DE1135672B

DE1135672B - Device for electrical interpolation of a scale provided with graduation marks, in particular for interpolation of a circular graduation

Info

Publication number: DE1135672B
Application number: DEA27957A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Christoph Kuehne
Original assignee: Continental Elektronidustrie AG
Current assignee: Continental Elektronidustrie AG
Priority date: 1957-09-23
Filing date: 1957-09-23
Publication date: 1962-08-30

Description

Einrichtung zur elektrischen Interpolation eines mit Teilungsmarken versehenen Maßstabes, insbesondere zur Interpolation einer Kreisteilung Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer Einrichtung zur elektrischen Interpolation eines mit Teilungsmarken versehenen Maßstabes. Im besonderen befaßt sich die Erfindung mit einer Einrichtung zur Interpolation einer Kreisteilung für Kinotheodolite oder andere Winkelmeßinstrumente.Device for electrical interpolation of one with division marks provided scale, in particular for the interpolation of a circle division The present Invention relates to a device for electrical interpolation of a with graduation marks provided. In particular, the invention is concerned with a device for interpolating a circle division for Kinotheodolite or other angle measuring instruments.

In der Vergangenheit sind zahlreiche Ausführungsformen elektrischer Interpolationseinrichtungen bekanntgeworden, denen in ihrer Gesamtheit gemeinsam ist, daß das Bild einer gegen einen Ableseindex versetzten Teilungsmarkierung mit ihrer engeren Umgebung oszillierend einem lichtempfindlichen Element über eine spaltförmige Blende zugeführt wird. Wenngleich sich solche Einrichtungen ausgezeichnet zur Interpolation eines Maßstabes zwischen zwei Teilungsmarkierungen eignen, so haben sich diese elektrischen Einrichtungen lediglich für Maschinen eingebürgert, die mit einem Maßstab versehen sind und bei denen die Bewegung eines gesteuerten Organs kontrolliert werden soll. In the past, numerous embodiments have been electrical Interpolation devices have become known, which in their entirety have in common is that the image has a graduation mark offset from a reading index its closer environment oscillating a photosensitive element over a gap-shaped Aperture is fed. Although such devices are excellent for interpolation of a scale between two graduation marks are suitable, then these have electrical Facilities only naturalized for machines that are provided with a yardstick and where the movement of a controlled organ is to be controlled.

Es war die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung anzugeben, die geeignet ist, beispielsweise in Zielverfolgungsinstrumenten nach Art der bekannten Kinotheodolite die Lage der dortigen Höhen- und Seitenteilkreise, die relativ grob unterteilt sind, schnell und zuverlässig zu interpolieren. It was the object of the present invention to provide a device which is suitable, for example in target tracking instruments of the known type Kinotheodolite the location of the local elevation and side pitch circles, which are relatively rough are subdivided to interpolate quickly and reliably.

Erfindungsgemäß wird eine Einrichtung zur elektrischen Interpolation eines mit Teilungsmarkierungen versehenen Maßstabes, insbesondere zur Interpolation einer Präzisionskreisteilung für Kinotheodolite oder anderer Winkelmeßinstrumente, vorgeschlagen, die sich dadurch kennzeichnet, daß dem zu interpolierenden Maßstab ein gleichartiger Vergleichsmaßstab oder ein Impulsgenerator zugeordnet ist und dadurch, daß der Maßstab und der Vergleichsmaßstab durch elektrische bzw. optisch-elektrische Mittel kontinuierlich derart abgetastet werden, daß den Teilungsmarken zugeordnete Impulsfolgen entstehen und durch Mittel zum Vergleich des Phasenwinkels der dem zu interpolierenden Maßstab zugeordneten Impulsfolge mit dem Phasenwinkel der Impulsfolge des Impulsgenerators bzw. des Vergleichsmaßstabes. According to the invention, a device for electrical interpolation is provided a scale provided with graduation marks, especially for interpolation a precision circle graduation for Kinotheodolite or other angle measuring instruments, proposed, which is characterized by the fact that the scale to be interpolated a similar benchmark or a pulse generator is assigned and in that the scale and the comparison scale by electrical or opto-electrical Means are continuously scanned so that the division marks assigned Pulse sequences arise and by means of comparing the phase angle of the Pulse sequence assigned to the scale to be interpolated with the phase angle of the pulse sequence of the pulse generator or the comparison scale.

