<Desc/Clms Page number 1>
Einrichtung zur elektrischen Lagebestimmung einer einzelnen Markierung
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur elektrischen Lagebestimmung einer einzelnen Markierung, bei welcher durch periodische Abtastung der Markierung eine Messwechselspannung erzeugt wird, deren
Phasenlage ein Mass für die Lage der Markierung darstellt.
Es ist bereits bekannt, Massstäbe an Werkzeugmaschinen durch Photozellen abzutasten und die Ausgangssignale der Photozellen einem Zählwerk zuzuführen, dessen Anzeige dann der Stellung der Photozelle gegenüber der Skala entspricht. Solche ziffernmässig arbeitenden Anordnungen schalten pro Teilstrich der Skala um eine Einheit weiter und eignen sich nicht zur Anzeige von analogen Zwischenwerten.
Es ist ferner bereits eine Anordnung bekannt, die auch analoge Zwischenwerte liefert. Diese bekannte Anordnung enthält zwei unter einem sehr spitzen Winkel gekreuzte Strichgitter, die bei dieser Anordnung ein "Moiré" aus annähernd senkrecht an den Teilstrichen verlaufenden hellen und dunklen Linien ergibt.
Werden die beiden Strichgitter in Skalenrichtung, d. h. senkrecht zu den Teilstrichen, gegeneinander verschoben, so bewegt sich das Moiré senkrecht zur Verschiebungsrichtung. Bei der bekannten Einrichtung wird dieses Moiré durch mindestens vier Photozellen abgetastet und die Photozellen, die jeweils verschiedene Moiréstreifen erfassen, werden durch eine elektrische Einrichtung in einer ihrer Anordnung entsprechenden Reihenfolge nacheinander abgetastet. Die bei der Abtastung gewonnenen Signale werden additiv vereinigt.
Durch eine Phasenmessung des kombinierten Signals können die gewünschten analogen Zwischenwerte erhalten werden, so dass diese bekannte Einrichtung auch kontinuierliche Zwischenwerte zwischen den einzelnen Teilstrichen liefert.
Die bekannte Einrichtung benötigt zwei Skalen, und das angewandte Verfahren eignet sich nicht zur Abtastung einzelner Teilstriche, da zur Erzeugung des Moires eine grössere Anzahl von Teilstrichen beider Skalen herangezogen werden muss.
Die Erfindung baut auf der letztgenannten Einrichtung auf. Die Einrichtung gemäss der Erfindung soll ebenfalls analoge Zwischenwerte liefern, die bekannte Einrichtung soll jedoch dahingehend weiterentwickelt und verbessert werden, dass zur genauen Lagebestimmung nur ein einziger Teilstrich und nicht ein grösseres Stück einer Skala benötigt wird. Dadurch werden die Herstellungskosten verringert und man ist keinerlei Beschränkungen bezüglich der Skala unterworfen, die auch aus einen weiteren Abstand aufweisenden Teilstrichen oder sogar im Grenzfall aus einem einzigen Teilstrich bestehen kann.
Die Lagebestimmung kann gemäss der Erfindung sowohl optisch-elektrisch als auch magnetisch-elektrisch erfolgen. Als erstes sei die an sich bevorzugte optisch-elektrischeLagebestimmung an Hand einer bekannten, in Fig. 1 der Zeichnung dargestellten Einrichtung und unter Zuhilfenahme der Fig. 2 der Zeichnung erläutert.
In Fig. 1 bedeutet 10 eine Skalenplatte, beispielsweise aus Glas, auf welcher eine Anzahl von Teilstrichen, beispielsweise durch Bedampfen mit einem gut lichtreflektierenden Metall, beispielsweise mit Silber, angebracht ist. Diese Skala soll von einer nicht dargestellten Lichtquelle beleuchtet werden, so dass die Teilstriche das Licht reflektieren, also als leuchtende Striche anzusehen sind. Die Skala 10 bewegt sich in der Richtung des Doppelpfeiles 11 gegenüber den übrigen in Fig. 1 dargestellten Elementen, und es sei die Aufgabe gestellt, die jeweilige Lage beispielsweise der Teilstriche 12 sehr genau und mit elektrischen Mitteln zu bestimmen.
