DE3928027C2 - Absolute encoder - Google Patents

Absolute encoder

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Description

Die Erfindung betrifft einen Absolutkodierer mit einer ko­ dierten Scheibe, die mit einer ersten Spur versehen ist, wel­ che ein absolutes Zeichenmuster trägt und mit Detektoreinhei­ ten, die so angeordnet sind, daß eine Relativbewegung zwi­ schen ihnen und der kodierten Scheibe entlang der ersten Spur erzeugbar ist.The invention relates to an absolute encoder with a ko dated disc, which is provided with a first track, wel che carries an absolute drawing pattern and with detector unit ten, which are arranged so that a relative movement between between them and the encoded disc along the first track can be generated.

Kodierer vom linearen oder rotierenden Typ werden in ausge­ dehntem Maße als Detektoren zur Steuerung von Übervorschüben und zum Anhalten der Positionen verschiedener Stellglieder verwendet. Wenn man sie in anderer Weise klassifiziert, fal­ len diese Kodierer unter zwei breite Kategorien: den inkre­ mentalen Typ und den absoluten Typ. Der Kodierer vom inkre­ mentalen Typ erfaßt und liefert Zunahmewerte und Abnahmewerte bei einer Relativbewegung zwischen einem Kodierelement und einem Detektor. Der Kodierer vom absoluten Typ liest die Re­ lativposition zwischen einem Kodierelement und einem Detektor ab, indem er eine vollständig periodische Anordnung einer Mu­ sterfolge (absolutes Zeichenmuster) auf dem Kodierelement verwendet. Nach einer geeigneten Weiterverarbeitung wird die Relativposition als eine Absolutposition ausgegeben. Linear or rotating type encoders are shown in extensively as detectors to control overfeeds and to stop the positions of various actuators used. If you classify them in any other way, These encoders fall into two broad categories: the incre mental type and the absolute type. The encoder from the incre mental type captures and provides increase and decrease values with a relative movement between a coding element and a detector. The absolute type encoder reads the Re relative position between a coding element and a detector by making a completely periodic arrangement of a Mu sequence (absolute character pattern) on the coding element used. After suitable further processing, the Relative position output as an absolute position.  

Ein üblicher Absolutkodierer ist beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung mit der Offenlegungs­ nummer 57-175211 und ein anderer in dem japanischen Gebrauchsmuster mit der Offenlegungsnummer 60-152916 beschrieben. Kodierer dieser Bauart arbeiten in der folgenden Weise. In einer Kodiereinrichtung ist ein absolutes Zeichenmuster auf einem Kodierelement als einzelne Spur ausgebildet. Entlang dieser Spur ist eine Mehrzahl von Detektoren in festen Intervallen angeordnet. Ein binärer Kombinationscode von Ablesungen, die von den Detektoren magnetisch oder optisch relativ zum Zeichen­ muster bewirkt werden, wird in eine Absolutposition umgesetzt.A common absolute encoder is, for example, in the Japanese patent publication with the disclosure number 57-175211 and another in Japanese Utility model with publication number 60-152916 described. Encoders of this type work in the following way. In a coding device is a absolute character pattern on a coding element as single track trained. Along this track is one A plurality of detectors arranged at fixed intervals. A binary combination code of readings made by the Magnetic or optical detectors relative to the sign pattern will be brought into an absolute position implemented.

Diese üblichen Absolutkodierer erfordern, wenn sie mag­ netisch oder optisch betrieben werden, die Anordnung von so vielen berührungslosen Detektoren, als es der Anzahl der Bits in dem oben erwähnten Kombinationscode entspricht. Dies geschieht, um aus 1-Werten und 0-Werten bestehende Ablesungen herzustellen, die das absolute Zeichenmuster bilden. Der Abstand zwischen den Detektoren muß genau im Einklang mit der Gradationsstufenfolge des absoluten Zeichenmusters der Spur stehen. Diese Forderung bringt ein Problem mit sich: Es ist sehr schwierig, den Kodierer mit Genauigkeit aufzubauen und zu justieren. Absolutkodierer dieses Typs besitzen noch ein anderes Problem. Wenn die Richtung der Relativbewegung zwischen dem Kodierelement und dem Detektor umgekehrt wird, wird das Ausgangssignal aus genau kodierten Ablesungen des Kodierers erst erhalten, nachdem eine bestimmte Anzahl von Gradationsstufen vorbei­ gelaufen ist. Die dieser Beschränkung zuzuschreibenden Ablesefehler stellen eine schwer zu überwindende Hürde dar, wenn der Kodierer in bidirektionalen Anwendungsarten benutzt werden soll. These usual absolute encoders require if they like be operated netically or optically, the arrangement of such many contactless detectors than the number of Bits in the combination code mentioned above. This is done to consist of 1 values and 0 values Make readings that are the absolute drawing pattern form. The distance between the detectors must be exactly Consistent with the gradation level sequence of the absolute Character pattern of the track. This is a requirement Problem with it: It is very difficult to use the encoder Build up and adjust accuracy. Absolute encoder of this type have another problem. If the Direction of the relative movement between the coding element and the detector is reversed, the output signal is off get exactly coded readings of the encoder, after passing a certain number of gradation levels ran. Those attributable to this limitation Reading errors are a difficult hurdle to overcome if the encoder is in bidirectional applications should be used.  

Die US-Patentschrift Nr. 4 628 298 beschreibt einen Absolut­ kodierer, der eine Kodierscheibe besitzt, auf welcher zwei getrennte Absolutkodierungen vorgesehen sind zur Bildung ei­ nes Paares aus zwei verschiedenen Spuren auf der Scheibe. Die Kodierung auf der einen Spur ist für eine Verschiebung bzw. Drehung im Uhrzeigersinn gedacht und die andere Kodierung auf der anderen Spur ist für eine Verschiebung bzw. Drehung ent­ gegen dem Uhrzeigersinn gedacht. Die beiden Kodierungen wer­ den von unterschiedlichen Dektoren abgenommen, die jeweils an den unterschiedlichen Spuren angeordnet sind.U.S. Patent No. 4,628,298 describes an absolute encoder that has an encoder disc on which two separate absolute encodings are provided to form egg pair of two different tracks on the disc. The Coding on one track is for a shift or Clockwise rotation thought and the other coding on the other track is for a shift or rotation thought counterclockwise. The two codes who taken from different detectors, each on the different tracks are arranged.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Absolutkodie­ rer mit den eingangs und im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen zu schaffen, der die oben beschriebenen Probleme und Beschränkungen, die mit üblichen Absolutkodie­ rern verknüpft sind, überwindet und die Notwendigkeit der An­ ordnung vieler Detektoren in festen Abständen entlang einer Spur eliminiert und ein genau kodiertes Signal für die Abso­ lutposition abgibt durch Erfassung des absoluten Zeichenmu­ sters an zwei Stellen auf einer Zeichenmusterspur.The invention has for its object an absolute code rer with the introduction and in the preamble of claim 1 to provide the specified features of the above Problems and limitations with usual absolute coding linked, overcomes and overcomes the need for order of many detectors at fixed intervals along one Track eliminated and a precisely coded signal for the Abso lutposition gives by recording the absolute drawing sters in two places on a drawing pattern track.

Die Lösung dieser Aufgabe geschieht erfindungsgemäß mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhän­ gigen Ansprüchen beschrieben.This object is achieved according to the invention with the Features from the characterizing part of patent claim 1. Advantageous developments of the invention are in the depend described claims.

Ein typisches Ausführungsbeispiel eines Kodierers zur Erfas­ sung der Absolutposition gemäß der Erfindung ist in der nach­ folgenden Beschreibung aufgezeigt.A typical embodiment of an encoder for detection solution of the absolute position according to the invention is in the shown following description.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist ein Kodierer zur Erfassung einer Absolutposition vorgesehen mit einem Ko­ dierelement, auf dem eine Spur mit einem als Gradationsstu­ fenfolge ausgebildeten absoluten Zeichenmuster angeordnet ist und mit Detektoren zur Erfassung einer Relativbewegung ent­ lang der Spur. Insbesondere zur Lösung der Hauptaufgabe be­ sitzt der Kodierer einen ersten und einen zweiten Detektor, die in festen Abständen entlang der Spur angeordnet sind, ein Interpretationsmittel zur Erkennung der Richtung der Relativ­ bewegung zwischen Kodierelement und Detektor als vorwärts oder rückwärts sowie einen Seriell/Parallel-Datenwandler zur Umwandlung der seriellen Daten der Detektoren in parallel Ausgangs­ daten. Genauer gesagt, erhält der Seriell/Parallel-Daten­ wandler vom ersten und zweiten Detektor getrennte serielle Daten über die Relativbewegung in Vorwärts- und Rück­ wärtsrichtung, indem die Daten in entgegengesetzte Rich­ tungen verschoben werden in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Interpretationsmittels. Die so erhaltenen seriellen Daten werden in parallele Daten mit einer vorgegebenen Anzahl von Bits umgewandelt zum Zwecke der Bildung eines Ausgangssignals.According to the present invention, an encoder is for Detection of an absolute position provided with a knockout dierelement, on which a track with a gradation trained absolute character pattern is arranged and ent with detectors for detecting a relative movement long the track. In particular, to solve the main task the encoder sits a first and a second detector, which are arranged at fixed intervals along the track Interpretation means for recognizing the direction of the relative movement between coding element and detector as forward or backwards as well as a serial / parallel data converter for Conversion of the serial data of the detectors into parallel Output  Data. More specifically, the serial / parallel data is obtained converter separate serial from the first and second detector Data about the relative movement in forward and backward downward direction by moving the data in opposite directions conditions are shifted depending on the output signal of the means of interpretation. The serial thus obtained Data are given in parallel with a given data Number of bits converted for the purpose of forming one Output signal.

Bei ihrer Relativbewegung gegenüber dem Kodierelement machen die beiden Detektoren des erfindungsgemäßen Ab­ solutkodierers Ablesungen von 0-Werten und 1-Werten des absoluten Zeichenmusters in Form von binär kodierten seriellen Daten. Das Interpretationsmittel erzeugt ein abgetrenntes Ausgangssignal in Abhängigkeit von der Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung der Relativbewegung zwischen Kodierelement und Detektor. Wenn die Relativ­ bewegung in Vorwärtsrichtung verläuft, werden serielle Daten aufeinanderfolgend vom ersten Detektor dem Inter­ pretationsmittel zugeführt. Da das Interpretationsmittel in Synchronisation mit der Datenübertragung eine Ver­ schiebungsoperation in einer der beiden Richtungen bewirkt, werden die seriellen Daten des ersten Detektors auf­ einanderfolgend in ein Ausgangssignal aus parallelen Daten mit einer vorgegebenen Anzahl von Bits umgewandelt. Wenn die Relativbewegung in Rückwärtsrichtung verläuft, werden serielle Daten aufeinanderfolgend vom zweiten Detektor dem Interpretationsmittel zugeführt. Da das Interpretations­ mittel in Synchronisation mit der Datenübertragung eine Verschiebungsoperation in der anderen Richtung bewirkt, werden die seriellen Daten des zweiten Detektors auf­ einanderfolgend in ein Ausgangssignal aus parallelen Daten mit der vorgegebenen Anzahl von Bits umgewandelt. When moving relative to the coding element make the two detectors of the invention solutcoder readings of 0 values and 1 values of absolute character pattern in the form of binary coded serial data. The means of interpretation generates a separated output signal depending on the Forward or backward direction of the relative movement between coding element and detector. If the relative Movement in the forward direction becomes serial Data successively from the first detector to the Inter pretation agent supplied. Because the means of interpretation in synchronization with the data transmission Ver push operation in either direction, the serial data of the first detector successively into an output signal from parallel data converted with a predetermined number of bits. If the relative movement is in the backward direction serial data successively from the second detector Means of interpretation supplied. Because the interpretations medium in synchronization with data transmission Shift operation in the other direction causes the serial data of the second detector successively into an output signal from parallel data converted with the given number of bits.  

