DE3001794A1

DE3001794A1 - Verfahren fuer die ablesung von anzeigen von mehrskalen-codiergeraeten und mehrtouriger absoluter winkel-code-umsetzer

Info

Publication number: DE3001794A1
Application number: DE19803001794
Authority: DE
Inventors: Entscho Nichajlov Dip Entschev; Ivan Nikolov Dipl Ing Ivanov; Koljo Rajnov Dipl Ing Kolev; Radomir Vassilev Dip Radomirov
Original assignee: N PROIZV KOM RABOTIKA
Current assignee: N PROIZV KOM RABOTIKA
Priority date: 1979-01-18
Filing date: 1980-01-18
Publication date: 1980-07-31
Also published as: SE436388B; SU1080179A1; BG29110A1; US4422065A; JPS55134441A; CS237951B1; SE8000374L

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Ablesung der Anzeigen von Mehrskalen-Codiergeräten und einen mehrtourigen absoluten Winkel-Code-Umsetzer, anwendbar im Bereich der Arbeitsmaschinen, bei den Steuer- und Datenverarbeitungssystemen mit Hilfe einer EDV-Anlage usw.

Bekannt ist ein Verfahren für die Ablesung der Anzeigen von Mehrskalen-Codiergeräten, bei dem die Informationssignale der Stellen für Feinablesung in zyklisch permutiertem Code bei Zusammenwirkung von Lesefühlern mit durch die Codeabschnitte der Maske für Feinablesung moduliertem Lichtstrom gebildet werden.

Zwecks Abstimmung der Anzeigen der Leseelemente der Masken für allgemeine und Feinablesung werden die Vorder- und Rückflanken der Informationssignale der Stellen für allgemeine Ablesung gebildet, indem der Lichtstrom durch die Codeabschnitte der Maske für allgemeine Ablesung einer zusätzlichen Modulierung durch einen Hilfsspiraleraster der Maske für Feinablesung unterliegt.

Nachteile des bekannten Verfahrens sind: seine Realisierung erfordert einen verhältnismäßig genauen Zahnantrieb mit minimalem totem Gang beim Umsteuern; bei der zusätzlichen Modulierung des Lichtstromes ist eine Überdeckung beider Codemasken erforderlich, wodurch die Länge der optischen Achse, die Lichtstromverluste und die Abmessungen des das bekannte Verfahren realisierenden Gerätes erhöht werden,- der Spiralraster kompliziert die Herstellungs-, Montage- und Einstellungstechnologie der Codemasken.

Q3GG31/0736

ORlGfNlAL

3001734

Bei den servogesteuerten Arbeitsmaschinen für die Industrie werden als Rückkopplungsgeber des öfteren mehrtourige absolute fotoelektrische Winkel-Code-Umsetzer eingesetzt.

Bei den bekannten mehrtourigen Winkel-Code-Umsetzern werden als Hauptfunktionselemente zwei durchsichtige Scheiben eingesetzt, auf denen in den meisten Fällen Kreiscodemasken mit zyklisch permutiertem Code aufgetragen sind. Beide Scheiben sind miteinander durch einen mehrstufigen Zahnradantrieb kinematisch verbunden, dessen Übersetzung von der Stellen— spuranzahl der Codemaske für allgemeine Ablesung abhängig ist:

i = 2¹¹-¹ (1)

wobei mit "n" die Stellenspuranzahl der Maske für allgemeine Ablesung bezeichnet ist. An der einen Seite der Stellenspuren beider Masken sind fotoelektrische Umsetzer starr befestigt, die von der gegenüberliegenden Seite der Scheiben aus mittels allgemeiner oder lokaler Strahlenenergiequellen beleuchtet werden.

Das Vorhandensein zweier kinematisch verbundener Scheiben erfordert eine strikte Abstimmung der von den Fühlern als Signale mit zwei logischen Niveaus "O" und "1" abgelesenen Anzeigen. Dazu sind erforderlich eine genaue Einregelung der Fühlerstellung nach deren Leselinien, was insbesondere für die Fühler der Maske für allgemeine Ablesung gilt,und eine sehr genaue Einregelung der gegenseitigen Stellung der Leselinien und der Codemasken beider Scheiben des Codiergerätes, d.h., beim Umsteuern darf nur ein keinen toten Gang aufweisender Zahnradantrieb eingesetzt werden.

Bekannt sind Rückkopplungsgeber, die als mehrtourige Winkel-Code-Umsetzer mit Abstimmung der Anzeigen eingesetzt werden. Auf dem Rand der Scheibe für Feinablesung ist auch eine Hilfsmaske in der Form spiraler Streifen aufgetragen. Die Scheiben

030031/0736

sind in verschiedener Höhe auf zwei um einen bestimmten Abstand versetzten Achsen angebracht, wobei sich die Skalen teilweise überdecken. Die Spiralen am Rand der Scheibe für Feinablesung und die Abstufungen (durchsichtig und undurchsichtig) der Maske für allgemeine Ablesung sind dermaßen zugeordnet, daß dadurch eine Abstimmung der Fühleranzeigen erfolgt- Auf diese Weise werden die von einer ungenauen Einregelung der Fühler der Maske für allgemeine Ablesung zu deren Leselin'ie und von einer ungenauen Einregelung der gegenseitigen Stellungen der Leselinien und der Codemasken beider Scheiben verursachten Fehler einigermaßen kompensiert.

