DE1548874A1 - Photoelectric device for determining the position of an object - Google Patents
Photoelectric device for determining the position of an objectInfo
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Description
Fotoelektrische Einrichtung zur Lagebestimmung eines Objektes Die Erfindung betrifft eine fotoelektrische Einrichtung zur Lagebestimmung eines Objektes, mit einem aus mehreren Teilungsspuren verschiedener Gitterkonstante bestehenden optischen Gittermaßstab und einer entsprechenden Gitterabtastplatte, welche sich in geringem Abstand am Gittermaßstab vorbeibewegt. Photoelectric device for determining the position of an object Die The invention relates to a photoelectric device for determining the position of an object, with one consisting of several graduation tracks of different lattice constants optical grating scale and a corresponding grating scanning plate, which moved past the grid scale at a small distance.
Die Teilungsspuren der genannten Gitter werden von Lichtbündel durchsetzt, welche entsprechend der relativen Stellung der Gitter mehr oder weniger abgeschattet werden.The division tracks of the said grids are penetrated by light bundles, which more or less shaded according to the relative position of the grids will.
Die modulierten Lichthündel werden unter Zuhilfenahme optischer Elemente auf nachgeschaltete fotoelektronische Bauelemente konzentriert, welche elektrische Ausgangssignale abgeben, die in einer elektronischen Auswerteeinrichtung in Längenangaben umgesetzt werden.The modulated light bundles are generated with the aid of optical elements focused on downstream photoelectronic components, which are electrical Emit output signals, which are specified in length in an electronic evaluation device implemented.
Bei fotoelektrischen Einrichtungen dieser Art ist bekanntlich das Bestreben dahingehend gerichtet, den Modulationsgrad der von den fotoelektronischen Bauelementen abgegebenen elektrischen Ausgangssignale möglichst hoch zu treiben. Ein idealer'Modulationsgrad der elektrischen Ausgangssignale würde sich bekanntlich dann ergeben, wenn sich die Teilungsspuren der Gitterabtastplatte in derselben Ebene befänden wie die Teilungsspuren des Gittermabstabes. Ein unmittelbares Aufeinandergleiten kommt aber wegen der unvermeidlichen Beschädigung der Markierungen der Teilungsspuren nicht in Frage.This is known to be the case with photoelectric devices of this type Endeavor directed towards the modulation of the photoelectronic To drive components emitted electrical output signals as high as possible. An ideal degree of modulation of the electrical output signals would be known result when the graduation tracks of the grating scanning plate are in the same plane found like the graduation marks of the lattice scale. A direct glide on top of each other but comes because of the inevitable damage to the markings of the graduation tracks out of the question.
Man hat deshalb bereits vorgeschlagen, die Gitterabtast'^ ; he in möglichst geringem Xbstand, z B eir, igen wenigen m im deutschen Gebrauchsmuster 1 835 607, am Gittermaßstab vorbeizubewegen.It has therefore already been proposed that the grid scan '^; hey in The smallest possible distance, e.g. a few meters in the German utility model 1 835 607 to move past the ruler.
Die genaue Einhaltung dieses Abstandes ist zwar moglich, setzt jedoch große Sorgfalt voraus, zumal schon geringe Spaltvergrößerungen gerade in diesem Bereicheine merkliche Verschlechterung des Modulationsgrades der elektrischen Ausgangssignale nach sich ziehen Hinzu kommt noch, daß bei dem geringen Abstand zwischen Abtastgitter und Maßstab Staub-und Schmutzpartikel ein Verschleißen der Teilung herbeiführen können.It is possible to maintain this distance exactly, but it does apply great care, especially since small enlargements of the gap especially in this one A noticeable deterioration in the degree of modulation of the electrical output signals In addition, there is the fact that the small distance between the scanning grids and scale dust and dirt particles cause the graduation to wear out can.
Es hat sich herausgestellt, daß es vorteilhafter ist, den Spalt zwischen Abtastplatte und Gittermaßstab erheblich größer als bei bekannten Anordnungen auszuführen, und zwar so weit zu vergrößern, bis der Modulationsgrad der elektrischen Ausgangssignale wieder ein relatives Maximum erreicht. Die Spaltgröße ist hierbei leicht experimentell zu ermitteln, wobei die Einhaltung des Spaltes, bei dem ein maximaler Modulationsgrad erreicht wird, auch nicht kritisch ist, weil bei geringen Spalteränderungen zwischen Abtastplatte und Maßstab der Modulationsgrad der elektrischen usgangssignale kaum merklich eine Verschlechterung erfährt.It has been found that it is more advantageous, the gap between The scanning reticle and the grid scale must be designed to be considerably larger than in the case of known arrangements, namely to increase until the degree of modulation of the electrical output signals reached a relative maximum again. The gap size here is slightly experimental to be determined, observing the gap at which a maximum degree of modulation is achieved, is also not critical, because with small gap changes between Scanning reticle and scale, the degree of modulation of the electrical output signals hardly noticeably deteriorates.
Die die Spaltgröße bestimmenden Hauptfaktoren sind die Gitterkonstante der Teilung und die Wellenlänge des die Gitter durchsetzenden Lichtbündels.The main factors determining the gap size are the lattice constant the division and the wavelength of the light beam penetrating the grating.
Die Erfindung baut auf der vorstehenden Erkenntnis auf und hat sich zur Aufgabe gestellt, die genannten Nachteile belcannter Einrichtungen zu beheben und dauber. hinaus zu erreichen, dal3 bei Einrichtungen der eingangs genannten Art beim btastvorgang an jeder Teilungsspur des aus mehreren Teilungsspuren unterschiedlicher Gitterkonstante bestehenden Maßstabes jeweils ein optimaler Modulationsgrad der von den fotoelektronischen Bauelementen abgegebenen elektrischen Ausgangssignale erzielt wird.The invention is based on the above knowledge and has set the task, the disadvantages mentioned belcannter Facilities to fix and last. in addition to achieving that in facilities of the initially named type during the scanning process on each division track of several division tracks different grating constant existing scale each an optimal degree of modulation the electrical output signals emitted by the photoelectronic components is achieved.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, da ! ? unterschiedliche, die jeweilige Gitterkonstante berücksichtigende Spalte zwischen den einzelnen Teilungsspuren des Gittermaßstabes und der Gitterabtastplatte vorgesehen sind.The invention solves the problem in that there! ? different, the respective lattice constant taking into account the gap between the individual graduation tracks the grid scale and the grid scanning plate are provided.
Die unterschiedlichen Spalte zwischen der Abtastplatte und dem Maßstab werden mrzugsweise so gebildet, daß die als Trans-. missionsgitter ausgebildete Abtastplatte an der dem MaBstab zugewandten Seite stufenförmig abgesetzt und an den abgesetzten Flächen mit Teilungsspuren unterschiedlicher Gitterkonstante versehen ist, Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.The different gaps between the scanning reticle and the rule are preferably formed in such a way that the trans-. mission grid trained The scanning plate is stepped off and on on the side facing the rule provide the offset surfaces with graduation marks of different grid constants The invention is explained below with the aid of exemplary embodiments explained in more detail with the drawing.
In der Zeichnung zeigt : Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung, rein schematisch und nicht maBstäblich, Fig. 2 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Einrichtung der Fig. 1, Fig. 3 eine Ansicht"X"der Fig, Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung, Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäBen Einrichtung.In the drawing: Fig. 1 shows a first embodiment of the Device according to the invention, purely schematic and not to scale, FIG. 2 a Top view of the device according to the invention of FIG. 1, FIG. 3 shows a view "X" of the Fig, 4 shows a second embodiment of the invention Device, FIG. 5 shows a third exemplary embodiment of the device according to the invention.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 bis 3 schematisch die erfindungsgemäße fotoelektrische Einrichtung zum Messen von Langen.In the drawing, FIGS. 1 to 3 show schematically the inventive Photoelectric device for measuring lengths.
Ein GittermaBstah 10 sowie eine darüber gleitende Gitterabtastplatte11werdenvonLichtstrahlendurchsetztedie über den Teilungsspuren 12, 121, 122 und 133 zugeordnete Objektive 13 auf nachgeschaltete fotoelektronische Bauelemente 14 konzentriert werden.A grating bar 10 and a grating scanning plate 11 sliding over it are penetrated by light beams Lenses 13 associated with the graduation tracks 12, 121, 122 and 133 on downstream photoelectronic components 14 are concentrated.
Zur Beleuchtung der Teilungsspuren 12, 121, 122 und 123 der Gitter 10 und 11 sind eine Lampe 15 und ein Kondensor 16 vorgesehen.To illuminate the graduation tracks 12, 121, 122 and 123 of the grids 10 and 11 a lamp 15 and a condenser 16 are provided.
Die von den fotoelektronischen Bauelementen 14 gelieferten elektrischen Ausgangssignale werden in an sich bekannter Weise in einer elektronischen Auswerteeinheit in Längenangaben umgesilt, was jedoch nicht Gegenstand der Erfindung und deshalb auch nicht näher erläutert ist.The supplied by the photoelectronic components 14 electrical Output signals are in a manner known per se in an electronic evaluation unit Umgesilt in length specifications, which is not the subject of the invention and therefore is also not explained in more detail.
Die Deilungsspuren 12 121 122 und 123 der Gitter 10 und 11 sind in der Zeichnung auf einem transparenten Träger, z. B.The dividing traces 12, 121, 122 and 123 of the grids 10 and 11 are shown in FIG the drawing on a transparent support, e.g. B.
Glas, aufgebracht, der absorbierende. Striche, beispielsweise in Form von Metallbelegungen, aufzeist. In Fig. 2 der Zeichnung, die eine Codeteilung zeigt, sind die lichtabsorbierender Bereiche der Teilungsspuren 12, 121, 122 und 123 des Gittermaßstabes 10 dunkler als die Lichtdurchlässigen Bereiche gezeichnet. Die Verschieberichtung der Gitter 10 und 11, deren Relativlage gemessen werden soll, verläuft in der Zeichnung in Richtung des Doppelpfeiles 17.Glass, applied, the absorbing. Dashes, for example in the form of metal coverings. In Fig. 2 of the drawing, which shows code division, are the light-absorbing areas of the graduation tracks 12, 121, 122 and 123 of the Grid scale 10 drawn darker than the translucent areas. The direction of movement the grid 10 and 11, whose Relative position to be measured runs in the drawing in the direction of double arrow 17.
Erfindungsgemäß ist in Fig. 1 die transparente Gitterabtastplatte 11 an der dem Gittermaßstab 10 zugewandten Seite stufenförmig abgesetzt und an den abgesetzten Flächen mit den Teilungsspruen 12, 121, 122 u. 123 unterschiedlicher Gitterkonstante versehen.According to the invention in Fig. 1 is the transparent grid scanning plate 11 on the side facing the lattice scale 10 stepped off and to the stepped areas with the dividing cracks 12, 121, 122 and 123 of different Lattice constant provided.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, bei unterschiedlichen t Gitterkonstanten auch unterschiedliche Spalte zwischen den Teilungsspuren 12, 121, 122 u. 123 vorzusehen, wird erreicht, daB an jeder der Teilungsspuren 12, 121, 122 u. 123 jeweils ein optimaler Modulationsgrad der von den fotoelektronischen Bauelementen-14 gelieferten elektrischen Ausgangssignale erreicht wird. kbweichend von Fig. ist in Fig. 4 die insgesamt mit 11' bezeichnete Gitterabtastplatte der fotoelektrischen Längenmeßeinrichtung aus einzelnen transparenten Stäben 18, 19 u. 20 zusammengesetzt,-die senkrecht zur Teilungsebene des Gittermaßstabes 10 eine unterschiedliche Höhe aufweisen und an der dem Gittermaßstab abgewandten Seite mit einer planparallelen transparenten Trägerplatte 21 fest verbunden sind. Die' Teile 18, 19, 20, 21 sind an der dem Gittermaßstab 10 zugewandten Seite mit Deilungsspuren 12-, 121, 122 u. 123 versehen. Außerdem ist in Fig. 4 die Abtastplatte 11'in einem vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Rahmen 24 eingebracht, in dem Gleitschuhe eingearbeitet sind, die sich unmittelbar am Gittermaßstab 10 abstützen und ein leichtgangiges Verschieben der Abtastplatte 11' bei gleichzeitiger Einhaltung der vorgesehenen Gitterabstände gewährleisten.By the measure according to the invention, with different t lattice constants also provide different gaps between the graduation tracks 12, 121, 122 and 123, it is achieved that at each of the graduation tracks 12, 121, 122 and 123 there is in each case an optimal Degree of modulation of the electrical supplied by the photoelectronic components-14 Output signals is achieved. In contrast to FIG. 4, FIG. 4 shows the overall with 11 'designated grating scanning plate of the photoelectric length measuring device individual transparent rods 18, 19 and 20 composed, -the perpendicular to the plane of division of the grid scale 10 have a different height and that of the grid scale facing away from a plane-parallel transparent carrier plate 21 firmly connected are. The 'parts 18, 19, 20, 21 are on the side facing the lattice scale 10 with dilation traces 12-, 121, 122 and 123. In addition, in Fig. 4 is the scanning plate 11 'introduced into a frame 24, preferably made of plastic, in which Sliding shoes are incorporated, which are supported directly on the grid scale 10 and easy moving the scanning plate 11 'at the same time Ensure compliance with the grid spacing provided.
In Fig. 5 ist die insgesamt mit11"bezeichneteGitterabtastplatte der fotoelektrischen Langenmeßeinrichtung aus einzelnen fest miteinander verbundenen planparallelen Glasplatten 22 u. 23 zusammengesetzt, die Träger der nach Montage der Platten 22 u. 23 stufenförmig zueinander versetzten Teilungsspuren 12, 121, 122 u. 123 sind.In Fig. 5, the grid scanning plate indicated generally by 11 "is the photoelectric length measuring device from individual firmly connected plane-parallel glass plates 22 and 23 assembled, the carrier of the after assembly of the plates 22 and 23 graduation tracks 12, 121 offset from one another in steps, 122 and 123 are.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung u. a. auch möglich, anstelle einer gesonderten Gitterabtastplatte die plane Fläche der den fotoelektronischen Bauelementen vorgelagerten Objektive mit Teilungsspuren unterschiedlicher Gitterkonstante zu versehen und die Teilungsebene der Objektive in unterschiedliche, die jeweilige Gitterkonstante der Teilungsspuren berucksichtigende Abstände von der Teilungsebene des GittermaBstabes zu legen.The invention is of course not limited to the exemplary embodiments shown limited, but it is inter alia in a further embodiment of the invention. also possible, instead of a separate grating scanning plate, the flat surface of the photoelectronic Lenses upstream of components with graduation tracks of different grating constants to provide and the plane of division of the lenses in different, the respective Lattice constant of the division tracks taking into account distances from the division plane of the lattice rule.
Auch ist es möglich, den aus abwechselnd lichtundurchlässigen und lichtdurchlässigen Markierungen bestehenden Gittermaßstab durch ein optisches Reflexionsgitter bekannter Art zu ersetzen und dieses mit einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Abtastplatte einer fotoelektrischen Auflicht-Gitterabtasteinrichtung bekannter Bauart abzutasten.It is also possible to alternate between opaque and translucent markings existing lattice scale through an optical reflective grating to replace known type and this with a trained according to the invention Scanning plate of a photoelectric incident light grating scanner of known type to feel.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2312758A1 (en) * | 1975-04-10 | 1976-12-24 | Neil Holdings Ltd James | DISTANCE MEASURING DEVICE |
| EP0137099A1 (en) * | 1983-07-16 | 1985-04-17 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Measuring apparatus |
-
1966
- 1966-12-10 DE DE19661548874 patent/DE1548874A1/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2312758A1 (en) * | 1975-04-10 | 1976-12-24 | Neil Holdings Ltd James | DISTANCE MEASURING DEVICE |
| EP0137099A1 (en) * | 1983-07-16 | 1985-04-17 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Measuring apparatus |
| US4606642A (en) * | 1983-07-16 | 1986-08-19 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Measuring arrangement for the clear scanning of at least one reference mark allocated to a graduation |
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