DE102017202218A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur eines Ausgangssignals einer Messeinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur mindestens eines Ausgangssignals (A, B) einer Messeinrichtung (2), wobei die Messeinrichtung (2) ein erstes wellenförmiges Ausgangssignal (A) und mindestens ein weiteres wellenförmiges Ausgangssignal (B) erzeugt, wobei in Abhängigkeit des ersten Ausgangssignals (A) und des weiteren Ausgangssignals (B) eine Amplitudenkorrektur und/oder eine Offsetkorrektur und/oder eine Phasenkorrektur des ersten und/oder des weiteren Ausgangssignals (A, B) wobei ein Messbereich der Messeinrichtung (2) in mindestens zwei Teilbereiche (TBn-1, TBn, TBn+1) unterteilt wird, wobei eine teilbereichsspezifische Amplitudenkorrektur und/oder eine teilbereichsspezifische Offsetkorrektur und/oder eine teilbereichsspezifische Phasenkorrektur des ersten und/oder des weiteren Ausgangssignals (A, B) durchgeführt wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Korrektur mindestens eines Ausgangssignals einer Messeinrichtung, insbesondere einer Wegmesseinrichtung.
• Wegmesseinrichtungen, insbesondere so genannte Inkrementalmesssysteme, z.B. Linear- oder Rotationsmesssysteme, finden in vielen Mess- und Bearbeitungsmaschinen Einsatz. Unabhängig vom Messprinzip können Inkrementalmesssysteme eine Maßverkörperung, z.B. einen Maßstab, insbesondere einen Strichmaßstab, umfassen, auf dem mit einer konstanten Strichperiode erfassbare Marken, insbesondere Striche aufgebracht sind. Weiter umfasst ein solches Inkrementalmesssystem einen Lesekopf zum Erfassen der Marken. Vereinfacht gesagt besteht das Messprinzip darin, erfasste Striche beim Verfahren der Messeinrichtung entlang des Strichmaßstabes mit Hilfe des Lesekopfes zu zählen. Durch die bekannte Strichperiode und die Anzahl an gezählten Strichen kann so eine inkrementelle Positionsinformation ermittelt werden. Typischerweise können Strichmarken optisch erfasst werden.
• Das reine Zählen der Striche ermöglicht zwar eine Bestimmung der Position, allerdings muss sichergestellt sein, dass die Bewegungsrichtung des Lesekopfes sich während des Zählens nicht verändert. Durch das reine Zählen ist keine Richtung der Bewegung bestimmbar. Um auch eine Richtungsbestimmung zu ermöglichen, umfassen Inkrementalmesssysteme, insbesondere deren Leseköpfe, typischerweise zwei Erfassungseinrichtungen zum Erfassen der Marken, wobei die Leseköpfe relativ zueinander um eine viertel Strichperiode versetzt angeordnet sind. Theoretisch erzeugen diese Erfassungseinrichtungen beim Verfahren des Lesekopfes entlang des Strichmaßstabes zwei um 90° zueinander phasenverschobene Signale.
• Weiter bekannt ist, dass die von den Erfassungseinrichtungen des Lesekopfes erzeugten Ausgangssignale rechteckförmig sind oder in rechteckförmige Signale umgewandelt werden, beispielsweise durch bekannte schwellwertbasierte Verfahren. Allerdings beträgt bei derartig rechteckförmigen Ausgangssignalen die Wegauflösung lediglich ein Viertel der Strichperiode.
• Um eine verbesserte Wegauflösung zu ermöglichen, können auch im Wesentlichen wellenförmige Ausgangssignale erzeugt werden, beispielsweise basierend auf einer Intensität einer erfassten Strahlung. Idealerweise können z.B. die Ausgangssignale der Messeinrichtung sinus- und kosinusförmig sein.
• In diesem Fall kann z.B. ein erstes Ausgangssignal durch folgende Formel beschrieben werden $$\text{A}=\text{sin}\left(\text{s/l}\times 2\times \mathrm{\pi }\right)$$

  

  und ein weiteres Ausgangssignal $$\text{B}=\text{cos}\left(\text{s/l}\times 2\times \mathrm{\pi }\right)$$

  
• Hierbei bezeichnet s eine zurückgelegte Strecke und I die Periodenläng Periodenlänge. Die Periodenlänge kann dem (Winkel-)Abstand entlang der Strecke vom Beginn einer Marke bis zum Beginn der nächsten Marke entsprechen.
• Trägt man unter Idealbedingungen, also ohne die nachfolgend noch näher erläuterten Offset-, Amplituden- und Phasenfehler, erfasste die Signalwerte A und B gegeneinander auf, beispielsweise indem Werte des ersten Ausgangssignals A als Abszissenwerte und die korrespondierende Werte des weiteren Ausgangssignale B als Ordinatenwerte von Punkten aufgetragen werden, so liegen die aufgetragenen Punkte auf einem Kreis, welcher konzentrisch zum Ursprung ist. Ein vollständiger Umlauf um dem Kreis wird erzeugt, wenn der Lesekopf, der die Signale A, B erzeugt, die Strecke von einer Periodenlänge zurücklegt. Eine Bewegungsrichtung des Lesekopfs legt die Umlaufrichtung fest, also eine Richtung im oder entgegen dem Uhrzeigersinn. Eine genaue Auswertung der Position innerhalb einer Periodenlänge kann nun durch Ermittlung einer Phasenlage phi bezüglich der Signalachsen erfolgen. Die Phasenlage berechnet sich hierbei insbesondere als $$\text{phi}=\text{atan}2\left(\text{A}\text{, B}\right)$$

  
• Somit berechnet sich eine interpolierte Position innerhalb einer Strichperiode des Strichmaßstabes als $$\text{s=}\left(\text{atan2}\left(\text{A}\text{, B}\right)\times \text{l}\right)/\left(2\times \mathrm{\pi }\right)$$

