DE1548733A1 - Anordnung zum Messen der Relativlage von Gegenstaenden - Google Patents

Anordnung zum Messen der Relativlage von Gegenstaenden

Info

Publication number
DE1548733A1
DE1548733A1 DE19661548733 DE1548733A DE1548733A1 DE 1548733 A1 DE1548733 A1 DE 1548733A1 DE 19661548733 DE19661548733 DE 19661548733 DE 1548733 A DE1548733 A DE 1548733A DE 1548733 A1 DE1548733 A1 DE 1548733A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
scale
type
inch
arrangement
mark
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19661548733
Other languages
English (en)
Inventor
Peter O'donnel
Burr Donald William
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SECR AVIATION
Minister of Aviation
Original Assignee
SECR AVIATION
Minister of Aviation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SECR AVIATION, Minister of Aviation filed Critical SECR AVIATION
Publication of DE1548733A1 publication Critical patent/DE1548733A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12—Analogue/digital converters
    • H03M1/22—Analogue/digital converters pattern-reading type
    • H03M1/24—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip
    • H03M1/28—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding
    • H03M1/30—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding incremental
    • H03M1/308—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding incremental with additional pattern means for determining the absolute position, e.g. reference marks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/245—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
    • G01D5/2454—Encoders incorporating incremental and absolute signals
    • G01D5/2455—Encoders incorporating incremental and absolute signals with incremental and absolute tracks on the same encoder
    • G01D5/2457—Incremental encoders having reference marks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/34776—Absolute encoders with analogue or digital scales
    • G01D5/34792—Absolute encoders with analogue or digital scales with only digital scales or both digital and incremental scales
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/36—Forming the light into pulses
    • G01D5/38—Forming the light into pulses by diffraction gratings

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Description

Patentanwälte Dlpl.-Ing. R. Best* u.. Dipl.- Ing. t-«iprecht 1 5 A R 7 31
München 22, Stoliwdorfetr. 10 \ O 4 ö I J J
293-11.9Q5P(11.9O6H) 16.11.1966
Minister of Aviation in Her Britannic Majesty's Government of the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland, London (Großbritannien)
Anordnung zum Messen der Relativlage von Gegenständen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum MesBen der relativen lage eines ersten Gegenstandes zu einem zweiten Gegenstand.
Im Bereich der Werkzeugmaschinenindustrie und anderen Bereichen besteht eine große Nachfrage nach Anordnungen für genaue Linear- und Winkelmessungen, die für den Betrieb mit elektronischer Ausrüstung geeignet sind, wie z.B. für Anzeige und automatische Steuerung, So ist beispielsweise bei einer Präzisionsdrehbank die relativ genaue Kenntnis des Ortes der Schneidkante des Werkzeuges unerläßlich. Dieser wird üblicherweise durch eine Leitspindel bestimmt; sehr genaue · Leitspindelsysteme sind allerdings sehr teuer. Es wurden daher verschiedene elektrische und optische Systeme entwickelt, die jedoch insgesamt entweder für die Genauigkeit, die sie bieten, ziemlich teuer sind oder andere schwerwiegende Nachteile haben.
MJX/2195/06)-NbT (7) Q
9098^9/0718
Ziel der Erfindung ist daher eine genaue und dabei relativ billig» Meßanordnung, bei der einige der Nachteile der älteren Anordnung vermieden werden.
Diese Meßanordnung soll insbesondere in Verbindung mit einem automatischen Steuersystem für Werkzeugmaschinen anwendbar sein, von der Art, wie es in der Patentanmeldung M 68 312 YIIIb/21c der Anmelderin vom 8.2.1966 beschrieben wird.
