DE102006059491B3 - Pitch circle calibrating method for industrial application, involves determining pitch variation-differences for pitch interval, and transforming transformation-coefficients of pitch variations from frequency space into local space - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Selbstkalibrierung von Teilkreisen für die Winkelmessung eines um eine Achse drehbar gelagerten Objektes, bei dem der Teilkreis in eine Anzahl N im Wesentlichen gleichmäßiger Teilungsintervalle geteilt ist.The The invention relates to a method for self-calibration of pitch circles for the Angle measurement of a rotatably mounted about an axis object at the pitch circle into a number N of substantially uniform pitch intervals shared.
Ferner betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Selbstkalibrierung von Teilkreisen für die Winkelmessung eines um eine Achse drehbar gelagerten Objektes.Further The invention relates to a device for self-calibration of Subcircuits for the angle measurement of a rotatably mounted about an axis object.
Teilkreise sind Winkelmaßverkörperungen, bei denen ein Kreis in eine definierte Anzahl N von Teilungsintervallen gleichmäßig und messbar geteilt ist. Sie bilden die Grundlage der Winkelmesstechnik durch Rückführung auf den Vollwinkel 2π rad = 360° und sind überwiegend als radiale Gitterteilscheiben in Winkelencodern und in Messgeräten, wie z. B. Theodoliten, gebräuchlich. Auch durch Flächenkreisteilungen wie Spiegelpolygone oder Zahnräder werden Teilkreise gebildet.partial circles are angular scale embodiments, where a circle is in a defined number N of pitch intervals evenly and is measurably shared. They form the basis of the angle measurement technology by returning to the full angle 2π rad = 360 ° and are predominantly as radial grating washers in angle encoders and in measuring devices, such as z. B. Theodolites, in use. Also by area circle divisions like mirror polygons or gears Subcircles are formed.
Die herstellungs- und montagebedingten Teilungsabweichungen in Folge von Unregelmäßigkeiten der Teilungsintervalle, Exzentrizität der Teilscheibe und Rundheitsabweichungen der Drehachse führen zu einer nur im Wesentlichen gleichmäßigen Teilung des Teilkreises in Teilungsintervalle. Die Teilungsabweichungen lassen sich durch Anbringen von mehreren, im Allgemeinen mindestens 2 diametral angeordneten Abtastköpfen auf dem Umfang des Teilkreises mehr oder weniger kompensieren. Hierzu wird die Summe über die diskreten Messwerte der Abtastköpfe gebildet und somit bestimmte Komponenten der Teilungsabweichung eliminiert. Es gilt die mathematische Gesetzmäßigkeit, dass eine Anzahl von R gleichmäßig über dem Teilungsumfang angeordnete Abtastköpfe in ihrer Messwertsumme alle Fourierkoeffizienten oder Harmonischen der Teilungsabweichungen auslöschen, bis auf diejenigen der Ordnung R, 2R, 3R, ..., die aus dem diskreten Fourierspektrum herausgefiltert werden. Diese Technik wird bei genauen kommerziellen Winkelmessgeräten bis zu höchstens R = 4 Abtastköpfen angewandt. Bei Verwendung herkömmlicher Amplitudengitter wird hiermit eine Genauigkeit der Winkelmessung von etwa 0,5'' erreicht.The production and assembly-related division deviations in consequence of irregularities the pitch intervals, eccentricity of the disc and roundness deviations lead the axis of rotation to a substantially uniform division of the pitch circle in division intervals. The division deviations can be achieved by Attaching several, generally at least 2 diametrically arranged scanning heads Compensate more or less on the circumference of the pitch circle. For this is the sum over formed the discrete readings of the scanheads and thus certain Components of the pitch deviation eliminated. It applies the mathematical lawfulness that a number of R evenly over the Scope arranged scanning heads in their Sum Sum all Fourier coefficients or harmonics of the pitch deviations extinguish, except for those of order R, 2R, 3R, ..., which are from the discrete Fourier spectrum be filtered out. This technique is accurate at commercial angle encoders up to at most R = 4 scanheads applied. When using conventional Amplitude grating hereby becomes an accuracy of angle measurement of about 0.5 "reached.
Die Anforderungen an die Genauigkeit von Winkelmessungen nehmen auf vielen Gebieten wie der Astronomie, der Optik und der Lasertechnik sowie der Mikro- und Nanotechnik ständig zu. Mit Phasengittertechnik oder holografisch hergestellten Gittern können heute Winkelmessgeräte mit wesentlich höherer Teilungszahl, verbesserter Signalqualität und höherer elektronischer Interpolation hergestellt werden, mit denen im Prinzip eine Verringerung der Messunsicherheit auf weniger als 0,1'' erreichbar ist. Allerdings gelingt dies nur mit aufwendigen Kalibrierverfahren und dem Einhalten sehr enger Montagetoleranzen. Zur Selbstkalibrierung dieser Teilkreise werden so genannte Selbstkalibrierverfahren eingesetzt. Bei diesen handelt es sich um Kalibrierverfahren, bei denen sich die Teilkreise durch eine bestimmte Anordnung von Abtastköpfen selbst kalibrieren. Hierzu werden Differenzen und Summen der Messwerte der Abtastköpfe bestimmt und ausgewertet. Diese Verfahren sind jedoch aufwendig und unwirtschaftlich, so dass sie sich für eine industrielle Anwendung nicht eignen.The Precision requirements for angle measurements are increasing many fields such as astronomy, optics and laser technology as well as the micro and nano technology constantly too. With phase grating technology or holographically produced grids can today with angle measurement higher Division number, improved signal quality and higher electronic interpolation which, in principle, reduce the measurement uncertainty can be reached to less than 0.1 ". However, this only succeeds with elaborate calibration procedures and adherence to very tight assembly tolerances. For self-calibration of this Subcircuits use so-called self-calibration methods. These are calibration procedures in which the pitch circles through a particular array of scanheads themselves calibrate. For this differences and sums of the measured values are calculated the scanning heads determined and evaluated. However, these methods are expensive and uneconomical, so they are not suitable for industrial application suitable.
Ein
Verfahren zur Selbstkalibrierung von Teilkreisen, das auf dem vorgenannten
Prinzip beruht, ist in dem Artikel „Six Nanoradian in 2π Radian – A Primary
Standard for Angle Measurement" von
R. Probst und M. Krause, in Proc. of 2nd euspen
International Conference – Turin,
Italy – May
27th–31st, 2001, beschrieben. Bei dem dort vorgestellten
Verfahren sind 16 Abtastköpfe
um den Teilkreis angeordnet, von denen 8 Abtastköpfe für die Winkelmessung und weitere
8 Abtastköpfe
allein für
die Selbstkalibrierung zusammen mit den ersten 8 verwendet werden.
16 Abtastköpfe
sind für
einen industriellen Einsatz nicht geeignet. Weitere Verfahren zur
Kalibrierung von Teilkreisen sind in den Druckschriften
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Selbstkalibrierverfahren für Teilkreise in der Winkelmesstechnik und für verwandte Anwendungen bereitzustellen, das mit einer relativ geringen Anzahl von Abtastköpfen auskommt und mit dem sich die Teilungsabweichungen schnell und effizient ermitteln lassen. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung für die Selbstkalibrierung von Teilkreisen in der Winkelmesstechnik und für verwandte Anwendungen bereitzustellen, das mit einer relativ geringen Anzahl von Abtastköpfen auskommt und mit dem sich die Teilungsabweichungen schnell und effizient ermitteln lassen.task Therefore, the present invention is a self-calibration method for subcircles in angle measurement and for To provide related applications with a relatively low Number of scanheads and with which the pitch deviations quickly and efficiently can be determined. Furthermore, it is an object of the present invention a facility for Self-calibration of subcircuits in angle measurement technology and for To provide related applications with a relatively low Number of scanheads and with which the pitch deviations quickly and efficiently can be determined.