Bevorzugt findet bei einer Einrichtung nach der Erfindung zur Interpolation des zu interpolierenden Maßstabes ein diesem Maßstab gleichartiger Maßstab Anwendung, wobei beide Maßstäbe synchron durch elektrische oder optisch-elektrische Mittel derart abgetastet werden, daß den Teilungsmarkierungen der Maßstäbe zugeordnete Impulsfolgen entstehen, deren Phasenverschiebung ein Maß für die relative Lage beider Maßstäbe zueinander ist. Bei Kreisteilungen beispielsweise wird man der zu interpolierenden Kreisteilung eine gleichartige Vergleichskreisteilung zuordnen, die beispielsweise koaxial zur ersten Kreisteilung angeordnet ist und gegenüber dieser ortsfest verbleibt. Bei Verdrehungen des zu interpolierenden Maßstabes gegen den Vergleichsmaßstab treten zwischen den einander zugeordneten Impulsfolgen Phasenverschiebungen auf, die dem mechanischen Drehwinkel des Maßstabes proportional sind. Preferably takes place in a device according to the invention for interpolation the scale to be interpolated is applied to a scale similar to this scale, both scales synchronously by electrical or opto-electrical means are scanned in such a way that the graduation marks associated with the scales Pulse sequences arise whose phase shift is a measure of the relative position of both Standards to each other. With divisions of circles for example, one becomes the one to be interpolated Assign a circle division a similar comparison circle division, for example is arranged coaxially to the first circular division and remains stationary with respect to this. If the scale to be interpolated is rotated, step against the comparison scale between the associated pulse trains phase shifts that the mechanical angle of rotation of the scale are proportional.

In einer anderen Ausführungsform einer Einrichtung nach der Erfindung wird der Vergleichsmaßstab durch einen Impulsgenerator ersetzt, der synchron mit der Abtastvorrichtung des zu interpolierenden Maßstabes arbeitet, wobei die Impulsfolgefrequenz des Impulsgenerators mit der Frequenz der Meßimpulsfolge übereinstimmt, so daß ein Phasenvergleich zwischen beiden Impulsfolgen wieder ein Maß für die Verdrehung der zu interpolierenden Teilung ist. In another embodiment of a device according to the invention the benchmark is replaced by a pulse generator that is synchronous with the scanning device of the scale to be interpolated operates, the pulse repetition frequency of the pulse generator coincides with the frequency of the measuring pulse train, so that a Phase comparison between the two pulse trains again a measure of the rotation of the is the division to be interpolated.

Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der Fig. 1 bezeichnen 1 und 2 zwei konzentrisch nebeneinander angeordnete gläserne Kreisteilungsträger, die von ihrer Rückseite her beleuchtet sein mögen. Es wird angenommen, daß der Teilkreis 1 ortsfest angeordnet ist, während 2 verdrehbar gegen den Kreis 1 gelagert ist. Die Teilungsmarkierungen beider Teilkreise werden durch die Abtastvorrichtungen 3, 4, beispielsweise durch Fotozellen, derart abgetastet, daß beim Vorbeigang einer Teilungsmarkierung an den Vorrichtungen elektrische Impulse erzeugt werden. The invention is to be explained in more detail using an exemplary embodiment will. In Fig. 1, 1 and 2 designate two concentrically arranged side by side glass circular dividing supports, which may be illuminated from their back. It is assumed that the pitch circle 1 is fixed, while 2 is rotatable is mounted against the circle 1. The division marks of both pitch circles are scanned by the scanning devices 3, 4, for example by photocells, that when passing a division mark on the devices electrical impulses are generated.

Beide Abtastvorrichtungen sind auf einem Arm 5, der um die Achse 6 ständig gegen beide Teilkreise verdreht wird, angeordnet. Am Ausgang der Abtastvorrichtungen 3, 4 stehen also zwei elektrische Pulse zur Verfügung, bei denen der zeitliche Abstand ihrer Einzelimpulse dem geometrischen Abstand zweier Teilungsmarkierungen auf den entsprechenden Teilungen entspricht. Koinzidieren beide Teilungen, so ist die Phasendifferenz beider Impulsfolgen Null, bei anderer gegenseitiger Orientierung der beiden Teilungen 1 und 2 besteht zwischen den beiden Impulsen eine entsprechende Phasendifferenz, die gemessen werden kann und Rückschlüsse auf die Orientierung zuläßt.Both scanning devices are on an arm 5 which rotates around the axis 6 is constantly rotated against both pitch circles, arranged. At the output of the scanning devices 3, 4 there are two electrical pulses available, in which the time interval their individual pulses the geometric distance between two graduation marks on the corresponding divisions. If both divisions coincide, the phase difference is both pulse trains zero, with a different mutual orientation of the two divisions 1 and 2 there is a corresponding phase difference between the two pulses, which can be measured and allows conclusions to be drawn about the orientation.

In Fig. 2 ist eine mögliche Ausführungsform einer solchen Einrichtung dargestellt. Es wird angenommen, daß die Aufgabe besteht, die Lage des Höhenkreises eines Kinotheodolits mikrometrisch festzustellen, wobei die absolute Orientierung des Teilkreises durch andere Mittel, z. B. durch Zählvorrichtungen, die die Teilungsmarkierungen des Höhenkreises abgezählt haben, bereits bekannt ist. In Fig. 2 is a possible embodiment of such a device shown. It is assumed that the task is to determine the location of the height circle of a Kinotheodolite to be determined micrometrically, with the absolute orientation of the pitch circle by other means, e.g. B. by counting devices that mark the division marks of the height circle is already known.

Es bezeichnet 2 den Höhenkreis, der mit seiner Fassung 13 an dem beweglichen Teil 14 des Instruments befestigt ist. Die rohrförmige Drehachse 14 ist an den ortsfesten Bestandteilen 15 und 16 des Gerätes gelagert. 1 kennzeichnet die Vergleichsteilung, die ortsfest an 17 gelagert ist und mit 15 und 16 in Verbindung steht. Beide Teilungen mögen eine vollkommen gleichartige Unterteilung aufweisen und sind zweckmäßig Kopien einer Mutterteilung bzw. sind auseinander durch Reproduktionen hervorgegangen, d. h., die eine Teilung ist eine Kopie der anderen. Es bezeichnet 6 wieder die Abtastvorrichtung der Fig. 1, die aus einer bei 18 untergebrachten Beleuchtungseinrichtung und den beiden lichtempfindlichen Bestandteilen 19 und 20 besteht. Die Abtastvorrichtung ist in der Fig. 3 noch einmal schematisch gesondert dargestellt. Es bezeichnen 1 wieder die Vergleichsteilung und 2 den Höhenkreis des Instrumentes. Die Beleuchtungseinrichtung besteht aus einer Lichtquelle21, einem Kondensor22, einer rotationssymmetrischen Blende 23 und der Beleuchtungsoptik 24, die die unter der Abtastvorrichtung 19 befindliche Teilungsmarkierung mit ihrer engeren Umgebung homogen ausleuchtet. 25 bezeichnet ein den Strahlengang knickendes Prisma. Zur Beleuchtung der Vergleichsteilung 1 dient eine der ersten Beleuchtungseinrichtung völlig gleichartige Einrichtung, deren Einzelelemente nicht näher bezeichnet sind.It denotes 2 the height circle, which with its socket 13 on the movable Part 14 of the instrument is attached. The tubular axis of rotation 14 is stationary Components 15 and 16 of the device stored. 1 indicates the comparative division, which is fixedly stored at 17 and is connected to 15 and 16. Both divisions may have a perfectly similar subdivision and are expediently copies a mother division or have emerged from each other through reproductions, d. that is, one division is a copy of the other. 6 again denotes the scanning device 1, which consists of a lighting device housed at 18 and the two photosensitive components 19 and 20 consists. The scanning device is shown again separately in FIG. 3. It denotes 1 again the comparison division and 2 the height circle of the instrument. The lighting device consists of a light source21, a condenser22, a rotationally symmetrical one Aperture 23 and the lighting optics 24, which are located under the scanning device 19 The graduation mark is homogeneously illuminated with its closer environment. 25 designated a prism bending the beam path. To illuminate the comparison division 1 serves one of the first lighting device completely similar device whose Individual elements are not specified.

Die fotoelektrische Abtastvorrichtung besteht aus dem Objektiv26, das das Bild der auf 2 bzw. 1 befindlichen Teilungsmarkierung auf eine spaltförmige Blende 27 abbildet, hinter der das lichtempfindliche Element, beispielsweise also eine Fotozelle 28, angeordnet ist. Die entsprechenden Elemente der Vorrichtung 20 gleichen denen der Vorrichtung 19. Beim Vorbeigang einer Teilungsmarkierung entstehen so bekannterweise an den Abtastvorrichtungen 19 bzw.The photoelectric scanning device consists of the lens26, that the image of the division mark located on 2 or 1 on a gap-shaped Aperture 27 depicts, behind which the light-sensitive element, for example, so a photocell 28 is arranged. The corresponding elements of the device 20 same as those of the device 19. When passing a division mark arise as is known on the scanning devices 19 or

20 elektrische Impulse, die der Messung dienen.20 electrical impulses that are used for measurement.

Es soll hier eingefügt werden, daß der Phasenvergleich der durch die Abtastvorrichtungen erzeugten Impulse zweckmäßig so vorgenommen wird, daß zum Phasenvergleich der mittlere zeitliche Abstand der einzelnen Impulse herangezogen wird. Es kann beispielsweise so vorgegangen werden, daß über sämtliche Phasendifferenzen integriert wird. Es ergibt sich hieraus der Vorteil, daß in die Messung die Strichfehler der einzelnen Teilungen nicht eingehen. It should be added here that the phase comparison of the the scanning devices generated pulses is expediently made so that for Phase comparison is based on the mean time interval between the individual pulses will. It can be proceeded, for example, that about all phase differences is integrated. This has the advantage that the line errors in the measurement of the individual divisions are not received.

Auch wird die Messung von Exzentrizitäten der gegeneinander beweglichen Teile in gewissem Umfang unabhängig.Also the measurement of eccentricities of the mutually movable Parts independent to some extent.

Die Fig. 4 und 5 zeigen als Ausführungsbeispiel zwei Phasenvergleichseinrichtungen geeigneter Art. 4 and 5 show two phase comparison devices as an exemplary embodiment suitable type.

In Fig. 4 werden die von den Abtastvorrichtungen in ihrer Phasenlage zu vergleichenden Impulse zwei Mehrgitterröhren 30 und 31 an den Klemmen 32 und 33 zugeführt. 34 und 35 bezeichnen zwei in Reihe geschaltete Widerstände zwischen den Anoden der Elektronenröhren, 36 einen dazu parallel geschalteten Kondensator. 37 bezeichnet ein Meßinstrument, das mit den dazu in Reihe liegenden Widerständen38 und 39 dem Kondensator 36 parallel geschaltet ist. In Fig. 4, the phase position of the scanning devices to be compared pulses two multigrid tubes 30 and 31 at the terminals 32 and 33 supplied. 34 and 35 denote two resistors connected in series between the anodes of the electron tubes, 36 a capacitor connected in parallel therewith. 37 denotes a measuring instrument which, with the resistors38 and 39 is connected in parallel to the capacitor 36.

Die über die Klemmen 32 und 33 den Steuergittern 30 und 31 zugeführten Impulse werden diesen Steuergittern nicht direkt zugeführt, sondern passieren Vierpole 40 und 41, die die Impulsbreite der Einzelimpulse strecken.The ones supplied to the control grids 30 and 31 via the terminals 32 and 33 Pulses are not fed directly to these control grids, but pass through four poles 40 and 41, which stretch the pulse width of the individual pulses.

Es wird angenommen, daß über die Klemmen 33 ein Impuls an das Steuergitter der Röhre 31 gelangt. It is assumed that via the terminals 33 a pulse is sent to the control grid the tube 31 arrives.

