DE19856708A1 - Verfahren zum Betrieb eines Positionsmeßsystems und geeignetes Positionsmeßsystem hierzu - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Positi­ onsmeßsystems sowie ein geeignetes Positionsmeßsystem hierzu.

Es sind Positionsmeßsysteme zur Bestimmung der Relativposition zweier zueinander beweglicher Teile bekannt, die neben einer abgetasteten Inkre­ mentalteilung ein oder mehrere Referenzmarkierungen zum Herstellen eines positionsmäßigen Absolutbezuges der beiden Teile aufweisen. Bis zum er­ sten oder zweiten Überfahren einer Referenzmarkierung werden dabei über die Abtasteinheit des Positionsmeßsystems inkrementale Abtastsignale er­ zeugt und einer Zählereinheit zugeführt. Von der Zählereinheit werden in­ krementale Positionsdaten an eine nachgeordnete Auswerteeinheit in seri­ eller Form übertragen. Dies bedeutet, daß zu definierten Abfragezeitpunkten auf Seiten des Positionsmeßsystems der aktuelle Zählerwert der Zählerein­ heit bestimmt und die inkrementalen Positionsdaten als Codewort an die Auswerteeinheit übertragen werden. Sobald das erste oder zweite Mal auf dem Maßstab des Positionsmeßsystems angeordnete Referenzmarkierun­ gen von der Abtasteinheit überfahren werden, ist die exakte Absolutposition der beiden zueinander beweglichen Teile bekannt. Nachfolgend ist die Übertragung von Absolutpositionsdaten bzw. -signalen zu den vorgegebe­ nen Abfragezeitpunkten in Form von Codewörtern an die Auswerteeinheit möglich. Hierbei kann der exakte Absolutbezug beispielsweise durch eine einzige Referenzmarkierung mit bekannter Lage ebenso hergestellt werden wie mittels mehrerer, sogenannter abstandscodierter Referenzmarkierun­ gen.

Werden nunmehr die übertragenen, seriellen Positionsdaten von der Aus­ werteeinheit auch zur Geschwindigkeitsregelung benötigt so resultieren Probleme bezüglich der exakten Geschwindigkeitsbestimmung beim Über­ gang von der Inkremental- zur Absolutpositions-Messung. Insbesondere ist bei der erstmaligen Übertragung von Absolutpositionsdaten in Form eines Codewortes, das die exakte Absolutposition angibt, keine korrekte Bestim­ mung der Relativgeschwindigkeit der beiden zueinander beweglichen Teile im vorangegangenen Abfragezeitpunkts-Intervall möglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Betrieb eines Positionsmeßsystemes sowie ein geeignetes Positionsmeßsystem anzugeben, womit Positionsdaten in serieller Form an eine nachgeordnete Auswerteeinheit übertragen werden können. Dabei soll stets sichergestellt sein, daß eine korrekte Bestimmung der Relativgeschwindigkeit der beiden zueinander beweglichen Teile möglich ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des An­ spruches 1 und durch ein Positionsmeßsystem mit den Merkmalen des An­ spruches 10.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Positionsmeßsysteme ergeben sich aus den Maß­ nahmen in den jeweils abhängigen Ansprüchen.

Aufgrund der nunmehr erfindungsgemäß vorgesehenen Bildung eines Positionsdifferenzwertes nach dem Herstellen des Absolutbezuges ist sichergestellt, daß auch zu diesem Zeitpunkt eine eindeutige Bestimmung der Relativgeschwindigkeit der zwei zueinander beweglichen Teile möglich ist. Eine präzise Geschwindigkeitsregelung über die Auswerteeinheit ist somit gewährleistet.

In Bezug auf die Bildung des Positionsdifferenzwertes gibt es verschiedene Möglichkeiten; so kann gemäß Anspruch 2 vorgesehen werden, den Positionsdifferenzwert bereits auf Seiten des Positionsmeßsystems zu bilden und den ermittelten Wert zusammen mit den erstmalig übertragenen Absolutpositionsdaten zu übertragen.

