DE2501373C3 - Anordnung zur Winkel- oder Längenmessung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Winkel- oder Längemessung mit im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Für die Winkel- und die Längenmessung sind Anordnungen bekannt und üblich, bei denen Meßskalen, die auf relativ zueinander beweglichen Trägern angeordnet sind, miteinander in Beziehung gebracht werden. Beispiele für solche Anordnungen finden sich etwa in der GB-PS 5 53491, der US-PS 28 32 259, der DE-PS 5 66 249 oder der CH-PS 2 51 425. Dabei sind die verwendeten Meßskalen vielfach in Form von Mustern mit örtlich variierender Lichtdurchlässigkeit ausgebildet, die sich auf Photodetektoren projizieren und damit elektrisch erfassen lassen. Eine entsprechend eingerichtete Anordnung, wie sie in der DE-AS 19 30 976 beschrieben ist, gestattet die Erzeugung einer langgestreckten Signalkurve mit wegabhängiger Änderung nach Art einer Treppenkurve, wozu eine Gitterteilung mit zu- und abnehmendem Strich/Lücken-Verhältnis mittels eines davor verschieblichen Abtastspaltes abgetastet wird.

Beim praktischen Arbeiten mit Anordnungen der obenerwähnten Art erweist es sich häufig als erforderlich, eine Bezugsanzeige zu gewinnen, wenn die bewegliche Meßplatte eine bestimmte Stellung erreicht hat. Dies wird bisher nach der DE-OS 18 14 785 in der Weise erreicht, daß eine gesonderte Bezugsskala vorgesehen wird, die mit Hilfe spezieller optischer Bauelemente abgetastet wird. Diese liefern dann ein gesondertes Bezugssignal, das von den durch Abtastung der Meßskala erhaltenen elektrischen Signalen getrennt ist Sowohl die spezielle Bezugsskala als auch die zu ihrer Abtastung erforderlichen Bauelemente bedeuten jedoch einen zusätzlichen apparativen Aufwand, der die Herstellung der Meßanordnung insgesamt erheblich verteuert

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Meßanordnung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß sich mit ihrer Hilfe zusätzlich zu einer gleichmäßigen Folge von Meßsignalen Bezugssignale für deren stellungsmäßige Zuordnung gewinnen lassen, ohne daß dafür gesonderte elektronische Schaltungen mit Bezugssignalquellen eingesetzt werden müssen.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Meßanordnung, wie sie im Patentanspruch 1 angegeben ist.

Das Wesen der erfindungsgemäßen Lösung der gestellten Aufgabe liegt in der Kombination mehrerer Muster j? Meßskala auf der Meßplatte in Verbindung mit einer speziellen Ausbildung der Auswertschaltung mit einer der Anzahl der Meßskalenmuster entsprechenden Anzahl von Kanälen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Meßanordnung ist einfacher im Aufbau und preisgünstiger in der Herstellung als die bisher bekannten Meßsysteme gleicher Art, und außerdem können Winkel- oder Längenmeßanordnungen ohne die Möglichkeit einer Bezugsangabe in einfacher Weise so ergänzt werden, daß sie eine solche Einsteilung enthalten. So läßt sich beispielsweise eine bereits vorhandene Meßskala in einfacher Weise mit Hilfe der modernen Maskentechniken so ergänzen, daß sie ähnliche Eigenschaften aufweist wie die unten noch näher beschriebenen Meßskalen, und an bereits vorhandene elektronische Schaltungen können ohne weiteres zusätzliche Schaltteile angeschlossen werden, wie sie für die Erkennung und Verarbeitung der Bezugssignale erforderlich sind. Auf diese Weise lassen sich mit Hilfe der Erfindung Verschiebungen zwischen Bezugssignalen und Meßsignalen, die beispielsweise auf Temperaturänderungen oder auf Verschleiß an einzelnen Teilen der Meßanordnung zurückzuführen sind, zumindest weitgehend ausschalten.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigt

F i g. 1 ein Beispiel für ein übliches Winkelmeßsystem, wie es etwa in der SE-PS 3 55 667 beschrieben ist,
F i g. 2 ein Beispiel für ein Muster auf einer Meßskale in erfindungsgemäßer Ausbildung,

F i g. 3 und 4 zwei Signaldiagramme,
Fig.5 ein Blockschaltbild einer Auswerteschaltung zur Verarbeitung des Bezugssignals in einer erfindungsgemäß ausgebildeten Meßanordnung und

F i g. 6 bis 10 weitere Beispiele für Meßskalenmuster. Die in Fig. 1 dargestellte Winkelmeßanordnung bekannter Art enthält eine lichtemittierende Diode 1 und einen Kondensor 2. Weiterhin ist eine kreisförmiee

Meßplatte 3 zur Winkelmessung vorgesehen, die zwei Meßskalen 4 und S aufweist, die aus alternierend aufeinanderfolgenden transparenten und nicht transparenten Feldern bestehen. Das von der üchtemittierenden Diode 1 ausgehende Licht durchquert den Kondensor 2 und wird beim anschließenden Durchgang durch die sich drehende Meßplatte 3 von den nach einem regelmäßigen Muster aufeinanderfolgenden transparenten und nicht transparenten Feldern in den jeweiligen Meßskalen 4 und 5 moduliert. Sodann wird das Lichi mit Hilfe von Winkelprismen 6 und 10, zwei Linsensystemen 7 und 9 und einem Amici-Prisma 8 auf eine diametral gegenüberliegende Stelle auf der Meßplatte 3 projiziert, worauf es diese erneut an den beiden Meßskalen 4 und 5 durchquert. Dank der Verwendung des Amici-Prismas 8 wird die Bewegungsrichtung für die Meßskalen 4 und 5 auf dem während der Projektion ersten Teil der Meßplatte 3 entgegengesetzt zu der für die Meßskalen 4 und 5 auf dem zweiten Teil der Meßplatte 3. An dieser Stelle bewegt sich daher das Bild der Meßskalen 4 und 5 während der Projektion auf die tatsächlichen Meßskalen 4 und 5 zu.

Weiter durchstrahlt das Licht eine fokussierende Linse 11 und eine optische Einrichtung 12 zur Strahlteilung. In dieser Einrichtung 12 wird das von den beiden benachbarten Meßskalen 4 und 5 kommende Licht so weit auseinandergezogen, daß die dabei entstehenden beiden Lichtbündel jedes für sich leicht durch relativ größere Photodetektoren 15 und 16 festgestellt werden können. Zwischen der Einrichtung 12 für die Strahlteilung einerseits und den Photodt-'ktoren 15 und 16 anderseits sind fokussierende Linsen 13 und 14 angeordnet

Die am Ausgang der beiden Photodetektoren 15 und 16 auftretenden Signale variieren in Entsprechung zur Drehung der Meßplatte 3. Diese Meßsignale werden einer elektronischen Schaltung 18 zugeführt, die diese Meßsignale auswertet und die Drehung der Meßplatte 3 beispielsweise in digitaler Form, also in Winkelgeraden, zur Aufzeichnung oder Anzeige bringt. Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung ist so mit zwei Meßskalen 4 und 5 ausgestattet, die eine Information über die Richtung der Bewegung der Meßplatte 3 liefern. Die reziproken Muster in diesen Meßskalen 4 und 5 sind so angeordnet, daß die von den beiden Photodetektoren 15 und 16 abgegebenen Signale relativ zueinander um eine Viertel Periode versetzt sind. Dank dieser Phasenlage kann eine Entscheidung über die Bewegungsrichtung der Meßplatte 3 getroffen werden. Es sei jedoch bereits an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die Erfindung auch bei Winkel- und Längenmeßanordnungen in Anwendung kommen kann, die mit nur einer Meßskala ausgestattet sind.

In einigen der anschließend zu beschreibenden Figuren sind eine Anzahl von Beispielen dargestellt, die Einzelheiten von verschiedenen Ausführungsformen für Meßskalen zeigen, die Unregelmäßigkeiten enthalten, die in einer bestimmten Stellung der Meßplatte ein Bezugssignal entstehen lassen. Bei diesen Ausführungsformen gibt es zwei etwas unterschiedliche Prinzipien dafür, wie diese Unregelmäßigkeiten in Relation zu dem regelmäßigen Muster vorzusehen sind, das im übrigen in der bei inkrementalen Winkel- oder Längenmeßsystemen üblichen Weise verwendet wird.

Nach der ersten Methode werden an diesem regelmäßigen Muster Veränderungen vorgenommen, so daß darin Unregelmäßigkeiten auftreten. Bei der zweiten Methode wird in Verbindung mit und neben dem regelmäßigen Muster ein unregelmäßiges Muster eingefügt. Bei beiden Ausführungsformen kann eine gemeinsame Lichtquelle benutzt werden, und ebenso lassen sich die regelmäßige Meßskala und die Unregelmäßigkeiten mit ein und demselben Detektor erfassen. Auf diese Weise enthält das vom Detektor gelieferte Signal abgesehen von dem aus dem regelmäßigen Muster resultierenden normalen Signalanteil eine markante Veränderung, die sich aus den zuvor erwähnten Unregelmäßigkeiten ergibt

Wie bereits vorstehend erwähnt, wird ein Teil der Meßplatte mittels der inkrementalen Meßsysteme auf einen anderen Teil der Meßplatte projiziert, oder es wird ein feststehender Schirm auf das Muster auf der Meßplatte projiziert Um nun einen Bezugsimpuls zu eiiialten, sind zwei Sätze von Unregelmäßigkeiten in oder neben dem regelmäßigen Muster erforderlich. In dem Falle, in dem ein Teil der Meßplatte 3 auf einen anderen Teil derselben projiziert wird, sind diese Unregelmäßigkeiten so auf oder neben dem regelmäßigen Muster anzuordnen, daß sie aufeinander projiziert werden können. In dem Falle, daß ein feststehender Schirm verwende* wird, muß einer der beiden Sätze von Unregelmäßigkeiten auf diesem Schirm angebracht werden. Die vielleicht beste Lösung ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen in Verbindung mit einem solchen inkrementalen Meßsystem, bei dem ein Teil der Meßplatte 3 auf einen anderen Teil derselben projiziert wird, da bei Verwendung eines feststehenden Schirmes die Unregelmäßigkeiten ständig vor dem Detektor erscheinen und damit das Grundsignal über den gesamten Meßbereich hinweg etwas beeinflußt wird. Das normale Meßsignal wird dann nicht so ausgeprägt, als wenn die Unregelmäßigkeiten nicht vorhanden wären. An dieser Stelle kann jedoch erwähnt werden, daß bei bestimmten Systemen solche geringen Verzerrungen im Grundsignal ohne weiteres hinnehmbar sind. Wenn mehrere Bezugssignale zur Kennzeichnung verschiedener Stellungen der Meßplatte 3 erforderlich sind, können auf derselben auch mehrere Sätze von unregelmäßigen Mustern angeordnet werden. Im Falle der Verwendung eines feststehenden Schirmes wird die Anzahl der unregelmäßigen Musterteile im System kleiner, als wenn ein Teil der Meßplatte auf einen anderen Teil der Meßplatte projiziert wird.

Ein Muster für einen Satz von obenerwähnten Unregelmäßigkeiten ist in F i g. 2 dargestellt Dieses Muster kann sowohl einem feststehenden Schirm als auch einem Teil der Meßplatte 3 zugeordnet werden, der in Verbindung mit einem ähnlichen feststehenden Schirm verwendet wird. Ebenso kann dieses Muster jedoch einen der beiden Sätze von Unregelmäßigkeiten wiedergeben, wie sie in solchen Systemen verwendet werden, in denen ein Teil der Meßplatte 3 auf einen anderen Teil derselben projiziert wird. In Fig.2 ist das Muster geradlinig ausgebildet und kann daher einer Längenmeßplatte zugeordnet werden. Das Muster in einem System gemäß F i g. 1 kann unter der Annahme seiner geradlinigen Erstreckung aussehen wie das Muster in Fig. 2. In diesem Falle müssen die beiden Sätze von Unregelmäßigkeiten, wie sie in F i g. 2 dargestellt sind, auf zwei einander diametral gegenüberliegenden Teilen der Meßplatte 3 angeordnet werden. In diesem Falle werden die Bezugssignale für jede effektive Drehung der Meßplatte zweimal erhalten. In F i g. 2 ist weiterhin durch eine gestrichelte Linie 19 eine Symmetrieachse dargestellt, zu deren beiden Seiten die Unregelmäßigkeiten in dem Muster aufgebaut werden.

Um einen maximalen Wirkungsgrad zu erhalten, muß diese Linie 19 in den beiden Sätzen von Unregelmäßigkeiten auf der Meßplatte 3 diametral verlaufen. Bei den inkrementalen Meßsystemen erfaßt der Detektor in einem bestimmten Zeitpunkt einen bestimmten Teil der Meßplatte 3. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Muster sieht der Detektor den Teil des Musters zwischen den gestrichelten Linien 20 und 21, der dann, wenn das Muster regelmäßig ausgebildet ist, aus 100 dunklen Feldern und 100 transparenten Feldern besteht. Dieser Teil des Musters zwischen den Linien 20 und 21 kann in einem System beispielsweise ein Fünfzigstel des vollen Umfangs der Meßplatte 3 umfassen.

Um den größten Unterschied für den Bezugsimpuls im Vergleich zu den normalen Signalen im System zu erhalten, muß ein großer Teil des Gesichtsfeldes des Detektors zwischen den Linien 20 und 21 für das unregelmäßige Muster ausgenutzt werden. In bestimmten Systemen reicht es jedoch aus, mit nur einem kleineren Teil des Gesichtsfeldes des Detektor«; zu arbeiten, und dann sollte das unregelmäßige Muster rund um die Symmetrieachse, also die Linie 19 in F i g. 2, konzentriert werden, da auf diese Weise die Übertragungsoptik am besten ausgenutzt wird.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausföhrungsbeispiel sind die Unregelmäßigkeiten im Muster in der Weise ausgebildet, daß bestimmte dunkle Felder im regelmäßigen Muster ausgelassen sind, und es ergeben sich auf diese Weise Lücken 22. Wie bereits oben erwähnt, liegen diese Lücken 22 in F i g. 2 symmetrisch zur Linie 19. Das in Fig.2 dargestellte Muster ist lediglich ein mögliches Ausföhrungsbeispiel dafür, wie man zu einem Bezugsimpuls gelangen kann, der in bezug auf die von dem regelmäßigen Muster stammenden Signale relativ stark ausgeprägt wird. Diese Symmetrie im Muster ist an sich nicht nötig. Oftmals ist es vorzuziehen, das unregelmäßige Muster in etwas unsymmetrischer Weise zu erzeugen.

Der Idealzustand wäre dann gegeben, wenn das Ausgangssignal aus dem Detektor abgesehen von einer bestimmten Stelle auf der Meßplatte, an der ein sehr starker Impuls auftritt, völlig regelmäßig und von den Unregelmäßigkeiten im Muster unbeeinflußt wäre. Man kann jedoch Justierungen vornehmen, und um einen relativ starken Impuls an einer beliebigen Stelle der Meßplatte 3 zu erhalten, muß lediglich hingenommen werden, daß nahe dem Bezugsimpuls eine Anzahl von weniger ausgeprägten aber in Relation zum normalen Meßsignal ungewöhnlichen Impulsen abgegeben wird. Wie die Musterdarstellung in Fig.2 erkennen läßt, beläuft sich die Anzahl der Lücken vor dem Detektor in der Stellung der Meßplatte 3, in welcher der Bezugsimpuls abgegeben wird, auf 18. Wenn jedoch Teile des unregelmäßigen Musters in verschiedenen Stellungen 1 bis 6 vor dem Detektor stehen, werden Lücken in bestimmten anderen Stellungen für den Detektor sichtbar. Der Unterschied zwischen 6 und 18 Lücken ist so groß, daß die Zunahme der Lichtintensität für die korrekte Stellung bei 18m sicherer Weise zu erkennenden Lücken vollkommen ausreicht. Die dem Bezugsimpuls zugeordnete Stelle der Meßplatte 3 ergibt eine um etwa 20% stärkere Beleuchtung für den Detektor als die Stellen auf der Meßplatte, an denen sich nur das regelmäßige Muster innerhalb des Gesichtsfeldes des Detektors befindet

Die Darstellung in F i g. 3 zeigt in groben Zügen, wie das Ausgangssignal aus dem Detektor bei einer Meßanordnung der oben in Verbindung mit F i g. 1 und 2 beschriebenen Art aussieht. Der Kurvenzug 23 auf der rechten und der linken Seite der Darstellung in Fig. 3 zeigt das von je einer oberen und unteren Hüllkurve 24 bzw. 25 eingeschlossene regelmäßige Signal, das sich als das Ergebnis des regelmäßigen Musters auf der Meßplatte 3 ergibt.

Wenn die Unregelmäßigkeiten in den Mustern in das Gesichtsfeld des Detektors einzutreten beginnen, erfährt der Durchschnittswert des durch den Kurvenzug ίο 23 wiedergegebenen Signals eine Änderung zu höheren Werten, da der Lichtdurchtritt durch das Muster auf der Meßplatte nahe derjenigen Stelle, an welcher der Bezugsimpuls abgegeben wird, langsam zunimmt.

Wie bereits oben in Verbindung mit F i g. 2 beschrieben, wird das Ausgangssignal des Detektors bei einer bestimmten Stellung der Meßplatte erheblich größer als sein Normalwert. Dies ist in F i g. 3 durch den nach oben ragenden, ein Abtastsignal 27 bildenden Gipfel des Kurvenzuges 23 abgedeutet. Außerdem ist in F i g. 3 der Bezugspegel in Form einer gestrichelten Kurve 26 dargestellt, die in Verbindung mit späteren Figuren noch näher erläutert werden wird.

In F i g. 4 ist das Ausgangssignal eines Detektors in einer erfindungsgemäß ausgebildeten Meßanordnung dargestellt, bei der im Gegensatz zu oben die Unregelmäßigkeiten im Muster dadurch erhalten werden, daß die Anzahl der nicht transparenten Felder auf einem bestimmten Teil der Meßplatte 3 vergrößert ist. Die Darstellung in F i g. 4 zeigt wieder das aus dem Photodetektor stammende Abtastsignal in Form eines Kurvenzuges 28 und die zugehörigen oberen und unteren Hüllkurven 30 und 29. Wenn die Unregelmäßigkeiten im Muster in das Gesichtsfeld des Detektors einzutreten beginnen, verändert sich der Durchschnittswert für das durch den Kurvenzug 28 wiedergegebene normale Signal zu niedrigeren Werten, da der Lichtdurchtritt durch das Muster nahe der Stelle auf der Meßplatte 3, an welcher der ein Abtastsignal 32 bildende Bezugsimpuls abgegeben wird, langsam abnimmt. Dieser Bezugsimpuls unterschiedet sich in F i g. 4 dadurch von den benachbarten Impulsen, daß er eine höhere Amplitude aufweist als diese, da die Anzahl der transparenten Felder des Musters wieder erheblich zunimmt, wenn sich die Meßplatte 3 in einer bestimmten Stellung befindet. Der in Fig.4 durch eine gestrichelte Kurve 31 eingezeichnete Bezugspegel hat im wesentlichen die gleiche Funktion wie der durch die Kurve 26 in F i g. 3 dargestellte Pegel und wird ebenfalls in Verbindung mit einer der folgenden Figuren noch näher erläutert

Die in F i g. 5 dargestellte Auswerteschaltung bildet einen Teil eines inkrementalen Meßsystems, das zur Vereinfachung der Darstellung zu der Bauart gehören soll, bei der nur ein Meßkanal verwendet wird Auch bei Systemen, die mit zwei Meßkanälen arbeiten, um die Richtung der zu messenden Bewegung festzulegen, wird das Bezugssignal oftmals nur aus einem Meßkanal benötigt Im Blockschaltbild von Fig.5 ist ein Photodetektor 33 mit einer elektrischen Schaltung 34 für die Auswertung seines Ausgangssignals verbunden. Von der Schaltung 34 werden Signale in Form von Impulsen an einen Zähler 35 abgegeben, der daraus entsprechend einem zuvor festgelegten Maß die interessierende Bewegung berechnet Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß das mit der Meßanordnung gewonnene Bezugssignal dazu verwendet wird, den Zähler 35 bei einer bestimmten Stellung der Meßplatte 3 auf NuD einzustellen, wobei es

in dieser Stellung möglich ist, den gegebenen Wert des Zählers 35 bei Winkelmessung einem bestimmten Winkel oder bei Längenmessung einem bestimmten Längenmeßpunkt zuzuordnen.

Bei dem der elektronischen Schaltung 34 in F i g. 5 zugeführten Signal handelt es sich je nach der Art der verwendeten Unregelmäßigkeit im Muster auf der Meßplatte 3 um ein dem Kurvenzug 23 in Fig. 3 oder um ein dem Kurvenzug 28 in Fig.4 entsprechendes Signal.

Zur Vereinfachung wird die in F i g. 5 dargestellte Auswerteschaltung im folgenden in Verbindung mit der in F i g. 2 veranschaulichten Ausführungsform der Meßanordnung beschrieben, bei der sich Signale der in F i g. 3 dargestellten Art ergeben. Der Zähler 35 schaltet bei jedem Gipfel des Kurvenzuges 23 weiter, und auch das Abtastsignal 27 bewirkt ein Fortschreiten des Zählers 35, das sich nicht von den anderen Zählschritten unterscheidet. Anderseits werden nachstehend noch erläuterte Baustufen 36, 37 und 38 dazu verwendet, das Abtastsignal 27 auszuwerten, und dies wiederum bringt den Zähler 35 auf den Wert Null.

Das durch den Kurvenzug 23 in F i g. 3 wiedergegebene Signal wird vom Photodetektor 33 nicht nur der elektronischen Schaltung 34, sondern auch einer weiteren Schaltung 36 und einem Eingang eines Komparators 38 zugeführt. Die Schaltung 36 veranlaßt eine Speicherung der durch die obere Hüllkurve 24 wiedergegebene Scheitelamplitude für das Signal entsprechend dem Kurvenzug 23 und speist diesen Wert in einen Verstärker 37 ein, der eine positive Verstärkung aufweist. Der Verstärker 37 bringt das ihm zugeführte Signal auf den durch die gestrichelte Kurve 26 in F i g. 3 angegebenen Pegel. Das so gewonnene Signal weist einen Wert auf, der die obere Hüllkurve 24 des Kurvenzuges 23 überschreitet, aber immer noch unterhalb von dessen Abtastsignal 27 in Fig.3 liegt. Dies trifft für alle Fälle unabhängig von Temperatur und Spannungsänderungen in der Meßvorrichtung zu. Die Kurve 26 aus dem Verstärker 37 liegt auf diese Weise stets über der oberen Hüllkurve 24 des Kurvenzuges 23, während sie gleichzeitig niedriger liegt als das Abtastsignal 27 für den Bezugsimpuls. Der Verstärker 37 ist ausgangsseitig mit einem zweiten Eingang des Komparators 38 verbunden. Am Ausgang des Komparators 38 erscheint nur dann ein Impuls, wenn das dem Komparator 38 unmittelbar vom Photodetektor 33 zugeführte Signal in seinem Amplitudenwert größer ist als der Amplitudenwert des am zweiten Eingang des Komparators 38 anliegenden Ausgangssignals des Verstärkers 37.

Ein am Ausgang des Komparators 38 auftretender Impuls wird also immer dann abgegeben, wenn der Photodetektor 33 einen Bezugsimpuls zugeführt erhält, also bei der Bezugsstellung für die Meßplatte 3. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird dieser Bezugsimpuls dazu benutzt, den Zähler 35 auf Null zurückzustellen.

Anstelle der Verwendung eines Verstärkers 37 zur Gewinnung der Kurve 26 in Fig.3 kann der oberen Hüllkurve 24 des Kurvenzuges 23 in Fig.3 auch eine feste Spannung hinzuaddiert werden, deren Größe ausreicht um die für die Kurve 26 in Fig.3 angegebenen Kriterien zu erfüllen. In manchen Fällen kann es sogar möglich sein, die elektronische Schaltung 36 und den Verstärker 37 durch eine Spannungsquelle zu ersetzen, die eine feste oder in irgendwelcher Weise variierende Spannung abgibt

Die vorstehende Beschreibung befaßt sich mit Ausführungsformen der Erfindung, bei denen die für die Gewinnung der Bezugssignale verwendeten Unregelmäßigkeiten in die normale Meßskala einbezogen sind. Es sind jedoch auch Ausführungsformen der Meßanordnung möglich, bei denen die obenerwähnten Unregelmäßigkeiten neben der normalen Meßskala angeordnet sind, aber von dem gleich Photodetektor erfaßt werden können. Auch dann ist kein gesonderter Photodetektor mit zusätzlicher Optik für die Erkennung des Bezugssignals notwendig.

Die Darstellungen in F i g. 6 bis 9 zeigen vier verschiedene Beispiele für Muster, die zur Gewinnung von Bezugssignalen verwendet werden können. Die in Verbindung mit dem Muster von F i g. 2 gemachten

is Ausführungen gelten im Grundsatz auch für diese Muster. In F i g.li ist das normale Muster der Meßskala mit der Bezugszahl 40 bezeichnet. Zu beiden Seiten dieses normalen Musters 40 sind Unregelmäßigkeiten 41 angeordnet. Um mit einem Muster, wie es in Fi g. 6 dargestellt ist, ein Signal zu erhalten, das dem in F i g. 3 dargestellten Signal ähnlich ist, wird das in Fig.6 dargestellte Muster als Negativ für das tatsächliche Muster angesehen. Dies ist die praktischste Erzeugung für Muster dieser Art, da die rund um das normale Muster 40 liegenden Teile der Meßplatte 3 mit einer nicht transparenten Schicht bedeckt und nur die dem unregelmäßigen Muster 41 entsprechenden Linien transparent sind. Auf diese Weise wird der Grundpegel für die Beleuchtung niedrig gehalten, und der bei Auftreten des Bezugspunktes zu beobachtende Unterschied in der Beleuchtung tritt dann um so deutlicher sichtbar hervor.

Auch für die nachstehenden Figuren ist die beste Form für das Muster diejenige, bei der die zeichnerische Darstellung als Negativ betrachtet wird, die in der Zeichnung dunklen Linien also als tatsächlich transparent betrachtet werden.

In Fig.6 ist das normale Muster 40 vollkommen intakt während die Muster für das Bezugssignal zu

4u dessen beiden Seiten angeordnet sind. In F i g. 7 ist ein weiteres Muster 43 in das normale Muster 40 eingeschoben bzw. diesem überlagert, und dieses zusätzliche Muster 43 erstreckt sich außerdem über das normale Muster 40 auf einer oder beiden Seiten hinaus, was in F i g. 7 durch das weitere Muster 42 angedeutet ist

F i g. 8 zeigt ein weiteres Beispiel für ein Muster zur Gewinnung von Bezugssignalen, wobei dieses Muster 44 außerhalb des normalen Musters 40 liegt

so In F i g. 9 ist noch ein Beispiel für ein Muster 45 zur Gewinnung von Bezugssignalen dargestellt das ebenfalls außerhalb des normalen Musters 40 liegt

F i g. 10 zeigt eine Musterform, bei der dem normalen Muster 40 ein weiteres Muster 46 überlagert ist um ein Bezugssignal zu erhalten. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird kein außerhalb des normalen Musters 40 liegender Musterteil verwendet

Alle gezeigten Muster müssen an zwei verschiedenen Stellen auf der Meßplatte 3 vorgesehen werden, die gleichzeitig aufeinander projiziert werden können, oder diese Muster müssen auf der Meßplatte 3 einerseits und auf einem dieser zugeordneten feststehenden Schirm angebracht werden. Der größte Wirkungsgrad wird dann erzielt wenn die Muster in solcher Weise relativ

es zueinander ausgebildet werden, daß sie einander bei einer bestimmten Stellung der Meßplatte 3 genau überdecken.

