DD207759A5

DD207759A5 - Wegerfassungsanordnung fuer mehrachsige messsysteme

Info

Publication number: DD207759A5
Application number: DD83248697A
Authority: DD
Inventors: Hans-Ulrich Rhyner
Original assignee: Maag Zahnraeder & Maschinen Ag
Priority date: 1982-03-15
Filing date: 1983-03-10
Publication date: 1984-03-14
Also published as: JPH0223804B2; CH655270A5; GB2118748B; IT8319910A0; GB2118748A; GB8307136D0; JPS58172509A; IT1160496B; US4534007A; DE3213046C1

Abstract

DIE WEGERFASSUNGSANORDNUNG, DIE INSBESONDERE FUER EINE ZAHNRADSCHLEIF- ODER -PRUEFMASCHINE BESTIMMT IST,ENTHAELT NEBEN DER UEBLICHEN VORSTUFE AUS EINEM V/R-ZAEHLER (3), DER DIEMESSIMPULSE AUFNIMMT,EINEM ZWISCHENSPEICHER (2) FUER DAS FESTHALTEN DES ZAEHLERSTANDS IN JEDEM ZEITPUNKT UND EINEM KOMPARATOR (4) ZUR ERKENNUNG VORBESTIMMTER POSITIONSWERTE IN EINEM MESSVORGANG, ZUM VERMEIDEN DES UEBERLAUFS DES ZAEHLERS BEI GROESSEREN VERFAHRWEGEN UND HOHER AUFLOESUNG EINEN IMPULSSPEICHER (5) UND EINE SYNCHRONISATIONSSCHALTUNG (6),DIE ERMOEGLICHEN, DEN ZAEHLER (3) IN EINEM BELIEBIGEN ZEITPUNKT ZU LOESCHEN, OHNE DASS EIN IMPULS VERLORENGEHT.DAS ERMOEGLICHT, IN DEM WEGERFASSUNGSSYSTEM EIN UEBLICHES 8- ODER 16-BIT-MIKROPROZESSORSYSTEM 1 UND SCHALTUNGSBAUSTEINE DESSELBEN BITFORMATS ZU VERWENDEN, WODURCH DIE BEI GROESSEREN VERFAHRWEGEN UND HOHER AUFLOESUNG SONST UNUMGAENGLICHE VERWENDUNG DES WESENTLICH MEHR HARDWAREMAESSIGEN PLATZ- UND SCHALTUNGSAUFWAND ERFORDERNDEN 32-BIT-FORMATS VERMIEDEN WIRD.

Description

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Tite'l der Erfindung . · .·-.· . Wegerfassungsanordnung für. mehrachs.ige Messysteme

Anwendungsgebiet" der' Erfindung \- Die Erfindung betrifft eine Wegerfassungsanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Solche Wegerfassungsanordnungen werden verwendet, um beispielsweise auf.ZahnradschTeif- oder -Prüfmaschinen in mehreren Achsen zu messen und zu positionieren.. Ueblicherweise wird eine Achse (in Fig. 1. die Y-Achse) als führungsachse_gewählt. Für-eine bestimmte Messaufgabe werden zuerst Sollpunkte, so-, -genannte Stützpunkte, in der ..Führungsachse berechnet. Wenn dann mit einem Messschlitten, an dem bei einer Zahnradprüfmaschine ein Taster befestigt ist, in dieser Achse verfahren· wird, so sollen jeweils im Augenblick des Ueberfahrens der Stützpunkte die Positionen in den anderen Achsen.gemessen. werden. Beim Durchfahren der Stützpunkte werden die zugehörigen gemessenen Werte in den anderen'Achsen erfasst und ebenfalls gespeichert. Aus dem Vergleich der Werte der'Stützpunkte mit den gemessenen Werten ergeben sich dann die .entsprechenden Abweichungswerte, beispielsweise bezüglich eines theoretischen. Evolventenprcfils. Der Messzeitpuni-.t, d.h. der

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Zeitpunkt, in welchem ein Stützpunkt überquert wird, wird jeweils durch' den Komparator ermittelt, der dann mit Hilfe eines Messauslösesignals die Messung in den anderen Achsen auslöst. Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Bei solchen Wegerfassungsanordnungen werden inkrementale Massstäbe mit hohen Auflösungen benutzt, wie beispielsweise 1 Impuls pro 1 jjm. Wenn der Rechner und der Zähler im 16-Bit-Format organisiert sind, so kann eine Informationsmenge von maximal 2 «s 64 Impulse dargestellt werden. Bei einer Auflösung von 1 um ergibt das aber einen darstellbaren Verfahrweg von etwa 64 mm, weil sonst der Zähler überlaufen würde. Würde man grössere Verfahrstrecken verarbeiten, so würde nichts anderes-übrig bleiben, als den Zähler so gross zu wählen, wie es dem maximalen Verfahrweg entspricht. Bei Verfahrwegen in der Grössenordnung von 2 bis 3 m wäre das nicht mehr zu akzeptablen Kosten realisierbar. Darüber hinaus werden heute immer höhere Auflösungen verlangt, die in Verbindung mit längeren Verfahrwegen die Probleme noch vergrössern. Bei Zahnradschleif- und -prüfmaschinen wird heute beispielsweise mit Auflösungen von 0,5 und 0,1 jum gearbeitet, wodurch sich der darstellbare Verfahrweg noch weiter reduziert. Bei dem vorgenannten Beispiel kann bei Erhöhung der Auflösung von 1 pm auf 0,5/jm nur noch ein Verfahrweg von 32 mm dargestellt werden. Aus diesem Grund besteht der Zwang, bei der Hardware auf ein sehr grosses Bitformat zu gehen, beispielsweise auf 32 Bit, mit dem dann einige Meter

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Verfahrweg ohne weiteres dargestellt werden können, weil 2 Impulse verarbeitet werden können. Eine Hardware-Lösung im 32 Bit-Format besteht end aus Zähler, Komparator und Zwischenspeicher (Latch), würde in bezug auf Genauigkeit und' Verzögerungszeit kaum Probleme bereiten. Hingegen würde der Aufwand in.bezug auf Platz und Bauelemente zu gross werden. Wesentlich vorteilhafter wäre deshalb, eine Möglichkeit zu schaffen, mit der die heute üblichen Mikroprozessoren, die gewöhnlich im 8- oder 16-Bit-Format organisiert sind, einen Teil, der Aufgabe übernehmen könnten.

Ferner ist es heute üblich, die Positionsfehlerberechnung durch einen Rechner auszuführen. Dabei werden Rechner und Wegerfassungsanordnung auf verschiedenen Karten untergebracht, die dann durch

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entsprechende Busse untereinander verbunden werden. Das ist nachteilig, weil'jeder zusätzliche Bus einen besonderen Aufwand mit .sich bringt (bezüglich der Bustreiber, der Bussicherheit, usw.). Es wäre deshalb hinsichtlich des Platzbedarfes und des Schaltungsaufwands wesentlich vorteilhafter, wenn die gesamte Anordnung für einen Kanal auf einer Karte untergebracht werden könnte.Durch den autonomen Aufbau würde auch eine entsprechende Steigerung der Verarbeitungsgeschwindigkeit ermöglicht, weil eine Reduktion der Datenmenge für den gemeinsamen Bus erreicht wird und die Synchronisationsaufgabe minimal wird.

Schiiessiich ergibt sich beim Erkennen von" Stützpunktwerten bei solchen Wegerfassungsanordnungen ein weiteres Problem dadurch, dass bei sehr hohen Auflösungen das Auftreten von irgendwelchen Zeitverzögerungen unbedingt vermieden werden muss,-damit kein Impuls verloren geht, da das zu Messfehlern führen würde. Die hohe Auflösung führt in Verbindung mit einer hohen Verfahrgeschwindigkeit zu Eingangsfrequenzen an der Wegerfassungsanordnung im MHz-Bereich. Für derart hohe Impulsfrequenzen gibt es bislang keinen herkömmlichen Mikroprozessorrechner, der schnell genug wäre, um den oben erwähnten^ Vergleich zwischen.den Stützpunktwerten und den Messwerten auszuführen, ohne dass bei dem Vergleich Fehler·auftreten. 'Aus diesem Grund kann bislang ein Mikroprozes.sorrechner auch lediglich als Speicher und nicht als Komparator benutzt werden. Nur eine Erhöhung der Verarbeitungsgeschwindigkeit in dem Mikroprozessorsystem könnte daher dieses Problem beheben.

Ziel· der' Erfindung- ' .

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wegerfassungsanordnung der eingangs gekannten Art so auszubilden, dass sie auch ,bei höchster Messwertauflösung kompakter aufgebaut ist, autonom arbeitet und den Möglichkeiten der üblichen Mikroprozessortechnik angepasst ist.

Darlegung des Wesens eier Erfindung:

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1

angegebenen Merkmale gelost. · .'

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Diese Lösung basiert auf dem Gedanken, den Hardwareaufwand für ein durch hohe Auflösung und grosse Verfahrwege sonst erfordere "liches 32-Bit-Wegerfassungssystem durch Verwendung eines Üblichen Mikroprozessorsystems zu vermeiden, ohne dass Eigenschaften, wie eine höhe Impulszähl frequenz und eine genaue Wegerfassung, verloren gehen. Ermöglicht wird das durch die Erkenntnis, dass bei einem solchen Wegerfassungssystem die zeitkritischen Vorgänge vorwiegend im Bereich der niederwertigen Bits auftreten und deshalb, die Aufgaben der höherwertigen Bits durch ein Mikroprozessorsystem übernommen werden können. Die den niederwertigen Bits entsprechenden schnellen Vorgänge werden durch eine erfindungsgemäss ausgebildete Vorstufe aus dem Zähler, dem Komparator und dem . . Zwischenspeicher, ergänzt durch die Synchronisationsschaltung, erfasst. Ein dem Bit-Format der Komponenten der Wegerfassungsanordnung entsprechendes Bit-Fenster wird durch das Mikroprozessorsystem so Über den Gesamtmessbereich verschoben, dass jeweils in dem Bit-Fenster .vor dem Erreichen eines Stützpunktes, in welchem eine Messung ausgelöst wird, die Zählkapazität des Zählers nicht überschritten, wird. Ermöglicht wird das gemäss der Erfindung dadurch, dass der Zählerstand des Zählers während der Bewegung in der Führungsachse in dem Zwischenspeicher abgespeichert und anschliessend der Zähler gelöscht wird, ohne dass ein Messimpuls verloren geht. Der effektive Positionswert setzt sich dann immer aus einem nachgeführten Speicherwert und dem jeweils zuletzt noch vor dem Erreichen des Stützpunktes in dem Zähler vorhandenen Zählwert zusammen. Das Ueberlaufen des Zählers wird vermieden, weil dieser in einem, beliebigen Zeitpunkt vor dem Erreichen seines Ueberlaufzählwertes immer wieder gelöscht wird, ohne dass ein Impuls verloren geht. Ermöglicht wird das durch den Zwischenspeicher und die Synchronisationsschaltung, die die zeitkritischen Abläufe in der Vorstufe steuert.

