DE1448854C - Anordnung zur Bestimmung der Lage von Marken - Google Patents

Description

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Es ist bekannt, Marken mittels periodisch beweg- neue Anordnung gegen Phasenverschiebungen, Änter Systeme, z. B. mittels einer schwingenden oder derungen des Tastverhältnisses und der Amplitude rotierenden Blende, mittels einer schwingenden der Kontrollspannung in relativ weiten Grenzen unSaite, mittels eines schwingenden oder rotierenden empfindlich.

Spiegels, mittels einer rotierenden Loch- oder Schlitz- 5 Die Erfindung ist nachfolgend beispielsweise an

scheibe oder mittels einer schwingenden planpar- Hand einer Zeichnung beschrieben, in der die

allelen Platte abzutasten, die dabei entstehenden Fig. 1 schematisch das Schaltbild der Anordnung

Lichtsignale einem fotoelektrischen Empfänger zu- und

zuführen und einkanalig zu verstärken. Die Informa- F i g. 2 den Signalverlauf an den einzelnen Schalt-

tion über die Lage der Marke in bezug auf eine vor- 10 punkten darstellen.

gegebene Nullage ist im zeitlichen Abstand der Si- In Fig. 1 ist eine Schwingblende 10 dargestellt,

gnale und/oder in den Signalamplituden enthalten. die eine der abzutastenden Marke 11 entsprechende

Die Auswertung erfolgt durch Differenz- oder Quo- Aussparung 12 aufweist und in ihren nach dem.

tientenbildung zweier aufeinanderfolgender Signale Sinusgesetz verlaufenden Schwingbewegungen von

oder Signalgruppen mit Hilfe von mindestens zwei 15 einem Generator 13 aus gesteuert wird. Die während

phasenempfindlich gesteuerten Gleichrichterstrecken, des Schwingens der Blende mittels einer Lampe 14

die hinsichtlich ihrer Eigenschaften gleich sein müs- erzeugten Lichtsignale werden von einem fotoelek-

sen. Auch müssen die Phasenlage des Gleichrichter- irischen Empfänger 15 aufgenommen und einem

signals in bezug auf das Abtastorgan, die Amplitude nachgeschalteten Verstärker 16 zugeführt. Ein

und der Oberwellengehalt des Vergleichssignals kon- ao Schmitt-Trigger formt die Signale in Rechteckim-

stant sein. Diese Forderungen lassen sich auch bei pulse um, aus deren Vorder- oder Rückflanken eine

großem Aufwand nur annähernd erfüllen, so daß Differenzierstufe 18 in bekannter Weise schmale

das Meßergebnis mit einem Fehleranteil behaftet ist. Triggerimpulse erzeugt. Der Ausgang dieser Diile-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine renzierstufe ist mit dem einen Eingang 19' einer

Anordnung zu schaffen, bei der die aus dem Ver- 25 zweiseitig abwechselnd anzusteuernden bistabilen

gleichssignal stammenden Fehleranteile vermieden Kippstufe 20 verbunden, an deren Ausgangsklemmen

sind und die sich hinsichtlich des erforderlichen Auf- eine Rechteckspannung abgegeben wird. Diese wird

wandes vorteilhaft von Bekanntem unterscheidet. einer aus einem Widerstand 21 sowie einem Konden-

Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur sator 22 gebildeten Integrierstufe zugeführt. Der am Bestimmung der Lage von Marken, beispielsweise 30 Kondensator 22 entstehende, dem Tastverhältnis pro-Maßstabsstrichen, in bezug auf eine Festmarke unter portionale Gleichspannungs-Mittelwert der Recht-Verwendung eines oszillierenden, den zur Abtastung eckspannung wird durch ein Anzeigeinstrument 23 verwendeten Lichtstrahl beeinflussenden Bauteils mit gemessen.

einem die Lichtabtastimpulse aufnehmenden foto- Des weiteren ist ein . UND-Gatter 24 vorhanden,

elektrischen Empfänger und einem dem Empfänger 35 das mit seinem einen Eingang am Ausgang der Dif-

nachgeschalteten Verstärker, wobei die Information ferenzierstufe 18 und mit seinem Ausgang am zwei-,

über die Markenlage im zeitlichen Abstand der ten Eingang 19" der bistabilen Kippstufe 20 anliegt,

durch die Abtastung erzeugten Abtastimpulse ent- Die Ansteuerung des zweiten Eingangs des UND-

halten ist. ■ Gatters erfolgt vom Generator 13 aus über einen

Die Anordnung zeichnet sich dadurch aus, daß die 40 Verstärker 25 sowie eine Triggerstufe 26.

Abtastimpulse nach Verstärkung dem einen Eingang Wie ersichtlich, durchläuft die Meßinformation bei

einer als Impulsdauermodulator verwendeten bista- der dargestellten Anordnung einen einzigen Verar-

bilen Kippstufe zugeführt werden, während dem. beitungskanal, der mit Ausnahme des Verstärkers 16

zweiten Eingang dieser Kippstufe Steuerimpulse in aus digitalen Baugruppen besteht. Ein herkömm-

Abhängigkeit von der Oszillationsfrequenz einge- 45 licher, aus zwei Ventilstrecken bestehender phasen-

speist werden, und daß der Kippstufe in an sich be- empfindlicher Gleichrichter zur Feststellung der

kannter Weise ein das Tastverhältnis ermittelndes Größe und des Vorzeichens der Differenz zwischen

Anzeige- bzw. Auswerteinstrument angeschlossen ist. der abgetasteten Marke und eines Nullpunktes ist

Dabei kann als Mittel zur Gewährleistung einer vorteilhafterweise, nicht vorhanden. Die Größe der

vorzeichenrichtigen Anzeige ein UND-Gatter vorge- 50 Ablage der Marke vom Nullpunkt wird durch das

sehen sein, dem die verstärkten Abtastimpulse sowie Tastverhältnis der von der Kippstufe 20 gelieferten

vom die Abtastung steuernden Generator abgeleitete Rechteckspannung dargestellt, das seinerseits durch

Kontrollsignale zugeführt werden und dessen Aus- eine einfache Mittelwertbildung gemessen wird. Das

gang mit dem Eingang der bistabilen Kippstufe ver- Vorzeichen der Ablage der Marke vom Nullpunkt

bunden ist. Der Verarbeitungskanal für die Abtast- 55 ist durch die Phasenlage der Kippstufe bestimmt,

impulse kann einen Verstärker und/oder eine Im- Die Funktion der Anordnung ist folgende: Beim

pulsformerstufe sowie eine Differenzierstufe umfas- Abtasten der Marke 11 mittels, der schwingenden

sen. Auch kann dem die Oszillationsfrequenz be- Blende 10 entstehen dreieckförmige Lichtimpulse,

stimmenden Generator ein Verstärker sowie eine die von einem Fotomultiplier als lichtelektrische

Triggerstufe nachgeschaltet sein. 60 Empfänger 15 aufgenommen und in entsprechende

Die Vorteile der neuen Anordnung sind darin zu elektrische Signale umgewandelt werden. Diese hasehen, daß durch die Verwendung nur eines Ver- ben nach ihrer Verstärkung in der Baugruppe 16 arbeitungskanals man in der Tolerierung der ver- etwa die in F i g. 2 in der obersten Zeile α dargewendeten Bauteile in weiten Grenzen unabhängig ist stellte Form. Die Information über die Lage der und daß keine Steuersignale für eine phasenemp- 65 Marke 11 — zweckmäßigerweise in bezug auf die hndliche Gleichrichtung (Vergleichssignale), sondern Ruhelage der Schwingblende 10 — ist dabei in den nur Kontrollsignale notwendig sind, die sehr einfach zeitlichen Abständen der Impulse enthalten. Nach gewonnen werden können. Darüber hinaus ist die der in der Baugruppe 17 durchgeführten Umformung

in Rechteckimpulse (Zeile b) und anschließenden Differentiation durch die Baugruppe 18 erhält man die in Zeile c dargestellten schmalen Impulse, die zur Ansteuerung der Kippstufe 20 dienen. Diese Kippstufe (Flip-Flop), die ein Signal nach F i g. 2, Zeile g, liefert, ist so ausgeführt, daß sie jeweils nur über den Eingang ansteuerbar ist, über den das letzte Kippen nicht verursacht wurde. Der Eingang 19" dieser Stufe ist mit dem Ausgang des UND-Gatters 24 verbunden. Die Ansteuerung dieses Gatters erfolgt einmal mit einem Signal nach Zeile c, zum anderen durch ein Signal nach Zeile/, das vom die Schwingung der Blende 10 steuernden Generator, der eine Ausgangsspannung gemäß Fig. 2. Zeile d, erzeugt, gewonnen wird. Der vom Gerät 23 angezeigte Meßwert (Zeile Λ) ist proportional dem Tastverhältnis der Rechteckspannung nach Zeile g.

