DE1804028B2 - Ablesevorrichtung für Meßteilungen oder andere periodische Objekte - Google Patents
Ablesevorrichtung für Meßteilungen oder andere periodische ObjekteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Ablesevorrichtung für Meßteilungen oder andere periodische Objekte, bei der
das Bild eines Meßrasters mittels eines von einer Lichtquelle ausgehenden Strahlenbündels entweder auf
einen weiteren Raster oder auf dem Meßraster selbst an einem Abbildungsort erhalten wird, mit Einrichtungen
zum Erzeugen von vier unterschiedlichen Strahlenbündeln, die ein im Abbildungsstrahlengang angeordnetes,
eine Bildverdoppelung hervorrufendes polarisierendes Bauteil umfassen, sowie mit Mitteln zum getrennten
Erfassen der vier unterschiedlichen Strahlenbündel, über die Vierphasen-Signale erhältlich sind. Ablesevorrichtungen
der genannten Art, die mit fotoelektrischen Empfängern zur Abtastung des Ablesebereiches
der Teilung ausgerüstet sind, sind unter der Bezeichnung »fotoelektrischer Schrittgeber« bekannt
(FR-PS 1 536 472).
Es ist bekannt, daß man den Gleichstromanteil eines Wechselstrom-Meßsignals dadurch eliminieren kann,
daß man zwei um eine halbe Signalperiode gegeneinander versetzte Meßsignale (Gegentaktsignale) bildet und
diese voneinander subtrahiert.
Bei richtiger Einstellung des Verstärkungsverhältnisses heben die Gleichstromanteile einander auf, während
die Wechselstromanteile gleichphasig summiert werden.
WiIl man also bei einem fotoelektrischen Schrittgeber
der obengenannten Art aus den Meßsignalen die störenden Gleichstromanteile eliminieren, so benötigt
man also im ganzen vier Signale, von denen jeweils zwei zueinander in Gegenphase sind. Die Gleichstromanteile
resultieren auf dem Trägeranteil der durch das Gitter amplitudenmodulierten Lichtenergie.
Bei dem aus der FR-PS 1536 472 bekannten fotoelektrischen
Schrittgeber befinden sich im abbildenden Strahlengang sowohl ein den Strahlengang aufspaltendes
Bauteil sowie ein den Strahlengang ab- oder umlen-
kendes, elektrisch steuerbares Bauteil. Im abbildenden
Strahlengang ist dabei als den Lichtstrahl ablenkendes
Bauteil ein Teilerwürfel eingefügt, der am Gitter reflek-
tiertes Licht über einen polarisierenden Teiler zwei fo-
loelektrischen Empfängern zuleitet, deren Ausgangs-
signale zu den Signalen der das durch das Gitter durch-
fallende Licht aufnehmenden fotoelektrischen Empfanger in Gegenphase sind.
Die bekannte Anordnung erlaubt es, zu den Signalen der beiden genannten fotoelektr.schen Empfänger im
Gegentakt befindlichen Signale zu liefern. Derartige S1-gnale
werden dazu verwendet, die Meßsignale von störenden
Signalanteilen zu befreien und damit die Quahtat
der eigentlichen Meßsignale zu verbessern
Zu diesem Zweck wird gemaU der hK-PS 1 536 472
bei der Abbildung des Rasters auf sich selbst ein Teil
des Lichtflusses abgespalten. Dies setzt zwingend voraus,
daß das verwendete Raster ein Spiegelraster ist,
welches auf einem transparenten Trager 13 aufge-
ao brachte opake spiegelnde Marken tragt.
Hier werden also durch eine spezielle Rasterausfüh
rung zwei Lichtnüsse erzeugt, welche zueinander gegenphasig sind und jeder fur sich durch das Bauie:, 16
aufgetrennte, um 90° in ihrer Phase gegeneinander % vr-
a5 schobene Strahlungsanteile aufweisen. Dies macht ein
mal erforderlich, daß der durch Re.lexion erzeugte
Lichtfiuß aus dem eigentlichen Abbildungsstrahleng.-ng
herausgeleitet wird (Bauteil 17), und daß anschließend eine Zerlegung entsprechend den vom Bauteil 16 gebil
deten Komponenten erfolgt. Insofern sind also die Bau
teile 26 und 31 absolut gleichwertig, und die an den,
diesen nachgeschalteten fotoelektrischen Empfängern entstehenden elektrischen Signale sind paarweise ^e
genphasig, bilden also zusammen ein 90°-Drehfeld.
Es ist also zur Realisierung des Bekannten ein mit spiegelnden, opaken Marken versehenes Raster zwingend
notwendig. Derartige Raster sind jedoch nicht ganz einfach herstellbar, weil wegen der geforderten
Lichtundurchlässigkeit für die spiegelnden Striche nur eine diekschichtige Aufdampfung in Frage kommt (eine
teilweise Durchlässigkeit würde die Meßsignale mil tusätzlichen Störanteilen belasten, welche sich nicht mehr
kompensieren lassen). Eine derartige Aufdampfung stellt wiederum die Exaktheit der Markenränder in
Frage. Darüber hinaus sind mit spiegelnden Marken versehene Raster hinsichtlich der Beseitigung von Verunreinigungen
(Staub usw.) wesentlich empfindlicher als normale Raster (Kratzer). Außerdem »erblinden«
Spiegelraster bekanntlich (und dies insbesondere bei der Verwendung im rauhen Betrieb), was bei der Ein-
richtung gemäß FR-PS 1 536 472 zwangsläufig zum Auftreten von Störungen in der Signalsymmetrie führt.
Von diesem Stand der Dinge wurde beim Entstehen
des Anmeldungsgegenstandes ausgegangen. Es ergab sich die Aufgabenstellung, einen fotoelektrischen
Schrittgeber zu konzipieren, bei dem ein normales, nicht spiegelndes Raster als Maßverkörperung verwendbar
wird, der aber trotzdem Vierphasen-Signale liefert.
Gegenstand der Erfindung ist eine Ablesevorrichtung der eingangs genannten Art, welche sich dadurch
auszeichnet, daß die Einrichtungen zum Erzeugen der vier unterschiedlichen Strahlenbündel zusätzlich zum
polarisierenden Bauteil einen eine Bildverschiebung um ein halbes Teilungsintervall erzeugenden, im Abbildungsstrahlengang
angeordneten geometrischen Teiler aufweisen, und daß die Mittel zum getrennten Erfassen
der durch die Bildverschiebung erzeugten vier unter-
schiedlichen Strahlenbündel sämtlich in den zum geometrischen Teiler konjugierten Ebenen hinter dem Abbildungsort
angeordnet sind.
Die bei dieser Lösung verwendeten Bauteile sind alle relativ einfach und mit der notwendigen Dauerhaftigkeit
herstellbar, so daß die beim 3ekannten aufgezeigten Nachteile hier nicht auftreten. Nachdem beim Anmeldungsgegenstand
ein normales Amplitudengitter als Meßverkörperung zur Anwendung kommen kann, welches
in seiner Herstellung wegen des geringeren Aufwandes auch kostenmäßig wesentlich günstiger realisierbar
ist, fallen die Kosten für die zusätzlichen Bauteile kaum noch ins Gewicht. Darüber hinaus ist es wegen
der wenigen zusätzlichen Bauteile beim Anmeldungsgegenstand möglich, ohne wesentlichen Aufwand bereits
existici ende, zweiphasige Signale liefernde Schrittgeber auf eine Vierphasen-Signalgewinnung umzurüsten
und damit für Meßaufgaben verwendbar zu machen, weJche höhere Genauigkeitserforderungen bedingen.
Ein Ausführungsbeispiel wird an Hand der Zeichnung nachfolgend beschrieben.
Mittels einer Achse 10 ist ein kreisförmiger Teilungsträger 11, der eine Teilung 11' trägt, drehbar gelagert.
Eine Lampe 12 beleuchtet über einen Kondensor 13 sowie einen Umlenkspiegel 14 einen Bereich A der Teilung
11'. Dieser Bereich A wird über Umlenkspiegel 15,
16, ein Objektiv 17, einen Umlenkspiegel 18, einen BiIdverdoppler
in Form eines Wollastoneprismas 19, einen Umlenkspiegel 20, ein Objektiv 21 sowie zwei Umlenkspiegel
22, 23 auf den Bereich S der Teilung 11' abgebildet.
Dieser Bereich wird über einen Umlenkspiegel 24 sowie einen polarisierenden Teiler 25 von fotoelektrischen
Empfängern abgetastet.
Wie ersichtlich, sind dem Wollastone-Prisma zwei Halblinsen 26, 27 vorgeschaltet, die einen geometrischen
Teiler bilden, wobei die Trennkante des Halblinsenpaares die optische Achse des Gerätes schneidet.
Die Halblinsen sind mit ihren Schnittflächen einander zugekehrt und mit ihren Mittelachsen gegeneinander
verschoben derart, daß im Bereich B der Teilung 11'
jeweils zwei um eine halbe Teilungsperiode versetzte Gitterbilder entstehen, deren Licht aus je einer Halblinse
stammt
Dem Teiler 25 sind zwei Objektive 28, 29 nachgeschaltet,
in deren Brennpunkten je ein Halbflächenspiegel 30, 31 angeordnet sind. Diese spiegeln die aus der
ίο einen Halblinse stammenden Teile des Abbildungsstrahlenganges
aus und führen diese über Linsen 33', 35' fotoelektrischen Empfängern 33,35 zu, während die
aus der anderen Halblinse resultierenden Lichtstrahlenanteile über Linsen 32', 34' fotoelektrische Empfänger
32, 34 treffen. Dabei erfolgt dann die Beleuchtung jeweils zweier fotoelektrischer Empfänger 32, 33 und 34.
35 gegenphasig. Die Halbflächenspiegel 30. 31 stellen demnach Mittel zum getrennten Erfassen von vier unterschiedlichen
Strahlenbündeln dar. Die an den Empfängern anfallenden elektrischen Signale sind also dazu
geeignet, zum Eliminieren der unerwünschten Gleichstromanteile verwendet zu werden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist ein kreisförmiger Teilungsträger mit kreisförmiger Teilung dargestellt.
as Die Erfindung läßt sich aber auch bei Geräten mit einer
geradlinigen Teilung, d. h., bei sogenannten Längenschrittgebern anwenden.
Selbstverständlich können statt der mit ihren Mittelachsen gegeneinander versetzten Halblinsen auch andere
geometrische Strahlenteiler angewendet werden. Es sei hierzu beispielsweise an einen optischen Keil
oder zwei den Abbildungsstrahlengang je nur teilweise erfassende planparallele Platten oder zwei gegeneinander
leicht gekippte Spiegel erinnert, die unterschiedlichen Teilen des Abbildungsstrahlenganges zugeordnet
sind.
An die Stelle der Halbflächenspiegel können auch Differentialfotoempfänger treten.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Ablesevorrichtung für Meßteilungen oder andere periodische Objekte, bei der das Bild eines Meßrasters mittels eines von einer Lichtquelle ausgehenden Strahlenbündels entweder auf einen weiteren Raster oder auf dem Meßraster selbst an einem Abbildungsort erhalten wird, mit Einrichtungen zum Erzeugen von vier unterschiedlichen Strahlenbündein, die ein im Abbildungsstrahlengang angeordnetes, eine Bildverdoppelung hervorrufendes polarisierendes Bauteil umfassen, sowie mit Mitteln zum getrennten Erfassen der vier unterschiedlichen Strahlenbündel, über die Vierphasen-Signale erhält-Hch sind, d a d u r c h g e k e η η 2 e i c h η e t, daß die Einrichtungen zum Erzeugen der vier unterschiede chen Strahlenbündel zusätzlich zum polarisierenden Bauteil (19) einen eine Bildverschiebung um ein haibes Teilungsintervall erzeugenden, im Abbildungsstrahlengang angeordneten geometrischen Teiler (26, 27) aufweisen, und daß die Mittel (30, 31) zum getrennten Erfassen der durch die Bildverschiebung erzeugten vier unterschiedlichen Strahlenbündel särntlich in den zum geometrischen Teiler (26, 27) konjugierten Ebenen hinter dem Abbildungsort (B) angeordnet sind.
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Legal Events
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