  
• Hierbei bezeichnet atan2 ein zur bekannten atan-Funktion äquivalente Funktion, allerdings mit einer Periodizität von 2 × π.
• Eine Genauigkeit, mit der nun die interpolierte Position innerhalb einer Periode des Maßstabes ermittelt werden kann, hängt dann ebenfalls von der digitalen Auflösung, die beispielsweise durch einen A/D-Wandler festgelegt ist, ab. Bei Strichmaßstäben einer Periodenlänge von I = 40 µm können beispielsweise Auflösungen im Sub-Mikrometer-Bereich erreicht werden.
• Die bisher beschriebene Positionsbestimmung führt allerdings nur dann zu einem korrekten Ergebnis, wenn die erzeugten Ausgangssignale die gleiche Amplitude und keinen von Null verschiedenen Offset-Wert aufweisen sowie exakt 90° zueinander phasenverschoben sind.
• Aufgrund von Toleranzen sowie der mechanischen Anordnung der Erfassungseinrichtungen im Lesekopf ist in der Regel jedoch keine der genannten Anforderungen an die Ausgangssignale erfüllt.
• So können Ausgangssignale mit voneinander verschiedenen Amplituden erzeugt werden. Diese können zu einer zweiwelligen Positionsabweichung von einem Idealwert innerhalb einer Periode führen.
• Ist ein oder sind beide Ausgangssignale nicht offsetfrei, so kann dies zu einer einwelligen Positionsabweichung innerhalb einer Periode führen.
• Von 90° verschiedene Phasenverschiebungen zwischen den Ausgangssignalen können zweiwellige Positionsabweichungen von einer Idealposition innerhalb einer Strichperiode bewirken.
• Um die durch eine von 90° verschiedene Phasenverschiebung verursachten Fehler bei der Positionsbestimmung zu minimieren, ist bekannt, die Erfassungseinrichtungen im Lesekopf mechanisch genau auszurichten. Diese Ausrichtung ist jedoch zeitlich aufwendig.
• Weiter ist zur Lösung bekannt, Messsysteme mit einer geringeren Periodenlänge zu nutzen, die jedoch preislich deutlich teurer sind.
• Auch bekannt sind Verfahren zur Unterdrückung systematischer Fehler von inkrementellen Lagegebern. So beschreibt die DE 100 36 090 A1 ein Verfahren zur Unterdrückung systematischer Fehler von inkrementellen Positions- oder Drehwinkelgebern mit mindestens zwei um einen Phasenwinkel verschobenen, näherungsweise sinusförmigen Spursignalen. Hierbei wird die Länge des durch die Spursignale beschriebenen komplexen Zeigers mit dem Sinus oder Kosinus des doppelten Winkels, der durch die aktuelle Lage innerhalb einer Periode der Spursignale festgelegt ist, gewichtet. Mit den so bestimmten Größen wird mittels eines Rechenwerkes eine Korrektur der Amplitudenfehler und Winkelfehler vorgenommen.
• Die DE 10 2004 038 621 B3 offenbart ein Ermittlungsverfahren für ein Lagesignal, wobei aus den Messsignalen unter Heranziehung von Korrekturwerten korrigierte Signale ermittelt werden, wobei die Korrekturwerte zwei Offsetkorrekturwerte, mindestens einen Amplitudenkorrekturwert, mindestens einen Phasenkorrekturwert für die Messsignale umfassen können.
• Die DE 101 63 504 A1 offenbart ein Verfahren mit einem geschlossenen Regelkreis, der nach einigen Iterationen einer Fourieranalyse ein annähernd exaktes Ergebnis für gewünschte Korrekturwerte liefert, die zur iterativen Fehlerkompensation von Sinus/Kosinus-Lagemesssystemen nach Offset-, Amplituden- und Phasenfehler genutzt werden können.
• Die DE 199 14 447 A1 offenbart ein selbstkalibrierendes Positionsmesswandlersystem, wobei Messwandlersignale unter Verwendung von Kalibrierungswerten korrigiert werden.
• Es stellt sich das technische Problem, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Korrektur mindestens eines Ausgangssignals einer Messeinrichtung zu schaffen, die eine zeitlich schnelle und mit wenig Rechenaufwand durchführbare und dabei genaue Korrektur ermöglichen.
• Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 11. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Korrektur mindestens eines Ausgangssignals einer Messeinrichtung. Die Messeinrichtung kann insbesondere eine Wegmesseinrichtung, weiter insbesondere eine inkrementelle Wegmesseinrichtung sein. Alternativ kann die Messeinrichtung eine inkrementelle Winkelmesseinrichtung sein.
• Wie einleitend beschrieben, kann die Messeinrichtung eine Maßeinrichtung, insbesondere ein Strichmaß, insbesondere in Form eines Maßbandes, umfassen, wobei die Maßeinrichtung erfassbare Marken aufweist. Unmittelbar benachbarte Marken können, wie vorhergehend erläutert, mit einer vorbestimmten Periodenlänge auf oder in der Maßeinrichtung voneinander beabstandet angeordnet sein.
• Die Messeinrichtung kann hierbei einen verfahrbaren Lesekopf umfassen. Die Messeinrichtung, insbesondere der Lesekopf, kann weiter mindestens eine, vorzugsweise jedoch genau oder mindestens zwei, Erfassungseinrichtung(en) zum Erfassen oder Detektieren der Marken umfassen, die beim Verfahren der Erfassungseinrichtung(en) entlang des der Maßeinrichtung Ausgangssignale erzeugen. Verschiedene Messprinzipien sind hierbei anwendbar. Insbesondere kann jedoch die Messeinrichtung eine optische Messeinrichtung sein, wobei die Erfassungseinrichtungen optische Erfassungseinrichtungen zur Erzeugung der Ausgangssignale sind.
• Die Messeinrichtung ist somit derart ausgebildet, dass diese, insbesondere beim Verfahren der mindestens einen Erfassungseinrichtung entlang der Maßeinrichtung, ein erstes wellenförmiges Ausgangssignal und mindestens ein weiteres wellenförmiges Ausgangssignal erzeugt. Die beim Verfahren erzeugten Ausgangssignale können hierbei mit einer von Null verschiedenen Phasenverschiebung relativ zueinander phasenverschoben sein. Insbesondere kann das erste wellenförmige Ausgangssignal derart phasenverschoben zum weiteren Ausgangssignal sein, dass das erste Ausgangssignal bei einer ersten Bewegungsrichtung des/der Erfassungseinrichtung(en) dem weiteren Ausgangssignal vorauseilt und bei einer der ersten Bewegungsrichtung entgegengesetzten Bewegungsrichtung dem weiteren Ausgangssignal nacheilt.
• Idealerweise beträgt die Phasenverschiebung zwischen den Ausgangssignalen 90°. Aufgrund der einleitend erläuterten Fehler kann jedoch die Phasenverschiebung von 90° abweichen.
• Ein wellenförmiges Signal kann insbesondere ein im Wesentlichen sinusförmiges Signal bezeichnen. Selbstverständlich ist es jedoch möglich, dass ein wellenförmiges Signal neben einer Grundschwingung auch sogenannte Oberwellenanteile umfasst oder aufweist.
• Ein wellenförmiges Ausgangssignal kann hierbei eine Amplitude aufweisen, wobei die Amplitude einen Maximalwert des offsetfreien Ausgangssignals bezeichnet oder die Hälfte der Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert des Ausgangssignals. Weiter kann das Ausgangssignal einen von Null verschiedenen Offset aufweisen.
• Weiter wird in Abhängigkeit des ersten Ausgangssignals und des weiteren Ausgangssignals, insbesondere eine Signalverlaufs, eine Amplitudenkorrektur und/oder eine Offsetkorrektur und/oder eine Phasenkorrektur des ersten und/oder des weiteren Ausgangssignals durchgeführt.
• Durch eine Amplitudenkorrektur kann die Amplitude des entsprechenden Ausgangssignals auf einen vorbestimmten Wert, insbesondere auf einen vorbestimmten, auf einen A/D-Wandler angepassten Wert, beispielsweise auf den Wert 1, normiert werden. Insbesondere kann ein Amplitudenwert eines Ausgangssignals bestimmt werden, wobei Werte des amplitudenkorrigierten Ausgangssignals dann durch eine Division der Werte des amplitudenunkorrigierten Ausgangssignals durch den Amplitudenwert bestimmt werden, z.B. in einer Multiplikations- oder Divisionsoperation.
• Durch eine Offsetkorrektur kann ein Offset des Ausgangssignals auf den Wert 0 korrigiert werden. Insbesondere kann ein Offset eines Ausgangssignals bestimmt werden und dann durch eine Subtraktions- oder Additionsoperation von den Werten des Ausgangssignals abgezogen werden.
• Durch eine Phasenkorrektur können die Ausgangssignale derart korrigiert werden, dass eine Phasenverschiebung zwischen den phasenkorrigierten Ausgangssignalen 90° beträgt. Eine Korrektur kann hierbei die Berechnung oder Bestimmung eines korrigierten Signals oder Signalverlaufs bezeichnen.
• Erfindungsgemäß wird ein Messbereich der Messeinrichtung in mindestens zwei, vorzugsweise jedoch in mehr als zwei, Teilbereiche unterteilt. Weiter wird eine teilbereichsspezifische Amplitudenkorrektur und/oder eine teilbereichsspezifische Offsetkorrektur und/oder eine teilbereichsspezifische Phasenkorrektur des ersten und/oder des weiteren Ausgangssignals durchgeführt.
• Mit anderen Worten werden für Ausgangssignale, die in verschiedenen Teilbereichen des Messbereichs erzeugt werden, teilbereichsspezifische Korrekturen durchgeführt. Ein Teilbereich kann hierbei einen Abschnitt der Maßeinrichtung mit mindestens einer Periodenlänge umfassen. Mit anderen Worten kann ein Teilbereich des Messbereichs einen Bereich umfassen, in dem mindestens eine Periode eines Ausgangssignals erzeugt wird, wenn die mindestens eine Erfassungseinrichtung mit einer konstanten Bewegungsrichtung entlang des Teilbereichs bewegt wird. Vorzugsweise umfasst ein Teilbereich jedoch mehrere Periodenlängen bzw. werden mehrere Perioden des Ausgangssignals beim Verfahren entlang des Teilbereichs erzeugt.
• Es ist möglich, dass in verschiedenen Teilbereichen des Messbereichs verschiedene Offset- und/oder Amplituden- und/oder Phasenfehler auftreten. Beispielsweise kann eine Montage der Maßeinrichtung derart erfolgen, dass in verschiedenen Teilbereichen verschiedene Offset- und/oder Amplitudenwerte erzeugt werden, beispielsweise aufgrund einer unebenen Befestigungsunterlage für die Maßeinrichtung.
• Durch die erläuterte teilbereichsspezifische Korrektur von Ausgangssignalen kann über den gesamten Messbereich dann eine genauere und verbesserte Signalkorrektur erfolgen, wobei über den gesamten Messbereich weiterhin eine verbesserte Positionsbestimmung ermöglicht wird.
• Es ist beispielsweise möglich, dass die Ausgangssignale in einem Kalibrierungsschritt, der beispielsweise vor der Inbetriebnahme der Messeinrichtung erfolgen kann, über den gesamten Messbereich hinweg erzeugt und gespeichert werden. Hierbei kann ein Abstand von Stützstellen, an denen die Ausgangssignale erfasst werden, kleiner als oder gleich 1/20 einer Periodenlänge sein.
• Weiter können mindestens zwei, vorzugsweise mehr als zwei, Teilbereiche des Messbereichs bestimmt werden. Diese Teilbereiche können voneinander verschieden sein. Allerdings ist es möglich, dass entlang des Messbereichs aufeinander folgende Teilbereiche sich überlappen. Alternativ ist es möglich, dass voneinander verschiedene Teilbereiche entlang einer konstanten Bewegungsrichtung durch den Messbereich unmittelbar aneinander angrenzen.
• Weiter können die Verläufe des ersten und des weiteren Ausgangssignals in jedem dieser Teilbereich bestimmt werden.
• Wie nachfolgend noch näher erläutert kann dann für jeden Teilbereich, insbesondere in Abhängigkeit der Signalverläufe in dem jeweiligen Teilbereich, ein Phasenkorrekturwert und und/oder ein signalspezifischer Amplituden- und/oder Offsetkorrekturwert bestimmt und gespeichert werden.
• Dann kann, insbesondere zur Laufzeit, eine teilbereichsspezifische Phasenkorrektur in Abhängigkeit des gespeicherten teilbereichsspezifischen Phasenkorrekturwerts eine Phasenkorrektur durchgeführt werden. Auch kann, insbesondere zur Laufzeit, eine teilbereichs- und signalspezifische Amplituden- und/oder Offsetkorrektur in Abhängigkeit des/der gespeicherten teilbereichsspezifischen Korrekturwerts/Korrekturwerte durchgeführt werden.
• In einer weiteren Ausführungsform wird in einem Teilbereich des Messbereichs mindestens eine Periode des ersten und/oder des weiteren Ausgangssignals erzeugt. Dies wurde vorhergehend bereits erläutert und ermöglicht in vorteilhafter Weise eine möglichst genaue Korrektur eines Ausgangssignals.
• In einer weiteren Ausführungsform wird für jeden Teilbereich ein teilbereichsspezifischer Phasenkorrekturwert bestimmt, insbesondere berechnet. Dieser kann in Abhängigkeit der Signalverläufe in diesem Teilbereich berechnet werden.
• Insbesondere kann ein Betrag des Phasenkorrekturwerts und/oder ein Vorzeichen des Phasenkorrekturwerts bestimmt oder berechnet werden. Die Berechnung des Phasenkorrekturwerts, insbesondere des Betrags und/oder des Vorzeichens, kann hierbei eine analytische Berechnung sein. Mit anderen Worten kann der Phasenkorrekturwert als Ausgangswert (Funktionswert oder Ausgangsgröße) einer analytischen Funktion bestimmt werden, wobei Funktionsargumente (Eingangsgrößen) der Funktion die Ausgangssignale, insbesondere deren Signalwerte, sind, in Abhängigkeit oder aus den Signalwerten der Ausgangssignale bestimmt werden oder von Eigenschaften der Ausgangssignale abhängen. Mit anderen Worten kann der Phasenkorrekturwert als sogenannte Closed-Form Solution (geschlossene Lösung) berechnet werden.
• Es ist möglich, dass der Betrag des Phasenkorrekturwerts berechnet und das Vorzeichen des Phasenkorrekturwerts bestimmt wird.
• Weiter wird der Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit eines Amplitudenverlaufs des ersten und des weiteren Ausgangssignals über mindestens eine Periode eines der Ausgangssignale bestimmt. Insbesondere kann der Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit eines Amplitudenverlaufs von amplituden- und offsetkorrigierten Ausgangssignalen bestimmt werden.
• Der Phasenkorrekturwert kann insbesondere als Differenz zwischen 90° und einer aktuellen Phasenverschiebung zwischen den phasenunkorrigierten Ausgangssignalen bestimmt werden.
• Alternativ oder kumulativ wird für jeden Teilbereich ein teilbereichs- und signalspezifischer Offsetkorrekturwert und/oder ein teilbereichs- und signalspezifischer Amplitudenkorrekturwert bestimmt werden.
• Insbesondere kann als Offsetkorrekturwert ein Wert bestimmt werden, der von dem entsprechenden Ausgangssignal abgezogen oder zu diesem Ausgangssignal hinzu addiert wird. Als Amplitudenkorrekturwert kann beispielsweise ein Wert bestimmt werden, der durch eine Multiplikation mit dem entsprechenden Ausgangssignal die Amplitude des Ausgangssignals auf den Wert 1 normiert.
• Es ist hierbei möglich, dass den/die teilbereichsspezifischen Korrekturwert(e) in einem Kalibrierungsdurchgang der Messeinrichtung bestimmt wird/werden. In dem Kalibrierungsdurchgang kann, wie vorhergehend erläutert, die mindestens eine Erfassungseinrichtung entlang der Maßeinrichtung verschoben werden, um Ausgangssignale zu erzeugen, wobei in Abhängigkeit der erzeugten Ausgangssignale dann der/die teilbereichsspezifische(n) Korrekturwert(e) bestimmt wird. Zur Laufzeit der Messeinrichtung, insbesondere in einem Messbetrieb, kann dann in Abhängigkeit dieses/dieser Phasenkorrekturwerts/e diese die Signalkorrektur durchgeführt werden.
• Allerdings ist es auch möglich, den/die Korrekturwert(e) zur Laufzeit, insbesondere im Messbetrieb, zu bestimmen. Auch zur Laufzeit werden Ausgangssignale erzeugt und können somit zur Bestimmung des/der Korrekturwerts/e genutzt werden.
• Zur Bestimmung des Korrekturwerts/der Korrekturwerte kann ein Verlauf des ersten und des weiteren Ausgangssignals über mindestens eine Periode des ersten Ausgangssignals und/oder des weiteren Ausgangssignals erfasst werden. Hierbei wird eine Periode eines Ausgangssignals erzeugt, wenn die mindestens eine Erfassungseinrichtung um eine Periodenlänge entlang der Maßeinrichtung mit einer konstanten Bewegungsrichtung verfahren wird.
• Vorzugsweise wird ein Verlauf der Ausgangssignale über mehrere Perioden des ersten Ausgangssignals und/oder des weiteren Ausgangssignals erfasst. Hierzu kann die mindestens eine Erfassungseinrichtung der Messeinrichtung, insbesondere der Lesekopf, entlang der Maßeinrichtung bewegt werden.
• Weiter werden das erste und/oder das weitere Ausgangssignal in dem Teilbereich jeweils in Abhängigkeit des/der signalspezifischen Korrekturwerte korrigiert.
• Insbesondere kann in dem Teilbereich eine Phasenlage mindestens eines der Ausgangssignale in Abhängigkeit des teilbereichsspezifischen Phasenkorrekturwerts korrigiert werden. Insbesondere kann also Phasenlage mindestens eines der Ausgangssignale in Abhängigkeit des Phasenkorrekturwerts korrigiert, insbesondere geändert. Die Korrektur der Phasenlage kann durch eine Korrektur oder Änderung der Amplitudenwerte des Amplitudenverlaufs mindestens eines der Ausgangssignale erfolgen. Insbesondere wird der Phasenkorrekturwert derart bestimmt, dass nach Korrektur der Phasenlage mindestens eines der Ausgangssignale die Phasenverschiebung zwischen den Ausgangssignalen 90° beträgt.
• Mit anderen Worten wird in Abhängigkeit des ersten Ausgangssignals und des weiteren Ausgangssignals, insbesondere in Abhängigkeit deren Signalverläufe, eine Phasenkorrektur des ersten und/oder des weiteren Ausgangssignals durchgeführt. Hierbei kann eine Phasenkorrektur die Berechnung eines phasenkorrigierten ersten Ausgangssignals bezeichnen. Alternativ oder kumulativ kann die Phasenkorrektur auch die Berechnung eines phasenkorrigierten weiteren Ausgangssignals bezeichnen. Insbesondere wird die Phasenkorrektur derart durchgeführt, dass das erste und das weitere Ausgangssignal nach der Phasenkorrektur um 90° phasenverschoben zueinander sind.
• Die teilbereichsspezifische Offsetkorrektur kann durch eine Korrektur oder Änderung des Amplitudenverlaufs beider Ausgangssignale erfolgen. Die teilbereichsspezifische Amplitudenkorrektur kann durch eine Korrektur oder Änderung des Amplitudenverlaufs mindestens eines der Ausgangssignale erfolgen. Beispielsweise können zur Amplitudenkorrektur Signalwerte mit dem Amplitudenkorrekturwert multipliziert werden. Beispielsweise können zur Offsetkorrektur zu den Signalwerten der Offsetkorrekturwert hinzuaddiert werden. Insbesondere kann der Amplitudenkorrekturwert derart bestimmt werden, dass nach Korrektur die Amplitude eines Ausgangssignals einem vorbestimmten Wert, insbesondere einem auf einen A/D-Wandler angepassten Wert, weitere insbesondere Eins, beträgt. Insbesondere kann der Offsetkorrekturwert derart bestimmt werden, dass nach Korrektur der Offset eines Ausgangssignals Null beträgt.
• Es ist z.B. möglich, dass teilbereichsspezifische Korrekturwerte in dem erläuterten Kalibrierungsschritt ermittelt und abgespeichert werden, beispielsweise in einer Speichereinrichtung der Messeinrichtung. Dann kann, insbesondere zur Laufzeit, ein aktueller Teilbereich identifiziert werden. Der aktuelle Teilbereich kann einen Teilbereich des Messbereichs bezeichnen, in dem sich die Messeinrichtung aktuell befindet. Weiter können dann die teilbereichsspezifischen Korrekturwerte abgerufen werden und eine Signalkorrektur in Abhängigkeit der abgerufenen Korrekturwerte durchgeführt werden.
• Alternativ ist es möglich, einen teilbereichspezifischen Phasenkorrekturwert zur Laufzeit zu bestimmen und dann eine entsprechende Phasenkorrektur durchzuführen. Hierbei ist es natürlich auch möglich, teilbereichs- und signalspezifische Offset- und/oder Amplitudenkorrekturwerte zur Laufzeit zu bestimmen und dann eine entsprechende Signalkorrektur durchzuführen.
• Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine für jeden Teilbereich rechentechnisch einfache und somit schnell durchführbare Signalkorrektur. Auch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine mit wenig Rechenaufwand oder Schaltungsaufwand realisierbare Korrektur der Ausgangssignale einer Messeinrichtung.
• Weiter kann eine Positionsbestimmung in Abhängigkeit des/der korrigierten Ausgangssignals/e durchgeführt werden. Das Verfahren zur Positionsbestimmung in Abhängigkeit der Ausgangssignale ist hierbei dem Fachmann bekannt. Ein mögliches Verfahren wurde einleitend bereits erläutert. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise auch eine genauere Positionsbestimmung ermöglicht.
• Die Korrektur kann hierbei auf Grundlage analoger Ausgangssignale oder auf Grundlage digitalisierter Ausgangssignale durchgeführt werden.
• In einer weiteren Ausführungsform wird in einem Teilbereich ein Verlauf des ersten und des weiteren Ausgangssignals über mindestens eine Periode des ersten Ausgangssignals und/oder des weiteren Ausgangssignals erfasst, wobei ein teilbereichsspezifischer Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit eines Signalverlaufs des ersten und des weiteren Ausgangssignals über die mindestens eine Periode eines der Ausgangssignale bestimmt oder berechnet wird, wobei eine Phasenlage mindestens eines der Ausgangssignale in Abhängigkeit des Phasenkorrekturwerts korrigiert wird. Dies und entsprechende Vorteile wurden vorhergehend bereits erläutert. Insbesondere kann der teilbereichsspezifische Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit eines Signalverlaufs von offset- und amplitudenkorrigierten Ausgangssignalen bestimmt oder berechnet werden.
• Insbesondere kann ein Betrag des Phasenkorrekturwerts in Abhängigkeit eines Verlaufs einer Summe des quadrierten Signalwerts des ersten Ausgangssignals und des quadrierten Signalwerts des weiteren Ausgangssignals über die mindestens eine Periode bestimmt werden. Mit anderen Worte wird als Summenverlauf über mindestens eine Periode die Summe der quadrierten Signalwerte der Ausgangssignale bestimmt.
• Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine rechnerisch einfach und somit zeitlich schnell durchführbare Berechnung des Phasenkorrekturwerts.
• Weiter kann der Betrag des Phasenkorrekturwerts in Abhängigkeit eines Maximalwerts des Verlaufs der Summe und eines Minimalwerts des Verlaufs der Summe bestimmt werden. Mit anderen Worten wird ein Maximalwert und ein Minimalwert der Summe über die mindestens eine Periode bestimmt, wobei in Abhängigkeit des Maximal- und Minimalwerts dann der Betrag des Phasenkorrekturwerts bestimmt wird.
• Werden, wie vorhergehend erläutert, die Ausgangssignale derart gegeneinander aufgetragen, dass Signalwerte des ersten Ausgangssignals Abszissenwerte und die korrespondierende Signalwerte des weiteren Ausgangssignals Ordinatenwerte von Punkten bilden, so liegen diese Punkte idealerweise auf einem Kreis, wobei ein Wert der Summe der quadrierten Signalwerte einen Abstand eines Punktes von einem Ursprung dieses Kreises repräsentiert. Werden Signalwerte von offset- und amplitudenkorrigierten Ausgangssignalen aufgetragen, so kann dieser Abstand einem vorbestimmten Wert, beispielsweise Eins, entsprechen, wenn auch die Phasenverschiebung zwischen den Ausgangssignalen genau 90° beträgt.
• Korrespondierende Signalwerte bezeichnen hierbei Signalwerte, die an einer Position der Messeinrichtung erzeugt werden.
• Werden als beim Bewegen der Messeinrichtung entlang der Maßeinrichtung um mindestens eine Periodenlänge die Signalwerte wie erläutert aufgetragen, so liegen die Punkte bei amplituden-, offset- und phasenkorrigierten Ausgangssignalen auf einem Kreis mit dem Radius 1.
• Weicht jedoch die Phasenverschiebung von 90° ab, so liegen die wie erläutert aufgetragenen Punkte auf einer Ellipse. Mit steigendem Betrag der Abweichung der Phasenverschiebung wird diese Ellipse schlanker, also der Quotient zwischen der Länge einer ersten Hauptachse der Ellipse und einer zweiten Hauptachse der Ellipse größer. Je nach Vorzeichen der Abweichung der Phasenverschiebung von 90° verläuft die erste Hauptachse im ersten und dritten Quadranten des die Abszisse und Ordinate umfassenden Koordinatensystems oder im zweiten und vierten Quadranten. Insbesondere kann bei positiven Phasenkorrekturwerten die erste Hauptachse der Ellipse im zweiten und vierten Quadranten und bei negativen Phasenkorrekturwerten im ersten und dritten Quadranten angeordnet sein.
• Der erläuterte Maximalwert des Summenverlaufs kann hierbei die halbe Länge der ersten Hauptachse der erläuterten Ellipse repräsentieren. Der Minimalwert des Summenverlaufs kann hierbei die halbe Länge der zweiten Hauptachse der erläuterten Ellipse repräsentieren.
• Insbesondere kann der Phasenkorrekturwert gemäß $$\text{p}=\left(\text{atan}\left(\text{sqrt}\left(\text{rmaxmin}\right)\right)-\mathrm{\pi }/4\right)\times 2=(\text{atan}\left(\text{sqrt}\left(\text{max}\left({\text{A}}^2+{\text{B}}^2\right)\right)/\left(\text{min}\left({\text{A}}^2+{\text{B}}^2\right)\right)-\mathrm{\pi }\text{/}\mathrm{4}\right)\times 2$$

  

  berechnet werden, wobei „A“ einen Signalwert des ersten Ausgangssignals und „B“ einen Signalwert des weiteren Ausgangssignals repräsentiert. Formel 5 ermöglicht somit in vorteilhafter Weise die analytische Bestimmung eines Betrags des Phasenkorrekturwerts.
• Durch diese analytische Form wird in vorteilhafter Weise eine zeitlich schnelle, jedoch genaue Bestimmung des Phasenkorrekturwerts ermöglicht.
• Weiter kann ein Vorzeichen des Phasenkorrekturwerts in Abhängigkeit eines Verlaufs einer Summe des Signalwerts des ersten Ausgangssignals und des Signalwerts des weiteren Ausgangssignals über mindestens eine Periode bestimmt werden. Mit anderen Worte wird als Summenverlauf über mindestens eine Periode die Summe der Signalwerte der Ausgangssignale bestimmt. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache und zeitlich schnell durchführbare, jedoch robuste Bestimmung des Vorzeichens.
• Weiter kann das Vorzeichen in Abhängigkeit eines Maximalwerts des Verlaufs der Summe bestimmt werden. Sind die Ausgangssignale offset- und amplitudenkorrigierte Ausgangssignale, so kann das Vorzeichen des Phasenkorrekturwerts positiv sein, wenn der Maximalwert dieses Verlaufs kleiner als oder gleich sqrt(2) ist. Weiter kann das Vorzeichen des Phasenkorrekturwerts negativ sein, wenn der Maximalwert dieses Verlaufs größer als sqrt(2) ist.
• Insgesamt ergibt sich eine zuverlässige und robuste Bestimmung des Betrags und des Vorzeichens des Phasenkorrekturwerts und somit eine zeitlich schnelle und genaue Korrektur der Ausgangssignale. Dies wiederum ermöglicht eine genauere Positionsbestimmung.
• Alternativ kann der Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter einer parametrisierten Ellipsengleichung bestimmt, wobei der mindestens eine Parameter derart bestimmt wird, dass eine Abweichung von Punkten einer Punktemenge von der Ellipse, die durch die Ellipsengleichung beschrieben wird, minimiert wird, wenn ein Abszissenwert eines Punkts in Abhängigkeit des ersten Ausgangssignals, insbesondere eines Signalwerts des ersten Ausgangssignals, und ein Ordinatenwert des Punkts in Abhängigkeit des korrespondierenden weiteren Ausgangssignals, insbesondere eines Signalwerts des korrespondierenden weiteren Ausgangssignals, bestimmt wird.
• Vorzugsweise kann der mindestens eine Parameter derart bestimmt wird, dass eine Abweichung von Punkten einer rotationstransformierten Punktemenge von der Ellipse, die durch die Ellipsengleichung beschrieben wird, minimiert wird, wenn das erste Ausgangssignal, insbesondere ein Signalwert des ersten Ausgangssignals, einen Abszissenwert und das korrespondierende weitere Ausgangssignal, insbesondere ein Signalwert des weiteren Ausgangssignals, einen Ordinatenwert eines Punkts der noch nicht rotationstransformierten Punktemenge bilden, wobei die Rotationstransformation eine Rotation der Punkte der noch nicht rotationstransformierten Punktemenge um 45° um eine zur Ordinate und Abszisse senkrechte Drehachse bewirkt.
• Somit werden die Koordinaten der Punkte der noch nicht rotationstransformierten Punktewerte in Abhängigkeit der Ausgangssignale, insbesondere der Signalwerte der Ausgangssignale, über mindestens einer Periode bestimmt. Hiernach wird die Punktemenge rotationstransformiert, wodurch die Koordinaten der Punkte der noch nicht rotationstransformierten Punktewerte transformiert werden. Weiter werden die Parameter einer Ellipse derart bestimmt, dass eine Abweichung zwischen der Ellipse und den Punkten der rotationstransformierten Punktemenge minimiert wird.
• Insbesondere wird der Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit von zwei Parametern der parametrisierten Ellipsengleichung bestimmt, insbesondere in Abhängigkeit eines Quotienten aus den beiden Parametern. Vorzugsweise repräsentiert ein derart bestimmter Parameter die Hälfte der Länge jeweils einer der beiden Hauptachsen.
• Weicht eine Phasenverschiebung zwischen dem ersten und dem weiteren Ausgangssignal von 90° ab, so liegen die Punkte, für die das erste Ausgangssignal einen Abszissenwert und das weitere Ausgangssignal einen Ordinatenwert bilden, auf einer Ellipse, deren Hauptachsen um 45° gegenüber der Abszisse bzw. Ordinate verdreht sind. Da eine parametrisierte Ellipsengleichung in der Regel eine Ellipse beschreibt, deren Hauptachsen parallel zur Ordinate bzw. zur Abszisse orientiert sind, ist es für eine genaue Berechnung der Länge der Hauptachse notwendig, die Punktemenge durch die Rotationstransformation derart zu verändern, dass die Hauptachsen der durch die Punktemenge angenäherte Ellipse ebenfalls parallel zur Ordinaten bzw. Abszisse orientiert sind.
• Die Rotationstransformation kann insbesondere durch Multiplikation der Punktkoordinaten der Punkte der noch nicht rotationstransformierten Punktemenge mit einer Drehmatrix durchgeführt werden. Hierbei werden durch die Multiplikation die Punktkoordinaten der Punkte der rotationstransformierten Punktemenge berechnet.
• Für die Punkte der noch nicht rotationstransformierten Punktemenge wird jeweils als Abszissenwert eines Punktes der Punktemenge ein Signalwert des ersten Ausgangssignals und als Ordinatenwert des Punktes ein korrespondierender Signalwert des weiteren Ausgangssignals bestimmt. Koordinaten von verschiedenen Punkten der Punktemenge können hierbei in Abhängigkeit von korrespondierenden Signalwerten der Ausgangssignale bestimmt werden, die bei der Bewegung der Messeinrichtung um mindestens eine Periodenlänge erzeugt werden. Korrespondierende Signalwerte bezeichnen hierbei Signalwerte, die an einer Position der Messeinrichtung erzeugt werden.
• Dann können Parameter einer Ellipse derart bestimmt werden, dass die Ellipse einen Abstand der Punkte der rotationstransformierten Punktemenge von der Ellipse minimiert (best fit). Insbesondere kann der mindestens eine Parameter (und somit auch der Phasenkorrekturwert) numerisch bestimmt werden, insbesondere durch ein iteratives Verfahren. Auch kann der mindestens eine Parameter (und somit auch der Phasenkorrekturwert) durch ein Optimierungsverfahren, insbesondere ein iteratives Optimierungsverfahren, bestimmt werden.
• Wird, wie vorhergehend erläutert, das erste Ausgangssignal bzw. ein Signalwert des ersten Ausgangssignals mit „A“ und das korrespondierende weitere Ausgangssignal bzw. ein Signalwert des korrespondierenden weiteren Ausgangssignals mit „B“ bezeichnet, so bildet „A“ einen Abszissenwert und „B“ einen Ordinatenwert eines Punkts der noch nicht rotationstransformierten Punktemenge. Bezeichnet R(A) ein Abszissenwert und R(B) ein Ordinatenwert des rotationstransformierten Punkts der rotationstransformierten Punktemenge, so kann eine Ellipse durch die Gleichung $${\left(\text{R}\left(\text{A}\right)-\text{A}0\right)}^2/{\text{a}}^2+{\left(\text{R}\left(\text{B}\right)-\text{B}0\right)}^2/{\text{b}}^2-1=0$$

  

  beschrieben werden. Hierbei können diese Parameter A0, B0, a², b² numerisch und/oder durch ein Optimierungsverfahren, welches dem Fachmann bekannt ist, bestimmt werden. Der Phasenkorrekturwert kann dann in Abhängigkeit der Parameter a² und b² bestimmt werden. Insbesondere kann der Phasenkorrekturwert gemäß $$\text{p=}\left(\text{atan}\left(\text{sqrt}\left(\text{a/b}\right)\right)-\mathrm{\pi }/4\right)\times 2$$

  

  bestimmt werden.
• Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise ein einfaches und zeitlich schnell durchführbares Verfahren zur Bestimmung des Phasenkorrekturwerts, insbesondere sowohl des Betrags als auch des Vorzeichens.
• In einer weiteren Ausführungsform wird ein phasenkorrigiertes erstes Ausgangssignal bestimmt, indem eine Differenz zwischen dem phasenunkorrigierten ersten Ausgangssignal und einem mit dem Sinuswert des Phasenkorrekturwerts multiplizierten phasenunkorrigierten weiteren Ausgangssignals gebildet und durch einen Kosinuswert des Phasenkorrekturwerts geteilt wird. Insbesondere wird ein Wert des phasenkorrigierten ersten Ausgangssignals bestimmt, indem eine Differenz zwischen dem Wert des phasenunkorrigierten ersten Ausgangssignals und einem mit dem Sinuswert des Phasenkorrekturwerts multiplizierten Wert des phasenunkorrigierten weiteren Ausgangssignals gebildet und durch einen Kosinuswert des Phasenkorrekturwerts geteilt wird.
• Hierbei kann davon ausgegangen werden, dass für eine phasenverschobene sinusförmige Kurve gilt: $$\text{sin}\left(\mathrm{\alpha }+\text{p}\right)=\text{sin}\left(\mathrm{\alpha }\right)\times \text{cos}\left(\text{p}\right)+\text{cos}\left(\mathrm{\alpha }\right)\times \text{sin}\left(\text{p}\right)$$

  

  wobei p den erläuterten Phasenkorrekturwert und α die idealerweise korrekte Phasenlage des Sinussignals bezeichnet.
• Somit kann das korrigierte Sinussignal als $$\text{sin}\left(\mathrm{\alpha }\right)=\left(\text{sin}\left(\mathrm{\alpha +}\text{p}\right)-\text{cos}\left(\mathrm{\alpha }\right)\times \text{sin}\left(\text{p}\right)\right)/\text{cos}\left(\text{p}\right)$$

  

  bestimmt werden, wobei davon ausgegangen wird, dass das weitere Ausgangssignal eine bereits korrekte Phasenlage aufweist.
• Dadurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache und schnelle Berechnung des korrigierten ersten Ausgangssignals.
• Hierbei ist es nicht zwingend notwendig, dass ein Sinus- und Kosinuswert bestimmt wird, insbesondere da von betragsmäßig geringen Phasenkorrekturwerten ausgegangen werden kann. In diesem Fall entspricht ein Sinuswert eines Phasenkorrekturwerts näherungsweise dem Phasenkorrekturwert und ein Kosinuswert dem Wert Eins. Somit wird eine Ausführungsform beschrieben, in der ein phasenkorrigiertes erstes Ausgangssignal bestimmt wird, indem eine Differenz zwischen dem phasenunkorrigierten ersten Ausgangssignal und einem mit dem Phasenkorrekturwert multiplizierten phasenunkorrigierten weiteren Ausgangssignals gebildet wird. Dies vereinfacht in vorteilhafter Weise die Berechnung eines phasenkorrigierten Ausgangssignals.
• Dem Fachmann ist selbstverständlich klar, dass unter Annahme einer korrekten Phasenlage des ersten Ausgangssignals auf entsprechende Weise auch ein korrigiertes weiteres Ausgangssignal bestimmt werden kann. Bei der Annahme einer korrigierten Phasenlage eines der Ausgangssignale ist es daher nur notwendig, die Phasenkorrektur für das verbleibende Ausgangssignal durchzuführen und ein entsprechend korrigiertes Ausgangssignal zu bestimmen.
• In einer weiteren Ausführungsform wird/werden der mindestens eine teilbereichsspezifische und signalspezifische Offsetkorrekturwert und/oder der mindestens eine teilbereichsspezifische und signalspezifische Amplitudenkorrekturwert und/oder der mindestens eine teilbereichsspezifische Phasenkorrekturwert numerisch bestimmt. Dies kann bedeuten, dass die entsprechenden Korrekturwerte nicht analytisch bestimmt werden, insbesondere nicht als Funktionswert einer analytischen Funktion.
• Insbesondere ist es möglich, dass der Offsetkorrekturwert und/oder der Amplitudenkorrekturwert durch ein Optimierungsverfahren bestimmt werden. Dieses Optimierungsverfahren kann insbesondere ein iteratives Verfahren sein. Hierdurch ergibt sich eine ausreichend genaue und mit vertretbarem rechentechnischem Aufwand durchführbare Bestimmung eines Offset- und/oder Amplitudenkorrekturwerts.
• In einer weiteren Ausführungsform wird der mindestens eine teilbereichsspezifische und signalspezifische Offsetkorrekturwert und/oder der mindestens eine teilbereichsspezifische und signalspezifische Amplitudenkorrekturwert und/oder der teilbereichsspezifische und signalspezifische Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter einer parametrisierten Ellipsengleichung bestimmt, wobei der mindestens eine Parameter derart bestimmt wird, dass eine Abweichung von Punkten einer Punktemenge von der Ellipse, die durch die Ellipsengleichung beschrieben wird, minimiert wird, wenn ein Abszissenwert eines Punkts der Punktemenge in Abhängigkeit des ersten Ausgangssignals in dem Teilbereich und ein Ordinatenwert des Punkts in Abhängigkeit des korrespondierenden weiteren Ausgangssignals in dem Teilbereich bestimmt wird. insbesondere wenn das erste Ausgangssignal, insbesondere ein Signalwert des ersten Ausgangssignals, in dem Teilbereich einen Abszissenwert und das weitere Ausgangssignal, insbesondere ein Signalwert des weiteren Ausgangssignals, in dem Teilbereich einen Ordinatenwert der Punkte der Punktemenge bilden.
• Für die Bestimmung des teilbereichs- und signalspezifischen Phasenkorrekturwerts wird auf die vorhergehenden Ausführungen verwiesen.
• Insbesondere für die Bestimmung des mindestens einen teilbereichsspezifischen und signalspezifischen Offsetkorrekturwerts und/oder des mindestens einen teilbereichsspezifischen und signalspezifischen Amplitudenkorrekturwerts kann als Abszissenwert eines Punktes der Punktemenge ein Signalwert des ersten Ausgangssignals und als Ordinatenwert des Punktes ein Signalwert des korrespondierenden weiteren Ausgangssignals bestimmt werden, wobei die Ausgangssignale in dem Teilbereich erzeugt werden. Dann können Parameter einer Ellipse derart bestimmt werden, dass die Ellipse einen Abstand dieser Punkte von der Ellipse minimiert (best fit).
• Verschiedene Punkte der Punktemenge können hierbei in Abhängigkeit von korrespondierenden Signalwerten der Ausgangssignale bestimmt werden, die bei der Bewegung der Messeinrichtung um mindestens eine Periodenlänge erzeugt werden. Korrespondierende Signalwerte bezeichnen hierbei Signalwerte, die an einer Position der Messeinrichtung erzeugt werden.
• Wird das erste Ausgangssignal, wie vorhergehend erläutert, mit „A“ und das weitere Ausgangssignal mit „B“ bezeichnet, so kann eine Ellipse durch die Gleichung $${\left(\text{A}-\text{A0}\right)}^2/{\text{a}}^2+{\left(\text{B}-\text{B}0\right)}^2/{\text{b}}^2-1=0$$

  

  beschrieben werden, wobei A0 den Offsetwert des ersten Ausgangssignals und B0 den Offsetwert des weiteren Ausgangssignals bezeichnet. Der Faktor 1/a² entspricht einer Amplitude/einem Amplitudenwert des ersten Ausgangssignals. Der Faktor 1/b² entspricht einer Amplitude/einem Amplitudenwert des weiteren Ausgangssignals. Hierbei können diese Parameter A0, B0, a², b² numerisch und/oder durch ein Optimierungsverfahren, welches dem Fachmann bekannt ist, bestimmt werden. Der Offsetwert kann einen Offsetkorrekturwert bilden. Der Amplitudenwert kann einen Amplitudenkorrekturwert bilden. Im Unterschied zur der vorhergehend erläuterten Bestimmung des Phasenkorrekturwerts in Abhängigkeit von Parametern einer Ellipse ist hierbei jedoch keine Rotationstransformation der Punkte vor der Bestimmung der Parameter notwendig.
• Eine Signalkorrektur, insbesondere eine Offset- und/oder Amplituden- und/oder Phasenkorrektur, kann iterativ durchgeführt werden.
• In einem ersten Iterationsschritt kann in Abhängigkeit von noch unkorrigierten Ausgangssignalen eine Amplituden- und/oder Offsetkorrektur und/oder Phasenkorrektur durchgeführt werden. Dies kann auch als erste Amplituden- und/oder Offset- und/oder Phasenkorrektur bezeichnet werden.
• Z.B. können, wie vorhergehend erläutert, die Offsetwerte und die Amplitudenwerte der Ausgangssignale bestimmt und in Abhängigkeit dieser Werte eine Offset- und Amplitudenkorrektur durchgeführt werden. Dann kann, wie ebenfalls vorhergehend erläutert, in dem ersten Iterationsschritt in Abhängigkeit der offset- und amplitudenkorrigierten Ausgangssignale eine Phasenkorrektur (erste Phasenkorrektur) durchgeführt werden.
• In einem weiteren Iterationsschritt kann dann in Abhängigkeit der im vorhergehenden Iterationsschritt bestimmten korrigierten Ausgangssignale eine erneute Amplituden- und/oder Offset- und/oder Phasenkorrektur durchgeführt werden.
• Beispielsweise können, wie vorhergehend erläutert, erneut die Offsetwerte und Amplitudenwerte der im vorhergehenden Iterationsschritt bestimmten korrigierten Ausgangssignale bestimmt werden. Diese erneut bestimmten Werte können dann zu den im vorhergehenden Iterationsschritt bestimmten Werten hinzu addiert werden. In Abhängigkeit dieser veränderten Werte kann dann eine erneute Offset- und Amplitudenkorrektur durchgeführt werden.
• Dann kann, wenn gewünscht, in dem weiteren Iterationsschritt in Abhängigkeit der erneut offset- und amplitudenkorrigierten Ausgangssignale eine erneute Phasenkorrektur durchgeführt werden.
• In einem Iterationsschritt kann eine Amplitudenkorrektur, eine Offsetkorrektur und eine Phasenkorrektur in einer vorbestimmten Sequenz durchgeführt werden. Beispielsweise kann vor der Phasenkorrektur eine Offset- und Amplitudenkorrektur durchgeführt werden. Somit kann eine gewünschte Sequenz von Korrekturschritten mehrfach durchgeführt werden.
• Auch ist es möglich, dass in einem letzten Iterationsschritt nicht mehr alle Korrekturen der Sequenz durchgeführt werden. Beispielsweise kann in einem letzten Iterationsschritt nur eine Amplituden- und/oder Offsetkorrektur, jedoch keine Phasenkorrektur mehr erfolgen.
• In einer weiteren Ausführungsform wird mindestens ein Parameter einer parametrisierten Wellenfunktion derart bestimmt, dass eine Abweichung zwischen einem Ausgangssignal in einem Teilbereich und der parametrisierten Wellenfunktion minimiert wird. Weiter kann der mindestens eine Offsetkorrekturwert und/oder der mindestens eine Amplitudenkorrekturwert und/oder ein Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit des mindestens einen Parameters bestimmt werden.
• Beispielsweise kann eine parametrisierte Wellenfunktion derart bestimmt werden, dass genau oder mindestens ein Parameter ein offsetspezifischer Parameter ist. Genau oder mindestens ein weiterer Parameter der parametrisierten Wellenfunktion kann ein amplitudenspezifischer Parameter sein. Genau oder mindestens ein weiterer Parameter der parametrisierten Wellenfunktion kann ein phasenspezifischer Parameter sein.
• Die Parameter der parametrisierten Wellenfunktion können numerisch oder durch ein Optimierungsverfahren bestimmt werden.
• Beispielsweise kann eine parametrisierte Wellenfunktion als $$\text{f}\left(\text{t}\right)=\text{a0+a1}\times \text{cos}\left(\mathrm{\omega }\times \text{t}\right)+\text{b1}\times \text{sin}\left(\mathrm{\omega }\times \text{t}\right)$$

  

  bestimmt werden, wobei a0 einen offsetspezifischen Parameter und a1, b1 amplitudenspezifische Parameter und ω einen frequenzspezifischen Parameter bezeichnen. Eine Phasenlage des Signals kann in Abhängigkeit bzw. aus einer Kombination der Parameter a1, b1 bestimmt werden, insbesondere als $$\text{ph=atan2}\left(\text{b1/a1}\right)$$

  
• Die Amplitude kann insbesondere als $$\text{amp=sqrt}\left({\text{a1}}^2+{\text{b1}}^2\right)$$

  

  und der Offset als a0 bestimmt werden. „t“ bezeichnet hierbei ein Funktionsargument der parametrisierten Wellenfunktion. Insbesondere kann „t“ einer Phasenlage eines Ausgangssignals entsprechen, wobei t als $$\text{t=atan2}\left(\text{B}\text{,A}\right)$$

  

  bestimmt werden kann, wobei A einen Signalwert des ersten Ausgangssignals und B einen Signalwert des weiteren Ausgangssignals über mindestens eine Periode eines der Ausgangssignale bezeichnet. Weiter können, insbesondere mittels dem Fachmann bekannter nichtlinearer Regressionsverfahren, die Parameter für jedes Ausgangssignal separat bestimmt werden.
• Hierbei kann f(t) den erfassten Signalwert des jeweiligen Ausgangssignals entsprechen.
• In Abhängigkeit der derart bestimmten Parameter, insbesondere der/des vorhergehend erläuterten Offset, Amplitude und Phasenlage, kann dann wiederum ein Offsetkorrekturwert, ein Amplitudenkorrekturwert und, wenn gewünscht, ein Phasenkorrekturwert bestimmt werden. Beispielsweise kann in Abhängigkeit des mindestens einen offsetspezifischen Parameters der Offsetkorrekturwert bestimmt werden. Weiter kann in Abhängigkeit des mindestens einen amplitudenspezifischen Parameters der Amplitudenkorrekturwert bestimmt werden. Weiter kann in Abhängigkeit des mindestens einen phasenspezifischen Parameters der Phasenkorrekturwert bestimmt werden. Allerdings kann der Phasenkorrekturwert vorzugsweise in Abhängigkeit der phasenspezifischen Parameter der Signalverläufe beider Ausgangssignale bestimmt werden.
• Hierbei ist es möglich, dass in Abhängigkeit der Parameter der parametrisierten Wellenfunktion nur der erläuterte Offsetkorrekturwert und Amplitudenkorrekturwert bestimmt werden können und zur Offset- und Phasenkorrektur verwendet werden. Dann kann in Abhängigkeit der derart korrigierten Ausgangssignale eine Phasenkorrektur durchgeführt werden.
• Auch hierdurch ergibt sich eine zuverlässige und ausreichend genaue Bestimmung von Korrekturwerten.
• In einer weiteren Ausführungsform ist die Messeinrichtung eine Wegmesseinrichtung oder eine Winkelmesseinrichtung. Dies wurde vorhergehend bereits erläutert.
• In einer weiteren Ausführungsform wird ein Teilbereich des Messbereichs in Abhängigkeit von mindestens einem unkorrigierten Ausgangssignal identifiziert. Hierbei kann das mindestens eine unkorrigierte Ausgangssignal genutzt werden, um eine Position der Messeinrichtung zu bestimmen, wobei in Abhängigkeit der Position dann der Teilbereich identifiziert werden kann. Wird beispielsweise in Abhängigkeit des Ausgangssignals ein zurückgelegter Weg bestimmt, so kann in Abhängigkeit des zurückgelegten Wegs eine aktuelle Position der Messeinrichtung bestimmt werden. Beispielsweise kann eine zuletzt bestimmte Position der Messeinrichtung gespeichert werden, wobei die aktuelle Position dann in Abhängigkeit der zuletzt bestimmten Position und dem zurückgelegten Wert, beispielsweise als deren Summe, bestimmt wird.
• In einer alternativen Ausführungsform wird ein Teilbereich des Messbereichs in Abhängigkeit von mindestens einem korrigierten Ausgangssignal identifiziert. Hierbei kann das mindestens eine korrigierte Ausgangssignal genutzt werden, um, wie vorhergehend erläutert, den Teilbereich zu identifizieren.
• Weiter vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Korrektur mindestens eines Ausgangssignals einer Messeinrichtung. Die Vorrichtung dient hierbei zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einer der in dieser Offenbarung erläuterten Ausführungsformen. Insbesondere ist also die Vorrichtung derart ausgebildet, dass ein entsprechendes Verfahren mittels der Vorrichtung durchführbar ist. Die Vorrichtung kann Teil einer Messvorrichtung sein, die die Messeinrichtung und die vorgeschlagene Vorrichtung zur Korrektur umfasst.
• Hierbei erzeugt die Messeinrichtung ein erstes wellenförmiges Ausgangssignal und mindestens ein weiteres wellenförmiges Ausgangssignal. Dies wurde vorhergehend bereits erläutert.
• Die Vorrichtung umfasst eine Signalschnittstelle für das erste Ausgangssignal der Messeinrichtung und eine Signalschnittstelle für das weitere Ausgangssignal der Messeinrichtung. Weiter umfasst die Vorrichtung mindestens eine Offsetkorrektureinrichtung und/oder mindestens eine Amplitudenkorrektureinrichtung und/oder mindestens eine Phasenkorrektureinrichtung. Eine Korrektureinrichtung kann hierbei einen Mikrocontroller umfassen oder als solcher ausgebildet sein. Weiter kann eine Korrektureinrichtung eine Speichereinrichtung umfassen. Weiter kann eine Korrektureinrichtung, insbesondere die Phasenkorrektureinrichtung, Rechenoperationsmittel, beispielsweise ein Multiplikationsmittel, ein Divisionsmittel, ein Additionsmittel und/oder ein Subtraktionsmittel umfassen. Durch ein Rechenoperationsmittel ist eine vorbestimmte Rechenoperation durchführbar.
• Weiter ist, insbesondere mittels der mindestens einen Amplitudenkorrektureinrichtung, eine Amplitudenkorrektur und/oder, insbesondere mittels der mindestens einen Offsetkorrektureinrichtung, eine Offsetkorrektur und/oder, insbesondere mittels der mindestens einen Phasenkorrektureinrichtung, eine Phasenkorrektur des ersten und/oder des weiteren Ausgangssignals durchführbar.
• Erfindungsgemäß ist ein Messbereich der Messeinrichtung in mindestens zwei Teilbereiche unterteilt, wobei eine teilbereichsspezifische Amplitudenkorrektur und/oder eine teilbereichsspezifische Offsetkorrektur und/oder eine teilbereichsspezifische Phasenkorrektur des ersten und/oder des weiteren Ausgangssignals durchgeführt wird.
• In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens eine Einrichtung zur Identifizierung eines Teilbereichs des Messbereichs. Mittels der Einrichtung kann ein Teilbereich identifiziert werden, wodurch eine teilbereichsspezifische Signalkorrektur, insbesondere eine teilbereichsspezifische Phasenkorrektur, ermöglicht wird. Dies und entsprechende Vorteile wurden vorhergehend bereits erläutert.
• In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Phasenkorrektureinrichtung mindestens ein Mittel zur Bestimmung eines Sinuswerts des Phasenkorrekturwerts, ein Mittel zur Bestimmung eines Kosinuswerts des Phasenkorrekturwerts, ein Divisionsmittel, ein Multiplikationsmittel und ein Subtraktionsmittel. In diesem Fall kann, wie vorhergehend erläutert, in vorteilhafter Weise das phasenkorrigierte erste Ausgangssignal durch die einzelnen Mittel bestimmt werden. Dies und entsprechende Vorteile wurden vorhergehend bereits erläutert.
• Auch beschrieben wird eine Ausführungsform bei der die Phasenkorrektureinrichtung mindestens ein Multiplikationsmittel und ein Subtraktionsmittel umfasst. In diesem Fall kann, wie vorhergehend erläutert, in vorteilhafter Weise eine gute Annäherung des phasenkorrigierten ersten Ausgangssignals bestimmt werden.
• Alternativ kann die Phasenkorrektureinrichtung auch alle notwendigen Mittel zur Bestimmung eines phasenkorrigierten weiteren Ausgangssignals oder eines angenäherten weiteren Ausgangssignals umfassen.
• Ein Verfahren zur Korrektur gemäß einer der in dieser Offenbarung erläuterten Ausführungsform kann insbesondere ein computerimplementiertes Verfahren sein.
• Weiter beschrieben wird eine Vorrichtung zur Datenverarbeitung, umfassend Mittel zur Ausführung des Verfahrens gemäß einer der in dieser Offenbarung erläuterten Ausführungsformen. Insbesondere kann die Vorrichtung einen Prozessor umfassen, der so konfiguriert ist, dass er ein Verfahren gemäß einer der in dieser Offenbarung erläuterten Ausführungsformen ausführt.
• Weiter beschrieben wird ein Computerprogrammprodukt und/oder eine computerlesbares Speichermedium, insbesondere ein Datenträger, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren gemäß einer in dieser Offenbarung erläuterten Ausführungsformen auszuführen.
• Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen:
• 1 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform,
• 2 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform,
• 3 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform,
• 4 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
• 5 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren Ausführungsform,
• 6 eine schematische Darstellung von Signalverläufen,
• 7 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform und
• 8 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform.
• Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.
• 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Korrektur mindestens eines Ausgangssignals A, B einer Messeinrichtung 2. Die Messeinrichtung 2 ist eine Wegmesseinrichtung, die ein Strichmaßband 3 und zwei Erfassungseinrichtungen 4A, 4B umfasst. Durch die Erfassungseinrichtung 4A, 4B sind in Abhängigkeit einer Anordnung von Strichen auf dem Strichmaßband 3 Ausgangssignale A, B erzeugbar. Insbesondere erzeugt beim Verfahren der Erfassungseinrichtungen 4A, 4B entlang des Strichmaßbands 3 mit einer konstanten Bewegungsrichtung eine erste Erfassungseinrichtung 4a ein erstes wellenförmiges Ausgangssignal A und eine weitere Erfassungseinrichtung 4B ein weiteres wellenförmiges Ausgangssignal B. Diese Ausgangssignale weisen einen Phasenversatz von ungefähr 90° zueinander auf.
• Die Erfassungseinrichtungen 4A, 4B können z.B. optische Sensoren sein, wobei der Signalverlauf der Ausgangssignale A, B in Abhängigkeit von einer erfassten Strahlungsintensität erzeugt wird, die wiederum abhängig von der Anordnung der Striche auf dem Strichmaßband 3 ist.
• Die Messeinrichtung 2 kann aber auch eine Winkelmesseinrichtung sein. In diesem Fall kann das Strichmaßband scheiben- oder hohlringförmig ausgebildet sein, wobei Striche entlang einer Kreislinie angeordnet sind.
• Weiter dargestellt sind mehrere Teilbereiche TBn-1, TBn, TBn+1 eines Messbereichs. Im vorliegenden Fall werden die Teilbereiche TBn-1, TBn, TBn+1 durch Teilabschnitte des Strichmaßbands 3 gebildet. Hierbei erzeugen die Erfassungseinrichtungen 4A, 4B mindestens eine, vorzugsweise mehrere Perioden der Ausgangssignale A, B, wenn sie mit einer konstanten Bewegungsrichtung über einen der Teilbereiche TBn-1, TBn, TBn+1 bewegt werden. In einem Teilbereich TBn-1, TBn, TBn+1 können an einer vorbestimmten Anzahl von Stützstellen Signalwerte der Ausgangssignale A, B erfasst werden.
• Die Vorrichtung 1 umfasst eine Signalschnittstelle 5A für das erste Ausgangssignal A und eine Signalschnittstelle 5B für das weitere Ausgangssignal B. Durch Pfeile sind in 1 und auch in den weiteren Blockschaltbildern daten- und/oder signaltechnische Verbindungen dargestellt.
• Weiter umfasst die Vorrichtung 1 eine Phasenkorrektureinrichtung 6. Weiter umfasst die Vorrichtung 1 eine erste Offsetkorrektureinrichtung 7A, eine weitere Offsetkorrektureinrichtung 7B, eine erste Amplitudenkorrektureinrichtung 8A und eine weitere Amplitudenkorrektureinrichtung 8B.
• Mittels der ersten Offsetkorrektureinrichtung 7A ist eine teilbereichsspezifische Offsetkorrektur für das erste Ausgangssignal A durchführbar. Insbesondere kann die Offsetkorrektur derart durchgeführt werden, dass das offsetkorrigierte erste Ausgangssignal A in dem Teilbereich TBn-1, TBn, TBn+1 einen Offsetwert von 0 aufweist. Weiter ist mittels der ersten Amplitudenkorrektureinrichtung 8A eine teilbereichsspezifische Amplitudenkorrektur des offsetkorrigierten ersten Ausgangssignals A durchführbar. Insbesondere ist diese Amplitudenkorrektur derart durchführbar, dass eine Amplitude des offsetkorrigierten ersten Ausgangssignals A in dem Teilbereich TBn-1, TBn, TBn+1 auf den Wert 1 oder auf einen vorbestimmten, auf einen A/D-Wandler angepassten, Wert, normiert wird. Die dargestellte Sequenz der Korrekturen ist hierbei nur exemplarisch. Selbstverständlich kann auch eine Offsetkorrektur eines amplitudenkorrigierten ersten Ausgangssignals A durchgeführt werden. Entsprechende teilbereichsspezifische Korrekturen sind durch die Korrektureinrichtungen 7B, 8B für das weitere Ausgangssignal B durchführbar.
• Amplituden- und Offsetkorrekturwerte können insbesondere numerisch bestimmt werden, insbesondere in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter einer parametrisierten Ellipsengleichung, wobei der mindestens eine Parameter derart bestimmt wird, dass eine Abweichung von Punkten einer Punktemenge von der Ellipse, die durch die Ellipsengleichung beschrieben wird, minimiert wird, wenn das erste Ausgangssignal einen Abszissenwert und das weitere Ausgangssignal einen Ordinatenwert der Punkte der Punktemenge bilden. Alternativ können Amplituden- und Offsetkorrekturwerte in Abhängigkeit von Parametern einer parametrisierten Wellenfunktion bestimmt werden, wobei diese Parameter derart bestimmt wird, dass eine Abweichung zwischen einem Ausgangssignal und der parametrisierten Wellenfunktion minimiert wird. Dies wurde vorhergehend bereits erläutert.
• In Abhängigkeit des offset- und amplitudenkorrigierten ersten Ausgangssignals A und des offset- und amplitudenkorrigierten weiteren Ausgangssignals B ist durch die Phasenkorrektureinrichtung 6 eine teilbereichsspezifische Phasenkorrektur des ersten und/oder des weiteren Ausgangssignals A, B durchführbar. Hierbei wird, wie nachfolgend noch näher erläutert, ein Phasenkorrekturwert für eine Phasenverschiebung zwischen dem ersten und dem weiteren Ausgangssignal A, B berechnet, wobei dieser Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit eines Signalverlaufs des ersten und des weiteren Ausgangssignals A, B über mindestens eine Periode eines der Ausgangssignale A, B bestimmt wird. Weiter wird die Phasenlage mindestens eines der Ausgangssignale, insbesondere die Phasenlage des ersten Ausgangssignals A, in dem entsprechenden Teilbereich TBn-1, TBn, TBn+1 in Abhängigkeit des Phasenkorrekturwerts korrigiert.
• Weiter dargestellt sind Ausgangssignalschnittstellen 9A, 9B für die offset-, amplituden- und phasenkorrigierte Ausgangssignale.
• Insbesondere kann mittels der Phasenkorrektureinrichtung 6 ein Betrag des teilbereichsspezifischen Phasenkorrekturwerts bestimmt werden. Hierzu kann ein Summenverlauf einer Summe des quadrierten Signalwerts des offset- und amplitudenkorrigierten ersten Ausgangssignals und des quadrierten Signalwerts des offset- und amplitudenkorrigierten weiteren Ausgangssignals bestimmt werden, wenn die Erfassungseinrichtungen 4A, 4B entlang mindestens einer Periode des Strichmaßbands 3 in dem entsprechenden Teilbereich TBn-1, TBn, TBn+1 mit einer konstanten Bewegungsrichtung bewegt werden. Weiter können ein Maximalwert und ein Minimalwert dieses Summenverlaufs bestimmt werden. Dann kann gemäß Formel 5 der Phasenkorrekturwert bestimmt werden. Ein Vorzeichen des teilbereichsspezifische Phasenkorrekturwerts kann in Abhängigkeit eines Summenverlaufs einer Summe aus dem Signalwert des offset- und amplitudenkorrigierten ersten Ausgangssignals und dem Signalwert des offset- und amplitudenkorrigierten weiteren Ausgangssignals bestimmt werden. Insbesondere kann ein Maximalwert dieses Summenverlaufs bestimmt werden und durch die vorhergehend beschriebene Fallunterscheidung ein Vorzeichen des teilbereichsspezifischen Phasenkorrekturwerts bestimmt werden.
• Alternativ kann der Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter einer parametrisierten Ellipsengleichung bestimmt werden. Hierbei wird der mindestens eine Parameter, insbesondere durch ein Optimierungsverfahren, weiter insbesondere ein numerisches Optimierungsverfahren, derart bestimmt wird, dass eine Abweichung von Punkten einer Punktemenge von der Ellipse, die durch die Ellipsengleichung beschrieben wird, minimiert wird. Ein Abszissenwert eines Punkts wird hierbei als Signalwert des ersten Ausgangssignals und ein Ordinatenwert des Punkts als Signalwert des korrespondierenden weiteren Ausgangssignals bestimmt. Werden die Ausgangssignale für eine Periode mindestens eines Ausgangssignals erfasst, so kann eine Punktemenge mit einer Vielzahl von Punkten bestimmt werden.
• Weiter werden die Punkte der derart bestimmten Punktemenge rotationstransformiert, insbesondere durch Multiplikation mit einer Drehmatrix, die eine Drehung um 45° um eine zur Ordinate und Abszisse senkrechte Drehachse bewirkt.
• Weiter wird der mindestens eine Parameter derart bestimmt, dass eine Abweichung von Punkten dieser rotationstransformierten Punktemenge von der Ellipse, die durch die Ellipsengleichung beschrieben wird, minimiert wird. In Abhängigkeit dieses mindestens einen Ellipsenparameters wird dann ein Phasenkorrekturwert bestimmt.
• Hiernach kann eines der Signale, insbesondere das erste Ausgangssignal A, um diesen teilbereichsspezifischen Phasenkorrekturwert verschoben werden. Hierzu kann in Abhängigkeit des entsprechenden Ausgangssignals ein phasenkorrigiertes Ausgangssignal berechnet werden, welches gegenüber dem entsprechenden Ausgangssignal um den Phasenkorrekturwert phasenverschoben ist.
• Hierdurch wird ermöglicht, für jeden der Teilbereiche TBn-1, TBn, TBn+1 korrigierte Signalverläufe für das erste und/oder das weitere Ausgangssignals A, B zu bestimmen, die eine zuverlässige und genaue Positionsbestimmung in Abhängigkeit der korrigierten Ausgangssignale A, B ermöglichen.
• Hierbei wird der Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit des offset- und amplitudenkorrigierten ersten Ausgangssignals A und des offset- und amplitudenkorrigierten weiteren Ausgangssignals B bestimmt. Es ist jedoch auch möglich, den Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit eines nicht offsetkorrigierten Ausgangssignals und/oder eines nicht amplitudenkorrigierten Ausgangssignals zu bestimmen.
• In 1 ist dargestellt, dass die teilbereichsspezifische Amplituden- und Offsetkorrektur für das erste Ausgangssignal A unabhängig von dem weiteren Ausgangssignal B durchgeführt wird. Die teilbereichsspezifische Amplituden- und Offsetkorrektur für das weitere Ausgangssignal B wird unabhängig von dem ersten Ausgangssignal A durchgeführt.
• 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform. Die Vorrichtung ist hierbei entsprechend der in 1 dargestellten Ausführungsform ausgebildet. Daher wird diesbezüglich auf die Erläuterung zu 1 verwiesen. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform führt die Offsetkorrektureinrichtung 7 eine teilbereichsspezifische Offsetkorrektur beider Ausgangssignale A, B durch. Hierzu kann die Offsetkorrektureinrichtung 7 in Abhängigkeit beider Ausgangssignale, insbesondere von Signalverläufen beider Ausgangssignale über mindestens eine Periode eines Ausgangssignals, welche in einem Teilbereich TBn-1, TBn, TBn+1 erzeugt wird, jeweils einen signalspezifischen und teilbereichsspezifischen Offsetkorrekturwert bestimmen und in Abhängigkeit dieses Korrekturwerts dann teilbereichsspezifische offsetkorrigierte Ausgangssignale A, B bestimmen.
• Eine Amplitudenkorrektureinrichtung 8 kann in Abhängigkeit der offsetkorrigierten Ausgangssignale A, B für jedes der Ausgangssignale A, B jeweils einen teilbereichsspezifischen Amplitudenkorrekturwert bestimmen und dann in Abhängigkeit des signalspezifischen Korrekturwerts dann eine teilbereichsspezifische Amplitudenkorrektur durchführen.
• Insbesondere wird also die teilbereichsspezifische Amplituden- und Offsetkorrektur des weiteren Ausgangssignals B auch in Abhängigkeit von dem ersten Ausgangssignal A und die Amplituden- und Offsetkorrektur des ersten Ausgangssignals A auch in Abhängigkeit von dem weiteren Ausgangssignal B durchgeführt.
• 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform.
• Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform sind die Offset- und Amplitudenkorrektureinrichtung 7A, 8A in einem Block zusammengefasst. In diesem Block werden in Abhängigkeit des ersten Ausgangssignals A z.B. ein teilbereichsspezifischer Offsetkorrekturwert und ein teilbereichsspezifischer Amplitudenkorrekturwert für das erste Ausgangssignal A bestimmt. Durch Strichlinien ist dargestellt, dass ein solcher Offset- und Amplitudenkorrekturwert auch zusätzlich in Abhängigkeit des weiteren Ausgangssignals B bestimmt werden kann.
• Entsprechend sind die Offsetkorrektureinrichtung 7B und die Amplitudenkorrektureinrichtung 8B für das weitere Ausgangssignal B in einem Block zusammengefasst. Diese kann einen signalspezifischen und teilbereichsspezifischen Offsetkorrekturwert und einen signalspezifischen und teilbereichsspezifischen Amplitudenkorrekturwert für das weitere Ausgangssignal B in Abhängigkeit des unkorrigierten weiteren Ausgangssignals B berechnen. Durch Strichlinien ist dargestellt, dass diese Korrekturwerte auch zusätzlich in Abhängigkeit des ersten Ausgangssignals A bestimmt werden können.
• Weiter ist dargestellt, dass das erste Ausgangssignal A und das weitere Ausgangssignal B durch die entsprechenden Korrektureinrichtungen 7A, 8A offset- und amplitudenkorrigiert werden.
• Eine Phasenkorrektureinrichtung 6 umfasst eine Recheneinrichtung 10, die in Abhängigkeit des offset- und amplitudenkorrigierten ersten Ausgangssignals A und des offset- und amplitudenkorrigierten weiteren Ausgangssignals B einen teilbereichsspezifischen Phasenkorrekturwert bestimmt. Dieser kann in Abhängigkeit von Signalverläufen bestimmt werden. Alternativ kann der Phasenkorrekturwert aus einer Speichereinrichtung 18 C, die nachfolgend noch erläutert wird, in Abhängigkeit des Teilbereichs TBn-1, TBn, TBn+1 ausgelesen werden.
• Weiter umfasst die Phasenkorrektureinrichtung 6 ein Sinusglied 11, welches einen Sinuswert des teilbereichsspezifischen Phasenkorrekturwerts bestimmt. Weiter umfasst die Phasenkorrektureinrichtung ein Multiplikationsglied 12, welches das amplituden- und offsetkorrigierte weitere Ausgangssignal B mit dem Sinuswert des teilbereichsspezifischen Phasenkorrekturwerts multipliziert. Weiter umfasst die Phasenkorrektureinrichtung 6 ein Subtraktionsglied 13, welches das erläuterte Produkt von dem ersten offset- und amplitudenkorrigierten ersten Ausgangssignal A abzieht. Weiter wird diese Differenz mit dem Kehrwert des Kosinuswerts des teilbereichsspezifischen Phasenkorrekturwerts multipliziert. Hierzu umfasst die Phasenkorrektureinrichtung ein Kosinusglied 14 und ein Divisionsglied 15 sowie ein weiteres Multiplikationsglied 16.
• Es ist möglich, die Phasenkorrektureinrichtung 6 auch ohne Sinusglied 11, Kosinusglied 12, das Divisionsglied 15 und das Multiplikationsglied 16 auszubilden. In diesem alternativen Fall kann die Phasenkorrektureinrichtung 6 das Multiplikationsglied 12 umfassen, welches das amplituden- und offsetkorrigierte weitere Ausgangssignal B mit dem teilbereichsspezifischen Phasenkorrekturwerts multipliziert. Weiter umfasst die Phasenkorrektureinrichtung 6 ein Subtraktionsglied 13, welches das erläuterte Produkt von dem ersten offset- und amplitudenkorrigierten ersten Ausgangssignal A abzieht. Weiter bildet diese Differenz das offset-, amplituden- und phasenkorrigierte erste Ausgangssignal A.
• Es ist möglich, dass die in 1 und 2 dargestellte Phasenkorrektureinrichtung 6 entsprechend der in 3 dargestellten Phasenkorrektureinrichtung 6 ausgebildet sind.
• Es ist weiter möglich, bei den in 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen einen teilbereichsspezifischen Offsetkorrekturwert, einen teilbereichsspezifischen Amplitudenkorrekturwert und einen teilbereichsspezifischen Phasenkorrekturwert zur Laufzeit zu bestimmen, also z.B. während ein Messdurchgang durchgeführt wird. In diesem Fall können teilbereichsspezifisches Korrekturwerte für den Teilbereich TBn-1, TBn, TBn+1 bestimmt werden, in dem die Ausgangssignale A, B erzeugt werden, in Abhängigkeit dieser Ausgangssignale A, B dann die teilbereichsspezifischen Korrekturwerte bestimmt werden und in Abhängigkeit dieser teilbereichsspezifischen Korrekturwerte dann eine Signalkorrektur durchgeführt wird. Weiter kann es möglich sein, dass Signalwerte der Ausgangssignale A, B, gespeichert werden, um die teilbereichsspezifischen Korrekturwerte zu bestimmen. Dies kann in nicht dargestellten Signalspeichereinrichtungen der Korrektureinrichtungen 7A, 7B, 8A, 8B, 6 erfolgen. Allerdings ist keine Speicherung der Korrekturwerte notwendig.
• Allerdings ist es auch möglich, die teilbereichsspezifischen Korrekturwerte vor der Inbetriebnahme der Messeinrichtung 2, beispielsweise in einem Kalibrierdurchgang, zu bestimmen und abzuspeichern. Selbstverständlich können auch die, wie vorhergehend erläutert, zur Laufzeit bestimmten teilbereichsspezifischen Korrekturwerte gespeichert werden.
• In 3 ist dargestellt, dass die erste Offset- und Amplitudenkorrektureinrichtung 7A, 8A eine Speichereinrichtung 18A und die weitere Offset- und Amplitudenkorrektureinrichtung 7B, 8B eine Speichereinrichtung 18B und die Phasenkorrektureinrichtung 6 eine Speichereinrichtung 18C umfasst, wobei die Speichereinrichtungen 18A, 18B, 18C zur Speicherung der signal- und teilbereichsspezifischen Offsetkorrekturwerte, der signal- und teilbereichsspezifischen Amplitudenkorrekturwerte sowie der teilbereichsspezifischen Phasenkorrekturwerte dienen.
• Weiter kann dann zur Laufzeit, also in einem Messbetrieb, der aktuelle Teilbereich TBn-1, TBn, TBn+1 identifiziert werden, beispielsweise in Abhängigkeit von unkorrigierten oder korrigierten Ausgangssignalen. Dies wird nachfolgend noch näher erläutert.
• Dann können zur Laufzeit die entsprechenden teilbereichsspezifischen Korrekturwerte eingelesen und zur Korrektur verwendet werden. Hierdurch entfällt zur Laufzeit die Bestimmung der entsprechenden Korrekturwerte. Hierdurch kann eine schnellere Signalverarbeitung erfolgen.