In bestimmten Fällen kann es erwünscht sein,

Bezugsimpulse dann zu erhalten, wenn die Meßplatte 3 sich nicht in einer bestimmten Stellung befindet. In diesem Falle werden die Muster für die Gewinnung der Bezugssignale an verschiedenen Stellen auf der Meßplatte 3 eingefügt. Wird mit mehreren Meßskalen gearbeitet, so können Unregelmäßigkeiten in Form von den oben beschriebenen Mustern ähnlichen Mustern in eine, in mehrere oder in alle diese Meßskalen eingefügt werden. So können z. B. bei zwei Meßskalen diese beide verwendet werden, um mehrere Bezugsimpulse zu erhalten, die Muster für die Gewinnung der Bezugsimpulse können aber auch so eingeschoben werden, daß die Bezugsimpulse für beide Meßskalen gleichzeitig erhalten werden, um zusätzliche Sicherheit zu gewinnen.

Es ist leicht einzusehen, daß das normale Signal dann am wenigsten gestört wird, wenn das für die Gewinnung der Bezugssignale verwendete unregelmäßige Muster außerhalb des normalen Musters angeordnet wird. Unter Leistungsgesichtspunkten jedoch ist es oftmals besser, die beiden Muster einander zu überlagern, und in den meisten Fällen wird dadurch das normale Signal in solch geringem Maße gestört, daß sich dies auf die Meßeinrichtung nicht ernsthaft auswirkt.

Die oben beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Muster sind lediglich als mögliche Beispiele zu verstehen. Viele andere Kombinationen und Formen für solche Muster lassen sich in gleicher ί Weise verwenden. Beispielsweise kann ein Mustertyp für die Erzeugung von Bezugssignalen anschließend an das normale Muster liegen, während gleichzeitig ein anderer Mustertyp für die Erzeugung von Bezugssignalen dem normalen Muster überlagert wird. Ebenso kann

ίο auf der einen Seite des normalen Musters ein Muster einer Art und auf der anderen Seite ein Muster anderer Art für die Erzeugung von Bezugssignalen hinzugefügt werden.

Weiterhin liegt im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, Muster zu verwenden, die in der Weise ausgebildet sind, daß der allgemeine Beleuchtungspegel für den Detektor unmittelbar vor dem Auftreten eines Bezugssignals abgesenkt wird und dann in einem bestimmten Zeitpunkt bei Auftreten des Bezugssignals eine nochmalige erhebliche Absenkung erfährt. Ebenso kann dieser Beleuchtungspegel vor Auftreten des Bezugssignals angehoben und im Augenblick des Auftretens des Bezugssignals stark abgesenkt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Winkel- oder Längenmessung mit einer beweglichen Winkel- oder Längenmeßplatte mit wenigstens einer Meßskala mit örtlich variierender Lichtdurchlässigkeit, mit einer Abtasteinrichtung zum aufeinanderfolgenden Projizieren entweder von Meßskalenabschnitten auf verschiedenen Meßplattenteilen aufeinander oder einer Meßskala auf einem feststehendem Schirm auf einen Meßskalenabschnitt und weiter auf einen Photodetektor für die jeweilige Meßskala und mit einer nachgeordneten Auswerteschaltung für die Umsetzung der Abtastsignale am Photodetektor in eine Folge von elektrischen Signalen, die ein Maß für den interessierenden Winkel bzw. für die interessierende Länge darstellen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Meßskala (4,5) auf der Meßplatte (3) wenigstens ein Muster (40) aus regelmäßig aufeinanderfolgenden Markierungen und ein zusätzliches Muster (19 bis 22; 41; 42; 43; 44; 45; 46) umfaßt und daß in der Auswerteschaltung wenigstens zwei getrennte Kanäle vorgesehen sind, von denen der eine (Schaltungsstufe 34) die dem regelmäßigen Meßskalenmuster entsprechenden Abtastsignale (Kurvenzüge 23; 28) in eine fortlaufende Folge von Meßsignalen umsetzt und der andere (Komparator 38) aus den dem zusätzlichen Muster entsprechenden Abtastsignalen (27; 32) die Meßsignalfolge unterteilende Bezugssignale gewinnt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Muster (22; 46) dem regelmäßigen Muster (40) vollständig überlagert sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Muster (42) sich auf einer oder auf beiden Seiten außerhalb des regelmäßigen Musters (40) erstrecken.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Muster (22) durch entfernte oder eingeschobene Felder im regelmäßigen Muster (40) gebildet sind.