DD288221A5 - Verfahren und schaltungsanordnung zur geschwindigkeitsabhaengigen umschaltung des interpolationsfaktors - Google Patents

Verfahren und schaltungsanordnung zur geschwindigkeitsabhaengigen umschaltung des interpolationsfaktors Download PDF

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DD288221A5
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Klaus Spring
Willi Ring
Juergen Hesse
Claus Waehnert
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Veb Carl Zeiss Jena,De
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur geschwindigkeitsabhaengigen Umschaltung des Interpolationsfaktors von Interpolatoren inkrementaler Weg- und Winkelmeszsysteme. Dabei liefert der Interpolator 1 ein digitales Signal, welches zur Zaehlung ueber einen Schalter 3 und ein ODER-Glied 5 oder ueber einen Schalter 3, einen niedrigwertigen Zaehlerbaustein 4 und ein ODER-Glied 5 an einem hoeherwertigen Zaehlerbaustein 6 bereitgestellt wird. Bei UEber- bzw. Unterschreitung der Frequenz des am Zaehlerbaustein 6 anliegenden Signals im Bezug auf einen am Frequenzdetektor 7 eingestellten Grenzwert erfolgt ueber eine Torschaltung 2 eine synchrone Umschaltung des Interpolators 1 und des Schalters 2 derart, dasz ein zugeordneter Ausgang 9 des Schalters 3 aktiviert wird und der entsprechende niedrigwertige Zaehlerbaustein 4 ab- oder zugeschaltet wird.{Verfahren; Schaltungsanordnung; Interpolationsfaktor; Umschaltung, geschwindigkeitsabhaengig; Meszsystem; Weg; Winkel, inkremental; Verfahrgeschwindigkeit}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur geschwindigkeitsabhängigen Umschaltung des Interpolationsfaktors von Interpolatoren inkrementaler Weg- und Winkelmeßsysteme.
Charakteristik des bekannten Stande» der Technik
Es ist bekannt, daß hei hohen Interpolationsfaktoren und hohen Verfahrgeschwindigkeiten hohe Frequenzen der Zählsignale am Interpolatortusgana der Auswerteeinrichtung auftreten. Damit wird der Dynamikumfang in Richtung hoher Verfahrgeschwindigkeit begrenzt, wobei in der Näks der Grenzfrequenz bei der Signalverarbeitung Unsicherheiten auftreten können.
Aus der DO-PS 244196 ist es bekannt, daß Interpolatoren inkrementaler Meßsysteme auch Zählsignale mit unterschiedlichen Wertigkeiten in paralleler Form bereitstellen und somit eine getrennte Grob- und Feinwertbearbeitung ermöglichen.
Die DE-OS 3412557 beschreibt eine Längenmeßeinrichtung, bei welcher bei der Auswertung der durch Abtastung der Meßverkörperung gewonnenen Signale grob- und feinauflösende Rechteckimpulsefolgen gebildet werden. Eine Überwachungsschaltung für die Meßspannung überwacht die Verfahrgeschwindigkeit des Abtastkopfes in bezug auf die Maßverkörperung, derart, daß nur die grobauflösenden Impulsfolgen ab einer bestimmten Verfahrgeschwindigkeit zur weiteren Auswertung gelangen.
Nachteilig ist der für die Synchronisation der Grob- und Feinimpulse notwendige hohe schaltungstechnische Aufwand, da die Überwachungsschaltung von den analogen Meßspannungen ausgeht.
Ziel der Erfindung
Es ist das Ziel der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und den schaltungstechnischen Aufwand bei der Interpolation zu verringern.
Weson der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur geschwindigkeitsabhängigen Umschaltung des Interpolationsfaktors für inkrementale Meßsysteme zu schaffen, welche es mit einfachen schaltungstechnischen Mitteln erlauben, geschwindigkeitsabhängig den Interpolationsfaktor von Interpolatoren umzuschalten.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren zur Umschaltung dos Interpolationsfaktors von Interpolatoren inkrementaler Weg- und Winkelmeßsysteme, wobei die von den Abtastelementen des Abtastkopfes bei der Abtastung einer Maßverkörperung gelieferten Abtastsignale einem Interpolator zugeführt werden, durch welchen sie interpoliert werden, dadurch gelöst, daß der Interpolator ein digitales Signal liefert, welches zur Zählung über einen Schalter, einen niedrigwertigen Zählerbaustein und ein ODER-Glied an einem Zählerbaustein einer höherwertigen Zählerbausteinkette bereitgestellt wird, und daß bei Über- bzw. Unterschreitung der Frequenz des am Eingang des höherwertigen Zählerbausteins anliegenden Signals im Bezug auf einen an einem Frequenzdetektor eingestellten Grenzwert über eine Torschaltung eine synchrone Umschaltung des Interpolators und des Schalters derart erfolgt, daß ein den entsprechenden Differenzen der Interpolationsfaktoren zugeordneter Ausgang des Schalters aktiviert wird und der entsprechende niedrigwertige Zählerbaustein ab- oder zugeschaltet wird. Gemäß einer weiteren Ausbildung des Verfahrens ist vorgesehen, daß das am Eingang des höherwertigen Zählerbausteins der Zählerbausteinkette anstehende Signal nach einer Freigabe über die Torschaltung die gleichzeitige Umschaltung auf einen niederwertigen Interpolationsfaktor am Steuereingang des Interpolators und auf den höherwertigen Zählerbaustein über den Ausgang des Schalters und des ODER-Gliedes vornimmt.