Die Aufgabe wird durch ein eingangs erwähntes Verfahren erfindungsgemäß durch folgende Schritte gelöst:
- a) Der Teilkreis wird in einen ersten und einen zweiten Unterteilkreis zu den ganzzahligen, teilerfremden Faktoren R bzw. S, mit N = R·S, faktorzerlegt;
- b) Für jedes Teilungsintervall wird eine Teilungsabweichungs-Differenz dk ermittelt;
- c) Die Teilungsabweichungs-Differenzen dk werden bezüglich des ersten Unterteilkreises vom Ortsraum in den Frequenzraum transformiert;
- d) Aus dem Transformationsergebnis werden Transformations-Koeffizienten von Teilungsabweichungen fk bezüglich des ersten Unterteilkreises berechnet;
- e) Die Transformations-Koeffizienten der Teilungsabweichungen fk bezüglich des einen Unterteilkreises werden bezüglich des zweiten Unterteilkreises vom Ortsraum in den Frequenzraum transformiert, wodurch Transformations-Koeffizienten der Teilungsabweichungen fk bezüglich des Teilkreises erhalten werden;
- f) Die Transformations-Koeffizienten der Teilungsabweichungen fk bezüglich des Teilkreises werden vom Frequenzraum in den Ortsraum transformiert, wodurch die Teilungsabweichungen fk erhalten werden.
- a) The pitch circle is factored into a first and a second subcircuit to the integer, non-divisive factors R and S, respectively, where N = R * S;
- b) For each division interval a division deviation difference d k is determined;
- c) the pitch deviation differences d k are transformed from the spatial domain into the frequency domain with respect to the first subcircuit;
- d) The transformation result becomes transformation coefficients calculated from pitch deviations f k with respect to the first sub-pitch circle;
- e) The transformation coefficients the pitch deviations f k with respect to the one subcircuit are transformed with respect to the second subcircuit from the spatial domain into the frequency domain, whereby transformation coefficients the pitch deviations f k are obtained with respect to the pitch circle;
- f) The transformation coefficients the pitch deviations f k with respect to the pitch circle are transformed from the frequency space to the location space, whereby the pitch deviations f k are obtained.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Selbstkalibrierung von Teilkreisen für die Winkelmessung ermöglicht es, mit einer relativ geringen Anzahl von Abtastköpfen (unter einem Abtastkopf ist auch ein Sensor zu verstehen) in nur einem Teilkreisumlauf die Teilungsabweichungen in einer relativ hohen Teilungszahl schnell und effizient zu ermitteln. Die Kalibrierung und Rekalibrierung von Teilkreisen kann zudem im Einbauzustand erfolgen. Es ist somit kein Ausbau des Teilkreises erforderlich, der dann in einem Labor durch herkömmliche Kalibrierverfahren, wie z. B. Rosettenverfahren, kalibriert wird. Das erfindungsgemäße Selbstkalibrierverfahren vermeidet Unsicherheiten, die bei herkömmlichen Vergleichsmessgeräten durch die mechanische Ankopplung an die gemeinsame Drehachse unvermeidlich sind. Damit ist das erfindungsgemäße Verfahren für den industriellen Einsatz besonders geeignet.The inventive method for self-calibration of pitch circles for angle measurement makes it possible with a relatively small number of scanheads (under one scanhead is also a sensor to understand) in only a part of the cycle Division deviations in a relatively high number of divisions quickly and to determine efficiently. The calibration and recalibration Partial circles can also be done in the installed state. It is thus no expansion of the pitch circle required, then in a laboratory by conventional Calibration method, such. B. rosette method, is calibrated. The self-calibration method according to the invention avoids uncertainties that prevail in conventional comparison measuring devices the mechanical coupling to the common axis of rotation inevitable are. Thus, the inventive method for the industrial Use particularly suitable.
Bevorzugt sollte R eine möglichst kleine Zahl (z. B. R = 2 oder 3) sein, während S deutlich größer sein kann, aber keinen gemeinsamen Teiler > 1 mit R aufweisen darf.Prefers R should be as possible small number (eg R = 2 or 3), while S can be significantly larger, but no common divisor> 1 with R may have.