Gemäß der Erfindung wird daher eine Anordnung zum Messen der relativen lage eines ersten Gegenstandes zu einem zweiten Gegenstand vorgesehen, bei der der zweite Gegenstand Skalenzeichen einer ersten Art und Skalenzeichen einer zweiten Art trägt, die einen größeren Abstand haben als die Skalenzeichen der ersten Art sowie Mittel für die Unterscheidung zwischen den verschiedenen (einzelnen) Skalenzeichen der zweiten Art und die Mittel zum Abtasten der Skalenzeichen der ersten Art umfaßt sowie Mittel für die Bestimmung bzw. Feststellung der Lage des ersten Gegenstandes relativ zu einem Skalenzeichen der zweiten Art.
Die Skalenzeichen können zu einer linearen oder radialen Linien- oder Strichskala gehören, wobei die Skalenzeichen der ersten Art durch die regelmäßigen eng benachbarten Linien oder Striche gebildet werden und die Skalenzeichen der
909839/0718
zweiten Art zusätzlich (auxiliary) äquidistante Linien mit
größerem Abstand sind.
Das Meßsystem kann weiterhin für die noch genauere Bestimmung der Lage Mittel für die Erzeugung eines Moire-Gitters bzw. von Moire-Streifen aufweisen.
Jedes Skalenzeichen der zweiten Art kann einzig (in seiner Art) ausgeführt bzw. als Einheit aufgefaßt werden (may be made unique), so daß durch Bezug auf das besondere Skalenzeichen der zweiten Art, relativ zu dem die Lage des ersten Gegenstandes bestimmt ist, die Lage des ersten Gegenstandes relativ zum zweiten Gegenstand bestimmt ist.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Meßanordnung unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen beschrieben; es zeigen:
Fig. 1 einen Teil einer optischen Linien- oder Strichskala für eine Linearmeßanordnung für eine Messung in Zolleinheiten;
Fig. 2 ein "Fadenkreuz" bzw. eine Schablone (graticule) und eine Reihe oder Anordnung von Fotozellen, die zusammen mit der in Fig. 1 gezeigten Strichskala verwendet werden;
Fig. 5 den optischen Teil der Meßanordnung;
Fig. 4 ein Blockschaltbild für den elektronischen Teil des Meßsystems und
Fig. 5 eine graphische Darstellung der in dem durch
Fig. 4 veranschaulichten Teil des Systems auftretenden Wellenformen, aufgetragen über der Zeit« 90 9839/07 1 8
Gemäß Pig. 1 ist eine konventionelle optische Linien- oder Strichskala 1 (z.B. mit 100 Linien oder Strichen pro Zoll; selbstverständlich kann anstelle der, Zollteilung jede andere Teilung vorgesehen werden) durch Ab- bzw. Überdecken eines Teils der Linien bzw. Striche an einer Kante verändert. Das Abdeck- oder Maskierungsmaterial 3 ist lichtundurchlässig und das rechtsseitige Ende jaäes Maskierungsmaterialstückes oder -Streifens 3 ist genau 1 Zoll von dem rechtsseitigen Ende des benachbarten Streifens entfernt. Die Zwischenräume zwischen den Stücken oder Streifen sind ver-' änderlich, jedoch so, daß die Zahl der Lücken (zwischen den Linien bzw. Strichen) zwischen benachbarten Maskierungsmaterialstreifen 3 gleich der Zahl der Zolleinheiten ist, vom rechtsseitigen Ende der Strichskala 1 aus gerechnet. Auf diese Weise ist die Strichskala 1 nicht nur je Zoll genau markiert, sondern die Zollmarkierungen sind auch gekennzeichnet (d.h. unterscheidbar). In 51Ig. 1 sind die Markierungen 5, 7 und 9 für ein, zwei und drei Zoll gezeigt. Zur Erläuterung ist am unteren Rand der Figur eine Zollteilung aufgetragen.
