DE1798368C

DE1798368C - Optical electrical angle or length measuring device excreted from 1673947

Info

Publication number: DE1798368C
Authority: DE
Inventors: Theo Dipl Elektro Ing Dr Bassersdorf Glauser Peter Dipl Elektro Ing Glattbrugg Stutz, (Schweiz)
Original assignee: Contraves AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Publication date: 1972-02-03

Description

i 798 368i 798 368

Die Erfindung bezieht sich auf cine optisch-elektrische Winkel- oder Lilngenmeßeinrichtung mit einem drehbaren oder verschiebbaren, regelmäßig geteilten Strichgitter und mindestens einer feststehenden Abtastvorrichtung, bestehend aus einem Ausschnitt eines feststehenden Strichgitters, einer Durchleuchtungsvorrichtung und einer Fotozellenkombination zur Erfassung der sich aus der Durchleuchtung der beiden Strichgitter ergebenden Moireestreifen, bei der die Fotozellenkombination auf eine elektronische Auswertevorrichtung geschaltet ist.The invention relates to an opto-electrical Angle or length measuring device with a rotatable or displaceable, regularly divided grating and at least one fixed Scanning device, consisting of a section of a fixed line grating, a fluoroscopic device and a photocell combination for detecting the results from the fluoroscopy of the two line grids resulting moire stripes, in which the photocell combination on an electronic Evaluation device is switched.

Die Anwendung von Beugungsgittern für Meßzwecke ist lange bekannt. Auch ist dabei die Ausnutzung der Veränderung von durch lineare oder radiale Gitter erzeugten Moireestreifen bekannt.The use of diffraction gratings for measuring purposes has long been known. There is also utilization the change in moiré fringes produced by linear or radial grids is known.

In der schweizerischen Patentschrift 426 285 ist eine optisch-elektrische Winkelmeßeinrichtung mit folgenden Merkmalen vorgeschlagen worden:In the Swiss patent 426 285 an optical-electrical angle measuring device is with the following features have been proposed:

a) Einer drehbaren Winkelgeberscheibe mit einem regclmäüig geteilten Strichgitterring am Umfang sind zwei sich diametral gegenüberstehende oplisch-elektrische Abtastvorrichtungen zugeordnet. a) A rotatable angle encoder disk with a regularly divided grating ring on the circumference are two diametrically opposed oplisch-electric Scanning devices assigned.

li) Jede der Abtastvorrichtunge« umfaßt einen Ausschnitt aus einem feststehenden Strichgitter, dessen Strichabstände und/oder Strichorientierungen sich um geringe Werte von den Strichabständen und «wjer Strichorientierungen des überdeckten Ausschnittes des beweglichen Strichgitters unterscheiden.li) Each of the scanning devices comprises one Section from a fixed line grid, its line spacing and / or line orientations low values of the line spacing and the line orientations of the differentiate the covered section of the movable grating.

c) Jede tier Abtastvorrichtung^ umfaßt eine Durchleuchtimgsvorriehtung zum gemeinsamen Durchleuchten der sich überdeckenden Ausschnitte des beweglichen und des feststehenden Strichgitters.c) Each tier scanning device ^ comprises one X-ray device for joint X-raying of the overlapping cutouts the movable and the fixed grating.

d) Infolge der geringen Unterschiede zwischen den Strichteilungen entstehen in den Abtastvorrichtungen auf der Gegenseite jeder Durchleuchtungsvorrichtung Moircestreifenbildcr. die sich bei jeder Bewegung des beweglichen Slriehgitlers quer /u ihrer örtlichen Richtung bewegen. Dabei ergibt sich in einer feststehenden schmalen und zu den Moireestreifen parallelen Zone eine sinusförmige schwankende Helligkeit.d) As a result of the small differences between the line pitches arise in the scanning devices Moire stripe images on the opposite side of each fluoroscopy device. which with each movement of the movable slider move across / u their local direction. This results in a fixed, narrow zone parallel to the moiré strips a sinusoidal fluctuating brightness.

e) in der Abbildiingsebene der Moireestreifen ist eine l-'oio/ellenkombination feststehend angeordnet, die dazu bestimmt ist, Fotozellenströme zu erzeugen, die in vorhcslimmtcr gegenseitiger Phasenverschiebung mit gleichen Amplituden schwanken, so daß aus ilen so gewonnenen loto/jUenströnien mit Hilfe von elektrischen Aliswertevorrichtung die gewünschten He wegiiny.siiiformationen abgeleitet werden können. e) the moiré stripe is in the image plane a l-'oio / ellencombination fixedly arranged, which is intended to generate photocell currents that are mutually exclusive Phase shifts fluctuate with the same amplitudes, so that from ilen so obtained loto / jUenströnien with the help of electric Alis value device the desired He wegiiny.siiiformationen can be derived.

In der vorgeschlagenen Winkclineßeinrichtung besteht die Fotozellenkombination aus je drei oder vier parallel nebeneinander montierten streifenför-In ige η Fotozellen. Die vorstehend genannte Bedingung, daß die in der Fotoicllcnkombiuation erzeugten Fotozcllcnslrümc mit gleichen Amplituden in vorgegebener gegenseitiger Phasenverschiebung schwanken sollen, laßt sich mit den bekannten Fotozellenanordinmgcn nur mit relativ grober Annäherung realisieren, da örtliche Verschmutzungen der SlrichgiMcr und andere StöreiiiflUsse, wie beispielsweise c Unregelmäßigkeiten in den Slrichgittcrteilungen, unterschiedliche Einflüsse auf die Fotozellen ausüben.In the proposed Winkclinßeinrichtung The photocell combination consists of three or four streifenför-In mounted in parallel next to each other ige η photocells. The above condition that those generated in the photo combination Fotozcllcnslrümc with the same amplitudes in a given mutual phase shift should fluctuate, can be done with the known photocell arrangements Realize only with a relatively rough approximation, since local contamination of the SlrichgiMcr and other interference flows, such as c Irregularities in the light grids, different influences on the photocells exercise.

Es ist Aufgabe der Erfindung, relativ einfache Maßnahmen aufzuzeigen, um solche örtlichen Störeinfliisse unschädlich zu machen und damit die Meßgenauigkeit und insbesondere das Auflösungsvermögen wesentlich zu verbessern.It is the object of the invention to indicate relatively simple measures to avoid such local interference to render harmless and thus the measuring accuracy and especially the resolving power to improve significantly.

Dazu schlägt die Erfindung bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art vor, daß die Fotozellenkombination der Abtastvorrichtung aus mindestens vier gleich breit ausgebildeten, parallel zueeinander auf einem gemeinsamen Trägerkörper angeordneten Fotozeüenstreifen besteht, die zusammen ein Viereck, mit zwei aufeinander senkrecht orientierten Diagonalen bilden und parallel zu einer der Diagonalen verlaufen sowie paarweise zu Fotozelleneinheiten elektrisch verbunden sind, deren Flächenschwerpunkte mit dem Flächenschwerpunkt des Vierecks zusammenfallen.For this purpose, the invention proposes in a device of the type mentioned that the photocell combination the scanning device of at least four equally wide, parallel to one another consists of photo-line strips arranged on a common carrier body, which together form a square, with two diagonals oriented perpendicular to each other and parallel to one of the diagonals run and are electrically connected in pairs to form photocell units, the centroids of which coincide with the centroid of the square.

ao Dadurch wird eine wesentliche Genauigkeits- und Stabilitätsverhesserung sowohl bei Winkel- als auch bei Längenmeßeinrichtungen erreicht, da die Fotozellen bzw. -einheiten jeder Fotozellenkornbination im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen einenao This results in a significant improvement in accuracy and stability for both angle and achieved with length measuring devices, since the photocells or units of each photocell combination in contrast to the known facilities one

»5 gemeinsamen Bezugspunkt haben, in dem die Flächenschwerpunkte aller Fotozellen einer Fotozellenkombination zusammenfallen, statt nebeneinander und distanziert voneinander zu liegen. Zweckmäßig wird ein quadratischer oder rhombusförmiger Trägerkörper in sechs oder acht parallel zu einer Diagonale orientierte, unter sich gleich breite Fotozellen-Streifen unterteilt, die paarweise so elektrisch verbunden werden, daß die Flächenschwerpunkte der resultierenden drei b?\v. vier Fotozelleneinheiten mit dem Flächenschwerpunkt des ganzen Fotozellenvierecks zusammenfallen. Sofern das Viereck quadratisch ist, sind auch die gemeinsamen Flächeniiägheitsmomcnte der verbundenen Streifenpaare in bezug auf die beiden zu den Quadratseiten parallelen Mittelachsen einander gleich, was zusätzliche Stabilitätsvorteile ergibt.»5 have a common point of reference in which the area centers of gravity of all photocells of a photocell combination collapse instead of next to each other and to lie apart from each other. A square or rhombus-shaped support body is expedient in six or eight photocell strips of the same width, oriented parallel to a diagonal divided, which are electrically connected in pairs so that the centroids of the resulting three b? \ v. four photocell units with the The center of gravity of the whole photocell square coincide. If the square is square, are also the common surface moments of inertia of the connected pairs of strips with respect to the two Central axes parallel to the sides of the square are equal to each other, which provides additional advantages in terms of stability results.

Für Winkclmeßeinrichtungen mit zwei sich an einem kreisförmigen Strichgitter diametral gegenüberliegenden Al)tastvorrichtungen wird in zweekmäßiger Weiterbildung der Erfindung hinsichtlich der Montage der Abtastvorrichtungen, der Justierung und der Unemplindliehkeit gegenüber Tcmperalurvcränderungen vorgeschlagen, daß die Zentren zweier identisch zueinander ausgebildeter Strichgittcrscheiben, von denen die eine drehbar und die andere feststehend ist. in vorbeslimmter Richtung und um einen vorbestimmten Betrag gegeneinander verschoben sind und die Moireesiieifcn in den beiden Abtastbereichen jeweils parallel /u den Foto/cllenstreifcn verlaufen und daß die Länge der senkrecht /11 den Fotozellcnstrcifen orientierten Diagonalen der beiden Fotozellenkombinationen der Summe von zwei ganzen Moireestreifcn-Pcrioden entsprechen.For angle measuring devices with two diametrically opposite one another on a circular grating Al) scanning devices is in a two-way development of the invention with regard to the assembly of the scanning devices, the adjustment and the immutability with respect to temperature changes proposed that the centers of two identical grating disks, one of which is rotatable and the other is fixed. in a predetermined direction and around one predetermined amount are shifted from each other and the Moireesiieifcn in the two scanning areas in each case parallel / u to the photo / clip strips and that the length of the perpendicular to the photocell lines oriented diagonals of the two photocell combinations the sum of two whole Moiré strip periods correspond.

Wenn die bei den verwendeten radialen, geringfügig gegeneinander versetztun Strichgittern bewirkten Krümmungen der Moireestreifen exakt berücksichtigt werden sollen, ist eine konforme Abbildung des genannten Vierecks mit seinen Fotozellenstreifen durch Kreisinversion notwendig, um die Verhältnisse der euklidischen Parallclengcometric in die nichteuklidische Kreisgeometrie zu transformieren. Dabei wird gleichzeitig erreicht, daß auch die für den Nähcrungsfall mit parallelen Moiriestreifen vorauszu-If the used radial, slightly Staggered relative to one another in line grids, the curvatures of the moiré stripes are precisely taken into account is a conformal mapping of the above-mentioned square with its photocell strips due to circular inversion necessary to transform the ratios of the Euclidean Parallclengcometric into the non-Euclidean circle geometry. Included it is achieved at the same time that the lines with parallel moire stripes for the case of approximation are also

setzende homogene Liehtvertcilup.g in entsprechender Weise inhomogen wird. Es müssen dann auch nicht die Flächenschwerpunkte und Flächentriigheitsmomcnte, sondern die Lichtschwerpunkte und Lichttriigheitsmomente den angegebenen Bedingungen genügen.setting homogeneous Liehtvertcilup.g in corresponding Way becomes inhomogeneous. The centers of gravity and the moments of centricity do not then have to be but the light focal points and light truth moments meet the specified conditions.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfinduogsgegenstandes ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigtAn embodiment of the subject of the invention is shown in the drawing. It shows

F i g. I eine halbsehematische Darstellung der gesamten Winkelmeßeinrichtung, wobei deren mechanische Teile im Achsialscbnitt durch die beiden Strichgitterscheiben und die Abtastvorrichtungen gezeichnet sind;F i g. I a semi-schematic representation of the entire angle measuring device, with its mechanical Parts drawn in the axial section through the two grating disks and the scanning devices are;

Fig. 2 eine vereinfachte Draufsicht auf die Einrichtung nach Fig. I;FIG. 2 shows a simplified plan view of the device according to FIG. 1;

Fi g. 3 eine graphische Darstellung der Helligkeitsverteilung zwischen Moireestreifen im Bereich der Abtastvorrichtung;Fi g. 3 shows a graphic representation of the brightness distribution between moiré strips in the region of FIG Scanning device;

Fig. 4 eine gegenüber den Fig. I und 2 wesentlich vergrößerte Darstellung dtr Fotozellenstreifen einer Abtastvorrichtung nach den Fij. 1 und 2 mit lugehiirigen elektronischen Auswerte vorrichtungen;FIG. 4 is an essential comparison with FIGS. 1 and 2 enlarged representation of the photocell strips of a scanning device according to FIGS. 1 and 2 with external electronic evaluation devices;

Fig. 5 eine konforme Abbildung der Fotozellen-Itreifeii nach F i g. 4 in kreisgeometrischer Darstellung. Fig. 5 is a conformal mapping of the photocell Itreifeii according to FIG. 4 in a circular geometric representation.

In tier Einrichtung nach den Fig. 1 bis 4 ist als Winkelgeber mit 1 eine Strichgitterscheibe bezeichnet, die an ihrem Umfang mit einem radialen Strichfitter /' versehen ist, das aus radial gerichteten unliurdiMchtigen Strichen besteht, die voneinander !lurch gleich breite, durchsichtige Zwischenfeliler gelrennt sind. In Fig. 2 ist zur Illustration lediglich ein kurzer Ausschnitt aus einem derartigen Strichgitter «iargestellt. Es kann z. B. bei einem mittleren Durchmesser von etwa 20,5 cm 50 000 Striche aufweisen, was einer Aufteilung in Perioden von etwa 26 Bogentekunden entspricht. Die Strichgitterscheibe 1 ist mit einer zentralen Drehsvellell versehen, die in einem Lager 12 um die Drehachse drehbar gelagert ist. Mit Z₁ ist das Zentrum des Strichghters bezeichnet, das unvermeidbar etwas exzentrisch zur wahren Drehachse der Scheibe I Hegt. Eine zweite Strichgitterscheibe 2, die mindestens hinsichtlich der Teilung ihres Strichgitters 20 identisch zur Scheibe 1 ausgebildet ist, vorzugsweise genau wie die Scheibe 1 tils Kopie einer Mutterscheibe ausgebildet ist, dient uls feststehende Abtastscheibe für zwei sich diametral gegt'n übet liegende iinoeiekuische Abtastvorrichtungen 3, deren Aufbau später erläutert wird. Die Strichgitlcrschcibc 2 ist auf einem feststehenden Träger 22 abgestützt. Der Träger 22 ist zur Montage und Justierung in zwei Koordinatenrichtungen stufenlos verstellbar, beispielsweise mittels [eingängiger Stellschrauben. Hs ist nämlich notwendig, daß das Zentrum Z, ties Strichgitters 20 >ler Scheibe 2 relativ /um Zentrum Z₁ des Strichgitters 10 der Scheibe I in vorbestimmten Muß und in vorbestiminter Richtung zur Erzeugung eines Moiree-Bildes passender Form im Bereich der Abtastvorrichtungen 3 verstellt werden kann.In the device according to FIGS. 1 to 4, the angle encoder 1 denotes a grating disk which is provided on its circumference with a radial line filter consisting of radially directed unliuridic lines separated from each other by transparent intermediate panels of the same width are. In FIG. 2, only a short excerpt from such a line grid is shown for illustration. It can e.g. B. have a mean diameter of about 20.5 cm 50,000 lines, which corresponds to a division into periods of about 26 arc seconds. The ruled disk 1 is provided with a central rotary shaft, which is rotatably mounted in a bearing 12 about the axis of rotation. The _{center of the dashed line is designated by Z 1} , which is inevitably somewhat eccentric to the true axis of rotation of the disk I. A second grating disk 2, which is at least identical to disk 1 in terms of the division of its grating 20, preferably exactly like disk 1 is designed as a copy of a mother disk, serves as a fixed scanning disk for two diametrically opposed scanning devices 3, the structure of which will be explained later. The bar graph 2 is supported on a stationary carrier 22. The carrier 22 is continuously adjustable in two coordinate directions for assembly and adjustment, for example by means of catchy adjusting screws. This is because it is necessary that the center Z, the line grating 20> of the pane 2 is _{adjusted relative to / around the center Z 1 of} the line grating 10 of the pane I in a predetermined amount and in a predetermined direction in the area of the scanning devices 3 in order to generate a moiré image can be.

Gemäß Fig. 2 entsteht bei der dargestellten gegenseitigen Versetzung der Ringzentren Z₁ und Z₁ unter Annahme einer gleichmäßigen Durchleuchtung im Überdeckungsbereich der beiden Stfichgitter 10, 20 der beiden Scheiben 1, 1 ein Moiree-Bild mit Hell-Dunkel-Strciicn in der Form appollotiischer Kreise durch die beiden Strichgitterzentren Z₁, Z₁. Die Dunkclstreifen sind in F i g. 2 mit 4 bezeichnet.According to FIG. 2, with the mutual displacement of the ring centers Z ₁ and Z _{1 shown} , assuming a uniform fluoroscopy in the overlap area of the two stitch grids 10, 20 of the two disks 1, 1, a moiré image with light-dark lines in the form of appolloti Circles through the two line grid centers Z ₁ , Z ₁ . The dark stripes are shown in FIG. 2 denoted by 4.

Zwischen benachbarten Dunkelsireifen ändert sich bei glcicbmHßiger Beleuchtung die örtliche Helligkeit geniiiß dem in F i g, 3 gezeigten Diagramm, also etwa, sinusförmig. Die Abszissenrichtung entspricht einer quer zu benachbarten Moireestreifen orientierten Schnittlinie, und in der Ordinatenrtchtung sind die entsprechenden örtlichen Helligkeiten proportional aufgetragen. Jedes Helligkeitsminimum entspricht einem Dunkelstreifen 4.Changes between neighboring dark tires In the case of uniform lighting, the local brightness enjoys the diagram shown in FIG. 3, i.e. approximately sinusoidal. The abscissa direction corresponds to one oriented transversely to neighboring moiré strips Section line, and in the direction of the ordinate the corresponding local brightnesses are proportional applied. Each brightness minimum corresponds to a dark stripe 4.

to Die sich diametral gegenüberstehenden fotoelektrischen Abtastvorrichtungen 3 umfassen, vorzugsweise auf ..inem gemeinsamen Träger montiert, je ein Gehäuse 30, eine Lichtquelle 31 und eine Linsenanordnung 31 auf der Oberseite der beiden Strich-to the diametrically opposed photoelectric Scanning devices 3 comprise, preferably mounted on a common carrier, one each Housing 30, a light source 31 and a lens arrangement 31 on the top of the two line

IS gitterscheiben 1 und 2 und auf der Unterseite je eine Fotozellen-Kombination 5. Die Fotozellenkombinationen S der beiden Abtaslvorrichtungen weisen gemäß Fig. 4 auf einem gemeinsamen Trägerkörper 50 angeordnete, sechs gleich breite, parallel /u einei Diagonale verlaufende, voneinander elektrisch getrennte Fotozellenstreifen 51«, 52«, 53«, 51/), 52/>. 53/> auf, die zusammen ein Viereck bilden, im vorliegenden vereinfachten Fall ein Quadrat. Die Fotozellenstreifen sind parallel zur örtlichen Richtung der Moireestreifen orientiert. Die Länge der Querdiagonale soll doppelt so groß sein wie eine Periodenlänge P der Helligkeitsschwankung in den Moireestreifen, d.h. doppelt so groß wie die Distanz /wischen zwei benachbarten Dunkelstreifen 4. Um dies zu erreichen, muß bei der Montage und Justierung das Zentrum Z., der Strichgitterscheibe einsprechend verstellt werden.IS lattice panes 1 and 2 and on the underside each a photocell combination 5. According to FIG «, 52«, 53 «, 51 /), 52 />. 53 />, which together form a square, in the present simplified case a square. The photocell strips are oriented parallel to the local direction of the moiré strips. The length of the transverse diagonal should be twice as large as a period length P of the brightness fluctuation in the moiré stripes, ie twice as large as the distance / between two neighboring dark stripes 4. To achieve this, the center Z., the Grating disc can be adjusted accordingly.

Die Fotozellenstreifen 51«. 51/); 52«, 52/>; 53«. 53/) sind elektrisch paarweise zu je einer Fotozelleneinheit 51, 52, 53 verbunden. Ober Leiter 54 sind die drei Fotozelleneinheiten 51, 52. 53 bzw. deren gemeinsamer Trägerkörper 50 an elekironische Auswertevorrichtungen 6 gemäß Fig. 1 bzw. 61, 62 gemäß Fig. 4 angeschlossen. Bei einer Verdrehung der Strichgitterscheibe 1 relativ zur Scheibe 2 entstehen an den Ausgängen der Fotozelleneinheiten 51. 52, 53 zeitlich schwankende Fotoströme/,, /_,. /,, die dem Diagramm nach Fig. 3 entsprechen. Ihre Frequenz ist proportional zur Drehgeschwindigkeit der Scheibe 1.The photocell strips 51 ”. 51 /); 52 «, 52 />; 53 ". 53 /) are electrically connected in pairs to form a photocell unit 51, 52, 53 each. Upper ladder 54 are those three photocell units 51, 52, 53 or their common carrier body 50 to electronic evaluation devices 6 according to FIG. 1 or 61, 62 according to FIG. 4. When the grating disk 1 is rotated relative to the disk 2 at the outputs of the photocell units 51, 52, 53 photocurrents fluctuating over time / ,, / _ ,. /,, the correspond to the diagram of FIG. Their frequency is proportional to the rotational speed of the Disc 1.

Es ist aus Fig. 4 leicht ersichtlich, daß die Flächenschwerpunkte der drei verbundenen Folozellenstreifcnpaare mit dem Flächenschwerpunkt S des ganzen Viereckfeldes zusammenfallen und daß auch die Trägheitsmomente dieser Streifenpaare in bezug auf die beiden zu den Quadratsciten parallelen Mittelachsen p.leich groß sind. Dies bewirkt, daß alle erzeugten Meßgrößen sich stets auf ilen Schwerpunkt S des Vierecks bezichen und daß die I-'oto/cllenströme if, /.,. ', gegeneinander um voibestimmte, gleiche Phasenwinkel gemäß F i g. 4 um je 120 phasenverschoben sind und gleiche Amplituden U₀ haben. FaIK das Viereck aus acht Streifen bestehen würde, ergäben sich vier Ströme mit je 90 Phasenverschie-It can easily be seen from Fig. 4 that the centroids of the three connected pairs of folo cell strips coincide with the centroid S of the entire quadrangular field and that the moments of inertia of these pairs of strips are also equal in relation to the two central axes p parallel to the squares. This has the effect that all measured quantities generated always refer to the center of gravity S of the square and that the I-'oto / cllen currents if, /.,. ', against each other by pre-determined, equal phase angles according to FIG. 4 are phase shifted by 120 each and have the same amplitudes U ₀ . If the square consisted of eight strips, there would be four currents with 90 phase shifts each.

bung, bei zwölf Streifen sechs Ströme mit je 60
Phasenverschiebung.exercise, with twelve strips six streams of 60 each
Phase shift.

Exzentrizitätsfehler der drehbaren Strichgitterscheibe 1 und andere, mechanische Systemungenauigkeiten, z. B. unterschiedliche thermische Aus-Eccentricity errors of the rotatable grating disk 1 and other mechanical system inaccuracies, z. B. different thermal output

dehnungen von Bauteilen, wirken sich infolge der erläuterten Gestattung und Aufteilung der Viereckfläche auf alle drei bzw. vier verbundenen Fotozcllcnstreifenpaare gleich aus, d. h., sie beeinträchtigenexpansion of components, have an effect as a result of the explained permission and division of the quadrangular area on all three or four connected pairs of photocell strips, d. i.e., they affect

weder die gegenseitig gleiche Phasenverschiebung der drei oder vier Folozellcnströmc noch deren Ampliludenglcichhcit. Die örtlichen Winkelablesefehler, bedingt durch die erwähnten mechanischen Fehler, insbesondere die Exzentrizität, werden in bekannter Weise durch Kombination! der Meßgrößen der beiden sich diametral gegenüberliegenden Abtastvorrichtungen kompensiert.neither the mutually equal phase shift of the three or four folo cell streams and their amplitude equilibrium. The local angle reading errors, caused by the mechanical errors mentioned, especially the eccentricity, are in a known manner by combining! the measurands of the two compensated for diametrically opposed scanning devices.

Die Alisgangsleiter deir beiden Fotozcllenkombinationen 5 beider Abtastvorrichtungen 3 werden nach F i g. 4 je einem DifTerentialverstärker 61 bekannter Art zugeführt, um die gemeinsamen Gleichstromantcile der zugeführten Ströme zu eliminieren und reine Drchfelit-WechselstromsystemcThe heads of the two photo cell combinations 5 of the two scanning devices 3 are shown in FIG. 4 each a differential amplifier 61 known Kind fed to the common DC antcile of the supplied currents and pure Drchfelit alternating current systemc

120°),120 °),

zu erzeugen, die einem Interpolator 62, derScottsche Schaltungen zur Ableitung mehrphasiger Wechselstromsysteme, z. B. lOphasige. sowie Polaritätsdiskriminatoren. z. B. Schmitt-Trigger, enthält, zur Ableitung eines entsprechend vielphasigen Binär-Signalsystems. wie es in F i g. 4 am Ausgang des Interpolators 62 dargestellt ist. zugeführt werden. In F i}! l ist angenommen, daß die elektronischen Auswerlevorrichtungcn 6 für die Fotozellenströme der beiden Abtastvorrichtungen 3 bzw. deren Fotozellenkombination 5 je einen Differenzialverstärker, einen Interpolator und eine logiische Schaltung zur Ableitung von vorzeichenbehafteten Inkrementsignalen in Form \on zweiphasigen Binär-Signalfolgen enthalten. Diese lnkremcntsignale zeigen Verdrehungen der Slrichgitterscheibc 1 um Einheitsschritte, deren Wert ein Bruchteil, z. B. ein Zehntel der Teilungseinheit der Strichgitterringe 10 bzw. 20 beträgt.to be generated by an interpolator 62, the Scottish Circuits for deriving multiphase AC systems, e.g. B. lophase. as well as polarity discriminators. z. B. Schmitt trigger contains, for deriving a corresponding multi-phase binary signal system. as shown in FIG. 4 is shown at the output of the interpolator 62. are fed. In F i}! It is assumed that the electronic evaluation devices 6 for the photocell currents of the two scanning devices 3 or their photocell combination 5 each have a differential amplifier, an interpolator and a logic circuit for derivation of signed incremental signals in the form of two-phase binary signal sequences. These lnkremcntsignale show rotations of the sliding grating disc 1 by unit steps, their value a fraction, e.g. B. a tenth of the unit of division of the line grating rings 10 and 20 respectively.

