Schaltungsanordnung für die Auswertung der Meßaignale lichtelektrischer
digitaler Weg- bzw. Winkelmeßsysteme Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung
für die Auswertung der ?%ßsignale lichtelektrischer di-', gitaler Weg- bzw, Wimk®lmeßsyeteme
mit nach dem Trinzip der V-Abtastung aufgebauten Kodescheibene Es ist ein berührungslos
arbeitendes Weg- bzwo Winkelmeßsystem bekannt$ das die Reßsignale in binfkodierter
Form bereitetelltg und z0D® en WerkzeuMaschinen zur absoluten Messung der Lage des
Werkstücken in Bezug zum Werkzeug verwendet werden kann, Ein derartig bekanntes
System setzt sich zusammen aus einem binärkodierten Stric stabv einem, Tastkopf
sowie einer dem Tastkopf naceorfteten elektrischen Schaltung für die Verarbeitung
der von diesem abgegebenen Signale, Der Taatkopf ist der feil des cßsystems' oh
den vom binärkodierten Strio steh Zeichenkombinationen mittels Potodioden abgetastet
werden, deren Signale in der nachfolgenden Schaltun& in eire einor weiteren
Verarbeitung gemäße Form gebracht werdfl so daß eine absnlute W®essung durolgeführt
werde, kn® _ Dabei wird das von jeder Fotodiode des Tastkopf®s ausgehende analoge
Signal zunächst in einem Verstärker auf einen für die Weiterverarbeitung erforderlichen
Pegel. angehoben und danach in einem Scbmf.tt®Trigger digitalisiert. Hiernach ist
also eine Schaltag erforderlich, in der diese von einem Testkopf gelieferten Einzeleignale
weiter verarbeitet werdens so.da3 ein--binärkodierter absoluter W®gmeßwert entsteht®
In
bekannter Weise werden binärkodierter StriobmaBstab, Tastkopf
sowie eine Schaltuff, in der jeder Fotodiode des Tastkopfes ein Verstärker und ein
Schmitt-Trigger zugeordnet sind, als abgeschlossene Baueinheit-betrachtet. Daraus
folgt, daß bei nicht paralleler Vermessungvon zwei oder mehreren Koordinaten
eine entsprechende Vervielfachung des gerätetecbnischen Aufwandes nicht zur bezüglich
Strichmaßstab und Tastkopf, sondern auch der genannten Schaltung zu verzeichnen
ist` Des weiteren ist eine geschlossene Bauweise des Meüsystems nicht in jedem Falle
vorteilhaft und ergeben sich im Gegenteil für den räumlichen Einbau des Meßaystem
z:B. bei der Vermessung mehrerer Koordinaten häufig Schwierigkeitenp Es ist daher
naheliegend, eine Trennung der Tastköpfe von der Schaltung zur Auswertung der IIeßsignale
vorzunehmena sowie letztere universeller und zugleich einfacher zu gestalten.Circuit arrangement for the evaluation of the measuring signals of photoelectric digital distance or angle measuring systems The invention relates to a circuit arrangement for the evaluation of the?% Sssignale photoelectric digital ', gitaler Weg- or Wimk®lmeßsyeteme with code disk built according to the principle of V-scanning a contactless distance or angle measuring system is known that provides the tear signals in binary coded form and z0D® en tools can be used for the absolute measurement of the position of the work piece in relation to the tool. Probe head as well as an electrical circuit connected to the probe head for processing the signals it emits Appropriate form can be brought so that an absolute measurement can be carried out, kn® _ Here, the analog signal emitted by each photodiode of the probe® is first in an amplifier to a level required for further processing. raised and then digitized in a Scbmf.tt®Trigger. According to this, a switching day is required in which these individual properties supplied by a test head are processed further so that a binary-coded absolute measured value is created Amplifier and a Schmitt trigger are assigned, viewed as a self-contained unit. From this it follows that if two or more coordinates are not measured in parallel, a corresponding multiplication of the technical equipment effort is not to be found in relation to the line scale and probe, but also in the circuit mentioned. Furthermore, a closed construction of the measuring system is not always advantageous and results on the contrary for the spatial installation of the Messaystem z: B. often difficulties when measuring several coordinates. It is therefore obvious to separate the probe heads from the circuit for evaluating the measurement signals and to make the latter more universal and at the same time simpler.
