DE2647053B2 - Vorrichtung zum Bestimmen von Lage-Koordinaten auf einer Arbeitsfläche - Google Patents
Vorrichtung zum Bestimmen von Lage-Koordinaten auf einer ArbeitsflächeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen
von Lagekoordinaten auf einer Arbeitsfläche mit einer ersten sich in einer Ebene parallel zur Arbeitsfläche
erstreckenden Gitterwicklung, deren Leiterbahnen sich senkrecht zu einer ersten Koordinatenachse
erstrecken, einer sich in einer zweiten Ebene parallel zur Arbeitsfläche erstreckenden, der ersten Gitterwicklung
eng benachbarten zweiten Gitterwicklung, deren Leiterbahnen sich senkrecht zu einer zweiten Koordinatenachse
erstrecken, wobei beide Gitterwicklungen koplanar zueinander liegen, und einem mit einer
Induktionswicklung versehenen verschieblichen Meßfühler, der in einer zur Arbeitsfläche parallelen Ebene in
beliebige Positionen bewegbar ist und ein induziertes Signal liefert, welches jeweils der Lage des Meßfühlers
über der Arbeitsfläche entspricht
ίο Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei
einer Vorrichtung de«· einleitend genannten Art die Genauigkeit zu vergrößern und zugleich auch den
elektronischen Aufbau ganz wesentlich zu vereinfachen. Die bisher bekanntgewordenen sogenannten »data
is tablets« oder Digitalis;atoren verwenden eine zweidimensionale
Bezugsfliiiche, die einem Zeichentisch ähnlich ist, und einen Schreibstift oder einen Meßfühler,
weiche auf die zu digitalisierende, d. h. binär darzustellende X- Y-Position gerichtet wird. Der Ausgang solcher
Vorrichtungen ist eine digitale Darstellung der Analogen X- Y-Position, die der Schreibstift oder die Sonde
markiert
Erfindungsgemäß wird obige Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale
gelöst
Auf diesem Gebiet sind schon zahlreiche elektronische Schaltungen bekanntgeworden, welche über kleine
Entfernungen mit mäßiger Genauigkeit, beispielsweise 0,01" über eine Fläche von 12 χ 12" und mit etwas
größerer Genauigkeit über größere Entfernungen von beispielsweise 0,005" über eine Fläche von 60 χ 60"
arbeiten. Das Verfahren nach Farrand ist generell eindimensional. Das aufwendige Bendix-Verfahren mißt
Entfernungen nur incremental und ist daher mit Wiederholungsfehlern verbunden. In diesem Zusammenhang
ist es Aufgabe der Erfindung, die vorerwähnten Nachteile ganz oder mindestens zum größten Teil
auszuschalten.
Bei Farrand und Bendix werden zwei Bezugs-Gitterwicklungen und eine Meßfühlerwicklung verwendet.
Die Hauptunterschiede zwischen den beiden vorerwähnten Verfahren liegen im Gitterabstand der
Bezugsgitter und in der Gestalt des Meßfühlers. Es sei zunächst einmal das Bendix-Verfahren betrachtet,
welches dem US-PS 36 47 963 entspricht Die F i g. 1 der anliegenden Zeichnungen zeigt die Basisgitterwicklung,
in der die vertikalen Leiterbahnen gleichmäßig verteilt sind und offensichtlich den Strom in entgegengesetzten
Richtungen (auf oder ab) führen. Der übliche Meßfühler ist eine runde Spule, die in F i g. 1 in gestrichelten Linien
angedeutet ist. Es kann entweder die Gitterwicklung oder die Meßfühlerspule das stromgespeiste Element
sein. In dem dann nicht gespeisten Element wird ein Signal induziert, dessen Amplitude sich in Abhängigkeit
von der Sonderposition ändert. In der Praxis wird nach dem Bendix-Verfahrem die Sonde mit einem 3 kHz
Sinus-Strom gespeist.
Eine Anordnung gemäß Fig. 1 kann verständlicherweise
aus verschiedenen Gründen nicht ohne weiteres
f>° arbeiten. Der eine Grund hierfür liegt darin, daß in der
gezeigten Relativlage keine reine Kupplung zwischen der Leiterbahn und der Sonde besteht. Dies hat
verständlicherweise auch der Erfinder der US-PS 36 47 963 erkannt und deshalb eine zweite Gitterwick-
faj lung vorgesehen, die gegenüber der ersten Gitterwicklung
räumlich um 90° phasenversetzt angeordnet ist. Hieraus ergibt sich die in Fig. 2 dargestellte Anordnung.
Bei dieser Anordnung empfängt eine der
Wicklung stets von des Meßfühlers ein von null abweichendes Signal. Wenn man nun, wie von dem
vorgenannten Erfinder vorgeschlagen, die Signale in geeigneter Weise kombiniert, entsteht ein zusammengesetztes
Ausgangs-Signal, dessen Amplituden konstant sind und dessen Phase vorläuft oder zurückbleibt, wenn
man die Meßfühlerwicklung bezüglich der F i g. 2 nach rechts oder links bewegt
Unglücklicherweise ist die Linearität der Phasenabhängigkeit von der Meßfühlerpositiori von der induzierten
Signal-Amplitude in einer sich sinusförmigen ändernden Gitterwicklung abhängig und eine Funktion
der Meßfühlerposition. In der Praxis trifft dies jedoch nicht zu, so daß das Meßverfahren mit systemeigenen
Fehlern behaftet ist
Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung liegt nun in der Schaffung einer besonderen Gitterwicklung,
die so erregt wird, daß die Kopplung zwischen Gitter und Meßfühler so nahe wie erwünscht den sinusförmigen
Änderungen angenähert wird. Ein solches Erregungsverfahren soll Stromverteilungs-Erregung genannt
werden.
Ein Beispiel einer solchen Stromverteilung in einer Gitterwicklung gemäß Fig. 1, zeigt die Fig.3 der
anliegenden Zeichnungen. Die in F i g. 3 eingezeichneten Pfeile geben nach Größe und Richtung den Strom in
den Leiterbahnen der Gitterwicklung wieder. (In den Fig. 1,2,6 bis 8 und 10 sind die Leiterbahnen die jeweils
senkrecht dargestellten Leiterabschnitte; die zugehörige Koordinatenachse verläuft stets unter 90° zu diesen
Leiterabschnitten, d. h. in den Zeichnungen horizontal.) Die gestrichelte Linie entspricht der Hüllkurve der
induzierten Singnalamplitude der Meßfühlerwicklung. Je nach der speziellen Ausbildung des Meßfühlers ergibt
sich eine im wesentlichen dreieckige Wellenform, nicht aber die im Grunde erwünschte Sinusform.
Zwei Ausführungsbeispiele für eine erfindungsgemäße Stromverteilungs-Erregung sind in den F i g. 4 und 5
dargestellt. Diese Wellenformen ergeben sich mit Gitterwicklungs-Schemen, wie sie die Fig.6 und 7
wiedergeben. F i g. 6 und 7 lassen erkennen, daß die Leiterbahnen der Gitterwicklungen gleichmäßig verteilt
sind. F i g. 6 verwendet sechs Leiterbahnen je Periode und die F i g. 7 vier Leiterbahnen je Periode. Im Grunde
kann jedoch auch ein nicht gleichförmiger Leiterbahnenabstand gewählt werden, wie dies die F i g. 8 zeigt.
Ein solches Gitterwicklungs-Schema führt zu einer Stromwelle, wie sie in F i g. 9 wiedergegeben ist. Die
Strom-Amplituden können nach Wunsch gewählt werden. Die dargestellten Ausführungsformen haben
sich als brauchbar erwiesen, da sie sich sehr einfach weiterverarbeiten lassen. Es kann jedoch auch erwünscht
werden, andere Leiterbahnenverteilungen zu wählen, um sich einer speziellen Meßfühlerkonfiguration
anzupassen, oder auch aus anderen Gründen.
Verglichen mit anderen vorbekannten Verfahren zur Durchführung einer elektronischen Präzisionsdigitalisierung
gibt die vorliegende Erfindung die Möglichkeit, die Erreger- und Detektor-Schaltkreise wesentlich
einfacher herzustellen. Wie die nachfolgende Beschreibung zeigt, läßt sich die Schaltungsanordnung mit
digitalen Schaltkreisen und einem Minimum von analogen Schaltungen zusammenstellen.
Prinzipiell kann jede beliebige Phasenzahl von mehr als eins gewählt werden. Die Praxis zeigt jedoch, daß die
Anlalogschaltung bei steigender Phasenzahl weniger kritisch wird. Als Beispiel wird nachfolgend ein
Fünfphasensystem beschrieben. Jede dieser fünf Phasen benötigt eine getrennte Gitterwicklung, die beispielsweise
so ausgebildet sein kann, wie es die F i g. 6 und 7 zeigen. Der Grundgedanke ist jedoch einfacher zu
erkennen, wenn man lediglich zur Erläuterung von der Wicklung gemäß F i g. 1 ausgeht und dabei berücksichtigt,
daß man eine höhere Genauigkeit erreichen kann durch die erfindungsgemäße Stromverteilungs-Erregung.
So zeigt beispielsweise die Fig. 10 fünf Gitterwicklungen der F i g. 1, die in einem entsprechenden Abstand angeordnet sind, damit sie 5-phasig erregt werden können. Jede Gitterwicklung wird über einen Stromquellen-Schalter-Impulsgeber erregt, wobei das Einschalten so geschieht, wie es in dem Diagramm der F i g. 11 angegeben ist. Das Diagramm der F i g. 11 zeigt untereinander die fünf Phasenwicklungen A bis E Die Abzisse dieses Diagramms ist die Zeitachse. Die durchgezogenen horizontalen Linien geben die Zeit an, in der die einzelnen Phasenwicklungen erregt werden.
So zeigt beispielsweise die Fig. 10 fünf Gitterwicklungen der F i g. 1, die in einem entsprechenden Abstand angeordnet sind, damit sie 5-phasig erregt werden können. Jede Gitterwicklung wird über einen Stromquellen-Schalter-Impulsgeber erregt, wobei das Einschalten so geschieht, wie es in dem Diagramm der F i g. 11 angegeben ist. Das Diagramm der F i g. 11 zeigt untereinander die fünf Phasenwicklungen A bis E Die Abzisse dieses Diagramms ist die Zeitachse. Die durchgezogenen horizontalen Linien geben die Zeit an, in der die einzelnen Phasenwicklungen erregt werden.
Die Erreger-Wellenformen werden nach einer geeigneten
Wiederholungsfrequenz ein- und ausgeschaltet. Eine Periode dieser Wiederholungsfrequenz ist in
/7-Teile (im dargestellten Beispiel 10) unterteilt, wobei η
dem Doppelten der Gitterwicklungen entspricht. Wie F i g. 11 erkennen läßt, werden die Stromquellen der
Reihe nach für die Hälfte einer Wiederholungsperiode eingeschaltet und bleiben dann genauso lange anschließend
ausgeschaltet.
Die Meßfühlerwicklung, in welcher diese Stromimpulse induziert werden, bilden eine Pulsfolge nach dem Induktionsgesetz mit dem Differentialquotienten ab.
Die Meßfühlerwicklung, in welcher diese Stromimpulse induziert werden, bilden eine Pulsfolge nach dem Induktionsgesetz mit dem Differentialquotienten ab.
Das heißt die in der Meßfühlerwicklung erzeugte Spannung ist U = K · -$-·
Das zeitliche Ansprechen einer solchen Meßfühler· wicklung als Funktion ihrer Lage innerhalb einer
Gitterperiode ist in der F i g. 12 dargestellt. In F i g. 12 ist
die horizontale Achse wiederum die Zeitachse. Senkrecht dazu sind die Impulsfolgen für die einzelnen
Meßfühlerpositionen innerhalb der Gitterwicklungsperiode aufgetragen. Es ist erkennbar, daß die Meßfühlerwicklung
stark auf die Leiterbahn anspricht, welche ihr am nächsten gelegen ist. Das Ansprechen der
Meßfühlerwicklung fällt jedoch stark ab, wenn es sich um Leiterbahnen handelt, die weiter von der Meßfühlerwicklung
entfernt sind. Wenn man somit die Meßfühlerwicklung entlang der Gitterwicklungsoberfläche bewegt,
wandert eine Pulsfolge in entsprechender Zeit mit. Diese Pulsfolge läßt sich mit einfachen Analog-Schaltkreisen
verarbeiten, um ein Signal zu erzeugen, welches
so die Meßfühlerlage innerhalb einer Gitterwicklungsperiode markiert.
Die vorstehende Diskussion erläutert das Grundprinzip für die Messung innerhalb einer Gitterwicklungsperiode
in einer Dimension. Eine zweite Dimension kann man dadurch beherrschen, daß man eine zweite
Gitterwicklungsanordnung vorsieht. Sofern man die Meßfühleranordnung mit kreisförmiger Symmetrie
ausbildet, kann man mit ihr die Erregungswellenformen in beiden Gitterwicklungen erfassen. Hier lassen sich
w> bekannte time-sharing-Verfahren zur Anwendung bringen,
um Verwechslungen zwischen den Signalen der zwei Gitteranordnungen zu vermeiden.
Mit geeigneten periodenzählenden Logikbausteinen kann das vorerwähnte Verfahren ausgenutzt werden,
iiϊ um einen brauchbaren Digitalisator herzustellen, der
eine beliebige Anzahl von Gitterperioden in beiden Dimensionen hat. Hier ergibt sich jedoch der gleiche
Nachteil, den auch viele inkremental arbeitende
Systeme haben, nämlich daß man nicht bestimmen kann, auf weiche Gitterperiode der Meßfühler zeigt, sofern
man nicht die Perioden von einem O-Bezug punkt aus zählt. Daher ist es immer erforderlich, den Meßfühler
wieder nach dem OBezugspunkt neu auszurichten und auf die interessierende Lage zurückzuführen, wenn eine
Stromunterbrechung auftritt, die von der Gitteroberfläche abgehoben wird oder wenn irgend ein logischer
Baustein momentan ausfällt.
Um diese Nachteile der inkrementalen Digitalisierungstechnik
zu überwinden, wird nachfolgend eine grobe Lage-Messung durchgeführt, zu der sich die
gleichen elektronischen Bausteine verwenden lassen. Dies wird nachfolgend beschrieben. Um diese grobe
Lage-Messung durchzuführen, wird für jede Dimension zusätzlich ein sehr einfaches Gitterwicklungs-System
benötigt. Jedes dieser groben Wicklungs-Systeme enthält etwa 2n parallele Leiterbahnen, wobei η die
Anzahl der Gitterwicklungsperioden in der Präzisionsgitterwicklungs-Anordnung ist. Falls beispielsweise das
Präzisions-Gitterwicklungs-System eine typische Periodenabmessung von 1" hatte, verwendet man für das
grobe Gitterwicklungs-System nur 2 Leiterbahnen je Zoll. Diese Leiterbahnen können bezüglich ihrer
örtlichen Anbringung relativ große Toleranzen, beispielsweise plus/minus 0,1" gegenüber der korrekten
Lage haben.
Ein Blockschaltbild des Grobmessungs-Gittersystems für eine Achse zeigt die F i g. 13. Für diese beispielsweise
Ausführungsform können bekannte Wähl- und Schaltkreise verwendet werden. Besonders brauchbar erscheinen
jedoch Schaltungen für Magnetkernspeicher. Dieses Konzept erfordert, daß jede der Leiterbahnen
getrennt von den anderen mindestens einmal mit einem Stromimpuls erregt wird. In dem Blockschaltbild der
F i g. 13 sind folgende Bauelemente dargestellt:
ein Impulsverstärker 1,
zwei Wählkreise 2 und 3, *
ein Impulsverstärker 1,
zwei Wählkreise 2 und 3, *
ein Adressen-Register 4 und
eine Stromimpulsquelle 5.
eine Stromimpulsquelle 5.
Die zu versorgenden Leiterbahnen tragen das Bezugszeichen 6 und der Meßfühler das Bezugszeichen
7.