Das absolute Zeichenmuster des Kodierelements liefert eine vollständig periodisch angeordnete Sequenz aus mit vier Bit binär kodierten Signalwerten in Einheiten einer Stufenfolge von Gradationen, während eine Relativbewegung zwischen Kodierelement und Detektor stattfindet. In diesem Falle sind der erste und der zweite Detektor in einem Abstand von vier Stufenfolgen von Gradationen entlang der Spur an­ geordnet. Die Stufenfolgen von Gradationen bedeuten die kleinsten ablesbaren Einheiten der Folge. In dem Ausdruck
The absolute character pattern of the coding element provides a completely periodically arranged sequence of signal values coded in binary form with four bits in units of a step sequence of gradations, while a relative movement takes place between the coding element and the detector. In this case, the first and the second detector are arranged at a distance of four step sequences of gradations along the track. The gradations of gradations mean the smallest readable units of the sequence. In the expression

2n-1 < X ≦ 2n (1)
2 n-1 <X ≦ 2 n (1)

in welchem X die Anzahl der Stufenfolgen der Gradation des absoluten Zeichenmusters auf dem Kodierelement angibt, ist der Abstand von Gradation zu Gradation allgemein gegeben durch n mal λ, wenn λ die Länge oder der Winkelbereich des Zeichenmusters einer einzelnen Gradation entlang der Spur repräsentiert.in which X is the number of step sequences of the gradation of the indicates absolute character pattern on the coding element the distance from gradation to gradation is generally given by n times λ if λ is the length or the angular range of the Character pattern of a single gradation along the track represents.

Bei einem Beispiel, in dem das Interpretationsmittel durch ein vier-Bit Schieberegister mit serieller Eingabe und paralleler Ausgabe verkörpert wird, bewirkt eine Re­ lativbewegung in Vorwärtsrichtung, daß vom ersten Detektor ausgehende serielle Daten den Eingang des Registers erreichen, der einer Verschiebung nach rechts zugeordnet ist. Dort werden die seriellen Daten aufeinanderfolgend in vier-Bit Paralleldaten in Einheiten der Gradation umge­ wandelt. Währenddessen erfaßt der zweite Detektor jedesmal nach fünf Gradationen ein Zeichenmuster. Die in dieser Weise erfaßten Daten sind effektiv die gleichen wie die Daten, die aus dem Schieberegister herausgeschoben werden, wenn es eine nach rechts gerichtete Verschiebungsoperation durchführt. Wenn die Bewegung des Kodierelements umgekehrt wird und die Relativbewegung entsprechend rückwärts verläuft, bewirkt ein Richtungsidentifikationssignal, das von dem Interpretationsmittel abgegeben wird, daß die seriellen Daten vom zweiten Detektor dem eine Verschiebung nach links zugeordneten Eingang des Schieberegisters zugeführt werden. Das Schieberegister führt dann eine nach links gerichtete Verschiebungsoperation aus. Dies bedeutet effektiv, daß die Daten, die bei der Verschiebeoperation nach rechts aus dem Register herausgeschoben wurden, sofort nach der Umkehrung der Bewegung des Kodierelements auf­ einanderfolgend in das Register zurückkehren, indem sie der Verschiebungsoperation nach links folgen. Dies hat zur Folge, daß die Stufenfolge präzise abgelesen wird, ohne daß auf die Umkehrung der Relativbewegung eine Fehlanpassung der Gradation folgt. Es braucht nicht betont zu werden, daß dieselben Funktionsabläufe gelten, wenn die Rück­ wärtsbewegung wieder zur ursprünglichen Vorwärtsbewegung zurückkehrt.In an example in which the means of interpretation by a four-bit shift register with serial input and parallel output is embodied, causes a re relative movement in the forward direction that of the first detector outgoing serial data the input of the register reach that associated with a shift to the right is. There the serial data are consecutively in four-bit parallel data in units of gradation changes. Meanwhile, the second detector detects every time a drawing pattern after five gradations. The one in this Data captured in this manner is effectively the same as that Data shifted out of the shift register if there is a right shift operation carries out. If the movement of the coding element reversed and the relative movement accordingly backwards  runs, a direction identification signal causes the is given by the means of interpretation that the serial data from the second detector which has a shift input of the shift register assigned to the left be fed. The shift register then tracks one left shift operation. this means effectively that the data involved in the shift operation were pushed right out of the register immediately after reversing the movement of the coding element sequentially return to the register by pressing the Follow left shift operation. This has to Consequence that the step sequence is read precisely without a mismatch on the reversal of the relative movement the gradation follows. There is no need to stress that the same functional sequences apply if the return backward movement to the original forward movement returns.