Infolge der Impulsdehnungseinrichtung 41 bleibt die Impulsspannung als Steuerspannung für die Röhre 31 länger wirksam als es der eigentlichen Impulsbreite entspricht. Die Röhre 31 wird durch entsprechende Bemessung aller Schaltmittel so betrieben, daß der Arbeitspunkt auf dem stark abknickenden Teil der Kennlinie dieser Röhre liegt. Auf diese Weise wird der Anodenstrom der Röhre beim Auftreten des Impulses schon während der sich aufbauenden Impulsspannung nahezu konstant sein. Am Widerstand 35 entsteht somit eine während eines gewissen Zeitraumes feste Spannung, welche den Kondensator 36 aufzuladen beginnt. Der zweite Impuls kommt phasenverschoben über den Vierpol 40 an das Steuergitter der Röhre 30. Der für die Röhre 31 beschriebene Vorgang wiederholt sich an der Röhre 30, so daß also über die Widerstände 34 und 35 keine Potentialdifferenz mehr besteht. Am Kondensator 36 besteht also nur während der Zeit eine Ladespannung, die der Phasendifferenz der beiden Impulse entspricht. Es bezeichnet ferner 42 ein Zeitrelais, das den Anodenstrom für die Röhren 30 und 31 immer dann unterbricht, wenn der durch 31 fließende Anodenstrom maximal ist, jedoch nachdem die Spannung am Widerstand 35 aufgetreten ist. Der Kondensator 36 kann sich in diesem Falle über die Widerstände37, 38, 39 entladen. Die Ventile43 und 44 verhindern die unerwünschte Entladung des Kondensators 36 über die Widerstände 34 und 35. Erfolgt der Meßvorgang über den Zeitschalter 42 periodisch, so fließt über die Widerstände 38 und 39 ein mittlerer Entladestrom, der ein Maß für die Phasenverschiebung der Impulse 32 und 33 ist. Der Meßvorgang ist von der Peridiodizität des Zeitschalters 42 unabhängig. Am Anzeigeinstrument 37 liegt also eine Spannung an, die der Phasendifferenz der beiden Impulse proportional ist, wobei gleichzeitig über die Strichfehler der Teilungen 1 bzw. 2 gemittelt ist.As a result of the pulse stretching device 41, the pulse voltage remains effective as a control voltage for the tube 31 longer than the actual pulse width is equivalent to. The tube 31 is so by appropriate dimensioning of all switching means operated that the operating point on the strongly kinking part of the characteristic curve of this Tube lies. In this way the anode current of the tube when the pulse occurs be almost constant even while the impulse voltage is building up. At the resistance 35 thus creates a fixed tension for a certain period of time, which the capacitor 36 begins to charge. The second pulse comes out of phase Via the quadrupole 40 to the control grid of the tube 30. The one described for the tube 31 The process is repeated at the tube 30, so that the resistors 34 and 35 there is no longer any potential difference. At the capacitor 36 is therefore only during the time a charging voltage that corresponds to the phase difference between the two pulses. It also designates 42 a time relay that the anode current for the tubes 30 and 31 always interrupts when the anode current flowing through 31 is maximum, however, after the voltage across resistor 35 has occurred. The capacitor 36 can in this case discharge through the resistors 37, 38, 39. The valves43 and 44 prevent the undesired discharge of the capacitor 36 through the resistors 34 and 35. If the measuring process takes place periodically via the time switch 42, then flows Via the resistors 38 and 39, an average discharge current, which is a measure of the phase shift of pulses 32 and 33. The measuring process depends on the periodicity of the timer 42 independent. A voltage that corresponds to the phase difference is therefore applied to the display instrument 37 of the two pulses is proportional, while at the same time the line error of the Divisions 1 and 2 is averaged.

Der Erfindungsvorschlag ist selbstverständlich nicht an die in Fig. 4 gezeigte und an sich zum Vergleich von Phasendifferenzen bekannte Anordnung gebunden. Es lassen sich zahlreiche Phasenindikationseinrichtungen verwenden, die den erfindungsgemäß angestrebten Zweck verwirklichen. In Fig. 5 ist eine andere Anordnung dieser Art dargestellt. Es bezeichnen 4 und 5 die Impulsgeber der Fig. 1, deren Ausgangssignale den Steuergittern der beiden Elektronenröhren 50 und 51 zugeführt werden. Das Verstärkersystem 52 bzw. 53 wirkt selektiv und filtert aus den Impulsen der Vorrichtungen 4 und 5 nur deren Grnndschwingungen heraus. Die Grundfrequenzen der Impulse werden an der Mischröhre 54 multiplikativ gemischt, deren Ausgang nach entsprechender Gleichrichtung beispielsweise einem integrierenden Gleichstrominstrument zugeführt werden kann, das direkt in Phasendifferenzen zwischen den Impulsen der Vorrichtungen 4 und 5 geeicht werden kann. The inventive proposal is of course not based on the one shown in Fig. 4 and known per se for comparing phase differences. Numerous phase indicator devices can be used that incorporate the achieve intended purpose. In Fig. 5 is a different arrangement shown this way. 4 and 5 denote the pulse generator of FIG Output signals are fed to the control grids of the two electron tubes 50 and 51 will. The amplifier system 52 or 53 acts selectively and filters out the pulses of the devices 4 and 5 only remove their basic vibrations. The fundamental frequencies of the pulses are mixed multiplicatively at the mixing tube 54, the output of which follows corresponding rectification, for example an integrating direct current instrument can be fed that directly in phase differences between the pulses of the Devices 4 and 5 can be calibrated.

Hier wird das Ausgangssignal der Elektronenröhre 54 dem Integrationsnetzwerk 55 zugeführt, dem das Anzeigeinstrument 56 nachgeschaltet ist. 56 zeigt je nach der Phasenverschiebung der beiden Impulse markante Phasendifferenzen an. Die an 56 anliegende Spannung kann zur Registrierung der Phasendifferenzen beispielsweise einem Magnetverstärker 57 zugeführt werden, dem seinerseits eine Reglstriervorrichtung 58 nachgeschaltet ist. Der Vierpol 59 gestattet es, die Phasenlage der durch 5 erzeugten Impulse entweder kontinuierlich gegen die durch die Vorrichtung 4 erzeugten Impulse im Sinne der Kompensation einer etwa bestehenden Phasendifferenz zu beeinflussen. Er kann aber auch zur Verschiebung der durch die Vorrichtung 5 erzeugten Impulse um einen festen Betrag - z. B. um 900 - dienen.Here, the output of the electron tube 54 becomes the integration network 55 supplied, which is followed by the display instrument 56. 56 shows depending on the phase shift of the two pulses shows significant phase differences. The on 56 applied voltage can be used to register the phase differences, for example a magnetic amplifier 57 are fed to which in turn a Reglstriervorrichtung 58 is connected downstream. The quadrupole 59 allows the phase position of the generated by 5 Pulses either continuously against the pulses generated by the device 4 to influence in the sense of the compensation of any existing phase difference. However, it can also be used to shift the pulses generated by the device 5 by a fixed amount - e.g. B. around 900 - serve.

Nach einem anderen Erfindungsgedanken kann man sich von der mechanischen Ausführungsform der Vergleichsteilung 1 befreien, indem diese durch einen elektrischen Impulsgenerator ersetzt wird, der phasenkonstante Impulse liefert. Die eigentliche Kreisteilung 2 kann ihrerseits mit einem Impulsgenerator gekoppelt sein, und zwar derart, daß durch die Verdrehung des Teilkreises die Phasenlage der durch diesen Generator erzeugten Impulse entsprechend verändert wird. Es ergibt sich so die Möglichkeit, auf Abtasteinrichtungen jeder Art grundsätzlich verzichten zu können. According to another inventive idea, one can differ from the mechanical Embodiment of the comparative graduation 1 free by this by an electrical Pulse generator is replaced, which supplies phase-constant pulses. The real one Circle division 2 can in turn be coupled to a pulse generator, namely such that by rotating the pitch circle the phase position of the through this Generator generated pulses is changed accordingly. There is thus the possibility to be able to do without scanning devices of any kind in principle.

In jedem Fall ist durch eine dem Erfindungsvorschlag entsprechende Einrichtung der Vorzug gegeben, daß die Messung der relativen Verdrehung der eigentlichen Kreisteilung gegen die Vergleichsteilung unabhängig von den Strichfehlern beider Teilungen ist. In any case, by a corresponding to the invention proposal Establishment given preference that the measurement of the relative rotation of the actual Circle division against the comparison division regardless of the line errors of both Is divisions.

Neben der in den Ausführungsbeispielen angedeuteten Möglichkeit zur Interpolation der Lage einer Kreisteilung besteht selbstverständlich die Möglichkeit, die vorgeschlagene Einrichtung lediglich zur Koinzidenzmessung auszunutzen. Hierzu wird beispielsweise die Vergleichsteilung mit einem Mikrometer versehen, das die auf mechanischem Wege meßbare Verdrehung dieser Kreisteilung gestattet. In addition to the option indicated in the exemplary embodiments for Interpolation of the position of a circle division is of course possible to use the proposed device only for coincidence measurement. For this for example, the comparative graduation is provided with a micrometer that the mechanically measurable rotation of this circular division is permitted.

Die Genauigkeit einer solchen Koinzidenzmessung ist abhängig von der Ubertrag mgsgenauigkeit des Mikrometers, von der Anzahl der Teilungsintervalle und von der Präzision der Phasenvergleichseinrichtung.The accuracy of such a coincidence measurement depends on the Transferring the accuracy of the micrometer, the number of graduation intervals and on the precision of the phase comparator.

Die fotoelektrische Genauigkeit bzw. der Winkel J q mit der die Phasendifferenz Null eingehalten werden kann, ist dg D? 60 8, wobei n die Anzahl der Intervalle des Vollkreises und 8 die relative Genauigkeit der Phasenmeßbrücke, bezogen auf die Periode 2;2, bezeichnet. Die Anzahl der Teilungsmarkierungen ist - wie bekannt - nach oben be- grenzt durch die Strichstärke und hier durch die elektro-optische bzw. elektro-magnetische Auflösbarkeit der Strichfolge. Das Optimum ist dann erreicht, wenn die Intervallbreite etwa gerade doppelt so groß ist wie die Strichstärke der Teilungsmarkierungen und wenn die Eintrittspupille des Abtastsystems in Bewegungsrichtung gerade die Strichstärke aufnehmen kann. The photoelectric accuracy or the angle J q with which the phase difference Zero can be maintained, is dg D? 60 8, where n is the number of intervals of the full circle and 8 the relative accuracy of the phase measuring bridge, based on the period 2; 2, denotes. The number of division marks is - as is known - to the top loading bordered by the line width and here by the electro-optical or electromagnetic solvability of the line sequence. The optimum is then reached if the interval width is about twice as large as the line width of the Graduation marks and if the entrance pupil of the scanning system in the direction of movement can just accommodate the line width.

Setzt man diese optimalen Verhältnisse voraus, so wird, da die Intervallbreite 6 gerade der doppelten Strichstärke 5 etwa entsprechen soll, die Genauigkeit 2s der Interpolation rlg- = R , wobei R den Abtastradius, d. h. den Teilkreisradius bezeichnet, denn es entspricht b= 360 R der doppelten Strichbreite 2 s, so daß 360 = 2s ist. Praktisch läßt sich so eine n Praktisch Iäßt sich R Genauigkeit von etwa einigen 10 2 Bogensekunden erreichen. Dieser theoretische Wert wird selbstverständlich noch etwas dadurch verschlechtert, daß die Anzahl der Teilungsintervalle = 3620 R eine ganze Zahl und für den praktischen Gebrauch ein Teiler der Teilstrichzahl sein muß. Die Genauigkeit der Interpolation kann grundsätzlich dadurch erhöht werden, indem man weitere Abtastvorrichtungen zu der bisher vorgesehenen Vorrichtung hinzunimmt und so gegeneinander justiert, daß die Strichdurchgänge an diesen Abtastvorrichtungen das von der Hauptabtastvorrichtung gelieferte Grundintervall in gleiche Teile teilen. If one assumes these optimal conditions, then there becomes the interval width 6 should correspond approximately to double the line width 5, the accuracy 2s the interpolation rlg- = R, where R is the scanning radius, i. H. the pitch circle radius because b = 360 R corresponds to double the line width 2 s, so that 360 = 2s. In practice, an accuracy of approx reach a few 10 2 arc seconds. This theoretical value becomes a matter of course made worse by the fact that the number of division intervals = 3620 R is an integer and, for practical use, a divisor of the number of graduation marks have to be. The accuracy of the interpolation can basically be increased by by adding further scanning devices to the device previously provided and so adjusted against each other that the line passes on these scanning devices Divide the basic interval supplied from the main scanner into equal parts.

Der zufällige Anteil der Teilungsfehler beider Teilungen macht sich in einer zufälligen Schwankung des Impulsabstandes um - bezogen auf eine Periode - einen bestimmten Mittelwert bemerkbar. The random proportion of the division errors in both divisions makes itself in a random fluctuation of the pulse spacing by - based on a period - a certain mean value noticeable.

Der systematische Anteil der Teilungsfehler bewirkt eine Frequenzmodulation der Impulsfrequenz, wobei die Modulationsfrequenz ganzzahlige Vielfache der Drehzahl der Abtastvorrichtungen sind. Alle Schwankungen und modulierenden Einflüsse haben zur Folge, daß die Phasendifferenz beider Impulsfolgen nicht konstant bleibt. Diese Schwankungen, insbesondere jene, die den zufälligen Schwankungen der Intervallbreite entsprechen, werden zunächst durch die Mittelung iiber diese Intervallbreiten eliminiert, wobei zusätzliche Maßnahmen vorgesehen werden können, um die Impulsfolgen durch selektive Filterung, etwa wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 5, von diesen Schwankungen zu befreien. Die Restschwankungen, die innerhalb der Bandbreite des Selektionsfilters liegen, lassen sich beim eigentlichen Phasenvergleich beseitigen.The systematic share of the division errors causes a frequency modulation the pulse frequency, where the modulation frequency is an integer multiple of the speed of the scanners are. All have fluctuations and modulating influences As a result, the phase difference between the two pulse trains does not remain constant. These Fluctuations, especially those that correspond to the random fluctuations in the interval width are first eliminated by averaging over these interval widths, additional measures can be provided to pass the pulse trains through selective filtering, for example as in the exemplary embodiment in FIG. 5, of these fluctuations to free. The residual fluctuations that are within the bandwidth of the selection filter can be eliminated during the actual phase comparison.