Praktisch ist es sogar möglich, die beiden dreiphasigen Drehstromsysteme;,, /.,. /., am Ausgang der Diffcrentialverstärker in Interpolatoren in je lOphasige Drehstromsysieme mit je 18 Phasendifferenz umzuwandeln und daraus nach erfolgter Inkremcntaddition Drehwinkelsignale abzuleiten, die eine ganze Umdrehung in 2-10" zählbare Schritte unterteilen.In practice, it is even possible to use the two three-phase three-phase systems; ,, /.,. /., at the exit of the Differential amplifier in interpolators in 10-phase each To convert three-phase systems with 18 phase differences each and from this after incremental addition Derive angle of rotation signals that divide a whole revolution into 2-10 "countable steps.

In lig. 1 ist mit 7 ein Inkrementaddierwerk zur additiven Vereinigung der ihm von den beiden Auswertevorrichtungen 6 zugeführten Inkrementsignalreihen auf den Eingang eines Vonvärts-Rückwärts-Zählwerkes 8 bezeichnet. Der Zählerstand des Zählwerkes 8 zeigt dann jederzeit die momentane Drehstcllung der Strichgitterschcibc 1 gegenüber einer Ausgangsstellung in digitaler Form in Einheiten, die dnen Bruchteil der Strichgitterteilung betragen.In lig. 1 with 7 is an incremental adder for the additive combination of the two evaluation devices 6 supplied incremental signal series to the input of a forward-backward counter 8 designated. The counter reading of the counter 8 then shows the current rotation position at any time the Richgitterschcibc 1 compared to an initial position in digital form in units that be a fraction of the grating.

Fi g. 5 zeigt eine gegenüber den tatsächlichen Verhältnissen stark übertrieben dargestellte konforme Abbildung des quadratischen Fotozellenstreifen-Vierecks nach F i g. 4 durch Kreisinversion, wobei auch die gemä(3 F i g. 4 vorausgesetzte homogene Lichtverteilung entsprechend inhomogen anzunehmen ist. Es sind dann die auf die Fotozcllen-Streifenpaare 51«·, 51/)'; 52«', 526': 53ο·, 53Λ· entfallenden Lichtmengen für die Schwerpunkts- und Träg-Fi g. 5 shows a versus the actual situation highly exaggerated, conformal image of the square photocell strip rectangle according to FIG. 4 by circular inversion, whereby the homogeneous Light distribution is accordingly assumed to be inhomogeneous. They are then the pairs of strips on the photo cells 51 «·, 51 /) '; 52 «', 526': 53ο ·, 53Λ · omitted Light quantities for the center of gravity and

o heilsmomentberechnungen zu berücksichtigen.o consider healing moment calculations.

Claims

Patent claims:

1. Optical-electrical angle or length measuring device with a rotatable or displaceable, regularly divided grating and at least one fixed scanning device, consisting of a section of a fixed line grid, a diaphragm device and a photocell combination for detecting

Solution of the moiré stripes resulting from the x-ray of the two line grids. in which the photocell combination is switched to an electronic evaluation device, characterized in that the photocell combination (5) of the scanning device (3) consists of at least "" four equally wide photocell strips (51α, 52α, parallel to one another on a common carrier body (50), 53 α, 51 Λ. 52 b. 53 />), which together form a square with two diagonals oriented perpendicular to one another and run parallel to one of the diagonals and are electrically connected in pairs to form photocell units (51, 52, 53) whose centroids of area coincide with the centroid (S) of the square.

2. Angle measuring device according to claim 1 with two diametrically on a circular grating opposing scanning devices,

characterized in that the centers (Zl, Zl) of two grating disks (1, 2) which are identical to one another are formed. of which one (1) is rotatable and the other (2) is stationary, shifted in a predetermined direction and by a predetermined amount against each other and the moiré stripes in the two scanning areas are parallel to the photo cell stripes "-" i (51a, 52a, 53a , 51 b, 526, 53fe) and that the length of the diagonals of the two photocell combinations (5) oriented perpendicular to the photocell strips correspond to the sum of two whole moiré strip periods (P).

1 sheet of drawings