Alternativ ist es gemäß Anspruch 8 aber auch grundsätzlich möglich, nach der Herstellung des Absolutbezuges sowohl die inkrementalen Positionsdaten als auch die Absolutpositionsdaten an die Auswerteeinheit zu übertragen und die Bildung des Positionsdifferenzwertes erst auf Seiten der Auswerteeinheit vorzunehmen.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen lassen sich selbstverständlich in Ver­ bindung mit den verschiedensten Positionsmeßsystemen einsetzen. Dabei können zum einen unterschiedlichste physikalische Abtastprinzipien einge­ setzt werden, z. B. optische, magnetische, induktive oder aber kapazitive - prinzipien. Ebenso können sowohl rotatorische Positionsmeßsysteme ebenso erfindungsgemäß ausgestaltet werden wie lineare Positionsmeßsy­ steme.

Weitere Vorteile sowie Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnungen.

Dabei zeigt

Fig. 1 ein schematisiertes Blockschaltbild eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemä­ ßen Positionsmeßsystems in Verbindung mit einer Auswerteeinheit;

Fig. 2 ein Positions-Zeit-Diagramm, ein abgetasteter Maßstab sowie ein Diagramm bzgl. der Über­ tragung eines Identifizierungssignales zur Er­ läuterung eines ersten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 3 ein Positions-Zeit-Diagramm, ein abgetasteter Maßstab sowie ein Diagramm bzgl. der Über­ tragung eines Identifizierungssignales zur Er­ läuterung eines zweiten Ausführungsbeispie­ les des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 4 ein Positions-Zeit-Diagramm, ein abgetasteter Maßstab sowie ein Diagramm bzgl. der Über­ tragung eines Identifizierungssignales zur Er­ läuterung eines dritten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 5 ein Positions-Zeit-Diagramm, ein abgetasteter Maßstab sowie ein Diagramm bzgl. der Über­ tragung eines Identifizierungssignales zur Er­ läuterung eines vierten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt in schematischer Form ein Ausführungsbeispiel des erfin­ dungsgemäßen Positionsmeßsystems 10 in Verbindung mit einer nachge­ ordneten Auswerteeinheit 5. Das Positionsmeßsystem 10 kann z. B. in einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine eingesetzt werden; die Auswer­ teeinheit 5 entspricht in einer derartigen Anwendung dann der numerischen Werkzeugmaschinensteuerung.

Auf Seiten des Positionsmeßsystems 10 werden in bekannter Art und Weise um 90° phasenversetzte Inkrementalsignale A, B erzeugt. Dies kann bei­ spielsweise durch die optische Abtastung einer Inkrementalteilung mit Hilfe einer Abtasteinheit erfolgen, wobei die Inkrementalteilung auf einem relativ zur Abasteinheit beweglichen Maßstab angeordnet ist. Desweiteren wird bei ein oder mehreren definierten Relativpositionen von Maßstab und Abtastein­ heit ein Referenzsignal R erzeugt, um einen Absolutbezug der Relativ-In­ krementalmessung herzustellen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise vorgesehen werden, seitlich benachbart zu einer Inkrementalteilungsspur auf dem Maßstab eine Referenzmarkierungsspur mit ein oder mehreren Referenzmarkierungen an definierten Absolutpositionen anzubringen.

Die Inkrementalsignale A, B werden im Positionsmeßsystem 10 einer ersten und zweiten Zählereinheit 1, 2 zugeführt, wo jeweils in bekannter Art und Weise ein Aufsummieren der positionsbezogenen Inkrementalsignale A, B erfolgt. Die jeweiligen Zählerstände der beiden Zählereinheiten 1, 2 werden an eine nachgeordnete Signalverarbeitungseinheit 3 im Positionsmeßsystem 10 übergeben. In der Signalverarbeitungseinheit 3 erfolgt die nachfolgend noch detailliert zu beschreibende Verarbeitung der verschiedenen Signale über das erfindungsgemäße Verfahren.

Das Referenzsignal R wird desweiteren der zweiten Zählereinheit 2 sowie der Signalverarbeitungseinheit 3 zugeführt. In Bezug auf die erfindungsge­ mäße Verarbeitung des Referenzsignales R als auch der beiden Inkremen­ talsignale A, B sei auf die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbei­ spielen des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Fig. 2-5 verwiesen.