Es ist selbstverständlich, daß der Erfindungsgedanke nicht an die in den Ausführungsbeispielen dargestellten Mittel gebunden ist; vielmehr läßt er sich sinngemäß auch bei der Abtastung von Kreisteilungen verwenden, deren Teilungsintervalle beispielsweise durch aneinandergeschichtete Materialien unterschiedlicher Permeabilität u. dgl. gebildet werden. It goes without saying that the idea of the invention does not apply to the means shown in the exemplary embodiments is bound; rather he leaves can also be used when scanning circular divisions, their division intervals for example, through stacked materials of different permeability and the like.

Die dem Erfindungsvorschlag entsprechende mikrometrische Einrichtung läßt sich mit Vorteil zur Herstellung von Kreisteilungen verwenden, indem nämlich die beiden Kreise 1 und 2 als Originalteilungen bzw. Mutterkreise ausgebildet werden. Der Kreis 1 bleibt ortsfest, und mit dem Kreis 2 ist auf gleicher Achse der zu teilende Teilungsträger befestigt. Der Kreis 2 wird dann nacheinander um bestimmte Teilkreisintervalle gedreht, auf Phasendifferenz Null zwischen den beiden Impulsfolgen interpoliert und dann der entsprechende Strich bzw. die entsprechende Teilungsmarkierung auf dem zu teilenden Teilungsträger angebracht. The micrometric device corresponding to the proposed invention can be used with advantage for the production of circular divisions by namely the two circles 1 and 2 are designed as original divisions or mother circles. Circle 1 remains stationary, and circle 2 is on the same axis as the one to be divided Graduation carrier attached. The circle 2 is then successively by certain pitch circle intervals turned, interpolated to zero phase difference between the two pulse trains and then the corresponding line or the corresponding division marking on the to be divided Graduation carrier attached.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for electrical interpolation of a provided with graduation marks, in particular for interpolation of a Precision circular graduation for Kinotheodolite or other angle measuring instruments, thereby characterized in that the scale to be interpolated (1) has a similar comparative scale (2) or a pulse generator is assigned and in that the scale (1) and the comparison scale (2) by electrical or optical-electrical means (3, 4) are continuously scanned in such a way that the pulse sequences assigned to the graduation marks arise and by means (30, 31, 43, 44, 37) for comparing the phase angle the pulse sequence with the phase angle assigned to the scale (1) to be interpolated the pulse train of the pulse generator or the comparison scale (2).

2. Device according to claim 1, in which the scale to be interpolated (1) a similar comparison scale (2) is assigned, characterized in that that the standard of comparison is the copy of a parent division or from the one to be interpolated Scale emerged on the way of photographic reproduction.

3. Device according to claim 1 or 2 for the interpolation of circle divisions with one of the Comparative scale of the same type assigned to the scale to be interpolated, in which the means for generating the pulse trains around the axes of the individual partial circles rotate at the same speed and scan the divisions, marked by means (36, 52) for averaging over the time intervals between the pulses of the individual pulse trains.

4. Device according to claim 3, characterized in that this Averaging takes place when comparing the phase difference of the two pulse trains.

5. Device according to one or more of claims 1 to 4 with several devices for scanning both divisions, characterized in that these devices are offset from one another that the by the devices generated pulses do not coincide in time.

6. Device according to claim 5, characterized in that the not coinciding pulses are evenly spaced from one another.

7. Device according to one or more of claims 1 to 6, characterized through its use in a device for producing circular divisions which is assigned to one of the two scales of the graduation carrier to be subdivided is that with this standard of comparison by equal amounts against the other standard is rotatable.

8. Device according to one or more of claims 1 to 7, characterized by means (52) for the selective filtering of the scanning devices (3, 4) generated pulse trains.