DE2022151A1

DE2022151A1 - Fehlersicherung bei inkrementalen Messsystemen

Info

Publication number: DE2022151A1
Application number: DE19702022151
Authority: DE
Inventors: Wilfried Woehler
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1970-04-25
Filing date: 1970-05-06
Publication date: 1971-10-28
Also published as: FR2086354A1; DE2022151B2; DE2022151C3; CH529336A

Description

DH. JOHAIiKES IISIDEKHAIN 23. April

Fehlersicherung bei inkrementalen Meßsysteinen

Das Hauptpatent (Patentanmeldung

P 20 20 393.4 ) betrifft ein Verfahren zur Fehlersicherung bei inkrementalen Meßsystemen zur rieh— tungsabhängigen Wegemessung mittels zueinander phasenversetzter elektrischer Abtastsignale, an denen beim Meßyorgang eine Kontrolle des Phasenwin— kels und/oder der Amplitudenhöhe durchgeführt wird. Die vorliegende Erfindung hat eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach dem Hauptpatent zum Gegenstand.

Sie ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß direkt an den Analogsignalen eine Kontrolle des Phasenwinkels und der Amplitudenhöhe durchgeführt wird, und daß bei fehlerhaften Pha.senlagen und/oder Amplitudenhöhen der Analogsignale eine Fehlermeldung erfolgt. · . ^:

Bei einer möglichen Anordnung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Analogsignale an eine Gleichrichterschaltung gelegt, an deren einem Ausgang jeweils das höc|iste der Eingangssignale positiver Polarität und en deren anderem Ausgang! jeweils das höchste der Eingangssignale negativer Polarität wirksam wird. Aus den gleichgerichteten

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OR[GJMALiNSPECTED

Analogsignaleri wird nachfolgend ein Differenz— signal erzeugt, dem eine konstante Schwellen— spannung überlagert wird. Beim Unterschreiten des Schwellenwertes spricht eine Kippschaltung an, deren Ausgangssignal eine Fehlermeldung auslöst.

Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht bei inkrementalen Meßsystemen eine sichere Fehler— prüfung und zeichnet sich zudem durch eine einfache Bauweise aus.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.

In der Zeichnung zeigt

Figur 1 eine Anordnung zur Ausübung des erfin—

dungsgemäßen Verfahrens, Figur 2 einen Signalverlauf zu Figur Λ mit richtiger Phasenlage und Amplituden—

höhe der Abtastsignale, Figur 3 einen Signalverlauf zu Figur 1 bei fehlerhafter Phasenlage der Abtast—

signale *
Figur 4 einen Signalverlauf zu Figur Λ bei fehlerhafter Amplitudenhöhe der Abtast— signale.

Die Figur 1 zeigt beispielsweise eine lichtelektrische Gitterabtasteinrichtung, bei der die erfindungsgemäße Anordnung zur Fehlerprüfung angewandt werden soll.
Ein Gittermaßstab 100 und eine darüber gleitende Gitter-

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0AD ORIGINAL

abtastplatte 200 werden mittels einer Lampe 500 über einen Kondensor 400 beleuchtet. Objektive 5Q, 5Oy., 60 und 60- bilden die die Gitter 100/200 durchsetzenden Lichtbündel auf '.''■■■ Fotoelemente 70, 70^, 80 und 8O₁ ab, die in Figur 1 analog den Teilungen an der Gitterabtast— platte 200 um etwa ^/4 der Gitturltonstante zueinander versetzt angeordnet sind. Auf Grund dieser Anordnung stehen jeweils die Ausgangs— signale des ersten und dritten Fotoelementes 70 und 7O/1 bzw. des zweiten und vierten Fotoelementes 80 und 80,. in Gegenphase zueinander. Die Ausgänge der Fotoelemente 70 und 70^ sind an eine elektri— sehe Baueinheit 75» die Ausgänge der Fotoelemente 80 und 80^ an eine elektrische Baueinheit 85 gelegt, die in der bei bekannten Gegentaktschaltungen üblichen V/eise aus den Eingangssignalen jeweilsein Differenzsignal bilden.

Die Ausgangssignale der Baueinheit 75 bzw. 85, die im Ausführungsbeispiel um etwa 90° zueinander phasenversetzt sind, werden in Verstärkern 90 und 95 verstärkt und über die Ausgänge 110 und 120 Impulsformerstufen (Trigger) 13O und 140 zugeführt. Die so erzeugten Rechtecksignale T.CQ und T^gQ steuern über die Triggerausgänge 150 und 160 eine elektrische Richtungsdiskriminator— und Zählschaltung 170. Die vorstehend beschriebene Anordnung ist bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung. Die Erfindung besteht darin, daß zur Fehlersieherung direkt an den Analogsignalen S-a-λ und-S^pA dieser Anordnung eine Kontrolle des Phasenwinkels und der Amplitudenhohe durchgeführt wird. Zu diesem Zweck sind die Verstärkereusgänge 110 und 120 an eine Gleichrichterschaltungii5 gelegt, βη deren einem Ausgang 116 jeweils das höchste der Eingangssignale

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positiver Polarität und en deren anderem Ausgang 117 Jeweils das höchste der Eingangssignale negativer Polarität vrirksam wird. In Figur 1 wird beispielsweise dem Analogsignal 'S^g in . einer elektrischen Baueinheit 118 eine konstante Schwellenspannung überlagert, die zur Abstimmung der Ansprechempfindlichkeit dieser Prüfanordnung einstellbar ist. Die am Ausgang 116¹ der Baueinheit 118 sowie am Ausgang 117 der Gleichrichter— schaltung 115 auftretenden Signale S'^g und S^ _k steuern eine Kippschaltung 119» die auf das Vor— zeichen der Differenz der Eingangsspannungen anspricht. Im Ausführungsbeispiel spricht die Kippschaltung 119 auf die Differenzspannung Null der Eingangssignale S¹ ^g und S^n an.

Eine Fehlermeldung erfolgt nur dann, wenn die Differenz der Spannung der Signale S*/i/iß und &**n einen am Bauelement 118 eingestellten Schwellenwert unterschreitet. In diesem Fall wird in der Schaltung 119 ein Kippvorgang ausgelöst. Dabei setzt ein über den Ausgang 121 der Kippschaltung 119 abgegebenes Signal tP^ ein Flip-Flop 122, über dessen Ausgang 123 über einen Leistungsverstärker 124- eine Warnlampe 310 eingeschaltet wird. Nach Behebung des Fehlers, der z.B. durch eine Verschmutzung an der Gitterteilung 100/200 verur—. sacht sein kann, wird durch einen Impuls über die Leitung 126 das Flip-Flop 122 wieder in seine Ausgengslage zurückgesetzt und dabei die Warnlampe 310 gelöscht«

Die Figur 2 zeigt einen Signalverlauf bei richtiger Phasenlage und Amplitudenhöhe der Analogsignale

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Differenz de*· Spannung der Signale S ^g und S^^« unterschreitet hierbei nicht den am Bauelement 118 eingestellten Schwel— lenwert, wie der Signal verlauf S^q zeigt, ;..'-'. Deshalb erfolgt am Ausgang 121 der Kippschaltung 119 auch keine Änderung des Signp.les i^/p ^Di^e Warnlampe 310 leuchtet somit in diesem Falle nicht auf. ; , :"■ ■■..· ;. ' -"..: ; >

In Figur 3 ist der Signalverlauf bei fehlerhafter Phasenlage der Analogsignale S.^q und .'S*^q.'dargestellt. Der Signalverlauf S.^q zeigt, daß bei derartigen Fehlern die Differenz der Spannung der gleichgerichteten Signale S '*/,£ und S..^ den am Bauelement 118 eingestellten Schxirellenwert unterschreitet. Da im Ausführungsbeispiel die Kippschaltung 119 auf die Spannungsdifferenz Hull anspricht, ergibt sich eine Änderung des Schaltzustandes von logisch 1 auf logisch 0. Dabei erfolgt am Ausgang 121 der Kippschaltung 119 eine Änderung des Sig— nales '^/jgi» die bewirkt, daß die Warnlampe 310 eingeschaltet wird.

Eine analoge Wirkungsweise ergibt sich auch in Figur 4, bei der das Signal S^q ^ei^ne fehlerhafte Amplitudenhöhe aufweist, Auch dieser Fehler wird durch Aufleuchten der Warnlampe 310 angezeigt.

Die erfindungsgemäße Fehlerprüfung ist selbstverständlich auch bei magnetischen, kapazitiven, induktiven inkrementalen Meßsystemen anwendbar.

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Claims

DR. JOHAHiODS HEIDEMAIN 28- April 19?0

Ansprüche

Verfahren zur Fehlersicherung bei inkrementalen Meßsystemen zur richtungsabhängigen Wegemessung mittels zueinander phasenversetzter Abt.astni.gnale, an' denen beim Meßvorgang eine Kontrolle des Phasenwinkels und/oder der Amplitudenhöhe durchgeführt v/ird, nach Patent.... (Patentanmeldung P 20 20 393.4-), dadurch gekennzeichnet, daß direkt an den Analogsignalen (S^q und S^pq) eine Kontrolle des Phasenwinkels und der Ampli— tudenhöhe durchgeführt wird, und daß bei fehlerhaften Phasenlagen und/oder Amplitudenhöhen der Analogsignale (S^q und S.^q) eine Fehlermeldung erfolgt.
2.) Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die . Analogsignale (S^q und S^pq) an eine Gleich— richterschaltung(11^) gelegt sind, und daß nachfolgend aus den gleichgerichteten Analogsignalen (^S116 ^{und S}117^ ^{ein Differenzsi}snal (S^g) erzeugt wird, dem eine konstante Schwellenspannung überlagert ist, und daß beim Unterschreiten des Schwellenwertes eine Kippschaltung(119)anspricht_s
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deren Ausgangs signal (^21^ ^e:i-^ne Fehlermeldung auslöst.
5.) Anordnung nach Anspruch 2, dadurch·gekenn— zeichnet, daß die Analogsignale (S^ ^12Cp ^{8n e}*^ne Gleichrichterschalbung gelegt sind, an deren einem Ausgang (116) jeweils das höchste der Eingangssignale positiver Polarität und an deren anderem Ausgang (117) jeweils das höchste der Eingangssignale negativer Polarität wirksam wird, und daß die gleichgerichteten Analogsignale (S^g und S^r₇) eine Kippschaltung(119)steuern, die auf das Vorzeichen der Differenz der Ein— gangsspannungen enspricht·

4.) Anordnung nach Anspruch 2 und 5» dadurch gekennzeichnet, daß einem der gleichgerichteten Analogsignale (S^^g) eine konstante Spannung überlagert ist, und daß die gleichgerichteten Analogsignale (S¹^g und S/i/jo') eine Kippschaltung (119) steuern, die auf die Differenzspannung Null anspricht·

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