DE2022151C3

DE2022151C3 - Verfahren und Anordnung zur Fehlervermeidung bei inkrementalen Meßsystemen

Info

Publication number: DE2022151C3
Application number: DE19702022151
Authority: DE
Inventors: Wilfried 8225 Traunreut 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: 1978-06-01
Also published as: FR2086354A1; CH529336A; DE2022151B2; DE2022151A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Fehlervermeidung bei inkrementalen Meßsystemen zur richtungsabhängigen Wegemessung mittels zueinander phasenversetzter elektrischer Abtastsignale.

Inkremental arbeitende Lagemeßsysteme beruhen bekanntlich auf der Impuls-Zuwachsmethode, die jede Veränderung des Wertes der Meßgröße in Impulsen zählt (US-PS 26 85 082). Bei inkrementalen Meßsystemen besteht somit keine feste Beziehung zu der ursprünglichen Ausgangslage. Dies hat zur Folge, daß ein einmal auftretender Meßfehler auch sämtliche nachfolgenden Messungen verfälscht. ^fo

Es sind bereits Anordnungen zur Fehlervermeidung bei inkrementalen Meßsystemen bekannt geworden. Bei diesen werden in einen Übertragungsweg eingestreute Störimpulse unterdrückt, und zwar in der Weise, daß zu übertragende Impulse als komplementäre Impulse ^ft5 gleicher Phasenlage auf verschiedenen Kanälen einem logischen Netzwerk auf der Empfängerseite zugeführt werden. Über den Netzwerkausgang werden nur dann Impulse abgegeben, wenn auf beiden Übertragungskanälen gleichzeitig zwei komplementäre Signale eintreffen (DE-AS 12 21 668).

Mit Anordnungen dieser Art können jedoch keine durch fehlerhafte Phasenlagen der Abtastsignale verursachte Meßfehler festgestellt werden. Fehlerhafte Phaseniagen der Abtastsignale können aber z. B. durch Verschmutzung der Meßteilung des inkrementalen Meßsystems hervorgerufen werden. Eine weitgehend gleichbleibende Phasenlage und gegebenenfalls auch eine bestimmte Amplitudenhöhe der Abtastsignale sind aber Voraussetzung für die einwandfreie Messung.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt bei inkrementalen Meßsystemen eine sichere Fehlerprüfung zu erzielen. Dabei soll sich die hierzu erforderliche Anordnung durch eine einfache Bauweise auszeichnen.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die in den Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Maßnahmen. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Anordnung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

F i g. 2 einen Signalverlauf zu F i g. 1 mit richtiger Phasenlage und Amplitudenhöhe der Abtastsignale,

F i g. 3 einen Signalverlauf zu F i g. 1 bei fehlerhafter Phasenlage der Abtastsignale,

F i g. 4 einen Signalverlauf zu F i g. 1 bei fehlerhafter Amplitudenhöhe der Abtastsignale.

Die F i g. 1 zeigt beispielsweise eine lichtelektrische Gitterabtasteinrichtung, bei der die erfindungsgemäße Anordnung zur Fehlerprüfung angewandt werden soll. Ein Gittermaßstab 100 und eine darüber gleitende Gitterabtastplatte 200 werden mittels einer Lampe 300 über einen Kondensor 400 beleuchtet Objektive 50,5O₁, 60 und 6O1 bilden die die Gitter 100/200 durchsetzenden Lichtbündel auf Fotoelemente 70,70i, 80 und 8O| ab, die in F i g. 1 analog den Teilungen an der Gitterabtastplatte 200 um etwa 1/4 der Gitterkonstante zueinander versetzt angeordnet sind. Auf Grund dieser Anordnung stehen jeweils die Ausgangssignale des ersten und dritten Fotoelementes 70 und 7Oi bzw. des zweiten und vierten Fotoelementes 80 und 8Ο1 in Gegenphase zueinander. Die Ausgänge der Fotoelemente 70 und 7Oi sind an eine elektrische Baueinheit 75, die Ausgänge der Fotoelemente 80 und 8Oi an eine elektrische Baueinheit 85 gelebt, die in der bei bekannten Gegentaktschaltungen üblichen Weise aus den Eingangssignalen jeweils ein 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) 130 und 140 zugeführt. Die so erzeugten Rechtecksignale T150 und 7Ίβο 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 Fehlervermeidung direkt an den Analogsignalen S no und S120 dieser Anordnung eine Kontrolle des Phasenwinkels und der Amplitudenhöhe durchgeführt wird. Zu diesem Zweck sind die Verstärkerausgänge HC und 120 an eine Gleichrichterschaltung 115 gelegt, 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. In Fig. 1 wird beispielsweise dem Analogsignal Sue in einer elektrischen Baueinheit

118 eine konstante Schwellenspannung überlagert, die zur Abstimmung der Ansprechempfindlichkeit dieser Prüfanordnung einstellbar ist Die am Ausgang 116' der Baueinheit 118 sowie am Ausgang 117 der Gleichrichterschaltung 115 auftretenden Signale S'nt und Suj steuern eine Kippschaltung 119, die auf das Vorzeichen der Differenz der Eingangsspannungen anspricht Im Ausführungsbeispiel spricht die Kippschaltung 119 auf die Differenzspannung Null der Eingangssignale S'ue und 5 uz an.

Eine Fehlermeldung erfolgt nur dann, wenn die Differenz der Spannung der Signale S116 und Sw 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 Tm ein Flip-Flop 122, Ober dessen Ausgang 123 über einen Leistungsverstärker 124 eine Warnlampe 310 eingeschaltet wird. Nach Behebung des Fehlers, der z. B. durch eine Verschmutzung an der Gitterteil jng 100/200 verursacht sein kann, wird durch einen Impuls über die Leitung 126 das Flip-Flop 122 wieder in seine Ausgangslage zurückgesetzt und dabei die Warnlampe 310 gelöscht

Die Fig.2 zeigt einen Signaiverlauf bei richtiger Phasenlage und Amplitudenhöhe der Analogsignale und 5120- Die Differenz der Spannung der Signale Sii6 und S uz unterschreitet hierbei nicht den am Bauelement 118 eingestellten Schwellenwert, wie der Signalverlauf Sue zeigt

Deshalb erfolgt am Ausgang 121 der Kippschaltung 119 auch keine Änderung des Signales Tut- Die Warnlampe 310 leuchtet somit in diesem Falle nicht auf.

In F i g. 3 ist der Signalverlauf bei fehlerhafter

Phasenlage der Analogsignale S ι ίο und S120 dargestellt Der Signalverlauf S119 zeigt daß bei derartigen Fehlern die Differenz der Spannung der gleichgerichteten Signale Sn6 und S117 den am Bauelement 118 eingestellten Schwellenwert unterschreitet Da im Ausführungsbeispiel die Kippschaltung 119 auf die Spannungsdifferenz Null anspricht ergibt sich eine Änderung des Schaltzustandes von logisch 1 auf logisch 0. Dabei erfolgt am Ausgang 121 der Kippschaltung 119 eine Änderung des Signales Γ121, die bewirkt daß die Warnlampe 310 eingeschaltet wird.

Eine analoge Wirkungsweise ergibt sich auch in Fig.4, bei der das Signal S120 eine 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.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Fehlervermeidung bei inkrementalen Meßsystemen zur richtungsabhängigen Wegemessung mittels zueinander phasenversetzter Ab- tastsignale, dadurch gekennzeichnet, daß direkt an den Analogsignalen (S uo und S 120) eine Kontrolle des Phasenwinkels und der Amplitudenhöhe durchgeführt wird, und daß bei fehlerhaften Phasenlagen und/oder Amplitudenhöhen der Analogsignale (Sno und S120) eine Fehlermeldung erfolgt

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Fehlervermeidung bei inkrementalen Meßsystemen zur richtungsabhängigen Wegemessung mittels ¹S zueinander phasenversetzter Abtastsignale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Analogsignale (S^ w und 5120) an eine Gleichriehterschdtung (115) gelegt sind, und daß nachfolgend aus den gleichgerichteten Analogsignalen (S n6 und S117) ein Differenzsignal (S ηί) erzeugt wird, dem eine konstante Schwellenspannung überlagert ist, und daß beim Unterschreiten des Schwellenwertes eine Kippschaltung (119) anspricht, deren Ausgangssignal (Tm) eine Fehlermeldung auslöst

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Analogsignale (S no und Si₂₀) an eine Gleichrichterschaltung (115) gelegt sind, an deren einem Ausgang (116) jeweils das höchste der Eingangssignale positiver Polarität und an deren 3» anderem Ausgang (117) jeweils das höchste der Eingangssignale negativer Polarität wirksam sind, und daß die gleichgerichteten Analogsignale (Sn₆ und 5117) eine Kippschaltung (119) steuern, die auf das Vorzeichen der Differenz der Eingangsspannungen anspricht

4. Anordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet daß einem der gleichgerichteten Analogsignale (Sm) eine konstante Spannung überlagert ist und daß die gleichgerichteten Analogsignale (S'^e und 5117) eine Kippschaltung (119) steuern, die auf die Differenzspannung Null anspricht