• In 4 ist ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. In einem ersten Schritt S1 werden die von der Messeinrichtung 2 (siehe z.B. 1), insbesondere von den Erfassungseinrichtungen 4A, 4B, erzeugten Ausgangssignale A, B eingelesen, insbesondere über entsprechende Signalschnittstellen 5A, 5B. Weiter wird ein Teilbereich TBn-1, TBn, TBn+1 identifiziert, wobei die Erfassungseinrichtungen 4A, 4B die Ausgangssignale A, B, erzeugen, wenn sie über den identifizierten Teilbereich TBn-1, TBn, TBn+1 bewegt werden.
• In einem zweiten Schritt S2 wird dann in Abhängigkeit der beiden unkorrigierten Ausgangssignale A, B ein signalspezifischer und teilbereichsspezifischer Offsetkorrekturwert und ein signalspezifischer und teilbereichsspezifischer Amplitudenkorrekturwert bestimmt oder aus einer Speichereinrichtung 18A, 18B eingelesen und die Signale A, B in Abhängigkeit dieser Korrekturwerte offset- und amplitudenkorrigiert.
• In einem dritten Schritt S3 wird in Abhängigkeit der beiden offset- und amplitudenkorrigierten Ausgangssignale A, B ein teilbereichsspezifischer Phasenkorrekturwert berechnet. Alternativ kann ein bereits bestimmter teilbereichsspezifischer Phasenkorrekturwert auch aus einer Speichereinrichtung 18C eingelesen werden.
• Weiter wird eine Phasenlage eines Ausgangssignals A, B, insbesondere des ersten Ausgangssignals A, korrigiert, indem ein phasenkorrigiertes erstes Ausgangssignal A berechnet wird. Durch eine gestrichelte Linie ist dargestellt, dass die Schrittsequenz, die den zweiten und den dritten Schritt S2, S3 umfasst, mehrfach, beispielsweise zweimal oder dreimal, durchgeführt werden kann. Vorzugsweise wird die mehrfache Durchführung des zweiten und dritten Schritts S2, S3 nur in einem Kalibrierdurchlauf und nicht in einem Messbetrieb durchgeführt. In einem vierten Schritt S4 werden die korrigierten Ausgangssignale ausgegeben.
• Sind die verwendeten Korrekturwerte, beispielsweise die Offset- und Amplitudenkorrekturwerte sowie der Phasenkorrekturwert, vorbekannt, beispielsweise in einem Kalibrierdurchlauf oder zu einem früheren Zeitpunkt im Messbetrieb bestimmt worden, so können diese im zweiten und im dritten Schritt S2, S3 eingelesen werden, z.B. aus einer Speichereinrichtung 18A, 18B, 18C, wobei in Abhängigkeit der eingelesenen Korrekturwerte dann eine Signalkorrektur durchgeführt wird. In diesem Fall erfolgt also keine Bestimmung der Korrekturwerte zur Laufzeit. Allerdings ist es auch möglich, dass die Korrekturwerte zur Laufzeit, also bei oder für die Durchführung des zweiten und des dritten Schritts bestimmt werden.
• In 5 ist ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Im Unterschied zu der in 4 dargestellten Ausführungsform wird hierbei zwischen dem ersten und dem zweiten Schritt S1, S2 in einem Zwischenschritt S1a der aktuelle Teilbereich TBn-1, TBn, TBn+1 des Messbereichs identifiziert. Im zweiten und im dritten Schritt S2, S3 werden dann teilbereichsspezifische Korrekturwerte aus einer Speichereinrichtung 18A, 18B, 18 C eingelesen und eine entsprechende Signalkorrektur durchgeführt.
• Somit können also die verwendeten teilbereichsspezifischen Korrekturwerte, beispielsweise die Offset- und Amplitudenkorrekturwerte sowie der Phasenkorrekturwert, vorbekannt sein, beispielsweise in einem Kalibrierdurchlauf bestimmt worden sein, und im zweiten und im dritten Schritt S2, S3 in Abhängigkeit des identifizierten Teilbereichs TBn-1, TBn, TBn+1 eingelesen werden, wobei in Abhängigkeit der eingelesenen Korrekturwerte dann eine Signalkorrektur durchgeführt wird. In diesem Fall erfolgt also keine Bestimmung der Korrekturwerte zur Laufzeit.
• 6 zeigt eine schematische Darstellung von Signalverläufen, die beim Verfahren der Messeinrichtung 2 entlang eines Teilbereichs TBn-1, TBn, TBn+1 erzeugt werden können. In der ersten Zeile sind Signalverläufe des ersten und des weiteren Ausgangssignals A, B (siehe z.B. 1) dargestellt, wobei eine Phasenverschiebung zwischen dem ersten und dem weiteren Ausgangssignals A, B um -50° von 90° abweicht. In der zweiten Zeile ist ein Signalverlauf der beiden Ausgangssignale A, B für eine Phasenverschiebung dargestellt, die um -10° von der idealen Phasenverschiebung von 90° abweicht. In der dritten Zeile ist ein Signalverlauf der beiden Ausgangssignale A, B dargestellt, der dem idealen Signalverlauf entspricht. In der vierten Zeile ist ein Signalverlauf der beiden Ausgangssignale A, B dargestellt, der um +10° von der idealen Phasenverschiebung von 90° abweicht.
• Hierbei sind in der ersten Spalte die Signalverläufe für eine Periode der beiden Ausgangssignal A, B dargestellt, insbesondere wenn die Erfassungseinrichtungen 4A, 4B um eine Strichperiode entlang einer konstanten Richtung entlang des Maßbands 3 bewegt werden. Dargestellt ist, dass die erfassten Ausgangssignale A, B bereits offset- und amplitudenkorrigiert sind.
• In der zweiten Spalte sind Ellipsendarstellungen der Signalverläufe dargestellt, wobei die Werte des ersten Ausgangssignals A Abszissenwerte und korrespondierende Werte des weiteren Ausgangssignals B Ordinatenwerte von Punkten bilden. In der dritten Spalte ist ein Summenverlauf der jeweils quadrierten Signalwerte des ersten Ausgangssignals A und des weiteren Ausgangssignals B dargestellt.
• Es ist erkennbar, dass für Phasenverschiebungen, die um einen negativen Wert von der idealen Phasenverschiebung von 90° abweichen, die erste Hauptachse HA1 der entsprechenden Ellipsendarstellung (2. Spalte) durch den ersten und dritten Quadranten verläuft. Je größer diese betragsmäßige Abweichung von der idealen Phasenverschiebung, desto schlanker ist die Ellipse, d.h. desto größer ein Verhältnis zwischen der Länge der ersten Hauptachse HA1 und der zweiten Hauptachse HA2. Ist die ideale Phasenverschiebung von 90° gegeben, so ist eine Kreisform gegeben, wenn die Ausgangssignale jeweils als Abszissenwert und Ordinatenwert aufgetragen werden.
• Im Falle einer positiven Abweichung von der idealen Phasenverschiebung von 90° verläuft die erste Hauptachse HA1 der Ellipsenform durch den zweiten und vierten Quadranten.
• Simulationen haben ergeben, dass durch das vorgeschlagene Verfahren eine genaue, zuverlässige und zeitlich schnelle Bestimmung eines Phasenkorrekturwerts und gegebenenfalls auch eines Amplituden- und Offsetkorrekturwerts ermöglicht wird.
• 7 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform. Die Vorrichtung 1 umfasst eine erste Offsetkorrektureinrichtung 7A zur Offsetkorrektur des ersten Ausgangssignals A und eine erste Amplitudenkorrektureinrichtung 8A zur Amplitudenkorrektur des offsetkorrigierten ersten Ausgangssignals A. Weiter umfasst die Vorrichtung 1 eine weitere Offsetkorrektureinrichtung 7B zur Offsetkorrektur des weiteren Ausgangssignals B und eine weitere Amplitudenkorrektureinrichtung 8B zur Amplitudenkorrektur des offsetkorrigierten weiteren Ausgangssignals B.
• Durch Strichlinien ist angedeutet, dass die Offset- und Amplitudenkorrektur des ersten Ausgangssignals A auch in Abhängigkeit des weiteren Ausgangssignals B sowie die Offset- und Amplitudenkorrektur des weiteren Ausgangssignals B auch in Abhängigkeit des ersten Ausgangssignals A erfolgen kann. Vorzugsweise erfolgt die Offset- und Amplitudenkorrektur des ersten Ausgangssignals A jedoch unabhängig von dem weiteren Ausgangssignal B sowie die Offset- und Amplitudenkorrektur des weiteren Ausgangssignals B jedoch unabhängig von dem ersten Ausgangssignal B.
• Weiter umfasst die Vorrichtung 1 eine Phasenkorrektureinrichtung 6, die in Abhängigkeit der offset- und amplitudenkorrigierten Ausgangssignale A, B eine Phasenkorrektur durchführen kann.
• Weiter umfasst die Vorrichtung 1 eine zentrale Speicher- und Bestimmungseinrichtung 18. Eingangssignalschnittstellen dieser zentralen Speicher- und Bestimmungseinrichtung 18 sind daten- und/oder signaltechnisch mit der Phasenkorrektureinrichtung 6 verbunden. Insbesondere können korrigierte Ausgangssignale A, B von der Phasenkorrektureinrichtung 6 an die zentrale Speicher- und Bestimmungseinrichtung 18 übertragen werden.
• Mittels der zentralen Speicher- und Bestimmungseinrichtung 18 kann ein aktueller Teilbereich TBn-1, TBn, TBn+1 (siehe 1) in Abhängigkeit der korrigierten Ausgangssignale A, B identifiziert werden. Hierzu kann es erforderlich sein, in Abhängigkeit der korrigierten Ausgangssignale A, B eine aktuelle Position der Messeinrichtung 2 im Messbereich zu bestimmen, wobei in Abhängigkeit der aktuellen Position dann der aktuelle Teilbereich TBn-1, TBn, TBn+1 bestimmt wird. Es ist möglich, dass die zentrale Speicher- und Bestimmungseinrichtung 18 nicht Teil der Vorrichtung 1 ist, sondern daten- und/oder signaltechnisch mit den Signalschnittstellen 9A, 9B der Vorrichtung 1 für die korrigierten Ausgangssignale verbunden ist. In diesem Fall kann die die zentrale Speicher- und Bestimmungseinrichtung 18 z.B. Teil einer Positionsbestimmungseinrichtung sein. Auch ist es möglich, dass die Vorrichtung 1 eine Signalschnittstelle für ein Positionssignal umfasst, welches eine aktuelle Position der Messeinrichtung 2 repräsentiert. Dieses kann beispielsweise von einer externen Positionsbestimmungseinrichtung in Abhängigkeit der korrigierten Ausgangssignale erzeugt werden. In Abhängigkeit des Positionssignals kann dann die zentrale Speicher- und Bestimmungseinrichtung 18 den aktuellen Teilbereich TBn-1, TBn, TBn+1 identifizieren.
• Dann können teilbereichsspezifische und gegebenenfalls signalspezifische Korrekturwerte aus einem Speicher der zentralen Speicher- und Bestimmungseinrichtung 18 abgerufen und signal- und/oder datentechnisch an die Offsetkorrektureinrichtungen 7A, 7B, die Amplitudenkorrektureinrichtungen 8A, 8B und die Phasenkorrektureinrichtung 6 übertragen werden. Die Korrekturwerte können beispielsweise in Form einer Look-Up-Tabelle gespeichert sein, wobei durch diese eine Zuordnung zwischen den Teilbereichen und teilbereichsspezifischen Korrekturwerten gegeben ist. In Abhängigkeit der derart bestimmten Korrekturwerte können dann die erläuterten Signalkorrekturen durchgeführt werden.
• Hierbei wird davon ausgegangen, dass die Korrekturwerte bereits in der zentralen Speicher- und Bestimmungseinrichtung 18 gespeichert sind, beispielsweise da sie in einem vorhergehenden Kalibrierdurchlauf bestimmt wurden. Somit erfolgt die Identifikation des aktuellen Teilbereichs TBn-1, TBn, TBn+1 in Abhängigkeit von korrigierten Ausgangssignalen A, B.
• 8 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform. Die in 8 dargestellte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der in 7 dargestellten Ausführungsform. Im Unterschied zu der in 7 dargestellten Ausführungsform sind jedoch Eingangssignalschnittstellen dieser zentralen Speicher- und Bestimmungseinrichtung 18 daten- und/oder signaltechnisch nicht mit der Phasenkorrektureinrichtung 6 verbunden. Insbesondere werden keine korrigierten Ausgangssignale A, B von der Phasenkorrektureinrichtung 6 an die zentrale Speicher- und Bestimmungseinrichtung 18 übertragen. Vielmehr sind Eingangssignalschnittstellen dieser zentralen Speicher- und Bestimmungseinrichtung 18 daten- und/oder signaltechnisch mit den Signalschnittstellen 5A, 5B der Vorrichtung 1 für die unkorrigierten Ausgangssignale verbunden. Somit werden unkorrigierte Ausgangssignale A, B an die die zentrale Speicher- und Bestimmungseinrichtung 18 übertragen.
• Mittels der zentralen Speicher- und Bestimmungseinrichtung 18 kann ein aktueller Teilbereich TBn-1, TBn, TBn+1 (siehe 1) in Abhängigkeit der unkorrigierten Ausgangssignale A, B identifiziert werden. Hierzu kann es erforderlich sein, in Abhängigkeit der unkorrigierten Ausgangssignale A, B eine aktuelle Position der Messeinrichtung 2 im Messbereich zu bestimmen, wobei in Abhängigkeit der aktuellen Position dann der aktuelle Teilbereich TBn-1, TBn, TBn+1 bestimmt wird.
• Dann können teilbereichsspezifische und gegebenenfalls signalspezifische Korrekturwerte aus einem Speicher der zentralen Speicher- und Bestimmungseinrichtung 18 abgerufen und signal- und/oder datentechnisch an die Offsetkorrektureinrichtungen 7A, 7B, die Amplitudenkorrektureinrichtungen 8A, 8B und die Phasenkorrektureinrichtung 6 übertragen werden. Die Korrekturwerte können beispielsweise in Form einer Look-Up-Tabelle gespeichert sein, wobei durch diese eine Zuordnung zwischen den Teilbereichen und teilbereichsspezifischen Korrekturwerten gegeben ist. In Abhängigkeit der derart bestimmten Korrekturwerte können dann die erläuterten Signalkorrekturen durchgeführt werden.
• Hierbei wird davon ausgegangen, dass die Korrekturwerte bereits in der zentralen Speicher- und Bestimmungseinrichtung 18 gespeichert sind, beispielsweise da sie in einem vorhergehenden Kalibrierdurchlauf bestimmt wurden. Somit erfolgt die Identifikation des aktuellen Teilbereichs TBn-1, TBn, TBn+1 in Abhängigkeit von unkorrigierten Ausgangssignalen A, B.
• Bezugszeichenliste