Es ist vorteilhaft, wenn bei einer mehrstufigen Umschaltung des Interpolationsfaktors die gleichzeitige Umschaltung nach Freigabe auch von dem Eingangsimpuls eines beliebig höhorwertigeren Zählerbausteins, jedoch mindestens von dem Eingangsimpuls des Zählerbausteins, auf den umgeschaltet werden soll oder der gerade als niedrigwertiger fungiert, ausgelöst wird.
Eine Anordnung zur geschwindigkeitsabhängigen Umschaltung des Interpolationsfaktors von Interpolatoren, welche den Meßsignalen liefernden Abtastelomenten nachgeschaltet sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Interpolator ein durch eine Torschaltung aktivierbarer Schalter und diesem einerseits direkt ausgangsseitig ein niodrigwertiger Zählerbaustein und andererseits ODER-Glieder nachgeordnet sind, daß ein jedes ODER-Glied ferner eingangsseitig mit dem zugeordneten niedrigwertigen Zählerbaustein, ausgangsseitig mit einem zugeordneten höherwertigen Zählerbaustein und vorzugsweise der zugeordnete höherwertige Zählerbaustein weiterhin mit der Torschaltung und mit einem, als Geschwindigkeitsindikator dienenden Frequenzdetektor, für den die bereitgestellten Interpolatorausgangssignale Ei an den ausgewählten Zählerbausteinen anstehen, verbunden sind.
Vorteilhaft !st es, wenn ein mindestens ein binäres oder »in binär codiertes Signal liefernder Froquenzdetektor vorgesehen ist, wobei dieses Signal eine Schalthysterese besitzt und abhängig von der Verfahrgeschwindigkeit des Abtastkopfes gegenüber der Maßverkörperung ist und eine entsprechende Umschaltung des Interpolationsfaktors und des Schalters bewirkt. Es ist ferner vorteilhaft, wenn der Frequenzdetektor mehrere binäre geschwindigkeitsabhängige und mit Hysterese behaftete Signale liefert, wobei jedes dieser Signale als Freigabesignal für eine mehrstufige Umschaltung des Interpolationsfaktors und des Schalters dient und durch die feste Zuordnung von binärer Signalleitung, Interpolationsfaktorauswahl und Stellung des Schalters die auszuwählende Umschaltung bewirkt.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn ein mit bereits definierten digitalen Impulsen der Zählerbausteinkette arbeitender Frequenzdetektor vorgesehen ist, wobei die Eingangsimpulse des für die Umschaltung vorgesehenen höherwertigsten Zählerbausteins der Zählerbausteinkette oder noch höherwertigere Zählerbausteine für eine Detektion vorgesehen sind. Das erfindungsgemäße Verfahren und die Schaltungsanordnung tragen zur Erhöhung der Zuverlässigkeit und Genauigkeit von Meßsystemen bei. Die Vorteile liegen ferner in einer Erhöhung der Verfahrgeschwindigkeit des Abtastkopfes gegenüber der Maßverkörperung und damit einer höheren Meßgeschwindigkeit.
Neben der Erhöhung der Zuverlässigkeit bei geringem Schaltungsaufwand lassen sich die verwendeten Interpolator auch bei wesentlich höheren Verfahrgeschwindigkeiten einsetzen, ohne daß die sonst übliche Begrenzung durch die maximal zulässige Zählfrequenz der Zählerbausteine auftritt. Funktionelle Unsicherheiten insbesondere beim Arbeiten in der Nähe der Grenzfrequenz der Zählerbausteine die zu längeren Zählerketten kombiniert und mit der technisch einfacheren seriellen Übertragungsverarbeitung ausgerüstet sind, werden weitestgehend beseitigt.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Blockschaltbildes beschrieben werden. ''Die im Blockschaltbild dargestellte Schaltungsanordnung zur geschwindigkeitsabhängigen Umschaltung des Interpolationsfaktors umfaßt einen umschaltbaren Interpolator 1, welcher den Meßsignalen liefernden Abtastelementen des Abtastkopfes des Meßsystems nachgeschaltet ist.
Wie aus dem Blockschaltbild ersichtlich, sind dem Interpolator 1 ein durch eine Torschaltung 2 aktivierbarer Schalter 3 und direkt ausgangsseitig ein niedrlgwertiger Zählerbaustein 4 und als logische Verknüpfung ODER-Glieder 5 nachgeordnet, wobei ein jedes ODER-Glied 5 weiterhin eingangsseitig noch mit dem zugeordneten niedrigwertigen Zählerbaustein (dem ersten ODER-Glied ist der Zählerbaustein 4 zugeordnet) und ausgangsseitig mit einem zugeordneten höherwertigen Zählerbaustein 6, und vorzugsweise noch der höherwertigste mit der Torschaltung 2 und mit einem Frequenzdetektor 7 verbunden ist. Dabei dient der Frequenzdetektor 7 als Geschwindigkeitsindikator für den die Interpolatoreingangssignale E liefernden Abtastkopf. Der Interpolator 1 besitzt fernereinen Steuereingang 8,dermitdemAusgangderTorschaltung 2 verbunden ist und mitweichem der Interpolationsfaktor definiert in mindestens zwei Stufen umschaltbar ist.
Das am Ausgang des Interpolators 1 anliegende interpolierte Signal wird dem nachgeordneten Schalter 3 zugeführt, der abhängig von der Anzahl der Interpolationsfaktorstufungen das Signal an ebenso viele vorgesehene Ausgänge 12 umschalten kann. Dabei ist die jeweilige Zuordnung der Schalterstellung des Schalters 3 so festgelegt, daß beim Einschalten des höheiwertigen Interpolationsfaktor am Steuereingang 8 der Schalter 3 den Ausgang 10 aktiviert, der zu dem niedrigwertigen Zählerbaustein 4 führt. Beim Einschalten des niedrigwortigen Interpolationsfaktors am Steuereingang 8 aktiviert der Schalter 3 einen der Ausgänge 9.. welcher über das ODER-Glied S als logische Verknüpfung mit einem höherwertigen Zählerbaustein 6 verbunden ist. Über das ODER-Glied 5 gelangt auch das Übertragungssignal des niederwertigen Zählerbausteins 4 zum höherwertigen Zählerbaustein 6. Das ODER-Glied 5 bewirkt, daß entweder die Zählimpulsn des Ausgangs 9 oder die Überträge des Zählerbausteins 4 zum Eingang des Zählerbausteins 6 gelangen.
Das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 5, welches zu den Zähibaustein 6 geführt wird, liegt auch am Eingang des Frequenzdetektors 7 an. Dieser liefert, da bereits definierte Impulse vorliegen, ein schwellschwertabhängiges logisches Signal, das das Überschreiten einer definierten Eingangsfrequenz und damit die Überschreitung einer definierten Verfahrgeschwindigkeit signalisiert. Die Signale des Frequenzdetektors 7 sind vorteilhaft mit einer Hysterese behaftet, um stets eine ruhige Arbeit der Anordnung zu gewährleisten und können binäre oder binär codierte Signale sein. Das Ausgangssignal des Frequenzdetektors 7, dessen Ausgang mit dem Eingang der Torschaltung 2 verbunden ist, bereitet beim Überschreiten einer definierten Eingangsfrequenz die Torschaltung 2 derart vor, daß beim Auftreten des nächsten Übertragungssignales des Zählerbausteins 4 am Ausgang des ODER-Gliedes 5 ein gleichzeitiges synchrones Umschalten auf einen niederen Interpolationsfaktor im Interpolator 1 und mit dem Schalter 3 ein Umschalten auf den Ausgang 9 erfolgt. Beim Unterschreiten einer definierten Eingangsfrequenz läuft der Vorgang in umgekehrter Reihenfolge ab. Beim Unterschreiten der definierten Eingangsfrequenz wird das logische Ausgangssignal des Frequenzdetektors 7 am Eingang der Torschaltung 2 zurückgenommen und mit dem Auftreten des nächsten Zählimpulses am Ausgang 9 des Schalters 3 und damit auch Ausgang des ODER-Gliedes 5, ein gleichzeitiges Umschalten auf einen höheren Interpolationsfaktor im Interpolator 1 bewirkt, und mit dem Schalter 3 erfolgt ein Umschalten auf den Ausgang 10.
Mit diesem Verfahren lassen sich funktioneile Unsicherheiten, die insbesondere beim Arbeiten in dor Nähe der Grenzfrequenz der Zählerbausteine 4 und 6 auftreten, beseitigen.

Claims (7)

1. Verfahren zur geschwindigkeitsabhängigen Umschaltung des Interpolationsfaktors von Interpolatoren inkremental Weg- und Winkelmeßsysteme, wobei die von den Abtastelementen des Abtastkopfes bei der Abtastung einer Maßverkörperung gelieferten Abtastsignale einem Interpolator zugeführt werden, durch welchen sie interpoliert werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Interpolator (1) ein digitales Signal liefert, welches zur Zählung über einen Schalter (3) und über ein ODER-Glied (5) oder über einen Schalter (3), einen niedrigwertigen Zählerbaustein (4) und ein ODER-Glied (5) an einem Zählerbaustein (6) einer höherwertigen Zählerbausteinkette bereitgestellt wird, und daß bei Über- bzw. Unterschreitung der Frequenz des am Eingang des höherwertigen Zählerbausteins (6) anliegenden Signals im Bezug auf einen an einem Frequenzdetektor (7) eingestellten Grenzwert über eine Torschaltung eines synchrone Umschaltung des Interpolators (1) und des Schalters (3) derart erfolgt, daß ein den entsprechenden Differenzen der Interpolationsfaktoren zugeordneter Ausgang (9) des Schalters (3) aktiviert wird und der entsprechende niedrigwertige Zählerbaustein ab- oder zugeschaltet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das am Eingang des höherwertigen Zählerbausteines (6) der Zählerbausteinkette anstehende Signal nach einer Freigabe über die Torschaltung (2) die gleichzeitige Umschaltung auf einen niederwertigen Interpolationsfaktor am Steuereing^ang (8) des Interpolators und auf den höherwertigen Zählerbaustein (6) über den Ausgang (9) des Schalters (3) und des ODER-Gliedes (5) vornimmt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer mehrstufigen Umschaltung des Interpolationsfaktors die gleichzeitige Umschaltung nach Freigabe auch von dem Eingangsimpuls eines beliebig höherwertigeren Zählerbausteins, jedoch mindestens von dem Eingangsimpuls des Zählerbausteins (6), auf den umgeschaltet werden soll oder der gerade als niedrigwertiger fungiert, ausgelöst wird.
4. Anordnung zur geschwindigkeitsabhängigen Umschaltung des Interpolationsfaktors von Interpolatoren, welche den Meßsignalen liefernden Abtastelementen nachgeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß dem Interpolator (1) ein durch eine Torschaltung (2) aktivierbarer Schalter (3) und diesem einerseits direkt ausgangsseitig ein niedrigwertigerZählerbaustein (4) und andererseits ODER-Glieder (5) nachgeordnet sind, daß ein jedes ODER-Glied (5) ferner eingangsseitig mit dem zugeordneten niedrigwertigen Zählerbaustein, ausgangsseitig mit einem zugeordneten höherwertigen Zählerbaustein (6) und vorzugsweise der zugeordnete höharwertige Zählerbaustein weiterhin mit der Torschaltung (2) und mit einem, als Geschwindigkeitsindikator dienenden Frequenzdetektor (7), für den die bereitgestellten Interpolatorausgangssignale Ei an den ausgewählten Zählerbausteinen (6) anstehen, verbunden sind.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein mindestens ein binäres oder ein binär codiertes Signal liefernder Frequenzdetektor (7) vorgesehen ist, wobei diesem Signal eine Schalthysterese besitzt und abhängig von der Verfahrgeschwindigkeit des Abtastkopfes gegenüber der Maßverkörperung ist und eine entsprechende Umschaltung des Interpolationsfaktors und des Schalters (3) bewirkt.
6. Anordnung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzdetektor (7) mehrere binäre geschwindigkeitsabhängige und mit Hysterese behaftete Signale liefert, wobei jedes dieser Signale als Freigabesignal für eine mehrstufige Umschaltung des Interpolationsfaktors und des Schalters (3) dient und durch die feste Zuordnung von binärer Signalleitung, Interpolationsfaktorauswahl und Stellung des Schalters (3) die auszuwählende Umschaltung bewirkt.
7. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit bereits definierten digitalen Impulsen der Zählerbausteinkette arbeitender Frequenzdetektor (7) vorgesehen ist, wobei die Eingangsimpulse des für die Umschaltung vorgesehenen höherwertigsten Zählerbausteins (6) der Zählerbausteinkette oder noch höherwertigere Zählerbausteine für eine Detektion vorgesehen sind.
DD33319889A 1989-10-02 1989-10-02 Verfahren und schaltungsanordnung zur geschwindigkeitsabhaengigen umschaltung des interpolationsfaktors DD288221A5 (de)

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