In einer Ausführungsform werden die Teilungsabweichungs-Differenzen aus mehreren aufeinander folgenden Teilkreisumläufen mit nur einem Abtastkopf ermittelt, der an dem Teilkreis angeordnet ist, wobei R Teilkreisumläufe mit einem gegenseitigen Winkelabstand des Abtastkopfes von 360°/R und ein Teilkreisumlauf mit einem Winkelabstand des Abtastkopfes von 360°/R in Bezug auf einen der anderen Teilkreisumläufe durchgeführt werden.In an embodiment the pitch deviation differences become of several successive ones Teilkreisumläufen determined with only one scanning head, which is arranged on the pitch circle is, where R is circular circulations with a mutual angular distance of the scanning head of 360 ° / R and a Partial circulation with an angular distance of the scanning head of 360 ° / R in relation be performed on one of the other subcircuits.
Bei dieser Ausführungsform werden die Teilungsintervalle von dem Abtastkopf für jeden Teilkreisumlauf ausgelesen und zwischengespeichert. Neben dem Auslesen einer Gitterteilscheibe mit dem Abtastkopf können beispielsweise Zahnflanken eines Zahnrades mit einem Messtaster als Sensor oder die Flächen eines Spiegelpolygons mit einem Autokollimator als Sensor gemessen werden. Der gegenseitige Winkelabstand der Teilkreisumläufe wird durch eine entsprechende Winkeländerung zwischen Teilkreis und Abtastkopf mit Hilfe eines Verstellmechanismus erzielt. Die einzelnen Teilkreisumläufe müssen zum Auslesen der Teilungsintervalle nur im Winkel reproduzierbar sein, können jedoch unbekannte systematische Winkelfehler enthalten, da diese bei der Berechnung der Teilungsabweichungs-Differenzen eliminiert werden.at this embodiment The dividing intervals from the scanning head will be for each Circulating circuit read out and buffered. In addition to reading a lattice slice with the scanning head, for example, tooth flanks a gear with a probe as a sensor or the surfaces of a mirror polygon with an autocollimator as a sensor. The mutual Angular distance of the pitch circle circulations is caused by a corresponding change in angle between pitch circle and Scanning achieved by means of an adjustment mechanism. The individual subcircuits have to for reading the pitch intervals reproducible only at an angle could be however, contain unknown systematic angle errors, since these eliminated in the calculation of the pitch deviation differences become.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass sie mit nur einem Abtastkopf auskommt. Damit kann das Verfahren Platz sparend und mit geringem Geräteaufwand durchgeführt werden.These embodiment has the advantage that it works with only one scanning head. In order to The process can save space and with low equipment costs carried out become.
In einer weiteren Ausführungsform werden die Teilungsabweichungs-Differenzen mit R gleichmäßig um den Teilkreis angeordneten Abtastköpfen und wenigstens einem Referenz-Abtastkopf ermittelt, wobei der Referenz-Abtastkopf an dem Teilkreis in einem Winkelabstand von 360°/S von einem der anderen Abtastköpfe angeordnet ist.In a further embodiment For example, the pitch deviation differences with R are equal to the Pitch circle arranged scanning heads and at least one reference scanhead, wherein the reference scanhead arranged at the pitch circle at an angular distance of 360 ° / S from one of the other scanning heads is.
Bei dieser Ausführungsform werden alle Teilungsintervalle in einem einzigen Teilkreisumlauf von allen Abtastköpfen gleichzeitig ausgelesen und daraus die Teilungsabweichungs-Differenzen ermittelt. Damit lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren in sehr kurzer Zeit durchführen.at this embodiment all divisional intervals are in a single circular circulation from all readheads at the same time read out and therefrom the division deviation differences determined. This can be the inventive method in a very short time.
