DE2621764A1 - Coded disc for position detector - provides higher scanning speed using grouped alternating marker strips - Google Patents

Coded disc for position detector - provides higher scanning speed using grouped alternating marker strips

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Abstract

The coded disc for position detectors in motor-driven mechanisms e.g. printers, electronic ignition systems, consists of a disc (8) driven from a central shaft in either clockwise or anti-clockwise direction. The disc is for use with photo-electric detector elements such as light-emitting diodes and photo-transistors. It has a series of reflecting and non-reflecting areas around its periphery. Alternatively, the areas may be formed from perforations. The perforated or reflecting marker strips are trapezoidal, with the narrow end inwards. They are arranged in groups of four narrow stripes separated by a wide strip (10). Each group is separated by a wide gap (12). The shape and arrangement of the marker stripes provides a higher scanning speed with a smaller disc and optimum alignment of the photo-detector assembly.

Description

Codemarkenträger für die Abtastung durch einen StellunzsfühlerCode mark carrier for scanning by a position sensor

Die Erfindung betrifft einen Godemarkenträger für die Abtastung durch einen Stellungsfühler zur Abgabe von Signalen an eine Auswerteschaltung, insbesondere für die Lagesteuerung eines motorgetrieben Arbeitsteiles in vorgegebene Positionen, der mit zumindest einer Takt spur lichtdurchlässiger und lichtundurchlässiger, bei Verwendung von Reflexionslichtschranken mit lichtreflektierenden und nicht-reflektierenden Oodemarken versehen ist.The invention relates to a Godemark carrier for scanning through a position sensor for outputting signals to an evaluation circuit, in particular for the position control of a motor-driven working part in predetermined positions, which is more translucent and impermeable to light with at least one cycle Use of retro-reflective photoelectric sensors with light-reflecting and non-reflecting Oodemarks is provided.

Typenraddruckwerke weisen ein umlaufendes Drucksystem auf, das einer genauen Positionierung des Typenrades und des Wagens für die Zustellung des Typenrades in Spalten bei hohen Geschwindigkeiten erfordert. Zur Verstellung des Typenrades und des Wagens werden bevorzugt Gleichstrommotore und im besonderen Schrittmotore verwendet, denen ein optoelektronischer Stellungsfühler zugeordnet ist zur Erzeugung eines Steuersiggnales an ein elektronisches Steuersystem.Type wheel printing units have a rotating printing system, which is a precise positioning of the type wheel and the carriage for the delivery of the type wheel in crevices at high speeds. For adjusting the type wheel and of the car are preferred DC motors and especially stepper motors used, to which an optoelectronic position sensor is assigned for generation a control signal to an electronic control system.

In Tinten-Schreibwerken werden ein oder mehrere Schreibköpfe von Schrittmotoren aus Randstellungen in Schreibstellungen und in diesen und zurück in die Randstellungen bewegt. Die Abfrage der Stellungen des Schreibkopfes erfolgt über Lichtstrahl-oder Reflexionslichtschranken und es wird ein der jeweilig erreichten Stellung entsprechendes Signal an einen beispielsweise Bitmustergenerator gegeben, über den der Schreibkopf zum Abdruck von Zeichen in Rasterform zur Tintenabgabe in vorbestimmten Stellungen angesteuert wird.In ink writing mechanisms, one or more writing heads are driven by stepping motors from marginal positions in writing positions and in these and back to the marginal positions emotional. The positions of the write head are queried via light beam or Reflective light barriers and a position corresponding to the respective position reached is established Signal given to a bit pattern generator, for example, via which the write head for printing characters in raster form for dispensing ink in predetermined positions is controlled.

Weitere Anwendungsbereiche, wo hohe Positioniergenauigkeiten und große Arbeitsgeschwindigkeiten eine optoelektronische Abtastung notwendig machen, sind Lochstreifen- und Lochkartengeräte, Zündverteiler für elektronische Zündanlagen an Verbrennungsmotoren und numerische Steuerungen von Werkzeugnaschinen. Durch ungenaue Positionierung verschlechtert sich das Schriftbild dargestellter Zeichen und Symbole auf Druckträgern; durch falsch gewählten Zeitpunkt einer Zündfolge beim Verbrennungsmotor werden die für den jeweiligen Betriebszustand günstigen Werte nicht erreicht. Bei numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen wird die Bewegung optisch lesbarer Muster, die beispielsweise am Arbeitstisch einer Werkzeugmaschine angebracht sind, mit Hilfe von Fotoelementen gemessen. Diese Elemente befinden sich längs des Musters und auf Abstand zueinander. Die Ausgänge der Fotoelemente werden in Signale umgeformt, die die Größe und Richtung der Bewegung symbolisieren.Other areas of application where high positioning accuracy and high working speeds make optoelectronic scanning necessary, are punched tape and punch card devices, ignition distributors for electronic ignition systems on combustion engines and numerical controls of machine tools. By inaccurate Positioning deteriorates the typeface of displayed characters and symbols on print media; due to incorrectly selected timing of an ignition sequence in the internal combustion engine the favorable values for the respective operating state are not achieved. at numerically controlled machine tools, the movement of optically readable patterns, which are attached, for example, to the work table of a machine tool, with the help measured by photo elements. These elements are along the pattern and on top Distance to each other. The outputs of the photo elements are converted into signals that symbolize the size and direction of the movement.

