DE2938318A1 - Messeinrichtung - Google Patents
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- H03M1/22—Analogue/digital converters pattern-reading type
- H03M1/24—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip
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Description
DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 12. September 1979
Meßeinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Längen- oder Winkelmeßeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches
1 .
Lagemeßeinrichtungen sind für die Messung geometrischer Größen (z.B. Länge, Winkel) oder hieraus abgeleiteter
Größen (z.B. Geschwindigkeit, Beschleunigung) bestimmt.
Sie werden beispielsweise an Werkzeugmaschinen, Steuerungen, Prüf- und Meßgeräten, automatischen Fertigungsanlagen und Industrierobotern eingesetzt.
Es sind unterschiedliche Bauformen und Funktionssysteme bekannt. In der DE-OS 27 hh 699 ist eine Übersicht derartiger
Lagemeßeinrichtungen angegeben.
In dieser DE-OS wird auch eine Doppelabtastmethode aufgezeigt,
mit der ein eindeutiger Anschluß zweier Meßsysteme unterschiedlicher Auflösung vorgenommen wird.
(Feinmeßsystem und Grobmeßsystem).
Eine weitere Doppelabtastmethode zur Kopplung zweier Lagemeßsysteme ist in einem Aufsatz von H. Valcher im
"Archiv für technisches Messen und industrieller Meßtechnik, ATM", August 1971, Seiten R 89 bis R 10^, Lieferung
^27 angegeben.
130013/0826
Bei Meßsystemen höherer Auflösung und bei Kopplung zweier MeOsysteme unterschiedlicher Auflösung steigt
die Baugröße und der Aufwand durch die Doppelabtastmethode stark an, da auch die Auswerteelektronik in
erheblichem Maße zunimmt.
Der Aufwand an Spuren, Abtastelementen und Auswerteelektronik steigt abermal an, wenn zusätzlich Prüfbits
vorgesehen werden müssen. Derartige Prüfschaltungen sind
in der DE-AS 27 48 320 und der DE-OS 28 25 038 angegeben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile
der bekannten Anschlußmethode zu überwinden und eine Lagemeßeinrichtung zu schaffen, die über einen
einfachen Aufbau verfügt, störunanfällig ist, geringe Abmessungen hat und dennoch einen eindeutigen Anschluß
der Codewerte gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des An spruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden
durch die Unteransprüche angegeben.
Mit Hilfe der Zeichnung wird die Erfindung anhand eines
Ausführungsbeispiels noch näher erläutert.
Es zeigen
Figur 1 eine Darstellung einer Maßverkörperung mit Codespuren unterschiedlicher Auflösung
sowie ein Signaldiagramm,
Figur 2 ein Blockschaltbild der Verknüpfung
von Meßsystemen unterschiedlicher Auflösung» absoluter und/oder inkrementaler Bauart.
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Eine Maßverkörperung M ist mit einem sich wiederholenden einschrittißen Feincode (Graycode, 1-Bit)
und einem nacheilenden 4-Bit Grobcode (natürlicher Graycode) versehen. Quer zu den Codespuren verläuft
in bekannter Weise eine nicht dargestellte Ableselinie. Ein Abtastelement A - das hier neben der Maßverkörperung
M dargestellt ist - weist je Codespur lichtempfindliche Elemente A1 bis Ar auf. Die Abtastsignale
werden in Impulsformerstufen I verstärkt
und getriggert (digitalisiert). An Adreßeingängen SE eines Festwertspeichers S liegen die digitalisierter.
Signale als Codewerte CW an. In diesem Festwertspeicher (ROM, PROM, PLA, usw.) sind in Tabellenform rechnerische
Varianten der Codewerte CW abgespeichert. Die rechnerische Variation der Codewerte dient zur Erzeugung
von voreilenden oder nicht voreilenden Signalen. Wie bereits eingangs erwähnt, wird beim Stand der
Technik diese Erkennung durch doppelte Abtastung ermöglicht. Nach der Erfindung wird jedoch in der ersten
Hälfte der Periode eines Feinmeßsystemes der Grobcodewert um 1 erhöht und anschließend durch 2 dividiert
und in der zweiten Hälfte der Periode des Feinmeßsystems der Grobcodewert unverändert durch 2 dividiert
(jeweils ohne Rundung). Wenn die anzuschließenden Codegruppen nicht mit verdoppelter, sondern mit vervielfachter
Auflösung ausgeführt werden sollen, müssen sich naturgemäß der Additionsbetrair und der Divisor entsprechend
ändern. Die rechnerisch ermittelten Vnii.-.n ton
des Grobcodes werden vorab in tabellarischer Torrn in einem Festwertspeicher abgespeichert. Als Festwertspeicher
kommen ROM-, PROM- und PLA-Bausteine in Betracht. Es sind jedoch auch andere Festwertspeicher
denkbar.
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Der Festwertspeicher S verfügt über Adreßeingänge
SE und über Ausgänge SA. Je nach der Stellung der Abtastelemente A liegt ein bestimmter Codewert CW0
an den Adreßeingängen SE des Festwertspeichers S an. Ein weiterer Adreßeingang SE ist mit einer höher
auflösenden Codegruppe C-. (Feinmeßsystem) verbunden,
von dem bei der Abtastung periodisch mindestens ein Signal geliefert wird, das als Steuersignal für die
Speicherinhalte dient. Der logische Zustand - logisch
0 für Signalvoreilung = ——-z
sowie logisch 1 für
CW
Nichtvoreilung = -r- - ist für die wechselweise Schaltung
der jeweiligen Speicherinhalte auf die Ausgänge SA des Festwertspeichers S entscheidend.
Es liegt im Rahmen der Erfindung mehr als jeweils ein
Fein- und Grobmeßsystem zu koppeln und deren Meßwerte zu synchronisieren.
In der Figur 2 ist ein Blockschaltbild gezeigt, da 3
systematisch die Verknüpfung von Meßsystemen unterschiedlicher Auflösung zeigt. Die Synchronisation
wird Jeweils von dem im Festwertspeicher ausgewerteten Code geliefert, vorteilhaft durch ein zusätzlich
in der Tabelle gespeichertes Hit, wobei ein zusätzlicher Ausgang jedes Festwertspeichers S1 ... Sn
jeweils das Steuersignal für den nächst gröberen
Code liefert.
Vorteilhafter Weise werden zur Fehlersicherunr; dor.
Grobcodegruppen Paritätsspuren zugeordnet, die in bekannter Veise zusammen mit der feineren Codespur
doppelausgewertet werden.
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Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die feinste Codespur als 1:1-Gitterspur ausgebildet wird.
Über bekannte Widerstandsnetzwerke und 0 — und 90°-Abtastung kann eine weitere Unterteilung erzeugt
werden.
Die mit einer derartigen Lagemeßeinrichtung ermittelten Meßwerte können sowohl in einer Positionsanzeige
als auch in einer numerischen Steuerung oder dgl. weiter verarbeitet werden.
Die Erfindung ist auch nicht auf lichtelektrische Abtastung begrenzt, sondern es können elektrische,
magnetische, mechanische und andere Abtastmethoden sinngemäß eingesetzt werden, sofern die Codespuren
entsprechend ausgeführt werden.
Die Erfindung beschränkt sich ebenfalls nicht auf Absolutmeßsysteine, sondern sie ist sinngemäß auch
bei inkrementalen Meßsystemen realisierbar.
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Claims (3)
- DR. JOHANNES HEIDENHAIN Grnbn 12. September '979Patentansüriiche) Digitale elektrische Längen- oder Vinkelmeßeinrichtung, insbesondere absolut arbeitende Längen- oder Vinkelmeßeinrichtung mit Abtastmitteln zum Abtasten mindestens einer Kaßverkörperung mit Codegruppen unterschiedlicher Auflösung und Mitteln zum eindeutigen Anschließen höher auflösender Codegruppen an gröber auflösende Codegruppen, dadurch gekennzeichnet, daß digitalisierte Abtastsignale (Codewerte CU) mindestens einer gröber auflösenden Codegruppe (C2 ...Cn) an Adreßeingänge (SE) mindestens eines Festwertspeichers (S) (PROM, ROM, PLA.usw.) angeschlossen sind, der in Tabellenform rechnerische Varianten dieser Codewerte (CV) - beispielsweise ■*— ■■ für voreilende Signale, bzw.J— *- = —-τ fur nicht voreilende Signale - binar gespeichert enthält, und daß diese Varianten der Codewerte (CV) wechselweise auf Ausgänge (SA) des Festwertspeichers (S) geschaltet werden, in Abhängigkeit vom logischen Zustand eines Steuersignales (CW-j), das aus der jeweils höher auflösenden Codegruppe (C-) abgeleitet ist und an einem weiteren Adreßeingang (SE) des Festwertspeichers (s) angeschlossen ist.
- 2.) Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t , daß bevorzugt oinschr i t ti ^e Codes vo γκend <■ t ν: ■· r--cu .
- 3.) Meßeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch r.r'if·: zeichnet, daß aus einer der gröber auflösenden Codegruppen (C2 ... Cn) ein Paritätssignal mittels Doppelabtastung gewonnen wird, das von dem Feincode (C1) synchronisiert wird.130013/0826 INSPECTEDMeßeinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Feincode (C^) eine 1:1-Gitterspur aufweist, und daß uin 90° zueinander phasenversetzte Abtastsignale erzeugt werden, wobei
durch Bildung von Linearkombinationen, beispielsweise mittels Widerstandsnetzwerken, eine weitere Unterteilung erfolgt.130013/0826
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