AT237321B - Device for automatic reading of the position of a pointer - Google Patents

Device for automatic reading of the position of a pointer

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AT237321B
AT237321B AT191362A AT191362A AT237321B AT 237321 B AT237321 B AT 237321B AT 191362 A AT191362 A AT 191362A AT 191362 A AT191362 A AT 191362A AT 237321 B AT237321 B AT 237321B
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AT
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pulse generator
counting
scanning
pointer
scale
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AT191362A
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Zuse Kg
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

  

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  Vorrichtung zum automatischen Ablesen der Stellung eines Zeigers 
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Ablesen der Stellung eines Zeigers in bezug auf mindestens zwei Skalenstriche, die zusammen mit dem Zeiger auf einem photographischen Träger abgebildet sind. 



   Für einen ähnlichen Zweck, nämlich zum Messen der Verschiebung einer Hauptteilung gegenüber einer Ablesevorrichtung um ein nicht ganzzahliges Vielfaches eines Intervalles der Hauptteilung, ist es bereits bekannt, eine ein photoelektrisches Zählwerk beeinflussende Hilfsteilung zu verwenden. Dabei wird die Anzahl der durch die Verschiebung der Hilfsteilung erzeugten photoelektrischen Impulse als Mass für den zu messenden Bruchteil der Hauptteilung verwendet. Solche Verfahren eignen sich nur für die Messung der Verschiebung von sehr genau ausgeführten Skalenteilungen, aber   nicht für   photographisch aufgezeichnete Zeigerstellungen, bei denen z. B die Deformation des photographischen Trägers beim Entwicklungsprozess zu Fehlern Anlass geben kann. 



   Gemäss der Erfindung ist daher zur Auswertung der die Zeigerstellung und die Skalenstriche in zwei getrennten, parallelen Messstreifen am photographischen Träger enthaltenen Bilder eine Abtasteinrichtung vorgesehen, die über jeden der beiden parallelen Messstreifen einen Lichtstrahl führt, wobei jedem Lichtstrahl eine Photozelle und eine   Diskriminatorschaltung   zur Erzeugung eines dem Abtastergebnis ent- sprechenden elektrischen Signals zugeordnet sind, und mit der Abtasteinrichtung ist ein Impulserzeuger gekuppelt, der eine dem Abtastweg der Lichtstrahlen proportionale Anzahl von Zählimpulse erzeugt, wobei   Zähleinrichtungen sowie eine Einrichtung   zur Quotientenbildung vorgesehen sind,

   welche das Verhältnis aus der durch die elektrischen Signale der Diskriminatorschaltungen bestimmten Anzahl der Zählimpulse zwischen zwei Skalenstrichen und der Anzahl der Zählimpulse zwischen einem Skalenstrich und dem Zeigerbild als Mass für die Lage des Zeigers ermitteln. 



   Die Erfindung soll im folgenden an Hand eines Verfahrens zur photographischen Registrierung und anschliessenden Auswertung von Skalenwerten mit einer Grobeinteilung und einer Feinablesung erläutert werden, wobei die Grobeinteilung in digitaler Form durch   Schwarz/Weiss-Markierungen   registriert wird, wogegen die Feinablesung in analoger Form durch Registrierung der Lage des Zeigers zu mindestens zwei der Grobeinteilung zugeordneten Skalenstrichen erfolgt. Dabei wird das Bild der   Schwarz/Weiss-Markie-   rungen einerseits und das Bild des Zeigers mit den Skalenstrichen anderseits im gleichen Bildrahmen eines   Filmstreifens   aufgezeichnet. 



   Ein wesentlicher Vorteil eines solchen Verfahrens besteht darin, dass die Auflösung der Analog-Feinablesung in entsprechende Digitalwerte nicht mehr am Ort der Messung selbst vorgenommen wird, sondern erst im Zuge der anschliessenden Auswertung, bei der zu diesem Zweck ein wesentlich höherer apparatver Aufwand möglich ist. Dies bringt besonders bei geodätischen Instrumenten, z. B. Theodoliten, Vorteile mit sich, weil dadurch die üblicherweise am Ort der Messung von Hand vorzunehmende Feineinstellung entfällt. 



   Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Anwendung auf ein solches Verfahren wird nachstehend an Hand der Fig. 1 - 12 näher erläutert, in denen gleiche Bauelemente und Baugruppen jeweils gleich bezeichnet sind. 



