DE2001350C - Einrichtung mit einer Photozellenanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung mit einer Photozellenanordnung zur Erzeugung von Impulsen in Abhängigkeit von einer Relativbewegung zwischen der Photozellenanordnung und einem äquidistant geteilten Maßstnh hei der die Pnotozellennnordnungaus mehreren in Reihe längs des Maßstabes angeordneten, gleichen Abstand zueinander aufweisenden Photozellen mit gleichen photosensitiven Oberflächen besteht und ein die in Abhängigkeit von der Bewegung des Maßstabes jeweils von zwei benachbarten Photozeüer' erzeugten, veränderlichen Signale erfassender Differenzgeber vorgesehen ist.

Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art sind zehn Photozellen um je ein Zehntel der Teilung gegeneinander verset?r zwischen zwei Teilstrichen des Maß-Stabes angeordnet, um bei einer Verschiebung desselben um eine ganze Teilung zehn Signale zu erzeugen. Die in der Reihenanordnung ungeradzahligen Photozellen sind in einem ersten Zweig und die geradzahligen Photozellen sind in einem zweiten Zweig einer Brückenschaltung angeordnet, die als Differenzgeber wirkt und so ausgelegt ist, daß sie immer dann abgeglichen ist und ein Abgleichsignal ausgibt, wenn zwei benachbarte Photozellen gleich stark beleuchtet sind. Ein Lichtstrich des Maßstabes darf dabei nur maximal zwei benachbarte Photozellen abdecken. Der Nachteil dieser bekannten Einrichtung besteht darin, daß die Teilung des Maßstabes nicht enger als de^- von den zehn Photozellen beanspruchte Platz sein kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei mit dieser gleicher Wirkungsweise, also Lieferung eines Differenzabgleichs ein nur einem Punkt bei einer Relativbewegung zwischen der Photozellenanordnung und dem Maßstab, eine feinere Teilung des Maß-Stabes zuläßt.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zehn oder elf Photozellen in einer Teilung

40

2 ■ 20

angeordnet und zu zehn Photu/ellenpaaren zusammengeschaltet sind und jedem Photozellenpaar ein Differenzgeber zugeordnet ist und daß bei der Teilung 4:

a =-

h 20

der Innenabstand zwischen zwei benachbarten Photozellen höchstens gleich und bei der Tilgung

h 2

b 20

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deren Auücnabstand mindestens gleich der Periode der Teilung ist.

Hs ist in diesem Zusammenhang bereits bekannt, drei Photozellen um ein Drittel der Maßabteiluiig versetzt anzuordnen, um drei phasenverschobene Signale So zu erzeugen, die dann elektronisch kombiniert und im zehn Signalen weitmerarbcitct werden. Durch die erhaltenen zehn Signale wird das gan/c Ί cilungsiniervall dezimal unterteilt. Die eriindungsgeinade Einrichtung arbeitet demgegenüber genauer.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung schematiscn dargestellten Aiisführungs- beispieles näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung der Einzelteile der Einrichtung,

F i g. 2 in vergrößertem Maßstab die Photozellenanordnung für die Einrichtung gemäß F i g. 1 und

F i g. 3 das Schaltbild für die Photozallenanordnung gemäß F i g. 2.

Gemäß F i g. I ist ein Maßstab 1 aus Glas mit trapezförmigem Querfchnitt an einem nicht dargestellten, beweglichen Maschinenschlitten befestigt. Auf einer Grundfläche 2 des Trapezes ist eine Reihe von äquidistanten Teilstrichen 3 aufgebracht. Der Maßstab 1 weist unter einem Winkel von 45" zur Grundfläche 2 geneigte Seitenflächen 4 und 5 auf, Eine Projektionslampe 6 beleuchtet über eine Kondensorlinse 7 den Maßstab 1 in der Weise, daß das Licht senkrecht auf die Grundfläche 2 und durch diese hindurch unter einem Winkel von 45" auf die geneigte Seitenfläche 4 des Maßstabes 1 fällt. Das Licht wird hierbei total reflektiert, so daß es in dem Maßstab 1 parallel zur Grundfläche 2 verläuft und auf die andere, ebenfalls um 45° zur Lichtachse geneigte Seitenfläche 5 fällt. An der Seitenfläche 5 findet somit ebenfalls eine Totalreflexion des Lichtes statt, so daß das Licht wiederum senkrecht zur Grundfläche 2 aus dem Maßstab 1 austritt, wobei es die auf der Grundfläche 2 aufgebrachten Teilstriche3 durchsetzt. Im Wege des austretenden Lichtes ist sodann eine Projektionsoptik 8 angeordnet, die einen Ausschnitt aus dem Maßstab 1 vergrößert in einer Projektionsebene £ abbildet. In der Projektionsebene £ ist eine Maske M angeordnet, welche Ausnehmungen A aufweist. Hinter den Ausnehmungen A sind Photozellen Fangeordnet. Die Ausnehmungen A geben für die Photozellen/"jeweils eine genau definierte, wirksame Empfangsfläche vor.

Die Projektionslampe 6, die Kondensorlinse 7, die Projektionsoptik 8 und die Maske M mit den dahinter angeordneten Photozellen F bilden eine starre Anordnung, die mit einem nicht dargestellten feststehenden Maschinenteil verbunden ist.

Gemäß F i g. 2 ist das vergrößerte Abbild des Maßstabes 1 auf der in der Projektionsebene E angeordneten Maske M dargestellt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen speziellen Maßstab 1, bei dem die Breite B der Teilstriche 3 der Breite L der Lücken zwischen den Teilstrichen entspricht. Bei diesem speziellen Maßstab findet ein Hell-Dunkel-Übergang und ein Dunkel-Hell-Ubergangjeweils innerhalb der Breite eines Teilstriches bzw. einer Lücke statt. Die Teilung des Maßstabes ist mit b bezeichnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt z. B. der Maßstab 1 eine ΒΟ-μ-Teilung, so daß sich bei 20facher Vergrößerung des Maßstabes in der Projektionsebene E eine Breite von 800 μ für einen Teilstrich bzw. eine Lücke ergibt. Elf Photozellen F₁ bis F₁₁ sind hinter den Ausnehmungen A in der MasKc M angeordnet. Die elf Photozellen F, und F₁₁ sind zur Signalauswertung zu zehn Paaren von Photozellen F₁-T₂, F₁-F;, usw. zusammengeschart, wobei jedes Photozellenpaar ein Signal liefert, wie dies an Hand der F i g. 3 nachfolgend noch näher erläutert wird. Entsprechend den zehn Photozellenpaaren und den zehn von ihnen gelieferten Signalen sind die Ausnehmungen Λ und damit die wirksamen Empfangsllai hen der l'huto/cllen F₁ bis F₁, in einem gegenseitigen Absland von

h b a ;

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angeordnet, wobei b die Teilung des Maßstabes I dar-

stellt. Aus Gründen der Platzersparnis sind die Ausnehmungen A und die dahinter angeordneten Photozellen F₁ bis F_n in der Höhe jeweils versetzt angeordnet, wie dies ebenfalls aus der Fig. 1 ersichtlich ist.

Gemäß F i g. 3 sind die Photozellen F₁ bis F₁₁ jeweiii in der Weise zu Photozellenpaaren zusammengefaßt, daß jede Photozelle mit der vorangehenden und nachfolgenden Photozelle ein Paar bildet. Von den Photozellen F₁ bis F₁₁ erzeugte Photospannungen U (F₁) bis U(F_n) werden in den nachgeschalteten Verstärkern V₁ bis K₁₁ verstärkt. Die verstärkten Spannungen U₁* bis U'_u werden den Eingängen von Differenzverstärkern DV₁ bis OK₁₀ zugeführt. Anden Ausgängen der Differenzverstärker DV, bis DK₁₀ werden die verstärkten Differenzspannungen ι*

U (J₀) = A (U,* - U₁*) bis U (J₉) = A (W₁₁ - £/,'„) in Abhängigkeit von dem Versc'Jebeweg S des Maßstabes ausgegeben. Der Verlauf dieser Differenzspannungen ist in der rechten Hälfte der Zeichnung hinter «o den Ausgängen der Differenzverstärker angegeben.

Signale innerhalb der Teilung des Maßstabes können somit gewonnen werden, indem beispielsweise das Kriterium der verschwindenden Differenzspannungen herangezogen wird. In diesem Fail wird immer dann ein Signal ausgegeben, wenn die beiden Photozellen eines Photozellenpaares in gleichem Maße abgedeckt sind. Im in der F i g. 2 dargestellten Fall sind dies die Photozellen F₁ und F₂. Bei einer Verschiebung des Rasters um ein Zwanzigstel der Teilung sind die Photozellen F₂ und F₃ in gleichem Maße abgedeckt, so daß für diese der Differenzabgleich gegeben ist. Bei weiteren Verschiebungen des Maßstabes um jeweils ein Zwanzigstel der Teilung erfolgt der Differenzabgleich sukzessiv an den nachfolgend angeordneten Photozellenpaaren, bis nach einer Verschiebung um die halbe Teilung der Ausgangszustand wieder hergestellt ist. Bei einer Verschiebung des Maßstabes um 40 μ erzeugen somit die zehn Photozellenpaare zusammen mit den zehn nachgeschalteten Differenzverstärkern zehn Signale, wodurch das halbe Teilungsinterva'l in Abschnitte von 4 μ unterteilt wird.

Eine noch feinere Unterteilung des Teilungsintervalls erzielt man, wenn man sowohl bei der Unterschreitung als auch bei der Überschreitung der von den Differenz-Verstärkern DV₁ bis DK₁₀ ausgegebenen Differenzspannungen U (/J₀) bis U(O₉) unter bzw. über einen vorgebbaren Schwell wert je ein Signal erzeugt, wie dies in der rechten Hälfte der F i g. 3 dargestellt ist. Auf diese Weise erhält man bereits bei einer Verschiebung des Maßstabes 1 um 2 μ ein Signal. Das halbe' Intervall von 40 μ wird durch 20 Signale unterteilt. Schaltungstechnisch kann diese Signalnii'iluni» in der Weise erfolgen, indem den Differenzverstärker!!/Jl", bis DV₁₀ jeweils betragbildende Stufen und Signalformerstufen mit einstellbarer Ansprechschwelle nachgeschaltet werden. Durch Differenzierung der Alisgangsimpulse erhält man 20 Einzelimpulse bei einer Verschiebung des Maßstabes um 40 a.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung mit einer Photozellenanordniing zur Erzeugung von Impulsen in Abhängigkeit von einer Relativbewegung zwischen der Photozellenanordnung und einem äquidistant geteilten Maßstab, bei der die P'rvjtozellenanordnung aus mehreren in Reihe längs dt; Maßstabes angeordneten, gleichen Abstand zueinander aufweisenden Photozellen mit gleichen photosensitiven Oberflächen besteht und ein die in Abhängigkeit von der Bewegung des Maßstabes jeweils von zwei benachbarten Photozellen erzeugten, veränderlichen Signale erfassender Differenzgeber vorgesehen ist, d adurch gekennzeichnet, daß zehn oder . elf Photozellen (F₁ bis F₁₁) in einer Teilung

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angeordnet und zu zehn Photozellenpaaren zusammengeschaltet sind und jedem Photozellenpaar ein Differenzgeber (DV) zugeordnet ist, und daß bei der Teilung

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der Innenabstand (s) zwischen zwei benachbarten Photozellen höchstens gleich und bei der Teilung

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deren Außenabstand (I) mindestens gleich der Periode der Teilung ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Photozelle (F) eine Ausnehmung (A) einer Maske (M) zugeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den als Differenzgeber vorgesehenen Differentialverstärkern (DV) Signalformerstufen mit einstellbarer Ansprechichwelle nachgeschaltet sind.

a =

a — —

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen