DE1810470C3 - Fotoelektrische Anordnung zum Bestimmen der Bewegung eines Objekts - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine fotoelektrische Anordnung zum Bestimmen der Bewegung — nach Betrag und Richtung — eines mit einem ersten Gitter verbundenen Objekts gegenüber einem zweiten Gitter, mit einer beide Gitter beleuchtenden Lichtquelle und insgesamt drei fotoelektrischen Wandlern, die räumlich so verteilt sind, daß sie periodische Ausgangssignale mit drei unterschiedlichen Phasenwinkeln liefern, und mit einer an die Ausgänge der drei Wandler angeschlossenen Schaltung zur Bildung von einer Auswertung dienenden Differenzsignalen.

Eine derartige Anordnung ist bereits bekannt (DE-AS 12 66 001). Bei dieser bekannten Anordnung sind die Phasenwinkel durch 0°, 120° und 240° beschreibbar. Da nach dem Stand der Technik unter anderem gemeinsame Störanteile der Fotoempfängersignale zu beseitigen sind und diese Anteile U,(i= 1, 2, 3) zwangsläufig durch

den Ausdruck ^ (U\ + U₂ + Uj) charakterisiert werden können, sind von der bekannten Schaltung zur Bildung von Differenzsignalen Größen der Form

U: -I( U + U₂ + U₃) ~ 2 i7, - (U₂ + U,)

zu erzeugen.

Bekannt ist ferner eine Anordnung (DE-AS 12 20 152), deren drei fotoelektrische Wandler Ausgangssignale liefern, die sich um 90° unterscheiden; bei der jedoch nur zwei unterschiedliche Phasenwinkel zur Anwendung gelangen, da zwei Wandler gleichphasige Signale liefern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Anordnung derart weiterzuentwikkeln, daß in Verbindung mit einer gegenüber dem Stand der Technik geringeren Phasendifferenz zwischen den drei Wandlersignalen Unterschiede in den Maximalem

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«ι plituden dieser Wandlersignale zu nur kleinen Meßfehlern führen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die drei

Phasenwinkel durch ~, 0 oder^gegeben sind, und daß die Schaltung zur Bildung von Differenzsignalen zum einen die Differenz zwischen den Signalen mit den

Phasenwinkeln 0 und — j und zum anderen die Differenz zwischen den Signalen mit den Phasenwinkeln 0 und \ erzeugt

Die so erzeugten Signale eliminieren störende Veränderungen in der Lichtmenge bzw. Veränderungen der Lichtquellentemperatur.

Die Erfindung wird an Hand der Figuren erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Vektordiagramm der zu verwendenden Signale,

F i g. 2 noch verbleibende Meßfehler und

F i g. 3 eine Auswerteschaltung.

Nach F i g. 1 sind den Amplituden der Ausgangssignale Spu Sp₂, Spi der fotoelektrischen Wandler die Phasenlcgen -90°, 0° und +90° zugeordnet. In Differenzverstärkern werden die Größen Sp]-Sp₂ und Sp₂-Sp) gebildet. Die Nulldurchgänge dieser Größen können — in üblicher Weise — mittels eines Schmidttriggers umgeformt und einem Zähler zugeführt werden. Im Zähler wird die Verschiebung eines mit einem ersten Gitter verbundenen Objekts gegenüber einem zweiten Gitter demnach durch Auswertung von Moiremustern in inkrementaler Weise erfaßt. Wegen der Verwendung mehrerer Signale unterschiedlicher Phasenlage ist auch die Richtung der Verschiebung bestimmbar.

Weichen die Maximalamplituden der Wandlersignale voneinander ab, so hat dies einen Einfluß auf die Nulldurchgangslagen der oben genannten Differenzsignale. Auf Grund der genannten Differenzbildung resultiert jedoch nur ein kleiner Meßfehler, was aus F i g. 2 hervorgeht. In F i g. 2 ist der Verschiebungswegmeßfehler in Form eines Phasenwinkels ΔΘ als Funktion von Maximalamplitudenverhältnissen dargestellt.

Nach Fig.3 werden die Ausgangssignale der drei fotoelektrischen Wandler P₁, P₂ und Pj stromverstärkt durch die Transistoren Tr_h Tr₂ und 7h, um zu verhindern, daß durch die mit ihnen verbundenen Differenzverstärker eine Veränderung der Ausgänge hervorgerufen wird. Die Ausgangssignale der Transistoren Tn, Tr₂ und Tr₃ haben Phasenverschiebungen

gegeneinander von -^. Das Ausgangssignal des Transistors Th, dessen Phase zwischen der der Transistoren Th und Tri liegt, wird im allgemeinen verwendet als Eingang zu einer der Klemmen der beiden Differenzverstärker, wie dies in F i g. 3 dargestellt ist. Die andere Eingangskleinme jedes der beiden Differenzverstärker ist mit den Alisgangssignalen von den Transistoren Tn und 7>3 verbunden.

Der Ausgang der Differenzverstärker ist mit VOi bzw. VO₂ bezeichnet und diese beiden Ausgangssignale VOi und VO„> haben eine Phasenverschiebung von

^gegeneinander, die von den Moirestreifen herrührt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Fotoelektrische Anordnung zum Bestimmen der Bewegung — nach Betrag und Richtung — eines mit einem ersten Gitter verbundenen Objekts gegenüber einem zweiten Gitter, mit einer beide Gitter beleuchtenden Lichtquelle und insgesamt drei fotoelektrischen Wandlern, die räumlich so verteilt sind, daß sie periodische Ausgangssignale mit drei unterschiedlichen Phasenwinkeln liefern, und mit einer an die Ausgänge der drei Wandler angeschlossenen Schaltung zur Bildung von einer Auswertung dienenden Differenzsignalen, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Phasenwinkel

   durch ~, 0 und ^ gegeben sind, und daß die Schaltung zur Bildung von Differnezsignalen zum einen die Differenz zwischen den Signalen mit den Phasenwinkeln 0 und-jund zum anderen die Differenz zwischen den Signalen mit den Phasenwinkeln 0 und ? erzeugt.

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