Der Zweck der .Erfindung besteht darin' den Gesamtaufbau des Meßeyst®m®
abzuwandelu, den Schaltungselemente-und Fertig saufwaüd feie erforderliche Signalverarbeitgselektronik
zu varmi ern und gleichzeitig dabei hochwertige Bauelemente einzusparen, Der ind
liegt die Aufgabe zugrunde, die Schaltungsanordng so zu verändern' daß das Entschlüsseln
und Verknüpfen der in V-Abtastung organisierten Meßtsignale in einer Schalt erfolgt'
die wechselseitig die Auswertung der ®ßsignale n verschiedener meßsysteme ermöglicht.
Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, daß :Ur die Auswertung der durch
Tastköpfe mit Fotodioden gebildeten-Meßsignale lichtelektrischer dizitaler Weg-
bzw® Winkelmeßsysteme für eine beliebige .Anzahl von 1 bis n Koordinaten 2 n zusätzliche
UND-Glieder zum wechselseitigen Abfragen von n verschiedenen MeBsystemen parallel
geschaltet Sind, deren Ausgänge wiederum, über ODER-Ulieder
mit
den nachgeordneten Schmitt-Trigger und. Negator verbunden sind, wobei. de Schaltungsteile
mit zugehörigen Verstärkern auf einer Teiterplatte angeordnet sind.The purpose of the "invention is" the overall structure of the Meßeyst®m®
To modify the circuit elements and finish saufwaüd feie signal processing electronics
to varmi ern and at the same time save high-quality components, The ind
is based on the task of changing the circuit arrangement so that the decryption
and linking of the measurement signals organized in V-scanning takes place in a switch '
which enables the alternating evaluation of the measuring signals n different measuring systems.
According to the invention, the object is achieved in that: Ur the evaluation of the
Probe heads formed with photodiodes - measurement signals of photoelectric dicital path -
or® angle measuring systems for any number of 1 to n coordinates 2 n additional
AND elements for reciprocal queries from n different measuring systems in parallel
Are switched, their outputs, in turn, via OR elements
with
the downstream Schmitt trigger and. Negator connected, being. de circuit parts
are arranged with associated amplifiers on a printed circuit board.
In der Zeiohnung ist ein Ausführungsbeispiel der er. findurgsgemäl@ex@
Schaltungsanordnung .dargestellt' und zwar zeigt: Fig1a - das Blockschema der elektrischen-Anordnung
Rig" 2: einen Sij#nalflußplan für zwei Koordinaten. In Fg, 1 ist -das Blockschema
für die Auswertung der Meßagnale von. 021 Mastkäpfen 1 9 cl.h. also f'. ''e Koordinaten
dargestellt..Die von den Fotodioden 1.m; bis nenn .der fastkflpfe-.l gebildeten
Beßsiale werden über geschirmte -leltuen 2 . dein Verstärkern 3 zur analogen- Verstärkung
zugeführt, in einer nachgeordneten Logikschaltung 4 werden die verstärkten Signale
zunächst für die Biaärpotenz®u "W aller Koordinaten. "n" der Art gemeinsam mit den
Signalen und s, bzw, verknüpft, daß durch die Signale die Umschaltung aufdie jeweils
auszuwertende Koordinate und durch äie-Sig-,näle Am-, und - die die Ausgangssignale
des Schaltungsteiles fite die Auswertung- der Binärpotenzen m _. 1 darstellen.,
die Entschlüsselung der nach der Y-Abtaatung organisierten Me13saale erfolgt, Die
an dieser Stelle vorliegenden Signale, die nunmehr in eindeutiger Weise der jeweils
abgefragten Koordinate und deren Binärpotenzen "m'° zugeordnet sind, weisen noch
analoge Förm auf, Sie werden nachfolgend in einem Schmitt--frigger 5 digitalisiert
und in einem diesem nachgeschalteten Negator . 6 erfolgt die logische Umkehr= des
jeweiligen Signalen.
