DE2948028A1

DE2948028A1 - Resolving motion path of body into partial distances - using sinusoidal marker signals inverted to double resolution

Info

Publication number: DE2948028A1
Application number: DE19792948028
Authority: DE
Inventors: Ing.(grad.) Ernst 2951 Strackholt Kloppenburg
Original assignee: Olympia Werke AG
Current assignee: Olympia Werke AG
Priority date: 1979-11-29
Filing date: 1979-11-29
Publication date: 1981-06-04

Abstract

The arrangement for dividing the path of motion of a body into partial lengths uses a measurement transducer sensing distance markers as it moves along synchronously with the body. The transducer produces two signals with a fixed relationship, esp. a sine and cosine voltage, for each marker. The resolution of the distance measurement is increased w.r.t similar arrangements by use of a circuit which phase shifts the signals by 180 degrees. This si done by inversion and results in four, i.e twice as many, signals with a fixed relationship. The four signal leads are connected to the circuit output via electronic switches. The switches are successively closed as the minima of the associated signals occur and opened at the maxima. The control instructions are derived by the controller from the inverted signals.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung der im Oberbegriff desThe invention relates to an arrangement of the in the preamble of

Anspruchs 1 beschriebenen Art zur Auflösung der Bewegungsbahn eines Körpers in Teilstrecken.Claim 1 described type for resolving the trajectory of a Body in sections.

Derartige Anordnußgen dienen der Ermittlung des zurückgelegten Weges und der Bewegungsrichtung elektromotorisch angetriebener Bauteile sowie der genauen Stillsetzung an definierten Stellen der Bewegungsbahn. Dazu werden entlang der Bewegungsbahn Wegmarken angeordnet, die von einem Meßwertgeber abgetastet werden und ein Maß für die Größe der zurückgelegten Teilstrecke bilden.Such arrangements are used to determine the distance covered and the direction of movement of components driven by an electric motor as well as the exact Shutdown at defined points on the trajectory. This is done along the trajectory Arranged way markers, which are scanned by a transducer and a measure for form the size of the distance covered.

Die Wegmarken bestehen beispielsweise aus einem Raster aus lichtdurchlässigen und -undurchlässigen Stegen, die von einem optischen Meßwertgeber abgetastet werden; es werden aber auch induktive, kapazitive und andere Systeme verwendet.The waypoints consist, for example, of a grid of translucent and impermeable webs which are scanned by an optical transducer; however, inductive, capacitive and other systems are also used.

Bei einer bekannten Ausführungsform ist eine mit der Welle eines Elektromotors kuppelbare Scheibe mit radialen Stegen als Wegmarkenträger vorgesehen, die optisch abgetastet werden. In dem die Abtastung vornehmenden Meßwertgeber wird beim Vorbeilauf einer Wegmarke, die aus einem lichtdurchlässigen und einem lichtundurchlässigen Steg besteht, ein Spannungsverlauf erzeugt, der die Form einer Sinusschwingung aufweist. Da sich mit einem einzigen Signal wohl die Bewegung, nicht aber die Bewegungsrichtung feststellen läßt, wird durch Abtastung an einer weiteren Stelle ein zweiter Spannungsverlauf mit einem Phasenversatz von 900 erzeugt, der in bezug auf die Wegmarken und den ersten Spannungsverlauf die Form einer Cosinusschwingung aufweist. Dabei werden durch besondere Abtast- und Schaltungsmaßnahmen sehr genaue Spannungsverläufe erreicht, um insbesondere mit daraus ableitbaren Regel- und Steuerungsmaßnahmen ein exaktes Stillsetzen des Motors an definierten Stellen zu ermöglichen.In a known embodiment, one is with the shaft of an electric motor Detachable disc with radial webs provided as a marker carrier, which optically are scanned. In the measuring transducer performing the scanning, when passing a waypoint consisting of a translucent and an opaque Web exists, generates a voltage curve that has the shape of a sinusoidal oscillation. Since a single signal can be used to change the movement, but not the direction of movement can be determined, a second voltage curve is obtained by scanning at a further point with a phase offset of 900 generated with respect to the waypoints and the first voltage curve has the form of a cosine oscillation. Be there very precise voltage curves achieved through special sampling and switching measures, in order to achieve an exact To enable the motor to be stopped at defined points.

Ein solcher Wegmarkenträger erlaubt aber wegen der mechanischen Fertigungstoleranzen und der Abtastmöglichkeiten nur die Unterbringung einer begrenzten Anzahl an Wegmarken, so daß die erreichbare Auflösung der Bewegungsbahn in Teilstrecken gering bleibt.Such a marker carrier is possible because of the mechanical manufacturing tolerances and the scanning possibilities only the accommodation a limited one Number of waypoints, so that the achievable resolution of the trajectory in sections remains low.