Zur besseren Verdeutlichung des Vorteils, dass ein übliches Mikroprozessorsystem in der Wegerfassungsanrordnung nach der Erfindung benutzt werden kann, sei ein solches mit 16-Bit-

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-5- - Format angenommen. Weiter sei angenommen, dass in einem Stützpunkt

zu messen ist, dessen Wert 158 000 Impulsen entspricht und der in • , dem Mikroprozessorsystem gespeichert ist. Der Zähler empfängt über den Impulseingang der Anordnung Messimpulse und zählt diese. Vor dem Ueberlaufpunkt, der bei einem 16-Bit-Zähler bei 64 000 Impulsen liegen kann, wird der Zähler durch das Mikroprozessorsystem über die Synchronisationsschaltung gestoppt und anschliessend gelöscht. Der Inhalt des Zwischenspeichers, der diesen Zählwert ebenfalls enthält, wird in das Mikroprozessorsystem übernommen. Da die Differenz zwischen 64 000 und 158 000 noch grosser ist,als es der maximalen Kapazität eines 16-Bit-Komparators entspricht, wird |f der Komparator noch nicht aktiviert. Vielmehr wird der Zähler wieder aktiviert, dieser zählt wieder 64 000 Impulse und übergibt sie an, das Mikroprozessorsystem, das nun 128 000 Impulse enthält. Das Mikroprozessorsystem, das auch den Stützpunkt gespeichert hat, gibt nun die restliche Differenz von 30 000 Impulsen an den Kom-, parator ab und veranlasst diesen, von nun an den Zählerstand des ^{ Zählers zu überprüfen. Sobald der Zählerstand des Zählers 30 000 Impulse erreicht, gibt der Komparator das Messauslösesignal ab, mit dem in anderen'Kanälen der Meßvorgang ausgelöst wird. Die . • Wegerfassungsanordnung arbeitet in diesem Fall mit einem 16-Bit-Fenster, das so lange über den Verfahrweg verschoben wird, bis ein Zählerstand auftreten wird, der im Bereich der Kapazität des „ Hardware-Zählers und des Hardware-Komparators liegt.

Die Wegerfassungsanordnung benötigt aufgrund der Verwendung des über den Verfahrbereich verschiebbaren Bit-Fensters so wenig Platze dass sie als kompakte Einheit (inkl. Mikroprozessorsystem) pro Messkanal auf einer, einzigen Karte untergebracht werden kann. Die Wegerfassungsanordnung nach der Erfindung ist darüber hinaus autonom, weil sie sämtliche Funktionseinheiten auf derselben Karte enthält und somit die Verarbeitungsgeschwindigkeit mindernde Busverbindungen mit.auf anderen Karten untergebrachten Funktions- - einheiten desselben Messkanals entfallen.

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. - β·- .

Bei Anwendungen der Wegerfassungsanordnung nach der Erfindung, bei denen nur bestimmte Stützpunktwerte erkannt werden müssen, berechnet das Mikroprozessorsystem die Differenz zwischen dem jeweiligen Positionswert und dem Zählwert, und, wenn die Differenz im Bereich der Kapazität der Vorstufe (z.B. 8 oder 16 Bit) liegt, wird die Differenz in den Komparator geladen. Bei äquidistanten Messpunkten (die im Bereich des Komparators liegen) muss der Komparator nur einmal geladen werden, da der Zähler bei jedem Messpunkt wieder gelöscht wird. *

In der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch2 kann der Zähler in einem beliebigen Zeitpunkt gelöscht werden, ohne dass ein Impuls verlorgen geht. Dafür ist dem Zähler der Impulsspeicher und -detektor vorgeschaltet, der im Löschzeitpunkt des Zählers durch ein Blockiersignal aus der Synchronisationsschaltung aktiviert wird, das ausserderri die Eingänge des Zählers unterbricht. Durch ein Löschsignal aus der Synchronisationsschaltung wird dann der Zähler gelöscht. Der Impulsspeicher und -detektor wird nur aktiviert, wenn der Zähler gelöscht werden soll, während sonst Impulse einfach durch ihn hindurch!aufen. Wenn ein Messimpuls während der Aktivierungszeit des ImpuTsspeichers und -detektors auftritt, so gibt dieser ein Impuls-erkannt-SignaT an die Synchronisationsschaltung ab, die ihn in einem Ere.ignisspeicher vorübergehend speichert und dann über eine Daten-laden-Verbindung den Zwischenspeicher veranlasst, den erkannten Impuls, der auch im Zähler vorhanden ist', zu übernehmen, allerdings erst dann, wenn der zuvor im Zwischenspeicher vorhandene Wert vom Mikroprozessorsystem übernommen worden ist. Alle Impulsereignisse, die in der Löschphase eintreten, werden auf diese Weise von dem Zähler registriert. ^:

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in der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 steuert bei einem dreiachsigen Meßsystem die der als Führungsachse gewählten Achse entsprechende Wegerfassungsanordnung die beiden anderen, den gleichen Aufbau aufweisenden Wegerfassungsanordnungen. Dieser einfache Aufbau der Steuerung läßt sich entsprechend auf eine beliebige Anzahl von Meßsystemachsen erweitern. . ' .

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Ausführungsbelspiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein dreiachsiges Meßsystem, in wel-

i chem jeder Kanal für eine Achse aus einer Wegerfassungsanordnung nach der Erfindung besteht,

Fig. 2 ein Blockschaltbild,der Wegerfas- .

sungsanordnung nach der Erfindung,

Fig. 3 . ein Blockschaltbild eines Impulsspeichers und- -detektors,

Fig. 4 ._ . ein Blockschaltbild einer Synchronisationsschaltung und

Fig. 5 ·.'-.' ein Impulsdiagramm zur Erläuterung

der Arbeitsweise des Impulsspeichers und -detektors. .

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines dreiachsigen Meßsystems, beispielsweise einer Zahnradschleif- oder -prüfmaschine, in welchem jeder Kanal für eine Achse aus einer. Wegerfassungsanordnung der im folgenden näher beschriebenen Art besteht. Ein· Hauptrechner H ist über einen Systembus mit den Wegerfassungsanordnungen I¹, I" und I"' der Kanäle für die X-, die Y- bzw. die Z-Achse verbunden. Jede der drei Wegerfassungsanordnungen hat einen Meßauslösesignalausgang und · einen Eingang für ein von außen kommendes Auftastsignal. In ·-

dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel hat der Hauptrechner H, wie eingangs bereits kurz dargelegt, die Y-Achse als T?ührungsachse gewählt. Er enthält deshalb für eine bestimmte Meßaufgabe mehrere Stützpunkte S₁, S^, S-, in der Y-Achse (wie in Fig. 1 symbolisch dargestellt). Als Führungsachse wird die Achse gewählt, auf der die Stützpunkte weit auseinander liegen, d.h. bei der am ehesten mit einem überlauf des Zählers zu rechnen ist. Die dieser Achse entsprechende Wegerfassungsanordnung I" führt -dann die ihr Nachgeordneten beiden anderen Wegerfassungsanordnungen I ', I"' . Der Meßauslösesignalausgang EQ (equal) der Wegerfassungsanordnung I" ist mit einem Eingang des H,auptrechners und mit einem Eingang für ein von außen kommendes Auftastsignal ESTR (extern strobe) jeder anderen Wegerfassungsanordnung I', I¹" verbunden. Der erste Stützpunkt S₁ wird vom Hauptrechner H in die Wegerfassungsanordnung I" eingegeben (wie. in Fig. 1 symbolisch dargestellt), und der'Meßvorgang kann beginnen. Beim Verfahren eines Meßschlittens (nicht dargestellt) in der Führungsachse wird dann beim überfahren des Stützpunkts S₁ von der Wegerfassungsanordnung I" des Kanals für die Y-Achse (Führungsachse) ein Meßauslösesignal EQ an die beiden übrigen Wegerfassungsanordnungen I',, I¹" abgegeben, um in diesen den Meßvorgang für die X- bzw. Z-Achse auszulösen, und gleichzeitig wird durch dieses Signal dem Hauptrechner H gemeldet, daß der erste Stützpunkt abgearbeitet ist. Der Hauptrechner gibt dann den nächsten Stützpunkt S~ in die Wegerfassungsanordnung I" ein, und der Meßvorgang wird wie zuvor ausgeführt. Für die Wegerfassungsanordnungen I ' und I"'. bildet das Meßauslösesignal EQ das externe, d.h. von außen kommende Auftastsignal ESTR, mit welchem deren im folgenden noch ausführlich beschriebene Syn- ' chronisations.schaltung angesteuert wird. -

Tn Fig. 2 ist die Wegerfassungsanordnung insgesamt mit I bezeichnet und, lediglich beispielshalber-, auf 16 Bit organisiert dargestellt. Die Anordnung I empfängt über mit den Signalen AUF bzw. AB bezeichnete Eingangsklemmen als Eingangssignale Meßimpulse aus einem nicht.dargestellten Meßsystem. Wenn dessen,Meßschlitten in der Führungsachse in einer Richtung verfahren wird, werden durch einen inkrementalen Maßstab des Meßsystems'in einer Achsenrichtung AUF-Meßimpulse und in der anderen

