DD200301A1 - Anordnung zur optischen messung und darstellung von weg-zeit-abhaengigkeiten - Google Patents

Abstract

Die Anordnung zur optischen Messung und Darstellung von Weg-Zeit-Abhaengigkeiten enthaelt ein Flachteil und eine Platte mit durchlaessigen Schlitzen bestimmter Wellenlaenge, deren Abstand unterschiedlich ist. In Korrespodenz zu Platte und Flachteil befinden sich Lichtquellen und Sensoren, die eine 90 grd verschobene Impulsreihe nach einer Formung einer Impulsvervielfachung und einer Vor-Rueckwaertserkennung zufuehren. Die Impulse werden einem Zaehler zugefuehrt, dessen Inhalt ueber eine Positionsanzeige wird und einem Interface zur weiteren Verarbeitung zur Verfuegung steht. Fuer die Aufzeichnung von Weg-Zeit-Verlaeufen ohne einen speichernden Oszillographen wird der jeweilige Zaehlerstand zeitdiskret einem adressierbaren Digitalspeicher zugefuehrt. Der Speicherinhalt kann als digitale Information einer Positionsanzeige zugefuehrt werden oder ueber einen Taktgenerator, der mit der Adressiereinheit verbunden ist, nach einer D/A-Wandlung auf einem nichtspeichern den Oszillographen dargestellt werden. Figur

Description

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Anordnung zur optischen Messung und Darstellung von Weg-Zeit-Abhängigkeiten

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur optischen Messung von translatorischen Lageänderungen an mechanischen Baugruppen und ihre zeitabhängige Darstellung in analoger und digitaler Form.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Im Werkzeugmaschinenbau und in der Längenmeßtechnik sind <]0 eine Vielzahl von Wegmeßsystemen bekannt, die die Position eines'Schlittens gegenüber einem Maschinenbett darstellen. Zur Anwendung kommen in der Regel induktive, kapazitive und optische Meßsysteme. Bei optischen Meßsystemen mit einfachem bzw. codiertem Maßstab, wie von Politsch (VDI-Bef|5 richte Kr. 60, 1962 S. 37-40 beschrieben, wird die Meßinformation als einfache oder codierte Impulsfolge ausgegeben und einer weiteren Verarbeitung, zugeführt. Die bekannten Meßverfahren ermöglichen keine Darstellung des Weg-Zeit-Verlauf es«. In der DE-OS 2823571 wird ein rotatorisches Meßverfahren beschrieben, das eine Impulsreihe gleicher Art als Weginformation ausgibt und diese zur Steuerung eines Antriebes einsetzt, dabei wird über eine Differentiation der Weginformationen ein momentaner Geschwindigkeitsverlauf

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ermittelt, der einem Regelkreis zugeführt wird. Der Nach-· teil des Meßverfahrens besteht einmal in der Ausführung als rotatorischea Meßsystem, das durch die Translations-Rotations-Wandlung fehlerbehaftet ist und in der nichtvorhandenen Speicherung von zeitabhängigen Wegverläufen« In der DE-AS 1588018 wird ein Meßverfahren beschrieben,

^O das zur hochgenauen Positionierung von Kreuztischen in der Halbleitertechnik dient,dieses Meßverfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß für zwei Bewegungsrichtungen eine gemeinsame umschaltbare optische Meßeinrichtung existiert, die eine Maßstabsplatte mit senkrechten und waagerechten Linien abtastet. Dieses Verfahren hat den Yorteil einer sehr hohen Präzision, aber einen sehr großen Kostenaufwand, trotz der nur einmal vorhandenen Meßeinrichtung· In "Radio, Fernsehen, Elektronik" 28(1979) H.7» S. 429-431 wird ein Meßwertspeicher in einem Meßwerterfassungssystem vorgestellt, der ausgehend von Meßwerten eines Inkrementalen Gebers Rotatoriscn (IGR) bzw. eines Inkrementalen Auflichtlängenmeßsystems (IaL) den Hoch- und Bremslauf eines Schrittmotors steuert. Auf Grund der ausschließlichen üöspeicherung der Weginformation als Gesamtweg ist es nicht möglich, einerseits den Gesamtweg als Grobdarstellung und andererseits Teilverläufe als Binze!darstellung aufzuzeichnen. In der DD-91355 wird ein Winkelschrittgeber beschrieben der eine lichtdurchlässige gerasterte Scheibe fotoelektrisch abtastet und eine entsprechende inkrementale Winke!information abgibt. Der Geber wird vorzugsweise an Werkzeugmaschinen eingesetzt, ist mit einem großen Trägheitsmoment behaftet und erfordert eine Translations-Rotations-Wandlung*

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, translatoriscbe Lageänderungen an Baugruppen ohne Translations-Rotations-Wandlung zu messen.und das Ergebnis als Gesamt- oder Seilverlauf analog und digital darzustellen.