Der in den Merkmalen des Patentanspruchs 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Auflösung einer Bewegungsbahn in Teilstrecken unter Verwendung eines Wegmarken abtastenden Meßwertgebers zu vergrößern.The specified in the features of claim 1 invention is the underlying task of using the resolution of a trajectory in sections of a position marker scanning transducer.

Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß während des Vorbeilaufes einer Wegmarke vier gleiche um 900 phasenversetzte Signalverläufe erzeugt werden, so daß sich die einer Wegmarke entsprechende Teilstrecke der Bewegungsbahn exakt vierfach unterteilen läßt. Dadurch ist das Stillsetzen des bewegten Körpers in erheblich feineren Abständen möglich.The advantages of the invention are in particular that during of the passage of a waypoint, four identical signal curves are phase-shifted by 900 are generated so that the segment of the trajectory corresponding to a path marker can be divided exactly fourfold. This stops the moving body possible in considerably finer intervals.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigen: Figur 1 eine erfindungsgemäße Anordnung in schematischer Darstellung und Figur 2 ein Diagramm.Further advantageous refinements of the invention emerge from the subclaims and the following description of an embodiment. They show: FIG. 1 an arrangement according to the invention in a schematic representation and FIG. 2 is a diagram.

In Figur 1 ist ein Wegmarkenträger 1 dargestellt, der auf der Welle 2 eines nicht gezeigten Gleichstrommotors angeordnet ist.In Figure 1, a marker carrier 1 is shown, which is on the shaft 2 of a direct current motor, not shown, is arranged.

Er weist eine Wegmarkenspur 3 auf, die aus wechselweise angeordneten lichtundurchlässigen Radialstegen 4 und lichtdurchlässigen Radialschlitzen 5 gleicher Breite besteht. Die Wegmarkenspur 3 kann durch einen an sich bekannten opto-elektronjl schen Meßwertgeber 6 abgetastet werden, der beim Vorbeilauf einer jeden aus Steg 4 und Schlitz 5 bestehendenWegmarke an der Abtaststation einen Spannungsverlauf in Form einer Sinusschwingung und gleichzeitig einen Spannungsverlauf in Form einer Cosinusschwingung erzeugt (im folgenden Sinus- bzw. Cosinussignal genannt).It has a waymark track 3, which consists of alternately arranged opaque radial webs 4 and translucent radial slots 5 the same Width. The waymark track 3 can be by a known opto-electronic rule transducer 6 are scanned, each of the bridge as it passes by 4 and slot 5 existing way mark at the scanning station a voltage curve in the form of a sine wave and at the same time a voltage curve generated in the form of a cosine oscillation (hereinafter sine or cosine signal called).

Das Signussignal wird auf einer ersten 7 und das Cosinussignal auf einer zweiten Leitung 8 vom Meßwertgeber 6 abgegeben und gelangt an einen ersten 9 bzw. zweiten elektronischen Schalter 10.The signal signal is based on a first 7 and the cosine signal a second line 8 delivered by the transducer 6 and arrives at a first one 9 or second electronic switch 10.

Außerdem werden sowohl das Sinus- als auch das Cosinussignal einer Umkehrschaltung 11 zugeführt, in der beide Signalverläufe invertiert werden und damit gegenüber den Eingangssignalverläufen um 1800 phasenverschoben sind (im folgenden invertiertes Sinussignal bzw. invertiertes Cosinussignal genannt). Das invertierte Sinussignal gelangt an einen dritten 12 und das invertierte Cosinussignal an einen vierten elektronischen Schalter 13.In addition, both the sine and cosine signals become one Inverter circuit 11 is supplied, in which both waveforms are inverted and are thus phase-shifted by 1800 compared to the input signal curves (in the following called inverted sine signal or inverted cosine signal). The inverted Sine signal goes to a third 12 and the inverted cosine signal goes to one fourth electronic switch 13.

Aus den Diagrammen der Figur 2 ist ersichtlich, wie durch d erfindungsgemäße Anordnung die einer Wegmarke 4, 5 entsprechende Strecke vierfach unterteilt wird, so daß anstelle einer einzigen jetzt vier Stillsetzungspositionen meß- und damit einregelbar sind. Figur 2a zeigt das entlang einer Wegmarke 4, 5 erzeugte und auf Leitung 7 abgegebene Sinussignal, dessen povitiver Null-Durchgang 20 durch Schließen des Schalters 9 zur Auswertung an den Ausgang 14 durchgeschaltet wird. Als nächstes werden der positive Null-Durchgang 21 des auf Leitung 8 abgegebenen Cosinus-Signals der Figur 2d vom Schalter 10, der positive Null-Durchgang 22 des invertierten Sinussignals der Figur 2c vom Schalter 12 und der positive Null-Durchgang 23 des invertierten Cosinussignals der Figur 2d vom Schalter 13 an den Ausgang 14 durchgeschaltet. Aus dem ursprünglich zur Auswertung ausschließlich vorhandenen positiven Null-Durchgang 20 des Sinussignals (Figur 2a) sind somit vier gleichmäßig beabstandete, zur Auswertung geeignete Null-Durchgänge 20 bis 23 entlang der durch eine Wegmarke bestimmten Strecke geworden.From the diagrams of Figure 2 it can be seen how by d according to the invention Arrangement of the route corresponding to a way mark 4, 5 is divided fourfold, so that instead of a single now four shutdown positions measuring and thus are adjustable. Figure 2a shows the generated along a way mark 4, 5 and on Line 7 emitted sinusoidal signal, whose positive zero crossing 20 by closing of the switch 9 is switched through to the output 14 for evaluation. Next become the positive zero crossing 21 of the cosine signal emitted on line 8 2d of switch 10, the positive zero crossing 22 of the inverted sinusoidal signal of Figure 2c from switch 12 and the positive zero crossing 23 of the inverted The cosine signal of FIG. 2d is switched through by the switch 13 to the output 14. the end the positive zero crossing that was originally used exclusively for evaluation 20 of the sinusoidal signal (FIG. 2a) are thus four evenly spaced apart for evaluation suitable zero crossings 20 to 23 along the route determined by a waypoint become.

Alle vier Signale müssen zum jeweils richtigen Zeitpunkt an den Ausgang 14 der Anordnung durchgeschaltet werden. Dazu ist eine Steuerung 15 vorgesehen, deren Aufgaben z. B. von einem Mikroprozessor wahrgenommen werden können. Zur Bestimmung des jeweiligen Schaltzeitpunktes werden der Steuerung 15 die Ausgänge 7, 8 (Sinus- bzw. Cosinussignal) des opto-elektronischen Meßwertgebers 6 zugeführt, die auf den Leitungen 16 bis 19 die entsprechenden Steuersignale an die elektronischen Schalter 9, 10, 12, 13 abgibt. Abhängig vom Auswerteverfahren und der nachfolgenden (nicht dargestellten) Auswerteschaltung, deren Aufgaben ebenfalls von dem Mikroprozessor durchgeführt werden können, erfolgt das Schließen eines jeden Schalters 9, 1G, 12, 13 etwa im Minimum und das Öffnen im Maximum des zugeordneten Schwinsungsverlaufes, wobei die Steuerung 15 den jeweiligen Steuerbefehl vom Null-Durchgang des jeweils um 900 phasenverschobenen Signalverlaufes des Meßwertgebers 6 ahleitet.All four signals have to go to the output at the correct point in time 14 of the arrangement are switched through. A controller 15 is provided for this purpose, whose tasks z. B. can be perceived by a microprocessor. For determination of the respective switching time, outputs 7, 8 (sinusoidal or cosine signal) of the opto-electronic transducer 6 fed to the Lines 16 to 19 send the corresponding control signals to the electronic switches 9, 10, 12, 13 delivers. Depending on the evaluation method and the subsequent (not shown) evaluation circuit, whose tasks also from the microprocessor can be carried out, the closing of each switch 9, 1G, 12, 13 approximately at the minimum and the opening at the maximum of the associated oscillation curve, wherein the controller 15 the respective control command from the zero crossing of each 900 phase-shifted signal curve of the transducer 6 ahleites.

Die Einregelung und Stillsetzung z. B. eines Gleichstrommotors auf einer der vier Positionen kann dann mit an sich bekannten Verfahren entsprechend der jeweils gemessenen Lageabweichung von der Null-Linie erfolgen.The adjustment and shutdown z. B. a DC motor one of the four positions can then be carried out using methods known per se of the measured positional deviation from the zero line.

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Claims

Arrangement for resolving the trajectory of a body in sections Claims: arrangement for resolving the movement path of a body Sections using a waypoint that is synchronized with the body's movement scanning transducer, the two in a fixed ratio along each waypoint mutually related signal curves, in particular voltage curves in the form of a Sine and a cosine oscillation generated, g e ke n n z e i c h n e t d u r c h a circuit for additional phase shifting of the two signal curves (Fig. 2a and b) around 1800, so that for each marker (4, 5) the number of in a fixed ratio mutually standing signal curves is doubled.

2. Arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the phase shift by inverting the two waveforms (Fig. 2a and b) of the transducer (6) takes place.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the two signal curves (Fig. 2a and b) of the transducer and the 1800 phase-shifted signal curves (Fig. 2c and d) each via electronic Switches (9, 10, 12, 13) can be switched through to an output (14) of the arrangement.

4. Arrangement according to claim 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c n e t that the electronic switches (9, 10, 12, 13) from a controller (15) successively controlled in the minimum of the assigned signal curve and in the Maximum can be controlled up, with the respective control command from the zero crossing a signal curve phase-shifted by 900 is derived.