DE2653545B1 - Photoelectric reflected-light distance measuring device - Google Patents

Photoelectric reflected-light distance measuring device

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DE2653545B1 DE19762653545 DE2653545A DE2653545B1 DE 2653545 B1 DE2653545 B1 DE 2653545B1 DE 19762653545 DE19762653545 DE 19762653545 DE 2653545 A DE2653545 A DE 2653545A DE 2653545 B1 DE2653545 B1 DE 2653545B1
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    • G01D5/36—Forming the light into pulses
    • G01D5/38—Forming the light into pulses by diffraction gratings

Description

Unter optisch wirksamer Gitterkonstante dR wird dabei verstanden, daß (IR = S;X1 \ mit cs als Winkel zwischen den Strahlen mit maximaler Beugungsintensität gilt. So hat z. B. ein', -Phasengitter mit ausgelöschter O-ter Beugungsordnung eine optisch wirksame Gitterkonstante, die der Hälfte seiner mechanischen Teilung entspricht (dR = 21 dmechanisch). The optically effective lattice constant dR is understood to mean that (IR = S; X1 \ with cs as the angle between the rays with maximum diffraction intensity is applicable. So has z. B. a ', phase grating with canceled O-th diffraction order a optically effective lattice constant, half of its mechanical Division corresponds to (dR = 21 dechanical).

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Merkmalen der Unteransprüche 2 bis 4 angegeben. Advantageous refinements of the invention are in the features of the subclaims 2 to 4 specified.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einrichtung werden nachfolgend in Verbindung mit Figuren beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine Auflicht-Wegmeßeinrichtung, bei der das Referenzgitter eine geringfügig kleinere Gitterkonstante als das Maßstabgitterbesitzt, F i g. 2 eine Auflicht-Wegmeßeinrichtung, bei der die Gitterkonstante des Maßstabgitters geringfügig kleiner als die des Referenzgitters ist, F i g. 3 eine Einrichtung, bei der die Gitterkonstante des Maßstabgitters durch Lupenwirkung vergrößert wird, F i g. 4 eine Einrichtung, bei der das Vernier-Streifensystem optisch verkleinert wird und F i g. 5 die Entstehung virtueller Vernier-Streifen. Embodiments of the device according to the invention are given below described in connection with figures. It shows F i g. 1 a reflected light path measuring device, in which the reference grid has a slightly smaller grid constant than the scale grid, F i g. 2 an incident-light path measuring device in which the grating constant of the scale grating is slightly smaller than that of the reference grid, F i g. 3 a facility, in which the grid constant of the scale grid is enlarged by the effect of a magnifying glass, F i g. 4 shows a device in which the vernier strip system is optically scaled down becomes and F i g. 5 the creation of virtual vernier strips.

In F i g. 1 beleuchtet eine Lichtquelle 10 im Auflicht eine aus einem transparenten Referenzgitter 11 und einem reflektierenden Maßstabgitter 12 bestehende Gitteranordnung. Beide Gitter haben einen Abstand a voneinander. Die Gitterkonstante des Referenzgitters 11 ist geringfügig kleiner als die des Maßstabgitters, und zwar um den Faktor (1- v), wobei v einen Verzerrungsfaktor mit sehr kleinem Zahlenwert ( = 0,05) darstellt. In Fig. 1 illuminates a light source 10 in incident light one from one transparent reference grid 11 and a reflective scale grid 12 existing Grid arrangement. Both grids are at a distance a from one another. The lattice constant of the reference grid 11 is slightly smaller than that of the scale grid, namely by the factor (1- v), where v is a distortion factor with a very small numerical value (= 0.05).

Es wurde in überraschender Weise gefunden, daß die Wirkung des Referenzgitters auf das Beleuchtungsstrahlenbündel in diesem Fall beim ersten Gitterdurchgang volikommen vernachlässigt werden kann, wenn die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Abstände und Gitterkonstantenverhältnisse eingehalten werden. Beim ersten Gitterdurchgang wirkt das Referenzgitter ausschließlich als Diffusor für das Beleuchtungsstrahlenbündel. Zur Bildung der Vernier-Streifen trägt es ausschließlich beim zweiten Gitterdurchgang bei, so daß die Einrichtung als echtes Zwei-Gitter-System zu behandeln ist. It was surprisingly found that the effect of the reference grid on the illuminating beam in this case when the grating is passed for the first time Can be neglected if the specified in the characterizing part of claim 1 Distances and lattice constant ratios are observed. At the first pass through the grid the reference grid acts exclusively as a diffuser for the illuminating beam. It only helps to form the vernier strips during the second grid pass so that the device is to be treated as a real two-grid system.

Das in Fig. 1 (dz = dAl [1- v]) eingezeichnete Strahlensystem veranschaulicht die Bildung der Vernier-Streifen in einer Ebene 13. Die an den Gitterstrichen des Maßstabgitters 12 reflektierten Beleuchtungsstrahlen treten entweder durch die Lücken des Referenzgitters 11 aus dem Gittersystem aus (ausgezogene Linien) oder werden durch Stege ausgeblendet (gestrichelte Linien). Es ergibt sich eine etwa sinusförmige Helligkeitsverteilung mit ausgeprägten Maxima und Minima in der Ebene 13. Diese als Vernier-Streifen bekannten Linien wandern in der Ebene 13, wenn sich das Maßstabgitter und das Referenzgitter relativ zueinander bewegen. Es ist leicht zu sehen, daß sich die von den reflektierenden Gitterstegen des Maßstabgitters ausgehenden Lichtbündel entgegengesetzt zur Richtung der Verschiebung des Maßstabgitters, aber gleichgerichtet mit einer Verschiebung des Referenzgitters bewegen. The ray system drawn in FIG. 1 (dz = dAl [1- v]) is illustrated the formation of the vernier strips in a plane 13. The ones on the grid lines of the Scale grid 12 reflected illumination rays either pass through the gaps of the reference grid 11 from the grid system (solid lines) or hidden by bars (dashed lines). The result is a roughly sinusoidal shape Brightness distribution with pronounced maxima and minima in level 13. This Lines known as Vernier strips migrate in plane 13 when the scale grid is up and move the reference grid relative to each other. It's easy to see that the light bundles emanating from the reflective bars of the scale grid opposite to the direction of displacement of the scale grid, but in the same direction move with a shift of the reference grid.

Man erkennt ebenfalls aus dem eingezeichneten geometrischen Strahlenverlauf, daß der Abstand x der Ebene 13 vom Maßstabgitter, das hier das Gitter mit der größeren Gitterkonstante ist, sowohl vom Gitterkonstantenverhältnis als auch vom Abstand a der Gitter zueinander abhängt, und zwar ergibt sich die Beziehung (1 x = < Es läßt sich aber weiter zeigen, daß der Streifenabstand y(Periode des Vernier-Streifenmusters) unabhängig von a und x ist und nur vom Gitterkonstan- tenverhältnis abhängt. One can also see from the drawn geometric beam path, that the distance x of the plane 13 from the scale grid, here the grid with the larger Lattice constant is both lattice constant ratio and spacing a the grid depends on each other, namely the relation (1 x = < However, it can also be shown that the stripe spacing y (period of the vernier stripe pattern) is independent of a and x and only depends on the lattice constant ratio depends.

Im Abstand erhält man maximalen Kontrast für die Vernier-Streifen. Ändern sich im Laufe des Meßvorganges die Abstände a und x, so hat das lediglich Einfluß auf die relativen Signalhöhen, nicht aber auf den Streifenabstand y. At a distance, maximum contrast is obtained for the vernier strips. If the distances a and x change in the course of the measuring process, this only has Influence on the relative signal levels, but not on the strip spacing y.

Ordnet man daher zumindest angenähert in der Ebene 13 zwei fotoelektrische Empfänger 14, 15 in einem Abstand ungleich einem ganzzahligen Vielfachen von 6 an, so werden diese bei einer Relativverschiebung zwischen Referenz- und Maßstabgitter in Abhängigkeit von der Verschieberichtung nacheinander in periodischen Abständen von den in den Vernier-Streifen enthaltenen Lichtflüssen beaufschlagt. Für die elektronische Signalauswertung kann man den Abstand der beiden Empfänger gleich 4 wählen, da dann die Signalmodulation in beiden Empfängern um 90" phasenverschoben ist. Solche Signale lassen sich in bekannter Weise besonders einfach zur Anzeige der Verschieberichtung der Gitter auswerten. Therefore, at least approximately in plane 13, two photoelectric ones are arranged Receiver 14, 15 at a distance not equal to an integral multiple of 6, this is how they become when there is a relative shift between the reference and scale grids depending on the direction of movement one after the other at periodic intervals acted upon by the light fluxes contained in the vernier strips. For the electronic Signal evaluation one can choose the distance between the two receivers equal to 4, because then the signal modulation in both receivers is 90 "out of phase. Such signals can be used in a known manner in a particularly simple manner to display the direction of displacement evaluate the grid.

F i g. 2 (dR = dM [1 + v]) zeigt im Prinzip denselben Aufbau wie Fig. 1, mit dem Unterschied, daß hier das Referenzgitter 11 das Gitter mit der größeren Gitterkonstante ist. Ausgehend vom Gitter mit der größeren Gitterkonstante erfolgt die geometrische Bildung des Vernier-Streifenmusters genau wie in Fig. 1. Bei Durchleuchtung des Maßstabgitters würde das Streifenmuster im Abstand x in der Ebene 13' erscheinen. Da das Maßstabgitter 12 reflektierend ist, müssen die entsprechenden Strahlenbündel an den Gltterstegen des Gitters 12 gespiegelt werden und das Streifenmuster erscheint in einer Ebene 13, die ausgehend vom Gitter 11 den Lichtstrahlen folgend wieder den Abstand x hat. In der Ebene 13 sind in diesem Beispiel vier fotoelektrische Empfänger 14, 15, 16, 17 in einem Abstand von je4angeordnet, so daß die gewonnenen elektrischen Signale um je 900 gegeneinander phasenverschoben sind. In bekannter Weise können dann durch Gegentaktsignalauswertung die keine Signalmodulation enthaltenden Signalanteile (Gleichlichtpegel) unterdrückt werden. F i g. 2 (dR = dM [1 + v]) shows in principle the same structure as Fig. 1, with the difference that here the reference grid 11 is the grid with the larger Lattice constant is. Starting from the lattice with the larger lattice constant the geometrical formation of the vernier stripe pattern exactly as in Fig. 1. With fluoroscopy of the scale grid, the striped pattern would appear at the distance x in the plane 13 '. Since the scale grating 12 is reflective, the corresponding bundles of rays be mirrored on the smooth webs of the grid 12 and the stripe pattern appears in a plane 13 which, starting from the grid 11, follows the light rays again has the distance x. In the plane 13 there are four photoelectric ones in this example Receivers 14, 15, 16, 17 are arranged at a distance of 4 each, so that the electrical signals are phase-shifted by 900 each. In well-known Way can then contain no signal modulation by push-pull signal evaluation Signal components (constant light level) are suppressed.

Auch diese Anordnung stellt wiederum ein echtes Zwei-Gitter-System dar. Das Gitter 11 wirkt hier beim zweiten Gitterdurchgang als Diffusor. Dadurch wird allerdings der Kontrast der Vernier-Streifen durch Beugung verschlechtert. Außerdem macht der dargestellte Strahlenverlauf deutlich, daß ein Teil der in Richtung der hellen Vernier-Streifen reflektierten Lichtanteile durch das Gitter 11 ausgeblendet wird. Der Vorteil dieser Anordnung liegt jedoch in dem etwas kompakteren Aufbau. This arrangement also represents a real two-grid system The grid 11 acts here as a diffuser for the second grid passage. Through this however, the contrast of the vernier strips is worsened by diffraction. In addition, the beam path shown makes it clear that part of the direction the light components reflected by the bright Vernier strips are masked out by the grating 11 will. The advantage of this arrangement, however, is the somewhat more compact structure.

Der in F i g. 3 dargestellte Aufbau geht von zwei Gittern 11 und 12' aus, von denen der Einfachheit halber angenommen werden soll, daß beide gleiche Gitterkonstante besitzen. Beide Gitter haben zueinander einen Abstand a' und zwischen ihnen ist eine Linse 18 angeordnet, deren Brennweite größer als a' ist. Diese Linse erzeugt dann durch Lupenvergrößerung ein vergrößertes Bild 12 des Maßstabgitters 12' mit einer Gitterkonstante dA), die die optisch wirksame Gitterkonstante zur Erzeugung der Vernier-Streifen darstellt. The in F i g. 3 structure is based on two grids 11 and 12 ', of which, for the sake of simplicity, it should be assumed that both are identical Have lattice constant. Both grids are spaced apart a 'and between a lens 18 is arranged on them, the focal length of which is greater than a '. This lens then generates an enlarged image 12 of the scale grid by magnifying the magnifying glass 12 'with a lattice constant dA), which is the optically effective lattice constant for Represents generation of the vernier stripes.

Der Abstand a des Gitterbildes 12 zum Referenzgitter ist der optisch wirksame Abstand zur Ermittlung des Abstandes x, in dem die Vernier-Streifen maximalen Kontrastes entstehen.The distance a of the grid image 12 to the reference grid is optical effective distance to determine the distance x, in which the vernier strips maximum Contrasts arise.

Dieser Aufbau hat den Vorteil, daß durch Wahl der Brennweite der Linse 18 und über den Abstand a' das wirksame Gitterkonstantenverhältnis, das für den Abstand der Vernier-Streifen verantwortlich ist, eingestellt werden kann. Das Referenzgitter kann unmittelbar auf die Linse 18 aufgedampft sein. Die Linse 18 wirkt außerdem als Feldlinse für das System und erhöht die Lichtstärke der Anordnung. This structure has the advantage that by choosing the focal length of the Lens 18 and over the distance a 'the effective lattice constant ratio, which for the distance between the vernier strips can be adjusted. That The reference grid can be vapor-deposited directly onto the lens 18. The lens 18 also acts as a field lens for the system and increases the light intensity of the arrangement.

Bei der in F i g. 4 dargestellten Anordnung ist zwischen der Ebene 13 und dem Referenzgitter 11 eine Linse 19 angeordnet, und zwar zweckmäßigerweise so, daß sie gleichzeitig -als Träger für das Referenzgitter dient. Aufgrund ihrer Brechkraft erzeugt sie ein verkleinertes Bild des Vernier-Streifenmusters in eirier Ebene 13'. In the case of the in FIG. 4 arrangement shown is between the plane 13 and the reference grid 11 a lens 19 is arranged, specifically expediently so that it also serves as a carrier for the reference grid. Because of your Refractive power creates a reduced image of the vernier fringe pattern in eggs Level 13 '.

Man kann auf diese Weise den Streifenabstand einem eventuell vorgegebenen Abstand der fotoelektrischen Empfänger 14, 15, 16, 17 anpassen. Da die Linse in der gezeigten Anordnung auch auf das von der Lichtquelle 10 ausgehende Beleuchtungsstrahlenbündel sammelnd wirkt, erreicht man zusätzlich eine Steigerung des Signallichtflusses. In this way, the strip spacing can be specified Adjust the distance between the photoelectric receivers 14, 15, 16, 17. Since the lens is in the arrangement shown also on the illuminating beam emanating from the light source 10 acts collectively, one also achieves an increase in the signal light flow.

Bei den bisher betrachteten Vernier-Streifen handelt es sich ausschließlich um reelle Streifenmuster. Tatsächlich entstehen jedoch auch noch virtuelle Streifen, wie F i g. 5 veranschaulicht. The Vernier strips considered so far are exclusively to real striped patterns. In fact, however, virtual stripes are also created, like F i g. 5 illustrates.

Zum Verständnis denke man sich zunächst das aus dR und dM bestehende Gittersystem wie in F i g. 1 ohne die Linse 19. Das System wird wiederum durch die Lichtquelle 10 im Zusammenwirken mit dem Gitter 11 diffus ausgeleuchtet. Ausgehend von den transparenten Gitterstegen des Referenzgitters 11 lassen sich in Lichtrichtung gesehen divergente, auf die reflektierenden Stege des Maßstabgitters 12 gerichtete Lichtstrah- lenbündel 20 auswählen, die sich in rückwärtiger Verlängerung in der Ebene 13 vereinigen. Dasselbe gilt für Strahlenbündel 21, die von den opaken Gitterstegen des Gitters 11 ausgehen. Das durch geometrische rückwärtige Verlängerung der bezeichneten Strahlenbündel in der Ebene 13 entstehende Streifenmuster erscheint für einen in Lichtrichtung blickenden Beobachter als virtuelles Vernier-Streifenmuster in einer Ebene 13" hinter dem Maßstabgitter 12, und zwar in einer Lage, die der Spiegelung der Ebene 13 an der Ebene des Gitters 12 entspricht. To understand it, think first of all that consisting of dR and dM Lattice system as in FIG. 1 without the lens 19. The system is in turn through the Light source 10 is illuminated diffusely in cooperation with the grid 11. Outgoing from the transparent lattice bars of the reference grid 11 can be seen in the light direction seen divergent, directed to the reflective webs of the scale grating 12 Light beam Select lenbündel 20, which is in the rear extension in the Unite level 13. The same applies to the bundle of rays 21 from the opaque lattice webs of the grid 11 go out. The indicated by the geometric rearward extension of the The stripe pattern arising in plane 13 appears for a in Direction of light looking observer as a virtual Vernier stripe pattern in one Level 13 "behind the scale grid 12, in a position that is mirrored the plane 13 corresponds to the plane of the grid 12.

Die virtuellen Streifen können nur mit Hilfe eines optischen AbbildungssyStems sichtbar gemacht werden. The virtual stripes can only be seen with the help of an optical imaging system be made visible.

So lange die Wegmeßeinrichtung, wie in F i g.,1 und 2 dargestellt, ohne abbildende Linsen arbeitet, sind die virtuellen Streifen nicht schädlich. Häufig sind aber z. B.As long as the distance measuring device, as shown in Figs., 1 and 2, works without imaging lenses, the virtual stripes are not harmful. Frequently but are z. B.

den fotoelektrischen Empfängern Linsen vorgeschaltet, die die zu messenden Lichtflüsse auf die lichtempfindlichen Flächen fokussieren. Bei Anordnungen mit großer Schärfentiefe (Gitter mit großer Gitterkonstante) kommt es dann zu einer Überlagerung des reellen und des ebenfalls aufgefangenen virtuellen Streifenbildes.The photoelectric receivers are preceded by lenses that are to be measured Focus light flows on the light-sensitive surfaces. For orders with large depth of field (grating with a large grating constant) then there is a Superimposition of the real and the also captured virtual stripe image.

Beide Streifensysteme bewegen sich bei einer Relativbewegung der Gitter gegenläufig, so daß die fotoelektrische Auswertung der laufenden Streifensysteme unmöglich wird. In einem solchen Fall ist es zweckmäßig, entsprechend der in F i g. 4 gezeigten Anordnung, die Brennweite f der Linse 19 so zu wählen, daß virtuelle Streifenebene 13" und Brennebene zusammenfallen.Both strip systems move when the grids move relative to each other in opposite directions, so that the photoelectric evaluation of the running strip systems becomes impossible. In such a case it is expedient, according to the in F i G. 4 arrangement shown to choose the focal length f of the lens 19 so that virtual Stripe plane 13 "and focal plane coincide.

Dadurch wird das virtuelle Streifenmuster nach Unendlich abgebildet und stört die Signalauswertung nicht, weil die fotoelektrischen Empfänger in der Auffangebene 13' des reellen Streifensystems angeordnet sind.As a result, the virtual stripe pattern is mapped to infinity and does not interfere with the signal evaluation, because the photoelectric receiver in the Interception plane 13 'of the real strip system are arranged.

Claims (4)

Patentansprüche: 1. Fotoelektrische Auflicht-Wegmeßeinrichtung mit einer Lichtquelle, einen reflektierenden Maßstabgitter, einem gegenüber diesem verschiebbaren und transparenten Referenzgitter mit vom Maßstabgitter unterschiedlicher Gitterkonstante, einem Luftabstand zwischen beiden Gittern und mit mehreren in Richtung des zu messenden Weges beabstandeten fotoelektrischen Empfängern, welche das Maßstabgitter über das Referenzgitter abtasten, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei fotoelektrische Empfänger (14, 15, 16, 17) in Lichtrichtung gemessen zumindest angenähert in einem Abstand x von dem Gitter mit der größeren optisch wirksamen Gitterkonstante entfernt angeordnet sind, für den gilt: tZ . Claims: 1. Photoelectric incident-light measuring device with a light source, a reflective scale grating, a relative to this displaceable and transparent reference grid with a grid constant that differs from the scale grid, an air gap between the two grids and with several in the direction of the one to be measured Weges spaced photoelectric receivers, which the scale grid over the Scan reference grid, characterized in that at least two photoelectric Receiver (14, 15, 16, 17) measured in the light direction at least approximately in one Distance x from the grating with the larger optically effective grating constant are arranged for which the following applies: tZ. x = mit r a = optisch wirksamer Luftabstand zwischen Referenz- und Maßstabgitter, v = +-'/ = Verzerrungsfaktor 3' + d, y = Abstand der durch beide Gitter erzeugten Vernier-Streifen und mit dt als optisch wirksamer Gitterkonstante des Maßstabgitters (12), die mit der optisch wirksamen Gitterkonstante dR des Referenzgitters (11) durch dR = dM(l + v)verknüpftist 2. Fotoelektrische Auflicht-Wegmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Referenz- und Maßstabgitter eine Linse (18) angeordnet ist, die durch Lupenwirkung eine optisch wirksame Gitterkonstante des Maßstabgitters (12') erzeugt, die größer als die des Referenzgitters (tl) ist. x = with r a = optically effective air gap between reference and Scale grid, v = + - '/ = distortion factor 3' + d, y = distance between the two Grids generated vernier stripes and with dt as the optically effective grating constant of the scale grid (12) with the optically effective grid constant dR of the reference grid (11) is linked by dR = dM (l + v) 2. Photoelectric reflected-light distance measuring device according to claim 1, characterized in that between the reference and scale grids a lens (18) is arranged, which by means of a magnifying glass effect an optically effective grating constant of the scale grid (12 ') generated, which is larger than that of the reference grid (tl). 3. Fotoelektrische Auflicht-Wegmeßeinrichtung nach Ansprucn 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang der das Gittersystem verlassenden Strahlenbündel eine Linse (19) angeordnet ist, die eine verkleinerte Abbildung (y9 des Vernier-Streifenmusters (y) erzeugt 3. Photoelectric incident-light distance measuring device according to claims 1 or 2, characterized in that in the beam path which leaves the grating system A lens (19) is arranged in the bundle of rays, which forms a reduced image (y9 of the vernier stripe pattern (y) 4. Fotoelektrische Auflicht-Wegmeßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennweite fund die Lage der Linse (19) so gewählt sind, daß ein dem Gittersystem (11, 12) zugeordnetes virtuelles Vernier-Streifenmuster in der Brennebene (13") der Linse (19) liegt.4. Photoelectric reflected-light distance measuring device according to claim 3, characterized in that the focal length and the position of the lens (19) are chosen so that a grid system (11, 12) assigned virtual Vernier stripe pattern lies in the focal plane (13 ") of the lens (19). Die Erfindung betrifft eine fotoelektrische Auflicht-Wegmeßeinrichtung, mit einer Lichtquelle, einem reflektierenden Maßstabgitter, einem gegenüber diesem verschiebbaren und transparenten Referenzgitter mit vom Maßstabgitter unterschiedlicher Gitterkonstante, einem Luftabstand zwischen beiden Gittern und mit mehreren in Richtung des zu messenden Weges beabstandeten fotoelektrischen Empfängern, welche das Maßstabgitter über das Referenzgitter abtasten. The invention relates to a photoelectric reflected-light distance measuring device, with a light source, a reflective scale grid, one opposite this movable and transparent reference grid with different from the scale grid Lattice constant, an air gap between the two grids and with several in the direction the distance to be measured spaced photoelectric receivers, which the scale grating Scan over the reference grid. Aus der DE-PS 1040 268 ist ein Wegmeßsystem bekannt, bei dem das Maßstab- und das Referenzgitter mit ihren Teilungen parallel zueinander ausgerichtet sind und geringfügig unterschiedliche Gitterkonstanten aufweisen. Zwischen den beiden Gittern befindet sich ein geringer Luftabstand. In dem von einer Lichtquelle ausgehenden Beleuchtungsstrahlengang sind zwei Blendenöffnungen angeordnet, durch die hindurch zwei verschiedene Felder des Gittersystems beleuchtet werden. From DE-PS 1040 268 is a measuring system known, in which the scale and the reference grid are aligned with their divisions parallel to one another and have slightly different lattice constants. Between the two There is a small air gap between the grilles. In the one emanating from a light source Illumination beam path, two aperture openings are arranged through which two different fields of the grid system are illuminated. Die Wegmessung erfolgt senkrecht zur Teilungsrichtung der beiden Gitter. Dabei entsteht ein Streifenmuster, dessen Streifen parallel zur Teilungsrichtung der Gitter liegen und bei einer Relativbewegung der Gitter zueinander senkrecht zur Teilungsrichtung wandern. The distance is measured perpendicular to the direction of division of the two Grid. This creates a stripe pattern, the stripes of which are parallel to the direction of division of the grids and perpendicular to each other when the grids move relative to each other wander to the direction of division. Die erwähnten Blendenöffnungen liegen in Meßrichtung nebeneinander und haben einen solchen Abstand zueinander, daß die durch sie beleuchteten Bildausschnitte des Streifenmusters miteinander um einen Bruchteil der halben Streifenperiode außer Phase sind.The diaphragm openings mentioned lie next to one another in the measuring direction and are at such a distance from one another that the image sections illuminated by them of the stripe pattern with each other by a fraction of half the stripe period Phase are. Jedem Bildausschnitt sind fotoelektrische Empfänger zugeordnet, die die bei einer Wanderung der Streifen entstehende Lichtmodulation in elektrische, phasenverschobene Meßsignale umwandeln. Durch die spezielle Anordnung der Blendenöffnungen gelingt es, aus den Meßsignalen nicht nur den Verschiebeweg des Maßstabgitters, sondern auch seine Verschieberichtung zu bestimmen. Da die Meßsignale aus Lichtflüssen abgeleitet werden, die unterschiedliche Teilbereiche des Gittersystems durchsetzt haben, beeinflussen lokale Unterschiede in den optischen Eigenschaften dieser Bereiche die Meßgenauigkeit. Insbesondere sind dies lokal unterschiedliche Verschmutzungen und Teilungsfehler der Gitter.Photoelectric receivers are assigned to each image section the light modulation that occurs when the strips migrate into electrical, convert phase-shifted measurement signals. Due to the special arrangement of the aperture if it is possible to use the measurement signals not only to determine the displacement of the scale grid, but also to determine its direction of movement. Since the measurement signals from light fluxes be derived, which penetrates different sub-areas of the grid system affect local differences in the optical properties of these areas the measurement accuracy. In particular, these are locally different types of contamination and pitch errors of the grids. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannte Einrichtung so abzuwandeln, daß dieselben Meßinformationen aus nur einem Gitterabtastfeld gewonnen werden können, damit systembedingte Fehler die beiden phasenverschobenen Meßsignale in gleicher Weise beeinflussen und somit für die Meßgenauigkeit unbeachtlich sind. The invention is therefore based on the object of the known device to be modified in such a way that the same measurement information is obtained from only one grid scanning field so that system-related errors affect the two phase-shifted measurement signals affect in the same way and are therefore irrelevant for the measurement accuracy. Diese Aufgabe wird bei einer Wegmeßeinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens zwei fotoelektrische Empfänger in Lichtrichtung gemessen zumindest angenähert in einem Abstand x von dem Gitter mit der größeren optisch wirksamen Gitterkonstante angeordnet sind, für den gilt: x = , mit L, a = optisch wirksamer Luftabstand zwischen Referenz- und Maßstabgitter, v = 6 = Verzerrungsfaktor 3' + zur y = Abstand der durch beide Gitter erzeugten Vernierstreifen und mit dA, als optisch wirksamer Gitterkonstante des Maßstabgitters, die mit der optisch wirksamen Gitterkonstante dR des Referenzgitters durch ds = d,(l i v)verknüpftist. In the case of a distance measuring device, this task becomes the one mentioned at the beginning Type solved according to the invention in that at least two photoelectric receivers measured in the direction of light at least approximately at a distance x from the grating are arranged with the larger optically effective lattice constant, for which applies: x =, with L, a = optically effective air gap between reference and scale grid, v = 6 = distortion factor 3 '+ to y = distance between the two grids Vernier strips and with dA, as the optically effective grid constant of the scale grid, with the optically effective grating constant dR of the reference grating by ds = d, (l i v) is linked.
DE19762653545 1976-11-25 1976-11-25 Photoelectric reflected-light distance measuring device Expired DE2653545C2 (en)

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