In Fig. 2 wird ein "Fadenkreuz" bzw, eine Schablone 11 für die Verwendung in Verbindung mit der Strichskala 1 gezeigt. Die Anordnung ist zur Messung des Abstandes zwischen der Schablone 11 und dem Ende der Strichskala 1 bestimmt oder irgendeines anderen festgelegten Punktes. Die Strich-
9 0 9 8 3 9/0718 : BAD original
skala 1, wird wie in Fig. 3 gezeigt ist, durch eine lampe 13 über ein linsensystem 15 beleuchtet. Die Schablone kann eine Maske 17 sein, die zwischen dem linsensystem 15 und der Strichskala 1 eingeschoben ist oder eine Maske, die auf * der vom linsensystem 15 aus gerechnet gegenüberliegenden Seite der Strichskala 1 angeordnet ist. Der von der Schablone nicht abgedeckte beleuchtete Teil der Strichskala wird über einen Spiegel 21 und ein weiteres Linsensystem 23, wie in Fig. 3 gezeigt ist, auf der Reihe 19 der Fotozellen abge-bildet. Der Spiegel 21 oszilliert um eine Achse 22 mit einer Frequenz von z.B. 50 Hz, so daß das Bild der gesamten' Strichskala innerhalb der Schablone 11 (d.h. des nicht abgedeckten Teils) während jeder Oszillationsperiode des Spiegels 21 über die Reihe 19 der Fotozellen hinwegbewegt wird.
Die Reihe 19 besteht aus sechs Fotozellen 25^1 252> 25 , 25., 25c und 25g, deren relative Lage zu der Strichskala in Fig. 2 gezeigt wird. Die Funktion der Fotozellen 25^*..25g besteht darin, die Lage der Schablone 11 in bezug auf die Strichskala 1 in der nachfolgend beschriebenen Weise als Meßwert zu erfassen.
Die FotozeLlen 25-i und 252 sind so angeordnet, daß ein Bild von dem Teil der Linienskala 1 auf sie fällt, der durch das Material 3 teilweise abgedeckt ist. Die Abmessungen
909839/0718
der Schablone 11 sind derart, daß die Fotozellen 25.. und während der Oszillationsperiode des Spiegels 21 eine Anzahl von Mchtimpulsen empfangen, die gleich der Zahl der vollständigen Zolleinheiten in dem zu messenden Abstand ist. Einzelheiten dieses Teils der Anordnung werden weiter unten beschrieben.
Die !Fotozellen 25~ und 25* dienen zur Messung der hundertstel Zoll, d.h. der Zahl der Linien jenseits der von den Fotozellen 25.. und 25p registrierten Zollmarke. Da ein Bild der Strichskala 1 (bzw. des ausgeblendeten Teils) auf die Fotozellen 25·* und 25. geworfen und über sie hinwegbewegt wird, ist die Zahl der von ihnen empfangenen Mchtimpulse konstant und abhängig von der Öffnungsweite der Schablone 11; die Zahl der beginnend mit dem der Zollmarke (wie 7) entsprechenden Impulse und endend mit der linken Kante 27 der Öffnung der Schablone 11 empfangenen Lichtimpulse ist jedoch gleich den hundertstel Zoll des zu messenden Abstandes, die über die vollen Zolleinheiten hinausgehen. Einzelheiten dieses Teils der Anordnungen werden ebenfalls weiter unten näher beschrieben.
Die Fotozellen 255 und 25g dienen in Verbindung mit der Fotozelle 25* zur Messung der zehntausendstel Zoll, d.h. der Teilbeträge einer Strich- bzw. Linienweite bzw. eines Strichabstandes. Diese Messung wird durch eine Moire-Streifen-
909839/0718
zahl technik vorgenommen. Eine linienskala mit 99 linien pro Zoll, die konventionell bei 29 gezeigt ist, wird entweder durch die Schablone gehalten oder relativ zu dieser in irgendeiner anderen Art und Weise fixiert. In Fig. 3 wird sie zwischen der üinienskala 1 und dem Spiegel 21 gezeigt. Die Fotozellen 25^ imd 256 werden zur Messung der relativen Phase des einen Moire-Streifens pro Zollmuster verwendet, das durch Überlagerung der beiden Strich- oder linienskalan erhalten wird. Auch dieser Teil der Anordnung wird weiter unten im einzelnen beschrieben.
