DE2527375A1

DE2527375A1 - Verfahren und vorrichtung zur bildung eines vergleichsrechtecksignals

Info

Publication number: DE2527375A1
Application number: DE19752527375
Authority: DE
Inventors: Erwin Francke
Original assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Current assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Priority date: 1975-06-19
Filing date: 1975-06-19
Publication date: 1976-12-23
Also published as: FR2316795A1; DE2527375C3; DE2527375B2; US4129814A; GB1548451A; CH609793A5; SE7606870L

Description

MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW

München, den 19.6.1975 S/Sv-S 3076

Erwin Sick
Optik - Elektronik 7308 Waldkirch, An der Allee 7-9

Verfahren und Vorrichtung zur Bildung eines Vergleichsrechtecksignals

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung eines eine Bezugskante aufweisenden Vergleichsrechtecksignals bei einem Kurvensteuergerät, in dem ein Abtastkopf eine zu verfolgende Linie periodisch in Querrichtung abtastet und ein Rechcecksignal abgibt, dessen Phasenlage ein Maß für die Abweichung des Abtastkopfes vom Sollwert ist und durch Vergleich mit der Lage des Vergleichsrechtecksignals bestimmt wird, wobei ein von der Richtung der Abweichung abhängiges Nachführsignal gebildet wird.

Im Abtastkopf des Kurvensteuergerätes ist im allgemeinen eine rotierende Blende angeordnet, welche nicht nur nerio-

uber Schlitzblenden disch ein Bild der* abzutastenden Linie/auf eine Photozelle wirft, sondern gleichzeitig auch noch synchron mit der Linienabtastung eine Lichtschranke unterbricht, an deren Ausgang ein dementsprechendes Rechtecksignal entsteht. Das Signal wird auf ein Monoflop gegeben, das nach einer

DR. G. VANITZ · DIPL.-ING. M FINSTERWALD DIPL-INC. W. GR A MKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOI KSBANKEN

MÜNCHEN 22. ROBERr-KOCH-STHASSEl 7 STUTTGART 50 < BAD CANNSTATTI MO N C H E N . KO NTO-N UMME R 7 2

ILL. <0&9» 22 42II. TELEX 5-29672 PATMF SEELBERGSTR. 23/25. TEL. (071I)So 72 61 POSTSCHECK._: MÜNCHEN 77OO2 - 80S

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vorbestimmten Zeit zurückstellt, um für den nächsten Lichtschrankenimpuls bereit zu sein.

Die bekannten Kurvensteuergeräte haben den Nachteil, daß die im Abtastkopf vorgesehene rotierende Blende oder Scannerscheibe mit sehr genauer Drehzahl umlaufen muß. Dies bedeutet nicht nur die Forderung nach der Einhaltung enger Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der Abtasteinrichtung, sondern verhindert auch den Einsatz des Gerätes bei stark schwankenden Netzfrequenzen.

Das Ziel der Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mittels der automatisch ein symmetrisches und gegebenenfalls nachgestimmtes Vergleichsrechtecksignal gebildet wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß aus dem vom Abtastkopf gebildeten Grund-Vergleichsrechtecksignal durch Frequenzhalbierung, Integrierung und Schwellenbildung NadelimDulse gebildet werden, von denen je zwei aufeinanderfolgende völlig symmetrisch zur Bezugskante sind, und daß aus den Nadelimpulsen und der Bezugskante das Vergleichsrechtecksignal gebildet wird. Der Grundgedanke der Erfindung ist also darin zu sehen, daß lediglich die aufeinanderfolgenden Bezugskanten der Grund-Vergleichsrechtecksignale verarbeitet werden, um so völlig symmetrisch zur Bezugskante liegende Steuerimpulse zu erhalten. Auf diese Weise ist es möglich, das Gerät mit Netzfrequenzen von 48 bis 62 Hz zu betreiben. Außerdem sind die Anforderungen an die Fertigungstoleranzen der Abtasteinrichtung geringer geworden, und die Konstanz des Abgleichs des Gesamtgerätes hat sich erheblich verbessert.

Eine bekannte Schaltungsanordnung zur Messung der Abweichung der Phasenlage von Meßimpulsen, bei der die Erfindung angewendet wird, ist in der DT-AS 1 616 061 beschrieben.

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Eine bevorzugte Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, daß das am Abtastkopf gebildete Grund-Vergleichsrechtecksignal an eine Frequenzhaloierungsstufe und den einen Eingang einer bistabilen Kippstufe angelegt ist, deren anderem Eingang die aus dem halbierten Ecequenzsignal durch Integration, Schwellenbildung und Differentiation gebildete Nadelimpulse zugeführt sind. Die bistabile Kippstufe wird dabei durch die Eadelimpulse gesetzt und durch die Bezugskante der Grund-Vergleichsrechtecksignale zurückgesetzt.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht darin, daß der Zusatzimpuls zur Linienimpulsverlä.-gerung gemäß der DT-AS 1 616 061 frequenzunabhängig gewonnen werden kann.

Nach einer bevorzugten praktischen Ausführungsform ist an die Frequenzhalbierungsstufe eine 180 -Phasendrehstufe mit niederohmigem Ausgang angeschlossen, an den die Integrationsstufe angelegt ist. Die Integrationsstufe zur Schwellenbildung ist zweckmäßig mit einem Null-Spannungskomparator verbunden, an den eine Differenzierungsstufe mit Gleichrichter angelegt ist, deren Ausgang an dem anderen Eingang der bistabilen Kippstufe liegt.

Der Ausgang der bistabilen Kippstufe ist vorzugsweise gegebenenfalls über eine niederohmige Anpassungsstufe mit Phasendrehung um 180 an eine Integrationsstufe angeschlossen. Am Ausgang dieser Stufe wird dann ein Amplituden- und phasenstabiles Dreiecksignal gewonnen.

Eine weitere Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß die Ausgangsspannung der Integrationsstufe durch eine von der Ausgangsspannung abgeleitete und der Integrationsstufe zugeführte Integrationskonstante konstant gehalten wird.

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Schließlich kann der Ausgang der Integrationsstufe einem Komparator zugeführt sein, der einen Fensterimpuls zur Fangbereichsbegrenzung bildet. Hierbei handelt es sich um die wichtigste Ausgangsgröße der erfindungsgemäßen Vorrichtung, weil sie für die Güte der Nachführung verantwortlich ist. Aufgrund der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit digitalen und analogen Elementen ist der Fangbereichsimpuls unabhängig von der Frequenz mit seinen Flanken symmetrisch zur Bezugskante der Grund-Vergleichsrechtecksignale. Zweckmäßig ist das Bezugssignal des !Comparators z.B. mittels eines Potentiometers einstellbar, um die Breite der Fangbereichsimpulse einstellen zu können.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und

Fig. 2 ein Impulsdiagramm zur Veranschaulichung der Signale an den verschiedenen Stellen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung nach Fig. 1.

Nach den Fig. 1 und 2 wird das Grund-Vergleichsrechtecksignal 26 über eine Klemme 27 einerseits einer Frequenzhalbierungsstufe 11 und andererseits dem Rückstelleingang R einer bistabilen Kippstufe 12 zugeführt.

Das Ausgangssignal der Frequenzhalbierungsstufe 11 ist in dem Impulsdiagramm nach Fig. 2 bei 28 wiedergegeben.

Über eine 180°-Phasendrehstufβ 16 mit niederohmigem Ausgang ist eine Integrationsstufe 17 kapazitiv an die Frequenzhalbierungsstufe 11 angelegt. Das Ausgangssignal der Stufe 17 ist das in Fig. 2 mit 29 bezeichnete Dreiecksignal.

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An die Integrationsstufe 17 schließt sich ein Null-Spannungskomparator 18 mit einer Phasendrehung von 180 an. Die Null-Bezugsspannung wird bei yO an den Komparator 18 angelegt. Das Ausgangssignal des Komparators ist in Fig. 2 mit 31 bezeichnet.

Schließlich wird das Ausgangssignal des Komparators 18 an eine Differentiations- und Gleichrichterstufe 19 angelegt, an deren Ausgang die Nadelimpulse 13 gemäß Fig. 2 "vorliegen. Aufgrund der erfindungsgemäßen Schaltung sind die Nadelimpulse 13 völlig symmetrisch zur Bezugskante 14- des Grund-Vergleichsrechtecksignals 26.

Die am Ausgang der Stufe 19 erscheinenden Nadelimpulse 13 sind an den Eingang S der bistabilen Kippstufe 12 angelegt.

Aufgrund der Steuerung der bistabilen Kippstufe 12 durch die Nadelimpulse 13 und die Bezugskante 14 des Grund-Vergleichsrechtecksignals 26 erscheint am Ausgang ein Rechtecksignal 15» dessen abfallende Flanken unabhängig von der Frequenz vollständig symmetrisch zur an der gleichen Stelle gebliebenen Bezugskante 14 sind. Das Signal 15 entspricht dem Signal 26, ist jedoch diesem gegenüber so korrigiert, daß die absteigenden Flanken die vorstehend erwähnte Symmetrie aufweisen.

Während das symmetrisierte Vergleichsrechtecksignal 15 bei 32 direkt abgenommen werden kann, kann es aber auch über eine Anpassungsstufe 20 mit niederohmigem Ausgang und gegebenenfalls Phasendrehung um 180° an eine Integrationsstufe 21 angelegt werden, die das Ausgangssignal 33 nach Fig. 2 abgibt. Das Dreiecksignal 33 kann bei 34 abgenommen und einer weiteren Verwendung zugeführt werden. Das Dreiecksignal wird jedoch außerdem noch an einen Komparator 23 gegeben, der ebenfalls als Schwellenbildungsglied aufzufassen ist und eine Phasendrehung von 130° vornimmt. Am Ausgang des Komparators 23 liegt schließlich das Signal 35 nach Fig. 2 vor, welches den Fensterimpuls zur Fangbereichsbegrenzung des Kurvensteuergerätes darstellt. Ersichtlich sind die Fensterimpulse 24 vollständig

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symmetrisch zu der nach unten vorgenommenen Verlängerung 56 der Bezugskante 14 der Grund-Versrleichsrechteckimpulse 26. Über ein Potentiometer 25 kann dem Komoarator 23 eine regelbare Bezugsspannung zugeführt werden, mittels der der Bezugspegel 37 des Dreiecksignals 33 und damit die Breite der Fensterimpulse geregelt werden kann.

Schließlich kann durch eine Integrationskonstantenstufe 22, welche an den Ausgang der Integrationsstufe 21 angeschlossen ist, die Ausgangsspannung der Integrationsstufe konstant gehalten werden.

Erfindungsgemäß ist es also möglich, nicht nur ein genau symmetrisches Vergleichsrechtecksignal zu schaffen, sondern es wird weiter die Bildung eines amplituden- und phasenstabilen Dreiecksignals sowie eines zur Bezugskante vollständig symmetrischen Fensterimpulses ermöglicht.

Die Amplitudenkonstanz des Dreiecks 33 ist vor allem deshalb nötig, um zu gewährleisten, daß das Tastverhältnis des Fensterimpulses 35 bei Frequenzänderung konstant bleibt. Der Fangbereich darf sich relativ zur Linienimpulsbreite nicht andern.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

y Verfahren zur Bildung eines eine Bezugskante aufweisenden Vergleichsrechtecksignals bei einem Kurvensteuergerät, in dem ein Abtastkopf eine zu verfolgende Linie periodisch in Querrichtung abtastet und ein Rechtecksignal abgibt, dessen Phasenlage ein Maß für die Abweichung des Abtastkopfes vom Sollwert ist und durch Vergleich mit der Lage des Vergleichsrechtecksignals bestimmt wird, wobei ein von der Richtung der Abweichung abhängiges Nachführsignal gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem vom Abtastkopf gebildeten Grund-Vergleichsrechtecksignal (26) durch !"requenzhalbierung, Integrierung und Schwellenbildung Nadelimpulse (13) gebildet werden, von denen je zwei aufeinanderfolgende zur Bezugskante (14) völlig symmetrisch sind, und daß aus den Nadelimpulsen (13) und der Bezugskante (14-) das Vergleichsrechtecksignal (26) gebildet wird.
2. Schaltungsanordnung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das am Abtastkopf gebildete Grund-Vergleichsrechtecksignal an eine Frequenzhalbierungsstufe (11) und den einen Eingang (R) einer bistabilen Kippstufe (12) angelegt ist, deren anderem Eingang (S) die aus dem halbierten Frequenzsignal durch Integration, Schwellenbildung und Differentiation gebildeten Nadelimpulse (13) zugeführt sind.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Frequenzhalbierungsstufe (11) eine 180°- Phasendrehstufe (16) mit niederohmigem Ausgang angeschlossen ist, an den die Integrationsstufe (17) angelegt ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationsstufe (17) zur Schwellenbildung mit einem Null-Spannungskomparator (18) verbunden ist, an den eine Differenzierungsstufe (19) mit Gleichrichter angelegt ist, deren Ausgang an dem anderen Eingang (S) der bistabilen Kippstufe (12) liegt.

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5· Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4-, dadurch gekennzeichnet , daß der Ausgang der bistabilen Kippstufe (12) gegebenenfalls über eine niederohmige Anpassungsstufe (20) mit Phasendrehung um 180 an eine Integrationsstufe (21) angeschlossen ist.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung der Integrationsstufe (21) durch eine'von der Ausgangsspannung abgeleitete und der Integrationsstufe (21) zugeführte Integrationskonstante konstant gehalten wird.
7· Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Integrationsstufe (21) einem Komparator (23) zugeführt ist, der einen Fensterimpuls (24) zur Fangbereichsbegrenzung bildet.
8. Anordnung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugssignal des Komparators (23) einstellbar ist.

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