Nachteile dieser Art mehrtouriger Winkel-Code-Umsetzer sind: in der Umsetzerkonstruktion ist ein verhältnismäßig genauer Zahnantrieb mit minimalem totem Gang beim Umsteuern eingesetzt: die Skalenüberdeckung erhöht die Länge der optischen Achse sowie die Lichtstrahlverluste und erschwert die Anwendung optoelektronischer Paare; die spiralförmige Hilfsmaske kompliziert die Herstellung der Scheibe mit der Maske für Feinablesung; die nichtkoaxiale Stellung der Skalen vergrößert die Urasetζerabmessungen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren für die Ablesung der Anzeigen von Mehrskalen-Codiergeräten mittels einer unkomplizierten Konstruktion mit wesentlich niedrigeren Anforderungen an die Herstellungs-, Montage- und Einstellungsteci. nologie, sowie einen mehrtourigen absoluten Winkel-Code-Umsetzer mit hohen metrologischen Kenndaten und vereinfachter Konstruktion sowie ebenfalls vereinfachter Herstellung und Montage zu schaffen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren für die Ablesung der Anzeigen von Mehrskalen-Codiergeräten, bei dem die Informationssignale der Stellen für Feinablesung in zyklisch permutiertem Code bei Zusammenwirkung von Lesefühlern mit den Codeabschnitten der Stellenspuren der Maske für Fernablesung

Ql 0.0 31/0736

BAD ORIGfNAL

gebildet werden, indem ein zusätzliches elektrisches als imi—. tierend bezeichnetes Signal - erzeugt bei der Zusammenwirkung eines Fühlers mit den Codeabschnitten der ersten stelle einer vollstelligen Standardmaske für Feinablesung - gebildet wird. Der Wechsel der logischen Niveaus des imitierenden Signals erfolgt jedesmal, wenn theoretisch ein Wechsel des logischen Niveaus der Informationssignale der Stellen für allgemeine Ablesung durchzuführen ist.

Zur Abstimmung der Informationssignale der Stellen für allgemeine Ablesung mit denen für Feinablesung wird für jede Stelle für Grobablesung ein Paar Hilfssignale separat erzeugt, von deren logischen ]
gebildet werden.

deren logischen Niveaus 2 Binärkombinationen: 00, 01, 11, 10

Die Intervalle, in denen keine Übereinstimmung der logischen Niveaus (01, 10) zweier gleicher Nachbarflanken der elektrischen Hilfssignale vorhanden ist, sind zweimal kürzer als die Periode des imitierenden Signals. Diese Intervalle sind symmetrisch zu den Stellungen, in denen theoretisch ein Wechsel des logischen Niveaus des Informationssignals der entsprechenden Stelle für allgemeine Ablesung zu erfolgen hat.

Da diese Stellungen mit den Stellungen, in denen ein Wechsel der logischen Niveaus (Vorder- und Rückflanken) des imitierenden Signals erfolgt, übereinstimmen, wird der letztere für die Bildung der Informationssignale für allgemeine Ablesung der Abschnitte mit Kombinationen 01 und IO der logischen Niveaus der Hilfssignale benutzt, indem zu diesem Zweck dem zyklisch permutierten Code entsprechend bei der einen Kombination das nichtinvertierte, und bei der anderen das invertierte imitierende Signal eingesetzt wird.

In den weiteren Abschnitten (OO, 11) , in denen eine Übereinstimmung der logischen Niveaus der Hilfssignale vorhanden ist, werden die Informationssignale der Stellen für allgemeine

0300.31/07 3 6

Ablesung dem zyklisch pemutierten Code entsprechend gebildet: bei der einen Kombination von einem Potential mit Niveau ¹¹O", und bei der anderen von einem Potential mit Niveau "1".

Auf diese Weise wird der Wechsel der logischen Niveaus (Vorder— und Rückflanken) der Informationssignale aller Stellen für allgemeine Ablesung von ein und demselben, durch die Codeabschnitte der ersten Stelle für Feinablesung gebildeten elektrischen Signal imitiert, wodurch eine vollständige Abstimmung der Informationssignale der Stellen für allgemeine und Feinablesung erzielt wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen mehrtourigen absoluten Winkel-Code-Umsetzer, bei dem zur Ausschaltung des Einflusses der Zahnradantriebsparameter und der Fehler der gegenseitigen Stellung der Codemasken und der Leseelemente auf die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Winkel-Code-Umsetzung, wie das bei bekannten analogen Einrichtungen der Fall ist, die Leseelemente nur auf der Codemaske für Feinablesung angebracht und paarweise über den Stellenspuren der Maske für allgemeine Ablesung starr gelegene Hilfselemente eingeführt sind, wobei die Elemente eines jeden Paares unter sich, z.B. einen zu einer fiktiven Leselinie symmetrischen Winkel 77~/i bilden. Unter fiktiver Leselinie ist die Linie zu verstehen, auf der normalerweise die Leseelemente der Codemaske für allgemeine Ablesung liegen. Bei der Erfindung sind solche Elemente nicht vorhanden.

Den Leseelementen der Codemaske für Feinablesung ist ein imitierender Fühler zugefügt, der auf einer Spur mit einer durchsichtigen und einer undurchsichtigen Abstufung, z.B. auf deren Leselinie über der Spur der ersten Stelle einer Vollstellericodemaske liegt.

In der Elektronik des Winkel-Code-Umsetzers sind Stellen-

. 010031/0736

BAD ORIGINAL

300179Λ

schaltgeräte eingeführt, deren Ausgänge die Datenstraßen der Stellen der Codemaske für allgemeine Ablesung bilden. Diese Schaltgeräte werden durch die Hilfseiementenpaare der Maske für allgemeine Ablesung gesteuert. In Abhängigkeit vom Zustand der vier Binärkombinationen bildenden Paare werden an den. Datenstraßen der entsprechenden Stellen in einer im voraus bestimmten Reihenfolge ein invertierter oder nichtinvertierter Ausgang des imitierenden Elementes - Potentialquelle mit logischem Niveau "O", oder Potentialquelle mit logischem Niveau "1" — umgeschaltet.

Auf diese Weise wird unter Berücksichtigung der Übersetzung i = 2 ~ jedesmal, wenn aus der fiktiven Leselinie der Maske für allgemeine Ablesung theoretisch ein Abstufungswechsel aus einer gegebenen Stellenspur zu erfolgen hat, praktisch ein Wechsel aus der Leselinie des imitierenden Elementes der Codemaske für Peinablesung ausgeführt. Dabei wird der Wechsel der Binärkombinationen der Hilfselemente im Augenblick des Zusammenfaliens der Mitte der entsprechenden Abstufung der Stellenspur des imitierenden Elementes mit seiner Lesestraße vorgenommen. Polglich wird die durch toten Gang ungenaue gegenseitige Orientierung der Codemasken und der Hilfselementenpaare und durch ungenaue Herstellung der Codemaske für Feinablesung reduzierte maximal zulässige Geräteungenau— igkeit ohne Beeinträchtigung der Genauigkeit der Winkel-Code-Umsetzung +_ erreicht.

Vorteile der Erfindung sind: Es wird eine vollständige Abstimmung der parallel von beiden Skalen abgelesenen Anzeigen in einem sehr weiten Verstimmungsbereich bis zu +_ —— der Periode des imitierenden Signals erreicht, die für Kreiscodemasken +. Umdrehungen der Maske für Feinablesung darstellt, wodurch die Anforderungen an die Herstellungs- und Montagegenauigkeit der Hauptfunktionselemente der Mehrskalen-Codiergeräte stark gesenkt werden; es wird die Länge der optischen Achse verringert, wodurch der Einsatz optoelektronischer

030031/0736

3001784

Paare möglich ist; das Verfahren gestattet die Montage beider Skalen an zwei verschiedenen kinematisch verbundenen Objekten, wodurch die Synthese von mehrtourigen Codiergeräten mit Hilfe zweier Einskalenchiffratoren möglich ist; es besteht die Möglichkeit einer koaxialen Anordnung beider Skalen, was zu einer Abmessungsreduzierung des Codiergerätes führt.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein kinematisches Schema des Umsetzers,

Fig. 2 eine Lageschaltung der Fotodioden über den Stellenspuren bei' den Codemasken,

Fig. 3 ein Funktionsschaltbild des Umsetzers

Fig. 4 ein Diagramm der elektrischen Hilfssignale, der Informationssignale der Stellen für allgemeine Ablesung sowie des invertierten und nichtinvertierten imitierenden elektrischen Signals in Abhängigkeit von den Umdrehungen der Maske für Feinablesung.

Außerdem zeigen die Tabelle 1 ein Betriebsdiagramm der Schaltgeräte und die Tabellen 2 und 3 Zustandsdiagramme der imitierenden Fotodiode bzw. der Fotodiodenpaare der Codemaske für allgemeine Ablesung in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Maske für Feinablesung.

Die Skalen für Fein- und allgemeine Ablesung sind durchsichtige Scheiben 1 und 2 (Fig. 1 und 2) mit entsprechend aufgetragenen elf- bzw. fünfstelligen Codemasken für Feinablesung M₁ und für allgemeine Ablesung M- mit zyklisch permtltiertem Code. Beide Skalen sind kinematisch mittels eines Zahnradantriebs 3 (Fig. 1) mit einer Übersetzung i = 2 verbunden. Die Skala für Feinablesung ist ihrerseits unmittelbar oder mittels

030031/0736

3Q01794

eines Ketten- oder mittels eines Zahnriemenantriebs am beweglichen Objekt, z.B. an der Achse des Moduls für Rotationsbewegung des Arbeitsgeräts gekoppelt.

Die optoelektronischen Paare des Umsetzers sind konstruktiv in drei Einzeleinheiten aufgebaut. Die Einheit 4 schließt die imitierenden und die lesenden Fotodioden der Codemaske für Feinablesung ein, die Einheit 5 die Hilfsfotodiodenpaare der Maske für allgemeine Ablesung, und die Einheit 6 mit den Fotodioden der Einheiten 4 und 5 optoelektronische Paare bildende Leuchtdioden-

Auf der Leselinie I - I sind auf den zehn Stellenspuren der

Codemaske M₁ Fotoelemente, z.B. die Fotodioden C , C_n ... C_n I · ο 1 9

(Fig. 2) gelegen. Die elfte Stelle wird aus der Codemaske M₁ ausgeschlossen und dient der Anzeigenabstimmung. Auf der Spur dieser Stelle, die einen durchsichtigen und einen undurchsichtigen Abschnitt enthält, wird ebenfalls auf der Linie I-I die imitierende Fotodiode C angebracht.

Die Funktion der elften Stellenspur des mehrtourigen Codiergerätes wird von der äußersten (letzte für die gegebene Skala) Stellenspur der fünfstelligen Maske für allgemeine Ablesung M„ übernommen. So wird von den beiden Standardcodemasken mit insgesamt 16 Stellen ein 15-stelliges mehrtouriges Codiergerät aufgebaut.

Auf den fünf Stellenspuren der Codemaske der Skala für allgemeine Ablesung werden fünf Fotodiodenpaare (^ci_Q)i' (C_lQ)„ ... (C₁₄J₁/ (^ci4>2 ^{im winkel:}

angebracht, wobei i'. der Winkel zwischen den Fotodioden des Paares, die auf der j-Stellenspur gelegen sind, j =1, 2, 3 ... η = 5 - die laufende Nummer der Stellenspuren der Skala

030031/0736 BAD ORIß/MAi

für allgemeine Ablesung, gerechnet von der Spur ihrer letzten Stelle (11. Stelle); η = 5 - Anzahl der Stellenspuren; k = O/ 1, 2 . . . c*³ ; .iff* - die Winkelgröße der Abstufung der

n—1 4

Spur der imitierenden Fotodiode und i = 2 = 2 die Übersetzung des Zahnradantriebs zwischen beiden Skalen ist. Die Fotodioden sind durch Umformer F direkt mit den Datenbahnen und den Stellenschaltgeräten K - ^Kic gekoppelt.

Für die beiden äußersten Spuren wird angenommen, daß / =

In dem in Fig. 2 dargestellten Fall liegen alle Fotoelementenpaare symmetrisch zur fiktiven Leselinie II - II im gleichen Winkel = —!—= ■ j berechnet mit Hilfe der Gleichung (2) für k = 0.

Die Fotodioden beider Skalen werden durch die durchsichtigen Abschnitte der entsprechenden Codemasken mittels allgemeiner Lichtquellen oder Leuchtdioden, mit denen sie optoelektronische Paare bilden, beleuchtet.

Bei der Rotation beider Skalen wird der Lichtstrom zu den Fotoempfängern von den undurchsichtxgen Abschnitten der ihnen entsprechenden Stellenspuren moduliert, womit nach Verstärkung elektrische Signale mit zwei logischen Niveaus "0" oder "1" (Fig. 4) gebildet werden.

Das niedrige Potential (logische Null) wird durch die undurchsichtxgen Abstufungen, das hohe Potential (logische Eins) durch die durchsichtigen Abstufungen der Stellenspuren gebildet.

Die durch die Fotodioden C , C₁ ... C (Fig. 2) erzeugten elektrischen Signale v/erden durch die Umformer F (Fig. 3) unmittelbar in die Datenbahnen an deren entsprechenden Stellen 1, 2, 3 ... 10 eingegeben. Die Datenbahnen 11, 12, 13, 14

y<3Uü3o/u /36

3001784

und 15 der restlichen fünf Stellen sind mit den Ausgängen der Stell ens chal tgeräte K₁ - - K₁,- (Multiplexer) in integrierter Ausführung - Mikroschaltung K 155 KP 7 - gekoppelt.

Die Fotodiode C der ersten Stelle der Maske für Feinablesung M₁ bildet das imitierende elektrische Signal E (Fig. 4) mit einer Periode OC = 2*JT.

Durch die Fotodiodenpaare (C₁Q)₁/ (^c _lo^2 *** ^^C14^i' ^^C14^2 erfolgt entsprechend die Bildung der elektrischen Hilfssignalpaare (E^, (E^)₃ ... (E^, (E₁₄J₃.

Die Informationssignale E₁ , E₁₁ ... E₁₄ der Stellen für allgemeine Ablesung werden folgendermaßen gebildet:

Bei der Binärkombination der logischen Niveaus 1,O des Hilfssignalpaares (E_1n).., (E_1n)- ind dem Intervall ß zwischen zwei gleichen Nachbarflanken wird der Datenbahn an der 1O~ Stelle für allgemeine Ablesung das imitierende Signal E, und bei der Kombination O,l das invertierte imitierende Signal E zugeführt.

Bei der Binärkombination 0,0 des Hilf ssignalpaares (E_1n).., (E₁ )ρ wird der mit der Datenbahn an der 10~ -Stelle eine Potentialquelle mit logischem Niveau ¹¹O", und bei der Kombination 1,1 - eine Potentialquelle mit logischem Niveau "1" verbunden.

So wird für eine jede Periode, die 4 1Γ Umdrehungen der Skala für Feinablesung gleich ist, das Informationssignal E₁ durch vier aufeinanderfolgende Umschaltungen an der entsprechenden Bahn des Signals E, des Potentials "1", des Signals E und des Potentials "0" gebildet. Da die Vorder- und Rückflanken des Informationssignals E entsprechend durch die Vorder- und Rückflanken der Signale E und E mittels des Elements C der Maske für Feinablesung M₁ erzeugt werden, wird eine vollstan-

030031/0736

dige Abstimmung des Signals E₁ mit den Informationssignalen der Stellen für Feinablesung erzielt. In dieser Weise wird die Möglichkeit einer Fehlkombination von "1" und "O" an den Datenbahnen der Stellen für allgemeine und Feinablesung ausgeschlossen.

Das Intervall ß zwischen den gleichen Flanken der Hilfssignale soll kleiner sein als die Periode cc = 2 ff des imitierenden elektrischen Signals E. Die optimale Variante liegt vor, wenn das Intervall ß gleich —r— und symmetrisch zu den Stellungen gelegen ist, in denen das Informationssignal der entsprechenden Stelle für allgemeine Ablesung theoretisch sein logisches Niveau wechseln muß. Dadurch wird die Beibehaltung der Anzeigeablesung von beiden Codemasken des Umsetzers sogar bei Verstimmung der Maske M₁ zur Maske M„ bis zu einem Winkel ± ■ - - gewährt.

Die Informationssignale E₁₁, E₁-, E₁-, und E₁₄ werden analogerweise gebildet mit dem Unterschied, daß bei der Kombination 1,O der Hilfssignalpaare an den ihnen entsprechenden Bahnen das invertierte imitierende Signal E, und bei der Kombination O, 1 - das nichtinvertierte imitierende Signal E angelegt wird..

Das Gerät hat folgende Wirkungsweises

An beiden Steuereingängen A und A₁ der Stellenschaltgeräte werden die von den Fotodiodenpaaren gebildeten elektrischen

Signale eingegeben, wobei ein jedes Paar 2 Binärkombinationen bildet, mittels deren einer der steuerbaren Eingänge O, 1, 2, 3 der Schaltgeräte an den entsprechenden Datenbahnen umgeschaltet wird.

An den steuerbaren Eingängen der Stellenschaltgeräte werden ein elektrisches Potential "0" , ein Potential "1" und - von der imitierenden Fotodiode C gebildet - ein nichtinvertiertes und ein invertiertes elektrisches Signal eingegeben.

030031/073 6

3Q01794

Das Umschalten der steuerbaren Eingänge an den entsprechenden Datenbahnen kann mittels eines Strobs oder auch ohne denselben - unmittelbar beim Wechsel der Binärkombinationen der Steuereingänge A und A₁ erfolgen.

In Fig. 2 ist der Augenblick der Rotation beider Skalen gezeigt, in dem der Übergang von der Zahl 2 - 1 = 32 767 zui Zahl 0 erfolgt, womit ein neuer Rotationszyklus beginnt.

Für einen vollen Rotationszyklus führt die Skala für Feinab-

lesung 2 =16 Umdrehungen, und die Skala für allgemeine Ablesung nur eine Umdrehung aus.

Die Erfindung basiert auf der Besonderheit des zyklisch permutierten Codes, nämlich darauf, daß Übergang von einer zur anderen, sich um +. 1 unterscheidender Zahl erfolgt mittels eines Wechsels einer durchsichtigen Abstufung zu einer undurchsichtigen oder umgekehrt nur in einer der Stellen beide Codemasken.

Der Übersetzung des Zahnradantriebs entsprechend wird bei jeder Halbumdrehung (0, 37" , 2 IT, 3 ¹K ... 31 JT) der Skala für Feinablesung (Abb. 1) auf der Linie II - II der Skala für allgemeine Ablesung ein Übergang von- einer Abstufung der gegebenen Stellenspur zur anderen ausgeführt, was durch die entsprechende Fotodiode erfolgt, wenn auf der Linie II - II in üblicher Weise Fotodioden angeordnet sind. Erfindungsgemäß wird der genannte Übergang mittels des imitierenden Fotoempfängers C registriert, auf dessen Leselinie I-I bei jeder Halbumdrehung der Skala für Feinablesung ein Wechsel einer durchsichtigen Abstufung durch undurchsichtige und umgekehrt ausgeführt wird.

In der Tabelle 2 ist die Abhängigkeit der. von der imitierenden Fotodiode C bei gerader und ungerader Zahl erzeugten Übergänge von Ol Umdrehungen der Skala M-, gerechnet von der in Fig.

030031/0736

dargestellten Ausgangsstellung der registrierten Übergänge, gezeigt.

in Abhängigkeit von der Übergangsart der Abstufungen der Stellenspuren der Codemaske M„ werden der invertierte C oder nichtinvertierte C Ausgang der imitierenden Fotodiode (Fig. 3) eingesetzt, wobei derselbe mittels der Stellenschaltgeräte an der Datenbahn der entsprechenden Stelle umgeschaltet wird. Die Stellenschaltgeräte werden entsprechend Tabelle 3 durch die Fotodiodenpaare gesteuert.

In der ersten Spalte der Tabelle 3 sind 32 Stellungen der Skala für Feinablesung (reduziert zur Skala für allgemeine Ablesung) angegeben, wobei auf der Linie II-II ein Wechsel (Übergang) einer Abstufung durch die andere zustandekommt. Für jede Stellung sind Binärkombinationen der Fotodiodenpaare einer jeden Stelle angegeben, in Abhängigkeit von denen an den Datenbahnen derselben einer der Eingänge C, C, "O" oder "1" (Fig. 3) angelegt wird. Mittels der Tabellen 1, 2 und 3 wird der Algorirh'-rs ^-er Steuerung der Stellenschaltgeräte gebildet.

Nachfolgend soll ein Beispiel der Aufbaureihenfolge des Algorithmus der Steuerung des Schaltgerätes K₁.. elfter Stelle (Fig. 3) angeführ". -/--vdsn. Für die weiteren Stellenschaltgeräte ist diese Heirs ..""Ige analog.

Bei der in Fig. 2 cngoführten Stellung der Codemasken M, und M.J wird das das Schaltgerät K- - steuernde Fotodiodenpaar (C₁ J₁ und (C-Iq)₂ ^öurch eine undurchsichtige Abstufung der Stellenspur überdeckt. An den Ausgängen wird die Binärkombination "00" gebildet.

Wenn .auf der f iV ^! ? ^r = -^-^!τ>Λ-- ~T-II Lesedioden liegen, so 'v/ird bei der aiv^e""'"¹" ' ? ~⁺ " " ^r "^r Masken vom Ausgang der L-sefotodiode '"er '"':""' ^a ~ ' e¹" -■-?»-.'\r in di^ Datenbahn der

©30031/0736

BAD ORIGINAL

11. Stelle ein Signal mit logischem Niveau "O" eingegeben. Folglich wird bei der Binärkombination "00" an den Ausgängen A und A₁ am Ausgang des Schaltgerätes 11. Stelle auf ein Potential "0" umgeschaltet.

Aus Tabelle 1 ergibt sich, daß bei der Kombination "00" an den Ausgängen A_q und A₁ ein Eingang 0 am Ausgang des Schaltgerätes angelegt wird. Folglich wird an diesen Eingang die Bahn der Niederpotentialquelle "0" (Fig. 3) angelegt. Auf diese Weise wird in allen Fällen, in denen das Fotodiodenpaar gleichzeitig durch eine undurchsichtige Abstufung überdeckt ist, an die Datenbahn der 11. Stelle ein elektrisches Signal mit logischem Niveau "0" eingegeben. Nach einer Halbumdrehung 7Γ der Skala für Feinablesung erfolgt auf der Leselinie I - I (Fig. 2) der imitierenden Fotodiode C ein Übergang (Tabelle 2 für ungerade Zahl 1Ϊ) von undurchsichtiger Abstufung zur durchsichtigen, und am nichtinvertierten Ausgang C (Fig. 3) - ein Übergang vom Potential "0" zum Potential "1". Auf diese Weise können unabhängig von der Übergangsart beider Abstufungen von der Spur der Fotodiode C mittels deren nichtinvertierten und invertierten C Ausgangs bei jeder Halbumdrehung von M₁ gleichzeitig beide Übergangsarten von der Codemaske M~ imitiert werden. Bei einer Drehung der Codemaske M₁ im Uhrzeigersinn um einen Winkel % bis zur in Fig. 2 angeführten Stellung dreht sich die Maske M₉ um einen Winkel

irr- ' ..

, wobei auf der fiktiven Leselinie II - II ein Übergang Io

von undurchsichtiger zu durchsichtiger Abstufung erfolgt. Folglich ist in diesem Augenblick an der Datenbahn der 11. Stelle schon der nichtinvertierte Ausgang der Fotodiode C geschaltet (Tabelle 2 für ungerade Zahl 7Γ ), mittels dessen die oben genannte Übergangsart imitiert wird.

Bei der betrachteten neuen Stellung der Skalen M.. und M„ ist die Binärkombination der Fotodioden (C₁₀)-, und (^c ₁₀) ₂ "1°" (Tabelle 3, Spalte ST/i). Da bei dieser Kombination an der Bahn 11 der nichtinvertierte Ausgang C zu schalten ist, wird

030031/0736

derselbe (Tabelle 1, für Kombination "10") am Eingang des Stellenschaltgeräts angelegt- Dieser Zustand des Schaltgeräts wird so lange beibehalten, bis an dessen Eingängen A und A₁ die Binärkombination "10" bestehen bleibt, d.h. in

T 3

diesem Falle vom Drehwinkel ·■ bis zum Winkel für Jf ₃jr 2,16 2,16

M₉ und von —r— bis r— für M₁ .

In dieser Weise schaltet sich in diesem und allen restlichen Fällen die imitierende Fotodiode an die Datenbahn der entsprechenden Stelle für eine Viertelumdrehung bis zum Abstufungswechsel auf der Linie I - I ein und für eine Viertelumdrehung nach dem Wechsel - aus. Demzufolge darf der zulässige Bereich des zur Skala für Feinablesung reduzierten Gerätefehlers, entstanden als Ergebnis der asymmetrischen Orientierung der Fotoelementen-Paare zur fiktiven Leselinie II - II, der ungenauen Festlegung des Wertes vom Winkel f, der Ungenauigkeit bei der Herstellung der Maske M₉, der Ungenauigkeit und der

Größe des toten Ganges am Zahnradantrieb zwischen M₁ und M₉, 1Γ χ ζ

± betragen. Das gestattet eine wesentliche Reduzierung der Anforderungen an Konstruktion und Technologie bei der Herstellung aller Elemente des Codiergerätes mit Ausnahme der Maske M₁ . Da erfindungsgemäß die Daten für die laufende Stellung des beweglichen Objektes, an das das Codiergerät gekoppelt ist, nur von der Codemaske M₁ abgelesen werden (die Maske M₉ ist eine Hilfsmaske), ist die Umsetzungsgenauigkeit Winkel-Code ausschließlich von der Herstellungsgenauigkeit von M₁ abhängig. So beschränken sich die meßtechnischen Anforderungen an das erfindungsgemäße mehrtourige Codiergerät trotz dem Vorhandensein zweier Skalen praktisch auf die Anforderungen an Einskalencodiergeräteο Aus den Tabellen 1, 2 und 3 wird auf analoge Weise ermittelt, daß die Ausgänge "1" und "O" (Fig. 3) an den Eingängen 3 bzw. 2 des Schaltgerätes auf die 11. Stelle zu schalten sind.

Auf diese Weise ergibt sich eine Rotation der Masken M.. und M₉ in zyklisch permutiertem Code mit einer Diskretheit von

030031/0736

- 2O -

3Q0179*

2 UT 27Γ

—τρ— für M₁ und von —r-z für M₀.

2^{15 X} 2¹⁵.16 ²

In gewissen Fällen kann die imitierende Fotodiode auch"auf der Spur der IO. Stelle gelegen sein, indem ihre Leselinie in Rotationsrichtung um den Winkel - versetzt wird. Da im zyklisch permutierten Code die Umsetzungsgenauigkeit der Rotation der Skala M_ von der Herstellungsgenauigkeit beider Abstufungen der Spur der imitierenden Fotodiode C abhängig ist, sowie von der Genauigkeit ihrer Orientierung zu den restlichen Abstufungen der Stellen der Maske M₁ , ist es zweckmäßig; diese Spur als erste am Rande der Skala für die Feinablesung einzuordnen.

030031/0-736

Tabelle 1

Logischer Zustand <ier -j>Tp}er&n- Nummer des an den Ausgang

9^<XHS^e' angelegten Eingangs

0 0,· O

10 1

01 2

11 3

030031/0736

	ff Umdrehungen	Tabelle 2	es wird ein Übergang von Abstufungen von' M₂ imitiert	ungerade	Zahl JT
Ausgang des imitierenden Elements C	der Maske M₁		Wechsel des logischen Niveaus	es wird ein Übergang von Abstufungen von M₂ imitiert
-	gerade Zahl 37"
	Wechsel deß logischen Niveaus

nichtinvertierter Ausgang C

invertierter Ausgang

1-0

0-1

durchsichtig undurchsichtig

undurchsichtig durchsichtig

0-1

1-0

undurchsichtig durchsichtig

durchsichtig undurchsichtig

CO

r-l Q)

3001784

CJOO

OOOOOOOOOOOOOOi-irH OOO OOOOOOOOOOOOOrHrH^rH OOO OOOOOlUrHrHrHrHrHrHrHrHrH OOO OOOOOOrHr-<rH

OOO

THrHrHrHrHrH OOO OlUrHrHrHrHrHrHrHUOOOOOOO OOO OQrHrHrHrHrH

O O O O O O O

OOO OrHrHrHrHrHrHrHrHOOOOOOOO OO IU ^V rH -.-"H rHUOOOlUrHrHrHOOOOlUrH OOO THrHrHrHOOOOrHrHrHrHOOOOrH OO rH T-IrHrHOOOOrHrHrHrHOOOOrHrH

OUrHlU OUrHlU O UrHlUOUrHlUOUrHlU

OOr-frH 0OrHrHOOrHrHOOrHrHOOrHrH O OrHrHOOrHrHOOtHrHOOrHrHO

-r-l -ff -H -H

rH OI [V) ^P

-rA ·ιΗ ·<Η -H -H -<H \ \ \ \

ls I=;

030 0 31/0736

	τ-Ι
	τ-Ι
D»	CS
C	^^
	O
N	τ-Ι
■μ

+j	τ—
U	"b
O	τΗ
fü	CJ
η
OJ!
t-\	H
H '	0
Φ
	Ή
	■Η

in t-f

CM CJ

rH O

CS

r-l

τ-Ι

CO τ-Ι

O
co

CS r-t

CS T-I CS

r-I O

- 24 -

τ-<τ-|τ-Ιτ-Ιτ-ττ-|·τΗτ-4γΗ

tHtHtHt-iOOOOOOOO

T-iT-ir-ΐτ-ΐτ-ιΟΟΟΟΟΟΟ

τΗ τΗ τ-ί

τΗΟΟΟ

»-Ιτ-Ιτ-Ιτ-Ιγ-ΙγΗτΗτ-ΙΟΟΟΟ

O OtH|CJ O OtH [O O Ο rH (O

ΟΟτ-ΙγΗΟΟτ-Ητ-ΙΟΟγ-Γτ-Ι

ΟγΗγ-ΙΟΟγΗτ-ΙΟΟτ-Ιτ-ΙΟ

■Η -H ·Η -H ·Η -H -H ·Η ·Η -H -H -H

b Is fe fe: 1=ϊ te fe fe; fc; κ fe Is O«-trsro^rir>vor^cacr> Οτ-ι

OJCSCSCSCMCSCSCSCSi-lfOM

030031/0736

Leerseite

Claims

PA .ENTANVVAUTc. SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÖNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95Ο1ΘΟ, D-800O MÖNCHEN 93 NAUTSCHNO PROISVODSTVEN KOMBINAT PO ROBOTIKA "BEROE11 ALSO PROFESSIONAL RSPBSSENTATIVES BEFORE TH? EUROPEAN PATENT OFFICE KARL LUDWIG SCHIFF (1964.-1973) DIPL. CHEM. DR. ALEXANDER V. FUN = R DIPL. INQ. P2TER STRSHL DIPL. CHEM. DR. URSULA SCHÜ3EL-HOPF DIPL. ING. DIETER EBBINGHAUS DR. ING. DIET6R FINCK TELEFON (OB») 4.8 2O 54 TELEX B-23Sea AURO D TELEGRAMME AUROMARCPAT MÜNCHEN DEA-19896 18. Januar 1980 VERFAHREN FÜR DIE ABLESUNG DER ANZEIGEN VON MEHR-SKALEN-CODIERGBRÄTEN UND MEHRTOURIGER ABSOLUTER WINKEL-CODE-UMSETZER Patentansprüche

1. Verfahren für die Ablesung der Anzeigen von Mehrskalen-Codiergeräten, bei dem die Informationssignale der Stellen für Feinablesung bei Zusammenwirkung von Lesefühlern mit den Codeabschnitten der Stellenspuren der Maske für Feinablesung im zyklisch permutierten Code gebildet werden, dadurch gekennzeichn et, daß beim Zusammenwirken des Fühlers mit den Codeabschnitten der ersten Stelle einer vollstelligen Maske für Feinablesung ein imitierendes elektrisches Signal (E) gebildet wird, dessen logisches Niveau jedesmal wechselt, wenn ein Wechsel des·logischen Niveaus der Informationssignale (E₁₀, E-,, E „, E₁₃, E .) der Stellen für allgemeine Ablesung erfolgt, und daß durch das Zusammenwirken von Fühlerpaaren mit den Codeabschnitten der Spuren der Maske für

. ^- .030031/0736

allgemeine Ablesung für jede Stelle der letzteren ein Paar elektrischer Hilfssignale ((E ) ... (E ) _o) gebildet wird, wobei das Intervall (ß) zwischen zwei gleichen Nachbarflanken derselben kürzer ist als die Periode (*0 des imitierenden elektrischen Signals (E) und in seinen Grenzen die Stellungen umfaßt, in denen ein Wechsel des logischen Niveaus des Informationssignals jener Stelle für allgemeine Ablesung erfolgt, von deren Codeabschnitten das gegebene Paar Hilfssignale gebildet wird, wobei bei Zusammenfallen der logischen Niveaus eines jeden Paares von Hilfssignalen der logische Zustand des Informationssignals von der ihnen entsprechenden Stelle für allgemeine Ablesung von einem elektrischen Potential "O" und "1", und bei fehlender Übereinstimmung von dem invertierten und nichtinvertierten imitierenden elektrischen Signal (E) gebildet wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Intervall (ß) zwischen zwei gleichen Nachbarflanken der elektrischen Hilfssignale ((E₁₀)το*"* (E₁₄L _o) zweimal kürzer ist als die Periode [Oc) des imitierenden elektrischen Signals (E).

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Grenzen des Intervalls (ß) zwischen zwei gleichen Nachbarflanken der elektrischen Hilfssignale

((E₁ K ₂ (^El4^1 θ) ^sy^{mmetriscil zu den} Stellungen gelegen

sind, in denen ein Wechsel des logischen Niveaus der Informationssignale von den ihnen entsprechenden-Stellen für allgemei-

030031/0736

ne Ablesung zu erfolgen hat.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß beim Zusammenfallen der logischen Niveaus "O" der Paare elektrischer Hilfssignale ((E-J_{1 2} ... (E₁-)- _?) der logische Zustand der Informationssignale (E₁₀ ... E₁₄) der entsprechenden Stellen für allgemeine Ablesung von einem Potential mit logischem Niveau "O" und beim Zusammenfallen der logischen Niveaus "1" - von einem Potential mit logischem Niveau "1" gebildet wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß bei einer Kombination "1,0" des Paares von Hilfssignalen (E₁ K (E₁ )_ der letzten Stelle für allgemeine Ablesung der logische Zustand des ihr entsprechenden Informationssighals (E_1n) durch das nichtinvertierte imitierende Signal (E), und bei der Kombination "0,1" durch das invertierte imitierende Signal (E) gebildet wird.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß bei einer Kombination "1,0" der Paare von Hilfssignalen aller Stellen für allgemeine Ablesung, ausschließlich der letzten Stelle, die logischen Zustände der ihnen entsprechenden Informationssignale (E₁₁, ^Eio' E₁₃,.Ε-.) durch das invertierte imitierende Signal (E), und bei der Kombination "0,1" - durch das nichtinvertierte imitierende Signal (E) gebildet werden.

Q031/073P

3QQ179*

7. Mehrtouriger absoluter Winkel-Code-Umsetzer mit zwei Scheiben mit Codemasken für feine und allgemeine Ablesung, die mittels eines Zahnradantriebes kinematisch gekoppelt sind, und mit Leseelementen, die über den Stellenspuren der Maske für Feinablesung liegen, gekennzeichnet durch paarweise über den Stellenspuren der Maske für allgemeine Ablesung (M₂) gelegene Hilfselemente ((C.. ).. - (C₃₄). „) , einen über der Codemaske für Feinablesung (M-.) gelegenen imitierenden Fühler (C), Stellenschaltgeräte (K.. K-. c) wit einem an der Datenbahn der entsprechenden Stelle der Codemaske für allgemeine Ablesung (M-) gekoppelten Ausgang, z\vei Steuereingänge (A und A₁ ) , die mit einem Hilfselementenpaar der entsprechenden Stellenspur der Maske (M-) verbunden sind, vier steuerbare Eingänge (0, 1, 2, 3), die mit dem invertierten und nichtinvertierten Ausgang des imitierenden Elementes (C) und mit Potentialquellen mit logischen Niveaus "0" und "1" verbunden sind.

8. Mehrtouriger absoluter Winkel-Code-Umsetzer gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der imitierende Fühler (C) über der Codemaske für Feinablesung (M₁) an der Leselinie (I - I) auf der Stellenspur der ersten Stelle gelegen ist.

9. Mehrtouriger absoluter Winkel-Code-Umsetzer gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselemente ( (C₁ ). ~ - (^c _i4)i 2} ü^{luer den} Stellenspuren der Maske für allgemeine Ablesung (M-) im Winkel —:— symmetrisch zueinander auf der fiktiven Leselinie (II - II) liegen.

030031/0733