1) Messung der vollständigen Zolleinheiten
Der Teil der Anordnung der zur Messung der Anzahl der vollständigen Zolleinheiten dient, umfaßt folgende Einzelheiten: Die Öffnung der Schablone 11 ist grob rechteckig zwischen einer linken Kante 27 parallel zu den Strichen der Strichskala und einer rechten Kante 31, die parallel zur linken Kante 27 verläuft* Der Abstand zwischen den Kanten 27 und 31 beträgt genau 1._Zoll. Der Teil der -,.^, Strichskala 1, der auf der Fotozelle 252 abgebildet wird, ist derjenige Teil zwischen den Kanten 27 und 3 !,der durch das Material 3 teilweise abgedeckt ist. Die öffnung der Schablone 11 hat ebenfalls einen verlängerten Teil 33,
8AD
909839/0718 ' " ' °
der über die Kante 31 hinausgeht und der Teil der Linienskala, dessen Bild auf die Fotozelle 21 geworfen wird, ist der Teil zwischen der Kante 27 und dem äußeren Ende des verlängerten Teils 33, der partiell durch das Material 3 maskiert ist.
Dieser Teil der Schablone dient zur eindeutigen Zählung der Zahl der Lichtimpulse (die vollständige Zolleinheiten anzeigen) in der folgenden Weise: Da der Abstand zwischen den Kanten 27 und 31 genau gleich ein Zoll ist, liegt stets entweder eine Zollmarke (wie 7) zwischen den Kanten 27 und 31 oder eine Zollmarke liegt genau an .jeder Kante. Die Zollmarke (wie 7) zwischen den Kanten 27 und 31 wird als ■relative Zollmarke (relative inch mark) bezeichnet; wenn sie näher an der Kante 31 liegt , können einige der Lücken zwischen den Linien bzw. Strichen (deren Zahl die vollständige Zahl der Zolleinheiten angibt), durch denjenigen Teil der Schablone 11 verdeckt werdender jenseits der Kante 31 liegt, wenn der verlängerte Teil 33 nicht existieren würde. Das heißt, die Anwesenheit des verlängerten Teils ermöglicht die Zählung der Lücken. Wenn andererseits die Zollmarke (wie 7) in der Nähe der Kante 27 liegt, kann die nächste Zollmarke (wie 5; IFig.1) durch den verlängerten Teil 33 Vorscheinen und die Fotozelle 251 muß dann so gesteuert werden, daß sie diese Marke effektiv nicht registriert und .,die richtige Marke angibt.
OR/G»NAL
909839/0718
-s-
Das wird dadurch erreicht, daß das Bild der Strichskala, welches* durch die Schablone hindurch sichtbar ist, über die Reihe 19 der Fotozellen in einer solchen Richtung hinwegbewegt wird, daß der verlängerte Teil 33 der Schablone zuerst auf der Reihe 19 abgebildet wird und dann erst der grob rechteckige Teil zwischen den Kanten 31 und 27 und schließlich der Kante 27 selbst.
Während eines jeden Durchlaufes werden die Lücken im Gesichtsfeld der Fotozelle 25. gezählt. Wenn die letzte Lücke in einer Gruppe von Lücken mit einer Lücke im Gesichtsfeld der Fotozelle 252 zusammenfällt, gehört sie zu der relativen Zollmarke und die Zahl der über die Fotozelle 25* gezählten Lücken ist gleich der gesuchten Zahl der vollständigen Zolleinheiten. Wenn dagegen die letzte Lücke in einer Gruppe von Lücken im Gesichtsfeld der Fotozelle 25.. nicht mit einer im Gesichtsfeld der Fotozelle 252 wahrgenommenen Lücke zusammenfällt, liegen die Lücken vollständig innerhalb des verlängerten Teils 33 und die Zollmarke, zu der sie gehören, ist nicht die relative Zollmarke. Zu einem späteren Zeitpunkt der Bewegung des Bildes über die Fotozellen (in Richtung der Kante 27) wird dann eine weitere Gruppe von Lücken wahrgenommen, die mit jrfder Zollmarke abschließt. Diese Lücken werden dann im Gesichtsfeld beider Fotozellen 25., und 252 liegen, so daß die letzte Lücke
909839/0718
die Forderung erfüllt und mit einer lücke im Gesichtsfeld der Fotozelle 252 zusammenfällt, und sie wird daher richtig als relative Zollmarke wahrgenommen.
Das Verfahren, n-ch dem dieses se erreicht wird, ist in Fig.4 veranschaulicht, gemäß der die Fotozelle 25., einen Zähler 35 speist, dessen Ausgang über ein Koinzidenztor (AND gate) 39 auf einen Speicher 37 gegeben wird. Der Ausgang der Fotozelle 252 geht direkt zu dem Koinzidenztor 39. Der Zählwert des Zählers 35 wird nun nur dann an den Speicher weiter gegeben, wenn von der Fotozelle 252 Lichtimpulse empfangen werden. Der Zähler 35 wird über ein Verzögerungsglied (delay) 41 durch seinen eigenen Ausgang gelöscht. Auf diese Jeiae wird es möglich, daß jede Zählung bei Null beginnt und eine vorzeitige bzw. erfolglose Zählung gelöscht wird, bei der der Ausgang des Zählers nicht an den Speicher 37 weitergegeben wird.
2) Messung der hundertstel Zoll
Der Teil der Anordnung, durch den die hundertstel Zoll gemessen werden, umfaßt folgende Einzelheiten: Die Zahl der Lichtimpulse, die von der Fotozelle 25^ beginnend mit dem der relativen Zollmarke (wie 7) entsprechenden Impuls und endend mit der Kante 27 der Öffnung der Schablone 11 empfangen werden, sind gleich der Zahl der hundertstel Zoll von der ,Zollmarke (wie 7) an gerechnet bis zur linken Kante
909839/0118 bad original
der Schablone 11,also gleich der Zahl der Hundertstel eines Zolls, die gemessen werden sollen.
Eine Stufe 43 in der linken Kante 27 der Schablone hat die Breite einer Linie (d.h. eines halben Linienabstandes) und auf diese Weisfc ist die linke Kante 45 oberhalb der Stufe 43 der Kante 27 1,005 Zoll von der rechten Kante ;>1 der Schablone entfernt. Daher kann die Zahl der von der Fotozelle 25^ empfangenen Lichtimpulse die Zahl der von der Fotozelle 25.. empfangenen um 1 übersteigen. Das dient (wie unten beschrieben wird) zur Verhinderung falscher Hundertstel-Ablesungen in Verbindung mit der Bestimmung der Teilbeträge einer Linienbreite in der Z it, in der die Zahl der Hundertstel bzw. die Hundertstelstelle in die Nähe eines Ziffernwechsels kommt.
G-emäß Fig. 4 speisen die Fotozellen 25* und 25, jeweils gesonderte Zähler 47 und 49· Der Ausgang der Fotozelle 25£ wird zum Löschen der Zähler 47 und 49 verwendet, so daß die Zähler 47 und 49 (oder einer von ihnen) am Ende der Oszillationsperiode die richtige Zahl der Hundertstel Zoll enthalten.
3) Messung der zehntausendstel Zoll
Der Teil der Anordnung, der zur Messung der zehntausendstel Zoll dient, umfaßt folgende Einzelheiten: Die Strich- oder
BAD 909839/0718
Linienskala 29 wird so gehalten, daß ihre linien parallel^ zu den Linien der Linienskala 1 verlaufen, und auf diese Weise sind die Moire-Streifen ebenfalls parallel zu den Linien der Linienskala 1» Es gibt natürlich einen zu dem Zoll gehörenden (Moire)-Streifen. Dieser Streifen kann als eine Sinusfunktion des Abstandes betrachtet werfen und für eine Verschiebung der Schablone 11 längs der Linienskala 1 um eine Linie (0,01 Zoll) ändert die Sinuswelle ihre Phase um genau 360°. Das heiiSt, wenn die Phase der Sinuswelle mit einer Genauigkeit von 3,6° gemessen wird, so ist die ' Lage der ,'Schablone 11 längs der Linienskala 1 auf 0,0001 Zoll genau bekannt.
Das Verfahren zur Bestimmung der zehntausendstel Zoll wird unter Bezugnahme auf S1Ig.5 beschrieben, die eine graphische Darstellung der in diesem Teil der Anordnung auftretenden Wellenformen wiedergibt. Da die Fotozellen 25,- und 25g longitudinal in bezug auf die Strich- oder Linienskala 1 angeordnet sind, bilden ihre Ausgänge Sinuswelle von leicht unterschiedlicher Phase: Das wird in Fig.5 veranschaulicht, wo die Sinuswellen-Ausgänge der Fotozellen "
25c und 25c mit Sc und Sr bezeichnet sind. Die beiden ο ο ο ο
Sinuswellen schneiden sich in einem Punkt in der Nähe des Minimums und in einem Punkt G in der Näh^e ihres Maximums; es ist mit konventionellen Mitteln leicht möglich, einen
909839/0718
·- 13 -
Impuls in einem Augenblick zu erzeugen, bei dem diese Überschneidung C stattfindet. Ein solcher Impuls wird in Hg.5 durch die Wellenform P wiedergegeben.
Nun ist die relative Phase des Moire-Streifens proportional zum Abstand zwischen der Kante 31 der Schablone 11 und der Maximumüberschneidung C der Wellenform; gemessen in zehntausendstel Zoll ist sie gleich der Zahl der durch die Fotozelle 25* empfangenen Lichtimpulse, beginnend mit dem Augenblick, bei dem das Bild der rechten Kante 31 der Schablone 11 über sie hinwegstreicht und endend mit dem Impuls, der unmittelbar dem Maximalimpuls P vorangeht. Demgemäß wird der Ausgang der Fotozelle 25/ (wie in Iig.4 gezeigt wird) auf einen weiteren Zähler 51 gegeben und die Ausgänge der Fotozellen 25c und 25g werden zu einem Impulsgenerator 53 geschickt, dessen Ausgang zur Begrenzung des ZählVorganges auf den Zähler 51 gegeben wird. Der Zähler 51 enthält damit eine Zahl, die gleich der Zahl der zehntausendstel Zoll ist, die gemessen werden sollen. Diese Zahl kann auf einen Speicher 52 gegeben werden.
Das Problem der Synchronisierung der Wechsel der Digitalstellen von benachbarten Dezimalplätzen ist gut bekannt. Bei langsamer Näherung der Ablesung an den Wert 3,1400 Zoll
909839/0718
werden beispielsweise aufeinanderfolgende Anzeigen
- 3,1397 .
3,1398
3,1399
3,1400 ■ ■
abgelesen und die Hundertstelstelle muß genau zu dem gleichen Zeitpunkt wechseln, wie die Tausendstel- und Zehntausendstelstellen; andernfalls könnten IFehlablesungen, wie 3,1499 oder 3,1300 vorkommen. Das ist der Grund für die zwei Tersionen der Hundertstelstelle in den beiden Zählern 47 und 49. Zu der Zeit, wenn der Zähler 51 von 99 (oder einem Phasenwinkel von 356,4°) auf 00 (Phasenwinkel 360°= Phasenwinkel 0) wechselt, erhält das.Auslesemittel eine Information für den Wechsel von der Entnahme der Ablesung vom Zähler 47 zu derjenigen vom Zähler 49. Da in diesem Augenblick die Ablesung im Zähler 49 größer sein wird als die in dem Zähler 4? wird die Hundertstelstelle jeweils richtig sein.
Das wird mittels eines Komparators 55 erreicht, der zwei Koinzidenztore 57 und 59 steuert, deren gemeinsamer Ausgang auf einen Speicher 61 gegeben wird. Der Komparator 55 vergleicht die Ablesungen in dem Zähler 51 mit der Zahl 50; wenn die Ablesung unter 50 liegt, wird das Koinzidenztor 57 geöffnet; wenn sie über 50 liegt, dagegen das Koinzidenztor 59. Die Öffnung des Koinzidenztores 57 gestattet die Speicherung der Ablesung im Zähler 49 und
909839/0718
; -15 -
die Öffnung des Koinzidenztores 59 die Speicherung der Ablesung im Zähler 47.
Eine konventionelle Anzeigeeinrichtung, beispielsweise eine (nicht gezeigte) Digitalausgabe, kann vorgesehen sein; diese kann die in den Speichern 37, 61 und 52 vorhandenen Ablesungen aufzeichnen. lypisch ist jedoch die (stattdessen vorgesehene oder zusätzliche) Verwendung der gespeicherten Ablesungenin einem automatischen Steuersystem, wie es in der Patentanmeldung M 68 ;>12 VIIIb/21c beschrieben wird. .
Statt einer Strichskala 29 mit 99 Strichen pro Zoll parallel zur Strichskala 1 zur Erzeugung von Moire-Streifen parallel zu der Strichskala 11 kann eine (nicht gezeigte) Strichskala mit 100 Strichen pro Zoll verwendet werden. Die Striche der neuen Strichskala wurden dann schräg zu beiden Strichskalen verlaufen. In diesem Fall können die beiden Fotozellen 25,- und 25^ mit den übrigen Fotozellen 25.., 25p> 25., und 25^ in einer Linie liegen, wobei die erforderliche Phasendifferenz durch den schrägen Verlauf der Moire-Streifen geliefert sind.
Die Erfindung kann selbstverständlich auch in einem Drehsystem verwendet werden; in diesem Falle ist die Linienskala 1 eine radiale Linienskala (d.h. die Linien der. Skala verlaufen radial), so daß Winkelabstände genau gemessen werden können. ...
909839/0718

Claims (4)

- 16 Patentansprüche
1. Anordnung zum Messen der relativen Lage eines ersten Gegenstandes zu einem zweiten Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Gegenstand Skalenzeichen einer ersten Art und Skalenzeichen einer zweiten Art trägt, die weiter auseinanderliegen als die Skalenzeichen der ersten Art und Mittel zur Unterscheidung zwischen verschiedenen Skalenzeichen der zweiten Art und daß die Anordnung Mittel zur Abtastung der Skalenzeichen der ersten Art umfaßt und Mittel zur Bestimmung der Position des ersten Gegenstandes relativ zu einem Skalenzeichen der zweiten Art.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Skalenzeichen der zweiten Art eine Mehrzahl von Markierungen aufweist, deren Anzahl dem Abstand zwischen dem Skalenzeichen und einem Bezugs- oder Nullpunkt entspricht.
3. Anordnung nach Anspruch 1 o_.der 2, gekennzeichnet durch Mittel zur Messung eines sehr geringen Anteils bzw. Zuwachses der Verschiebung zwischen dem ersten Gegenstand und dem zweiten Gegenstand, der geringer ist als der Abstand zwischen benachbarten Skalenzeichen der ersten Art, die Mittel zur Erzeugung von Moire-Streifen umfassen.
909839/0718
4. Anordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Mittel zur Durchführung zweier Zählungen der Skalenzeichen der ersten Art und Einrichtungen, die durch die Mittel zur Messung eines geringfügigen Verschietungszuwachse gesteuert werden, für den Empfang nur einer der Zählungen.
909839/071 8
DE19661548733 1965-11-16 1966-11-16 Anordnung zum Messen der Relativlage von Gegenstaenden Pending DE1548733A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB4856765 1965-11-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1548733A1 true DE1548733A1 (de) 1969-09-25

Family

ID=10449066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19661548733 Pending DE1548733A1 (de) 1965-11-16 1966-11-16 Anordnung zum Messen der Relativlage von Gegenstaenden

Country Status (6)

Country Link
US (1) US3496374A (de)
CH (1) CH472021A (de)
DE (1) DE1548733A1 (de)
FR (1) FR1513355A (de)
GB (1) GB1143542A (de)
SE (1) SE326570B (de)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2730715C2 (de) * 1974-07-26 1991-08-29 Heinz 5121 Ostermiething Rieder Einrichtung zur Längenmessung
DE3308813C2 (de) * 1983-03-12 1985-02-07 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut Meßeinrichtung
AT397872B (de) * 1991-06-03 1994-07-25 Rsf Elektronik Gmbh Inkrementales messsystem
US6175109B1 (en) * 1998-12-16 2001-01-16 Renco Encoders, Inc. Encoder for providing incremental and absolute position data
DE112010003179B4 (de) * 2009-09-18 2016-12-29 Illinois Tool Works, Inc. Optische Verschiebungsmessvorrichtung und Verfahren zur Messung einer Verschiebung
EP2386832B1 (de) * 2010-05-10 2017-04-12 Mitutoyo Corporation Fotoelektrischer Kodierer
WO2015014290A1 (zh) * 2013-07-31 2015-02-05 磐纹科技（上海）有限公司 闭环控制熔融沉积成型高速3d打印机及闭环控制方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2845710A (en) * 1949-02-14 1958-08-05 Onera (Off Nat Aerospatiale) Devices for directly measuring and instantaneously recording the angular displacements of a body
US3153111A (en) * 1958-06-26 1964-10-13 Nat Res Dev Measurement of displacements
US3387139A (en) * 1965-11-09 1968-06-04 Allied Res Associates Inc Photoelectric measuring apparatus using gratings

Also Published As

Publication number Publication date
CH472021A (de) 1969-04-30
GB1143542A (de)
SE326570B (de) 1970-07-27
FR1513355A (fr) 1968-02-16
US3496374A (en) 1970-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2619494C2 (de) Vorrichtung zur Bestimmung der Lage eines beweglichen Organs
DE3427411C2 (de) Meßeinrichtung
EP0268558B1 (de) Längen- oder Winkelmesseinrichtung
DE2850940A1 (de) Bandmessgeraet
DE2440321C3 (de) Vorrichtung zur automatischen Messung von Tunnel-Profilen
DE3046797A1 (de) Elektrooptisches messsystem mit fehlerkorrektur
EP0059244A2 (de) Vorrichtung zur Drehzahlerfassung
DE3039483A1 (de) Inkrementale laengen- oder winkelmesseinrichtung
DE2845534A1 (de) Elektronisches winkelmessgeraet
DE3382706T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Relativwegmessung.
DE2313858A1 (de) Photoelektrischer interpolator fuer anzeigeabweichungen auf kalibrierten skalen
AT392536B (de) Lineares, inkrementales messsystem
DE3412063C2 (de)
DE1231911B (de) Einrichtung zum Messen von Strecken oder Teilen von Kreisen mittels Impulszaehlung
DE1548733A1 (de) Anordnung zum Messen der Relativlage von Gegenstaenden
EP0526730B1 (de) Längen- oder Winkelmesseinrichtung
DD159211A1 (de) Anordnung zur lagebestimmung eines index gegenueber einer teilung
EP0421024B1 (de) Lichtelektrische Positionsmesseinrichtung
EP0126860B1 (de) Vorrichtung zur digitalen Winkelmessung
DE4244178C2 (de) Längen- oder Winkelmeßeinrichtung
AT404191B (de) Messsystem
DE3436587A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur digitalen entfernungsmessung und mit einer solchen vorrichtung ausgeruestetes radar
AT397874B (de) Längen- oder winkelmesssystem
DE2557136B2 (de) Vorrichtung zur unmittelbaren messung von linearen und winkeligen verschiebungen mit ziffernablesung
DE2134784A1 (de) Anordnung zum Messen einer Verschiebung mittels kodierter Zählung