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Achsenrichtung AB-Meßimpulse geliefert, d.h. die Wegerfassungsanordnung I wird mit vorzeichenrichtigen Meßimpulsen versorgt. Die beiden.Eingänge sind mit einem Impulsspeicher und -detektor 5 (im folgenden der Einfachheit halber als Impulsspeicher bezeichnet) verbunden, dessen Ausgänge AUF und AB mit den Eingängen eines 16-Bit-Vor-/Rückwärtszählers 3 verbunden sind. Der Zähler 3 ist über einen Zählerbus 7 mit einem 16-Bit-Komparator 4 und einem Zwischenspeicher 2 verbunden. Der Zwischenspeicher 2 ist über einen Mikroprozessorbus 8 mit einem 16-Bit-Mikroprozessorsystem _;

1 verbunden. Das Mikroprozessorsystem 1 kann über den Mikroprozessorbus 8; mit dem Komparator 4 in Verbindung treten, weshalb der in das Mikroprozessorsystem 1 hineinführende Teil des Mikroprozessorbusses als bidirektionaler Bus dargestellt ist.

Die Wegerfassungsanordnung.I enthält, darüber hinaus verschiedene Steuerverbindungen, deren Funktion im folgenden im Zusammenhang mit der Beschreibung der Arbeits- weise der Wegerfassungsanordnung angegeben ist.

Die Meß- oder Wegimpulse, die.im Falle einer Zahnradprüf maschine von einem · Positionsmeßtaster geliefert werden, werden vorzeichenrichtig in den Impulsspeicher 5, d.h. in dessen einen oder' anderen Eingang eingegeben. Solange der Zähler 3 nur zählt, ,durchlaufen die Meßimpulse den Impulsspeicher 5, als ob dieser nicht, vorhanden wäre. Erst wenn der Zähler 3 gelöscht wird, ' wird der Impulsspeicher 5 aktiviert, was weiter unten ausführlich beschrieben ist.. Die durch den Impulsspeieher 5 hindurchgehenden Impulse werden in dem Zähler 3,gezählt. Das jeweilige Zählergebnis wird in dem Zwischenspeicher 2 fortwährend gespeichert und gleichzeitig in dem Komparator 4 mit Stützpunkten verglichen, die vor dem Beginn des Meßvorganges in dem Mikroprozessorsystem 1

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gespeichert worden sind. Das Mikroprozessorsystem 1 liefert den dem ersten Stützpunkt entsprechenden Sollwert an den Komparator 4, der ihn mit dem in der Führungsachse gemessenen Istwert vergleicht, welcher 'über die Eingänge AUF oder AB in die Wegerfassungsanordnung eingegeben wird. Wenn Soll- und Istwert übereinstimmen, d.h., wenn in der Führungsachse der Stützpunkt durch den den Taster tragenden Meßschlitten überfahren wird,· gibt der Komparator 4 ein Meßauslösesignal EQ ab, das in den Kanälen I' und I"' (Fig. 1) als externes Auftastsignal ESTR die Messung in der X- bzw. Z-Achse auslöst, d.h. in dem betreffenden Kanal die dort ebenfalls vor-, handene Synchronisationsschaltung ansteuert, die ihrerseits den Zwischenspeicher ansteuert', damit dessen Speicherinhalt in das Mikroprozessorsystem übernommen wird. Dieser Speicherinhalt ist dann der gesuchte Meßwert, der in der Führungsachse dem Stützpunkt S₁ (Fig. 1) entspricht. In dem vorliegenden Fall würde die Wegerfassungsanordnung auf die beschriebene Weise richtig arbeiten, vorausgesetzt, daß die Auflösung und der Verfahrweg klein genug sind, damit die Zählerkapazität von ca. 64 000 nicht überschritten, wird. Um das auszuschließen, ist gemäß der Erfindung die Vorstufe, die im wesentlichen aus dem Vor-/Rückwärtszähler 3, dem Zwischenspeicher 2 und dem Komparator 4 besteht, so ausgelegt, daß der Zähler am überlaufen gehindert wird, wenn die Impulszahl 64000 übersteigt. Zu diesem Zweck sind in der Vorstufe weiter der Impulsspeicher 5 und die Synchronisationsschaltung ,6 enthalten, die gestatten, den Zähler jeweils vor dem überlauf zu löschen, ohne daß Impulse verloren gehen.