Der interessierende Teilstrich wird durch eine Linse 13 mit entsprechender Vergrösserung in eine durch die Umrandung 14 schematisch dargestellte Ebene reell abgebildet, so dass in dieser Ebene ein vergrössertes Bild 15 des Teilstriches 12 entsteht. Bei der Bewegung der Skala 10 im Sinne des Doppelpfeiles 11 wandert dieses Bild 15 also in horizontaler Richtung innerhalb der Ebene 14. In der Bildebene 14 befindet sich eine mechanische Blende 16, die einen Spalt 17 enthält, welcher, wie hier zur Vereinfachung der Betrachtungsweise angenommen werden soll, dieselben Abmessungen besitzt wie das Bild 15.
Diese Blende 16 mit ihrem Spalt 17 wird in der Richtung des Doppelpfeiles 18 in Schwingungen versetzt, so dass eine Photozelle 19 stets dann beginnt, Licht zu erhalten, wenn der Spalt 17 und das Bild 15 sich zu decken beginnen, und volles Licht erhält, wenn der Spalt 17 und das Bild 15 sich vollständig decken. Die Belichtung der Photozelle 19 nimmt wieder ab, wenn der Spalt 17 die Stellung maximalen Lichtdurchtritts wieder zu verlassen beginnt.
Wenn man bei konstanter Schwingungsamplitude der Blende 16 den Photozellenstrom zeitlich darstellt, wie dies in Fig. 2 geschehen ist, so erhält man also den Photozellenstrom Null,
<Desc/Clms Page number 2>
wenn das Bild 15 ausserhalb des Spaltes 17 liegt, man erhält einen ansteigenden Photozellenstrom von dem- jenigen Zeitpunkt an, in welchem der Spalt 17 in das Bild 15 einzutauchen beginnt, bis zum maximalen
Photozellenstrom, wenn der Spalt 17 und das Bild 15 sich gerade vollständig decken. Wenn der Spalt 17 das Bild 15 wieder verlässt, nimmt der Photozellenstrom wieder ab und wird Null, wenn der Spalt 17 das Bild 15 völlig verlassen hat.
Da bei der Bewegung des Teilstriches 12, dessen Lage bestimmt werden soll, sich auch die Lage des Bildes 15 in der Ebene 14 ändert, ist also die Phasenlage des dreieckigen Photo- zellenimpulses gegenüber einer Bezugskurve, die aus dem Antrieb oder aus der Bewegung der Blende 16 abgeleitet wird, von der jeweiligen Lage des Teilstrichs 12 bzw. des Bildes 15 in der Bildebene 14 abhängig.
Wenn man also die Phasenlage des Photozellenimpulses gegenüber der erwähnten Bezugskurve misst, so gibt diese Phase ein Mass für die Lage des Teilstriches 12, welche bestimmt werden soll.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, die Lage eines Teilstriches ohne mechanische
Mittel im Sinne der Blende 16 in Fig. 1 auf rein elektrischem Wege zu bestimmen und eine entsprechende elektrische Anzeige zu liefern. Durch die Lösung dieser Aufgabe wird nicht nur eine Befreiung von mechanischen Mitteln, sondern auch eine weitaus höhere Genauigkeit, als sie mit mechanischen Mitteln möglich ist, erreicht.
Die Erfindung geht also von einer Einrichtung zur elektrischen Lagebestimmung einer einzelnen Markierung aus, bei welcher durch periodische Abtastung der Markierung eine Messwechselspannung erzeugt wird, deren Phasenlage ein Mass für die Lage der Markierung darstellt. Das Besondere der erfindunggemässen Einrichtung besteht darin, dass mehrere Wandler zur Abfühlung der Lage der Markierung so angeordnet sind, dass sie bei Verschiebungen der Markierung um wenigstens annähernd gleiche Strecken nacheinander ein maximales Ausgangssignal liefern, wobei die Markierung in jeder Lage innerhalb des Messbereiches durch mindestens drei Wandler gleichzeitig erfasst wird ;
dass weiterhin eine elektrische Vorrichtung vorgesehen ist, durch die die Ausgangssignale von den Wandlern in derjenigen Reihenfolge, in der diese bei einer gleichgerichteten Verschiebung der Markierung nacheinander maximale Ausgangssignale liefern würden, für ein bestimmtes, wenigstens annähernd konstantes Zeitintervall abgenommen und addiert werden, und dass das so entstandene Summensignal einer Vorrichtung zur Glättung des Kurvenlaufes zugeführt wird, die ihrerseits dann die Messwechselspannung liefert.
