DE19544948C2 - Digitale Interpolationseinrichtung mit Amplituden- und Nullageregelung der Eingangssignale - Google Patents

Digitale Interpolationseinrichtung mit Amplituden- und Nullageregelung der Eingangssignale

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DE19544948C2 DE1995144948 DE19544948A DE19544948C2 DE 19544948 C2 DE19544948 C2 DE 19544948C2 DE 1995144948 DE1995144948 DE 1995144948 DE 19544948 A DE19544948 A DE 19544948A DE 19544948 C2 DE19544948 C2 DE 19544948C2
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Description

Die Erfindung betrifft eine digitale Interpolationseinrichtung mit Amplituden- und Nullageregelung der Eingangssignale, insbesondere zum Messen von Wegen und/oder Winkeln.
Es sind Positionsmeßeinrichtungen bekannt (EP 317776, DE 37 37 720 C1), die insbesondere ein optisches Abtastsystem und einen Lichtsender enthalten. Zur Regelung der Amplituden der Eingangssignale wird die Energieversorgung der Lichtsender dieser optischen Abtastsysteme beeinflußt. Nachteilig an dieser Einstellmöglichkeit ist die Beschränkung der Regelung auf optische Abtastsysteme sowie die Unmöglichkeit Nullageverschiebungen zu kompensieren. Außerdem wird zur Gewinnung der Amplitudeninformation oft ein weiterer optischer Empfänger benötigt.
Es ist auch bekannt (DE 28 06 655 B2, DE 27 29 697 A1, DE 30 24 716 A1), digitale Korrekturwerte mit dem Ausgangssignal einer Strecken- bzw. Winkelmeßeinrichtung zu verknüpfen. Der Nachteil solcher Schaltungen besteht in der großen Anzahl dieser Korrekturwerte. Außerdem müssen die Werte in einem Eichvorgang gewonnen werden und sind abhängig von der jeweils eingesetzten Meßeinrichtung.
Eine weitere Möglichkeit der Korrektur von Amplituden- und Nullagefehlern ist durch den Einsatz von Mikrorechnern zur Berechnung der Ausgangssignale gegeben (DE 34 13 855 A1). Nachteilig an dieser Variante ist eine durch die Rechenleistung begrenzte maximale Eingangsfrequenz der Meßsignale.
In der DE 195 02 399 A1 sind sowohl ein Verfahren zur Fehlerkorrektur bei der Erfassung einer absoluten Position als auch eine Positionsmeldevorrichtung mit Erfassung einer absoluten Position beschrieben. Dazu werden ein oder mehrere Sätze Sinus- und Kosinuswellen innerhalb eines Zyklus erzeugt. Zur Fehlerkorrektur werden die höchsten und die niedrigsten Werte der einlaufenden Welle gespeichert. Eine universelle Anwendung für beliebige inkrementale Meßeinrichtungen sowie für Signale mit hoher Eingangsfrequenz ist mit dieser Schaltung und dem zugehörigen Verfahren nicht möglich.
DE 42 24 225 A1 beschreibt eine Schaltungsanordnung für einen induktiven Stellungsgeber, dessen Meßspulenanordnung mehrere Meßspulen aufweist, aus denen Meßspulensignale abgeleitet werden, die nach einem vorbestimmten Algorithmus miteinander verknüpft werden. Eine digitale Interpolation mit Amplituden- und Nullageregelung der Eingangssignale ist mit dieser Schaltungsanordnung weder gewollt noch möglich.
DE 41 00 666 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Unterteilung von analogen periodischen Signalen einer Längen- oder Winkelmeßeinrichtung mittels einer Interpolationsschaltung. Die Interpolation erfolgt hier im Nachlaufverfahren, indem aus den zueinander phasenverschobenen Meßsignalen ein Momentanvektor gebildet wird, dem ein von einem Vektorgenerator generierter Vergleichsvektor schrittweise über Winkel- und Betragsvergleichswerte angenähert wird. Auch wenn die Annäherung nicht in Abhängigkeit von einer einzigen Größe geschieht, sondern gleichzeitig in Abhängigkeit von Winkel- und Betrags-Vergleichswerten erfolgt, ist mit dieser Vorrichtung eine digitale Interpolation bei gleichzeitiger Nullageregelung der Eingangssignale nicht möglich. Es ist weiterhin nicht möglich, die Aussteuerung der eingesetzten Schaltungskomponenten signalabhängig zu beeinflussen.
Aus DE 38 36 823 A1 sind eine einkanalige Schaltung und ein einkanaliges Verfahren zur Auflösungssteigerung der bei Analog-Digitalwandlung von Signalen mit Gleichanteil bekannt. Dabei wird von einem Signalprozessor der Gleichanteil des Summensignals geschätzt, analogisiert und vom Summensignal abgezogen. Der Gleichanteil wird also analog kompensiert. Eine digitale Interpolation zur Erhöhung der Auflösung eines inkrementalen Meßsystems sowie eine Regelung der Amplituden mit dem Ziel unabhängig von den absoluten Werten die Amplitudengleichheit bei gleichzeitiger Korrektur der Nullage der Eingangssignale herzustellen, ist mit dieser Vorrichtung nicht möglich.
DE 37 10 291 A1 betrifft eine Schaltung zur Analog/Digital-Wandlung von Signalen unterschiedlicher Pegel. Dazu ist ein Analog-Digital-Umsetzer vorgesehen, der so angesteuert wird, daß stets die maximale Signalamplitude dem Aussteuerbereich entspricht. Dabei werden die Aussteuergrenzen des Analog-Digital-Umsetzers solange verschoben, bis das Analogsignal die Aussteuergrenzen gerade nicht mehr überschreitet bzw. werden die Grenzen soweit eingeschränkt, bis eine Bereichsüberschreitung durch das Analogsignal auftritt. Bei dieser Lösung handelt es sich um eine einkanalige Schaltung zur Angleichung der Maximalwerte der Signale und des Aussteuerbereichs des Analog-Digital- Umsetzers, mit der keine Nullageregelung möglich ist. Es handelt sich bei dieser Schaltung um keine Interpolationseinrichtung. Zur Lösung der in vorliegender Anmeldung gestellten Aufgabe ist eine zweikanalige Regelstrecke erforderlich, die eine Amplitudengleichheit zwischen den Kanälen von Sinus und Kosinus herstellt sowie die Nullage der beiden Signale korrigiert.
JP 6-58772 A beschreibt eine Vorrichtung mit der das Tastverhältnis der Ausgangssignale eines Encoders unabhängig von der Temperatur konstant gehalten werden kann. Es handelt sich bei dieser Schaltung um keine Interpolationseinrichtung. Auch die Amplituden- und Nullageregelung der Eingangssignale sowie eine Optimierung der Aussteuerung der eingesetzten Schaltungskomponenten sind mit dieser Schaltungsanordnung nicht zu erreichen.
Letztlich ist aus JP 5-296793 A ein Schaltungsaufbau zur automatischen Nullagekorrektur für Encoderausgangssignale bekannt, bei dem die Nullagekorrektur durch eine Subtraktion des Gleichanteils im analogen Schaltungsteil erfolgt. Eine Regelung der Amplituden mit dem Ziel, unabhängig von den absoluten Werten die Amplitudengleichheit herzustellen, ist mit dieser Einrichtung nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung ist eine digitale Interpolationseinrichtung mit Amplituden- und Nullageregelung der Eingangssignale, insbesondere zum Messen von Wegen und/oder Winkeln, die die Auflösung eines inkrementalen Weg- oder Winkelmeßsystems erhöht, die sowohl eine Reglung der Amplituden mit dem Ziel unabhängig von den absoluten Werten die Amplitudengleichheit herzustellen zuläßt, als auch eine Korrektur der Nullage der Eingangssignale dieser Einrichtung ermöglicht, wobei zusätzlich eine optimale Aussteuerung der gesamten Schaltung gewährleistet sein soll und der Einsatz der Einrichtung dabei universell ohne zusätzlichen Einstellaufwand erfolgt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
Die Vorteile der Erfindung bestehen in der Korrektur der Amplituden der Eingangssignale einer digitalen Interpolationseinrichtung bei einem großen zugelassenen Wertebereich dieser Amplituden sowie einer Möglichkeit, Nullageverschiebungen der Eingangssignale zu korrigieren. Unabhängig von den Amplituden der Eingangssignale wird eine optimale Aussteuerung der Schaltung erreicht. Ein weiterer Vorteil gegenüber rein analogen Amplitudenregelungen besteht in der Möglichkeit, auch bei statischen analogen Eingangssignalen (Frequenz 0) gültige Regelinformationen zu erhalten. Im Gegensatz zu Regelungen nach dem Prinzip der Beeinflussung der Energieversorgung von Lichtsendern entfällt die Beschränkung der Anwendung auf optische Systeme. Durch die Wahl der Einstellpunkte am digitalen Schaltungsteil können zusätzlich Fehler, die innerhalb des analogen Eingangsteils auftreten, korrigiert werden. Die Korrektur der genannten Fehler erfolgt kontinuierlich und nur in Abhängigkeit von den digitalisierten Eingangssignalen. Eine aufwendige Ermittlung, Speicherung und Verarbeitung meßsystemabhängiger Korrekturwerte kann somit entfallen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in einer Zeichnung in vereinfachter Weise dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1: das Blockschaltbild einer ersten Interpolationseinrichtung,
Fig. 2: das Blockschaltbild einer zweiten Interpolationseinrichtung,
Fig. 3: das Blockschaltbild einer dritten Interpolationseinrichtung und
Fig. 4: das Blockschaltbild eines Reglers.
