DE2703155C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung und
Ermittlung der Größe und Richtung der Bewegung eines Teiles,
mit einer die Bewegung dieses Teiles erfassenden
fotoelektronischen Detektorvorrichtung, enthaltend ein
erstes gehäusefest angeordnetes optisches Gitter mit einer
parallelen Gitterstruktur, deren Gitterstreifen in
Bewegungsrichtung des Teils hintereinander angeordnet sind,
ein mit dem bewegbaren Teil gekoppeltes zweites optisches
Gitter mit paralleler Gitterstruktur, wobei das zweite
optische Gitter vor dem ersten optischen Gitter an diesem
entlang bewegbar ist, mit einer Beleuchtungseinrichtung und
mit mehreren fotoelektronischen Empfangselementen, die mit
der Beleuchtungseinrichtung und dem zweiten optischen Gitter
gekoppelt sind, wobei die Beleuchtungseinrichtung zusammen
mit den beiden optischen Gittern ein zyklisches optisches
Interferenzmuster mit Moir´-Streifen erzeugt, die sich im
Zuge der Relativbewegung des zweiten optischen Gitters
gegenüber dem ersten optischen Gitter an den
fotoelektronischen Empfangselementen vorbeibewegen und
entsprechende Signalfolgen erzeugen, und eine
Auswerteschaltung zur Meßauswertung dieser Signalfolgen.
Aus der US-PS 37 13 319 ist eine Vorrichtung zur Messung und
Ermittlung der Größe und Richtung der Bewegung eines Teiles
bekannt. Ein erstes Gehäuse fest angeordnetes optisches
Gitter weist eine parallele Gitterstruktur auf. Das zweite
optische Gitter ist Bestandteil eines Lesekopfes, der
zusätzlich die Beleuchtungsvorrichtung und zahlreiche
parallel zueinander angeordnete Fotoempfängerstreifen
aufweist. Diese Streifen sind in Bewegungsrichtung des
zweiten optischen Gitters angeordnet.
Um nun eine Interferenz-Musterwirkung (Moir´-Streifen) zu
erzielen, muß das zweite optische Gitter mit seiner
parallelen Gitterstruktur entsprechend gegenüber der
parallelen Gitterstruktur des ersten optischen Gitters
gedreht werden. Das Maß des Winkelversatzes ist dann ein Maß
für das Teilungsverhältnis dieser Moir´-Streifen. Zur
Anpassung der Moir´-Streifen-Teilung an die
Fotoempfängerstreifen-Teilung muß das zweite optische Gitter
entsprechend gedreht werden. Da bereits kleine Drehungen des
optischen Gitters zu starken Veränderungen in der
Moir´-Streifen-Teilung führen, ist eine komplizierte
Winkeleinstellung notwendig. Hierzu bedarf es einer
entsprechend starken Übersetzung, die jedoch in der
genannten US-PS 37 13 139 nicht offenbart ist.
Aus der DE-OS 25 24 765 ist eine Waage bekannt, die eine
Meßeinrichtung mit einer stationären Lichtquelle aufweist.
Der von der Lichtquelle ausgehende Lichtstrahl trifft durch
ein Lichtfenster und eine Verschlußeinrichtung über
Umlenkprismen auf eine Reihe von Fotoelementen. Bei der
Auslenkung einer Waagschale durch ein Postgut wird die durch
das Lichtfenster tretende Lichtmenge entsprechend
verringert. Demnach ist die durch das Fenster gelangende
Lichtmenge ein Maß für das Gewicht des Postgutes. Da die
Fotoelemente auf einer Geraden angeordnet sind erfolgt im
Zuge der Auslenkung der Waagschale eine entsprechend
zunehmende Abdunklung der Fotoelementenreihe. Auch ist die
Möglichkeit der Nulleinstellung der Waage durch
automatisches Rückführen der Waagschale unter Einbeziehung
von Schraubenfedern eines Motors und eines Lagedetektors
gegeben. Werden z. B. für einen kleinen Wägebereich viele
Fotodetektoren benötigt, so muß bei Vergrößerung des
Wägebereiches deren Anzahl entsprechend vergrößert werden.
Auch müssen die Schaltpunkte für die Fotodetektoren aus dem
leitenden in den nichtleitenden Zustand an
aufeinanderfolgende Portogebührenabstufungen individuell
eingestellt bzw. angepaßt werden. Solche Übergangs- und
Schaltpunkte sind in der Regel kritisch. Bei gewünschter
hoher Genauigkeit ist ein zeitaufwendiger Einstellvorgang
notwendig. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß
relativ große Auslenkungen notwendig sind.
Aus der US-PS 35 28 517 ist eine optische Anzeigevorrichtung
zur Gewichtsbestimmung bekannt, bei der eine kodierte Karte
durch einen belastungsabhängigen Hebel bewirkt wird. Kodierte
Markierungen der Karte werden auf eine Reihe von
Fotoempfängern projiziert. Auch hier werden viele
Fotoempfänger zur Gewichtsbestimmung benötigt, wobei der
jeweilige Übergangspunkt aus dem leitenden und den
nichtleitenden Zustand jedes Fotoempfängers kritisch ist.
Aus der US-PS 37 55 682 ist eine Positionsanzeigeeinrichtung
bekannt, die mit Moir´-Mustern arbeitet. Hierbei werden
mindestens acht fotoelektrische Zellen benötigt, wobei der
Ausgang der fotoelektrischen Zellen in zyklischer Folge
durch Abtastimpulse angewählt wird. Es wird hierbei ein
zusammengesetztes Ausgangssignal erzeugt, welches mit einem
Referenzsignal verglichen wird. Die Verwendung zahlreicher
Fotozellen bedingt eine komplizierte und teure
Anzeigevorrichtung.
Aus der US-PS 38 26 318 ist eine Vorrichtung bekannt, bei
der ein bewegliches und ein stationäres Stabgitter in
optische Ausrichtung gebracht werden. Hierbei dient das
bewegliche Gitter als Verschluß, um nacheinander einen
Lichtstrahl zu unterbrechen. Die von den
aufeinanderfolgenden Lichtimpulsen erzeugten elektrischen
Signale werden zur Erzeugung eines Signals verarbeitet,
welches das jeweilige Gewicht eines Wägegutes anzeigt. Eine
solche optische Wägeeinrichtung weist den Nachteil auf, daß
kleine Verschiebungen praktisch nicht zur Anzeige führen,
bei denen die Verschiebung kleiner ist als die jeweiligen
Abstände zwischen benachbarten Gitterstäben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche
eine gegenüber dem Stand der Technik einfache Möglichkeit
zur Anpassung der Teilung der opto-elektronischen
Empfangselemente an die Teilung der
Interferenz-Musterstreifen (Moir´-Streifen) schafft.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die
Abmessungen der Fläche jedes fotoelektronischen
Empfangselementes kleiner oder gleich der Breite eines
Interferenz-Musterstreifens ist, daß die fotoelektronischen
Empfangselemente auf einem Trägerteil derart verteilt
angeordnet sind, daß ihre Projektion auf eine gerade
senkrecht zur Richtung der Interferenz-Musterstreifen des
Moir´-Gitters äquidistante Teilungsabschnitte festlegt und
daß das Trägerteil mit den fotoelektronischen
Empfangselementen gegenüber den Interferenz-Musterstreifen
des Moir´-Gitters drehverstellbar ist in eine definierte
Winkelposition, in der die äquidistanten Teilungsabschnitte
gleich der Gitterkonstanten des Moir´-Gitters sind.
Hierdurch ist der Vorteil gegeben, daß die Anpassung und
Synchronisierung beider Teilungen unabhängig von der
relativen Winkeleinstellung zwischen den Gitterstreifen des
ersten und zweiten optischen Gitters erfolgt.
In vorteilhafter Weise sind die optoelektronischen
Empfangselemente punktförmig ausgebildet und weisen eine
Empfangsfläche auf, die nicht größer als die Breite eines
Interferenz-Musterstreifens ist. Dadurch, daß außerdem die
einzelnen optoelektronischen Empfangselemente versetzt auf
dem Träger angeordnet sind, beeinflussen sich diese nicht
gegenseitig. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch
die Drehung des Trägers, die in Richtung der
Interferenz-Musterstreifenbewegung gesehene effektive
Teilung der Empfangselemente geändert und angepaßt werden
kann. Daher kann ohne komplizierte Einstellmaßnahmen eine
Feineinstellung für die Abstimmung der
Interferenz-Musterstreifenteilung auf die Teilung der
optoelektronischen Empfangselemente durch Drehung des
Trägers mit den optoelektronischen Empfangselementen
durchgeführt werden. Daher liegt der besondere Vorteil der
Erfindung in der Vereinigung der beiden Merkmale, nämlich
der entsprechend kleinen Ausbildung der Empfangsfläche der
optoelektronischen Empfangselemente und der Anordnung dieser
Elemente auf einem drehbaren Trägerteil.
Gemäß weiterer Ausgestaltung sind in einem Aufnahmeteil des
bewegbaren Teils das zweite optische Gitter fest und das
Trägerteil mit den fotoelektronischen Empfangselementen
drehverstellbar angeordnet. Gemäß einer vorteilhaften
Ausgestaltung sind die fotoelektronischen Empfangselemente
linear mit untereinander jeweils gleichem Abstand auf der
Durchmesserlinie des Trägerteils angeordnet.
In vorteilhafter Weise ist das zweite optische Gitter als
Gittersatz am Ende einer Hülse befestigt, die in einer
Bohrung des bewegbaren Teils einstellbar gelagert ist, wobei
das Trägerteil als Scheibe ausgebildet und in der Hülse nach
der Drehfeststellung in die definierte Winkellage fixierbar
ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird die Vorrichtung in
einer Wägevorrichtung zur Ermittlung des Gewichtes von zu
wiegenden Gegenständen verwendet, wobei eine Waagschale
vorgesehen ist, die Bestandteil von mit dieser
gewichtsabhängig bewegbaren Tarier-Wägeteilen ist, wobei ein
linear bewegbares Führungsteil, welches Träger des zweiten
optischen Gitters, der fotoelektronischen Empfangselemente
und der Beleuchtungseinrichtung ist, mit einem linear
bewegbaren Teil der Tarier-Wägeteile verbunden ist.
Die Belastung mit einem vorgegebenen Gewicht bewirkt daher
eine bestimmte Auslenkung der Tarier-Einrichtung. Die daraus
resultierende lineare Bewegung einer entsprechenden Anzahl
von Moir´-Streifen über einen Bezugspunkt bzw. eine
Fotodiode hat eine bestimmte Anzahl von aufeinander
folgenden Impulsen zur Folge, die dann entsprechend
verarbeitet werden. Hierdurch ist eine genaue
Gewichtsbestimmung möglich. Des weiteren ist der Vorteil
gegeben, daß nur eine minimale Anzahl von Fotoempfängern
verwendet wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Fig. 1
bis 6 dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 die Seitenansicht des Teils einer geschnittenen
Wägevorrichtung,
mit einer
fotoelektronischen Detektorvorrichtung, durch die eine
Anzeigeeinrichtung betätigt werden kann,
Fig. 2 eine vergrößerte Vorderansicht der fotoelektronischen
Detektorvorrichtung einschließlich des fo
toelektronischen Wandlers, der für eine Ver
tikalbewegung mit der Waagschale entsprechend
angeordnet ist und der fotoelektronische
Empfangselemente aufweist,
Fig. 3 einen Schnitt durch den Wandler längs
der Linie III-III der Fig. 2, wobei eine
Lampe und eine Sammellinse gezeigt
sind, die einen Lichtstrahl durch ein Paar
paralleler Gitter auf transparen
ten Substraten senden, von denen das eine starr mit
dem Hauptrahmen der Wägevor
richtung verbunden ist und das
andere am Wandler angeordnet ist
und dessen Bewegung mitmacht,
Fig. 4 eine vergrößerte Rückansicht der fotoelektronischen Detektor
vorrichtung mit einer vertikalen U-förmigen
Schiene, innerhalb welcher das
rahmenfeste Gitter festgeklemmt ist,
Fig. 5 eine vergrößerte schematische Ansicht des
Moir´-Musters, wie es auf einer Reihe von
fotoelektronischen Empfangselementen (Fotoempfänger)
projiziert wird, die auf
einer drehbaren Scheibe im Wandler ange
ordnet sind, und
Fig. 6 eine perspektivische Teil-Ansicht
des Fotoempfängerträgers.
In den Figuren ist mit 10 eine
typische Wägevorrichtung mit einer fotoelektronischen Detektorvor
richtung 12 bezeichnet, die gemäß der Erfindung aufgebaut
ist. Sofern nichts anderes gesagt wird, ist die Wägevor
richtung 10 hinsichtlich des Aufbaues und ihrer Arbeitsweise
bekannt. Zwecks Darstellung der Erfindung ist hier eine
Briefwaage vom Trommeltyp
gezeigt. Die Wäge
vorrichtung 10 weist eine Waagschale oder Plattform 14 auf,
die von einem Tarierwägeteil 16 getragen wird. Die Waagschale
14 kann sich mit Hilfe eines Gestänges in vertikaler Richtung
bewegen, das mit dem Wägeteil 16 drehbar verbunden ist und
einen oberen und einen unteren Anlenkarm 18 und 20 aufweist,
welche parallel zueinander verlaufen.
Die Wägevorrichtung ist derart ausgelegt,
daß sich im wesentlichen eine lineare Auslenkung der
Waagschale 14 über ihren arbeitsmäßigen Verschiebungsbereich
beim Aufsetzen unterschiedlicher Gewichte auf die Waagschale
14 ergibt.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung
ist eine fotoelektronische Detektorvorrichtung in dem Gehäuse der
Wägevorrichtung untergebracht und betriebsmäßig zwischen
dem Hauptrahmen der Waage und der Tariereinrichtung derart
angeordnet, daß sie mechanisch durch die Bewegung der Tarier
einrichtung gesteuert wird, wodurch die Verschiebung der
Waagschale 14 aufgrund einer Belastung erfaßt werden kann.
Die fotoelektronische Detektorvorrichtung 12 der vorliegenden Erfindung
kann praktisch in jeder Wägevorrichtung Anwendung finden,
die das Gewicht durch Messung der Auslenkung einer Tarier
einrichtung feststellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Bewegung
eines Moir´-Musters zur Anzeige und Messung der Belastung
der Waagschale verwendet. Für diesen Zweck ist ein Paar
paralleler optischer Gitter (Strichgittersätze) vorgesehen, die auf transparen
ten Substraten aufgebracht sind, wobei der Aufbau und die
Eigenschaften solcher Substrate einschließlich der damit
verbundenen Gitter in der Moir´-Optik wohlbekannt sind.
Wie aus den Figuren hervorgeht, ist das eine der optischen Gitter,
nämlich 22, starr mit dem Hauptrahmen der Wägevor
richtung verbunden, während das andere optische Gitter 40 mit
der Tariereinrichtung verbunden ist und sich mit dieser eng
am fixierten Gitter 22 vorbei in einer zu diesem optischen Gitter
parallelen Ebene bewegt. Die optischen Gitter 22
und 40 können z. B. jeweils 800 Ronchi-Gitterstreifen pro Zentimeter
bzw. 2000 pro inch aufweisen. Jedoch kann die Dichte der
Gitterstreifen eines jeden optischen Gitters variieren und braucht nicht not
wendigerweise bei beiden optischen Gittern gleich sein. Es wird
nun Bezug auf die Fig. 2, 3 und 4 genommen. Das fixierte
optische Gitter 22, das auf der ebenen Oberfläche einer
transparenten Platte oder eines Substrats 23, beispielsweise
aus Glas, aufgebracht ist (Fig. 3), ist in einer im wesent
lichen vertikalen Lage innerhalb einer U-förmigen Halte
schiene 24 angeordnet. Die Schiene 24 erstreckt sich zwischen
einem oberen und einem unteren Halter 26 und 28 (Fig. 1)
und ist daran jeweils befestigt. Der untere Halter 28 ist
an einem Abschnitt des Hauptrahmens 29 befestigt (Fig. 1).
Ein Randabschnitt der ebenen Oberfläche des Substrats 23
liegt an einer flachen Innenwandung eines Flansches der
Schiene 24 an, so daß dieses Substrat in einer nicht dreh
baren, fixierten Lage am Hauptrahmen mittels mehrerer Klemm
schrauben 30 (Fig. 3 und 4) befestigt werden kann, die einen
Klemmdruck gegen ein Futter 32 ausüben.
Ein paralleles Paar vertikaler Führungsstangen 34
und 36 (Fig. 3) erstreckt sich zwischen dem oberen und dem
unteren Halter 26 und 28 der optoelektronischen Detektorvorrichtung 12 und
ist an diesen Haltern befestigt. Dabei erstreckt sich jede
Führungsstange parallel zur Ebene des Substrats 23. Ein
fotoelektronischer Wandler 38 nach der Moir´-Technik ist
verschiebbar an den Führungsstangen 34 und 36 angeordnet
und weist ein Gehäuse auf, das aus zwei Teilen 38 a, 38 b
(Fig. 3) zusammengesetzt ist, welche durch geeignete Mittel,
wie Schrauben (38 c in Fig. 4), miteinander befestigt sind.
Das Gehäuse des Wandlers weist zwei parallele, vertikale
Bohrungen für einen Gleiteingriff mit den Führungsstangen
34 und 36 auf, so daß das bewegliche zweite optische Gitter 40 genau
parallel zum fixierten, ersten optischen Gitter 22 bei
einer Verschiebung ausgerichtet bleibt. Das Gehäuse des
Wandlers ist mit einer zylindrischen Bohrung 46 versehen,
die sich durch das Gehäuse erstreckt und deren Achse senk
recht zur Ebene des ersten optischen Gitters 2 verläuft. Innerhalb der
Bohrung befindet sich eine rohrförmige Hülse 44, an derem
inneren Ende ein scheibenförmiges Substrat 42, beispiels
weise aus Glas, befestigt ist, auf dem das zweite optische Gitter 40
aufgebracht ist. Um den Abstand zwischen den optischen Gittern
und die Teilung bzw. die Abstände zwischen den Gitter-Streifen
des Moir´-Interferenzmusters einstellen zu können, ist die
Hülse 44 durch geeignete, bekannte Mittel, wie z. B. eine
Schraube 44 a, in der Bohrung 46 einstellbar befestigt, so daß
die Hülse sowohl axial als auch winkelmäßig innerhalb der
Bohrung eingestellt werden kann.
Um für einen Lichtstrahl zur Modulation durch die beiden optischen
Gitter sorgen zu können, kommuniziert die Bohrung 46
mit einem erweiterten, rechteckigen Bereich bzw. Öffnung
49 (Fig. 3 und 4), der in dem Teil 38 a des Gehäuses ausgebil
det ist. Eine geeignete Lampe 48 ist durch geeignete Mittel
innerhalb der Öffnung 49 angeordnet, um eine Lichtquelle für
die gegenwärtige Moir´-Optik zu schaffen. Eine Sammellinse 50
ist in einem Ring 51 (Fig. 3) befestigt, der seinerseits
starr innerhalb der Bohrung 46 zwischen der Lampe 48 und dem
fixierten ersten optischen Gitter 22 angeordnet ist, um einen
konzentrierten Lichtstrahl von der Lichtquelle 48 durch die optischen
Gitter 22 und 40 zu projizieren. Die Hülse 44 ist in
axialer Richtung und in Drehrichtung eingestellt und in
einer Lage innerhalb der Bohrung 46 derart befestigt, daß
die Gitterstreifen des beweglichen optischen Gitters 40 unter einem kleinen
schiefen Winkel zu den Gitterstreifen des fixierten
ersten optischen Gitters 22 angeordnet sind und daß die
optische Interferenz zwischen den beiden optischen Gittern den Licht
strahl in parallele Moir´-Streifen moduliert.
Eine Belastung der Waagschale 14 bewirkt, daß der fotoelektronische
Wandler 38 und damit das bewegliche Substrat 42 und das zweite
optische Gitter 40 sich nach unten bewegen, wie aus Fig. 1 zu
ersehen ist. Diese Abwärtsbewegung wird durch eine Betäti
gungsstange 52 erzielt und gesteuert, die durch geeignete
Mittel am Wandler 38 befestigt ist und sich von diesem
nach oben erstreckt. Das obere Ende der Betätigungsstange
52 ist durch geeignete Mittel an der Unterseite der Waag
schale 14 befestigt, so daß sie der Bewegung der letzteren
folgt. Es versteht sich, daß das Gewicht des Umwandlers
38 und der Betätigungsstange 42 eine Vorlast schaffen bzw.
einen Teil des Tarieraufbaus der Waage 10 bilden.
Wenn die optischen Gitter des fixierten, ersten optischen Gitters
22 in einer im wesentlichen horizontalen Lage aus
gerichtet sind, ergibt die Abwärtsbewegung des Wandlers
38 und damit die Abwärtsbewegung des zweiten optischen Gitters 40 eine
im wesentlichen horizontale Bewegung der aufeinanderfolgen
den, im wesentlichen sich vertikal erstreckenden Moir´-Strei
fen. Die Linienbewegung wird erfaßt und
gezählt, um ein dem Gewicht der auf der die Waagschale 14
aufgesetzten Last entsprechendes Signal zu erzeugen. Die
Bewegung des Moir´-Interferenzmusters wird durch mehrere
Fotoempfänger 54, 56, 58, 60 (Fig. 2) erfaßt. Diese
Fotoempfänger sind an sich bekannt und auf einer nicht
leitenden Scheibe 62 angeordnet (Fig. 6). Die Fotoempfänger
sind untereinander auf gleichen Abstand gehalten und in
einer linearen Reihe entlang der Ortsachse angeordnet, die
mit einem Durchmesser der Scheibe zusammenfällt. Die
Scheibe 62 ist innerhalb der Bohrung der Hülse 44 in Anlage
gegen eine innere Hülsenanschlagsschulter 63 angeordnet
und in einer gewünschten Drehstellung bezüglich der Hülse
mittels einer Klemmanschette 64 befestigt, die über ein
Gewinde an der Innenfläche des äußeren Endes der Hülse 44
angreift. Obwohl vier Fotoempfänger dargestellt sind,
können auch befriedigende Ergebnisse mit lediglich zwei Foto
empfängern erzielt werden, die sowohl die Größe als auch die
Richtung des Moir´-Streifenmusters erfassen. Zwecks klarerer
Darstellung ist die Scheibe 62 in Fig. 3 in einem beträcht
lichen Abstand zum Substrat 42 gezeigt. In der Praxis jedoch
ist die Scheibe in axialer Richtung dicht am Substrat 42
zwecks maximaler Auflösung angeordnet.
Es versteht sich, daß jeder der Fotoempfänger 54,
56, 58 und 60 in optimaler Weise effektiv 90° von jedem benach
barten Fotodetektor angeordnet ist, gegenüber dem zyklischen
Moir´-Interferenzmuster gemessen, das sich quer zur Foto
empfängerreihe bewegt. Diese Ortsbeziehung ist in Fig. 5 darge
stellt, in der die Moir´-Streifen mit der Bezugszahl 65 ver
sehen sind und die Fotoempfänger 54, 56, 58 und 60, die sche
matisch durch kleine Kreise dargestellt sind, auf der Scheibe
42 in einer linearen Reihe angeordnet gezeigt sind. Wenn
der Fotoempfänger 54 das Zentrum eines Moir´-Streifens sieht,
sehen die Fotoempfänger 56 und 60 die voneinander abgewandten
Seitenränder anderer derartiger Linien, während der Fotoempfänger
58 das Zentrum eines hellen Zwischenraums zwischen derartigen
Linien sieht, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Die Fotoempfänger
54 und 58 sind elektrisch miteinander verbunden und zur Erzeugung
eines einzigen Ausgangssignals entsprechend angeordnet, wobei
die Fotoempfänger 56 und 60 in ähnlicher Weise zur Erzeugung
eines einzigen Ausgangssignals angeordnet sind. Jedes verbun
dene Paar Fotoempfänger ist um 90° vom anderen getrennt,
gegenüber dem zyklischen Linienmuster gemessen, so daß das
kombinierte Ausgangssignal eines jeden Paars zum anderen Paar
um 90° phasenverschoben ist.
Um die Abstände zwischen den Fotoempfängern mit
den Abständen zwischen den Moir´-Streifen genau aufeinan
der abzustimmen, bzw. zu synchronisieren, ist es bei der
Empfindung nicht erforderlich, eine zeitraubende und
sehr präzise Einstellung des schiefen Winkels zwischen den
jeweiligen Gittersätzen vorzunehmen, um die Streifenabstände
derart zu ändern, daß sie mit den Abständen der Photodetek
toren übereinstimmen, was besonders schwierig wäre,
weil die oft sehr kleinen Änderungen des schiefen Winkels
zwischen den Gittern disproportionale Änderungen im Strei
fenabstand ergeben. Erfindungsgemäß wird die Feineinstellung
zur Abstimmung der Fotoempfänger mit der Streifenteilung
durch Änderung der wirksamen Abstände zwischen den Foto
empfängern erzielt, um diese an die Streifenabstände anzu
gleichen. Die jeweils vorliegende Fotoempfängerteilung kann
leicht durch Verstellen der Drehlage und Verriegeln der
Scheibe 62 in der Hülse 44 in der ausgewählten Lage durch
Anziehen der Manschette 64 geändert werden. Um diese Technik
zum Einstellen des Abstandes in vorteilhafter Weise auszu
nutzen, hat jeder Fotoempfänger 54, 56, 58 und 60 eine ma
ximale Quer- bzw. diametrale Ausdehnung, die nicht größer
als die Dicke der Interferenzstreifens ist. Dieser Umstand
wirkt sich sehr günstig aus, weil die Einstellung der Dreh
lage der Scheibe 62 sich nicht in Form eines ungenauen op
tischen Ablesens auswirkt, wenn die Achse eines jeden ein
zelnen Fotoempfängers nicht genau senkrecht zur Bewegung
des Moir´-Musters verläuft.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird die Feineinstellung
der Fotodetektorteilung bezüglich der Streifenteilung nun
im einzelnen beschrieben. Vorausgesetzt, daß der Abstand zwischen
den gezeigten aufeinanderfolgenden Moir´-Streifen im Vergleich
zur Fotodetektorteilung zu groß ist, dann kann zum Ausgleich
eine Nachstellung in der Weise erfolgen, daß die Scheibe 62
bezüglich der Moir´-Streifen 65 im Gegenuhrzeigersinn ge
dreht wird, wodurch der wirksame Abstand zwischen den Foto
empfängern im Hinblick auf die Moir´-Streifen erhöht wird,
deren Bewegung in einer im wesentlichen horizontalen Richtung
erfolgt, wie mit dem Pfeil 66 in Fig. 5 angedeutet ist. Die
Ausgangssignale der Fotoempfängerpaare werden danach in einer
Schaltung verarbeitet, wie sie z. B. in der US-PS 28 86 718
oder 37 13 139 beschrieben ist. Eine derartige Schaltung
zählt die an den Fotoempfängern vorbeilaufenden Gitter-Streifen
und gibt ein das Gewicht der auf der Waagschale 14 aufgesetzten
Last darstellendes Signal ab. Ein solches, das Gewicht dar
stellende Signal kann zur Steuerung einer Gewichtsanzeigeein
richtung oder eines Apparates zum Aufdrucken des Gewichts
der Last und/oder zum Berechnen des Preises der letzteren
verwendet werden. Wenn ein Postgut gewogen werden soll, kann
ein solches Signal zur Berechnung des benötigten Portos ver
wendet werden.
Claims (5)
1. Vorrichtung zur Messung und Ermittlung der Größe und
Richtung der Bewegung eines Teiles, mit einer die
Bewegung dieses Teiles erfassenden fotoelektronischen
Detektorvorrichtung, enthaltend ein erstes
gehäusefest angeordnetes optisches Gitter mit einer
parallelen Gitterstruktur, deren Gitterstreifen in
Bewegungsrichtung des Teils hintereinander angeordnet
sind, ein mit dem bewegbaren Teil gekoppeltes zweites
optisches Gitter mit paralleler Gitterstruktur, wobei
das zweite optische Gitter von dem ersten optischen
Gitter an diesem entlang bewegbar ist, mit einer
Beleuchtungseinrichtung und mit mehreren
fotoelektronischen Empfangselementen, die mit der
Beleuchtungseinrichtung und dem zweiten optischen
Gitter gekoppelt sind, wobei die
Beleuchtungseinrichtung zusammen mit den beiden
optischen Gittern ein zyklisches optisches
Interferenzmuster mit Moir´-Streifen erzeugt, die
sich im Zuge der Relativbewegung des zweiten
optischen Gitters gegenüber dem ersten optischen
Gitter an den fotoelektronischen Empfangselementen
vorbeibewegen und entsprechende Signalfolgen
erzeugen, und eine Auswerteschaltung zur
Meßauswertung dieser Signalfolgen,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Abmessungen der Fläche jedes fotoelektronischen
Empfangselementes ( 54 bzw. 56 bzw. 58 bzw. 60)
kleiner oder gleich der Breite eines
Interferenz-Musterstreifens (65) ist, daß die
fotoelektronischen Empfangselemente (54-60) auf
einem Trägerteil (62) derart verteilt angeordnet
sind, daß ihre Projektion auf eine Gerade senkrecht
zur Richtung der Interferenz-Musterstreifen (65) des
Moir´-Gitters äquidistante Teilungsabschnitte
festlegt und daß das Trägerteil (62) mit den
fotoelektronischen Empfangselementen (54-60)
gegenüber den Interferenz-Musterstreifen (65) des
Moir´-Gitters drehverstellbar ist in eine definierte
Winkelposition, in der die äquidistanten
Teilungsabschnitte gleich der Gitterkonstanten des
Moir´-Gitters sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß in einem
Aufnahmeteil (44) des bewegbaren Teils (52) das
zweite optische Gitter (40, 42) fest und das
Trägerteil (62) mit den fotoelektronischen
Empfangselementen (54-60) drehverstellbar
angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die
fotoelektronischen Empfangselemente (54-60) linear
mit untereinander jeweils gleichen Abstand auf der
Durchmesserlinie des Trägerteils (62) angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das zweite
optische Gitter (42, 44) als Gittersatz am Ende einer
Hülse (44) befestigt ist, die in einer Bohrung (46)
des bewegbaren Teils (38) einstellbar gelagert ist,
und daß das Trägerteil (62) als Scheibe ausgebildet
und in der Hülse (44) nach der Drehverstellung in die
definierte Winkellage fixierbar (64) ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Vorrichtung in einer Wägevorrichtung zur Ermittlung
des Gewichtes von zu wiegenden Gegenständen verwendet
wird, wobei eine Waagschale (14) vorgesehen ist, die
Bestandteil von mit dieser gewichtsabhängig
bewegbaren Tarier-Wägeteilen (52, 16, 18, 20) ist,
und daß ein linear bewegbares Führungsteil (38 a,
38 b), welches Träger des zweiten optischen Gitters
(40, 42), der fotoelektronischen Empfangselemente
(54 bis 60) und der Beleuchtungseinrichtung (48) ist,
mit einem linear bewegbaren Teil (52) der
Tarier-Wägeteile verbunden ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/653,850 US4044847A (en) | 1976-01-30 | 1976-01-30 | Weighing system with a moire optoelectronic transducer |
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