An Hand der Fig. 3 bis 6 sei zunächst ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, während die Fig. 7-11 Abwandlungen dieses Ausführungsbeispiels betreffen.
In Fig. 3 ist mit 20 ein leuchtender Teilstrich bezeichnet, der sich in der Richtung des Doppelpfeiles 21 bewegen möge und dessen jeweilige Lage bestimmt werden soll. Von diesem Teilstrich 20, der in seiner
Mittellage gezeichnet ist, werden nun zunächst sieben gleich helle und gleich grosse, vergrösserte Bilder 22 bis 28 entworfen. Diese Bilder entstehen alle in einer Ebene, welche auf der optischen Achse der Fig. 3 senkrecht steht. Zur Erzeugung dieser Bilder 22-28 dienen eine Linse 29 sowie sieben weitere Linsen 30 bis 36. Die Linse 29 ist aus einer ursprünglich runden Linse herausgeschnitten, wie in Fig. 3 a angedeutet, und jede einzelne der Linsen 30-36 ist gemäss Fig. 3 b ebenfalls aus einer ursprünglich runden Linse herausgeschnitten.
Alle Linsen 30-36 stimmen miteinander genau überein und sind gemäss Fig. 3 auf eine planparallele Glasplatte 37 aufgekittet. Die Linse 29 wandelt das vom Teilstrich 20 kommende Licht in parallele Lichtstrahlen um, und jede der Einzellinsen 30-36 entwirft eines der Bilder 22-28. In Fig. 3 sind ferner sieben Photozellen 38-44 dargestellt, denen noch je eine räumlich feststehende Spaltblende (nicht dargestellt) zur Begrenzung der Photokathodenfläche zugeordnet ist. Die Photozellen 38-44 liegen alle in einer auf der optischen Achse senkrecht stehenden Ebene, liegen in dieser Ebene jedoch nicht untereinander wie die Bilder 22-28, sondern sind in dieser Ebene gegeneinander versetzt, wie an Hand Fig. 4 a sogleich erläutert werden soll.
In Fig. 4 a ist die Zeichenebene die auf der optischen Achse der Fig. 3 senkrecht stehende Ebene, in welcher die vor den Photozellen 38-44 angeordneten Spaltblenden und die von den Linsen 33-36 entworfenen Bilder liegen. Diese Photozellen sind in Fig. 4 a zur Erleichterung der später folgenden Beschreibung der Wirkungsweise mit 1-7 bezeichnet und dabei jeweils durch ein aufrechtstehendes Rechteck angedeutet, das die durch die vorerwähnten Spaltblenden begrenzten aktiven Photoflächen bedeuten soll. Wie Fig. 4 a erkennen lässt, sind diese aktiven Photoflächen 1-7 seitlich gegeneinander versetzt. Die Versetzung beträgt bei diesem Ausführungsbeispiel zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeilen der Fig. 4 a jeweils eine halbe Photokathodenbreite.
Ferner sind in Fig. 4 a auch, punktiert, die sieben optischen Bilder des Teilstriches 20, also die Bilder 22-28, eingezeichnet. Die Lage dieser Bilder 22-28 in der Zeichenebene der Fig. 4 a entspricht der Mittelstellung des Teilstrichs 20. Die Photokathoden sind also in Fig. 4 a so angeordnet, dass das jeweilige optische Bild des Teilstrichs bei unveränderter Lage des Originalteilstrichs auf je zwei benachbarten Photoelementen gegeneinander verschoben ist.
Wie bereits eingangs erwähnt wurde, sollen nun zur Lagebestimmung des Teilstrichs die Photoelemente 1-7 nacheinander rein elektrisch abgefragt werden. Dies sei zunächst an Hand der Fig. 5 und 6 erläutert. In Fig. 5 a bedeutet 45 eine Taktgeber- Impulsquelle, welche die in Fig. 6, Zeile A, dargestellten Impulse liefert. Diese Impulsreihe ist auch am Ausgang des Taktgebers 45 in üblicher Weise dargestellt. Mit 46 ist ein sogenannter Ringzähler an sich bekannter Art bezeichnet, der nacheinander an seinen sieben Ausgängen Impulse von einer Breite gleich dem Abstand der Impulse in der Impulsreihe A liefert, wobei die Ausgangsimpulse des Ringzählers 46 pausenlos aneinander anschliessen.