In Fig. 1 ist das Blockschaltbild einer ersten Interpolationseinrichtung dargestellt. Zwischen zwei Objekten, deren Relativlage als Weg oder Winkel zu bestimmen ist, ist ein an sich bekannter Teilungsträger 1 angeordnet, dem zur Erzeugung zweier zueinander um 90° phasenverschobener sinusähnlicher Analogsignale i1 und i2 ein ebenfalls an sich bekanntes Gebersystem 2 zugeordnet ist. Diese die Lage des Gebersystems 2 auf dem Teilungsträger 1 repräsentierenden sinusähnlichen Analogsignale i1 und i2 werden der erfindungsgemäßen Interpolationsschaltung 3 zugeführt. Dazu ist das Gebersystem 2 über zwei A/D-Umsetzerschaltungen 4 und 5 mit einer Zuordnungseinheit 6 verbunden, der sowohl eine Auswerteschaltung 7 als auch ein Regler 8 nachgeschaltet ist. Dem Regler 8 sind letztlich vier D/A- Umsetzer 9 nachgeschaltet, die ihrerseits Steuersignale s1, s2, s3 und s4 für die zwei A/D-Umsetzerschaltungen 4 und 5 liefern. Die Ausgangssignale u1, u2 und/oder v der Auswerteschaltung 7 sind gleichzeitig auch die Ausgangssignale der Interpolationsschaltung 3.
Die vom Gebersystem 2 gelieferten sinusähnlichen Analogsignale i1 und i2 werden in je einer der A/D-Umsetzerschaltungen 4 bzw. 5, bestehend aus jeweils einem an sich bekannten A/D-Umsetzer 10 bzw. 11, in digitale Werte x und y gewandelt. Die A/D-Umsetzerschaltung 4 wandelt dabei das Analogsignal i1 in den digitalen Eingangswert x, die A/D-Umsetzerschaltung 5 das Analogsignal i2 in den digitalen Eingangswert y. Diese digitalen Werte x und y werden der Zuordnungseinheit 6 zugeführt, die daraus einen Winkelwert w und einen Amplitudenwert a generiert. Es ist auch möglich, daß anstelle des Amplitudenwertes a ein Amplitudenfehlerwert delta abgebildet wird. Beispiele für den Wert delta sind der absolute und der relative Fehler des Amplitudenwertes a. Zur Generierung dieser Werte werden die digitalen Werte x und y als Koordinaten in einem kartesischen Koordinatensystem aufgefaßt und in Polarkoordinaten umgewandelt. Dabei gilt bekanntermaßen w = arctan(y/x) und a = √(x² + y²). Die entstandene Folge von Winkelwerten w wird in der Auswerteschaltung 7 in die Ausgangssignale v und/oder u1 und u2 gewandelt. Die Auswerteschaltung 7 arbeitet so, daß die Differenz zweier Winkelwerte w fortlaufend addiert wird, um das Ausgangssignal v zu generieren bzw. es wird diese Differenz zur Ansteuerung eines Zählers, welcher die Ausgangssignale u1 und u2 generiert, genutzt.
Der Amplitudenwert a sowie der Winkelwert w werden als Wertepaar [a, w] wiederum dem Regler 8 zugeführt, der daraus neue digitale Referenzwerte r1, r2, r3 und r4 berechnet, die in jeweils einem nachfolgenden D/A-Umsetzer 9 in die Steuersignale s1, s2, s3 und s4 für die beiden A/D- Umsetzerschaltungen 4 und 5 bzw. die A/D-Umsetzer 10 und 11 gewandelt werden. Die beiden A/D-Umsetzerschaltungen 4 und 5 arbeiten dabei so, daß eine Beeinflussung des Umsetzergebnisses durch jeweils mindestens zwei Steuersignale möglich ist. Die Steuersignale s1 und s2 beeinflussen dabei die Umsetzung des sinusähnlichen Analogsignals i1 in den Ausgangswert x, die Steuersignale s3 und s4 beeinflussen die Umsetzung des sinusähnlichen Analogsignals i2 in den Ausgangswert y. Dies erfolgt dadurch, daß der maximal mögliche digitale Ausgangswert x bzw. y der A/D-Umsetzer 10 bzw. 11 derjenigen Eingangsspannung zugeordnet wird, die einer von außen veränderbaren Referenzspannung entspricht, und daß der minimal mögliche digitale Ausgangswert derjenigen Eingangsspannung zugeordnet wird, die einer zweiten von außen veränderbaren Referenzspannung entspricht.
Aus den beiden Analogsignalen i1 und i2 wird also in der erfindungsgemäßen Interpolationseinrichtung 3 das Ausgangssignal v mit der sich aus dem geforderten Interpolationsgrad ergebenden Auflösung gewonnen, der den vom Gebersystem 2 auf dem Teilungsträger 1 zurückgelegten Drehwinkel oder Weg repräsentiert. Es ist auch möglich, am Ausgang zwei um 90° zueinander verschobene rechteckförmige Ausgangssignale u1 und u2 zu erzeugen, in deren Pegelwechsel jeweils eine Änderung des Wertes des Ausgangssignales v und die Richtung dieser Änderung kodiert sind.
In Fig. 2 ist eine andere Möglichkeiten der Beeinflussung des Umsetzergebnisses der A/D-Umsetzerschaltungen 4 und 5 durch eine getrennte Beeinflussung von Verstärkung und Nullage durch ein analoges Koeffizientenglied dargestellt. Hier besteht jede der A/D- Umsetzerschaltungen 4 bzw. 5 aus einer Reihenschaltung eines analogen Koeffizientengliedes 12 bzw. 13 mit einem A/D-Umsetzer 10 bzw. 11, d. h., daß jedem A/D-Umsetzer 10 bzw. 11 ein analoges Koeffizientenglied 12 bzw. 13 vorgeschaltet ist. Dabei ergeben sich aus den sinusähnlichen Analogsignalen i1 und i2 und den Steuersignalen s1, s2, s3 und s4 korrigierte Analogsignale i3 und i4. Das analoge Koeffizientenglied 12 berechnet i3 = i1.s1 + s2, das analoge Koeffizientenglied 13 berechnet i4 = i2.s3 + s4. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 werden hier die korrigierten Analogsignale i3 und i4 dem A/D-Umsetzer zugeführt.
In Fig. 3 ist eine weitere Möglichkeiten der Beeinflussung des Umsetzergebnisses der A/D-Umsetzerschaltungen 4 und 5 durch eine getrennte Beeinflussung von Verstärkung und Nullage durch ein digitales Koeffizientenglied dargestellt. Hier besteht jede der A/D- Umsetzerschaltungen 4 bzw. 5 aus einer Reihenschaltung von A/D-Umsetzer 10 bzw. 11 mit einem digitalen Koeffizientengliedes 14 bzw. 15, d. h., daß jedem A/D-Umsetzer 10 bzw. 11 ein digitales Koeffizientenglied 14 bzw. 15 nachgeschaltet ist, wobei die D/A-Umsetzer 9 entfallen können. Hier ergeben sich die digitalen Werte x und y der Zuordnungseinheit 6 aus unkorrigierten Ausgangssignalen g und h der A/D-Umsetzer 10 und 11 und den digitalen Referenzwerten r1, r2, r3 und r4 des Reglers 8. Das digitale Koeffizientenglied 14 berechnet x = g.r1 + r2, das digitale Koeffizientenglied 15 berechnet y = h.r3 + r4. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 liefern die A/D-Umsetzer 10 und 11 die unkorrigierten Ausgangssignale g und h.
Der Regler 8 implementiert die zur Berechnung der Referenzwerte notwendigen mathematischen Funktionen mittels einer dazu entworfenen digitalen Schaltung und/oder eines Prozessors mit einer dazu notwendigen Genauigkeit.
Die digitalen Referenzwerte r1, r2, r3 und r4 ändern sich nicht mehr, wenn alle Wertepaare [a, w] Polarkoordinaten auf dem Einheitskreis repräsentieren. In diesem Fall zeigen die digitalen Werte x und y einen zeitlichen Verlauf, der zwei sinusförmigen genau um 90° zueinander verschobenen Signalen entspricht, deren Amplituden beide den Wert 1 besitzen und die keine Verschiebung der Nullage aufweisen.
Der Aufbau eines Reglers 8 soll anhand eines Blockschaltbildes, dargestellt in Fig. 4, näher erläutert werden. Bei einer Softwarerealisierung mittels Mikroprozessor oder -controller stellen die einzelnen Blöcke entsprechende Programmschritte dar.
Die Winkelwerte w werden einem Klassifikator 16 zugeführt, der daraus Zugehörigkeitswerte z1, z2, z3 und z4 berechnet. Die benötigten mathematischen Funktionen legen den Einfluß von vier Referenzwerten r1, r2, r3, r4 auf das Gesamtverhalten der Interpolationseinrichtung 3 in Abhängigkeit vom Winkelwert w fest und sind abhängig vom jeweils gewählten Ausführungsbeispiel.
In Multiplikatoren 17 werden diese Zugehörigkeitswerte z1 bis z4 mit dem Amplitudenfehlerwert delta, der in einem Fehlerblock 18 aus Amplitudenwert a und dem Sollwert berechnet wird, multipliziert. Beispiele für den Amplitudenfehlerwert delta sind der absolute und der relative Fehler des Amplitudenwertes a. Aus dieser Multiplikation resultierende Korrekturwerte k1, k2, k3 und k4 werden in den Integratoren 19 zu den Referenzwerten r1, r2, r3 und r4 aufintegriert. Diese Integratoren dürfen keine fehlerhafte Eigendrift aufweisen. Aus diesem Grund ist an dieser Stelle nur ein digitales Integrationsverfahren (Hard- oder Software) geeignet.
Anhand des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 wurde nachgewiesen, daß es ausreichend ist, die Korrekturwerte k1, k2, k3 und k4 und den Amplitudenfehler delta mit geringer Wortbreite darzustellen. In diesem Fall kann der Schaltungsaufwand für den Regler 8 drastisch reduziert werden. Eine weitere Vereinfachung ergibt sich, wenn die Berechnung des Amplitudenfehlerwertes delta in der Zuordnungseinheit 6 erfolgt. In diesem Fall entfällt der Fehlerblock 18. Die Integratoren 19 können auch durch Mittelwertbildner, z. B. durch Up-Down-Zähler, realisiert werden. Sowohl die Zuordnungseinheit 6 als auch der Regler 8 können dabei eine Digitalschaltung sein, sie können aber auch in einem Mikroprozessor oder einem Mikrocontroller als Softwarelösung realisiert sein. Die Zuordnungseinheit 6 kann aber auch ein Speicher sein.
Bezugszeichenliste
1
Teilungsträger
2
Gebersystem
3
Interpolationsschaltung
4
,
5
A/D-Umsetzerschaltungen
6
Zuordnungseinheit
7
Auswerteschaltung
8
Regler
9
D/A-Umsetzer
10
,
11
A/D-Umsetzer
12
,
13
analoge Koeffizientenglieder
14
,
15
digitale Koeffizientenglieder
16
Klassifikator
17
Multiplikatoren
18
Fehlerblock
19
Integratoren
a Amplitudenwert
delta Amplitudenfehlerwert
k1 . . . k4 Korrekturwerte
i1, i2 sinusähnliche Analogsignale
i1, i2 analoge Eingangssignale
i3, i4 korrigierte Analogsignale
r1 . . . r4 digitale Referenzwerte
s1 . . . s4 Steuersignale
u1, u2, v Ausgangssignale
w Winkelwert
x, y digitale Werte
z1 . . . z4 Zugehörigkeitswerte

Claims (10)

1. Digitale Interpolationseinrichtung mit Amplituden- und Nullageregelung der Eingangssignale, insbesondere zum Messen von Wegen und/oder Winkeln, dadurch gekennzeichnet, daß für die analogen Eingangssignale (i1, i2) zwei A/D-Umsetzerschaltungen (4, 5) angeordnet sind, denen eine Zuordnungseinheit (6) nachgeschaltet ist, wobei die Zuordnungseinheit (6) den digitalen Ausgangswerten (x, y) der zwei A/D-Umsetzerschaltungen (4, 5) einen Winkelwert (w) und einen Amplitudenfehlerwert (delta) zuordnet, daß die Zuordnungseinheit (6) sowohl mit einer aus dem Winkelwert (w) die Ausgangssignale (v und/oder u1, u2) erzeugenden Auswerteschaltung (7) als auch mit einem Regler (8) verbunden ist, der aus einem Klassifikator (16), der aus den Winkelwerten (w) Zugehörigkeitswerte (z1, z2, z3, z4) berechnet, vier Multiplizierern (17), die diese Zugehörigkeitswerte (z1, z2, z3, z4) mit dem Amplitudenfehlerwert (delta) multiplizieren, und aus vier Integratoren (19), die die an den Ausgängen der Multiplikatoren (17) anliegenden Korrekturwerte (k1, k2, k3, k4) aufintegrieren, besteht, und daß die vier vom Regler (8) berechneten Referenzwerte (r1, r2, r3, r4) auf die A/D-Umsetzerschaltungen (4, 5) zurückgeführt sind.
2. Digitale Interpolationseinrichtung mit Amplituden- und Nullageregelung der Eingangssignale, insbesondere zum Messen von Wegen und/oder Winkeln, dadurch gekennzeichnet, daß für die analogen Eingangssignale (i1, i2) zwei A/D-Umsetzerschaltungen (4, 5) angeordnet sind, denen eine Zuordnungseinheit (6) nachgeschaltet ist, wobei die Zuordnungseinheit (6) den digitalen Ausgangswerten (x, y) der zwei A/D-Umsetzerschaltungen (4, 5) einen Winkelwert (w) und einen Amplitudenwert (a) zuordnet, daß die Zuordnungseinheit (6) sowohl mit einer aus dem Winkelwert (w) die Ausgangssignale (v und/oder u1, u2) erzeugenden Auswerteschaltung (7) als auch mit einem Regler (8) verbunden ist, der aus einem Klassifikator (16), der aus den Winkelwerten (w) Zugehörigkeitswerte (z1, z2, z3, z4) berechnet, vier Multiplizierern (17), die diese Zugehörigkeitswerte (z1, z2, z3, z4) mit dem Amplitudenwert (a) multiplizieren, und aus vier Integratoren (19), die die an den Ausgängen der Multiplikatoren (17) anliegenden Korrekturwerte (k1, k2, k3, k4) aufintegrieren, besteht, und daß die vier vom Regler (8) berechneten Referenzwerte (r1, r2, r3, r4) auf die A/D-Umsetzerschaltungen (4, 5) zurückgeführt sind.
3. Digitale Interpolationseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der A/D-Umsetzerschaltungen (4, 5) aus einem A/D-Umsetzer (10, 11) besteht, daß die vier vom Regler (8) berechneten Referenzwerte (r1, r2, r3, r4) jeweils einem D/A-Umsetzer (9) zugeführt werden, die die Referenzwerte (r1, r2, r3, r4) in Steuersignale (s1, s2, s3, s4) wandeln, von denen jeweils zwei Steuersignale (s1, s2 bzw. s3, s4) einem der beiden A/D-Umsetzer (10 bzw. 11) zugeführt werden, daß der digitale Maximalwert der A/D-Umsetzer (10, 11) derjenigen Spannung zugeordnet wird, die einem dieser Steuersignale (s1, s2 bzw. s3, s4) entspricht und daß der digitale Minimalwert der A/D-Umsetzer (10, 11) derjenigen Spannung zugeordnet wird, die einem zweiten dieser Steuersignale entspricht.
4. Digitale Interpolationseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der A/D-Umsetzerschaltungen (4, 5) aus einem analogen Koeffizientenglied (12, 13) mit einem nachgeschalteten A/D-Umsetzer (10, 11) besteht, daß die vier vom Regler (8) berechneten Referenzwerte (r1, r2, r3, r4) jeweils einem D/A-Umsetzer (9) zugeführt werden, die die Referenzwerte (r1, r2, r3, r4) in Steuersignale (s1, s2, s3, s4) wandeln, von denen jeweils zwei Steuersignale (s1, s2 bzw. s3, s4) einem der beiden analogen Koeffizientenglieder (12, 13) zugeführt werden.
5. Digitale Interpolationseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die analogen Koeffizientenglieder (12, 13) gilt:
i3 = i1.s1 + s2 und i4 = i2.s3 + s4.
6. Digitale Interpolationseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der A/D-Umsetzerschaltungen (4, 5) aus einem A/D-Umsetzer (10, 11) mit einem nachgeschalteten digitalen Koeffizientenglied (14, 15) besteht, wobei am Ausgang der A/D-Umsetzer (10, 11) unkorrigierte Werte (g, h) entstehen, die über die digitalen Koeffizientenglieder (14, 15) mit Hilfe der Referenzwerte (r1, r2, r3, r4) in digitale Werte (x, y) umgesetzt werden.
7. Digitale Interpolationseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die digitalen Koeffizientenglieder (14, 15) gilt:
x = g.r1 + r2 und y = h.r3 + r4.
8. Digitale Interpolationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die digitalen Referenzwerte (r1, r2, r3, r4) nicht mehr ändern, wenn alle Amplituden- oder Amplitudenfehlerwerte (a, delta) und alle Winkelwerte (w) Koordinaten auf dem Einheitskreis eines kartesischen Koordinatensystems repräsentieren.
9. Digitale Interpolationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnungseinheit (6) eine Digitalschaltung oder ein Speicher ist oder daß sie in einem Mikroprozessor oder -controller als Softwarelösung realisiert ist.
10. Digitale Interpolationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (8) eine Digitalschaltung ist oder daß er in einem Mikroprozessor oder -controller als Softwarelösung realisiert ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10208915A1 (de) * 2002-01-11 2003-07-24 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Verfahren zur Interpolation mindestens zweier positionsabhängiger, periodischer, zueinander phasenverschobener Analogsignale

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6973399B1 (en) 1999-03-30 2005-12-06 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Method and circuit for correcting periodic signals of an incremental position measuring system
DE19934478B4 (de) * 1999-07-27 2007-12-27 GEMAC-Gesellschaft für Mikroelektronikanwendung Chemnitz mbH Digitale Interpolationseinrichtung
DE10034733B4 (de) * 1999-08-02 2004-07-08 Siemens Ag Ermittlungsverfahren für ein Lagesignal und/oder für Korrekturwerte für Messsignale
DE19938802B4 (de) * 1999-08-16 2004-04-08 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Verfahren und Schaltungsanorndung zur Interpolation
DE10025160C2 (de) * 2000-05-23 2003-04-03 Lust Antriebstechnik Gmbh Verfahren zur Auswertung von Lage- oder Drehwinkelgebern sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE10036090B4 (de) * 2000-07-25 2004-01-29 Lust Antriebstechnik Gmbh Verfahren zur Unterdrückung systematischer Fehler von inkrementellen Lagegebern
ATE320111T1 (de) 2002-01-11 2006-03-15 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Verfahren zur interpolation mindestens zweier positionsabhängiger, periodischer, zueinander phasenverschobener analogsignale
DE10242630A1 (de) * 2002-09-13 2004-03-18 Maha Maschinenbau Haldenwang Gmbh & Co. Kg Meß-und Steuervorrichtung für Hebebühnen

Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2729697A1 (de) * 1977-07-01 1979-01-04 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Verfahren zur interpolation
DE2806655B2 (de) * 1977-02-16 1981-01-29 Aga Ab, Lidingoe (Schweden) Winkel- oder Längenmeßeinrichtung
DE3024716A1 (de) * 1980-06-30 1982-01-21 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut Verfahren zur interpolation
EP0085161A2 (de) * 1982-01-26 1983-08-10 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Digitale elektrische Längen- oder Winkelmesseinrichtung
DE3413855A1 (de) * 1984-04-12 1985-10-17 Rieder, Heinz, St Pantaleon Verfahren zum auswerten von messsignalen, die durch abtastung eines inkrementalmassstabes mit einer abtasteinheit erhalten werden und messeinrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens
EP0213904A2 (de) * 1985-08-22 1987-03-11 Muirhead Vactric Components Limited Interpolationsverfahren und Kodierer
DE3710291A1 (de) * 1987-03-28 1988-10-13 Thomson Brandt Gmbh Schaltung zur analog/digital-wandlung von signalen unterschiedlicher pegel
DE3737720C1 (en) * 1987-11-06 1989-03-09 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Position-measuring device having a subdividing circuit
DE3836823A1 (de) * 1988-10-28 1990-05-03 Olympia Aeg Vorrichtung und verfahren zur aufloesungssteigerung bei der analog-digitalwandlung von signalen mit gleichanteil
EP0369031A1 (de) * 1988-05-30 1990-05-23 Fanuc Ltd. Kodiervorrichtung für die absolute lage
EP0414953A1 (de) * 1989-09-01 1991-03-06 Kabushiki Kaisha S.G. Positionswertgeber
EP0478394A1 (de) * 1990-09-28 1992-04-01 Kayaba Kogyo Kabushiki Kaisha Apparat zur Detektion der Verschiebung
DE4100666A1 (de) * 1990-11-07 1992-05-14 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Vorrichtung zur unterteilung von analogen periodischen signalen
JPH05296793A (ja) * 1992-04-21 1993-11-09 Olympus Optical Co Ltd エンコーダ出力信号のオフセット自動調整装置
DE4224225A1 (de) * 1992-07-22 1994-01-27 Walter Dr Mehnert Schaltungsanordnung für einen induktiven Stellungsgeber
JPH0658772A (ja) * 1992-08-07 1994-03-04 Yaskawa Electric Corp エンコーダ信号処理回路
EP0599175A1 (de) * 1992-11-27 1994-06-01 Sony Magnescale, Inc. Interpolationsgerät für Skalenanordnung
EP0317776B1 (de) * 1987-11-13 1995-03-15 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Positionsmesseinrichtung mit Unterteilungsschaltung
DE19502399A1 (de) * 1994-01-28 1995-10-19 Mitsubishi Electric Corp Positionsmeldevorrichtung mit Erfassung einer absoluten Position und zugehöriges Verfahren zur Fehlerkorrektur

Patent Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2806655B2 (de) * 1977-02-16 1981-01-29 Aga Ab, Lidingoe (Schweden) Winkel- oder Längenmeßeinrichtung
DE2729697A1 (de) * 1977-07-01 1979-01-04 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Verfahren zur interpolation
DE3024716A1 (de) * 1980-06-30 1982-01-21 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut Verfahren zur interpolation
EP0085161A2 (de) * 1982-01-26 1983-08-10 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Digitale elektrische Längen- oder Winkelmesseinrichtung
DE3413855A1 (de) * 1984-04-12 1985-10-17 Rieder, Heinz, St Pantaleon Verfahren zum auswerten von messsignalen, die durch abtastung eines inkrementalmassstabes mit einer abtasteinheit erhalten werden und messeinrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens
EP0213904A2 (de) * 1985-08-22 1987-03-11 Muirhead Vactric Components Limited Interpolationsverfahren und Kodierer
DE3710291A1 (de) * 1987-03-28 1988-10-13 Thomson Brandt Gmbh Schaltung zur analog/digital-wandlung von signalen unterschiedlicher pegel
DE3737720C1 (en) * 1987-11-06 1989-03-09 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Position-measuring device having a subdividing circuit
EP0317776B1 (de) * 1987-11-13 1995-03-15 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Positionsmesseinrichtung mit Unterteilungsschaltung
US5121116A (en) * 1988-05-30 1992-06-09 Fanuc Ltd. Absolute position encoder
EP0369031A1 (de) * 1988-05-30 1990-05-23 Fanuc Ltd. Kodiervorrichtung für die absolute lage
DE3836823A1 (de) * 1988-10-28 1990-05-03 Olympia Aeg Vorrichtung und verfahren zur aufloesungssteigerung bei der analog-digitalwandlung von signalen mit gleichanteil
EP0414953A1 (de) * 1989-09-01 1991-03-06 Kabushiki Kaisha S.G. Positionswertgeber
EP0478394A1 (de) * 1990-09-28 1992-04-01 Kayaba Kogyo Kabushiki Kaisha Apparat zur Detektion der Verschiebung
DE4100666A1 (de) * 1990-11-07 1992-05-14 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Vorrichtung zur unterteilung von analogen periodischen signalen
JPH05296793A (ja) * 1992-04-21 1993-11-09 Olympus Optical Co Ltd エンコーダ出力信号のオフセット自動調整装置
DE4224225A1 (de) * 1992-07-22 1994-01-27 Walter Dr Mehnert Schaltungsanordnung für einen induktiven Stellungsgeber
JPH0658772A (ja) * 1992-08-07 1994-03-04 Yaskawa Electric Corp エンコーダ信号処理回路
EP0599175A1 (de) * 1992-11-27 1994-06-01 Sony Magnescale, Inc. Interpolationsgerät für Skalenanordnung
DE19502399A1 (de) * 1994-01-28 1995-10-19 Mitsubishi Electric Corp Positionsmeldevorrichtung mit Erfassung einer absoluten Position und zugehöriges Verfahren zur Fehlerkorrektur

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10208915A1 (de) * 2002-01-11 2003-07-24 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Verfahren zur Interpolation mindestens zweier positionsabhängiger, periodischer, zueinander phasenverschobener Analogsignale

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DE19544948A1 (de) 1997-06-05

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