1

Vorrichtung zur Korrektur

2

Messeinrichtung

3

Strichmaßband

4A, 4B

Erfassungseinrichtungen

5A, 5B

Signalschnittstellen

6

Phasenkorrektureinrichtung

7, 7A, 7B

Offsetkorrektureinrichtungen

8, 8A, 8B

Amplitudenkorrektureinrichtungen

9A, 9B

Signalschnittstellen

10

Recheneinrichtung

11

Sinusglied

12

Multiplikationsglied

13

Subtraktionsglied

14

Kosinusglied

15

Divisionsglied

16

Multiplikationsglied

18

Bestimmungs- und Speichereinrichtung

18A

Speichereinrichtung

18B

Speichereinrichtung

18C

Speichereinrichtung

S1

erster Schritt

S2

zweiter Schritt

S3

dritter Schritt

S4

vierter Schritt

S1a

Zwischenschritt

A

erstes Ausgangssignal

B

weiteres Ausgangssignal

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 10036090 A1 [0019]
• DE 102004038621 B3 [0020]
• DE 10163504 A1 [0021]
• DE 19914447 A1 [0022]

Claims (13)

1. Verfahren zur Korrektur mindestens eines Ausgangssignals (A, B) einer Messeinrichtung (2), wobei die Messeinrichtung (2) ein erstes wellenförmiges Ausgangssignal (A) und mindestens ein weiteres wellenförmiges Ausgangssignal (B) erzeugt, wobei in Abhängigkeit des ersten Ausgangssignals (A) und des weiteren Ausgangssignals (B) eine Amplitudenkorrektur und/oder eine Offsetkorrektur und/oder eine Phasenkorrektur des ersten und/oder des weiteren Ausgangssignals (A, B) durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messbereich der Messeinrichtung (2) in mindestens zwei Teilbereiche (TBn-1, TBn, TBn+1) unterteilt wird, wobei eine teilbereichsspezifische Amplitudenkorrektur und/oder eine teilbereichsspezifische Offsetkorrektur und/oder eine teilbereichsspezifische Phasenkorrektur des ersten und/oder des weiteren Ausgangssignals (A, B) durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Teilbereich (TBn-1, TBn, TBn+1) des Messbereichs mindestens eine Periode des ersten Ausgangssignals (A) und/oder des weiteren Ausgangssignals (B) erfasst wird.
3. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Teilbereich (TBn-1, TBn, TBn+1) in Abhängigkeit mindestens eines der Ausgangssignale (A, B) mindestens ein teilbereichs- und signalspezifischer Offsetkorrekturwert und/oder mindestens ein teilbereichs- und signalspezifischer Amplitudenkorrekturwert und/oder mindestens ein teilbereichsspezifischer Phasenkorrekturwert bestimmt wird, wobei das erste und/oder das weitere Ausgangssignal (A, B) in dem Teilbereich (TBn-1, TBn, TBn+1) jeweils in Abhängigkeit des/der signalspezifischen Korrekturwerte korrigiert werden.
4. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Teilbereich (TBn-1, TBn, TBn+1) ein Verlauf des ersten und des weiteren Ausgangssignals (A, B) über mindestens eine Periode des ersten Ausgangssignals (A) und/oder des weiteren Ausgangssignals erfasst (B) wird, wobei ein teilbereichsspezifischer Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit eines Signalverlaufs des ersten und des weiteren Ausgangssignals (A, B) über die mindestens eine Periode eines der Ausgangssignale (A, B) bestimmt oder berechnet wird, wobei eine Phasenlage mindestens eines der Ausgangssignale (A, B) in Abhängigkeit des Phasenkorrekturwerts korrigiert wird.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein phasenkorrigiertes erstes Ausgangssignal (A) bestimmt wird, indem eine Differenz zwischen dem phasenunkorrigierten ersten Ausgangssignal (A) und einem mit dem Sinuswert des Phasenkorrekturwerts multiplizierten phasenunkorrigierten weiteren Ausgangssignals (B) gebildet und durch einen Kosinuswert des Phasenkorrekturwerts geteilt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine teilbereichs- und signalspezifische Offsetkorrekturwert und/oder der mindestens eine teilbereichs- und signalspezifische Amplitudenkorrekturwert und/oder der mindestens eine teilbereichsspezifische Phasenkorrekturwert numerisch bestimmt wird/werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine teilbereichsspezifische und signalspezifische Offsetkorrekturwert und/oder der mindestens eine teilbereichsspezifische und signalspezifische Amplitudenkorrekturwert und/oder der teilbereichsspezifische und signalspezifische Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter einer parametrisierten Ellipsengleichung bestimmt wird/werden, wobei der mindestens eine Parameter derart bestimmt wird, dass eine Abweichung von Punkten einer Punktemenge von der Ellipse, die durch die Ellipsengleichung beschrieben wird, minimiert wird, wenn ein Abszissenwert eines Punkts der Punktemenge in Abhängigkeit des ersten Ausgangssignals in dem Teilbereich (TBn-1, TBn, TBn+1) und ein Ordinatenwert des Punkts in Abhängigkeit des korrespondierenden weiteren Ausgangssignals in dem Teilbereich (TBn-1, TBn, TBn+1) bestimmt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Parameter einer parametrisierten Wellenfunktion derart bestimmt, dass eine Abweichung zwischen einem Ausgangssignal (A, B) in einem Teilbereich (TBn-1, TBn, TBn+1) und der parametrisierten Wellenfunktion minimiert wird, wobei der mindestens eine teilbereichs- und signalspezifische Offsetkorrekturwert und/oder der mindestens eine teilbereichs- und signalspezifische Amplitudenkorrekturwert und/oder der mindestens eine teilbereichsspezifische Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit des mindestens einen Parameters bestimmt wird.
9. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilbereich (TBn-1, TBn, TBn+1) des Messbereichs in Abhängigkeit von mindestens einem unkorrigierten Ausgangssignal (A, B) identifiziert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilbereich (TBn-1, TBn, TBn+1) des Messbereichs in Abhängigkeit von mindestens einem korrigierten Ausgangssignal (A, B) identifiziert wird.
11. Vorrichtung zur Korrektur mindestens eines Ausgangssignals (A, B) einer Messeinrichtung (2), wobei die Messeinrichtung (2) ein erstes wellenförmiges Ausgangssignal (A) und mindestens ein weiteres wellenförmiges Ausgangssignal (B) erzeugt, wobei die Vorrichtung (1) eine Signalschnittstelle (5A) für das erste Ausgangssignal (A) der Messeinrichtung (2) und eine Signalschnittstelle (5B) für das weitere Ausgangssignal (B) der Messeinrichtung (2) umfasst, wobei die Vorrichtung (1) mindestens eine Offsetkorrektureinrichtung (7, 7A, 7B) und/oder mindestens eine Amplitudenkorrektureinrichtung (8A, 8B, 8B) und/oder mindestens eine Phasenkorrektureinrichtung (6) umfasst, wobei eine Amplitudenkorrektur und/oder eine Offsetkorrektur und/oder eine Phasenkorrektur des ersten und/oder des weiteren Ausgangssignals (A, B) durchführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messbereich der Messeinrichtung (2) in mindestens zwei Teilbereiche (TBn-1, TBn, TBn+1) unterteilt wird, wobei eine teilbereichsspezifische Amplitudenkorrektur und/oder eine teilbereichsspezifische Offsetkorrektur und/oder eine teilbereichsspezifische Phasenkorrektur des ersten und/oder des weiteren Ausgangssignals (A, B) durchführbar ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens eine Einrichtung zur Identifizierung eines Teilbereichs (TBn-1, TBn, TBn+1) des Messbereichs umfasst.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenkorrektureinrichtung (6) mindestens ein Mittel zur Bestimmung eines Sinuswerts des Phasenkorrekturwerts, ein Mittel zur Bestimmung eines Kosinuswerts des Phasenkorrekturwerts, ein Divisionsmittel, mindestens ein Multiplikationsmittel und ein Differenzbildungsmittel umfasst.

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