DE2954661C2

DE2954661C2 -

Info

Publication number: DE2954661C2
Application number: DE2954661A
Authority: DE
Inventors: Frank Paul Carau; Henry T. Hetzel; Michael A. Loveland Col. Us Tremblay
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1978-09-22
Filing date: 1979-09-13
Publication date: 1993-01-07
Anticipated expiration: 1999-09-14
Also published as: DE2954673C2; JPS5597673A; JPS5922271B2; DE2936975A1; DE2954659C2; DE2954657C2; DE2936975C2; GB2032152A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Korrektur der Nicht-Orthogonalität von Koordinatenachsen bei einer Vorrichtung zur Digitalisierung der Koordinaten einer Abtastbahn eines Abtasters gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche 1 und 2. Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Digitalisierung der Koordinaten einer Abtastbahn eines Abtasters ist aus der US-PS 40 80 515 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird ein Abtaster über eine Abtastfläche geführt, auf der jeweils parallel zueinander elektrische Leiter in der X- und Y-Richtung aufgebracht sind. Um nun in dem Abtaster elektrische Signale zu erzeugen, die jeweils der Position des Abtasters entsprechen, sind verschiedene Vorschläge gemacht worden.

Gemäß der parallelen Patentanmeldung P 29 36 975.3 wird jeweils abwechselnd an die X- und Y-Leiter ein elektrisches Feld mit Halbwellensymmetrie angelegt, und dieses elektrische Feld schrittweise von Leiter zu Leiter weitergeschoben. Der Abtaster erfaßt dann, je nach seiner Position, eine bestimmte Phasenlage des elektrischen Feldes an den elektrischen Leitern, die dann zur Bestimmung der Koordinaten verwendet wird. Zweckmäßigerweise verwendet man als elektrisches Feld eine symmetrische Rechteck welle.

Es ist zweckmäßig, als Abtastfläche eine Platte zu verwenden, die aus zwei Teilen besteht, nämlich einer Platte für die X- und einer Platte für die Y-Leiter. Die elektrischen Leiter können dann auf die Platten gedruckt werden. Beim Zusammenfügen der beiden Teilplatten läßt es sich nun nicht vermeiden, daß die Rechtwinkligkeit der X- und Y-Leiter beeinträchtigt wird. Damit treten dann auch Fehler bei der Erfassung der X- bzw. Y-Koordinaten auf.

Die oben erwähnte US-PS 40 80 515 beschreibt kein Verfahren zur Korrektur einer eventuellen Nicht-Orthogonalität der Ko ordinatenachsen.

Aus der US-PS 35 45 086 ist ein Triangulationsverfahren be kannt, welches zur Erfassung von kartesischen Koordinaten von optisch anvisierten Punkten eines Ingenieur-Modells eingesetzt wird. Um auch solche Punkte erfassen zu können, die im Modell aus Sicht der Visiereinrichtung durch andere Modellteile ver deckt sind, sind die Visiereinrichtungen derart ausgestaltet, daß die Anvisierung auch unter einem bestimmten Neigungswinkel zur Senkrechten der jeweiligen Koordinatenachse vorgenommen werden kann. Die dabei erhaltenen sogenannten Relativ-Koordi naten werden mit Hilfe trigonometrischer Funktionen in die wirklichen Koordinaten umgewandelt, d. h., daß es sich hier nicht um eine Methode zur Koordinatentransformation von einem schiefwinkligen Koordinatensystem auf ein rechtwinkliges Ko ordinatensystem handelt. Weiterhin werden bei der US-PS 35 45 086 bestimmte feste Winkel, beispielsweise 15°, 30° oder 45° vorgegeben, während beim vorliegenden Korrekturproblem be liebige, insbesondere sehr kleine Fehlerwinkel auftreten können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eventuelle Nicht- Orthogonalität zwischen den X- und den Y-Leitern bei der Durch führung der Messungen zu korrigieren. Die Aufgabe wird gelöst durch die in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 2 gekennzeichne ten Merkmale.

Gemäß der Erfindung wird vor den eigentlichen Messungen der die Nicht-Orthogonalität bestimmende Fehlerwinkel ermittelt und in geeigneter Form abgespeichert, so daß er bei der später folgenden Digitalisierung der Koordinatenwerte als Korrekturwert in die Berechnung eingeführt werden kann.

Bei der Ermittlung des Fehlerwinkels genügt es, die Abweichung entweder nur in der X- oder nur in der Y-Richtung zu ermitteln, da die jeweils andere Koordinatenrichtung als "richtig" voraus gesetzt werden kann.

Ferner gemäß der Erfindung wird nun der korrigierte X-Wert X_K bei Annahme einer Abweichung der X-Achse nach der Formel

gebildet, wobei

Y_K = gemessener X-Wert
Y_M = gemessener Y-Wert
R = der Fehlerwinkel

ist.

In gleicher Weise kann man bei Annahme korrekter X-Achse und abweichender Y-Achse den korrigierten Y-Wert Y_K nach der Formel

bilden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Fig. 1 bis 3 näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Aufbau der Abtastplatte;

Fig. 2 schematisch die gitterförmige Anordnung der X- und Y-Leiter mit Nicht-Orthogonalität;

Fig. 3 das Zustandekommen der Korrekturwerte.

Fig. 1 zeigt den Aufbau der Abtastplatte 1, wobei die beiden Teilplatten 2 und 3 auseinandergezogen dargestellt sind. Auf der Unterseite der Teilplatte 2 ist das Y-Gitter 4 der elektrischen Leiter aufgedruckt, während das X-Gitter 5 auf der Oberseite der Teilplatte 3 aufgedruckt ist. Die X- und die Y-Leiter können mittels Flachbandsteckern 6 bzw. 7 mit den Auswerteschlangen verbunden sein. Der Rand 8 grenzt den Be reich ab, der noch sicher abgetastet werden kann. Die Klammer 9 deutet an, daß die beiden Teilplatten 2 und 3 zusammengefügt werden.

In Fig. 1 ist links unten noch ein Schnitt durch die zusammenge fügte Platte 1 dargestellt.

Fig. 2 zeigt schematisch die Y-Gitter 4 und die X-Gitter 5 der beiden Leiterplatten 2 und 3, wobei angenommen ist, daß die beiden Gitter nicht senkrecht aufeinanderstehen, sondern ein Fehlerwinkel R vorhanden ist. In der Fig. 2 ist auch das elektrische Feld und dessen Laufrichtung in der X- bzw. Y- Koordinate mit dem Bezugszeichen 10 und dem Pfeil 11 bzw. 12 und 13 angedeutet.

Die Fig. 2 läßt auch deutlich erkennen, daß die Messung in der X-Koordinate falsche Meßergebnisse liefert. Die gemessenen Koordinatenwerte müssen daher entsprechend korrigiert werden, d. h. die Winkelverschiebung muß eliminiert werden. Die Fig. 2 zeigt ferner, daß die gemessenen Y-Koordinatenwerte korrekt sind, daß also nur die X-Koordinate berichtigt werden muß. Dieses wird nun anhand der Fig. 3 gezeigt.

Das korrekte Koordinatenkreuz ist mit X und Y bezeichnet. Es ist nun angenommen, daß das Y-Gitter um den Winkel R geneigt ist, so daß sich die zu der Y-Koordinate senkrechte X′-Koordi nate ergibt, längs der das elektrische Feld 10 geführt wird. Für einen betrachteten Punkt P mit der gemessenen und korrekten Y-Koordinate Y_M ergibt sich eine gemessene, nicht korrekte X-Koordinate X_M und auf der X-Achse der Wert A dem noch B hinzu gefügt werden muß, um den richtigen X-Wert für P zu erhalten. Der korrigierte X-Wert ergibt sich daher zu

X_K = A + B.

Aus der dargestellten Geometrie läßt sich nun feststellen:

und

somit erhält man

Die cos R-Werte und die tan R-Werte können mittels der Taylor'schen Reihe ermittelt werden, wobei es genügt, die ersten drei Glieder der Reihenentwicklung in die Berechnung einzube ziehen. Die Recheneinheiten für die Digitalisierung der Ko ordinatenwerte können einen Programmteil enthalten, mittels dem die Reihenglieder gebildet werden können, wobei es dann nur noch erforderlich ist, den Winkel R manuell einzugeben.

Der Fehlerwinkel R wird beim Aufbau und bei der Überprüfung der Digitalisierungseinrichtung festgestellt und der betreffende Wert digitalisiert und z. B. in ein 16-Bit-Schaltregister einge speichert, wo er dann im Bedarfsfalle zum Abruf bereitsteht. Bei dem Einspeichern des Fehlerwinkels muß noch berücksichtigt werden, ob die X-Achse nach unten oder nach oben geneigt ist, was man durch das Vorzeichen erreichen kann.

Claims

1. Verfahren zur Korrektur der Nicht-Orthogonalität von Koordinatenachsen bei einer Vorrichtung zur Digitalisierung der Abtastbahn eines Abtasters, der über eine Platte ge führt wird, auf der mehrere parallele elektrische Leiter in X- bzw. in Y-Richtung eines kartesischen Koordinaten systems aufgebracht sind und bei dem ein längs der X- bzw. der Y-Leiter geführtes elektrisches Feld zur Bestimmung der Koordinatenwerte, die von dem Abtaster erfaßt werden, verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Schritt der Fehlerwinkel R, der die Nicht-Orthogonalität wiedergibt, ermittelt und in digitalisierter Weise abgespeichert wird, daß die Koordinatenwerte eines betrachteten Bahnpunktes ermittelt und digitalisiert werden, und daß bei Annahme einer abwei chenden X-Achse der korrigierte X-Wert X_K nach der Formel gebildet wird wobei X_M der gemessene X-Wert, Y_M der gemessene Y-Wert und R der Fehlerwinkel ist.

2. Verfahren zur Korrektur der Nicht-Orthogonalität von Koordinatenachsen bei einer Vorrichtung zur Digitalisierung der Abtastbahn eines Abtasters, der über eine Platte ge führt wird, auf der mehrere parallele elektrische Leiter in X- bzw. in Y-Richtung eines kartesischen Koordinaten systems aufgebracht sind und bei dem ein längs der X- bzw. der Y-Leiter geführtes elektrisches Feld zur Bestimmung der Koordinatenwerte, die von dem Abtaster erfaßt werden, verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Schritt der Fehlerwinkel R, der die Nicht-Orthogonalität wiedergibt, ermittelt und in digitalisierter Weise abge speichert wird, daß die Koordinatenwerte eines betrachteten Bahnpunktes ermittelt und digitalisiert werden, und daß bei Annahme einer abweichenden Y-Achse der korrigierte Y-Wert Y_K nach der Formel gebildet wird wobei X_M der gemessene X-Wert, Y_M der gemessene Y-Wert und R der Fehlerwinkel ist.