In der NiB, 2a.b ist, der Signalflußplan eines
Met3-vorgange für zwei Koordinaten abgebildet, wobei der MeBwert jeder Koordinate-.
durch eine- 10-stellige Binärzahl dargestellt wird, Es erfolgt hierbei immer
nur die meßtechnische Auswertung der Signale einer . Koordinate,. Jeder Tastkopf'1
(vergleiche hierzu Fig* 1)
des digitalen Weg- bzwo, Winkelmeßsysstems enthält
eine 10-apurige binärkodierte Glasscheibe!. entsprechend.In the newspaper is an embodiment of the he. Fig1a - the block diagram of the electrical arrangement Rig "2: findurgsgemäl @ ex @ circuitry .dargestellt 'in which FIG. a Sij # nalflußplan for two coordinates in Fg, 1 -the block diagram for evaluating the Meßagnale of 021 Mastkäpfen 1. 9 cl.h. so f '.''E coordinates are shown ... The bessials formed by the photodiodes 1.m; up to nenn. In a downstream logic circuit 4, the amplified signals are initially used for the Biaärpotenz®u "W of all coordinates. "n" of the type jointly with the signals and s, or linked, that the signals switch to the respective coordinate to be evaluated and äie-Sig-, Näle Am-, and - the output signals of the circuit part fit the evaluation of the binary powers m _. 1, the decoding of the measurement rooms organized according to the Y-pattern takes place. The signals present at this point, which are now unambiguously assigned to the respectively queried coordinates and their binary powers "m '°, still have an analog form. They are subsequently digitized in a Schmitt-frigger 5 and in a downstream inverter 6. The logic inversion = of the respective signals takes place in the NiB, 2a Koordinate-. a- is represented by 10-digit binary number takes place in this case only the metrological evaluation of the signals of a. coordinate ,. Each Tastkopf'1 (compare Fig * 1) of the digital displacement bzwo, Winkelmeßsysstems containing a 10- apurige binary coded pane of glass !. accordingly.
der V-AbtastunS je eine bzwe zwei dem binärkodierten Spuren der Scheibe
zugeordnete fotoelektrische, Wandlerg, das sind.elg Zotöwderstanci.gesohaltete Fotodiollen
1:'1 bis 1='t0- >zwi; Z&I bis 2.10 (siehe , 2a4b) und, eine nicht dargestellte
optische Einrichtung einschließlich. Lichtquelle.of the V-scan one or two of the binary-coded tracks of the disc
associated photoelectric, transducers, that sind.elg Zotöwderstanci.gesohaltete photo pins
1: '1 to 1 =' t0-> between; Z&I to 2.10 (see, 2a4b) and, one not shown
optical device including. Light source.
Jede der Fotodioden IA bis 1.10 bzw* 291 bis ZOO ist über eine geschirmte
Leitung 2 mit je einem Verstärker 3 verbun8.enj, in dem die analoge Verstärkung
der Signale erfolgt;; In der nachgeordneten Logik -schaltung 4 werden die verstärkten
analogen Signale durch die UND-Glieder 4,1 mit folgenden Signalen konjunktiv verknüpft
1 e Signale 3192 Signale für die Steuerur der Ab-.
