DE1423837B1 - Vorrichtung zum automatischen Ablesen der Stellung eines Zeigers - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wendung auf ein solches Verfahren wird nachautomatischen Ablesen der Stellung eines Zeigers in stehend an Hand der Fig. 1 bis 8 näher erläutert, bezug auf mindestens zwei Skalenstriche, die zu- in denen gleiche Bauelemente und Baugruppen sammen mit dem Zeiger auf einem fotografischen gleich bezeichnet sind. Es zeigt
Träger abgebildet sind. 5 F i g. 1 einen Filmstreifen mit den Bildern der

Für einen ähnlichen Zweck, nämlich zum Mes- Grobeinteilung (Kodekanäle) und der Feinablesung

sen der Verschiebung einer Hauptteilung gegenüber (Meßkanäle),

einer Ablesevorrichtung um ein nicht ganzzähliges F i g. 2 und 2 a ein Ausführungsbeispiel mit be-

Vielfaches eines Intervalls der Hauptteilung ist es wegter Diskriminatoreinrichtung und bewegter Im-

bereits bekannt, eine ein fotoelektrisches Zählwerk io pulsgeberkulisse,

beeinflussende Hilfsteilung zu verwenden. Dabei wird F i g. 3 und 3 a ein Ausführungsbeispiel mit fest-

die Anzahl der durch die Verschiebung der Hilfs- stehender Diskriminatoreinrichtung und bewegter

teilung erzeugten fotoelektrischen Impulse als Maß Impulsgeberkulisse,

für den zu messenden Bruchteil der Hauptteilung F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel einer elektro-

verwendet. Solche Verfahren eignen sich nur für die 15 nischen Einrichtung zur Auswertung der Impulse, die

Messung der Verschiebung von sehr ■ genau aus- von den Ableseeinrichtungen nach F i g. 2 und 3

geführten Skalenteilungen, aber nicht für fotografisch während des Abtastvorganges der Meßkanäle nach

aufgezeichnete Zeigerstellungen, bei denen die Auf- F i g. 1 geliefert werden,

gäbe besteht, die durch Deformation (Dehnung F i g. 5 einen Spannungsverlauf der von Diskrimi-

oder Schrumpfung) des fotografischen Trägers, z. B. ao natoreinrichtungen gelieferten Impulse,

beim Entwicklungsprozeß, verursachten Fehler aus- F i g. 5 a einen Abtastkopf der Diskriminatorein-

zuschalten. richtung,

Gemäß der Erfindung ist daher zur Auswertung F i g. 6 eine Schaltungsanordnung zur Impulsforvon fotografischen Bildern, welche die Zeigerstellung mung des Spannungsverlaufes nach F i g. 5,
und die Skalenstriche in zwei getrennten, parallelen 25 F i g. 7 einen Spannungsverlauf zur Schaltungs-Streifen am fotografischen Träger enthalten, eine anordnung nach F i g. 6,

Abtasteinrichtung vorgesehen, die über jeden der F i g. 8 einen Spannungsverlauf zur Schältungs-

beiden parallelen Streifen einen Lichtstrahl führt, anordnung nach F i g. 4.

wobei jedem Lichtstrahl eine Fotozelle und eine Die F i g. 1 zeigt einen Teil eines Filmstreifens 1,

Diskriminatorschaltung zur Erzeugung eines dem 30 der im Bereich la die Grobanzeige in digitaler Form

Abtastergebnis entsprechenden elektrischen Signals als eine Reihe von Kodekanälen 2 beliebiger Kodie-

zugeordnet sind, daß mit der Abtasteinrichtung ein rung (Serien- oder Paralleldarstellung) und die Fein-

Impulserzeuger gekuppelt ist, der eine vom Abtast- anzeige in analoger Form durch zwei Meßkanäle 3

weg der Lichtstrahlen abhängige Anzahl von Zähl- und 4 registriert. Dabei werden im ersten Kanal der

impulsen erzeugt, und daß Zähleinrichtungen sowie 35 Zeiger 3 α und im zweiten Kanal mindestens zwei in

eine Einrichtung zur Quotientenbildung vorgesehen fester Zuordnung zur Grobeinteilung stehende

sind, die in Abhängigkeit von den Signalen der Dis- Skalenstriche 4 α im Abstand & abgebildet. Der Zei-

kriminatorschaltungen das Verhältnis des Abstandes ger3a des Meßkanals 3 befindet sich dabei stets in

zweier Skalenstriche zum Abstand eines Skalen- nächster Umgebung der Mittellinie 6, während die