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Messung von translatorischen Lageänderungen mechanischer Baugruppen zu schaffen, die nach dem optischen Prinzip arbeitet, eine direkte Längenmessung gewährleistet und das Ergebnis analog und digital darstellt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein für eine bestimmte Wellenlänge undurchlässiges Flachteil mit für die gleiche Wellenlänge durchlässigen Marken gleichen Abstandes in der Art versehen ist, daß eine Markenbreite einem halben Markenabstand entspricht und daß eine für eine bestimmte Wellenlänge undurchlässige Platte, die zwei für die gleiche Wellenlänge durchlässige Marken mit einem Abstand 2.nbf (wobei b die Markenbreite und η ein Vielfaches von b, ζ·Β· 1,2,3 ··· ist) enthält, parallel angeordnet ist. Dabei ist das Meßobjekt wahlweise mit der Platte oder dem Flachteil verbunden. Die Anordnung enthält zur Beleuchtung der Marken zwei Lichtquellen einer definierten Wellenlänge und ein Paar nachgeordnete optische Sensoren gleicher Wellenlänge, die so angeordnet sind, daß sich Lichtquellen, Marken in Flachteil und Platte sowie die Sensoren in einer Wirkungsebene befinden. Die bei einer Lageänderung entstehenden zwei Signale werden entsprechend eingestellten Schwell-"') werten in Impulsformern in zwei um 90° versetzte Impulsfolgen umgewandelt und einer Yor-Rückwärtserkennung und einer Impulsvervielfachung zugeführt, die als bekannt gilt. Die gebildeten Impulse v/erden richtungsabhängig einem Positionszähler zugeführt, dessen Inhalt über eine Positionsanzeige dargestellt wird«. Für eine Aufzeichnung von zeitabhängigen Wegverläufen ohne einen Speicher- oder Schleifenoszillographen . wird ein Zählerstand einem Digitalspeicher zugeführt,' der extern startbar ist und einen fest adressierten Speicherbereich enthält. Über einen einstellbaren Taktgenerator wird ein Positionszähler zu bestimmten diskreten Zeitpunkten abgefragt und ein Zählerstand in den entsprechenden Speicherbereich übernommene Der Inhalt des Speichers wird über einen

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externen Aufruf als digitale Information punktweise auf einer Positionsanzeige dargestellt und einer Interfaceeinrichtung zur Verfügung gestellt. Über einen Taktgenerator, der mit einer Adressiereinheit verbunden ist, wird der Speicherinhalt zyklisch ausgelesen und einem Digital-Analog-Wandler zügeführt, dessen Ausgang auf einem Oszillographen als zeitabhängige Größe dargestellt wird.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt die

-J0FJ Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Lösung.

Ein für eine bestimmte Wellenlänge undurchlässiges Flachteil 1 ist mit für die gleiche Wellenlänge durchlässigen Marken 4 in der Art versehen, daß die Abstände der Marken konstant sind und einer doppelten Markenbreite b entsprechen.

In Korrespondenz zum Flachteil 1 befindet sich eine für die Wellenlänge undurchlässige Platte 2 mit zwei durchlässigen Marken 5 versehen, deren Abmessungen die Markenbreite b haben und eine Schlitzhöhe fcu> die kleiner ist als eine Schlitzhöhe h.. der Marken 4 im Flachteil 1. Der Abstand