   Fig. 1 zeigt einen   FilmstreifeL   mit den Bildern der Grobeinteilung (Kodekanäle) und der Feinablesung (Messkanäle) gemäss der Erfindung. Die Fig.   2-6   stellen elektrooptische Abtasteinrichtungen zur 

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 Auswertung der Messkanäle des Filmbildes nachFig.   l   dar, u. zw. im einzelnen :

   die Fig. 2 und 2a ein Aus-   fühlungsbeispiel   mit bewegter Diskriminatoreinrichtung und bewegter Impulsgeberkulisse, die Fig. 3 und 3a ein Ausführungsbeispiel mit feststehender   Diskriminatoreinrichtung   und bewegter Impulsgeberkulisse, Fig. 4 eine weitere Ausführungsform einer   bewegten Impulsgeberkulisse   und ihre Verbindung mit dem optischen Ablenksystem, Fig. 5 ein weiteres optisches Ablenksystem mittels sechseckigem Drehspiegel und Fig. 6 eine weitere Ausführungsform einer feststehenden Impulsgeberkulisse in Form einer Messskala.

   Die Fig.   7 - 12   zeigen ein Ausführungsbeispiel einer elektronischen Einrichtung zur Auswertung der Impulse, die von den Ableseeinrichtungen nach Fig.   2 - 6   während des Abtastvorganges der Messkanäle nach Fig. 1 geliefert werden, u. zw. ist Fig. 7 eine übersichtliche Darstellung der einzelnen Impulsquellen in Form eines Blockschaltbildes, Fig. 8 ein   Spannungsverläuf   der von der Diskriminatoreinrichtung nach Fig. 2 ff. gelieferten Impulse, Fig. 8a ein   Abtastkopf der Diskriminatoreinrichtung, Fig. 9 eine Schaltungsanordnung   zur geeigneten Impulsformung des Spannungsverlaufes nach Fig. 8, Fig. 10 ein Spannungsverlauf zur Schaltungsanordnung nach Fig. 9, Fig. 11 eine übersichtliche Gesamtdarstellung der elektronischen Einrichtung in Verbindung mit der elektrooptischen Abtasteinrichtung und Fig.

   12 ein Spannungsverlauf zur Schaltunganordnung nach Fig. 11. 



   In Fig. 1 ist der Aufbau des Filmbildes gezeigt. Auf einem Filmstreifen 1 wird die Grobanzeige in digitaler Form als eine Reihe von Kodekanälen 2 beliebiger Kodierung (Serien-oder Paralleldarstellung), und die Feinanzeige in analoger Form durch zwei Messkanäle 3 und 4 registriert, wobei im ersten Kanal der Zeiger 3a und im zweiten Kanal mindestens zwei in fester Zuordnung zur Grobteilung stehende Skalenstriche 4a abgebildet werden. Der Zeiger 3a des Messkanals 3 befindet sich dabei stets in nächster Umgebung der Mittellinie 6, während die Skalenstriche 4a, die untereinander stets einen festen Abstand b einnehmen, jede beliebige Lage innerhalb des Messkanals 4 einnehmen können ; so ist es auch möglich, dass deren mehrere sichtbar sind. (Das gesamte Filmbild Kodekanäle einschliesslich Messkanäle) hat die Länge la. 



   Die der Feinanzeige im Zuge der Auswertung zu entnehmende Grösse ist die Abweichung des Zeigers 3a von einem der Skalenstriche 4a. Im   gewählten Ausfiihrungsbeispiel   der Fig.   l   ff. ist das der Abstand a des Zeigers 3a zum nächsten tiefer liegenden Skalenstrich 4a des Messkanals 4. Diese Grösse wird von geeigneten Auswerteinrichtungen in einer nachstehend noch näher erläuterten Weise ermittelt, wobei es zur Korrektur einer durch Schrumpfung, Ausdehnung u. dgl. verursachten Verzerrung der abgebildeten Feinanzeige vorteilhaft   ist,'nicht     den Absolutbetrag des Abstandes   a als solchen zu ermitteln, sondern diesen in Verbindung mit einer bereits bekannten Grösse, wie etwa zum Skalenteilwert b zu setzen.

   Dies kann beispielsweise durch Bildung des Quotienten aus den beiden Grössen a und b erfolgen. Zu diesem Zweck können Einrichtungen bekannter Ausführung Verwendung finden. 



   So sind   im Ausführungsbeispiel Diskriminatoreinrichtungen   vorgesehen, zur automatischen Registre- rung von abgetasteten Skalenstrichen, wie sie beispielsweise in geodätischen Instrumenten moderner Bauart (vgl. ASKANIA, Berlin : Sonderdruck 1815   c Das   elektrische Auge als Hilfsmittel für die Zielen-   Stellung*) üblich   sind. Des weiteren sind Impuls-Zähleinrichtungen vorgesehen, die in bekannter Weise Lichtsignale in elektrische Spannungsimpulse umwandeln und zählen. Diese Einrichtungen brauchen nachstehend nicht mehr näher erläutert zu werden. 



   Den vielen, nachstehend beschriebenen Mitteln zur Auswertung der Messkanäle liegt ein gemeinsames Arbeitsprinzip zugrunde, das an Hand der   Fig. 7 verständlich wird :   In fester Zuordnung zum Abtastvorgang der Messkanäle 3,4 durch Photozellen   14,   die zu den Diskriminatoreinrichtungen 15 gehören, wird von einer mit Schlitzen versehenen Impulsgeberkulisse M auf elektrooptischem Wege eine Impulsfolge Z (durch Photozelle 8 und Impulsgeber 9) erzeugt. Diese Impulsfolge wird mit den AusgangssignalenA und B (Fig. 8, 9) der Diskriminatoreinrichtungen in der Weise verknüpft, dass in einer nachgeschalteten (in Fig. 7 jedoch nicht gezeigten) elektronischen Recheneinrichtung die Zahlen der den Grössen a und b (Fig. 1) zugeordneten Impulsen Z gezählt und zu einer anschliessenden Quotientenbildung herangezogen werden.

   Dieses Prinzip ermöglicht eine Auswertung der Grössen a, b von wesentlich höherer Genau- igkeit, als dies bei gewöhnlicher Feinaufteilung eines Skalenwertes durch weitere Skalenstriche möglich ist. 



   Die Ablesung. und Auswertung der digitalen Grobanzeige kann beliebig nach einem der vielen bekannten Verfahren erfolgen ; auf sie wird daher im folgenden nicht mehr näher eingegangen. 



   In Fig. 2 ist der schematische Zusammenbau einer Abtasteinrichtung zur Abtastung eines Messkanals dargestellt. Eine von einer Leitspindel 18 über ein Gewindestück (Mutter) 17 transportierte Diskriminatoreinrichtung 15 gleitet, in einer Lagerung 16 von zwei Führungsstangen 19 gehalten, über die Messkanäle hinweg. Das Licht der Lichtquelle 12 gelangt dabei über einen Diffusor 13 durch das Filmbild 1 (Mit- 

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 telachse 6) zur Photozelle   14,   die   bei Überstreichen eines Skalenstriches einen   in Fig. 8 gezeigten Spannungsverlauf liefert.

   Zwei solcher Diskriminatoreinrichtungen tasten parallel zueinander die beiden Messkanäle   3   und 4 ab (Signale A, B)   In fester Verbindung zurLeitspindell8   steht eine Impulsgeberkulisse in Form einer mit Radialschlitzen 10a versehenen Scheibe 10. Die Fig. 2a verdeutlicht ihre Gestaltung noch besser. 



   Der Leitweg einer Lichtquelle 7 kreuzt die Scheibe 10 in Höhe der Radialschlitze 10a und führt zu einer Photozelle 8, die mit einem Impulsgeber 9 verbunden ist. Dadurch wird der von der Lichtquelle 7 ausgehende Lichtweg in fester Zuordnung zu den Umdrehungen der Leitspindel   10"zerhackt". und vom   Impulsgeber 9 zu entsprechenden Spannungsimpulsen verarbeitet. 



   Während im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sowohl die Diskriminatoreinrichtung als auch die Impulsgeberkulisse an feststehenden Lichtwegen vorbeigeführt werden, zeigt die Fig. 3 und 3a eine Anordnung, bei der die Bewegung der   Diskriminatoreinrichtungen   durch eine entsprechende Ablenkung der zugeordneten Lichtwege ersetzt ist. Diese Ablenkung erfolgt durch einen von einer Exzenterwelle 24 über einen Hebelarm 21 rhythmisch um eine Achse 21a bewegten Spiegel 20, der im Lichtweg der Abtast- und Diskriminatoreinrichtung 12 - 15 liegt. Die Impulsgeberkulisse ist in dieser Anordnung durch einen mit Schlitzen versehenen Halbbogen 22 dargestellt, dessen Wirkungsweise aus der Fig. 3a noch besser hervorgeht : Ein Linsensystem 23 sorgt für genaue Bündelung des Lichtweges von der Lichtquelle 7 nach der Photozelle 8.

   Auch diese Anordnung liefert in festel Zuordnung zum Abtastrhythmus der Messkanäle 3 und 4 elektrische Impulse an Impulsgeber 9. 



   Ein weiteres Beispiel einer Verkopplung der Impulsgeberkulisse zum Abtastspiegel 20 zeigt die Fig. 4, in der in Anlehnung an Fig. 2 der Halbbogen 22 der Fig. 3 durch eine mit Längsschlitzen versehene Scheibe 29 ersetzt ist. Die Scheibe 29 wird dabei über einen in seiner Drehrichtung steuerbaren Motor 23 über ein Ritzel 26 angetrieben und ist über ein Mikrometergetriebe 27 und ein Gelenk 28 mit dem Hebelarm 21 verbunden, an dem in Analogie zur Anordnung nach Fig. 3 der   Ablenkspiegel   20 befestigt ist. 



   Will man die   Anderung   der Drehrichtung bei der Abtastung vermeiden, was bei Verwendung einer 
Impulsgeberkulisse 29 nach Fig. 4 an sich möglich ist, so empfiehlt sich eine Variation des in Fig. 3 dar- gestelltenAbtastmechanismus in der Weise, dass der Spiegel 20, der eine hin-und hergehende Abtastung durchführt, gemäss Fig. 5 durch einen z. B. sechskantigen Drehspiegel 30 ersetzt wird, der sich um seine
Achse 31 stets im gleichen Sinne dreht. Die mit dem Drehspiegel gekoppelte Impulsgeberscheibe 29 ge- mäss Fig. 4 wird dann durch den Motor 25 auch stets im gleichen Sinne angetrieben. 



   Eine vorteilhaftere Gestaltung der Impulsgeberkulisse ist in Fig. 6 dargestellt. Darin wird das Bild einer ersten Messskala 34 durch die Lichtquelle 7 über Umlenksysteme 32,33 (Verlängerung des Hebelarmes) auf eine mit der ersten Messskala konformen zweiten Messskala 34a projiziert, hinter der die Photozelle 8 liegt. Im Projektionsweg der Messskala 34 liegt   der rhythmisch bewegte Ab-   lenkspiegel 20, der gemäss Fig. 3 gleichzeitig zur Ablenkung des Abtaststrahles über das Filmbild 1 dient. Dabei ist das Filmbild 1 nur schematisch angedeutet, da der betreffende Strahlengang ausserhalb der Zeichenebene der Fig. 6 liegt. Das Bild dei ersten Messskala 34 wird durch Schwenkung des Spiegels 20 parallel zur zweiten Messskala 34a verschoben, derart, dass beide Messskalen sich je nach Stellung des Ablenkspiegels 20 abwechselnd decken bzw. aufheben.

   Diese an sich bekannte Methode zur Erzeugung von Impulsen auf elektrooptischem Wege nutzt die   zur Verfügung   stehende Gesamtenergie der Lichtquelle 7 besser aus und liefert dementsprechend am Ausgang des Impulsgebers 9 wesentlich exaktere Impulsfolgen. 



   Im folgenden sei ein Ausführungsbeispiel einer elektronischen Einrichtung beschrieben, die zur end gültigen Auswertung der von den an Hand der Fig.   1 - 6   beschriebenen Abtasteinrichtungen gelieferten. die Grössen a und b darstellenden Impulse geeignet ist. 



   Wie schon vorstehend an Hand der Beschreibung zu Fig. 7 erwähnt, sind zur endgültigen Auswertung der Feinablesung die drei Impulsfolgen A, B, Z zu verarbeiten, die einerseits von den Diskriminatoreinrichtungen 15 und anderseits vom Impulsgeber 9 stammen. Wie ebenfalls bereits erwähnt, liefern die Dis-   kriminatoreinrichtungen beim Überstreichen   eines Skalenstriches einen in Fig. 8 gezeigten Spannungsverlauf. Dieser wird bekannterweise durch zwei je einer   Brllckenhälfte   zugeordnete Photozelle 14a, 14b erzeugt, die nach Fig. 8 beispielsweise in einem gemeinsamen Abtastkopf 14 untergebracht sein mögen. 



  Die an sich bekannte Wirkungsweise einer solchen Einrichtung sei kurz wiedergegeben : Bei Annäherung des Abtastkopfes an einen Skalenstrich, der nach Fig. 8 an einem Punkt 39 eines Weges s liegt, wird die Zone   35,   die für beide Photozellen noch gleiches Licht und damit Brückengleichgewicht in der Diskriminatoreinrichtung bedeutet,   verlas     ? n   und die Zone 36 abgetastet.

   In ihr wird der Skalenstrich bereits durch die erste Hälfte des   Abiasikoptes   (beispielsweise von der Photozelle 14a) erfasst, wodurch das Brük- 

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 Beim weiteren Abtasten wird der Skalenstrich schliesslich von beiden Photozellen zu gleichen Teilen erfasst und ein vorübergehender Abgleich der Brücke erreicht, so dass das Ausgangssignal der Diskriminatoreinrichtung an dieser Stelle (39) einen Minimalwert erreicht. Im Zuge des weiteren Abtastvorganges werden die Zonen 37 und 38 überschritten, in denen sich dieselben Vorgänge nur mit umgekehrten Vorzeichen wiederholen. 



   Die Fig. 9 zeigt eine Schaltungsanordnung zur zweckmässigen Verformung des Spannungsverlaufes nach Fig. 8, um diesen zur Steuerung von Impulszählschaltungen verwenden zu können. Das Signal A bzw. B der   Diskriminatoreinrichtungen   wird einem Schmitt-Trigger 41 (ein in Abhängigkeit von der Höhe der Steuerspannung ansprechende Flip-Flop) zugeführt, dessen Ausgänge L, 0 wieder mit   jeeinem   Schmitt-Trigger 42,43 verbunden sind, u. zw. derart, dass der eine Schmitt-Trigger 42 auf positive und der. andere Schmitt-Trigger 43 auf negative Flanken anspricht. Die L-Ausgänge der Schmitt-Trigger 42, 43 sind schliesslich mit einem Konjunktionsglied 44 verbunden, an dessen Ausgang ein der Stelle 39 in Fig. 8 zugeordneter Nadelimpuls erscheint.

