CH648120A5 - Digitale elektrische laengen- oder winkelmesseinrichtung. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Längen- oder Winkelmesseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Lagemesseinrichtungen sind für die Messung geometrischer Grössen (z.B. Länge, Winkel) oder hieraus abgeleiteteter Grössen (z. B. Geschwindigkeit, Beschleunigung) bestimmt. Sie werden beispielsweise an Werkzeugmaschinen, Steuerungen, Prüf-und Messgeräten, automatischen Fertigungsanlagen und Industrierobotern eingesetzt.

Es sind unterschiedliche Bauformen und Funktionssysteme bekannt. In der DE-OS 27 44 699 ist eine Übersicht derartiger Lagemesseinrichtungen angegeben.

In dieser DE-OS wird auch eine Doppelabtastmethode aufgezeigt, mit der ein eindeutiger Anschluss zweier Messsysteme unterschiedlicher Auflösung vorgenommen wird (Feinmess-system und Grobmesssystem).

Eine weitere Doppelabtastmethode zur Kopplung zweier Lagemesssysteme ist in einem Aufsatz von H. Walcher im «Archiv für technisches Messen und industrieller Messtechnik, ATM», August 1971, Seiten R 89 bis R104, Lieferung 427, angegeben.

Bei Messsystemen höherer Auflösung und bei Kopplung zweier Messsysteme unterschiedlicher Auflösung steigt die Bau-grösse und der Aufwand durch die Doppelabtastmethode stark an, da auch die Auswerteelektronik in erheblichem Masse zunimmt. 55

Der Aufwand an Spuren, Abtastelementen und Auswerteelektronik steigt abermals an, wenn zusätzlich Prüfbits vorgesehen werden müssen. Derartige Prüfschaltungen sind in der DE-AS 27 48 320 und der DE-OS 28 25 038 angegeben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der 60 bekannten Anschlussmethode zu überwinden und eine Lagemesseinrichtung zu schaffen, die über einen einfachen Aufbau verfügt, störunanfällig ist, geringe Abmessungen hat und dennoch einen eindeutigen Anschluss der Codewerte gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspru- 65 ches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden durch die abhängigen Ansprüche angegeben.

35

40

45

50

Mit Hilfe der Zeichnung wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine Darstellung einer Massverkörperung mit Codespuren unterschiedlicher Auflösung sowie ein Signaldiagramm.

Figur 2 ein Blockschaltbild der Verknüpfung von Messsystemen unterschiedlicher Auflösung, absoluter und/oder inkrementaler Bauart.

Figur 3 eine schematisch dargestellte Paritätsprüfeinrichtung.

Eine Massverkörperung Mist mit einem sich wiederholenden einschrittigen Feincode (Graycode, 1-Bit) und einem nacheilenden 4-Bit Grobcode (natürlicher Graycode) versehen. Quer zu den Codespuren verläuft in bekannter Weise eine nicht dargestellte Ableselinie. Ein Abtastelement A—das hier neben der Massverkörperung M dargestellt ist-weist je Codespur lichtempfindliche Elemente A} bis A5 auf. Die Abtastsignale werden in Impulsformerstufen I verstärkt und getriggert (digitalisiert). An Adresseingängen SE eines Festwertspeichers S liegen die digitalisierten Signale als Codewerte CW an. In diesem Festwertspeicher (ROM, PROM, PLA, usw.) sind in Tabellenform rechnerische Varianten der Codewerte CW abgespeichert. Die rechnerische Variation der Codewerte dient zur Erzeugung von voreilenden oder nicht voreilenden Signalen. Wie bereits eingangs erwähnt, wird beim Stand der Technik diese Erkennung durch doppelte Abtastung ermöglicht. Nun wird jedoch in der ersten Hälfte der Periode eines Feinmesssystemes der Grobcodewert um 1 erhöht und anschliessend durch 2 dividiert und in der zweiten Hälfte der Periode des Feinmesssystems der Grobcodewert unverändert durch 2 dividiert (jeweils ohne Rundung). Wenn die anzuschliessenden Codegruppen nicht mit verdoppelter, sondern mit vervielfachter Auflösung ausgeführt werden sollen, müssen sich naturgemäss der Additionsbetrag und der Divisor entsprechend ändern. Die rechnerisch ermittelten Varianten des Grobcodes werden vorab in tabellarischer Form in einem Festwertspeicher abgespeichert. Als Festwertspeicher kommen ROM-, PROM- und PLA-Bausteine in Betracht. Es sind jedoch auch andere Festwertspeicher denkbar.