H 5 der Marken 5 der Platte 2 beträgt 2n.b+ ^ mit b als Markenbreite und nss 1,2,3,... · Die Platte 2 ist fest mit einem Meßobjekt 12 verbunden, in einer anderen Ausführungsform wird das Meßobjekt 12 mit dem Flachteil 1 verbunden. Die Anordnung enthält zwei Lichtquellen 3 öer Wellenlänge zur Beleuchtung der Marken 4 im Flachteil 1 und der zwei Marken 5 in der Platte 2 und zwei dazu in Korrespondenz befindliche .nachgeordnete Sensoren 6 der Yföllenlänge . Die bei Bewegung des Meßobjektes 12 durch die Hell-Dunkel-Wechsel an den Ausgängen der Sensoren 6 entstehenden Signale werden in.'Ab~ hängigkeit von einem einstellbaren Schwellwert 7 in einem Impulsformer 8 verstärkt und in eine Rechteckimpulsfolge umgewandelt. In einer nachfolgenden Impulsvervielfachung und Vor-Rückwärt-serkennung' 9 wird in bekannter Weise aus den zwei zur Verfügung stehenden RechteckimpulsfoJ-gen die

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Bewegungsrichtung abgeleitet und eine ImpulsVervielfachung, z.B. Vervierfachung, durchgeführt. Die Impulse werden einem Positionszähler 14 zugeführt, der über eine Starteinrichtung 10 startbar ist. Der Inhalt des Positionszählers 14 wird auf einer Positionsanzeige 15 dargestellt und steht einem Interface 11 zur Verfügung. Der Inhalt des Positionszählers 14 wird mittels der Starteinrichtung 10, z.B. zur Aufzeichnung von Ausschwingvorgangen, einem einstellbaren Taktgenerator 18, der die Zeitpunkte der Abfrage des Positionszählers 14 bestimmt und eine Adressiereinheit 17 für einen Digitalspeicher 16 bedient, dem entsprechend adressierten Speicherbereich des Digitalspeichers 16 zugeführt. Nach Beendigung eines Meßvorganges wird der Inhalt punktweise aus dem Digitalspeicher 16 ausgelesen und auf einer Positionsanzeige 15 dargestellt. Über den Taktgenerator 18 und die Adressiereinheit 17 wird der Digitalspeicher 16 zyklisch ausgelesen und die Werte in einem Digital/Analog-Wandler 19 (D/A-Wandler) umgesetzt und auf einem Oszillographen 13 als geschlossener Kurvenzug dargestellt.

Claims (1)

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   Erfindungsanspruch

   Anordnung zur optischen Messung und Darstellung von Weg-Zeit-Abhängigkeiten, bei der die Weginformation durch ein markiertes Flachteil gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor einem für eine bestimmte Wellenlänge (3) undurchlässigen Flachteil (1), welches für die Wellenlänge (>») durchlässige Marken (4) besitzt, deren Markenbreite (b) einen halben Markenabstand entspricht, zwei Lichtquellen (3) angeordnet sind und parallel zum Flachteil (1) sich eine für eine Wellenlänge (A) undurchlässige Platte (2) befindet, die mit zwei für die Wellenlänge (λ) durchlässigen Marken (5) versehen ist, dabei ist der Platte (2) ein Paar in Verbindung mit den Lichtquellen (3), mittels einer definierten Wellenlänge Q) arbeitende, Sensoren (6) nachgeordnet, wobei die zwei Lichtquellen (3)» Flachteil (1), Platte (2), die zwei Sensoren (6) und ein Meßobjekt (12), welches wahlweise mit dem Flachteil (1) oder der Platte (2) verbunden ist in einer Wirkungsebene angeordnet sind, daß des weiteren von den Sensoren (6) Signale entsprechend einstellbarer Schwellwerte (7) einem Impulsformer (8) zugeführt und an eine ImpulsVervielfachung und Yor-Rückwärtserkennung (9) abgegeben werden, die einen Positionszähler (14) aktivieren, dessen Inhalt in einen Digitalspeicher (16) mit Hilfe einer Starteinrichtung (1O) und einer Adressiereinheit (17) eingeschrieben wird und weiterhin der Inhalt über einen Taktgenerator (19) und eine Adressiereinheit (17) einem D/A-Wandler (19) zugeführt wird und durch zyklisches Abfragen auf einem Oszillographen (13) dargestellt wird« . .

   Anordnung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt der Positionszähler (14) auf einer Positionsanzeige (15) dargestellt wird und mit einem (Interface 11) korrespondiert.

   Anordnung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt des Digitalspeichers (16) einem Interface (11) und einer Positionsanzeige (15) zugeführt wird.