DE1294048B - Vorrichtung zum Bestimmen der Lagekoordinaten eines Messobjektes - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen der Lagekoordinaten eines Meßobjektes relativ zu einem Bezugspunkt mit einem photoelektrischen Tastkopf und einem mit dem photoelektrischen Tastkopf synchron und phasenstarr gekoppelten Impulsgenerator sowie einer vom photoelektrischen Tastkopf geschalteten Zähleinrichtung zur Zählung der vom Impulsgenerator gelieferten Impulse.
• Bei einer bekannten Anordnung dieser Art wird der Tastkopf von einem Vidikon gebildet. Die zu zählenden Impulse werden vollkommen unabhängig von der Abtastbewegung des Tastkopfes von einem Oszillator geliefert. Diese von dem Oszillator gelieferten Impulse werden einer Zähleinrichtung zugeführt. Sobald das Vidikon das Meßobjekt erfaßt, wird die Zählung angehalten. Der Zählerstand gibt dann die Lage des Meßobjektes in digitaler Form an.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß nicht nur die zu zählenden Impulse zwangläufig mit der Abtastbewegung des Tastkopfes gekoppelt sind, sondern daß die Zählimpulse auch so erzeugt werden können, daß unabhängig von irgendwelchen durch die Optik oder Geometrie bedingten Nichtlinearitäten jedem Zählimpuls eine vorgegebene Länge entspricht. Eine durch die Optik bedingte Nichtlinearität zwischen vom Taststrahl überstrichener Strecke und gleichförmiger Abtastbewegung, beispielsweise Drehung eines Spiegelrotors, soll dadurch kompensiert werden, daß die Zählimpulse in entsprechend ungleichförmigen zeitlichen Abständen erscheinen. Dabei soll eine Anpassung eines einzigen Typs von Tastkopf an die verschiedensten Betriebsbedingungen, z. B. unterschiedliche Abstände zwischen Tastkopf und Meßobjekt, gekrümmte Bahnen des Meßobjektes od. dgl. ermöglicht werden.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Impulsgenerator einen mit dem photoelektrischen Tastkopf umlaufenden magnetischen Aufzeichnungsträger aufweist, dem ortsfest ein Magnetkopf zugeordnet ist, und daß der Signalausgang des photoelektrischen Tastkopfes von der Zähleinrichtung auf den Magnetkopf umschaltbar ist.
• Der erfindungsgemäße Aufbau des Tastkopfes gestattet eine sehr einfache Eichung zur Erzielung einer linearen Anzeige. Man kann den Tastkopf am Einbau zunächst fest montieren, während der magnetische Aufzeichnungsträger noch keine gespeicherten Impulse enthält. In der Meßebene wird dann am Rand des abzutastenden Gesichtsfeldes (Bezugspunkt) eine Lichtquelle angeordnet, welche von dem Tastkopf als Meßobjekt erfaßt wird. Wenn der Signalausgang des Tastkopfes auf den Magnetkopf geschaltet ist, und der Tastkopf arbeitet, also z. B. der Spiegelrotor umläuft, dann liefert er eine Impulsfolge, nämlich jedesmal einen Impuls, wenn die Lichtquelle im Bezugspunkt erfaßt wird. Diese Impulse werden dann dem magnetischen Aufzeichnungsträger über den Magnetkopf eingeprägt. Anschließend wird die Lichtquelle abgedeckt und um eine bestimmte Strecke, z. B. 5 cm, verschoben. Wenn dann die Lichtquelle wieder freigegeben wird, so liefert der Tastkopf wieder eine Impulsfolge, welche gegenüber der ersten um einen kleinen Phasenwinkel verschoben ist und dem magnetischen Aufzeichnungsträger ebenfalls eingeprägt wird. Man kann dann die Lichtquelle erneut um 5 cm verschieben und erhält eine dritte, weitere phasenverschobene Impulsfolge, welche auf dem Aufzeichnungsträger gespeichert wird usw. Man kann so das Gesichtsfeld in gleichen Schritten ausmessen und erhält Impulse, welche infolge der geometrischen Nichtlinearität möglicherweise in verschiedenen Abständen voneinander auf dem Aufzeichnungsträger gespeichert sind, von denen aber jeder einer konstanten, vorgegebenen Strecke im Gesichtsfeld entspricht. Diese Impulse werden gezählt, so daß der Ausgang tatsächlich linear von den Lagekoordinaten des Meßobjektes abhängt. Man kann also den Tastkopf an Ort und Stelle eichen und für jede beliebige Meßebene und gegebenenfalls auch für eine gekrümmte Bahn auf einfache Weise elektrisch linearisieren. Nach Beendigung der Eichung wird der Signalausgang des photo elektrischen Tastkopfes auf die Zähleinrichtung zurückgeschaltet. Die Vorrichtung ist dann betriebsbereit.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden beschrieben.