Striches vom Zeigerbild als Maß für die Lage des 40 Skalenstriche Aa jede beliebige Lage innerhalb des

Zeigers ermitteln. Die Erfindung verwendet zwar das Meßkanals 4 einnehmen können,

bekannte Prinzip der Impulszählung, das entschei- Die der Feinanzeige im Zuge der Auswertung zu

dende Merkmal ist aber die Quotientenbildung. entnehmende Größe ist die Abweichung α des Zei-

Die Erfindung soll im folgenden an Hand eines gers 3 a von einem der Skalenstriche 4 a. Im geVerfahrens zur fotografischen Registrierung und an- 45 wählten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ff ist die schließenden Auswertung von Skalenwerten mit Größe α gleich dem Abstand des Zeigers 3 a zum einer Grobeinteilung und einer Feinablesung erläutert nächsten tiefer liegenden Skalenstrich Aa des Meßwerden, wobei die Grobeinteilung in digitaler Form kanals 4. Diese Größe α wird von geeigneten Ausdurch Schwarz/Weiß-Markierungen registriert wird, Werteinrichtungen in einer nachstehend noch näher während die Feinablesung in analoger Form durch 50 erläuterten Weise ermittelt, wobei zur Korrektur Registrierung der Lage des Zeigers zu mindestens einer durch Schrumpfung, Ausdehnung u. dgl. verzwei der Grobeinteilung zugeordneten Skalenstrichen ursachten Verzerrung der abgebildeten Feinanzeige erfolgt. Dabei wird das Bild der Schwarz/Weiß-Mar- nicht der Absolutbetrag der Größe a, sondern ein kierungen einerseits und das Bild des Zeigers mit den Relativbetrag im Verhältnis zu einer bereits bekann-Skalenstrichen andererseits auf dem gleichen Film- 55 ten Größe, nämlich zur Größe b, ermittelt wird, und bild eines Filmstreifens aufgezeichnet. zwar durch Bildung des Quotienten aus den beiden

Ein wesentlicher Vorteil eines solchen Verfahrens Größen α und b. Zu diesem Zweck können Einrichbesteht darin, daß die Auflösung der Analog-Fein- tungen bekannter Ausführung Verwendung finden, ablesung in entsprechende Digitalwerte nicht mehr So sind im Ausführungsbeispiel Diskriminatoreinam Ort der Messung selbst vorgenommen wird, son- 60 richtungen vorgesehen zur automatischen Registriedern erst im Zuge der anschließenden Auswertung, rung von abgetasteten Skalenstrichen, wie sie beibei der zu diesem Zweck ein wesentlich höherer spielsweise in geodätischen Instrumenten moderner aparativer Aufwand möglich ist. Dies bringt beson- Bauart üblich sind. Des weiteren sind Impuls-Zählders bei geodätischen Instrumenten, z. B. Theodo- einrichtungen vorgesehen, die in bekannter Weise Uten, Vorteile mit sich, weil dadurch die üblicher- 65 Lichtsignale in elektrische Spannungsimpulse umweise am Ort der Messung von Hand vorzunehmende wandeln und zählen. Diese Einrichtungen brauchen Feineinstellung entfällt. nachstehend nicht mehr näher erläutert zu werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in An- Den verschiedenen nachstehend beschriebenen

