DD141866A1

DD141866A1 - Verfahren und anordnung zur dynamischen messung von bewegungsgroessen

Info

Publication number: DD141866A1
Application number: DD21190679A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Seide; Rolf Rueger
Original assignee: Wolfgang Seide; Rolf Rueger
Priority date: 1979-03-30
Filing date: 1979-03-30
Publication date: 1980-05-21
Also published as: DE3004464A1; GB2047885A; JPS55134358A

Description

Titel: Verfahren und Anordnung zur dynamischen Messung von Bewegungsgrößen

Anwendungsgebiet der Erfindung::

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazugehörige Schaltungsanordnung zur dynamischen Messung von . Bewegungsgrößen, insbesondere Geschwindigkeiten oder Beschleunigungen, aus zwei zueinander phasenverschobenen periodischen Grundsignalen, die beispielsweise bei inkrementalen Meßsystemen zur Verfügung stehen» Die Erfindung kann sowohl zur dynamischen Messung von Bewegungsgrößen als auch zur Gewinnung von Signalen, die zur Regelung von Bewegungsprozessen erforderlich sind, Anwendung finden,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Auf der Ba3is zweier, aus dem Bewegungsprozeß abgeleiteter, um 90° zueinander phasenverschobener Grundsignale sind verschiedene Verfahren und Anordnungen zur Geschwindigkeitsmessung bekannt«

Unter Verwendung inkrementaler Meßsysteme ist gebräuchlich, die Geschwindigkeitsmessung auf die Messung der Taktfolgefrequenz zurückzuführen.

In den DE-Qffenlegungsschriften 26 16 972 und 26 01 800 z, B, ist beschrieben, daß die Geschwindigkeitsmessungen durch Zeitmessung zweier aufeinanderfolgender, aus einer Sinusspannung erzeugten Impulse bzw. durch Impulszählung erfolgen* .

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Diese Verfahren sind für die Messung kleinster Geschwindigkeiten und für regelungstechnische Anwendungen ungeeignet, weil bei kleinen Geschwindigkeiten die Messung mit einer geschwindigkeitsabhängigen Totzeit behaftet ist und nicht die Momentangeschwindigkeit, sondern nur eine mittlere Geschwindigkeit in einem Zeitintervall gemessen werden kann. Beschleunigungsmessungen lassen sich nach diesem Verfahren nur über eine Geschwindigkeitsmessung durchführen und besitzen die: gleichen Nachteile.

Aus der DE-Auslegeschrift 23 26 660 und der DE-Offenlegungsschrift 25 13 688 sind ferner Schaltungsanordnungen bekannt, die es gestatten, daß das Ausgangssignal inkrementaler Meßsysteme zur Geschwindigkeitsbestimmung digital oder nach erfolgter DA-Wandlung analog differenziert wird.

Auch diese Anordnungen haben den Nachteil,-daß die Geschwindigkeit nicht als Momentanwert innerhalb des Zeitintervalls von einem bis zum Eintreffen des nachfolgenden Inkrements gemessen werden kann. Y/eiterhin sind Verfahren bekannt, bei denen eines der Grundsignale differenziert, gleichgerichtet und gesiebt wird« Diese Verfahren sind ebenfalls mit großen Zeitkonstanten behaftet und für regelungstechnischen Anwendung ungünstig.

Ziel der Erfindung:

Die Erfindung verfolgt das Ziel, eine Möglichkeit zu schaffen, mit nur geringem technischen Aufwand extrem kleine Werte von Bewegungsgrößen messen zu können*

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren mit zugehöriger Schaltungsanordnung zu entwickeln, das gewährleistet, aus zwei die volle Primärinformation über einen Bewegungsprozeß enthaltenden Grundsignalen Signale zu erzeugen, die den Momentanwerten von charakteristischen Größen des Bewegungsprozesaes, insbesondere von extrem

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kleinen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen proportional sind und die eine für regelungstechnische Zwecke geeignete Form aufweisen, d. h. totzeitfrei und verzögerungsarm sind»

In einem Verfahren zur dynamischen Messung von Bewegungsgrößen, bei dem zwei den Bewegungsprozeß beschreib bende, zueinander phasenverschobene Grundsignale vorliegen, die beispielsweise in einem inkrementalen Meßsystem entstanden sind, wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß jedes der zwei Grundsignale mit einem transformierten Signal des anderen Grundsignales multipliziert wird und die beiden entstandenen Produkte subtrahiert werden

Weiterhin können von den durch Subtraktion beider Produkte ermittelten Bewegungsgrößen durch nochmalige Transformation weitere Bewegungsgrößen abgeleitet werden. Die Transformation der Grundsignale kann in einer einfachen oder zweifachen Differentiation bestehen, wodurch Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung als Bewegungsgrößen ermittelt werden·

In einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens zur dynamischen Messung von Bewegungsgrößen ist der Ausgang eines ersten Übertragungsgliedes (3), an dessen Eingang eines der beiden Grundsignale anliegt, mit einem ersten Multiplizierer (5) und der Ausgang eines zweiten Übertragungsgliedes (4), an dessen Eingang das zweite Grundsignal anliegt, mit einem zweiten Multiplizierer (6) verbunden· An einem weiteren Eingang des ersten Multiplizierers (5) liegt das-zweite Grundsignal und an einem weiteren Eingang des zweiten Multiplizierers (6) das erste Grundsignal an. Weiterhin sind die Ausgänge der beiden Multiplizierer (5 u_e 6) mit einem Differenzbildner (7) verbunden, dessen Auegangssignal am Eingang eines nachgeschalteten dritten Übertragungsgliedes (9) anliegt.