• F i g. 1 veranschaulicht schematisch den Aufbau des Tastkopfes und die Wirkungsweise der Anordnung; Fig. 2 zeigt die Anordnung des Tastkopfes nach F i g. 1 zur Bestimmung der Lage einer Walzgutkante; und F i g. 3 zeigt die zeitliche Lage der verschiedenen Impulse zueinander.
• An einem Motor 1 sitzt ein Spiegelrotor 2, der in der schematischen Fig. 1 einmal in Seiten- und einmal in Vorderansicht dargestellt ist. Eine Photozelle 3 tastet über die Spiegel 4 ein Gesichtsfeld 5 (Fig. 2) periodisch ab. Mit dem Rotor 2 läuft eine Trommel 6 um, welche auf ihrem Umfang zwei magnetische Aufzeichnungsspuren 7, 8 enthält, welche von zwei Tonköpfen 9, 10 abgegriffen werden. Auf der Spur 7 ist in der oben beschriebenen Weise eine Impulsfolge 11 (Fig.3) gespeichert, wie durch die gestrichelte Linie 12 angedeutet ist. Jedem Impuls 11 entspricht eine kosntante Strecke S (Fig. 2) in der Meßebene 13. Die Impulse 11 werden einer Zählvorrichtung 14 (F i g. 1) zugeführt, welche durch die von der Photozelle 3 beim Erfassen eines Meßobjektes über einen Verstärker 15 gelieferten Impulse 16 anschaltbar ist.
• Bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel wird das Meßobjekt von der Vorderkante 17 eines Walzgutes 18 gebildet. Die von der Zählvorrichtung 14 gezählten restlichen Impulse 19 der Impulsfolge 11 ergeben ein Maß dafür, wie weit das Werkstück 18 in das Gesichtsfeld 5 des Tastkopfes 20 (F ig. 2) hineinragt, also für die Lagekoordinate der Kante 17 in Bezug auf den durch den Randimpuls 21 (F i g. 3) gegebenen Bezugspunkt 21' (Fig. 2). Auf der Spur 8 sind Impulse 22 gespeichert, welche die Anzeige der Zählvorrichtung 14 wieder löschen, so daß eine erneute Messung erfolgen kann und die Anzeige einer Lageveränderung des Meßobjektes 17 folgen kann.
• Die Anzeige ist durch die beschriebene Eichung linear, auch wenn der Abtaststrahl des Tastkopfes 20 mit ungleichförmiger Geschwindigkeit über das Gesichtsfeld streicht.
• Man kann auch bei der Eichung die erhaltenen Eichimpulse einer digitalen Zählvorrichtung zuführen und auf einer entsprechenden Anzahl von Aufzeichnungsspuren die in der Zählvorrichtung beim Auftreten jedes Impulses gespeicherte Zahl in binärer Form dem Aufzeichnungsträger einprägen. Wenn man die Spuren mit 0, 1, 2, 3 usw. entsprechend den Stellen binärer Zahlen bezeichnet, so würde bei Erscheinen des ersten Impulses ein Impuls auf Spur 0 eingeprägt werden (20 = 1), beim Erscheinen des zweiten Impulses wird ein Impuls auf Spur 2 gespeichert (2t = 2), beim Erscheinen des dritten Impulses wird ein Impuls auf Spur 1 und ein Impuls auf Spur 0 aufgezeichnet (3 = 2t + 20) usw. Auf diese Weise kann man von dem Speicherglied die jeweilige Impulszahl unmittelbar in binärer Form abgreifen und der Zählvorrichtung zuführen, sobald dies beim Erfassen des Meßobjektes durch den Photozellenimpuls eingeschaltet worden ist.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Vorrichtung zum Bestimmen der Lagekoordinaten eines Meßobjektes relativ zu einem Bezugs- punkt mit einem photoelektrischen Tastkopf und einem mit dem photo elektrischen Tastkopf synchron und phasenstarr gekoppelten Impulsgenerator sowie einer vom photoelektrischen Tastkopf geschalteten Zähleinrichtung zur Zählung der vom Impulsgenerator gelieferten Impulse, d a -durch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator einen mit dem photo elektrischen Tastkopf umlaufenden magnetischen Aufzeichnungsträger (7) aufweist, dem ortsfest ein Magnetkopf (9) zugeordnet ist, und daß der Signalausgang des photoelektrischen Tastkopfes (2, 3, 4, 15) von der Zähleinrichtung (14) auf den Magnetkopf (9) umschaltbar ist.