   Die in der Anordnung zur Impulsformung nach Fig. 9 auftretenden Impulse sind unter Beibehaltung der Bezifferung in Fig. 10 dargestellt. 



   Fig. 11 zeigt schliesslich eine Gesamtübersicht der elektronischen Einrichtung. Zur Vermeidung von Wiederholungen gegenüber vorstehenden Ausführungen sollen darin möglichst nur die neu hinzugekommenen Bauelemente und Funktionen beschrieben werden. 



   DieDiskriminatorsignaleA und B werden nach Verlassen der Impulsformeinrichtung 41 - 44 über Leitungen 45a bzw. 45b einer Reihe von Konjunktionsgliedern 54 bzw. einem Flip-Flop   49 zugeführt und die   von der Impulsgebereinrichtung 9 gelieferten Impulse werden nach Verlassen einer weiteren Impulsform- 
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  Device for automatic reading of the position of a pointer
The invention relates to a device for automatically reading the position of a pointer in relation to at least two scale lines which are imaged together with the pointer on a photographic carrier.



   For a similar purpose, namely to measure the displacement of a main graduation with respect to a reading device by a non-integer multiple of an interval of the main graduation, it is already known to use an auxiliary graduation which influences a photoelectric counter. The number of photoelectric pulses generated by the displacement of the auxiliary graduation is used as a measure for the fraction of the main graduation to be measured. Such methods are only suitable for measuring the displacement of very precisely executed scale divisions, but not for photographically recorded pointer positions where z. B the deformation of the photographic support during the development process can give rise to errors.



   According to the invention, a scanning device is provided for evaluating the pointer position and the scale lines in two separate, parallel measuring strips on the photographic carrier, which guides a light beam over each of the two parallel measuring strips, each light beam having a photocell and a discriminator circuit for generating one electrical signals corresponding to the scanning result are assigned, and a pulse generator is coupled to the scanning device, which generates a number of counting pulses proportional to the scanning path of the light beams, counting devices and a device for forming quotients being provided,

   which determine the ratio of the number of counting pulses between two scale marks determined by the electrical signals of the discriminator circuits and the number of counting pulses between one scale mark and the pointer image as a measure of the position of the pointer.



   The invention is to be explained below using a method for photographic registration and subsequent evaluation of scale values with a coarse graduation and a fine reading, the coarse graduation being registered in digital form by black / white markings, whereas the fine reading in analog form by registering the The pointer is positioned in relation to at least two scale lines assigned to the coarse graduation. The image of the black / white markings on the one hand and the image of the pointer with the scale lines on the other hand are recorded in the same picture frame of a film strip.



   A major advantage of such a method is that the resolution of the analog fine reading into corresponding digital values is no longer carried out at the location of the measurement itself, but only in the course of the subsequent evaluation, in which a much higher expenditure on equipment is possible for this purpose. This is particularly beneficial for geodetic instruments, e.g. B. theodolites, advantages because this eliminates the need for fine adjustment usually to be made by hand at the location of the measurement.



   An exemplary embodiment of the invention applied to such a method is explained in more detail below with reference to FIGS. 1 to 12, in which the same components and assemblies are each designated the same.



   Fig. 1 shows a film strip L with the images of the coarse division (code channels) and the fine reading (measuring channels) according to the invention. Figs. 2-6 depict electro-optic scanners

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 Evaluation of the measuring channels of the film image according to Fig. l represent u. betw. in detail:

   2 and 2a an exemplary embodiment with a moving discriminator device and moving pulse generator link, FIGS. 3 and 3a an embodiment with a fixed discriminator device and moving pulse generator link, FIG. 4 a further embodiment of a moving pulse generator link and its connection to the optical deflection system, FIG 5 shows a further optical deflection system by means of a hexagonal rotating mirror; and FIG. 6 shows a further embodiment of a fixed pulse generator link in the form of a measuring scale.

   7-12 show an exemplary embodiment of an electronic device for evaluating the pulses which are supplied by the reading devices according to FIGS. 2-6 during the scanning process of the measuring channels according to FIG. 7 is a clear representation of the individual pulse sources in the form of a block diagram, FIG. 8 shows a voltage curve of the pulses supplied by the discriminator device according to FIG. 2 ff., FIG. 8a shows a scanning head of the discriminator device, FIG. 9 shows a circuit arrangement for the suitable Pulse shaping of the voltage curve according to FIG. 8, FIG. 10 a voltage curve for the circuit arrangement according to FIG. 9, FIG. 11 a clear overall representation of the electronic device in connection with the electro-optical scanning device, and FIG.

   12 shows a voltage profile for the circuit arrangement according to FIG. 11.



   In Fig. 1 the structure of the film image is shown. On a film strip 1, the coarse display is registered in digital form as a series of code channels 2 of any coding (series or parallel display), and the fine display in analog form by two measuring channels 3 and 4, with the pointer 3a in the first channel and the pointer 3a in the second channel at least two scale lines 4a that are permanently assigned to the coarse graduation are mapped. The pointer 3a of the measuring channel 3 is always in the immediate vicinity of the center line 6, while the scale marks 4a, which always occupy a fixed distance b from one another, can assume any position within the measuring channel 4; so it is also possible that several of them are visible. (The entire film image code channels including measuring channels) has the length la.



   The variable to be taken from the fine display in the course of the evaluation is the deviation of the pointer 3a from one of the scale lines 4a. In the selected embodiment of Fig. 1 ff. This is the distance a of the pointer 3a to the next lower-lying scale mark 4a of the measuring channel 4. This variable is determined by suitable evaluation devices in a manner explained in more detail below. Expansion u. The resulting distortion of the displayed fine display is advantageous not to determine the absolute value of the distance a as such, but to put it in connection with an already known quantity, such as the scale division value b.

   This can be done, for example, by forming the quotient from the two variables a and b. Devices of known design can be used for this purpose.



   In the exemplary embodiment, for example, discriminator devices are provided for the automatic registering of scanned scale marks, such as are customary in modern geodetic instruments (cf. ASKANIA, Berlin: Sonderdruck 1815 c The electric eye as an aid for aiming *). Furthermore, pulse counting devices are provided which convert light signals into electrical voltage pulses in a known manner and count them. These facilities do not need to be explained in more detail below.



   The many means described below for evaluating the measuring channels are based on a common working principle that can be understood with reference to FIG. 7: In a fixed assignment to the scanning process of the measuring channels 3, 4 by photocells 14, which belong to the discriminator devices 15, a with slots provided pulse generator link M electro-optically generates a pulse train Z (by photo cell 8 and pulse generator 9). This pulse sequence is linked with the output signals A and B (Fig. 8, 9) of the discriminator devices in such a way that the numbers of the quantities a and b (Fig. 1) are generated in a downstream electronic computing device (not shown in Fig. 7). assigned pulses Z are counted and used for a subsequent quotient formation.

   This principle enables the variables a, b to be evaluated with a significantly higher degree of accuracy than is possible with the usual fine division of a scale value by further scale lines.



   The reading. and evaluation of the digital coarse display can be carried out using one of the many known methods; they will therefore not be discussed in more detail below.



   In Fig. 2, the schematic assembly of a scanning device for scanning a measuring channel is shown. A discriminator device 15 transported by a lead screw 18 via a threaded piece (nut) 17 slides, held in a bearing 16 by two guide rods 19, over the measuring channels. The light from the light source 12 passes through a diffuser 13 through the film image 1 (center

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 central axis 6) to the photocell 14, which delivers a voltage curve shown in FIG. 8 when a scale line is passed over.

   Two such discriminator devices scan the two measuring channels 3 and 4 parallel to one another (signals A, B). A pulse generator link in the form of a disk 10 provided with radial slots 10a is permanently connected to the guide spindle 8. FIG. 2a illustrates its design even better.



   The route of a light source 7 crosses the pane 10 at the level of the radial slots 10a and leads to a photocell 8 which is connected to a pulse generator 9. As a result, the light path emanating from the light source 7 is “chopped up” in a fixed assignment to the revolutions of the lead screw 10. and processed by the pulse generator 9 to form corresponding voltage pulses.



   While in the embodiment according to FIG. 2 both the discriminator device and the pulse generator gate are guided past fixed light paths, FIGS. 3 and 3a show an arrangement in which the movement of the discriminator devices is replaced by a corresponding deflection of the assigned light paths. This deflection is effected by a mirror 20 which is moved rhythmically about an axis 21a by an eccentric shaft 24 via a lever arm 21 and which is located in the light path of the scanning and discriminator device 12-15. In this arrangement, the pulse generator link is represented by a semicircle 22 provided with slits, the mode of operation of which is shown even better in FIG. 3a: A lens system 23 ensures that the light path from the light source 7 to the photocell 8 is precisely focused.

   This arrangement also supplies electrical pulses to pulse generator 9 in a fixed assignment to the sampling rhythm of measurement channels 3 and 4.



   A further example of a coupling of the pulse generator link to the scanning mirror 20 is shown in FIG. 4, in which, based on FIG. 2, the semicircle 22 of FIG. 3 is replaced by a disk 29 provided with longitudinal slits. The disk 29 is driven by a motor 23 controllable in its direction of rotation via a pinion 26 and is connected via a micrometer gear 27 and a joint 28 to the lever arm 21 to which the deflecting mirror 20 is attached in analogy to the arrangement according to FIG.



   If you want to avoid changing the direction of rotation when scanning, which is when using a
4 is possible per se, a variation of the scanning mechanism shown in FIG. 3 is recommended in such a way that the mirror 20, which carries out a reciprocating scanning, according to FIG. B. hexagonal rotating mirror 30 is replaced, which is around his
Axis 31 always rotates in the same sense. The pulse generator disk 29 according to FIG. 4 coupled to the rotating mirror is then always driven in the same direction by the motor 25.



   A more advantageous design of the pulse generator link is shown in FIG. In this, the image of a first measuring scale 34 is projected by the light source 7 via deflection systems 32, 33 (extension of the lever arm) onto a second measuring scale 34a that conforms to the first measuring scale and behind which the photocell 8 is located. The rhythmically moving deflecting mirror 20, which, according to FIG. 3, simultaneously serves to deflect the scanning beam over the film image 1, lies in the projection path of the measuring scale 34. The film image 1 is only indicated schematically since the relevant beam path lies outside the plane of the drawing in FIG. 6. The image of the first measuring scale 34 is shifted parallel to the second measuring scale 34a by pivoting the mirror 20 in such a way that the two measuring scales alternately cover or cancel each other depending on the position of the deflecting mirror 20.

   This method, known per se, for generating pulses by electro-optical means makes better use of the total energy available from the light source 7 and accordingly delivers much more precise pulse sequences at the output of the pulse generator 9.



   An exemplary embodiment of an electronic device will be described below, which is supplied for the final evaluation of the scanning devices described with reference to FIGS. 1-6. the pulses representing the quantities a and b is suitable.



   As already mentioned above with reference to the description of FIG. 7, the three pulse sequences A, B, Z, which originate from the discriminator devices 15 on the one hand and from the pulse generator 9 on the other, must be processed for the final evaluation of the fine reading. As also already mentioned, the discriminator devices deliver a voltage curve shown in FIG. 8 when a scale mark is passed over. As is known, this is generated by two photocells 14a, 14b, each assigned to one half of the bridge, which according to FIG. 8 may be accommodated in a common scanning head 14, for example.



  The known mode of operation of such a device is shown briefly: When the scanning head approaches a scale line which, according to FIG. 8, is at a point 39 of a path s, the zone 35, which still has the same light and thus bridge equilibrium for both photocells, becomes the discriminator means read? n and the zone 36 scanned.

   In it, the scale mark is already recorded by the first half of the abiascope (for example by the photocell 14a), whereby the bridge

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 With further scanning, the scale mark is finally registered by both photocells in equal parts and a temporary adjustment of the bridge is achieved so that the output signal of the discriminator device reaches a minimum value at this point (39). In the course of the further scanning process, zones 37 and 38 are exceeded, in which the same processes are repeated only with the opposite sign.



   FIG. 9 shows a circuit arrangement for the appropriate deformation of the voltage curve according to FIG. 8 in order to be able to use it for controlling pulse counting circuits. The signal A or B of the discriminator devices is fed to a Schmitt trigger 41 (a flip-flop which responds depending on the level of the control voltage), the outputs L, 0 of which are each connected to a Schmitt trigger 42, 43, and the like. zw. In such a way that the one Schmitt trigger 42 on positive and the. other Schmitt trigger 43 responds to negative edges. The L outputs of the Schmitt triggers 42, 43 are finally connected to a conjuncture element 44, at the output of which a needle pulse assigned to point 39 in FIG. 8 appears.

   The pulses occurring in the arrangement for pulse shaping according to FIG. 9 are shown in FIG. 10 with the same numbering.



   Finally, FIG. 11 shows an overall overview of the electronic device. To avoid repetition of the above statements, only the newly added components and functions should be described.



   After leaving the pulse shaping device 41 - 44, the discriminator signals A and B are fed via lines 45a or 45b to a series of conjunct members 54 or a flip-flop 49 and the pulses supplied by the pulse generating device 9 are transmitted after leaving a further pulse shaping device.
 EMI4.2
 

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Claims (1)

<Desc/Clms Page number 5> 59 eines Zählers 52 gelegt, dessen. Zählstufen übet die Konjunktionsglieder 54 parallel mit den Zähl-einrichtung (12, 18) ein Impulserzeuger (7, 8,9) gekuppelt ist, der eine dem Abtastweg der Lichtstrahlen proportionale Anzahl von Zählimpulse erzeugt, wobei Zähleinrichtungen (52, 53) sowie eine Einrichtung zur Quotientenbildung vorgesehen sind, welche das Verhältnis aus der durch die elektrischen Signale (A, B) der Diskriminatorschaltungen bestimmten Anzahl der Zählimpulse zwischen zwei Skalenstrichen und der Anzahl der Zählimpulse zwischen einem Skalenstrich und dem Zeigerbild als Mass für die Lage des Zeigers ermitteln (Fig. 13). <Desc / Clms Page number 5> 59 of a counter 52 placed, its. Counting stages exercises the conjunctive elements 54 in parallel with the counting device (12, 18), a pulse generator (7, 8,9) is coupled, which generates a number of counting pulses proportional to the scanning path of the light beams, counting devices (52, 53) and a device are provided for the formation of quotients, which determine the ratio of the number of counting pulses between two scale marks determined by the electrical signals (A, B) of the discriminator circuits and the number of counting pulses between one scale mark and the pointer image as a measure for the position of the pointer (Fig. 13). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulserzeuger eine Impulsgeberkulisse (M), z. B. in Form einer mit Radialschlitzen (10a) versehenen Scheibe (10 in Fig. 2 : 29 in Fig. 4) oder eines Segmentes (22 in Fig. 3) enthält, die den Lichtweg einer feststehenden, aus einer Lichtquelle (7) und einer Photozelle (8) bestehenden optischen Abtasteinrichtung kreuzt. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the pulse generator has a pulse generator link (M), for. B. in the form of a disc (10 in Fig. 2: 29 in Fig. 4) or a segment (22 in Fig. 3) provided with radial slots (10a), which contains the light path of a fixed, from a light source (7) and a photocell (8) existing optical scanning device crosses. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsgeberkulisse (10) mit einer die Diskriminatoreinrichtungen (14,15) zurAbtastungder von einer Lichtquelle (12) belichteten Messstreifen (3, 4) bewegenden Leitspindel (18) fest verbunden ist (Fig. 2). 3. Device according to claim 2, characterized in that the pulse generator link (10) is firmly connected to a lead screw (18) which moves the discriminator devices (14, 15) for scanning the measuring strips (3, 4) exposed by a light source (12) (Fig. 2). 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Diskriminatoreinrichtungen (14, 15) feststehend angeordnet sind, wobei der zugehörige Lichtweg (12-14) in fester Zuordnung zur Bewegung der Impulsgeberkulisse (22) von einem Spiegel (20) abgelenkt wird (Fig. 3). 4. Apparatus according to claim 2, characterized in that the discriminator devices (14, 15) are arranged in a fixed manner, the associated light path (12-14) being deflected by a mirror (20) in a fixed assignment to the movement of the pulse generator link (22) ( Fig. 3). 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsgeberkulisse in Form einer mit Schlitzen versehenen Skala (34) ausgebildet ist, die auf einer zweiten gleichartigen Skala (34a) abge- bildet wird und parallel dazu in fester Zuordnung zum Abtastvorgang der Messstreifen (3,4) verschiebbar ist, derart, dass bei der Abtastung die Schlitze periodisch zur Deckung gebracht werden (Fig. 6, 7). 5. The device according to claim 2, characterized in that the pulse generator link is designed in the form of a slot-provided scale (34) which is mapped on a second similar scale (34a) and in parallel with it in a fixed assignment to the scanning process of the measuring strips ( 3, 4) is displaceable in such a way that the slots are periodically brought into congruence during the scanning (FIGS. 6, 7). 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auslösung und Unterbrechung des Zählvorganges in einem Zähler (52) ein Konjunktionsglied (50) vorgesehen ist, das durch den ersten Skalenstrich (4a) geöffnet und über einen Impulsuntersetzer (52a) durch den zweiten Skalenstrich gesperrt wird (Flip-Flop 49) (Fig. 13). 6. The device according to claim 1, characterized in that for triggering and interrupting the counting process in a counter (52) a conjunctive element (50) is provided, which is opened by the first scale mark (4a) and via a pulse reducer (52a) by the second Scale mark is blocked (flip-flop 49) (Fig. 13). 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reihe von mit den Zählstufen des Zählers (52) verbundenen, vom Zeigerimpuls (3a) gesteuerten Konjunktionsgliedem (54) vorgesehenist, die den Zählerstand des Zählers (52) im Zeitpunkt der Abtastung des Zeigers (3a) in ein Register (53) übertragen, und dass Mittel vorgesehen sind, durch die eine Quotientenbildung aus dem Zählstand des Zählers (52) und dem Zählstand des Registers (53) erfolgt (Fig. 13). 7. Device according to claim 6, characterized in that a series of conjunctions (54) connected to the counting stages of the counter (52) and controlled by the pointer pulse (3a) are provided which measure the count of the counter (52) at the time the pointer is scanned (3a) transferred to a register (53), and that means are provided by which a quotient is formed from the count of the counter (52) and the count of the register (53) (FIG. 13).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1267855B (en) * 1964-05-14 1968-05-09 Zuse K G Arrangement for level measurement

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