Mit einfachen Worten gesagt, bezeichnet die Adresse der Leiterbahn 6, die zu einem Ansprechen auf die
Stromimpulse des Verstärkers 1 führt, die grobe Stellung des Meßfühlers 7. In der Praxis ist es jedoch
wahrscheinlich, daß mehrere einander benachbarte Leiterbahnen 6 ein Ansprechen auf Impulse verursachen.
Daher müssen besonders Vorkehrungen getroffen werden, damit lediglich eine Adresse ausgewählt wird.
In dem nachfolgend zu beschreibenden System wurde die unterste Adresse ausgewählt, da hierdurch der
schaltungsmäßige Aufwand vereinfacht wird. Andere Vereinbarungen bezüglich der auszuwählenden Adresse
sind selbstverständlich ebenfalls möglich.
Es ist jetzt ferner erforderlich, eine die Mehrdeutigkeit beseitigende Logikschaltung zu verwenden, mit
welcher die Grobmessung mit der Feinmessung der Präzisions-Gitterwicklungs-Anordnung korreliert wird. f>o
Andernfalls könnten falsche Meßreihen entstehen, wie beispielsweise: 11996, 11997, 12 998, 12 999, 12 000,
12 001, wenn die richtige Folge lauten sollte: 11 996, Π 997,11 998,11 999,12 000,12 001. Es handelt sich hier
um ein bekanntes Problem in grob/fein-Meßsystemen hr>
und es gibt bereits viele Lösungsverfahren für die Ausschaltung vorstehender Fehler. Für die Erfindung
reicht es nunmehr aus, zwei grobe Leiterbahnen je Fein-Periode vorzusehen, um eine ausreichende redundante
Information zu gewinnen, mit der sich das Problem lösen läßt.
Bei dieser Grob-Messung werden nun erfindungsgemäß Techniken mehrerer technischer Disziplinen
kombiniert, um bei der absoluten Digitalisierung auf elektrischem Wege ein Problem zu lösen, das bisher
noch nicht gelöst wurde.
Die Fig. 14 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Bestimmen von Lage-Koordinaten. In der Zeichnung sind in auseinandergezogener
Darstellung vier voneinander getrennte Gitterwicklungen 11, 12, 13, 14 dargestellt Diese vier
Gitterwicklungen sind in der Praxis so ausgebildet, daß sie eng beieinander und coplanar zueinander liegen. Die
feine -Y-Gitterwicklung 13 und die feine V-Gitterwicklung
14 enthalten ein System von mit gleichem Abstand zueinander parallel angeordneten Leiterbahnen 23, 24.
Diese Leiterbahnen sind so zusammengeschaltet, daß fünf Wicklungen entstehen, wie sie schematisch in
F i g. 7 angegeben sind. Diese Wicklungen sind voneinander getrennt entsprechend dem Grundgedanken
gemäß F i g. 10. Bei der nachfolgend zu beschreibenden
Logikschaltung sei angenommen, daß 1 feine Gitterperiode gleich 1 Längeneinheit, beispielsweise gleich 1" ist.
Die groben X- und y-Gitterwicklungen 11, 12 sind
nach dem in Fig. 13 dargestellten Prinzip aufgebaut Jede Gitterwicklung besteht aus parallelen Leiterbahnen
21, 22, die voneinander etwa 03" entfernt sind. Die
Logikschaltung ist so aufgebaut, daß in X- und Y- Richtung Dimensionen bis zu 499" digitalisiert
werden können. Dies ist wesentlich mehr als es für die meisten Anwendungen erforderlich ist Das erfindungsgemäße
Konzept setzt jedoch keinerlei Grenzer bezüglich der Abmessungen.
Bei den in Fig. 14 als Rechtecke dargestellten elektronischen Bausteinen handelt es sich um folgende:
Der Taktimpulsgeber 31 versorgt das gesamte System mit hochfrequenten Taktimpulsen. Im Beispiel
sei angenommen, daß die Taktfrequenz 5 MHz beträgt Diese 5 MHz-Impulse erreichen über die Leitung 32 die
Zählersteuerung 33 und über die Leitung 34 den Frequenzteiler 35.
Der Frequenzteiler 35 liefert proportionale Anteile der dort eingespeisten Frequenz, und zwar zur Leitung
36 eine Impulsfrequenz von 5 kHz, in die Leitung 36 eine Impulsfrequenz von 50 kHz und in die Leitung 38 eine
Impulsfrequenz von 50 kHz. Die Ausgänge des Frequenzteilers, deren Frequenzen nur als Beispiele
anzusehen sind, dienen der gewünschten Meßauflösung und dem Ausgangszahlsystem. Im dargestellten Beispie
ist angenommen, daß die Auflösung 0,001" beträgt unc daß ein dezimales Zahlensystem verwendet wird.
Die Leitung 36 führt zur Sequenz-Steuerung 39 welche für den zeitlich korrekten Ablauf der Steuer
bzw. Erregervorgänge sorgt. So sorgt die Sequenz Steuerung 39 dafür, daß jeweils nur eine de:
Gitterwicklungen zur Zeit erregt wird. Die Ausgangslei tungen 40 bis 43 der Sequenz-Steuerung 39 sorgen füi
das Einschalten der Erregungen für die Gitterwicklun gen X-fein, K-fein, X-grob, V-grob. Außerdem sorgt di(
Sequenz-Steuerung 39 für die Übertragung dei Lageinformationen aus dem Lagezählwerk 44, welche:
über die Leitung 45 mit den als Ausgang zi betrachtenden sechsstelligen X-Lageregister 46 unc
V- Lageregister 47 verbunden ist.
Die Zählsteuerung 33 sorgt dafür, daß da: Lagczählwerk 44 bei Beginn eines Meßzyklusse:
gelöscht wird und daß dann in das Lagezählwerk 44 Taktimpulse eingeleitet werden, bis ein Grob- oder
Fein-Stopimpuls über die Leitung 48 aus der Sequenz-Steuerung 39 empfangen wird.
Die Zählersteuerung 33 ist über die Leitung 49 mit dem beispielsweise dreistelligen dezimalen Zählwerk 44
verbunden.
Bei den X- und V-Lageregistern 46 und 47 handelt es
sich um statische digitale Register, die bestimmte Zahlwerte festhalten können, damit diese anschließend
zur Anzeige gebracht oder zu irgendwelchen weiteren Vorrichtungen weitergeleitet werden können.
Der Meßfühler 7 ist über eine Leitung 50 mit dem Impulsverstärker 1 verbunden, welcher den Ausgang
der Meßfühlerwicklung 7 nach einer entsprechenden Verstärkung in die Leistung 51 zur Zählersteuerung 33
und in die Leitung 52 zu einem linearen Filter-Verstärker 53 weiterleitet.
Der lineare Filter-Verstärker 53 liefert über eine Leitung 54 eine 5 kHz-Sinuswelle in den Nulldurchgangs-Detektor
55. In der Leitung 54 entsteht aus der in Fig. 10 dargestellten Impulsfolge eine Wellenform,
welche die Amplituden-Enveloppe der Impulsfolge wiedergibt. Auch in diesem Falle ist die Frequenz von
5 kHz als Beispiel zu werten.
Der Nulldurchgangs-Detektor 55 ist über eine Leitung 56 mit der Zähler-Steuerung 33 verbunden. Im
Nulldurchgangs-Detektor 55 wird jedesmal dann ein Impuls erzeugt, wenn in einer sich wiederholenden
Wellenform ein bestimmtes Merkmal erneut auftritt. Hierbei kann es sich beispielsweise um den Nulldurchgang
der Amplitude in positiver Durchlaufrichtung handeln.
Die Leitungen 38 und 42 führen zur A"-Grob-Wählermatrix
57.
In entsprechender Weise führen die Leitungen 38 und 43 zur V-Grob-Wählermatrix 58. Bei den beiden
vorerwähnten Wählermatrizen 57 und 58 handelt es sich um eine Schaltvorrichtung mit einer Veilzahl von
Ausgängen, die einen Ausgang nach dem anderen im Synchronismus mit einem Eingang-Taktimpuls speist.
Bei diesen Eingangs-Taktimpulsen ist beispielsweise von einer Frequenz von 50 kHz ausgegangen.
Zwischen den Leitungen 37 und 40 einerseits und der X-Fein-Gitterwicklung 13 andererseits liegt ein XFein-Stromschalter
59. In entsprechender Weise ist zwischen den Leitungen 37 und 41 einerseits und der V-Fein-Gitterwicklung
14 andererseits ein V-Fein-Stromschalter 60 vorgesehen. Die beiden Stromschalter 59 und 60
haben (im gewählten Beispiel) fünf Schaltausgänge, die der Reihe nach in Synchronismus mit einem Eingangs-Taktsignal
den Erregerstrom für eine vorbestimmte Zeit ein- oder ausschalten, damit eine Stromverteilungserregung
entsteht, wie sie beispielsweise die F i g. 11 zeigt.
Die vorstehend beschriebene Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt:
Es sei in diesem Beispiel angenommen, daß die Sequenz-Steuerung 39 in einer nicht endenden sich
immer wiederholenden Folge für vier Messungen sorgt.
Andere Folgen sind ebenfalls denkbar. Ein jeder Schritt einer Folge kann beispielsweise einen oder
mehrere Intervalle der 5 kHz Impulse, welche über die Leitung 36 vom Frequenzteiler 35 kommen, enthalten.
Eine Mehrzahl von Intervallen kann erforderlich werden, um sicher zu stellen, daß die Analogen-Schaltglieder
in stationäre Wechselstrom-Zustände gelangen, nachdem alle Gitterwicklungs-Erregerperioden einmal
angelaufen sind. Zum Zwecke der Erläuterung sei angenommen, daß bei jedem Schritt einer Folge 10 der
5 kHz-Perioden abgelaufen sind. Auch sei angenommen, daß die Meßfolge wie folgt abläuft: (1) X-Fein, (2)
AT-Grob, (3) V-Fein, (4) K-Grob.
Bei der X-Fein-Sequenz laufen die X-Fein-Stromschalter
59 über zehn Erregungsperioden bei einer Frequenz von 5 kHz. Während der zehnten Erregungsperiode beginnt das Lagezählwerk 44 mit 000 und läuft
dann bis ein Fein-Stop-Impuls empfangen wird. Dies geschieht zu irgendeinem Zeitpunkt zwischen den
Zählungen 000 und 999 als Funktion der Sondenstellung. Am Ende der zehnten Erregerperiode wird der jeweils
im Lagezählwerk 44 gespeicherte Wert weitergeleitet zu der kleinsten Stelle des X-Lageregisters 46, worauf
dann das Lagezählwerk 44 wieder gelöscht wird.
Die X-Grob-Folge kann ebenfalls aus zehn Perioden
der 5 kHz-Frequenz des Frequenzteilers 35 bestehen. Hierdurch steht ausreichend Zeit zur Verfugung für die
X-Grob-Wählermatrix 57 1000 Gitterlinien (500") der Reihe mit 50 kHz mit Impulsen zu versorgen. Während
diese Impulsversorgung abläuft, läuft auch das Lagezählwerk 44 mit 25 kHz, bis ein Grob-Stop-Impuls
empfangen wird. Zu diesem Zeitpunkt enthält das Lage-Zählwerk eine Angabe über die Stellung des
Meßfühlers 7 bezüglich des nächstgelegenen Zoll-Wertes. (Eine die Mehrdeutigkeit beseitigende Logikschaltung
in der Zählersteuerung 33 koordiniert die Grob- und Fein-Zählungen, um fehlerhafte Angaben zu
vermeiden, d. h. um eine Angabe von beispielsweise 12 997 zu unterdrücken, wenn 11 997 richtig ist). Am
Ende der X-Grob-Folge wird der gespeicherte Wert des
Lage-Zählwerks 44 in die höheren Stellen des X-Lageregisters 46 eingeleitet, um dann anschließend
das Lage-Zählwerk 44 wieder zu löschen. Zu diesem Zeitpunkt des Meßverlaufs ist die XLage des
Meßfühlers 7 vollständig festgelegt.