Das UND-Gatter 24 dient zur Verhinderung von Zweideutigkeiten in der Vorzeichenangabe. Es kann nämlich vorkommen, daß beim Einschalten des Ge- ao räts die Kippstufe um 180° phasenverschoben zur Phasenlage des Abtastorgans anspringt oder daß % diese Stufe durch einen wie auch immer begründeten Ausfall eines Meßimpulses eine halbe Abtastperiode langer in ihrem Schaltzustand verharrt und damit as ebenfalls ein Phasensprung von 180° eintritt. In diesen Fällen würde das Nullinstrument 23 Ausschläge zeigen, deren Vorzeichen der Abweichung der abgetasteten Marke vom Nullpunkt entgegengesetzt sind.

Die bistabile Kippstufe 20 hat zwei Eingänge 19', 19", die beide gleichzeitig niit beispielsweise positiven Zündimpulsen gemäß Zeile c der F i g. 2 beaufschlagt werden. Diese Impulse werden, wie bereits gesagt, jedoch jeweils nur an dem Eingang wirksam, der an der gerade ungezündeten Seite der Stufe anliegt.

Es sei nun angenommen, daß die Stufe 20 über ihren Eingang 19' durch den Impuls 1 in die Stellung I gekippt worden ist. Fällt nun der Impuls 2 aus, so bleibt die Stufe 20 in der Stellung I. Sie würde beim NichtVorhandensein des vom Generator 13 gesteuerten Kontrollkreises durch den Meßim- >, puls 3 über ihren Eingang 19" in die Stellung II kip- "' pen, durch den Impuls 4 über den Eingang 19' in die Stellung I usw., so daß die Phasenlage der Spannung im Punkt 6 um 180° gedreht ist. Das verhindert der Kontrollkreis. Nach einem Ausfall des Meßimpulses 2 bleibt die Kippstufe 20 in ihrer Stellung I. Der Impuls 3 kann die Stufe nicht umsteuern, da einmal die Kontrolispannung (Zeile / in F i g. 2) das Gatter 24 vor dem Eingang 19" sperrt,und zum anderen die zum, Eingang 19' gehörende Seite der Stufe 20 noch gezündet ist. Der Impuls 3 bleibt also ohne Wirkung. Der Meßimpuls 4 dagegen findet das Gatter offen und die zum Eingang 19" gehörende Seite der Kippstufe 20 zündfähig voj. Die Stufe 20 kippt nun in ihre Stellung II. Damit ist die ursprüngliche Schaltphase wiedergewonnen.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Anordnung wird nur eine der Flanken der Meßimpulse zur Gewinnung des Meßergebnisses herangezogen. Nun besitzt aber die andere Flanke der Impulse den gleichen Informationsinhalt. Dieser läßt sich in Fortführung des Erfindungsgedankens dadurch nutzbar machen, daß die Differenzierstufe 18, das UND-Gatter 24 sowie die Kippstufe 20 doppelt ausgeführt werden. Die Integrierstufe wird beiden Kippstufen dann in der Weise nachgeschaltet, daß die Summe beider Rechteckspannungen ausgewertet wird. Damit wird gegenüber der oben beschriebenen Anordnung eine Yl vergrößerte Meßgenauigkeit erreicht.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Bestimmung der Lage von Marken, beispielsweise Maßstabsstrichen, in bezug auf eine Festmarke unter Verwendung eines oszillierenden, den zur Abtastung verwendeten Lichtstrahl beeinflussenden Bauteils mit einem die Lichtabtastimpulse aufnehmenden fotoelektrischen Empfänger und einen dem Empfänger nachgeschalteten Verstärker, wobei die Information über die Markenlage im zeitlichen Abstand der durch die Abtastung erzeugten Abtastimpulse enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastimpulse nach Verstärkung dem einen Eingang einer als Impulsdauermodulator verwendeten bistabilen Kippstufe (20) zugeführt werden, während dem zweiten Eingang dieser Kippstufe Steuerimpulse in Abhängigkeit von der Oszillationsfrequenz eingespeist werden, und daß der Kippstufe in an sich bekannter Weise ein das Tastverhältnis ermittelndes Anzeige- bzw. Auswerteinstrument (23) angeschlossen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Gewährleistung einer vorzeichenrichtigen Anzeige ein UND-Gatter (24) vorgesehen ist, dem die verstärkten Abtastimpulse sowie vom die Abtastung steuernden Generator (13) abgeleitete Kontrollsignale zugeführt werden, und daß der Ausgang dieses Gatters (24) mit dem zweiten Eingang (19") der bistabilen Kippstufe (20) verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verarbeitungskanal für die Abtastimpulse einen Verstärker (16) und/oder eine Impulsformerstufe (17) sowie eine Difjerenzierstufe (18) umfaßt.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem die Oszillationsfrequenz bestimmenden Generator (13) ein Verstärker (25) sowie eine Triggerstufe (26) nachgeschaltet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen