DE3211554A1 - Umschaltbarer interpolator - Google Patents

Umschaltbarer interpolator

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DE3211554A1
DE3211554A1 DE19823211554 DE3211554A DE3211554A1 DE 3211554 A1 DE3211554 A1 DE 3211554A1 DE 19823211554 DE19823211554 DE 19823211554 DE 3211554 A DE3211554 A DE 3211554A DE 3211554 A1 DE3211554 A1 DE 3211554A1
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Germany
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interpolator
interpolation
interpolators
nand
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DE19823211554
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Gerhard Dipl.-Ing. DDR-6902 Jena-Lobeda Döring
Peter DDR-6900 Jena Hampe
Gunter Dipl.-Ing. DDR-6902 Jena-Lobeda May
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Jenoptik AG
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Jenoptik Jena GmbH
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
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    • GPHYSICS
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Description

  • Umschaltbarer Interpolator
  • Die Erfindung betrifft einen umsechaltbaren Interpolator, vorzugsweise Netzwerkinterpolator, für inkrementale Meßsysteme, insbesondere für fotoelektrische Meßsysteme zur Weg- und Winkelmessung.
  • Bei bekannten inkrementalen Meßsystemen werden die zu messenden Verschiebungen oder Verdrehungen in analoge elektrische Wechselsignale umgewandelt. Vielfach werden diese Signale als Primärsignale über Widerstandenstzwerke bewertet, wobei die Amplituden oder Phasen zueinander in bestimmten Verhältnissen geändert und über Komparatoren verknüpft werden, deren Ausgänge in logischen Schaltungen zu zählbaren Impulsreihen verknüpft werden, welche eine um den Interpolationsfaktor höhere Frequenz als die Primärsignale besitzen.
  • Im Verfahren nach der DE-AS 1.498.137 werden die Primärsignale Widerstandebrückenschaltungen in bestimmten Verhältnissen zueinander bewertet, so daß in der Amplitude gleiche aber in der Phase zweinander verschobere Signale entstehen. Die Komparatoren sprechen Jeweils bei Nulldurchgängen der Signale an. Die Ausgänge der Komparatoren sind über Logikschaltungen miteinander verknüpft, so daß die Triggerpunkte direkt zur Anzeige gelangen. Parallel zur Anzeigt der Triggerpunkte erfolgt die Zählung.
  • Nachteilig iat jedoch, daß zur Xnderung des Interpolationsfaktors eine neue Interolationsschaltung erforderlich ist.
  • Die direkte Anzeige der interpolierten Punkte ist nur bei solchen Faktoren möglich, die mit dem Maßstab und dem Abtastgitter des Meßsystems die Zahlen 1, 10, 100 usw. ergeben.
  • Eine Nullung zu Jedem beliebigen Zeitpunkt ist nicht möglich, da die Triggerpunkte eine feste Zuordnung zur Anzeige haben.
  • In der DD-PS 121 178 ist ein Interpolator mit einem 20fachen Interpolationsfaktor beschrieben. Die Primärsignale sin wt, cO8 wt, -sin wt und -cos wt und die bewerteten Signale k1 sin wt, k2 ein wt, k1 cos wt und k2 cos wt sind Komparatoreingängen fest zugeordnet. Die Ausgänge der Komparatoren sind über Logikschaltungen zu zwei um 90° in ihrer Phansenlage zueinander verschobene Impulszüge zusammengefaßt. Auch dieser Interpolator besitzt den Nachteil, daß nur eine 20fache Interpolation der Primärsignale möglich ist. Für Jeden anderen Interpolationsfaktor ist eine neue Interpolatorschaltung notwendig, in der die Primär- wie auch die bewerteten Signale und die Komparatorausgänge speziell verknnpft sind.
  • Es ist der Zweck der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und insbesondere bei fotoelektrischen Meßsystem den schaltungstechnischen Aufwand zu verringern und die Anpaßbarkeit der Meßsysteme an unterschiedliche Maßstäbe zu verbessern.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Netzwerkinterpolator für Meßsysteme zu schafen, mit welchem in einfacher Weise unterschiedliche Interpolationsfaktoren realisierbar sind bei gleichartigen Meßysytemen, welche sich in ihrer Gitterkonstante und Auflösung unterscheiden.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einen umschaltbaren Interpolator dadurch gelöst, daß mi nk-fach-Interpolatoren vorgesehen sind, deren Aufgänge über logische Verknüpfungsschaltungen mit einer Zählrichtungs- und Flankenauswerteeinrichtung verbunden sind und daß diese Auswerteeinrichtung mit einer Einstellvorrichtung zur Einstellung des Interpolationsfaktors in Verbindung steht, wobei mi die Anzahl der jeweils verwendeten Interpolatoren und nk die Interpolationsfaktoren der verknüpften Interpolatoren sind.
  • Dabei ist es vorteilhaft, daß die Ansgänge der Interpolatoren über Exklusiv-Oder-Gileder mit als Und-Verknüpfung arbeitenden NAND-Gliedern verbunden sind, und daß die Ausgänge dieser NAND-Glieder mit als Oder-Verknüpfung arbeitenden NAND-Gliedern verbunden sind, denen eine Diskriminatorschaltung zur Zählrichtungs- und Flankenauswertung nachgeschaltet ist, welche mit einer Einstelleinrichtung zur Einstellung des Interpolationsfaktors in Verbindung steht.
  • Zur Erzielung weiterer Interpolationsfaktoren ist es ferner vorteilhaft, daß eine weitere Verknüpfungsschaltung vorgesehen ist, die vorhandene Schaltpunkte zu einem oder mehreren, von nk verschiedenen Interpolationsfaktoren verknüpft und deren Ausgänge über als Und-Verknüpfung arbeitende NAND-Glieder mit den als Oder-Verknüpfung arbeitenden NAND-Gliedern verbunden sind.
  • Mit der Erfindung werden die dargelegten Nachteile beseitigt, indem sich der Interpolationsfaktor in bestimmten Faktoren einstellen läßt. Es wird der Aufwand verringert und eine Anspassung der Meßsysteme an unterschiedliche Maßstäbe ermöglicht.
  • Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausfilhrungsbeispiel erläutert werden. In der Zeichnung zeigen Pig. 1 die Schaltung eines Interpolatore und Pig. 2 ein Impulsdiagram der Schaltung nach Pig. 1.
  • Der in Pig. 1 dargestellte, umschaltbare Interpolator, welcher ein Netzwerkinterpolator ist, umfaßt eine Spannungsteiler enthaltende Anordnung 1 und dieser nachgeschaltet mi nach Interpolatoren 2, 3, 4, 5, deren Ausgänge Uber Exklusiv-Oder-Glieder 6, 7, 8, 9, 10, 11 mit als Und-Verknüpfung arbeitenden NAND-Gliedern 12, 13 verbunden sind. Diesen NAND-Gliedern 12 und 13 sind als Oder-Verknüpfung arbeitende NAND-Glieder 14, 15 nachgeschaltet.
  • Die Ausgänge der wD-Glieder 14 und 15 sind mit einer Auswerteeinrichtung 16 zur Zählrichtungs- und Plankenauswertung verbunden, welche Zählimpulse ZT und Richtungsimpulse R 1 liefert. Eine Einstelleinrichtung 17 des gewünschten Interpolationsfaktors ilt ebenfalls vorgesehen.
  • Neben den Interpolatoren 2, 3, 4, 5, welche im Bedarfafalle auch unterschiedliche Interpolationsfaktoren nk aufweisen könen, ist zur Erzielung weiterer Interpolationsfaktoren eine Verknüpfungsschaltung 18 den in den Interpolatoren 2, 3, 4, 5 befindlichen Komparatoren 19, 20, 21, 22 nachgeschaltet, die vorhandene Schaltpunkte zu einem oder mehreren, von nk verschiedenen Interpolationsfaktoren verknüpft. Diese Verknüpfungsschaltung 18 ist nber mit als Und-Verknüpfung arbeitenden XAND-Gliedern 23 mit den NAND-Gliedern 14 und 15 verbunden.
  • Dem umschaltbaren Interpolator nach Fig. 1, welcher eine 80fache Interpolation zuläßt und der als Ausführungsbeispiel dargestellt ist, werden von einem fotoelektrischen Meßsystem zwei in 909 zueinander versetzte und zwei dazu invertierte Primärsignale, nämlich die Signale U sin x, U cos x, -U sin x und -U cos x zugeführt. Über in der Anordnung 1 enthaltene Spannungsteiler RAn/RBn werden die Primäesignale zu einer Mittenspannung Um in den benötigten Bewertungsverhältnissen heruntergeteilt. dabei werden aller 4,5° Teilerverhältnisse RA/RB ermittelt, so daß sich die Amplituden der Primärsignale um den Teilerfaktor Kt n Kt = tan (. 2 # ) im Bereich 0 # x # #/4 80 verringern, wobei t der jeweils betrachtete Widerstandsteiler ist. Die Teiler werden gleichmäßig auf die vier Primärsignale aufgeteilt, damit die Mittenspannung symmetrisch und die Komparatoren 19, 20, 21, 22 annähernd gleichmäßig belastet werden. Der 80fache Interpolator ist ans den vier 20fach Interpolatoren 2, 3, 4, 5 zusammengesetzt, die jeweils zweium 90° zueinander versetzte Impulsreihen Z1, Z2, ... ZB (Fig. 2) liefern, die den Exkluxiv-Oder-Gliedern 6, 7, 8, 9 zugeführt werden. Den nachgeschalteten Exklusiv-Oder-Gliedern 10 und 11 werden direkt, bzw. über die Negatoren 24, 25 die Impulsreihen Z11, Z12, Z13, Z14 zugeführt. Die die Exkluxiv-Oder-Glieder 10 und 11 verlassenden Impulsreihen Z15 und Z16 (Fig. 2), die gegeneinander um 90° phasenverschoben sind, beinhalten bereits eine 40fache Interpolation.
  • In der Verknüpfungsschaltung 18 werden bereits vorhandene Schaltpunkte über logische Verknüpfungselemente zu zwei um 90° zueinander versetzte Impulsreihen Z9 und Z10 zusammengesetzt, womit ein Sfach Interpolator realisiert ist. Diese Impulsreihen werden über NAND-Glieder 23 den NAND-Gliedern 14 und 15 zugeführt. Die Impulsreihen Z15 und Z16 erreichen über die NAND-Glieder 12 und 13 die NAND-Glieder 14 und 15. Die am Ausgang der Glieder 14 und 15 anstehenden Impulse werden der nachgeordneten Auswerteeinrichtung 16 zugeloitet, welche u. a. eine Diskriminatorschaltung umfaßt, welche die Zählrichtung R I auswertet und entsprechend der gewünschten Plankenauswertung eine 1-, 2- oder 4fach-Interpolation zuläßt Die Impulsreihe ZT beinhaltet, wie Fig. 2 zeigt, die 80fache Interpolation und kann mit einem nicht dargestellten Zähler gezählt werden.
  • In der dargestellten Interpolationsschaltung sind folgende Interpolationsfaktoren durch die linstelleinrichtung 17 wählbar, nämlich ein 4-, 5-, 8-, 10-, 16-, 20-, 40- und 80facher Interpolationsfaktor.

Claims (3)

  1. Patentanspruch 1. Umschaltbarer Interpolator, vorzugsweise Netzwerkinterpolator, fur inkrementale Meßsysteme, umfassend Komparatoren zur additiven Überlagerung von bewerteten Primärsignalen sowie zur Triggerung der durch die Uber~ lagerung entstandenen Sekundärsignale, wobei die Komparatoren Uber Bewertungsglieder mit in den MEßsystemen angeordneten, periodische Wechselspannungen erzeugenden Signalgebern verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß mi nk-fach-Interpolatoren vorgesehen sind, deren Ausgänge über logische Verknüpfungsschaltungen mit einer Zählrichtungs- und Flankenauswerteeinrichtung verbunden sind, und daß diese Auswerteeinrichtung mit einer Einstellvorrichtung zur Einstellung des Interpolationsiaktors in Verbindung steht, wobei mi die Anzahl der Jeweils verwendeten Interpolatoren und nk die Interpolationsfaktoren der verknüpften Interpolatoren sind.
  2. 2. Interpolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Interpolatoren über Exklusiv-Oder-Glieder mit als Und-Verknupfung arbeitenden NAND-Glie dern verbunden sind, und daß die lusgange dieser NAND-Glieder mit als Oder-Verknüpfung arbeitenden NAND-Gliedern verbunden sind, denen eine Diskriminatorschaltung zur Zählrichtungs- und Flankenauswertung nachgeschaltet ist, welche mit einer Einstelleinrichtung zur Einstellung des Interpolationsfaktors in Verbindung steht.
  3. 3. Interpolator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Verknüpfungsschaltung vorgesehen ist, die vorhandene Schaltpunkte zu einem oder mehreren, von nk verschiedenen Interpolationsfaktoren verknüpft und deren Ausgänge über als Und-Verknüpfung arbeitende NAND-Glieder mit den als Oder-Verknüpfung arbeitenden NAND-Gliedern verbunden sind.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0853231A2 (de) * 1997-01-10 1998-07-15 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Veränderung von Interpolationsfaktoren
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DE10106479B4 (de) * 2001-02-13 2004-02-19 Asm Automation Sensorik Messtechnik Gmbh Magnetische Längemeßvorrichtung
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