An diese sieben Ausgänge des Ringzählers 46 sind die sieben Photozellen 38-44, d. h. im Sinne der Fig. 4 a die sieben Photokathode.
<Desc/Clms Page number 3>
angeschlossen, die wieder mit 1-7 bezeichnet sind. Über eine Sammelleitung 47 werden die Ströme aller
Photoelemente additiv miteinander gemischt, d. h. über einen gemeinsamen Widerstand 48 nach Erde geleitet.
Die Wirkungsweise dieses Ringzählers und die additive Mischung sei nun an Hand der Fig. 4 a erläutert.
Es sei angenommen, dass sich der Teilstrich 20 in seiner Mittellage befindet, so dass also nur die Photoele- mente 3-5 Licht erhalten, während die Photoelemente 1 und 2 sowie 6 und 7 unbeleuchtet bleiben. Beim
Auftreten der Ausgangsimpulse an den Ausgängen 1 und 2 des Ringzählers 46 fliesst also im Widerstand 48 kein Strom, während bei Einschaltung des Photoelementes 3 seitens des Ringzählers ein der Hälfte des maximal möglichen Photoelementenstromes entsprechender Strom fliesst, weil das Bild 24 in Zeile 3 der
Fig. 4 a das Photoelement 3 halb überdeckt. Bei Einschalten des Photoelementes 4 in Fig. 5 a fliesst nun der maximal mögliche Strom eines Photoelementes im Widerstand 48, weil gemäss Zeile 4 in Fig. 4 a das
Bild 25 sich mit dem Photoelement 4 vollkommen deckt.
Bei Einschaltung des Photoelementes 5 in Fig. 5 a fliesst wieder der halbe maximal mögliche Photoelementenstrom über den Widerstand 48. Wenn also der
Ringzähler 46 einen Zyklus durchlaufen hat, wird der Widerstand 48 von einem Strom gemäss Zeile 11 in Fig. 4 b durchflossen. Die Phasenlage dieses Stromverlaufs gegenüber den am Ausgang 1 des Ring- zählers auftretenden Impulsen hängt nun von der jeweiligen räumlichen Lage des Originalteilstrichs 20 ab.
Hat sich dieser Originalteilstrich gegenüber der in Fig. 3 dargestellten Mittellage und somit auch das entsprechende Bild 22-28 gegenüber der in Fig. 4 a dargestellten Lage verschoben, u. zw. beispielsweise derart, wie in Fig. 4 a, Zeile 1, durch die beiden senkrechten Pfeile für die rechte und linke Kante des
Bildes 22 dargestellt ist, so entsteht bei der Abfragung seitens des Ringzählers 46 der in Fig. 4 b, Zeile 1, dargestellte Stromverlauf im Widerstand 48, der zwar in seiner Form mit dem in Zeile 11 in Fig. 4 b dar- gestellten Stromverlauf übereinstimmt, jedoch in der Phase ihm gegenüber verschoben ist. Der Bezugspunkt für die Phasenmessung ist dabei stets der am Ausgang 1 des Ringzählers 46 in Fig. 5 a auftretende Im- puls.
Wenn die optischen Bilder infolge einer räumlichen Verlagerung des Teilstrichs 20 sich auch in Fig. 4 a in Stellungen verlagern, die zwischen den durch die senkrechten Pfeile in Zeile 1 bzw. durch die punktierten
Linien 22-28 veranschaulichten Lagen liegen, so treten je nach der Grösse dieser Verlagerung die in
Fig. 4 b, Zeile 2-10, dargestellten Ströme im Widerstand 48 auf. Findet eine Verlagerung zwischen der in Fig. 4 a dargestellten Mittellage und der in Zeile 7 durch die beiden senkrechten Pfeile dargestellten Lage der senkrechten Bildkanten statt, so gelten die Stromverläufe in Fig. 4 b, Zeile 12 bis Zeile 21.