Die y-Lage des Meßfühlers 7 läßt sich dann in zwei weiteren Folgen von Steuerstufen durchführen. Dies
geschieht in analoger Weise zu der vorstehenden Beschreibung bezüglich der A"-Koordinate.
Die vom Lagezählwerk 44 kommende Leitung 45 dient zum Einspeichern der entsprechend erfaßten
Koordinatenwerte in alle vorgesehenen Stellen der X- und Y- Lageregister 46 und 47, die entsprechender
Weise an die Leitung 45 angeschlossen sind. Damit die entsprechenden Werte jeweils an der richtigen Stelle
gespeichert werden, sind zwischen der Sequenz-Steuerung 39 und den Registern 46 und 47 vier Ladeleitungen
61 bis 64 vorgesehen. Diese Leitungen 61 bis 64 signalisieren den Registern 46 und 47 zu den
entsprechenden Zeitpunkten die Registerstelle, an der eine Einspeicherung vorzunehmen ist. Leitung 61
meldet .Y-Grob, Leitung 62 A"-Fein, Leitung 63 V-Grob
und Leitung 647- Fein.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Vorrichtung zum Bestimmen von Lagekoordinaten auf einer Arbeitsfläche mit einer ersten sich in
einer Ebene parallel zur Arbeitsfläche erstreckenden Gitterwiclclung, deren Leiterbahnen sich senkrecht
zu einer ersten Koordinatenachse erstrecken, einer sich in einer zweiten Ebene parallel zur Arbeitsfläche
erstreckenden, der ersten Gitterwicklung eng benachbarten zweiten Gitterwicklung, deren Leiterbahnen
sich senkrecht zu einer zweiten Koordinatenachse erstrecken, wobei beide Gitterwicklungen
koplanar zueinander liegen, und einem mit einer Induktionswicklung versehenen verschieblichen
Meßfühler, der in einer zur Arbeitsfläche parallelen Ebene in beliebige Positionen bewegbar ist und ein
induziertes Signal liefert, welches jeweils der Lage des Meßfühlers über der Arbeitsfläche entspricht,
gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
a) die beiden Gitterwicklungen (13,14) sind in sich regelmäßig wiederholende Leiterbahnengruppen
(A-E) unterteilt, in der die Leiterbahnen (23, 24) jeweils mit vorgegebenem Abstand parallel
zueinander verlaufen;
b) die Gitterwicklungen (13, 14) sind an einen Impulsgeber (31) angeschlossen, dessen Strom
in vorgegebener Weise auf die Leiterbahnen (23, 24) der einzelnen Leiterbahnengruppen
f/l-E^aufgeteiltist;
c) Leiterbahnenabstand und Stromverteilung sind so gewählt, daß sich das resultierende Magnetfeld
etwa sinusförmig als Funktion der Verschiebung entlang der sich senkrecht zu den
Leiterbahnen erstreckenden Koordinatenachse ändert und eine Periode jeweils einer Leiterbahnengruppe
(A -^entspricht
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gitterwicklungen (13, 14)
als Mehrphasenwicklungen ausgebildet sind und ein Impulsgeber (31) vorgesehen ist, velcher in zeitlich
festgelegter Folge den einzelnen vielphasigen Wicklungen nacheinander Stromimp'jlse zuführt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in paralleler Anordnung zur ersten und zweiten Gitterwicklung (13,14) mit einer geringeren
Anzahl von Leiterbahnen (21, 22) versehene dritte und vierte Gitterwicklungen (11, 12) vorgesehen
sind, in denen sich ebenfalls in Gruppen (A-E) aufgeteilte und aus einem Impulsgeber (31) gespeiste
Leiterbahnen (21, 22) parallel zu den Leiterbahnen (23, 24) der ersten bzw. zweiten Gitterwicklung (13,
14) über gleiche Weglängen erstrecken, damit im Meßfühler (7) durch die dritten und vierten
Gitterwicklungen (11, 12) ein Signal induziert wird, mit dem sich die Mehrdeutigkeit der Lagebestimmung
beseitigen läßt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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