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Mitteln zur Auswertung der Meßkanäle liegt das ge- arbeiten, die einerseits von den Diskriminatoreinrichmeinsame Arbeitsprinzip der Erfindung zugrunde, tungen 15 und andererseits vom Impulsgeber 9 stamdas an Hand der F i g. 4 erklärt wird. In fester Zu- men. Die Diskriminatoreinrichtungen 15 liefern beim Ordnung zum Abtastvorgang der Meßkanäle 3, 4 Überstreichen eines Skalenstriches einen in F i g. 5 durch Fotozellen 14, die zu den Diskriminatoreinrich- 5 gezeigten Spannungsverlauf. Dieser wird bekanntertungen 15 gehören, wird von einer mit Schlitzen ver- weise durch zwei je einer Brückenhälfte zugeordnete sehenen Impulsgeberkulisse M auf elektro-optischem Fotozelle 14 a, 14 b erzeugt, die nach F i g. 5 a beiWege eine Impulsfolge Z (durch Fotozelle 8 und Im- spielsweise in einem gemeinsamen Abtastkopf 14 c pulsgeber 9) erzeugt. Diese Impulsfolge Z wird mit untergebracht sein mögen. Die an sich bekannte Wirden Ausgangssignalen A und B der Diskriminator- io kungsweise einer solchen Einrichtung sei kurz wiedereinrichtungen 15 in der Weise verknüpft, daß in einer gegeben: Bei Annäherung des Abtastkopfes an einen nachgeschalteten (in F i g. 6 jedoch nicht gezeigten) Skalenstrich, der nach F i g. 5 an einem Punkt 39 elektronischen Recheneinrichtung die den Größen α eines Weges s liegt, wird die Zone 35, die für beide und b zugeordneten Impulse Z gezählt und zu einer Fotozellen noch gleiches Licht und damit Brückenanschließenden Quotienten-Bildung herangezogen 15 gleichgewicht in der Diskriminatoreinrichtung bewerden. Dieses Prinzip ermöglicht eine Auswertung deutet, und die Zone 36 abgetastet. In ihr wird der der Größen a, b von wesentlich höherer Genauigkeit, Skalenstrich bereits durch die erste Hälfte des Abals dies bei gewöhnlicher Feinaufteilung eines Skalen- tastkopf es (beispielsweise von der Fotozelle 14 a) wertes durch weitere Skalenstriche möglich ist. erfaßt, wodurch das Brückengleichgewicht gestört Die Ablesung und Auswertung der digitalen Grob- 30 und von der Diskriminatoreinrichtung eine erste anzeige kann beliebig nach einem der vielen bekann- Spannungsspitze geliefert wird. Beim weiteren Abten Verfahren erfolgen; auf sie wird daher im folgen- tasten wird der Skalenstrich schließlich von beiden den nicht mehr näher eingegangen. Fotozellen zu gleichen Teilen erfaßt und ein vorüber-In F i g. 2 ist der schematische Zusammenbau einer gehender Abgleich der Brücke erreicht, so daß das Abtasteinrichtung zur Abtastung eines Meßkanals 25 Ausgangssignal der Diskriminatoreinrichtung an diedargestellt. Eine von einer Leitspindel 18 über ein ser Stelle (39) einen Minimalwert erreicht. Im Zuge Gewindestück (Mutter) 17 transportierte Diskrimi- des weiteren Abtastvorganges werden die Zonen 37 natoreinrichtung 15 gleitet, in einer Lagerung 16 von und 38 überschritten, in denen sich dieselben Vorzwei Führungsstangen 19 gehalten, über die Meß- gänge nur mit umgekehrten Vorzeichen wiederholen, kanäle hinweg. Das Licht der Lichtquelle 12 gelangt 30 Die F i g. 6 zeigt eine Schaltungsanordnung zur dabei über einen Diffusor 13 durch den Filmstreifen 1 zweckmäßigen Verformung des Spannungsverlaufes (Mittellinie 6) zur Fotozelle 14. Mittels zweier Dis- nach F i g. 5, um diesen zur Steuerung von Impulskriminatoreinrichtungen 15 werden parallel zuein- zählschaltungen verwenden zu können. Das Signal A ander die beiden Meßkanäle 3 und 4 abgestastet und bzw. B der Diskriminatoreinrichtungen wird einem die Signale A, B gewonnen. 35 Schmitt-Trigger 41 (ein in Abhängigkeit von der In fester Verbindung zur Leitspindel 18 steht eine Höhe der Steuerspannung ansprechendes Flip-Flop) Impulsgeberkulisse in Form einer mit Radial-Schlit- zugeführt, dessen Ausgänge L, 0 wiederum mit je zen 10 α versehenen Scheibe 10. Die F i g. 2 a ver- einem Schmitt-Trigger 42, 43 verbunden sind, und deutlicht ihre Gestaltung noch besser. Der Lichtweg zwar derart, daß der eine Schmitt-Trigger 42 auf einer Lichtquelle 7 kreuzt die Scheibe 10 in Höhe 40 positive und der andere Schmitt-Trigger 43 auf negader Radial-SchlitzelOa und führt zu einer Foto- tive Flanken anspricht. Die L-Ausgänge der Schmittzelle 8, die mit einem Impulsgeber 9 verbunden ist. Trigger 42, 43 sind schließlich mit einem Konjunk-Dadurch wird der von der Lichtquelle 7 ausgehende tionsglied 44 verbunden, an dessen Ausgang ein der Lichtweg in fester Zuordnung zu den Umdrehungen Stelle 39 in Fig. 5 zugeordneter Nadelimpuls erder Leitspindel 18 »zerhackt« und vom Impulsgeber 9 45 scheint. Die in der Anordnung zur Impulsformung zu entsprechenden Spannungsimpulsen Z verarbeitet. nach F i g. 6 auftretenden Impulse sind in F i g. 7 Während im Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 dargestellt, wobei die Bezugszeichen der Bauteile, von sowohl die Diskriminatoreinrichtung 15 als auch die denen die Impulse stammen, vermerkt sind. Scheibe 10 an feststehenden Lichtwegen vorbei- F i g. 4 zeigt schließlich eine Gesamtübersicht der geführt werden, zeigen die F i g. 3 und 3 a eine An- 50 elektronischen Einrichtung. Zur Vermeidung von Ordnung, bei der die Bewegung der Diskriminator- Wiederholungen gegenüber vorstehenden Ausfüheinrichtungen durch eine entsprechende Ablenkung rungen sollen darin möglichst nur die neu hinzuder zugeordneten Lichtwege ersetzt ist. Diese Ab- gekommenen Bauelemente und Funktionen beschrielenkung erfolgt durch einen von einer Exzenterwelle ben werden.

