CH449980A - Einrichtung zum Messen von Längen mittels Impulszählung - Google Patents

Description

  



  Einrichtung zum Messen von Längen mittels Impulszählung
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen von Längen, bei der mehrere Abtaststellen Ausgangssignale mit gegenseitiger Phasenversetzung liefern und der zu messende Wert in Grosse und Richtung durch Impulszählung ermittelt wird.



   Bei bekannten Einrichtungen dieser Art hat es sich als Nachteil erwiesen, dass durch Fehler, wie z.   B.    ungenaue Teilung sowie ungenau justierte Photoelemente eine Phasenverlagerung der Impulszüge entsteht.



   Da aus den phasenverlagerten Impulszügen Rechteckimpulszüge abgeleitet werden, ergeben diese zumindest eine fehlerhafte Anzeige, wenn nicht unter Umständen das Funktionieren der nachgeschalteten Zähleinrichtung überhaupt in Frage gestellt ist.



   Eine gleichbleibende Phasenlage der Impulszüge ist daher Voraussetzung für eine einwandfreie Messung.



   Die Erfindung bezweckt, den vorstehend genannten Nachteil zu vermeiden und durch bestmögliche Fehlerkorrektur eine gleichbleibende Phasenlage der Impulszüge zu ermöglichen.



   Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass   sämt-    liche von den Abtaststellen erzeugten Ausgangssignale mit Koeffizienten beaufschlagt und zur Bildung von Summensignalen herangezogen werden, und dass ebenso viele Summensignale, wie Abtaststellen vorhanden sind, gebildet werden.



   Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass   bezüg-    lich der Phasenlage, da sämtliche der von den Abtaststellen erzeugten Ausgangssignale zur Bildung von Summensignalen mit beitragen, bestmögliche Fehlerkorrektur erfolgt.



   Die Erfindung wird anhand eines   Ausführungsbeispie-    les in der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert.



   Es zeigen im einzelnen :
Fig.   1    eine schematische Darstellung einer Messeinrichtung gemäss der Erfindung ;
Fig. 2 Ausgangssignale und daraus gebildete Summensignale sowie aus den Summensignalen abgeleitete Rechteckimpulszüge ;
Fig. 3 fehlerhafte Ausgangssignale sowie daraus gebildete Summensignale ;
Fig. 4 eine schematische Schaltanordnung des logischen Netzwerkes zur Auswertung der in Fig. 2 dargestellten   Rechteckimpulszüge.   



   Das in Fig.   1    dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt schematisch eine lichtelektrische Einrichtung zum Messen von Längen. Ein   Gittermassstab      1    sowie eine darüber gleitende Strichplatte 2, deren Relativlage zum Massstab   I    gemessen werden soll, werden von einem Lichtbündel durchsetzt, welches von der Lampe 3 und dem Kondensor 4 erzeugt wird. Anschliessend wird das Lichtbündel durch die Linsen 10, 11, 12, 13 und 14 auf die lichtempfindlichen Abtastelemente 20, 21, 22, 23 und 24 geworfen, welche die elektrischen Ausgangssignale   Il,      Iz,      I3,      I4    und   I5    abgeben.



   In dem gezeigten Ausführungsbeispiel   (Fig.      1)    werden die mit besonders vorteilhaften Koeffizienten (z. B. 1,1, 0, 5) beaufschlagten Ausgangssignale I1,   I2,      I3,      I4    und   I5    zur Summenbildung herangezogen.



   Wie die Fig.   1    zeigt, werden die mit den Koeffizienten   1    beaufschlagten Ausgangssignale   Il,      I2, I3, I4    und   I5    direkt den Analog-Summierverstärkern 30, 31, 32, 33 und 34 zugeführt.



   Mittels der Umkehrstufen 40, 41, 42, 43 u. 44 werden die mit dem Koeffizienten-1 beaufschlagten Ausgangssignale   Il,    I2,   I3,      I4    und   I    gebildet und anschliessend den Analog-Summierverstärkern 30, 31, 32, 33 und 34 zugeführt.



   Mittels der einstellbaren Potentiometer 45, 46, 47, 48 und 49 werden die mit dem Koeffizienten-0, 5 beaufschlagten Ausgangssignale   Il,      I2,      I3,      I4,      Is    gebildet und den Analog-Summierverstärkern 30, 31, 32, 33 und 34 zugeführt.



   Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die vorstehend angegebenen Koeffizientengrössen beschränkt, sondern es besteht die Möglichkeit, die Ausgangssignale I1 ,I2, I3, I4, und I5, mit Koeffizienten anderer Grosse zu beaufschlagen.



   Die Summensignale   Si,    S2, S3, S4 und S5 werden in den   Analog-Summierverstärkern    30, 31, 32, 33 und 34 gebildet, wobei    SI = Il    +   0.      5. L-I.-L    +   0,    5 À I5
S2 = I2 + 0,5 À I3 - I4 - I5 + 0,5 À I1
S. = I3 + 0.5 À I4 - I5 - I1 + 0.5 À I2
S, =   I4    +   0. 5. 1-Ii-L    + 0, 5 À I3
S5 = I5 + 0, 5 À I1- I2 -I3 + 0, 5 À I4 ist und die Summe der Koeffizienten in S1, S   S3,    S4 und S5 gleich Null ist.



   Die Summensignale S1,   S2,      S3,    S4 und   85 werden    den Verstärkern 50, 51, 52, 53 und 54 und anschliessend den Impulsformerstufen 55,   56,    57, 58 und 59 zugef hrt.



   In Fig. 2 sind die um   72     zueinander versetzten Ausgangssignale I1,I2,I3,I4 und I5 sowie die daraus gebildeten Summensignale S1, S2, S3, S4 und S5 in AbhÏngigkeit vom zur ckgelegten Weg dargestellt. Durch die Impulsformerstufen 55, 56, 57, 58 und 59, welche bei dem Signalniveau N? ansprechen, werden die Summensignale S1, S2,   SB, Sl    und   S.,    in die   Rechteckimpulszüge      T1,    T2,   T3,      T4    und   T.,    sowie die dazugehörigen inversen Impulszüge T1', T2', T3', T4', T5' umgeformt.



   In Fig. 3 sind die Ausgangssignale I1,   I2, I3, I4    und   It,    in bezug auf die der Fig. 2 mit anderem Phasenwinkel dargestellt.



   Aus dem Vergleich der Fig. 2 und 3 wird ersichtlich, dass selbst bei gröbsten Phasenwinkelfehlern der Ausgangssignale I1,   I.,,      I3,      I4    und Ig die daraus gebildeten Summensignale S1, S2, S3, S4 und S5, das Niveau N? in gleiche Abschnitte (wie Fig. 2) unterteilen und somit die Phasenwinkelfehler auf die Phasenlage der Rechteckimpulszüge (Fig. 2)   T1,      T,',    T2 T2'   T3,      T3',    T4,   T4',    T5,   Ts'keinen    Einfluss haben.



   Die   Rechteckimpulszüge    Ti,   Tri',    T2, T2', T3, T3', T4,   Tel',    T5 und T5' sind, wie in Fig. 4 ersichtlich, an die NOR-Elemente 60, 61,   62,    63, 64, 65, 66, 67, 68 und 69 angeschlossen. Die Ausgangsimpulse A, B, C, D, E, F, G, H, K und L der NOR-Elemente   60-69,    werden einem logischen Netzwerk, das aus den UND-Toren 70 bis 79 und 80 bis 89 besteht, zugeführt. Das logische Netzwerk gibt Vorwärts-Zählimpulse V u. Rückwärts-Zählimpulse R ab, welche durch die beiden Boole'schen Gleichungen.



   V = A. b + B. c + C.   d + D. c + E. f + F. g +   
G. h + H. k + K.l + L. a
R = A.   l    + B. a + C. b + D.   c + E.    d + F. e +
G.   f + H. g + K. h + L.    k festgelegt sind. Die   Ausgangs-Impulszüge    der   NOR-Ele-    mente 60 bis 69 sind dabei durch die Gleichungen
A = T1 À T2' À T3' À T4 À T5    B    T2' À T3' À T4' À T5
C = T1 À T2 À T3' À T4' À T5,
D - T1 À T2 À T3' À T4' À T5',   E = T1 À T2 À T3 À T4' À T5',   
F = T1 À T2 À T3 À T4' À T5',    G = Ti'. T.-Tg.

   T4-T'   
H = T1' À T2' À T3 À T4 À T5'
K = T1' À T2' À T3 À T4 À T5
L   =Ti'.T.'.Tg'.T4-T,    festgelegt, und die Grössene a, b, c, d, e, f, g, h, k, I, sind zeitliche Ableitungen der entsprechenden Impulszüge A,
B, C, D, E, F,   G,    H, K und L und werden mittels der Differenzierglieder 90 bis 99 erzeugt. Die Impulse V und R werden an das Zählwerk 100 gegeben.



   Zur Anzeige der nicht ganzzahligen Vielfachen eines Intervalles der Teilung besteht auch die Möglichkeit, die zehn AusgÏnge der NOR-Elemente, das sind die Leitungen, welche die Impulszüge A bis L führen, direkt an ein   Anzeigegerät      anzuschliessen.    Das   Anzeigegerät    kann dabei z. B. in Form von räumlich hintereinander geschalteten Leuchtzeichen in Ziffernform gestaltet sein.



   Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf Einrichtungen beschränkt, bei denen die Signale auf lichtelektrischem Wege gewonnen werden. Sie lässt sich mit gleichem Vorteil auch bei Einrichtungen mit zum Beispiel kapazitiver oder induktiver Signalerzeugung anwenden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Einrichtung zum Messen von Längen, bei der meh- rere Abtaststellen Ausgangssignale mit gegenseitiger Phasenversetzung liefern und der zu messende Wert in Grosse und Richtung durch Impulszählung ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche der von den Abtaststellen erzeugten Ausgangssignale mit Koeffizienten beaufschlagt und zur Bildung von Summensignalen herangezogen werden, und dass ebenso viele Summensignale, wie Abtaststellen vorhanden sind, gebildet werden.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Abtaststellen fünf ist und dass die Summensignale Impulsformerstufen zugeführt werden, deren AusgÏnge an ein logisches Netzwerk angeschlossen sind, welches sowohl positive als auch negative Schaltsprünge zur Zählung auswertet.

   2. Einrichtung nach Patentanspruch oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grosse der Koeffizienten, mit denen die Ausgangssignale beaufschlagt sind, mittels variabler Elemente, wie z. B. einstellbare Potentiometer, oder Festwiderstände, einstellbar sind.

   3. Einrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das logische Netzwerk zur Abgabe von Vorwärts-bzw. Rückwärts-Zählimpulsen V bzw. R an ein Zählwerk (100) eingerichtet ist und nach den Boole'schen Gleichungen V = A. b + B. c + C. d + D. e + E. f + F. g + G. h + H. k + K.

   I + L. a R = A. l-I-B. a + C. b + D. c + E. d + F. e + G. f + H. g + K. h + L. k arbeitet, wobei A = T1 À T2' À T3' À T4 À T5 B = T À T2' À T3' À T4' À T5 C = T1 À T2 À T3' À T4' À T5 D D T1 À T2 À T3' À T4' À T5' E = T1 À T2 À T3 À T4' À T5' F = T1' À T2 À T3 À T4' À T5' F = T1' À T2 À T3 À T4 À T5' H = T1' À T2' À T3 À T4 À T5' K = T1' À T2' À T3 À T4 À T5 L = T1' À T2' À T3' À T4 À T5 und Ti aus den Summensignalen gebildete Rechteckim- pulse und Ti'deren Komplemente darstellen (i = 1, 2, 3, 4, 5) und wobei a, b, c, d, e, f, g, h, k,

   1 Impulse sind, die aus den Impulsen A, B, C, D, E, F, G, H, K, L durch zeitliche Ableitung gebildet werden.