Der Zählerinhalt des Zählers 3 wird,, wie oben angegeben, ständig in dem Zwischenspeicher'2 gespeichert, so daß dieser immer eine genaue- Abbildung von dem enthält, was

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in dem Zähler 3 enthalten ist. Alle über den Impulsspeieher'5 in, den Zähler 3 gelangenden¹Meßimpulse werden von diesem gleichzeitig an den Zwischenspeicher-2 abgegeben, damit in diesem immer der aktuelle Inhalt des Zählers 3 enthalten ist. Wenn sich der Zählerinhalt dem Überlaufzählwert nähert, gibt das Mikroprozessorsystem 1 ein internes Auftastsignal ISTR (intern strobe) an die Synchronisationsschaltuhg 6 ab. In diesem Augenblick muß der Zählerinhalt, der sich in dem Zwischenspeicher 2 befindet', in das Mikroprozessorsystem übernommen werden. Zu diesem Zweck wird durch die' Synchronisationsschaltung 6 ,zuerst der Impulsspeicher 5 aktiviert, indem an diesen ein Blockiersignal INH (inhibit) abgegeben wird, und dann der Zwischenspeicher 2 mittels.-des Signals DL blockiert und schließlich mittels des Lösch- - signals CLR (clear) der Zähler 3 gelöscht und der Inhalt des Zwischenspeichers 2 blockiert. Bei der Abgabe des Signals DL an den Zwischenspeicher 2, wird nach einer gewissen Verzögerung ein Daten-bereit-Signal DR (date ready) von der Synchronisationsschaltung 6 an das Mikroprozessorsystem 1 abgegeben, um dieses darüber zu. informieren, daß es die bereitstehenden Daten ä"üs dem Zwischenspeicher 2 übernehmen kann. Ein Lesesignal CSR (chip select read) wird an die Synchronisationsschaltung 6 abgegeben, damit diese wieder

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auf ihren Ausgangszustand zurückgesetzt wird und der,Vorgang von vorn beginnen kann.

Zum besseren Verständnis der Arbeitsweise der Anordnung I wird das Eingangs erwähnte Beispiel hier noch etwas ausführlicher beschrieben. In dem Beispiel wurde angenommen, daß in dem Mikroprozessorsystem 1 für den ersten Stützpunkt. S₁ eine Impulszahl von 158 000 gespeichert wurde. Vor dem ersten überlauf des Zählers 3 und beim, ersten übernehmen des Zwischenspeicherinhalts stellt das Mikroprozessorsystem fest, daß 64 000 Impulse gezählt

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worden sind. Da die Differenz zwischen 64 000 und 158 000 Impulsen noch größer ist als die Bitkapazität des Komparators 4 von 64 000 Bit, wird der Zählwert von 64 000 in dem Mikroprozessorsystem 1 gespeichert, aber nicht an den Komparator 4 übergeben. Beim nächsten Erreichen des Überlaufs, d.h. wenn wieder aus dem Zwischenspeicher 64 000 Impulse in das Mikroprozessorsystem 1 übernommen werden, erfolgt in diesem die Addition zu den vorhergehenden 64 000 Impulsen, was 128 000 Impulse ergibt. Das Mikroprozessorsystem 1 stellt nun fest,,daß die Differenz zu 158 000 nur noch 30 000 Impulse beträgt. Diese Differenz liegt aber im Kapazitätsbereich des 16-Bit-Komparators 4. Das Mikroprozessorsystem 1 gibt deshalb ein Schreibsignal CSW (chip select write) an den Komparator 4 ab, das diesen veranlaßt, aus dem Rechner des Mikroprozessorsystems 1 den Wert von 30 000 -Impulsen zu übernehmen. Wenn nun der Zähler 3 im Laufe des Zählvorganges diese Impulszahl von 30 000 Impulsen erreicht, dann wird diese Tatsache durch den Komparator 4 erkannt, der daraufhin das Meßauslösesignal EQ abgibt. Das Signal EQ bewirkt, daß in einer anderen¹ Achse gemessen wird, wie oben angegeben. Das Signal EQ wird außerdem an das Mikroprozessorsystem 1 abgegeben, um diesem anzuzeigen, daß der erste gespeicherte Stützpunkt S abgearbeitet ist und nunmehr der zweite Stützpunkt S₂ aus dem Hauptrechner H übernommen,und bearbeitet werden kann.

Als zusätzliche Möglichkeit ist vorgesehen, .in die Synchronisationsschaltüng 6 ein externes Auftastsignal ESTR (extern strobe) einzugeben, das einen festen Takt hat. Damit ist dann im Zwischenspeicher 2 jeweils'ein zur Geschwindigkeit des Tasters proportionaler Wert enthalten, weil bei jedem Taktimpulsbeginn der Zähler immer bei null zu zählen beginnt. Es braucht dann lediglich nach jedem Taktimpuls wieder die Position in dem Rechner, (nicht dargestellt) des Mikroprozessorsystems 1 berechnet zu werden.

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In dem Augenblick, in welchem der Zähler 3 gelöscht wird, muß sichergestellt -sein, daß von den AUF- oder AB-Meßimpulsen keiner verloren geht. Deshalb wird im Löschzeitpunkt der Impulsspeicher 5 durch das Signal INH aktiviert. Das Löschen des Zählers 3 erfolgt sehr schnell und spielt sich in einer Zeit ab, die etwa gleich der Länge der Periode der Meßimpulse ist, die durch den Impulsspeicher 5 hindurchgehen. Der Impulsspeicher 5 gibt ein Impuls-erkannt-Signal· IMP an die Synchronisationsschaltung 6 ab, wenn während der Aktivierungszeit des Impulsspeichers ein Impuls aufgetreten ist. Zum besseren Verständnis der Aufgabe und Arbeitsweise des Impulsspeichers wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen.