24 über einen Hebelarm 21 rhythmisch um eine 55 Die Diskriminatorsignale A und B werden nach Achse 21a bewegten Spiegel 20, der im Lichtweg der Verlassen der Impulsformeinrichtung 41 bis 44 über Abtast- und Diskriminatoreinrichtung 12 bis 15 liegt. Leitungen 45 a bzw. 45 b einer Reihe von Konjunk-Die Impulsgeberkulisse ist in dieser Anordnung durch tionsgliedern 54 bzw. einem Flip-Flop 49 zugeführt, einen mit Schlitzen versehenen Halbbogen 22 dar- und die vom Impulsgeber 9 gelieferten Impulse wergestellt, dessen Wirkungsweise aus der F i g. 3 a noch 60 den nach Verlassen einer weiteren Impulsformbesser hervorgeht: Ein Linsensystem 23 forgt für ge- einrichtung 51 einem ersten Eingang eines Konjunknaue Bündelung des Lichtstrahles von der Licht- tionsgliedes 50 zugeführt, dessen zweiter Eingang mit quelle 7 nach der Fotozelle 8. Auch diese Anordnung dem L-Ausgang des Flip-Flops 49 verbunden ist. Der liefert in fester Zuordnung zum Abtastrhythmus der Ausgang des Konjunktionsgliedes 50 ist an den Ein-Meßkanäle 3 und 4 elektrische Impulse an Impuls- 65 gang 59 eines Zählers 52 gelegt, dessen Zählstufen geber 9. über die Konjunktionsglieder 54 parallel mit den

Zur endgültigen Auswertung der Feinablesung Zählstufen eines Registers 53 verbunden sind,

sind die drei Impulsfolgen^, B, Z (Fig. 4) zu ver- Die Anordnung arbeitet nun in der Weise, daß in

Abhängigkeit vom ersten abgestasteten Skalenstrich 4 a des Meßkanals 4 die Impulse Z des Impulsgebers 9 im Zähler 52 gezählt werden, wobei der jeweilige Zählerstand im Augenblick des abgestasteten Zeigers 3 a im Meßkanal 3 in das Register übertragen wird und wobei weiterhin der Zählervorgang im Augenblick des zweiten abgestasteten Skalenstriches 4 a unterbrochen wird. Hierzu ist ein an die Leitung 45 b angeschlossener Frequenzteiler (1:2) 60 vorgesehen, der bei jedem zweiten abgetasteten Skalenstrich 4 a einmal den Zählvorgang im Zähler 52 durch Nullsetzen des Flip-Flops 49 unterbricht und die Ausgabe der Zählerstände über Konjunktionsglieder 55, 56 an den Ausgangsleitungen 57, 58 einleitet und der zum anderen nach einer kurzen Verzögerung durch ein Verzögerungsglied 47 den Zähler 52 und das Register 53 über Löscheingänge 48 auf Null setzt.

An die Ausgangsleitungen 57 und 58 können zur Quotientenbildung aus den Größen α und b Recheneinrichtungen bekannter Ausführung angeschlossen werden, deren nähere Erläuterung es an dieser Stelle nicht bedarf.

In F i g. 8 sind Impulsfolgen dargestellt, die in der Anordnung nach F i g. 4 auftreten. Die Bezugszeichen kennzeichnen die einzelnen Bauteile, in denen die Impulsfolgen auftreten. Vom Impulsgeber 9 werden die Impulse der Impulsfolge Z geliefert, die unter Verwendung des Zählwerkes 52 und des Registers 53 in Abhängigkeit von der Lage der Skalenstriche 4 a und des Zeigers 3 a gezählt werden. Im Beispiel gemaß F i g. 8 sind der Größe b sieben Impulse und der Größe« drei Impulse willkürlich zugeordnet. Es ist jedoch selbstverständlich, daß in der praktischen Durchführung einer solchen Anordnung eine wesentlich feinere Unterteilung gewählt wird, um die ReIation der beiden Größen b, α zueinander möglichst genau erfassen zu können. Dies ist gemäß den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bis 3 ohne weiteres möglich.

Claims (6)

Patentansprüche: 40

1. Vorrichtung zum automatischen Ablesen der Stellung eines Zeigers in bezug auf mindestens zwei Skalenstriche, die zusammen mit dem Zeiger auf einem fotografischen Träger abgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswertung von fotografischen Bildern, welche die Zeigerstellung und die Skalenstriche in zwei getrennten, parallelen Streifen (3, 4) am fotografischen Träger enthalten, eine Abtasteinrichtung (12 bis 18) vorgesehen ist, die über jeden der beiden parallelen Streifen einen Lichtstrahl führt, wobei jedem Lichtstrahl eine Fotozelle (14) und eine Diskriminatorschaltung (15) zur Erzeugung eines dem Abtastergebnis entsprechenden elektrischen Signals (A, B) zugeordnet sind, daß mit der Abtasteinrichtung (12 bis 18) ein Impulserzeuger (7, 8, 9) gekuppelt ist, der eine vom Abtastweg der Lichtstrahlen abhängige Anzahl von Zählimpulsen erzeugt, und daß Zähleinrichtungen (52, 53) sowie eine Einrichtung zur Quotientenbildung vorgesehen sind, die in Abhängigkeit von den Signalen (A, B) der Diskriminatorschaltungen das Verhältnis des Abstandes (b) zweier Skalenstriche (4 a) zum Abstand (α) eines Skalenstriches (4 a) vom Zeigerbild (3 a) als Maß für die Lage des Zeigers ermitteln (F i g. 2 und 4).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulserzeuger eine Impulsgeberkulisse (M), z. B. in Form einer mit Radialschlitzen (10 a) versehenen Scheibe (10, Fig. 2) oder Segmentes (22, Fig. 3) enthält, die den Lichtweg einer feststehenden optischen Abtasteinrichtung, bestehend aus einer Lichtquelle (7) und einer Fotozelle (8), kreuzt. (

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsgeberkulisse (10) mit einer die Diskriminatoreinrichtungen (14, 15) zur Abtastung der von einer Lichtquelle (12) belichteten Meßkanäle (3, 4) bewegenden Leitspindel (18) fest verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diskriminatoreinrichtungen (14, 15) feststehend angeordnet sind, wobei der zugehörige Lichtweg (12 bis 14) in fester Zuordnung zur Bewegung der Impulsgeberkulisse (22) von einem Spiegel (20) abgelenkt wird (F i g. 3).

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die den Zählvorgang bei Abtastung des ersten Skalenstriches (4 a) auslösen, und zwar ein von einem Flip-Flop (49) gesteuertes Konjunktionsglied (50), und die den Zählvorgang bei Abtastung des zweiten Skalenstriches (4 a) unterbrechen, und zwar ein Frequenzteiler (60), der das Flip-Flop (49) mit jedem zweiten Skalenstrich-Impuls in die , Schaltstellung 0 setzt (Fig. 4).

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die den Zählerstand des Zählers (52) bei Abtastung des Zeigers (3 a) in ein Register (53) übertragen, und zwar eine Reihe von mit den Zählstufen des Zählers verbundene, vom Zeigerimpuls gesteuerte Konjunktionsglieder (54, Fig. 4).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen