DE2732954C2 - Inkrementales Lagemeßsystem - Google Patents

Inkrementales Lagemeßsystem

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DE2732954C2 DE2732954A DE2732954A DE2732954C2 DE 2732954 C2 DE2732954 C2 DE 2732954C2 DE 2732954 A DE2732954 A DE 2732954A DE 2732954 A DE2732954 A DE 2732954A DE 2732954 C2 DE2732954 C2 DE 2732954C2
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Description

Die Erfindung betrifft ein inkrementales Meßsystem zum Messen oder Positionieren der Relativlage zweier Objekte, bestehend aus einem Maßstab und Abtastkopf sowie einem elektronischen Vor-Rückwärtszähler. Die Objekte können hierbei der Schlitten bzw. das Bett einer Bearbeitungs- oder Meßmaschine sein.
Die Positionierung der vorgenannten Objekte kann je nach Art der Zeichnungsvermaßung absolut von einer Bezugslinie aus oder im Kettenmaß durch wiederholtes Nullen geschehen.
Aus der DE-OS 1 814785 ist bereits ein inkrementales Lagemeßsystem bekannt, dessen Vor-Rückwärtszähler einen Betriebsartenumschalter aufweist. In Abhängigkeit von der eingestellten Betriebsart wird bewirkt, daß entweder
a) beim Auftreten eines Referenzimpulses - dessen Lage zur Teilung des Meßsystems absolut festgelegt ist - der Zähler automatisch gestoppt wird,
b) beim Auftreten des Referenzimpulses eine vorab eingestellte Soll-Zahl automatisch gesetzt wird, oder
c) - unabhängig von den unter a) oder b) aufgeführten Referenzimpulsen - der Zähler die vom inkrementalen Meßsystem gelieferten Impulse zählt.
Des weiteren ist eine Lagemeßeinrichtung bekannt, deren Betriebsartenumschalter von der Zählrichtung abhängig ist (DE-OS 1 933254). Ein ähnliches Lagemeßsystem weist einen Betriebsartenspeicher auf, der es gestattet, daß beim Betätigen einer Nuliungstaste oder Setztaste der Zähler beim Auftreten eines Referenzimpulses nur ein einziges Mal gestoppt und bei jedem erneuten Anfahren des Referenzimpulses auf den beim Stoppvorgang abgelesenen bzw. eingespeicherten Wert gesetzt wird (DE-OS 1 964381). Diese Lagemeßsysteme weisen jedoch Nachteile auf, wenn wechselweise die Positionierung der genannten Objekte nach dem Absolutmaßsystem oder nach dem Kettenmaßsystem erfolgen soll.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein inkrementales Meßsystem zur Lagebestimmung zweier Objekte zu schaffen, das mit einfachen Mitteln eine Vielzahl von Meß- oder Positionieraufgaben zu lösen vermag, vielseitig einsetzbar sowie leicht bedienbar ist und dabei eine zuverlässige Arbeitsweise ermöglicht.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch die Vereinigung folgender Merkmale:
a) mindestens ein elektronischer Speicher ist an einem Rechner angeschlossen, der Zugriff zum Zählerstand des Vor-Rückwärtszählers hat, und
b) mindestens ein Bezugspunktumschalter mit der
Anzahl der Speicher entsprechenden einzelnen Schalterstellungen;
c) der Bezugspunktumschalter ist am Rechner angeschlossen, so daß in Verbindung mit dem Speicher und dem Vor-Rückwärtszähler eine Anzeige bewirkt wird, die aus Zählerstand und dem angewählten Speicherwert resultiert.
Bei einer bevorzugten Ausbildung dieses inkrementalen Meßsystems ist ein Bezugspunktumschalter mit wenigstens zwei Stellungen vorgesehen, wobei bei Vorwahl der ersten Stellung die Anzeige den Absolutwert des zu positionierenden Objektes angibt (Anzeigeweit gleich Zählerstand) und bei Vorwahl der zweiten Stellung oder weiteren Stellungen eine Anzeige erfolgt, die aus Zählerstand minus einem gespeicherten Wert resultiert.
Nach einem weiteren, die Erfindung ausgestaltenden Merkmal ist eine Lösch- und vorzugsweise Setztaste vorgesehen, die nur auf den Rechner wirkt, der in Abhängigkeit von der Stellung des Bezugspunktumschalters einen entsprechenden Speicher anwählt, dermaßen, daß beim Betätigen der Setztaste der Zählerstand minus Setzwert in den elektronis', hen Speicher eingegeben wird.
Weitere Merkmale, die die Erfindung vorteilhaft ausgestalten, finden sich in den Unteransprüchen 4 bis 7.
Die Erfindung bietet folgende wesentliche Vorteile:
1. Mit nur einem einzigen elektronischen Vor-Rückwärtszähler können, wenn man genügend viele Speicherplätze vorsieht, praktisch beliebig viele Bezugspunkte (Nullpunkte) gesetzt werden. Es ist ein beliebiger Wechsel der Bezugspunkte ohne erneute Zählercichung möglich.
2. Absoluter Nullpunkt (Maschinennullpunkt) und jeder andere gewählte Bezugspunkt kann jederzweit über Schalter angewählt bzw. rückgerufen werden. Somit ist ein Wechsel zwischen den einzelnen Bezugssystemen möglich, d. h. es können mehrere Bezugssysteme nebeneinander angeordnet werden (z. B. Absolut-Kettenmaß usw.).
3. Trotz Einrichtung zur Bezugspunktumschaltung etc. kleine, kompakte Bauform des Zählers.
4. Rechner, der vorzugsweise ein Mikrocomputer ist, bietet auch noch die Möglichkeit der Durchführung anderer Rechenoperationen, z. B. Umrechnung von Zoll in Millimeter und die Vorzeichenbildung.
Der wesentliche Fortschritt gegenüber dem Stand der Technik ist dabei darin zu sehen, daß trotz aller genannter1. Vorteile ein Meßsystem geschaffen wird, das einfach aufgebaut und einfach zu bedienen ist.
Die Zeichnungen zeigen Blockschaltbilder zweier Ausführungsbeispiele mit deren Hilfe die Erfindung noch näher erläutert werden soll.
Ein inkrementales Meßsystem zum Messen und Positionieren der Relativlage zweier Objekte mit Gittermaßstab G und Abtastkopf AK liefert Signale, die in bekannter Weise in einem Verstärker V verstärkt, in einem Trigger T getriggert.-über einen Riehtungsdiskriminator RD und über eine Vorzeichenstufe VZ in einen Vor-Rückwärtszähler VR eingespeist werden. Eine sogenannte Nullimpulsspur Rl auf dem Gittermaßstab G liefert ein Referenzsignal RI', dessen Lage zur Teilung C des Meßsystems absolut festgelegt ist. Dieses Rcfcrenzsif pal RV wird verstärkt und getriggert einer Nullimpulsauswerteschaltung NA zugeführt. Der Vor-Rückwärtszähler VR zählt ständig die vom Meßsystem gelieferten Impulse, Ein Digitalrechner C, der hier durch einen Mikrocomputer realisiert τ ist, weist Speicher SJS2IS3 auf und hat Zugriff zum Zählerstand. Mit Hilfe'eines Bezugspunktumschalters S kann über dessen verschiedene Stellungen jeweils ein Speicher S1 oder S2 oder S1 angewählt werden. Der Rechner C bildet aus dem Zählerstand und
i" dem angewählten Speicherwert ein Resultat (Differenz) und gibt es in eine Anzeige A ein. Die Stellung des Bezugspunktumschalters B kann beliebig gewechselt werden, so daß in Verbindung mit den Speichern S1IS2IS3 beliebige Bezugspunkte ausgewählt
|-> werden können. Um verschiedene Werte speichern zu können, ist dem Bezugspunktumschalter ß eine Lösch- und Setztaste L bzw. ST zugeordnet, die nur auf den Rechner C wirken. Beim Betätigen der Löschtaste L überträgt der Rechner C den momenta nen Zählerstand in den Speicher S1 oder S2 oder S1, der der momentanen Stellung des Bezugspunktumschalters B zugeordnet ist. Da der Rechner C die Differenz zwischen dem Zählerstand und «iem angewählten Speicherwert bildet, zeigt die Anzeige A in diesem
i'i Moment »0« an. Auf diese Weise ist ein Bezugspunkt geschaffen worden. Wenn nun das Meßsystem dem Zähle» VR weitere Impulse liefert - etwa durch Verändern der Relativlage der beiden Objekte - bildet der Rechner C die Differenz aus neuem Zählerstand
«ι und dem gespeicherten Wert und veranlaßt deren Anzeige. Zur Anzeige kommt nun der Wert, der der Veränderung der Relativlage der beiden Objekte seit der Betätigung der Löschtaste L entspricht. Durch erneutes Betätigen der Löschtaste L kann der bisheri-
r> gen Wert im angewählten Speicher S1 oder S2 oder Sj gelöscht und ein neuer Momentanwert eingespeichert werden. Auf diese Weise lassen sich beliebige Bezugspunkte schaffen. Je nach Anzahl der Speicher S1ZS2ZS3 und der entsprechenden Anzahl der Stufen
4» des Bezugspunktumschalters B kann eine Viehalt von Bezugspunkten gebildet werden, die durch Verändern der Stellung des Bezugspunktumschalters B anwählbar bzw. rückrufbar sind.
Der Zähler gemäß der vorliegenden Erfindung
4". kann also in besonders vorteilhafter Weise in Verbindung mit einem inkrementalen MeßsysJem an beliebigen Stellen Bezugspunkte erzeugen, die jederzeit rückrufbar sind, und deren Anzahl lediglich durch die Speicherkapazität begrenzt wird. Beispielsweise läßt
Vi sich diese Möglichkeit bei Kettenvermaßungen sehr vorteilhaft nutzen.
Eine Bereichervng des erfindungsgemäßen Zählers stellt die Setztaste ST dar. Bei Betätigung der Sefztaste ST wird ein beliebiger, an einer Eingabeeinheit
-,j KE ■ ot her gewählter Setzwert in dem Rechner C derart verarbeitet, daß der Zählerstand minus dem Setzwert in den elektronischen Speicher S1 oder S2 oder S3 eingespeichert wird. Angezeigt wird wiederum die vom Rechner C gebildete Differenz von Zählerstand
ίο und Speicherwart.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform, die in der Fig. 1 als Blockschaltbild gezeigt ist, wird in einer bestimmten Stellung des Bezugspunktumschelters β der Absolutwert des zu positionierenden Objektes ange·
,3 geben (Anzeigewert gleich Zählerstand). Durch den Referenzimpuls Ri' wird der Zähler VR auf einen absoluten Wert, bevorzugt auf den Maschinennullpunkt, geeicht. Der Referenzimpuls Rl' wird dazu in der
Nullimpulsauswerteschaltung NA ausgewertet und dem Zähler VR zugeführt. Andere Bezugspunkte als dieser absolute Bezugspunkte können jedoch jederzeit durch eine andere Stellung des Bezugspunktumschalters B angewählt werden.
Weiterhin ist es bei dem beschriebenen Zähler auf einfache Weise möglich, Fehler zu korrigieren, die beispielsweise in den Führungen der genannten Objekte oder in der Teilung G des Meßsystems vorhanden sind. Absoluten Lagewerten ordnet man fest eingespeicherte, durch eine besondere Messung ermittelte Korrekturwertc zu, die rechnerisch berücksichtigt werden.
Die genannten absoluten Lagewerte lassen sich jederzeit mit Hilfe von codierten Referenzmarken Rl (Codespur nicht dargestellt) des Gittermaßstabes G auffinden und mit den genannten Korrekturwerten beaufschlagen, so daß an diesen absoluten Lagewerten der Zählerstand berichtigt wird. Jedem absoluten Lagewert ist dabei ein vorab ermittelter Korrekturwert zugeordnet, der einen bestimmten Speicherplatz einnimmt. Die Informationen der vorgenannten Codespur an den Referenzmarken Rl werden vorzugsweise im Rechner C decodiert.
Es ist von Vorteil, in diesem Zähler noch eine interne Spannungsversorgung mittels Batterie oder Akkumulator vorzusehen, um sicherzustellen, daß bei Ausfall der externen Versorgungssp^nung nicht Speicherwerte sowie das Programm des Rechners C verlorengehen.
In der Fig. 2 ist das Blockschaltbild einer Variante des elektronischen Zählers gezeigt.
Ergänzend zu den frei wählbaren Bezugspunkte! und der Möglichkeit, bestimmte Werte über die Setz taste 57 zu »setzen«, läßt sich bei dem aufgeführter elektronischen Zähler mittels der eingangs beschrie benen Nullimpulsspur auch ein absoluter Null- odei Referenzimpuls RV jederzeit durch einen Nultimpuls schalter Nl anwählen und zum Stoppen oder Startet des Zählers VR heranziehen. In gestopptem Zustani kann dann der Lösch- oder Setzvorgang erfolgen, unc zwar unter Zuhilfenahme des Rechners (", der te wirkt, daß beim Betätigen der Löschtaste L der Zäh !erstand und beim Betätigen der Setztaste ST de Zählerstand minus dem Setzwert in einen vorgewähl ten Speicher S1 oder S2oder S. eingegeben wird, uliiu dall dabei die Bezugspunkte in den anderen durch di< Schalterstellung bestimmbaren Bezugssystemen ver ändert werden.
Auch andere Rechenoperationen, z. B. Umwand lung von Zoll in Millimeter und die Vorzeichenbildunj können durch die beschriebene Verwendung eine Mikrocomputers C leicht ausgeführt werden.
Der elektronische Zähler läßt sich vorteilhaft aucl 1^r: einer numerisch gesteuerten Maschine anwen den.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche;
1. Inkremental Meßsystem zum Messen oder Positionieren der Relativlage zweier Objekte, bestehend aus einem Maßstab und Abtastkopf sowie einem elektronischen Vor-Rückwärtszähler, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale:
a) mindestens ein elektronischer Speicher (S,/ S2ZS3) ist an einem Rechner (C) angeschlossen, der Zugriff zum Zähleirstand des Vor-Rückwärtszählers (VR) hat, und
b) mindestens ein Bezugspunktumschalter (B) mit der Anzahl der Speicher (S1ZS2ZS3) entsprechenden einzelnen Schnlterstellungen;
c) der Bezugspunktumschalter (B) ist am Rechner (C) angeschlossen, so daß in Verbindung mit dem Speicher (S1ZS2ZS3) und dem Vor-Rückwärtszähler ( VR) eine Anzeige (A) bewirkt wird, die aus Zählerstand und dem angewählten Speiicherwert resultiert.
2. Inkremental Meßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bezugspunktumschalter (S) mit wenigstens zwei Stellungen vorgesehen ist und daß bei Vorwahl der ersten Stellung die Anzeige den Absolutwert des zu positionierenden Objektes angibt (Anzeigewert gleich Zählerstand) und bei Vorwahl der zweiten Stellung oder weiteren Stellungen eine Anzeige erfolgt, die »us Zählerstand minus einem gespeicherten Wert resultiert.
3. Inkrtmentales Meßsy^em räch Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösch- und vorzugsweise Setztaste (_, b;cw. ST) nur auf den Rechner (C) wirkt, der in Abhängigkeit von der Stellung des Bezugspunktumschalters (B) einen entsprechenden Speicher (S1 oder S2 oder S3) anwählt, dermaßen, daß beim Betätigen der Löschtaste (L) der Zählerstand und beim Betätigen der Setztaste (ST) der Zählerstand minus Setzwert in den elektronischen Speicher (S1 oder S2 oder S3) eingegeben wird.
4. Inkremental Meßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Referenzimpuls (RI'), dessen Lage zur Teilung (G) des Meßsystems absolut festgelegt ist, zum Stoppen oder Starten des Zählers ( VR) herangezogen wird, wobei im gestoppten Zustand der Setz- oder Löschvorgang erfolgt und zwar unter Zuhilfenahme des Rechners (C), der bewirkt, daß beim Betätigender Löschtaste (L) der Zählerstand und beim Betätigen der Setztaste (ST) der Zählerstand minus Setzwert in den vorgenannten Speicher (S1ZS2ZS3) eingegeben wird, ohne Bezugspunkte in den anderen Schalterstellungen zu verändern.
5. Inkremental Meßsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Referenzimpuls (Rl'), dessen Lage zur Teilung (C) des Meßsystems absolut festgelegt ist, das Nullen oder Setzen des Zählers (VR) in der ersten Stellung des Bezugspunktumschalters (B) (Anzeigewert gleich Zählerstand) bewirkt.
6. Inkremental Meßsystem nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Teilung (C) eine Vielzahl von Referenzmarken (Rl) angeordnet sind und daß jeder Referenz-
marke (RI) eine codierte Spur zur Identifizierung des jeweiligen Absolutwertes zugeordnet ist und daß jedem bei der Referenzmarke (RI) abgerufenen Absolutwert ein eingespeicherter Korrekturwert zugeordnet ist, und daß zumindest jeweils beim Auftreten eines Referenzimpulses (RI') unter Mitwirkung des Rechners (C) der Zählerstand auf den richtigen Wert korrigiert wird.
7. Inkrementales Meßsystem nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Digitalrechner (C) ein Mikrocomputer verwendet wird.
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