises ie between x K _, and x K even (N - KI K ) secondary pulses are output.
Die Steilheit S ist ein, ausgehend von einer physikalisch realisierten Steilheit der zweiten Empfängeranordnung, zugrunde gelegter Rechenwertim Auswertealgorithmus, der bei der Inbetriebnahme des Systems so lange angepaßtwird, bis unabhängig von abgetasteten Rasterstrukturen mit unterschiedlichen TeüungsTthlern für einen bestimmten definierten Verfahrweg jedesmal die gleiche Anzeige des Systems anhand der Sekundärimpuisfolge gegeben ist.Slope S is a calculation value in the evaluation algorithm based on a physically realized steepness of the second receiver arrangement, which is adjusted during commissioning of the system until the same display of the system is obtained each time independently of sampled raster structures with different toll units for a certain defined travel path given by the secondary impulse sequence.
Die Korrekturgröße K ergibt sich, indem über einen Verfahrweg von z. B. 1 200 mm die Differenz zwischen Anzeige des Systems und diesem Verfahrweg gebildet und entsprechend der Meßbasis zugeordnet wird:The correction value K is obtained by a travel of z. B. 1 200 mm, the difference between the display of the system and this travel path is formed and assigned according to the measurement basis:
AT-Z ei se - 1200 DmAT-Z ei se - 1200 dm
" " 100"" 100
Mit der Eingabe von diesem Zahlenwert K in den entsprechenden Speicherplatz der Auswerteeinrichtung und damit in den Auswertealgorithmus ist der metrologische Anschluß des Systems erfolgt, unabhängig davon, mit welchen Teilungsfehlern die Rasterteilungen beheftet sind, mit denen die Abtasteinrichtung betrieben wird.With the input of this numerical value K in the corresponding memory space of the evaluation and thus in the evaluation algorithm of the metrological connection of the system is carried out, regardless of the division errors with the raster divisions are beheftet with which the scanner is operated.
Claims (8)
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Cited By (1)
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| GB1070150A (en) * | 1964-09-30 | 1967-05-24 | Spezialwaagenfabrik Rapido Veb | Device for conversion of movement of an indicating element into electrical digital signals |
| US3597750A (en) * | 1969-01-21 | 1971-08-03 | Information Storage Systems | Servo with agc for positioning a magnetic head |
| DE2952106C2 (en) * | 1979-12-22 | 1982-11-04 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Photoelectric incremental length or angle measuring device |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19625016B4 (en) * | 1996-06-22 | 2004-07-01 | Robert Bosch Gmbh | Procedure for exact position measurement |
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