Generell gesagt dienen derartige Einrichtungen der fotoelektrischen Abtastung zur Erzeugung eines Maximal-Stromes bei Koinzidenz von Strahlungsquelle, Lichtspalt und Lichtempfänger.Generally speaking, such devices are used for photoelectric purposes Sampling to generate a maximum current when the radiation source coincides, Light gap and light receiver.

Einrichtungen dieser Art haben jedoch die Nachteile, da3 der Lichtstrom des Empfängers mit dem öffnen und Schlie3en, bzw.However, devices of this type have the disadvantages that the luminous flux of the receiver by opening and closing or

Aufhellen und Verdunkeln zunimmt bzw. abnimmt und da3 vor allem das Auflösevermögen der Fotoelemente die Frequenz umzuformender Impulse einschränkt. Bei Erhöhung der Frequenz- Abtastgeschwin digkeit- wird nicht der volle Pegel erreicht und Markierungen nicht von der optoelektronischen Abtastung wahrgenommen. Soll ein Druckwerk während des Rücklaufens des Wagens positioniert werden, ergibt sich ein Versatz um die Dauer einer halben Amplitude , da mit ansteigender Flanke getaKtet wird.Lightening and darkening increases or decreases and that above all The resolution of the photo elements restricts the frequency of the pulses to be transformed. If the frequency sampling speed is increased, the full level is not reached and markings not perceived by the optoelectronic scanner. Should a Printing unit are positioned during the return of the carriage, results in a Offset by half an amplitude, since it is tapped with a rising edge will.

Es soll erfindungsgemäß die Aufgabe gelöst werden, einen Codemarkenträger zu schaffen, der eine Takt auswertung in Wechselschrift ermöglicht.According to the invention, the object is to be achieved, a code mark carrier to create that enables a clock evaluation in alternating letters.

Gelöst wird die Aufgabe durch einen Codemarkenträger nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, bei dem die Godemarken Blöcke gleicher Anzahl der einen Art Codemarken mit im wesentlichen gleich großen Zwischenräumen, gebildet aus Codemarken der anderen Art, bilden und die Abstände zwischen den Blöcken ein Mehrfaches der Breite einer Codemarke entsprechen und abwechselnd durch die eine oder andere Codemarkenart gebildet werden.The task is solved by a code label carrier according to the Generic term of Claim 1, in which the godemarks are blocks of the same number of the one type of code markers with essentially equally large spaces, formed from code marks of the others Kind, form and the distances between the blocks a multiple of the width of a Code mark correspond and formed alternately by one or the other type of code mark will.

Mit den bevorzugten Codemarkenträgern nach den Ansprüchen 2 und 3 können insbesondere Fehler und Toleranzen, die bei der Fertigung dieser unvermeidbar sind, ausgeglichen werden.With the preferred code mark carriers according to claims 2 and 3 In particular, there can be errors and tolerances that are unavoidable in the manufacture of these are to be balanced.

Durch die Auswertung jedes Wechsels der Signale ist es möglich kleinere Scheiben zu benutzen bzw. die Abfragegeschwindigkeit zu erhöhen. Bei optimal eingestellter Winkelgeschwindigkeit entfallen Schlitzblenden und Fotooptiken. Die Codemarkenträger sind aufgrund des groberen Rasters billiger herzustellen. Die Keilformen der Codemarken ermöglichen eine einmalige Justage von Sender- und Empfängerteil des Stellungsfühlers für gleichlange Amplituden.By evaluating every change in the signals, it is possible to make smaller ones Use discs or increase the query speed. With optimally set Angular speed eliminates slit diaphragms and photo optics. The code mark carriers are cheaper to manufacture due to the coarser grid. The wedge shapes of the code marks allow a one-time adjustment of the transmitter and receiver parts of the position sensor for amplitudes of the same length.

Die Erfindung soll im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Positionierung in den zeichnerischen Darstellungen beschrieben werden. Dabei zeigt: Figur 1 eine optoelektronische Schaltungsanordnung für die Lichtsignalumformung, Figur 2 einen erfinderischen Codemarkenträger, Figur 3 einen Codemarkenträger in Streifenform in starker Vergrößerung, Figur 4 den Teil eines Codemarkenträgers in stark vergrößerter Darstellung und Figur 5 Impulsdiagramme zur Erläuterung des Systems.The invention is intended in the following on the basis of exemplary embodiments and described with reference to the positioning in the drawings will. It shows: FIG. 1 an optoelectronic circuit arrangement for the Light signal conversion, Figure 2 an inventive code mark carrier, Figure 3 a Code mark carrier in strip form in high magnification, Figure 4 shows part of a Code mark carrier in a greatly enlarged representation and FIG. 5 pulse diagrams to explain the system.

Die Schaltungsanordnung für eine optoelektronische Strahlschranke nach der Figur 1 ermöglicht die Erhöhung der Auswertefrequenz von Strahlungsänderungen zwischen einer Lumineszenzdiode 1 und einem Fototransistor 2. Die Lunineszenzdiode 1 erhält ihren Strom über einen Vorwiderstand 3. Der Fototransistor 2 ist zu einer Konstantstromquelle in Reihe geschaltet, die aus einem bipolaren Transistor 4 und einem Emitterwiderstand aus den Einzelwiderständen 5 und 6 besteht.The circuit arrangement for an optoelectronic beam barrier according to FIG. 1 enables the evaluation frequency of changes in radiation to be increased between a luminescent diode 1 and a phototransistor 2. The luninescent diode 1 receives its current through a series resistor 3. The phototransistor 2 is one Constant current source connected in series, consisting of a bipolar transistor 4 and an emitter resistor made up of the individual resistors 5 and 6.

Die Referenzspannung für die Konstantstronquelle wird anodenseitig an der Lumineszenzdiode abgegriffen. Am Ausgang 7 erscheinen beim Einbringen eines Codemarkenträgers 8 Signale in nahezu Rechteckform, wie sie in Figur 5 idealisiert dargestellt worden sind. Die Fotoabtastung kann eine Gabellichtschranke sein aber auch nach dem Reflexionsprinzip arbeiten. Der Codemarkenträger 8 besteht aus einer lichtdurchlässigen Scheibe, wie sie in Figur 2 näher dargestellt worden ist und weist Codemarken auf, die durch lichtundurchlässige Bereiche 9 und 10 und lichtdurchlässige Bereiche 11 und 12 gebildet werden. Die Codemarken 9, 11, bilden Blöcke in abwechselnder Folge lichtdurcnlässiger und lichtundurchlässiger Bereiche. Die breiteren lichtdurchlässigen Codemarken 12 sowie die breiteren lichtundurchlässigen Codemarken 10 dienen der Verlängerung der Amplitudendauer, wie es in dem zweiten und dritten Diagramm nach Figur 5 dargestellt wurde und noch näher zu beschreiben ist. Fiir die Erfindung wesentlich ist, daß der Abstand der Codemarken 9 zueinander und auch der Codemarken 11 zueinander etwa doppelt so groß sein kann als bei den bisherigen Codemarkenträgern, deren Rechtecksignal durch das erste Diagramm nach Figur 5 dargestellt worden ist, da die Vorderflanke und die Rückflanke jedes Impulses ausgewertet werden soll. Die Anzahl der lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Codemarken zu einem Block spielt für die Erfindung keine Rolle. Für einen Rasterdruck von 7 x 5 würde eine Codemarkenanordnung erforderlich sein von je zwei Oodemarken der einen Art im Wechsel mit zwei Codemarken der anderen Art, denen eine Codemarke der ersten jedoch breiten Art folgen würde. Hierbei wären dann sieben Rasterelemente erforderlich zum Abdruck von jeweils sieben Rasterpunkten untereinander in fünf Spalten. Bei einem Rasterdruck von 15 x 9 und 15 Rasterelementen untereinander erfolgt der Abdruck in 9 Spalten. Der Codemarkenträger 8 nach Figur 2 ist für einen derartigen Rasterdruck ausgebildet worden.The reference voltage for the constant current source is on the anode side tapped at the light emitting diode. At the exit 7 appear when introducing a Code mark carrier 8 signals in an almost rectangular shape, as idealized in FIG have been shown. The photo scanning can however be a fork light barrier also work according to the principle of reflection. The code mark carrier 8 consists of one translucent disc, as shown in more detail in Figure 2 and has code marks through opaque areas 9 and 10 and translucent Areas 11 and 12 are formed. The code marks 9, 11 form blocks in alternation Follow translucent and opaque areas. The wider translucent Code marks 12 and the wider opaque code marks 10 are used Extension of the amplitude duration, as shown in the second and third diagram Figure 5 was shown and is to be described in more detail. For the invention It is essential that the distance between the code marks 9 and the code marks 11 can be about twice as large to each other as with the previous code mark carriers, whose square-wave signal has been represented by the first diagram according to Figure 5, because the leading edge and the trailing edge of each pulse should be evaluated. the Number of translucent and opaque code marks in a block does not play a role in the invention. For a 7 x 5 halftone print, a Code mark arrangement be required of two Oodemarks of each one type alternating with two code marks of the other type, to which a code mark of the first but broad kind would follow. There would then be seven grid elements Required for printing seven grid points one below the other in five Columns. With a raster print of 15 x 9 and 15 raster elements one below the other the imprint in 9 columns. The code mark carrier 8 according to Figure 2 is for such Raster printing has been trained.

Das oberste Diagramm nach der F r 5 zeigt den ImF 1sverlauf am Signalausgang 7 der optoelektronischen Schaltanordnung nach Figur 1 eines herkömmlichen Codemarkenträgers mit sich abwechselnden Codemarken. Diesem Diagramm sind zwei Diagramme gegenüber gestellt für den Codemarkenträger 8 nach Figur 2.The top diagram after F r 5 shows the ImF 1s curve at the signal output 7 of the optoelectronic switching arrangement according to FIG. 1 of a conventional code mark carrier with alternating code marks. Opposite this diagram are two diagrams provided for the code mark carrier 8 according to FIG. 2.

Wird der Codemarkenträger 8 im Uhrzeigersinn gedreht (Pfeil 13), verläuft die Abtastrichtung entgegengesetzt in Richtung des Pfeiles 14. Entsprechend dem mittleren Diagramm aus Figur 5 und der Festlegung, daß eine lichtundurchlässige oder nichtreflektierende Codemarke das Rechtecxslgnal auf "tIígh" stellt, wurde der Codemarkenträger aus einem nicht-reflektierenden bzw.If the code mark carrier 8 is turned clockwise (arrow 13), it runs the scanning direction opposite in the direction of arrow 14. Corresponding to the middle diagram of Figure 5 and the determination that an opaque or non-reflective code mark that sets the right xslgnal to "tIígh" the code mark carrier made of a non-reflective or

lichtundurchlässigen Bereich (Signal ist auf "High") in einen lichtreflektierenden bzw. lichtdurchlässigen Bereich (Signal ist auf "LOW") bewegt. Auf jeden Wechsel hell-dunkel bzw. durchlässig-undurchlässig erfolgt ein Wechsel des Signales, das ausgewertet werden soll (WechselschriSt), da sowohl die "ansteigende" Vorderflanke wie auch die "abfallende" Rückflanke des Rechteckimpulses ausgewertet wird. Wird nun beginnend mit einer hellen lichtdurchlässigen bzw. lichtreflektierenden breiten Codemarke abgetastet, wird ein Diagramm erzeugt nach Figur 5, drittes Diagramm mit einem Kurvenverlauf beginnend mit dem Pegel "LOW". Die eingezeichneten Pfeile 15 in den Diagrammen stellen einen beliebigen Teil der Abtastzeitpunktedar.opaque area (signal is on "high") in a light-reflecting area or translucent area (signal is at "LOW"). On every change light-dark or transparent-opaque there is a change in the signal, the should be evaluated (alternating step), since both the "rising" leading edge as well as the "falling" trailing edge of the square pulse is evaluated. Will now starting with a light translucent or light reflective width Code mark scanned, a diagram is generated according to Figure 5, third diagram with a curve shape beginning with the level "LOW". The arrows 15 in the diagrams represent any part of the sampling times.

Figur 3 zeigt einen streifenförmigen Codemarkenträger aus lichtdurchlässigen Material mit lichtundurchlässigen Bereichen 16 Diese Bereiche 16 stellen, wie auch die lichtdurchlässigen Bereiche 17 zwischen den Bereichen 16, Codemarken dar. Sie sind flächenmäßig gleich groß mit gleichen Grundlinien 18, die parallel zu den Streifenkanten des Codetnarkenträgers verlaufen.Figure 3 shows a strip-shaped code mark carrier made of translucent Material with opaque areas 16 These areas 16 represent, as well the translucent areas 17 between the areas 16, code marks. You are of the same size in terms of area with the same base lines 18, which are parallel to the strip edges of the code nark carrier.