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Am Ausgang des Differenzbildners (7) ergibt sich bei einfacher Differentiation durch die ersten beiden Übertragungsglieder (3 u· 4) ein der Geschwindigkeit, bei zweifacher Differentiation ein der Beschleunigung proportionales Signal. Bei Vorliegen einer Geschwindigkeitsgröße kann durch nochmalige Differentation gleichzeitig ein der Beschleunigung proportionales Signal erzeugt werden, das am Ausgang des dritten Übertragunggliedes (9) anliegt,

Ausführungsbeispiel;

Im folgenden soll die Erfindung anhand des Beispiels der Geschwindigkeit^- und Beschleunigungsmessung näher erläutert werden· In der zugehörigen Zeichnung zeigt die Figur das Blockschaltbild der erfindungsgemäßen An-

Ordnung« .

Als Grundsignal 1 und 2 werden Signale verwendet, die beispielsweise mittels eines Laserwegmeßsystems gewonnen wurden, sinusförmigen Verlauf haben und zueinander um 90° phasenverschoben sind. In einem differenzierend wirkenden Übertragungsglied 3 wird das Grundsignal 1 und in einem ebenfalls differenzierenden Übertragungsglied 4 das Grundsignal 2 transformiert. Die Übertragungsglieder 3 und 4 können in dem Fall, daß sie einfach differenzierend wirken, durch einen rückgekoppelten Operationsverstärker realisiert-werden·*· Das Ausgangssignal des Übertragungsgliedes 3 und das Grundsignal 2 werden in einem Multiplizierer 5 ν er·* knüpft·, analog dazu das Ausgangssignal des Übertragungsgliedes 4 mit dem Grundsignal 1 in einem Multiplizierer 6_e Die Ausgangssignale der Multiplizierer 5 und 6 werden mittels eines Differenzbildners 7 voneinander subtrahiert«, Das entstehende Differenasignal 8 kann in einem weiteren differenzierenden übertragungsglied 9 nochmals transformiert werden,, wodurch das Ausgangssignal 10 entsteht.

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In dem Pall, daß die Übertragungsglieder 3, 4 und 9 einfach differenzierend wirken, ist das Signal 8 einer gemessenen Geschwindigkeit und das Ausgangaaignal 10 einer Beschleunigung proportional, die gleichzeitig zur Verfugung stehen. Wird in den Übertragungsgliedern 3 und 4 eine zweifache Differenzierung vorgenommen, ergebt sich als Signal 8 ein der Beschleunigung proportionales Signal, Die Signale 8 und 10 enthalten keine periodischen Anteile, wenn die beiden Grundsignale sinusförmig verlaufen und 90° zueinander phasenverschoben sind. Die Zeitkonstante der Messung wird nur durch die Zeitkonstanten realer Differenzierglieder bestimmt· Der Meßbereich läßt sich durch die Wahl der Differenzierzeitkonstanten in den Übertragungsgliedern 3» 4 und 9 variieren»

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Claims

1· Verfahren zur dynamischen Messung von Bewegungsgrößen", bei dem zwei' den Bewegungsprozeß beschreibende, zueinander phasenverschobene periodische Grundsignale vorliegen, die beispielsweise in einem inkrementalen Meßsystem entstanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der zwei Grundsignale mit einem transformierten Signal'des anderen Grundsignals multipliziert wird und die beiden entstandenen Produkte subtrahiert werden·

2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß von dem durch Subtraktion beider Produkte entstandenen Signal durch nochmalige Transformation weitere Bewegungsgrößen abgeleitet werden.

3· Verfahren nach Punkt 1 oder den Punkten 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transformation der Grundsignale in einer einfachen Differentiation besteht·

4· Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transformation der Grundsignale in einer zweifachen Differentiation besteht·

5· Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur dynamischen Messung von Bewegungsgrcßen gemäß den Punkten. .1 bis 4> dadurch gekennzeichnet, daß dar Ausgang eines ersten Übertragungsgliedes (3), an dessen Eingang eines der beiden Grundsignale anliegt, mit einem ersten Multiplizierer (5) tmd der Ausgang eines zweiten Übertragungsgliedes (4), an dessen Eingang das zweite Grundsignal anliegt, mit einem·zweiten Multiplizierer

(6) verbunden ist, daß an einem weiteren Eingang das

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Erfindungsanspruch:

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ersten Multiplizieren (5) das zweite Grundsignal und an einem weiteren Eingang des zweiten Multiplizierers (6) das erste Grundsignal anliegt und daß die Ausgänge der beiden Multiplizierer (5, 6) mit einem Differenzbildner (7) verbunden sind, dessen Ausgangssignal, das dem jeweiligen Momentanwert einer Bewegungsgröße entspricht, am Eingang eines nachgeschalteten dritten Übertragungsgliedes (9) anliegt, dessen Ausgangssignal ein weiteres einer Bewegungsgröße proportionales Signal ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

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