DE19856708A1 - Verfahren zum Betrieb eines Positionsmeßsystems und geeignetes Positionsmeßsystem hierzu - Google Patents
Verfahren zum Betrieb eines Positionsmeßsystems und geeignetes Positionsmeßsystem hierzuInfo
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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
to zunächst die Relativposition xrel 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 xrel
entspricht. Der Zählerstand mit den relativen Positionsdaten xrel bzw. den
inkrementalen Positionsdaten wird nach einer geeigneten Verarbeitung und
Aufbereitung in serieller Form als Codewort xrel(tn) bzw. Datenwort zu vorge
gebenen Abfragezeitpunkten tn (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 xrel(tn) 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 ΔTa beispielsweise über folgende
Beziehung bestimmt werden:
v = (xrel(tn) - xrel(tn-1))/ΔTa (Gl. 1)
mit
v: Relativgeschwindigkeit der beiden Teile
xrel(tn): übertragene inkrementale Positionsdaten zu den Abfragezeit punkten tn bzw. tn-1
ΔTa: Dauer des Abfrageintervalles
v: Relativgeschwindigkeit der beiden Teile
xrel(tn): übertragene inkrementale Positionsdaten zu den Abfragezeit punkten tn bzw. tn-1
ΔTa: Dauer des Abfrageintervalles
Zwischen den beiden Abfragezeitpunkten t3 und t4 wird zum Zeitpunkt tR 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 tR ist die Absolutposition
xabs der beiden zueinander beweglichen Teile exakt bekannt. Auf die nun
mehr bekannte Absolutposition xabs kann in der nachfolgenden Meßphase
die weitere Inkrementalmessung bezogen werden.
Sobald zum Zeitpunkt tR das Referenzsignal R detektiert wird, wird die zweite
Zählereinheit im gezeigten Ausführungsbeispiel auf den Positionswert xabs(tR)
= 0 gesetzt und anschließend ab dem gesetzten Zählerwert xabs(tR) = 0 in
kremental weiter gemessen. Das Referenzsignal R wird hierbei sowohl der
zweiten Zählereinheit als auch der Signalverarbeitungseinheit zugeführt.
Selbstverständlich kann der Zählerwert xabs der zweiten Zählereinheit zum
Zeitpunkt tR auch auf einen anderen definierten, absoluten Positionswert
xabs(tR) gesetzt werden, der ungleich Null ist.
Zum Abfragezeitpunkt t4 können demzufolge zum ersten Mal korrekte Abso
lutpositionsdaten in Form des Zählerwertes xabs(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
xrel(tn) 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 xabs
zu den Abfragezeitpunkten tn (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 tn 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 tR über die Signalverarbeitungseinheit der Positionsdifferenzwert
Δx zwischen dem letzten relativen Positionswert xrel(tR) und dem ersten
bekannten absoluten Positionswert xabs(tR) auf der Seite des
Positionsmeßsystems bestimmt. Der ermittelte Positionsdifferenzwert Δx =
xrel(tR) - xabs(tR) 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 ΔTR zwischen den Abfragezeitpunkten t3 und t4 korrekt die
Relativgeschwindigkeit der beiden zueinander beweglichen Teile bestimmt
werden. Dies erfolgt beispielsweise über die folgende Beziehung:
v = (xabs(t4) - xrel(t3) - Δx)/ΔTa (Gl. 2)
wobei wie oben gilt:
v: Relativgeschwindigkeit der beiden Teile
xabs,rel: übertragene Positionswerte zu den Abfragezeitpunkten t3 und t4
ΔTa: Dauer des Abfrageintervalles
v: Relativgeschwindigkeit der beiden Teile
xabs,rel: übertragene Positionswerte zu den Abfragezeitpunkten t3 und t4
ΔTa: Dauer des Abfrageintervalles
Auch im Abfrageintervall ΔTR 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 xabs 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 dnm zueinander über eine In
krementalmessung bestimmt wird.
Im dargestellten Beispiel wird nach Einschalten der Stromversorgung zum
Zeitpunkt to zunächst wie in der vorhergehenden Variante die Relativposition
xrel 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 xrel = 0 beginnend in dieser Meßphase aufsummiert. Die Zählerwerte
xrel(tn) 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 tn (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 tR die exakte Absolutposition xabs(tR) = 30 des Maßstabes 30 in
Bezug auf die - nicht dargestellte - Abtasteinheit bekannt. Ab dem Abfrage
zeitpunkt t4 kann somit die exakte Absolutposition xabs(t4) zwischen den bei
den beweglichen Teilen zu den Abfragezeitpunkten tn (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 xabs = 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 tR der Positionsdifferenzwert Δx zwi
schen dem letzten relativen Positionswert xrel(tR) der ersten Zählereinheit und
dem ersten bekannten absoluten Positionswert xabs(tR) der zweiten Zäh
lereinheit auf der Seite des Positionsmeßsystems bestimmt. Der ermittelte
Positionsdifferenzwert Δx = xrel(tR) - xabs(tR) wird auch im zweiten
Ausführungsbeispiel zum nachfolgenden Abfragezeitpunkt t4 zusammen mit
dem Codewort bezüglich der Absolutposition xabs(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 ΔTR 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 xabs 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 xrel(tn) neben bzw. zusätzlich zu den Absolutpositionsdaten
xabs(tn) 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 tR, neben den Absolutpositionsdaten xabs(tn) auch weiterhin die
inkrementalen Positionsdaten xabs(tn) an die Auswerteeinheit zu übertragen.
Dies erfolgt wiederum durch die entsprechende Übertragung der jeweiligen
Zählerstände der beiden Zählereinheiten zu den Abfragezeitpunkten tn 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 (xrel(tn)) in serieller Form zu vorgegebenen Abfragezeitpunkten (tn) übertragen werden,
- - ab einer bekannten, definierten Absolutposition der beiden zueinan der beweglichen Teile Absolutpositionsdaten (xabs(tn)) zu den vorgege benen Abfragezeitpunkten (tn) 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 (xrel) und den erstmalig bestimmten Absolutpositionsdaten (xabs) angibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Positionsdifferenzwert (Δx) auf
Seiten des Positionsmeßsystems gebildet wird und bei der erstmaligen
Übertragung von Absolutpositionsdaten (xabs(tn)) der
Positionsdifferenzwert (Δx) zusätzlich an die Auswerteeinrichtung
übertragen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die inkrementalen Positionsdaten
(xrel(tn)) auf der Seite des Positionsmeßsystems über eine erste Zäh
lereinheit (1) und die Absolutpositionsdaten (xabs(tn)) über eine zweite
Zählereinheit (2) bestimmt werden und bei der erstmaligen Übertragung
der Absolutpositionsdaten (xabs(tn)) 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
(xrel(tn)) an die Auswerteeinheit (5) übertragen werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei inkrementale Positionsdaten (xrel(tn))
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 (xrel(tn)) wie auch bezüglich der Absolutpositiondaten
(xabs(tn)) 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 (xrel(tn))
oder der Absolutpositionsdaten (xabs(tn)) verbunden sind.
8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei nach dem Erreichen der
Absolutposition sowohl inkrementale Positionsdaten (xrel(tn)) als auch
Absolutpositionsdaten (xabs(tn)) vom Positionsmeßsystem an die
Auswerteeinheit (5) übertragen werden und die Bildung des
Positionsdifferenzwertes (Δx) aus den übertragenen Daten (xrel(tn),
(xabs(tn))) 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 (xabs(tn))
vorhergeht.
10. Positionsmeßsystem zur Bestimmung der Relativposition zweier
zueinander beweglicher Teile, das neben der seriellen Übertragung von
inkrementalen Positionsdaten (xrel(tn)) an eine Auswerteeinheit (5) auch
eine serielle Übertragung von Absolutpositionsdaten (xabs(tn))
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 (xrel(tn)) liefert, während eine zweite Zählereinheit (2)
ausgangseitig die Absolutpositionsdaten (xabs(tn)) 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 (xabs(tn)) 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 (xrel(tn) als auch mit den Absolutpositionsdaten (xabs(tn))
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.
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