Der Festwertspeicher S verfügt über Adresseingänge SE und über Ausgänge SA. Je nach der Stellung der Abtastelemte A liegt ein bestimmter Codewert CW2 an den Adresseingängen SE des Festwertspeichers S an. Ein weiterer Adresseingang SE ist mit einer höher auflösenden Codegruppe Q (Feinmesssystem) verbunden, von dem bei der Abtastung periodisch mindestens ein Signal geliefert wird, das als Steuersignal für die Speicherinhalte dient. Der logische Zustand - logisch 0 für Signalvoreilung

CW +1 CW = sowie logisch 1 für Nichtvoreilung = ist für die wechselweise Schaltung der jeweiligen Speicherinhalte auf die Ausgänge SA des Festwertspeichers S entscheidend.

Es liegt im Rahmen der Erfindung mehr als jeweils ein Fein-und Grobmesssystem zu koppeln und deren Messwerte zu synchronisieren.

In der Figur 2 ist ein Blockschaltbild gezeigt, das systematisch die Verknüpfung von Messsystemen unterschiedlicher Auflösung zeigt. Die Synchronisation wird j eweils von dem im Festwertspeicher ausgewerteten Code geliefert, vorteilhaft durch ein zusätzlich in der Tabelle gespeichertes Bit, wobei ein zusätzlicher Ausgang jedes Festwertspeichers Sx... Sn jeweils das Steuersignal für den nächst gröberen Code liefert.

Vorteilhafterweise werden zur Fehlersicherung den Grobcodegruppen Paritätsspuren zugeordnet, die in bekannter Weise zusammen mit der feineren Codespur doppelausgewertet werden.

In Figur 3 ist schematisch eine derartige Prüfeinrichtung dargestellt. Ein räumlich verschobener Abtaster A2" erzeugt Signale, die gegenüber den Signalen, die vom Abtaster A2' geliefert werden, um 90° phasenverschoben sind. Nach ihrer

3 648 120

Digitalisierung werden die Signale in eine Paritätsprüfungssteue- Die mit einer derartigen Lagemesseinrichtung ermittelten rung PS eingespeist, die von digitalisierten Impulsen des Fein- Messwerte können sowohl in einer Positionsanzeige als auch in codes Q gesteuert wird. In der Paritätsprüfungssteuerung PS einer numerischen Steuerung oder dgl. weiter verabeitet werden,

wird dadurch ein Paritätssignal P erzeugt, das mit den Ausgangs- Die Erfindung ist auch nicht auf lichtelektrische Abtastung

Signalen vom Festwertspeicher S in einer Paritätsprüfschaltung 5 begrenzt, sondern es können andere elektrische, magnetische,

PP verglichen wird. mechanische oder andere Abtastmittel, welche digitalisierte elektrische Abtastsignale liefern, sinngemäss eingesetzt werden, Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die feinste Codespur als sofern die Codespuren entsprechend ausgeführt werden. 1:1-Gitterspur ausgebildet wird. Über bekannte Widerstands- Die Erfindung beschränkt sich ebenfalls nicht auf Absolutnetzwerke und 0°- und 90°-Abtastung kann eine weitere Unter- io messsysteme, sondern sie ist sinngemäss auch bei inkrementalen teilung erzeugt werden. Messsystemen realisierbar.

M

3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. 648 120

   io

   PATENTANSPRÜCHE

   1. Digitale elektrische Längen- oder Winkelmesseinrichtung mit Abtastmitteln zum Abtasten mindestens einer Massverkörperung mit Codegruppen unterschiedlicher Auflösung und Mit- 5 teln zum eindeutigen Anschliessen höher auflösender Codegruppen an gröber auflösende Codegruppen, dadurch gekennzeichnet, dass Codewerte in Form von digitalisierten Abtastsignalen (CW) mindestens einer gröber auflösenden Codegruppe (C2... Cn) an Adresseingänge (SE) mindestens eines Festwertspeichers (S) angeschlossen sind, der in Tabellenform rechnerische Varianten dieser Codewerte (CW) binär gespeichert enthält, und dass diese Varianten der Codewerte (CW) wechselweise auf Ausgänge (SA) des Festwertspeichers (S) geschaltet werden, in Abhängigkeit vom logischen Zustand eines Steuer- 15 signales (CWi), das aus der jeweils höher auflösenden Codegruppe (Ci) abgeleitet ist und an einem weiteren Adresseingang (SE) des Festwertspeichers (S) angeschlossen ist.
2. 2. Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Codes nach Art von einschrittigen Codes ausgebil- 20 det sind.
3. 3. Messeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Feincode (Q) eine 1:1-Gitterspur aufweist, und dass um 90° zueinander phasenversetzte Abtastsignale erzeugt werden, wobei durch Bildung von Linearkombinationen, beispielsweise mittels Widerstandsnetzwerken, eine weitere Unterteilung erfolgt.

   25

   30