Es kann Jedoch auch in einen Codemarkenstreifen aus lichtundurchlässigem Material lichtdurchlässige Durchbrüche eingearbeitet werden. Die Abtastung durch eine Fotooptik erfolgt auf einer Bahn, die als theoretische Linie 19 eingezeichnet ist und die Codemarken da überlagert, wo sich gleiche Breiten und somit gleich lange Amplituden ergeben. Verändern sich infolge der Herstellung z. B. beim Ätzen des Codemarkenträgers die Breiten cer Codcrrarken, wird also die eine oder andere Codemarkenart breiter, während die andere Codemarkenart schmaler wird, besteht aufgrmd der Trapezform der Codemarken die Möglichkeit, durch Verstellen der Abtastanordnung - Stellungsfühler - quer zur Abtastrichtung 19, fabrikationstechnisch bedingte Fehler auszugleichen.However, it can also be made of opaque code strips Material translucent openings are incorporated. The scan through a photo-optic takes place on a path that is drawn as theoretical line 19 and the code marks are superimposed where the same widths and therefore the same length Result in amplitudes. Change as a result of the production z. B. when etching the Code mark carrier the widths cer Codcrarken, so one or the other type of code mark wider, while the other type of code mark becomes narrower, is based on the trapezoidal shape the code marks the possibility of adjusting the scanning arrangement - position sensor - transversely to the scanning direction 19, to compensate for manufacturing errors.

Gleiches gilt für die Codemarkenscheibe 20 nach Figur 2. Hier sind die Codemarken 17 einer Art, die der hell dargestellten, trapezförmig ausgebildet. Verändern sich die Breiten der Codemarken, so kann durch Verstellen der Abtastanordnung in radialer Richtung der Scheibe der Fehler ausgeglichen werden.The same applies to the code mark disk 20 according to FIG. 2. Here are the code marks 17 of a type similar to that of the brightly illustrated trapezoidal shape. If the widths of the code marks change, the scanning arrangement can be adjusted the error can be compensated for in the radial direction of the disk.

Claims (3)

Patentansprüche /1.,podemarkenträger für die Abtastung durch einen Stellungs-/fühler zur Abgabe von Signalen an eine Auswerteschaltung, insbesondere für die Lagesteuerung eines motorgetriebenen Arbeitsteiles in vorgegebene Positionen, der mit zumindest einer Taktspur lichtdurchlässiger und lichtundurchlässiger, bei Verwendung von Reflexionslichtschranken mit lichtreflektierenden und nicht-reflektierenden Codemarken versehen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Codemarken Blöcke gleicher Anzahl der einen Art Codemarken (9) mit im wesentlichen gleich großen Zwischenräumen,gebildet aus Codemarken (11) der anderen Art, bilden und die Abstände zwischen den Blöcken ein Mehrfaches einer Codemarke entsprechen und abwechselnd durch die eine oder die andere Codemarkenart (10, 12) gebildet werden. Claims / 1., Platform mark carrier for scanning by a Position / sensor for the delivery of signals to an evaluation circuit, in particular for the position control of a motor-driven working part in predetermined positions, the one with at least one clock track more translucent and opaque, at Use of retro-reflective photoelectric sensors with light-reflecting and non-reflecting Is provided with code marks, which means that the code marks Blocks of the same number of one type of code mark (9) with essentially the same size Gaps, formed from code marks (11) of the other type, and form the spaces between the blocks correspond to a multiple of a code mark and alternate be formed by one or the other type of code mark (10, 12). 2. Codemarkenträger nach Anspruch 1, der als ein bandförmiger Streifen ausgebildet ist, d a d u r c h g e k e n n -z e ic h n e t , daß die Codemarken (16, 17) Trapezform aufweisen mit in Längsrichtung des Streifens verlaufenden Grundlinien (18). 2. Code mark carrier according to claim 1, as a band-shaped strip is designed that the code marks (16, 17) have a trapezoidal shape with baselines running in the longitudinal direction of the strip (18). 3. Codemarkenträger nach Anspruch 1 mit auf einer Kreisbahn angeordneten Codemarken, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Codemarken (16) der einen Art Rechteckform, die der anderen Art (17) Trapezform aufweisen und im Abtastbereich (19) gleiche Impulslängen bewirken. 3. Code mark carrier according to claim 1 arranged on a circular path Code marks, which indicate that the code marks (16) the one type rectangular shape, the other type (17) trapezoidal shape and im Scanning area (19) cause the same pulse lengths.
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