Die am Widerstand 48 auftretende Treppenkurve, die also die Gestalt einer der Treppenkurven in
Fig. 4 b hat, ist durch die Kurve 49 in Fig. 5 a und durch die Zeile C in Fig. 6 angedeutet. Diese Spannung wird durch einen Kondensator 50 geglättet und verläuft dann gemäss Zeile D in Fig. 6. Diese Kurve D wird in einem Schmitt-Trigger Jjf in die Kurve E umgewandelt. Die Spannungskurve E wird in einer
Stufe 52 differenziert, so dass sich die Impulse nach Kurve F ergeben, von denen die negativen Impulse durch einen Gleichrichter 53 kurzgeschlossen werden, so dass nur die positiven Impulse nach Kurve G übrigbleiben. Mit diesen wird ein Flip-Flop 54 gesteuert, dessen Ausgangsspannung H also eine Rechteckkurve darstellt, deren Phasenlage zu den Impulsen am Ausgang 1 des Ringzählers 46 der jeweiligen Lage des Teilstrichs 20 entspricht.
An den Ausgang 1 des Ringzählers 46 ist eine Differenzierstufe 55 angeschlossen, deren Ausgangsimpulse einen Flip-Flop 56 steuern, aus dessen Ausgangsimpulsen über zwei Verstärker 57 und 58 die beiden gegenphasigen Rechteckkurven Bi und Bll hergestellt werden.
Diese beiden gegenphasigen Ausgangsspannungen der Verstärker 57 und 58 liegen an den Anoden zweier Röhren 59 und 60, deren Gitter beide die Spannung H erhalten. In den Kathodenzuleitungen dieser beiden Röhren liegen zwei Widerstände 61 und 62, denen noch je ein Kondensator 63 parallel geschaltet sein kann. Ein Messinstrument 64 zwischen den Kathoden der beiden Röhren 59 und 60 steht also bei der in Fig. 4 a dargestellten Lage der Bilder 22-28 in einer Mittelstellung und schlägt nach der einen bzw. der andern Seite aus, wenn der Teilstrich 20 in der einen oder der andern Richtung aus seiner Mittellage auswandert. Die jeweilige Lage des Teilstrichs 20 kann also an dem Instrument 64 abgelesen werden.
. Eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 1-6 ist in Fig. 7 dargestellt. In dieser Figur ist die Zeichenebene ebenfalls wieder diejenige auf der optischen Achse der Fig. 3 senkrecht stehende Ebene, in welcher die Photoelemente liegen. Im Gegensatz zu Fig. 4 a sind aber nun die Photoelemente nicht alle untereinander angeordnet, sondern vielmehr, wie Fig. 7 zeigt, in drei Zeilen, so dass statt der sieben Linsen 30 bis 36 in Fig. 3 im ganzen nur drei Linsen erforderlich sind. In Fig. 7 ist in Übereinstimmung mit Fig. 4 a die Lage der reellen Bilder des Teilstrichs 20 wieder unter der Voraussetzung dargestellt, dass der Teilstrich 20 sich in seiner Mittellage befinden möge.
Wenn die Bilder des Teilstrichs in Fig. 7 so zu den Photoelementen liegen, wie es die Fig. 7 andeutet, so entsteht also wieder die in Zeile 11 der Fig. 4 b dargestellte Treppenkurve, während bei in Fig. 7 nach links ausgewanderten Bildern eine der Kurven nach Zeile 1-10 in Fig. 4 b entsteht und bei in Fig. 7 nach rechts ausgewanderten Bildern eine der Kurven in Zeile 12-21 der Fig. 4.
EMI3.1
<Desc/Clms Page number 4>
die Photoelemente andeuten und wieder mit den Ordnungszahlen versehen sind, durch zwei schraffierte Rechtecke veranschaulicht. Die Photozellen müssen in diesem Falle sehr klein sein und eng aneinander liegen und bestehen dann vorzugsweise aus aufgedampften, strahlungsempfindlichen Schichten, wie z. B. Bleisulfidschichten, Halbleiterschichten mit Sperrschicht (Photodioden) usw.
Es sei noch bemerkt, dass man an Stelle der in Fig. 3 dargestellten Anordnung zur Erzeugung von sieben Bildern des Teilstrichs 20 bzw. zur Erzeugung der drei Bilder nach Fig. 7 bzw. zur Erzeugung der zwei Bilder nach Fig. 8 des Teilstrichs auch zahlreiche andere optische Anordnungen benutzen kann, beispielsweise Anordnungen nach dem Vorbild der für Farbfernsehkameras bekannten Anordnungen mit halbdurchlässigen Spiegeln zur Erzeugung dreier Farbauszüge.
Statt der Abfragung der Photoelemente 1-7 in Fig. 4 a, Fig. 7 oder Fig. 8 in der Reihenfolge ihrer Ordnungszahl kann man die Abfragung auch so durchführen, dass zunächst alle Photoelemente in der Reihenfolge ihrer Ordnungszahl abgefragt werden, sodann im umgekehrten Sinne, sodann wieder in der Reihenfolge ihrer Ordnungszahl usw.
Eine Schaltungsanordnung, bei welcher abwechselnd in der Reihenfolge der Ordnungszahl und in umgekehrter Richtung abgefragt wird, ist in Fig. 9 dargestellt. Diese unterscheidet sich von Fig. 5 a zunächst dadurch, dass ein sogenannter bidirektionaler Ringzähler 65 verwendet wird, der mit zwei Differenzierstufen 66 und 67, einem Flip-Flop 68 und zwei Undstufen 69 und 70, wenn er von einem Taktgeber 71 gesteuert wird, zunächst nacheinander an den Ausgängen 1-7 Spannungsimpulse von der Breite des Abstandes zweier Impulse des Taktgebers liefert, sodann nacheinander an den Ausgängen 6-1 ebensolche Impulse liefert und anschliessend an den Ausgängen 2-7 wieder ebensolche Impulse usw.
Die Ausgangsimpulse treten also bei dem bidirektionalen Ringzähler 65 hin-und herlaufend auf, wie es in Kurve A in Fig. 11 für die entsprechenden Taktgeberimpulse durch Beifügung der Ziffern der betreffenden Ausgänge des Ringzählers 65 angedeutet ist. Die Photoelemente, der Ausgangswiderstand, der Beruhigungskondensator, der Schmitt-Trigger, die Differenzierstufe, der Gleichrichter, und ein Flip-Flop sind bei der Schaltung nach Fig. 9 ebenso vorhanden wie bei der Schaltung nach Fig. 5 a. Dementsprechend entsteht an der oberen Klemme des allen Photoelementen gemeinsamen Widerstandes wegen der abwechselnd verlaufenden Abfragung die Treppenkurve B in Fig. 11 und nach der Glättung die Kurve C.
Durch den SchmittTrigger wird in Fig. 9 aus dieser geglätteten Spannungskurve wieder der rechteckige Spannungsverlauf D, welcher nach der Differenziation die in der Kurve E dargestellten kurzen Spannungsimpulse ergibt. Wenn man durch den Gleichrichter die negativen Impulse unterdrückt, ergibt sich die Impulsfolge nach Kurve F.
Mit diesen Impulsen wird ein Flip-Flop gesteuert, welcher zwei gegenphasige Ausgangsspannungen G und H liefert. Diese letzteren Spannungen liegen an den beiden Basiselektroden zweier Transistoren in Fig. 10, deren zusammengeschaltete Kollektorelektroden mit einer Gleichspannung U versorgt werden.
Die Emitterelektroden sind über je einen Widerstand geerdet und ausserdem über ein Messinstrument miteinander verbunden, durch welches also die durch die Kurve in Fig. 11 veranschaulichten Rechteckimpulse hindurchfliessen. Die Phasenlage dieser Rechteckimpulse ist wieder von dem in Kurve B bzw. C dargestellten Spannungsverlauf abhängig und gibt somit wieder ein Mass für die Lage des Teilstrichs 20.
Während also die Phasenmessung gemäss Fig. 5 a und 5 b mittels einer phasenkonstanten Bezugskurve geschieht, ändert sich die Lage der in Kurve C der Fig. 11 dargestellten geglätteten Impulse bei einer Auswanderung des Teilstrichs 20 derart, dass sich bei einer Verschiebung des Teilstrichs 20 in der einen Richtung die beiden ersten Impulse in Kurve C und die beiden letzten Impulse in dieser Kurve einander annähern, sich jedoch bei einer Verschiebung des Teilstrichs 20 in der andern Richtung voneinander entfernen. Die Anzeige des Messinstrumentes in Fig. 10 gibt also wieder ein Mass für die Lage des Teilstrichs 20.