frage der jeweils auszuwertenden
Koordinaten
2, Signale A und Am (m = 1 bis 10)
Signale für die Steuerung der Ab-
. frage der V-Abtastung entsprechend
entweder voreilend oder nacheilend
im Testkopf 1 angeordneten.Foto-
dioden 1l1 bis 1,10 bzw, 2"1 bis
2,'10 einer Kodespur der Jeweili-
gen Koordinaten
Da diese beiden Signale rein digitalen Charakter besitzen, ist
eine eindeutige Bildung der Konjunktion in den UND-Gliedern 4,1 möglich, obwohl
die aus den Verstärkern 3 kowenden Signale noch analog sind, Auf Grund der kon junktiven
Verknüpfung hat immer nur eines der UND-Glieder 4.1 ein Ir-Signal am Ausgang, Die
Ausgangssignale der UND--Glieder 4.1 werden anschließend in den ODER-Gliedern 4.2
disjunktiv verknüpft. Das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 4.2 wird nachfolgend durch
den.Sohmitt-Trißger 5 in ein digitales Signal =geformt, Dieses Signal
wird noch
im Negator 6 negiert. Dies ist erforderlich, da, wie aus
Fig. 2a,b hervorgeht, beide Signale für die Steuerung der lbfrage
der.voreilend bzw, nacheilend angeordneten Fotodioden 1,1 im Gebersyetem
benötigt werden, Die gignaö _A= snä die AusBanßssia
e des MeB-systemß, 'tüe in binärkodierter form den absoluten Meßwert
däxstellen, der entsprechend der 10 godeepuren enthaltenden.Kodescheiben
ebenfalls IO'Binärpotenzen enthält, Aus f, lab ist ereiohtlioh, daß
die von den die 10 Kodespuren abtastenden Yötodioden 1.1
bis 1.10 bzw"
2.1 bis 2.10 gebildeten Signale der beispielsweise zwei Koordinaten
in den-10 8chaltett.Each of the photodiodes IA to 1.10 or * 291 to ZOO is connected via a shielded line 2 to an amplifier 3 each, in which the analog amplification of the signals takes place ;; In the downstream logic circuit 4, the amplified analog signals are conjunctively linked by the AND elements 4, 1 with the following signals 1 e signals 3192 signals for the controller of the down.
question of each to be evaluated
Coordinates
2, signals A and Am (m = 1 to 10)
Signals for the control of the
. ask the V-scan accordingly
either leading or lagging
arranged in the test head 1.
diodes 1l1 to 1.10 or 2 "1 to
2, '10 of a code track of the respective
gen coordinates
Since these two signals have a purely digital character, a clear formation of the conjunction in the AND gates 4, 1 is possible, although the signals coming from the amplifiers 3 are still analog. Elements 4.1 an Ir signal at the output, the output signals of the AND elements 4.1 are then disjunctively linked in the OR elements 4.2. The output signal of the OR gate 4.2 is subsequently formed into a digital signal = by the Sohmitt-Trißger 5, this signal is still negated in the negator 6. This is necessary because, as is apparent from Fig. 2a, b, both of the signals for controlling the or lbfrage der.voreilend, lagging arranged photodiodes are required in the 1.1 Gebersyetem The gignaö _A = SnÄ the AusBanßssia of e-MeB Systemss , 'tüe in binary-coded form the absolute measured value däxstellen, which also contains IO' binary powers corresponding to the 10 code disks containing code disks , From f, lab it is possible that the yötodiodes 1.1 to 1.10 or 2.1 to 2.10 formed by the 10 code tracks scanning the 10 code tracks Signals of, for example, two coordinates in the -10 8chaltett.
f en mit den Ausgengesilen k, bis 1,1p
parallel ver-
arbeitet werden, Die für die Auswertung
der BUnale bezüglich der Binärpoten ßleichwertißer Kodespwcen
der zwei Koordinoten dienende Schaltun ist auf der eteokbaren Iaiterplatte
7 angeordnet, Die Auawertuns aller Kode®puren erfolgt durch. 8intererandereohaltung
einer der
Zahl der Kodeepuren entsprechenden Zahl-Von lreiterplatten,
wie aus rig. 2a,b zu entnehmen tat.f s with the Ausgengesilen k until 1,1P parallel comparable works are, with respect to the ßleichwertißer for the evaluation of the BUnale Binärpoten Kodespwcen the two Koordinoten serving Schaltun is disposed on the eteokbaren Iaiterplatte 7, The Auawertuns all Kode®puren carried out by. 8intererandereohaltung one of the number of Kodeepuren corresponding number of lreiterplatten, like rig. 2a, b can be seen.