DE3427047A1 - Einrichtung zur fotoelektrischen abtastung von teilungen im auflicht - Google Patents

Einrichtung zur fotoelektrischen abtastung von teilungen im auflicht

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DE3427047A1
DE3427047A1 DE19843427047 DE3427047A DE3427047A1 DE 3427047 A1 DE3427047 A1 DE 3427047A1 DE 19843427047 DE19843427047 DE 19843427047 DE 3427047 A DE3427047 A DE 3427047A DE 3427047 A1 DE3427047 A1 DE 3427047A1
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DE19843427047
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Volkmar Dipl.-Ing. DDR 6900 Jena Fischer
Richard Dipl.-Ing. DDR 6902 Jena-Lobeda Schneider
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Jenoptik Jena GmbH
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    • G01D—MEASURING 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
    • G01D5/00—Mechanical 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
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    • G01D5/32—Mechanical 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 characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical 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 characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347—Mechanical 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 characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/34707—Scales; Discs, e.g. fixation, fabrication, compensation
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Description

Einrichtung zur fotoelektrischen Abtastung von Teilungen im Auflicht
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur fotoelektrischen Abtastung von Teilungen im Auflicht, insbesondere für. numerische Weg- und Winkelmeßsysteme»
Bekannte Einrichtungen (DD-PS 139 897) zur fotoelektrischen Abtastung von Teilungen besitzen eine zentrale Lichtquelle, die direkt oder unter Zwischenschaltung eines Kondensorsyetems eine mit einer Rasterteilung versehene Abtastplatte und die abzutastende Teilung einer Maßverkörperung beleuchtet, wobei Lichtquelle und Abtastplatte relativ zur Teilung der Maßverkb'rperung verschiebbar sind. Die durch die Relativbewegung von Abtastplatte und Teilung hervorgerufenen Helligkeit sschvva nkungen des Lichtes werden von fotoelektrisch^ Abtastelementen in elektrische Signale umgewandelt und zur Ermittlung von Meßwerten weiterverarbeitet. Dabei werden vielfach zur Erzeugung von phasenverschobenen, elektrischen Signalen die Abtastelemente um Teile der Rasterkonstante der Teilung versetzt angeordnet ·
Aus der DD-PS 207 762 und WP G 01 D/250 438/7 geht hervor, daß zur Beleuchtung der Teilung auf Chips angeordnete Leuchtdioden angewendet werden·
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Aus der DE-AS 2510 273 ist eine fotoelektrische Auflichtmsßeinrichtung mit einem als Reflexionsgitter ausgebildeten Maßstab bekannt. Die Abtastbaueinheit, die dieses Gitter abtastet, enthält in einem Gehäuse eine Lampe, einen Kondensor, einen Umlenkspiegel, eine mit einer Rasterteilung versehene Abtastplatte und mehrere in der Verschieberichtung der Abtastbaueinheit hintereinander angeordnete, fotoelektrische Abtastelemente.
Diese bekannten Lösungen mit einer zentralen Lichtquelle für alle Abtastelemente besitzen den IJachteil, daß das ausgeleuchtete Feld begrenzt ist und damit die mögliche Größe der Abtaststellen durch die Anzahl der Abtastkanäle bestimmt wird. Die räumliche Ausdehnung des Beleuchtungsund Abtastsystems ist vergleichsweise groß und technisch aufwendig. Sine vollständige Ausnutzung des im Leuchtfeld vorhandenen Lichtstromes wird nicht erreicht, da die Summe der Flächen der Abtastkanäle kleiner als die beleuchtete Fläche ist.
Es ist Ziel der Erfindung, die Nachteile des Standes der •Technik zu beseitigen und den technischen Aufwand bei geringem Leistungsverbrauch zu senken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur fotoelektrischen Abtastung von Teilungen im. Auflicht zu schaffen, die bei umfassender Ausnutzung des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstromes zur Signalerzeugung eine kleine Baugröße besitzt und eine freie Wahl der Größe, Anzahl und Lage der Äbtaststellen ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Einrichtung zur iotoelektrischen Abtastung von Teilungen im Auflicht, umfassend eine Lichtquelle, eine mit Rasterteilungen versehene Abtastplatte und fotoelektrische Abtastelemente, wobei Lichtquelle, Abtastplatte und die Abtastelemente relativ zur Teilung verschiebbar sind, dadurch gelöst, da3 ein Abtastsystem vorgesehen ist, welches vorzugsweise
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mehrere optisch voneinander getrennte, unabhängige Abtastkanäle umfaßt, wobei jeder Abtastkanal aus einem Strahler, einer Abbildungsoptik und einem Empfänger besteht und Strahler und Empfänger auf einer Leiterplatte angeordnet sind·
Dabei sind zur optischen Trennung der Abtastkanäle Rohrblenden vorgesehen. Vorteilhafterweise sind Strahler und Empfänger Halbleiterbauelemente, und es ist jedem Abtastkanal eine Teilung einer Abtastplatte zugeordnet·
Es ist weiter vorteilhaft, daß Strahler und Empfänger eines jeden Abtastkanals in Richtung der Rasterelemente der abzutastenden Teilung auf der Leiterplatte angeordnet sind.
Durch die Erfindung wird der Aufbau von Miniatur-Weg-und -Winkelmeßsystemen mit geringem Leistungsbedarf bei geringem technischem Aufwand ermöglicht, welche im Auflicht die Teilung der Maßverkörperung abtasten· Insbesondere durch die kleine Baugröße kann die Anzahl und die Lage der Abtast stellen im Meßsystem weitest gehend frei gewählt werden· Bei geringer Leistungsaufnahme ist eine nahezu vollständige Ausnutzung des vom Strahler erzeugten Lichtstromes bei geringer thermischer Belastung des gesamten Meßsystems erzielbar·
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
In der Zeichnung zeigen
Figur 1 ein Abtastsystem mit einem Abtastkanalj Jigur 2 ein aus vier Abtastkanälen zusammengesetztes
Abtastsystem mit einer Längenteilung und Figur 3 die Anordnung von vier versetzten Abtastkanälen bei einer Kreisteilung.
Die Einrichtung zur fotoelektrischen Abtastung von 'Teilungen 1 von Maßverkörperungen 2 im Auflicht besitzt ein Abtastsystem, welches vorzijgpweise mehrere optisch
voneinander getrennte, unabhängige Abtastkanäle umfaßt.
Gemäß Figur 1 besteht ein solcher Abtastkanal aus einem lichtaussendenden Strahler 3 , einer Abbildungsoptik und einem fotoelektrischen Smpfänger 5, wobei Strahler
3 und Empfänger 5 vorteilhaft Halbleiterbauelemente sind und auf einer gemeinsamen Leiterpfette 6 angeordnet sind. Zur optischen Trennung mehrerer Abtastkanäle ist einem jeden Abtastkanal eine Hohrblende 7 zugeordnet, die zwischen Leiterplatte 6 und einer der Abbildungsoptik 4 nachgeordneten, mit einer Teilung versehenen Abtastplatte 9 vorgesehen ist. Das Abtastsystem ist zusammen mit der Abtastplatte 9 relativ zur Maßverkörperung 2 verschiebbar oder umgekehrt. Strahler 3 und Empfänger 5 eines jeden Abtastkanals sind In Richtung der Rasterelemente (Teilungsstriche) der abzutastenden Teilung 1 auf der Leiterplatte 6 angeordnet.
Der Strahler 3 wird in an sich bekannter Weise mittels der Abbildungsoptik 4, z. B. einer Plankonvexlinse, durch die Abtastplatte 9 mit einem nichtreflektierenden Transmissionsraster nach Unendlich abgebildet. Nach Reflexion an der reflektierenden Teilung 1 der Maßverkörperung 2 wird der Strahler 3 moduliert durch die Relativbewegung zwischen Maßverkörperung 2 und Abtastplatte 9 auf den Empfänger 5 abgebildet, welcher ein periodisches elektrisches Signal zur Weiterverarbeitung liefert«
Durch die Anordnung mehrerer optisch getrennter Abtastkanäle 10; 11; 12; 13 gemäß Figur 2, die in Längserstreckung der Maßverkörperung 2 hintereinanderliegen, ist es möglich, je nach Anzahl und Lage der Abtastkanäle phasenversetzte elektrische Signale und gegebenenfalls Referenzmarken zu bilden und eine Interpolation zu ermöglichen. Dabei können die Signale der einzelnen Abtastkanäle 10; 11; 12; 13, z. B. durch Einstellung
des Strahlerstromes, des Arbeitswiderstandes der Empfänger oder durch Vignettxerung des Strahlenganges einzelner Abtastkanäle normiert werden.
Figur 3 zeigt die Anordnung von vier um 90° am Umfang versetzten Abtastkanälen 14; 15; 16; 17 zur Abtastung der (Peilung 18 eines Teilkreises 19 zwecks Messung von Winkeln. Prinzipiell sind diese Abtastkanäle so aufgebaut, wie bei der in Figur 1 dargestellten Form.
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Claims (5)

Patentansprüche:
1. Einrichtung zur fotoelektrischen Abtastung von Teilungen im Auflicht, umfassend eine Lichtquelle, eine mit Easterteilungen versehene Abtastplatte und fotoelektrische Abtastelemente, wobei lichtquelle, Abtastplatte und die Abtastelemente relativ zur Teilung verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abtastsystem vorgesehen ist, welches vorzugsweise mehrere optisch voneinander getrennte, unabhängige Abtastkanäle umfaßt, wobei jeder Abtastkanal aus einem Strahler, einer .Abbildungsoptik und einem Empfänger besteht und Strahler und Empfänger auf einer Leiterplatte angeordnet sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur optischen Trennung der Abtastkanäle Rohrblenden vorgesehen sind,
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Strahler und Empfänger Halbleiterbauelemente sind.
4· Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Abtastkanal eine Teilung einer Abtastplatte zugeordnet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Strahler und Smpfänger eines jeden Abtastkanals in Richtung der Rasterelemente der abzutastenden Teilung auf der Leiterplatte angeordnet sind.
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DE19843427047 1983-09-01 1984-07-23 Einrichtung zur fotoelektrischen abtastung von teilungen im auflicht Withdrawn DE3427047A1 (de)

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