Eine erfindungsgemässe Einrichtung zur optisch-elektrischen Bestimmung der Lage von Teilstrichen kann beispielsweise zur Herstellung von Massstäben verwendet werden. Dies ist so zu verstehen, dass ein Vorlagemassstab existiert, der zusammen mit einer Glasplatte, auf welcher der herzustellende Massstab angebracht werden soll, auf einem verschiebbaren Tisch befestigt ist. Der Vorlagemassstab wandert von Teilstrich zu Teilstrich an der erfindungsgemässen Einrichtung vorbei, wobei man jeden einzelnen Teilstrich in das Gesichtsfeld der optischen Einrichtung nach Fig. 3 bringt und dann mittels der photoelektrischen Einrichtung die genaue Lage in diesem Gesichtsfeld bestimmt. Die Teilstriche auf dem herzustellenden Massstab können dann sehr genau auf Grund der in den Schaltungen nach Fig. 5 b bzw.
Fig. 10 gewonnenen Phasenanzeige angebracht werden, wobei beispielsweise auch die Aufgabe gelöst werden kann, auf Grund eines mit bekannten Fehlern behafteten Vorlagemassstabes einen neuen Massstab ohne solche Fehler herzustellen.
Ferner kann man beispielsweise auch mit den Strömen, welche die Messinstrumente in Fig. 5 b bzw.
Fig. 10 durchfliessen, einen Regelmechanismus steuern, welcher ein Werkzeug einer Werkzeugmaschine in eine durch die jeweilige Lage des Teilstrichs bestimmte Stellung bringt.
Für die im vorstehenden beschriebene optisch-elektrische Einrichtung lässt sich auch ein magnetisches Analogon angeben. Die Markierungen oder Markierungsfolgen bestehen dann entweder aus diskreten Teilstrichen aus einem magnetisierbaren Material, z. B. aufgedampftem Nickel oder aus Bereichen ver-
EMI4.1
<Desc/Clms Page number 5>
Der Aufbau und die Wirkungsweise einer magnetisch arbeitenden Einrichtung soll kurz in Verbindung mit Fig. 8 beschrieben werden. Die schraffierten Rechtecke in Fig. 8 sollen dabei jetzt zwei getrennte, untereinanderliegende magnetische Teilstriche bedeuten, die beispielsweise zwei parallel verlaufenden getrennten magnetischen Skalen angehören. Die mit 1-7 bezeichneten Rechtecke stellen dann magnetische Wandler dar, die sich zur statischen Abtastung der magnetisierten Teilstriche eignen, z. B. dünne, aufgedampfte Wismutschichten, die ihren Widerstand im magnetischen Feld ändern, oder HallGeneratoren bekannter Bauart. Im übrigen kann die Einrichtung dann der optisch-elektrischen Einrichtung entsprechen, die oben in Verbindung mit Fig. 8 beschrieben wurde.
Natürlich lassen sich auch Anordnungen, wie sie in Fig. 4 a und Fig. 7 beschrieben wurden, ohne weiteres ins Magnetische übertragen.
Abschliessend soll nun noch erwähnt werden, dass an Stelle mehrerer Bilder bei der optisch-elektrischen Anordnung in Fig. 3,4 a, 7 oder 8 auch natürlich ein einziges Bild eines entsprechend langen Teilstrichs treten könnte. Wenn dieser lange Strich jedoch nicht exakt gerade verläuft, was in der Praxis verhältnismässig schwer zu erreichen ist, treten unerwünschte Messfehler auf, die bei der beschriebenen Anordnung, die mit optischer Bildteilung arbeitet, vermieden werden.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Einrichtung zur elektrischen Lagebestimmung einer einzelnen Markierung, bei welcher durch periodische Abtastung der Markierung eine Messwechselspannung erzeugt wird, deren Phasenlage ein Mass für die Lage der Markierung darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wandler zur Abfühlung der Lage der Markierung so angeordnet sind, dass sie bei Verschiebungen der Markierung um wenigstens annähernd gleiche Strecken nacheinander ein maximales Ausgangssignal liefern, wobei die Markierung in jeder Lage innerhalb des Messbereiches durch mindestens drei Wandler gleichzeitig erfasst wird, dass weiterhin eine elektrische Vorrichtung vorgesehen ist, durch die die Ausgangssignale von den Wandlern in derjenigen Reihenfolge, inder diesebei einer gleichgerichteten Verschiebung der Markierung nacheinander maximale Ausgangssignale liefern würden, für ein bestimmtes,
wenigstens annähernd konstantes Zeitintervall abgenommen und addiert werden, und dass das so entstandene Summensignal einer Vorrichtung zur Glättung des Kurvenverlaufs zugeführt wird, die ihrerseits dann die Messwechelspannung liefert.