Der Impulsspeicher 5 enthält (in spiegelbildlich gleicher Anordnung für,die Auf- bzw. Ab-Meßimpulse, weshalb nur die obere Hälfte der in Fig. 3 dargestellten,Schaltung beschrieben wird) in Reihe eine UND-Schaltung 30, ein Flipflop 31, eine NOR-Schaltung 32 und eine beiden Impulsspeicherhälften gemeinsame NAND-Schaltung 33. Die Eingangsleitung AUF ist; mit einem., Eingang der UND-Schaltung 30 verbunden, an deren weiteren Eingang das Blok- kiersignal INH angelegt wird. Der Ausgang der UND-Schaltung 30 ist mit dem Takteingang CLK des Flipflops 31 verbunden, dessen Q-Ausgang mit einem Eingang der NOR-Schaltung 32 verbunden ist., deren weiterer Eingang mit der Eingangsleitung AUF direkt verbunden ist. Der Ausgang der NOR-Schaltung ist mit der Impulsspeicherausgangsleitung AUF und mit einem Eingang der NAND-Schaltung 33 verbunden, die an ihrem Ausgang das Impuls-erkannt-Signal IMP liefert. Wenn der Impulsspeicher 5 aktiviert 'werden soll, nimmt das Blockiersignal INH den Signalwert 1 an (Fig. 5a). Wenn etwas später ein Meßimpuls AUF erscheint (Fig. 5b), so geht an dessen ansteigender Flanke das . Ausgangssignal AUF auf den Signalwert 0,

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auf dem es bis zum Ende des Blockiersignals INH bleibt, weil das Flipflop 31 an der abfallenden Flanke des Ausgangssignals der NOR-Schaltung 32 kippt. Aus diesem Grund bleibt am Ausgang der NOR-Schaltung 32 der Signalzüstand erhalten, bis am Ende des Blockiersignals INH das Flipflop 31 zurückkippt. Sobald aber das Signal AUS am Ausgang der NOR-Schaltung auf. den Wert 0 geht,.geht das Ausgangssignal IMP der NAND-Schaltung 33 auf den Wert 1 (Fig. 5d). Auf diese Weise ist der angekommene Impuls erkannt worden.

'In Fig. 4 ist die Synchronisationsschaltung 6 auführlicher dargestellt. Sie enthält als Impulsereignisspeicher ein Flipflop 40, an dessen Eingang das Impuls-erkannt-Signal IMP.angelegt wird. Der Ausgang AUS des Flipflops 4 0 ist mit einem Eingang einer UND-Schaltung 41 verbunden, deren Ausgang direkt das Daten-laden-Signal DL lieferte über einen Inverter 4 2 das Daten-bereit-Signal DR liefert und außerdem mit dem Löscheingang CLR des Flipflops 40 verbunden ist. über'weitere Eingänge empfängt die. Synchronisationsschaltung 6 die Auftastsignale ISTR und ESTR, die' in eine ODER-Schaltung 43 eingegeben werden, deren Ausgang mit einem-Eingang einer UND-Schaltung 44 verbunden ist. Der weitere Eingang der UND-Schaltung 44 ist mit dem komplementären Ausgang AUS des. Flipflops 40 verbunden, während ihr Ausgang mit dem Eingang eines als Speicher dienenden Flipflops 45 verbunden ist. Der komplementäre Ausgang AUS des Flipflops 45 ist mit dem weiteren Eingang der UND-Schaltung 41 verbunden.. Der Ausgang; AUS des Flipflops 4 5 ist mit dem Eingang einer Impulsfolgesteuerschaltung 4 6 verbunden, die an ihren Ausgängen das Löschsignal CLR bzw. das . Blockiersignal INH liefert. Der Löscheingang CLR des Flipflops 45 empfängt über noch einen weiteren Eingang der Synchronisationsschaltung -6 das Lesesignal CSR.

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Der in, dem Impulsspeicher .5 erkannte Impuls wird, wie oben erwähnt, über den- Eingang IMP der Synchronisationsschaltung 6 gemeldet. Danach sollen die Daten übernom- men werden. Bedingung ist/ daß, wenn kein Auftastsignal ESTR gekommen ist, zuerst die. Daten aus dem Zwischenspeicher 2 ausgelesen werden müssen, bevor der Zählvorgang fortgesetzt werden kann. Der Zähler wird über •die UND-Schaltung 41 und das Signal DL blockiert. Wenn kein Auftastsignal vorhanden gewesen ist, geht das Impuls-erkannt-Signal IMP unbehindert über den Ausgang DL zu dem Zwischenspeicher 2 , der Zählerstand wird geladen und'gleichzeitig wird über den Ausgang DR angegeben, daß Daten wieder bereit sind. Die Auftastsignale ISTR und ESTR werden über die ODER-Schaltung 4.3 geleitet. Damit keine Meßfehler gemacht werden, muß in dem Augenblick, in welchem ein Auftastsignal gegeben wird, gewährleistet sein, daß nicht gerade ein Meßimpuls ankommt. Diese Entscheidung trifft die UND-Schaltung 44. Wenn ein Meßimpuls kommt, wird das Flipflop 40 gesetzt. In diesem Fall geht der Signalwert an dem Ausgang AUS, auf . 0 und sperrt den weiteren:Eingang der UND-Schaltung 44, so daß diese kein Signal durchlassen kann. Wenn kein Impulsereignis eingetreten ist, wird das •Flipflop 45 gesetzt, das im gesetzten Zustand über seinen Ausgang AUS das Daten-laden-Signal DL sperrt. Die Impulsfolgesteuerschaltüng 46 erzeugt stets erst das Signal.INH und dann das Signal CLR, 'wodurch eine gewis-' se Beruhigungszeit eingehalten wird, die vor Impulsverlusten schützt. .

Die vorstehend und in den Zeichnungen angegeben invertierten Signalwerte haben ihren Grund in der Art der gewählen Impulssteuerung (in vorliegendem Fall das Ansprechen auf ansteigende Impulsflanken).

In einem ausgeführten Beispiel der Wegerfassungsanordnung

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wurden folgende 16-Bit-Schaltungsbausteine verwendet:'

Mikroprozessorsystem 1 'Intel 8 086

Zwischenspeicher 2 AM 2920

Komparator 4 ' AM 2920, AM Z8121'

V/R-Zähler 3 25 LS 193 (Fabrimex)

Claims

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Patentansprüche

1. Wegerfassungsanordnung für mehrachsige Messysteme, insbesondere einer Zahnradschleif- oder -prüfmaschine, mit einem Hauptrechner, der vorberechnete Stützpunkte auf einer Führungsachse gespeichert enthält, mit einem Komparator, der jeweils beim Ueberfahren eines Stützpunktes ein Messauslösesignal zur Erfassung der dann vorhandenen Istposition eines Messschlittens in wenigstens einer anderen Achse liefert, und mit einem Zähler, dessen der Position entsprechender Zählwert im Zeitpunkt des Auftretens des Messauslöseimpulses in einem Zwischenspeicher abgespeichert .wird, dadurch gekennzeichnet, dass für den Kanal (I) einer Messystemachse

- der Ausgang des Zählers (3) über einen Zählerbus (7) mit dem Komparator (4) und dem Zwischenspeicher (2) verbunden ist,

-, der Zwischenspeicher (2) mit einem einen Mikroprozessorrechner enthaltenden Mikroprozessorsystem (1) verbunden ist, das seinerseits mit dem Komparator (4) verbunden ist, '

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- eine Synchronisationsschaltung (6) vorgesehen ist, die mit Steuerausgängen (ISTR, CSR) des Mikroprozessorsystems (1) verbunden ist und selbst Steuerausgänge' (CLR, DL, DR) aufweist, die mit dem Zähler (3), dem Zwischenspeicher (2) bzw. dem Mikroprozessorsystem (1) verbunden sind, um jeweils vor dem Zählsrüberlauf den Eingang des Zählers (3) zu blockieren, den Inhalt des den Zählerinhalt enthaltenden Zwischenspeichers (2) in das Mikroprozessorsystem (1) zu übertragen, den Zähler (3) zu löschen und wieder zu aktivieren, bis der Zählwert des Zählers (3) vor dem Erreichen des Stützpunktes nicht mehr den .Zählerüberlaufwert erreicht und der Komparator (4), der aus dem Mikroprozessorsystem (1.) den innerhalb seiner Bitkapazität liegenden restlichen Stützpunktwert empfangen hat, bei dessen Übereinstimmung rn-it dem letzten Zählwert das Messauslösesignäl (EQ) abgibt, und

- der Ausgang des Komparators (4) mit dem Kanaleingang der anderen Achse(n) verbunden ist.
2. Anordnung nach Punkt ]₅ dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zähler (3) und dem Eingang der Wegerfassungsanordnung,ein Impulsspeicher und -detektor (5) angeordnet ist, der über einen weiteren Steuerausgang (INH) der Synchronisationsschaltung (6) im Löschzeitpunkt des Zählers (3) aktivierbar ist, die über einen Steuerausgang (IMP) des Impuls- ".. Speichers und -detektors (5) bei jedem Auftreten eines Messimpulses .aktivierbar ist.
3. Anordnung nach Punkt 1 oder 2^vfür ein dreiachsiges Meßsystem, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptrechner (H) über einen Systembus mit der Wegerfassungsanordnung (Ι',,Ι", I¹" ) jedes Kanals verbunden ist, von denen;die der vom Hauptrechner als Führungsachse (Y) ausgewählten Achse entsprechende Wegerfassungsanordnung (I") über ihren Meßauslösesignalausgang (EQ) mit. den Auftastsignaleingängen (ESTR), der den beiden anderen Achsen (X, ,Z) entsprechenden Wegerfassungsanordnungen (I', I"¹ ) und mit einem Eingang des Hauptrechners (H) verbunden ist.