Die Auslesungen der Teilungsintervalle liefern diskrete Messwerte. Deshalb werden die Transformationen vom Ortsraum in den Frequenzraum zweckmäßig mittels diskreter Fouriertransformation und die Transformationen vom Frequenzraum in den Ortsraum mittels inverser diskreter Fouriertransformation durchgeführt.The Readings of the division intervals provide discrete measured values. Therefore the transformations of the spatial space in the frequency space are expedient means discrete Fourier transform and the transformations of frequency space into the spatial domain by means of inverse discrete Fourier transformation carried out.
Vorzugsweise
wird für
die Fouriertransformation eine FFT-Variante (FFT: Fast Fourier Transform)
von L. H. Thomas „Using
Computers to solve Problems in physics" in Application of Digital Computers,
Boston, Mass.: Ginn, 1963, und I. J. Good „The interaction algorithm
and practical Fourier analysis in J. Roy. Statist. Soc., ser. B,
vol. 20. pp. 361–372,
1958; Addendum, vol. 22, 1960, pp. 372–375, verwendet. Diese Variante beruht
auf folgender eineindeutiger Zerlegung eines Index k in ein Indexpaar
(k0, k1):
Werden die Teilungsintervalle zunächst durch den Index k indiziert, so führt die vorstehende Zerlegung des Index k in das Indexpaar (k0, k1) zu einer für das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaften Faktorzerlegung des Teilkreises N in den ersten Unterteilkreis S zu dem Index k und den zweiten Unterteilkreis R zu dem Index k.If the division intervals are first indexed by the index k, then the above decomposition of the index k into the index pair (k 0 , k 1 ) leads to a factorization of the pitch circle N, which is particularly advantageous for the method according to the invention, into the index k and the second subcircuit R to the index k.
Die Teilungsabweichungs-Differenzen dk können gegen einen Mittelwert von Teilungsabweichungen ermittelt und wie folgt definiert werden: wobei fk die Teilungsabweichungen und ein arithmetischer Mittelwert über R gleichverteilte Teilungsabweichungen sind.The pitch deviation differences d k can be determined against an average of pitch deviations and defined as follows: where f k is the pitch deviations and an arithmetic mean over R are equally distributed pitch deviations.
Die Faktorzerlegung nach Thomas und Good führt zu der folgenden für die Berechnungen vorteilhaften Indizierung für die Teilungsabweichungs-Differenzen dk: The factor decomposition according to Thomas and Good leads to the following indexing advantageous for the calculations for the pitch deviation differences d k :
Die Teilungsabweichungs-Differenzen werden vorzugsweise nach folgender Vorschrift bezüglich des ersten Unterteilkreises S in den Frequenzraum transformiert: The pitch deviation differences are preferably transformed according to the following rule with respect to the first subcircuit S in the frequency domain:
Hierbei wurde die Faktorzerlegung von Thomas und Good ausgenutzt und die diskrete Fouriertransformation für periodische Funktionen angewandt.in this connection was the Factor decomposition of Thomas and Good exploited and the discrete Fourier transform for periodic functions applied.
Der
Index n im Frequenzraum ist entsprechend dem Index k im Ortsraum
nach folgender Vorschrift in ein Indexpaar (n0,
n1) zerlegt:
Diese Zuordnung ist ebenfalls eineindeutig, wodurch auch die inverse diskrete Fouriertransformation vom Frequenzraum in den Ortsraum eindeutig definiert ist.These Mapping is also one-to-one, which also makes the inverse discrete Fourier transformation from frequency domain to spatial domain is defined.
Mit dieser Zerlegung lassen sich die Transformations-Koeffizienten der Teilungsabweichungen bezüglich des ersten Unterteilkreises S wie folgt schreiben: With this decomposition, the transformation coefficients of the division deviations with respect to the first sub-division S can be written as follows:
Eine weitere Transformation der so gewonnenen Transformations-Koeffizienten der Teilungsabweichungen bezüglich des ersten Unterteilkreises S in den Frequenzraum bezüglich des zweiten Unterteilkreises R führt in einfacher Weise unmittelbar zu den folgenden Transformations-Koeffizienten der Teilungsabweichungen bezüglich des Teilkreises: Further transformation of the thus obtained transformation coefficients of the division deviations with respect to the first sub-division S into the frequency space with respect to the second sub-division R leads in a simple manner directly to the following transformation coefficients of the pitch deviations with respect to the pitch circle:
Unter Berücksichtigung der Kreissymmetriebedingung und der Definition der diskreten Fouriertransformierten der Teilungsabweichungs-Differenzen ergibt sich die folgende Fallunterscheidung für die Transformations-Koeffizienten der Teilungsabweichungen bezüglich des Teilkreises, die eine einfache Auswertung ermöglicht: Taking into account the circle symme- try condition and the definition of the discrete Fourier transforms of the pitch deviation differences the following case distinction results for the transformation coefficients of the pitch deviations with respect to the pitch circle, which allows a simple evaluation:
Die letzte Zeile gilt wegen der sog. Kreisschlussbedingung, die besagt, dass sämtliche Teilungsabweichungen eines Teilkreises zusammen den Wert Null ergeben.The last line applies because of the so-called closed circuit condition, which states that all Division deviations of a pitch circle together give the value zero.
Mit den vorstehenden Gleichungen sind alle Transformations-Koeffizienten der absoluten Teilungsabweichungen aus den Transformations-Koeffizienten der gemessenen Differenzen eindeutig bestimmt: Der Koeffizient in vorstehender Bestimmungsgleichung ist für alle Werte 0 ≤ n1 ≤ S – 1 definiert, da der Nenner nicht Null werden kann, da R und S teilerfremd sind. Das bekannte Polstellenproblem bei der diskreten Fouriertransformation von Messdifferenzen kann deshalb hier nicht auftreten.With the above equations, all are transform coefficients the absolute pitch deviations from the transformation coefficients the measured differences uniquely determined: the coefficient in the above equation, 0 ≤ n 1 ≤ S - 1 is defined for all values, since the denominator can not become zero because R and S are non-prime. The known pole problem in the discrete Fourier transform of measurement differences can therefore not occur here.
Man erhält hieraus schließlich die gesuchten Teilungsabweichungen fk durch die inverse diskrete Fouriertransformation und den bekannten Zuordnungen der zu den Fn.From this, finally, the sought division deviations f k are obtained by the inverse discrete Fourier transformation and the known assignments of to the F n .
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Einrichtung zum Kalibrieren eines Teilkreises für die Winkelmessung eines um eine Achse drehbar gelagerten Objektes, die eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen, aufweisend wenigstens einen Abtastkopf, einen Datenspeicher und eine Auswerteeinheit.The Task is further solved by a device for calibrating a pitch circle for the angle measurement an object rotatably mounted about an axis, the set up is to carry out the method according to one of claims 1 to 9, comprising at least one scanning head, a data memory and an evaluation unit.
Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung lässt sich ein Teilkreis im Einbauzustand einfach selbstkalibrieren. Gute und für die meisten industriellen Anwendungen ausrei chende Ergebnisse lassen sich bereits mit einer sehr geringen Anzahl an Abtastköpfen erzielen. Die Berechnungen für das Verfahren sind einfach und nicht sehr rechenintensiv, so dass die Einrichtung mit einem einfachen und kostengünstigen Datenspeicher und einer einfachen und kostengünstigen Auswerteeinheit, beispielsweise einem Mikrocontroller oder einem Prozessor, realisiert werden kann.With the device according to the invention let yourself Simply calibrate one pitch circle in the installed state. Good and for the Most industrial applications have sufficient results already achieve with a very small number of scanning heads. The calculations for the process is simple and not very computationally intensive, so that the device with a simple and inexpensive data storage and a simple and inexpensive Evaluation unit, for example a microcontroller or a processor, can be realized.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher beschrieben. Es zeigen:The Invention will be described in more detail with reference to the following figures. Show it:
In
Der
Teilkreis
Der
Teilkreis
Auf
dem Umfang des Teilkreises
Die
Messwerte der Abtastköpfe
AK0, AK1 und AK2 und des Referenzabtastkopfes AKS werden über eine
geeignete drahtgebundene oder drahtlose Datenverbindung an eine
nicht dargestellte Rechnereinheit übermittelt. Die Rechnereinheit
umfasst einen Datenspeicher zum Speichern der Messwerte und weiterer
Daten, wie zum Beispiel Zwischenergebnisse, sowie eine Auswerteeinheit,
die die Messwerte nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verarbeitet.