Über eine, der Signalverarbeitungseinheit 3 nachgeordneten Signalaufbe­ reitungseinheit 4 werden die letztlich an die Auswerteeinheit 5 zu übertra­ genden, positionsbezogenen Daten derart aufbereitet, daß eine Übertragung verschiedener Daten in serieller Form, beispielsweise als geeignete Code­ wörter, möglich ist.

An dieser Stelle sei desweiteren darauf hingewiesen, daß die in Fig. 1 ge­ zeigte Darstellung lediglich schematisch zu verstehen ist. Dies bedeutet etwa, daß selbstverständlich sowohl lineare als auch rotatorische Positions­ meßsysteme erfindungsgemäß ausgestaltet werden können. Daneben kön­ nen die erfindungsgemäßen Maßnahmen selbstverständlich auch in Verbin­ dung mit anderen physikalischen Abtastprinzipien eingesetzt werden, bei­ spielsweise in magnetischen, kapazitiven oder induktiven Positionsmeßsy­ stemen. Ebenso existieren selbstverständlich verschiedenste weitere Mög­ lichkeiten bezüglich der Erzeugung der Referenzsignale und der Anordnung der signalverarbeitenden Komponenten auf Seiten des Positionsmeßsy­ stems etc. im Rahmen der erfindungsgemäßen Überlegungen.

Anhand der Fig. 2 sei nachfolgend anhand eines ersten Ausführungsbei­ spiels das erfindungsgemäße Verfahren inclusive der zugehörigen Vorrich­ tung erläutert. Dargestellt ist hierbei der abgetastete Maßstab 20 in Verbin­ dung mit einem Positions-Zeit-Diagramm sowie einem Diagramm bezüglich eines übertragenen Identifizierungssignales IS.

Auf Seiten des abgetasteten Maßstabes 20 ist in diesem Ausführungsbei­ spiel lediglich eine einzige Referenzmarkierung 22.1 in einer Referenzmar­ kierungsspur 22 seitlich benachbart zu einer Inkrementalteilungsspur 21 an­ geordnet. Über die Referenzmarkierung 22.1 ist eine definierte Absolutposi­ tion zwischen dem Maßstab 20 und der - nicht gezeigten - Abtasteinheit be­ stimmbar. Dargestellt ist im Positions-Zeit-Diagramm der Fig. 2, wie zu Meßbeginn nach dem Einschalten der Versorgungsspannung zum Zeitpunkt t_o zunächst die Relativposition x_rel der beiden zueinander beweglichen Teile über eine Inkrementalmessung bestimmt wird. Die dabei erzeugten Inkre­ mentalsignale A, B ermöglichen noch keine definierte Kenntnis der exakten Absolutposition von Maßstab 20 und Abtasteinheit. Die jeweiligen Inkre­ mentalsignale A, B werden in dieser Meßphase der ersten Zählereinheit zu­ geführt, deren jeweiliger Zählerstand den inkrementalen Positionsdaten x_rel entspricht. Der Zählerstand mit den relativen Positionsdaten x_rel bzw. den inkrementalen Positionsdaten wird nach einer geeigneten Verarbeitung und Aufbereitung in serieller Form als Codewort x_rel(t_n) bzw. Datenwort zu vorge­ gebenen Abfragezeitpunkten t_n (n = 1, 2, 3. . ..) an die nachgeordnete Auswerteeinheit übertragen. Wenngleich auswerteseitig in dieser Meßphase noch keine exakte Positionsregelung aufgrund des noch nicht bekannten Absolutbezuges möglich ist, so kann mit Hilfe der übertragenen inkrementalen Positionsdaten bzw. der Zählerwerte bzgl. der Relativpositionen x_rel(t_n) zumindest bereits die Geschwindigkeits- oder Drehzahlregelung eines Antriebes vorgenommen werden, der die Relativbewegung bewirkt. Hierzu kann auf Seiten der Auswerteeinheit die Relativgeschwindigkeit v der zueinander beweglichen Teile im jeweils vorhergehenden Abfrageintervall ΔT_a beispielsweise über folgende Beziehung bestimmt werden:

v = (x_rel(t_n) - x_rel(t_n-1))/ΔT_a (Gl. 1)

mit
v: Relativgeschwindigkeit der beiden Teile
x_rel(t_n): übertragene inkrementale Positionsdaten zu den Abfragezeit­ punkten t_n bzw. t_n-1
ΔT_a: Dauer des Abfrageintervalles

Zwischen den beiden Abfragezeitpunkten t₃ und t₄ wird zum Zeitpunkt t_R im Beispiel nunmehr die Referenzmarkierung 22.1 auf dem Maßstab 20 über­ fahren und ein entsprechendes Referenzsignal R in bekannter Art und Weise erzeugt bzw. detektiert. Ab diesem Zeitpunkt t_R ist die Absolutposition x_abs der beiden zueinander beweglichen Teile exakt bekannt. Auf die nun­ mehr bekannte Absolutposition x_abs kann in der nachfolgenden Meßphase die weitere Inkrementalmessung bezogen werden.

Sobald zum Zeitpunkt t_R das Referenzsignal R detektiert wird, wird die zweite Zählereinheit im gezeigten Ausführungsbeispiel auf den Positionswert x_abs(t_R) = 0 gesetzt und anschließend ab dem gesetzten Zählerwert x_abs(t_R) = 0 in­ kremental weiter gemessen. Das Referenzsignal R wird hierbei sowohl der zweiten Zählereinheit als auch der Signalverarbeitungseinheit zugeführt. Selbstverständlich kann der Zählerwert x_abs der zweiten Zählereinheit zum Zeitpunkt t_R auch auf einen anderen definierten, absoluten Positionswert x_abs(t_R) gesetzt werden, der ungleich Null ist.

Zum Abfragezeitpunkt t₄ können demzufolge zum ersten Mal korrekte Abso­ lutpositionsdaten in Form des Zählerwertes x_abs(t₄) an die Auswerteeinheit übertragen werden. Diese Absolutpositionsdaten entsprechen wiederum ei­ nem bekannten Zählerstand der zweiten Zählereinheit, der in geeigneter Form als Datenwort im Dualcode bzw. als Codewort aufbereitet an die Aus­ werteeinheit übertragen wird.

In der ersten Meßphase bis zum Erreichen der Referenzmarkierung 22.1 wird zusammen mit den seriell übertragenen inkrementalen Positionsdaten x_rel(t_n) ein Identifizierungssignal IS an die Auswerteeinheit übertragen, an­ hand dessen die Auswerteeinheit erkennt, daß noch kein exakter Absolutbe­ zug bei der Messung hergestellt wurde und derzeit noch die Relativpositi­ onsdaten ohne Absolutbezug übertragen werden. Das Identifizierungssignal IS besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel dabei aus einem Bit, das in Verbindung mit dem Codewort seriell übertragen wird und in dieser Meß­ phase auf "0" gesetzt ist. Nach dem Herstellen des Absolutbezuges durch das Überfahren der Referenzmarkierung 22.1 wird nachfolgend dieses Bit des Identifizierungssignales IS auf "1" gesetzt und ebenfalls seriell in Verbin­ dung mit dem Codewort bezüglich der dann bekannten Absolutposition x_abs zu den Abfragezeitpunkten t_n (n<3) an die Auswerteeinheit übertragen. Auf diese Art und Weise ist gewährleistet, daß auf Seiten der Auswerteeinheit stets die aktuelle Art der Positionsmessung bekannt ist.

Um nunmehr erfindungsgemäß sicherzustellen, daß zu jedem Abfragezeit­ punkt t_n eine korrekte Geschwindigkeits- oder Drehzahlregelung auf Basis der an die Auswerteeinheit übertragenen Daten möglich ist, wird in diesem Ausführungsbeispiel beim Überfahren der Referenzmarkierung 22.1 zum Zeitpunkt t_R über die Signalverarbeitungseinheit der Positionsdifferenzwert Δx zwischen dem letzten relativen Positionswert x_rel(t_R) und dem ersten bekannten absoluten Positionswert x_abs(t_R) auf der Seite des Positionsmeßsystems bestimmt. Der ermittelte Positionsdifferenzwert Δx = x_rel(t_R) - x_abs(t_R) wird zum nachfolgenden Abfragezeitpunkt t₄ zusammen mit dem Codewort bezüglich der Absolutposition und dem Identifizierungssignal IS an die Auswerteeinheit übertragen. Auf Seiten der Auswerteeinheit kann mit Hilfe des Positionsdifferenzwertes Δx damit auch im vorangegangenen Abfrageintervall ΔT_R zwischen den Abfragezeitpunkten t₃ und t₄ korrekt die Relativgeschwindigkeit der beiden zueinander beweglichen Teile bestimmt werden. Dies erfolgt beispielsweise über die folgende Beziehung:

v = (x_abs(t₄) - x_rel(t₃) - Δx)/ΔT_a (Gl. 2)

wobei wie oben gilt:
v: Relativgeschwindigkeit der beiden Teile
x_abs,rel: übertragene Positionswerte zu den Abfragezeitpunkten t₃ und t₄
ΔT_a: Dauer des Abfrageintervalles

Auch im Abfrageintervall ΔT_R vor der erstmaligen Übertragung des Absolut­ positionssignales kann damit die korrekte Geschwindigkeit v der beiden zueinander beweglichen Teile auf Seiten der Auswerteeinheit bestimmt wer­ den. Eine hochpräzise Geschwindigkeitsregelung zu jedem Zeitpunkt ist da­ mit sichergestellt, insbesondere bei der Herstellung des exakten Absolutbe­ zuges.

Die vorab erläuterte Verarbeitung der verschiedenen Zählerstände, Herstel­ len des Absolutbezuges, Berechnen des Positionsdifferenzwertes, Um­ schalten des Identifizierungssignales etc. erfolgt hierbei mit Hilfe der in Fig. 1 angedeuteten Signalverarbeitungseinheit auf Seiten des Positionsmeßsy­ stemes. Diese kann in geeigneter Form hard- oder softwaremäßig ausgebil­ det werden.

Eine zweite mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. Positionsmeßystems sei nachfolgend anhand der Fig. 3 erläutert. Gezeigt ist wiederum ein Positions-Zeit-Diagramm, ein abgetasteter Maßstab 30 sowie ein Diagramm bezüglich des übertragenen Identifizierungssignales IS. Ferner ist unterhalb des Maßstabes 30 eine Achse mit den Absolutpositionen x_abs in willkürlichen Einheiten dargestellt. Im Unterschied zur vorab erläuterten Variante ist nunmehr vorgesehen, auf dem Maßstab 30 zur Herstellung des Absolutbezuges sogenannte ab­ standscodierte Referenzmarkierungen 32.1-32.8 in einer Referenzmarkie­ rungsspur 32 seitlich benachbart zu einer Inkrementalteilungsspur 31 anzu­ ordnen. Um den gewünschten Absolutbezug bei der Positionsmessung her­ zustellen, ist dabei das Überfahren von mindestens zwei Referenzmarkie­ rungen 32.1-32.8 erforderlich, deren Abstand d_nm zueinander über eine In­ krementalmessung bestimmt wird.

Im dargestellten Beispiel wird nach Einschalten der Stromversorgung zum Zeitpunkt t_o zunächst wie in der vorhergehenden Variante die Relativposition x_rel der beiden zueinander beweglichen Teile über eine Relativmessung durch die Abtastung der Inkrementalteilungsspur 31 bestimmt. Die Inkre­ mentalsignale A, B der Abtastung werden hierbei ebenfalls einer ersten Zählereinheit zugeführt, die die Zählerwerte in Form der Relativpositionen von x_rel = 0 beginnend in dieser Meßphase aufsummiert. Die Zählerwerte x_rel(t_n) der ersten Zählereinheit bzgl. der Relativposition von Maßstab 30 und Abtasteinheit werden wiederum als inkrementale Positionsdaten in serieller Form als Dualwort codiert zu den Abfragezeitpunkten t_n (n = 1, 2, 3. . ..) an die nachgeordnete Auswerteeinheit übertragen.

Zwischen den Abfragezeitpunkten t₁ und t₂ wird hierbei das erste Mal eine Referenzmarkierung 32.4 überfahren, zwischen den Abfragezeitpunkten t₃ und t₄ eine zweite Referenzmarkierung 32.5; der zwischen diesen Refe­ renzmarkierungen liegende Abstand d₄₅ = 10,04 wird über die Inkremental­ messung bestimmt. Aufgrund des bekannten Abstandes d₄₅ zwischen den beiden überfahrenen Referenzmarkierungen 32.4 und 32.5 ist demzufolge zum Zeitpunkt t_R die exakte Absolutposition x_abs(t_R) = 30 des Maßstabes 30 in Bezug auf die - nicht dargestellte - Abtasteinheit bekannt. Ab dem Abfrage­ zeitpunkt t₄ kann somit die exakte Absolutposition x_abs(t₄) zwischen den bei­ den beweglichen Teilen zu den Abfragezeitpunkten t_n (n ≧ 4) an die Aus­ werteeinheit übertragen werden. Beim Überfahren der zweiten Referenz­ markierung 32.5 wird eine zweite Zählereinheit hierzu auf den korrekten Ab­ solutpositionswert x_abs = 30 gesetzt und nachfolgend der Zählerstand der zweiten Zählereinheit über die Inkrementalmessung aktualisiert, indem eine entsprechende Aufsummierung erfolgt.

Um nunmehr wiederum zu jedem Zeitpunkt eine korrekte Geschwindigkeits­ bestimung auf Seiten der Auswerteeinheit und demzufolge eine entspre­ chende -regelung derselben zu ermöglichen, wird beim Überfahren der Re­ ferenzmarkierung 32.5 zum Zeitpunkt t_R der Positionsdifferenzwert Δx zwi­ schen dem letzten relativen Positionswert x_rel(t_R) der ersten Zählereinheit und dem ersten bekannten absoluten Positionswert x_abs(t_R) der zweiten Zäh­ lereinheit auf der Seite des Positionsmeßsystems bestimmt. Der ermittelte Positionsdifferenzwert Δx = x_rel(t_R) - x_abs(t_R) wird auch im zweiten Ausführungsbeispiel zum nachfolgenden Abfragezeitpunkt t₄ zusammen mit dem Codewort bezüglich der Absolutposition x_abs(t4) und einem Identifizierungssignal IS an die Auswerteeinheit übertragen. Bezüglich des Identifizierungssignales IS sei im übrigen auf das oben erläuterte erste Ausführungsbeispiel verwiesen.

Auf Seiten der Auswerteeinheit kann mit Hilfe des Positionsdifferenzwertes Δx damit auch im vorangegangenen Abfrageintervall ΔT_R zwischen den Ab­ fragezeitpunkten t₃ und t₄ z. B. über die bereits oben angegebene Gleichung (2) korrekt die Relativgeschwindigkeit der beiden zueinander beweglichen Teile bestimmt werden. Auch zum Zeitpunkt der Herstellung des Absolutbe­ zuges ist somit eine exakte Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlregelung mög­ lich.

Die verschiedenen Komponenten der in Figur gezeigten Positionsmeßein­ richtung übernehmen auch im zweiten Ausführungsbeispiel die grundsätzlich ähnlichen Aufgaben wie im erläuterten ersten Ausführungsbeispiel.

In den beiden bislang erläuterten Ausführungsbeispielen war jeweils vorgesehen, den Positionsdifferenzwert Δx auf Seiten des Positionsmeßsystems zu ermitteln und an die nachgeordnete Auswerteeinheit zu übertragen. Nachfolgend seien zwei weitere erfindungsgemäße Varianten erläutert, in denen die Bildung des Positionsdifferenzwertes Δx auf Grundlage der übertragenen Daten erst auf Seiten der Auswerteeinheit erfolgt.

So zeigt Fig. 4 wiederum ein Positions-Zeit-Diagramm, einen abgetasteten Maßstab 40 sowie ein Diagramm bezüglich des übertragenen Identifizierungssignales IS. Ferner ist unterhalb des Maßstabes 40 eine Achse mit den Absolutpositionen x_abs in willkürlichen Einheiten dargestellt. Nachfolgend sei lediglich auf die entscheidenden Unterschiede dieser Variante gegenüber dem Beispiel in Fig. 2 eingegangen; ansonsten sei in Bezug auf die Beschriftung und die Bezugszeichen auf Fig. 2 verwiesen. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel in Fig. 2 ist nunmehr vorgesehen, auch dem Erreichen der Referenzmarkierung 42.1 weiterhin inkrementale Positionsdaten x_rel(t_n) neben bzw. zusätzlich zu den Absolutpositionsdaten x_abs(t_n) zu übermitteln. Dies erfolgt durch die serielle Übertragung der entsprechenden Zählerstände der beiden Zählereinheiten im Rahmen des vorgesehenen Übertragungsprotokolles. Die Bildung des Positionsdifferenzwertes Δx, die zur präzisen Geschwindigkeitsregelung erforderlich ist, erfolgt auf Grundlage der übertragenen Positionsdaten bzw. Zählerstände dann erst auf Seiten der Auswerteeinheit. Hierbei wird der Positionsdifferenzwert Δx in der Auswerteeinheit ebenso gebildet wie in den vorhergehenden Beispielen.

Ein ähnliches Vorgehen ist auch im vierten Ausführungsbeispiel vorgesehen, das anhand der Fig. 5 kurz beschrieben sei. Diese Variante entspricht wiederum grundsätzlich dem in Fig. 3 bereits ausführlich erläuterten Beispiel mit abstandscodierten Referenzmarkierungen. Es sei demzufolge nur auf die Unterschiede zur bereits beschriebenen Ausführungsform eingegangen.

Wie im Beispiel der Fig. 4 ist vorgesehen, nach dem Herstellen des Absolutbezuges, d. h. dem Überfahren der zweiten Referenzmarkierung 52.4 zum Zeitpunkt t_R, neben den Absolutpositionsdaten x_abs(t_n) auch weiterhin die inkrementalen Positionsdaten x_abs(t_n) an die Auswerteeinheit zu übertragen. Dies erfolgt wiederum durch die entsprechende Übertragung der jeweiligen Zählerstände der beiden Zählereinheiten zu den Abfragezeitpunkten t_n in serieller Form. Die Bildung des Positionsdifferenzwertes Δx erfolgt wie vorab erläutert demzufolge erst wieder in der Auswerteeinheit auf Grundlage der übertragenen Daten bzgl. relativer und absoluter Position.

Neben den beschriebenen Ausführungsbeispielen existieren selbst­ verständlich noch diverse weitere Möglichkeiten, die erfindungsgemäßen Verfahren geeignet abzuwandeln.

Claims (14)

1. Verfahren zum Betrieb eines Positionsmeßsystems, wobei

• - nach dem Meßbeginn Inkrementalsignale (A, B) bezüglich der Rela­ tivposition zweier zueinander beweglicher Teile über das Positionsmeß­ system erzeugt und an eine Auswerteeinheit (5) inkrementale Positions­ daten (x_rel(t_n)) in serieller Form zu vorgegebenen Abfragezeitpunkten (t_n) übertragen werden,
• - ab einer bekannten, definierten Absolutposition der beiden zueinan­ der beweglichen Teile Absolutpositionsdaten (x_abs(t_n)) zu den vorgege­ benen Abfragezeitpunkten (t_n) an die Auswerteeinheit (5) in serieller Form übertragen werden und
• - nach dem Erreichen der Absolutposition ein Positionsdifferenzwert (Δx) gebildet wird, der die im vorangegangenen Abfrage-Intervall be­ stimmte Differenz zwischen den zuletzt bestimmten inkrementalen Posi­ tionsdaten (x_rel) und den erstmalig bestimmten Absolutpositionsdaten (x_abs) angibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Positionsdifferenzwert (Δx) auf Seiten des Positionsmeßsystems gebildet wird und bei der erstmaligen Übertragung von Absolutpositionsdaten (x_abs(t_n)) der Positionsdifferenzwert (Δx) zusätzlich an die Auswerteeinrichtung übertragen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die inkrementalen Positionsdaten (x_rel(t_n)) auf der Seite des Positionsmeßsystems über eine erste Zäh­ lereinheit (1) und die Absolutpositionsdaten (x_abs(t_n)) über eine zweite Zählereinheit (2) bestimmt werden und bei der erstmaligen Übertragung der Absolutpositionsdaten (x_abs(t_n)) zusätzlich die Differenz der beiden Zählerstände bei der definierten Absolutposition als Positionsdifferenz­ wert (Δx) an die Auswerteeinheit (5) übertragen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei bis zum erstmaligen Erreichen einer Referenzmarkierung (22.1) auf dem Maßstab (20) des Positionsmeßsy­ stems an einer definierten Absolutposition inkrementale Positionsdaten (x_rel(t_n)) an die Auswerteeinheit (5) übertragen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei inkrementale Positionsdaten (x_rel(t_n)) an die Auswerteeinheit (5) übertragen werden, bis zwei Referenzmarkie­ rungen (32.4, 32.5) auf dem Maßstab (30) des Positionsmeßsystems überfahren wurden, aus deren Relativabstand (d₄₅) sich die definierte Absolutposition der zweiten überfahrenen Referenzmarkierung (32.5) auf dem Maßstab (30) bestimmen läßt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei sowohl bezüglich der inkrementalen Positionsdaten (x_rel(t_n)) wie auch bezüglich der Absolutpositiondaten (x_abs(t_n)) jeweils ein eindeutiges Identifizierungssignal (IS) bezüglich der gerade übertragenen Signalart an die Auswerteeinheit (5) übertragen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das übertragene Identifizierungs­ signal (IS) zwei mögliche, logische Zustände einnehmen kann, die ein­ deutig mit der Übertragung der inkrementalen Positionsdaten (x_rel(t_n)) oder der Absolutpositionsdaten (x_abs(t_n)) verbunden sind.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei nach dem Erreichen der Absolutposition sowohl inkrementale Positionsdaten (x_rel(t_n)) als auch Absolutpositionsdaten (x_abs(t_n)) vom Positionsmeßsystem an die Auswerteeinheit (5) übertragen werden und die Bildung des Positionsdifferenzwertes (Δx) aus den übertragenen Daten (x_rel(t_n), (x_abs(t_n))) auf Seiten der Auswerteeinheit (5) erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mit Hilfe des Positionsdifferenzwertes die Relativgeschwindigkeit zwischen den zueinander beweglichen Teilen in einem Abfrageintervall bestimmt wird, das der erstmaligen Übertragung von Absolutpositionsdaten (x_abs(t_n)) vorhergeht.

10. Positionsmeßsystem zur Bestimmung der Relativposition zweier zueinander beweglicher Teile, das neben der seriellen Übertragung von inkrementalen Positionsdaten (x_rel(t_n)) an eine Auswerteeinheit (5) auch eine serielle Übertragung von Absolutpositionsdaten (x_abs(t_n)) ermöglicht, sobald erstmalig eine bekannte, definierte Absolutposition der beiden zueinander beweglichen Teile erreicht ist, wobei auf Seiten des Positionsmeßsystems (10) zwei Zählereinheiten (1, 2) angeordnet sind und eine erste Zählereinheit (1) ausgangsseitig die inkrementalen Positionsdaten (x_rel(t_n)) liefert, während eine zweite Zählereinheit (2) ausgangseitig die Absolutpositionsdaten (x_abs(t_n)) liefert.

11. Positionsmeßsystem nach Anspruch 10, wobei den beiden Zählereinheiten eine Signalverarbeitungseinheit (3) nachgeordnet ist, die gewährleistet, daß bei der erstmaligen Übertragung von Ab­ solutpositionsdaten (x_abs(t_n)) ein Positionsdifferenzwert (Δx) an die Aus­ werteeinheit (5) übertragbar ist, der die Differenz zwischen den zuletzt bestimmten inkrementalen Positiondaten und den erstmalig bestimmten Absolutpositionsdaten angibt.

12. Positionsmeßsystem nach Anspruch 10, wobei mit den inkrementalen Positionsdaten (x_rel(t_n) als auch mit den Absolutpositionsdaten (x_abs(t_n)) jeweils zugehöriges Identifizierungssignal (IS) an die Auswerteeinheit (5) übertragbar ist.

13. Positionsmeßsystem nach Anspruch 10, wobei zur Bestimmung einer Absolutposition mindestens eine Referenzmarkierung (22.1) auf dem Maßstab (20) der Positionsmeßeinrichtung (10) an einer definierten Ab­ solutposition angeordnet ist.

14. Positionsmeßsystem nach Anspruch 10, wobei zur Bestimmung einer Absolutposition mindestens zwei Referenzmarkierungen (32.4, 32.5) auf dem Maßstab (30) der Positionsmeßeinrichtung (10) mit einem eindeutig definierten Abstand (d₄₅) zueinander angeordnet sind.