Darüber
hinaus ist die Rechnereinheit
Die
Selbstkalibrierung des Teilkreises
In einem vollständigen Teilkreisumlauf werden die drei Abtastköpfe AK0, AK1 und AK2 jeweils in Differenz zu dem Referenzabtastkopf AKS ausgelesen, wodurch Messwertdifferenzen erhalten werden. Der Referenzabtastkopfes AKS dient dabei als Taktgeber. Bei jedem Takt wird der arithmetische Mittelwert der Messwertdifferenzen gebildet. Der Mittelwert beschreibt einen Dreiecksteilkreis mit seiner Lage in Bezug auf den Referenzabtastkopf AKS.In a complete circular recirculation, the three scanning heads AK 0 , AK 1 and AK 2 are respectively read in difference from the reference scanning head AK S , whereby measured value differences are obtained. The Referenzabtastkopfes AK S serves as a clock. At each clock, the arithmetic mean of the measured value differences is formed. The mean value describes a triangular pitch circle with its position with respect to the reference scanning head AK S.
In
Die Auswertung dieser zwölf gemittelten Teilungsabweichungen erfolgt nun nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, das einen zweistufigen Fourieralgorithmus darstellt.The Evaluation of these twelve averaged pitch deviations now takes place according to the method according to the invention, which represents a two-stage Fourier algorithm.
Zunächst wird
der Index k im Ortsraum nach Thomas und Good in ein Indexpaar (k0, k1) zerlegt. Die Werte
des Index k sind in
Die Zerlegungen führen zu folgenden Zuordnungstabellen: The decompositions lead to the following assignment tables:
Der Tabelle 1 ist beispielsweise zu entnehmen, dass dem Index k = 11 das Indexpaar (k0, k1) = (3,2) und dem Index n = 4 das Indexpaar (n0, n1) = (1,0) zugeordnet sind. Es ist auch zu erkennen, dass die Zuordnungen eineindeutig sind.For example, Table 1 shows that the index pair (k 0 , k 1 ) = (3,2) and the index n = 4 represent the index pair (n 0 , n 1 ) = (1,0) for index k = 11. assigned. It can also be seen that the assignments are one-to-one.
In der ersten Stufe führt die Fouriertransformation der Teilungsabweichungs-Differenzen über den ersten Unterteilkreis (zu dem Faktor S = 4) zu den Transformations-Koeffizienten In the first stage, the Fourier transform results in the pitch deviation differences over the first sub-division (to the factor S = 4) to the transformation coefficients
Diese Funktion stellt bezüglich des Index n1 eine Funktion im Frequenzraum und bezüglich des Index k1 eine Funktion im Ortsraum dar.This function represents a function in frequency space with respect to index n 1 and a function in space with respect to index k 1 .
Durch Auswerten und Umformen erhält man hieraus die Funktion By evaluating and reshaping you get the function
In der zweiten Stufe führt die Fouriertransformation dieser Funktion über den zweiten Unterteilkreis (zu dem Faktor R = 3) zu Transformations-Koeffizienten der Teilungsabweichungen, die durch folgende Vorschrift dargestellt werden: In the second stage, the Fourier transformation of this function over the second subcircuit (to the factor R = 3) leads to transformation coefficients of the pitch deviations, which are represented by the following rule:
Die Auswertung dieser Funktion führt zu folgender Fallunterscheidung: The evaluation of this function leads to the following case distinction:
Man erhält hieraus schließlich die gesuchten Teilungsabweichungen fk durch die inverse diskrete Fouriertransformationund den bekannten Zuordnungen der zu den Fn.From this, finally, the sought division deviations f k are obtained by the inverse discrete Fourier transformation and the known assignments of to the F n .
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