Der oben beschriebene Seriell/Parallel-Datenwandler arbeitet in Synchronisation mit einem Signal aus seriellen Daten, das von den Detektoren kommt. Bei dieser Einrichtung wird ein Synchronisationssignal verwendet. Typischerweise kann dieses Signal durch einen Detektor erhalten werden, der in regelmäßigen Abständen angeordnete binäre Zeichen­ muster abtastet, die auf einer anderen parallel laufenden Spur des Kodierelements angeordnet sind. In diesem Falle wird von dem Detektor etwas abgenommen, was als Ausgangs­ signal der Phase A bezeichnet werden kann, und von dem anderen Detektor wird ein Ausgangssignal der Phase B abgenommen, wobei die beiden Ausgangssignale eine Phasen­ differenz von 90° besitzen. Das oben erwähnte Inter­ pretationsmittel kann logische Schaltkreise enthalten, welche die Phasenbeziehung zwischen den beiden Phasen erfassen, um ein Richtungsidentifikationssignal zu er­ halten. The serial / parallel data converter described above works in synchronization with a signal from serial Data coming from the detectors. At this facility a synchronization signal is used. Typically can this signal be obtained by a detector the binary character arranged at regular intervals samples patterns that run on another parallel Track of the coding element are arranged. In this case something is removed from the detector, which is the output signal of phase A can be designated, and from that another detector becomes an output signal of phase B decreased, the two output signals having a phase have a difference of 90 °. The above mentioned Inter pretation means can contain logic circuits, which is the phase relationship between the two phases detect to obtain a direction identification signal hold.  

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird das absolute Zeichenmuster des Kodierelements an zwei Stellen durch zwei getrennte, in einem geeigneten Abstand voneinander an­ geordnete Detektoren abgelesen. Die von jedem der beiden Detektoren getrennt erhaltenen seriellen Daten werden durch einen der beiden Dateneingänge des Schieberegisters geführt und einer Verschiebungsoperation unterworfen. Die Richtung der Verschiebung und der Dateneingang werden in Abhängig­ keit von der Relativbewegung zwischen Detektor und Kodier­ element in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung ausgewählt. Im Verfahrensverlauf werden die seriellen Daten aufeinander­ folgend in parallele Daten mit einer vorgegebenen Anzahl von Bits umgewandelt und als Ausgangssignal abgegeben. Diese Anordnung vermeidet die Möglichkeit von Ausgangs­ fehlern des Kodierers, die auf einer Umkehrung der Relativ­ bewegung zwischen Kodierelement und Detektor beruhen. Dort, wo ein absolutes Zeichenmuster entlang einer Spur abgelesen werden soll, eliminiert eine Einrichtung nach der vor­ liegenden Erfindung die Notwendigkeit, entlang der Spur soviele Detektoren vorzusehen, als es der Anzahl von Bits entspricht, welche die von der Ablesung erfaßten Daten bilden. Notwendig ist nur eine minimale Anzahl von Detek­ toren, um Ablesungen mit genügend hoher Genauigkeit zu erhalten. Diese Vorteile ermöglichen es, einen einfach aufgebauten Absolutkodierer herzustellen, der relativ leicht aufgestellt und justiert werden kann.According to the present invention, the absolute Character pattern of the coding element in two places by two separated, at a suitable distance from each other ordered detectors read. That of each of the two Serial data obtained through detectors are separated by one of the two data inputs of the shift register and subjected to a shift operation. The direction the shift and the data input become dependent speed of the relative movement between detector and coding element selected in forward or reverse direction. in the The serial data are successive to each other following in parallel data with a predetermined number converted from bits and output as an output signal. This arrangement avoids the possibility of exit errors of the encoder based on a reversal of the relative movement between the coding element and the detector. There, where an absolute drawing pattern is read along a track should be eliminated, a facility after the lying invention the need along the track to provide as many detectors as there are the number of bits which corresponds to the data acquired from the reading form. Only a minimal number of detec is necessary gates to readings with sufficient accuracy receive. These advantages make it easy built absolute encoder to produce the relative can be easily set up and adjusted.

Die oben erwähnten sowie andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.The above mentioned as well as other tasks, features and Advantages of the invention will appear in the description that follows and the accompanying drawings.

In den Zeichnungen zeigen: The drawings show:  

Fig. 1A eine schematische Aufsicht auf eine kodierte Scheibe für einen Absolutkodierer vom optischen Typ nach der Erfindung; Fig. 1A is a schematic plan view of an encoded disc for an optical type absolute encoder according to the invention;

Fig. 1B ein Schaltbild signalverarbeitender Schaltkreise zur Verarbeitung der aufgrund erfaßter Daten von Detektoren abgegebenen Ausgangssignale; Fig. 1B is a circuit diagram of signal processing circuitry for processing the output from detectors due to acquired data output signals;

Fig. 2 eine Ansicht zur Erläuterung, wie eine Verschiebungsoperation eines im Kodierer verwendeten Schieberegisters durchgeführt wird; Fig. 2 is a view for explaining how a shift operation of a shift register used in the encoder is performed;

Fig. 3 eine Ansicht zur Erläuterung, wie vom Detektor abgelesene serielle Daten in dem Absolutkodierer nach der vorliegenden Erfindung in parallele Daten umgewandelt werden;A view for explaining, as converted by the detector read off serial data in the absolute encoder according to the present invention into parallel data Fig. 3;

Fig. 4 eine Ansicht, welche mehrere Beispiele binärer Gradationsanordnungen zeigt, von denen jede ein absolutes Zeichenmuster bildet, mit dem ein Erfassungssignal der Absolutposition mit einer unterschiedlichen Anzahl von Bits erhalten wird. Fig. 4 is a view showing several examples of binary gradation arrangements, each of which forms an absolute character pattern with which an absolute position detection signal having a different number of bits is obtained.

In den Fig. 1A und 1B ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt, bei dem ein Absolut­ kodierer vom optischen Typ mit photoelektrischen Wandler­ elementen als Detektoren arbeitet.In FIGS. 1A and 1B, an embodiment of the present invention is shown in which an absolute encoder elements of the optical type with photoelectric converter operates as detectors.

Nach Fig. 1A besitzt eine kodierte Scheibe 1 eine erste kreisförmige Spur 2 und eine zweite kreisförmige Spur 3 die konzentrisch angeordnet sind. Die erste kreisförmige Spur 2 besitzt ein absolutes Zeichenmuster, das sich aus Grada­ tionen mit 0-Werten und 1-Werten zusammensetzt, die jeweils durch transparente und undurchsichtige Teile gegeben sind. Die zweite kreisförmige Spur 3 besitzt ein inkrementales Zeichenmuster, das durch 16 gleiche Teile gegeben ist, wobei undurchsichtige und transparente Teile abwechselnd aufeinanderfolgen. According to FIG. 1A, a coded disc 1 has a first circular track 2 and a second circular track 3 which are concentrically arranged. The first circular track 2 has an absolute character pattern, which is composed of gradations with 0 values and 1 values, each of which is given by transparent and opaque parts. The second circular track 3 has an incremental drawing pattern, which is given by 16 identical parts, opaque and transparent parts alternating in succession.

Das auf der ersten kreisförmigen Spur 1 angeordnete absolute Zeichenmuster liefert ein Signal im vier-Bit Absolutcode in einer vollständig periodischen Anordnung. Das Codesignal wird gebildet durch 16 gleich aufgeteilte Abschnitte des Umfangs der Spur (ein Teilabschnitt ent­ spricht π/8 rad.). Die erste kreisförmige Spur 2 in Fig. 1A besitzt im Uhrzeigersinn von der 12-Uhr-Position ausgehend vier aneinander angrenzende 0-Werte oder trans­ parente Gradationen, zwei aneinander angrenzende 1-Werte oder undurchsichtige Gradationen, einen einzelnen 0-Wert oder transparente Gradation, einen einzelnen 1-Wert oder undurchsichtige Gradation, einen einzelnen 0-Wert oder transparente Gradation, vier aneinander angrenzende 1-Werte oder undurchsichtige Gradationen, zwei aneinander an­ grenzende 0-Werte oder transparente Gradationen und einen einzelnen 1-Wert oder undurchsichtige Gradation. Dies bedeutet, daß die Stufenfolge dieses Zeichenmusters gebildet ist als:
The absolute character pattern arranged on the first circular track 1 delivers a signal in the four-bit absolute code in a completely periodic arrangement. The code signal is formed by 16 equally divided sections of the circumference of the track (a section corresponds to π / 8 rad.). The first circular track 2 in FIG. 1A has four adjoining 0 values or transparent gradations, clockwise from the 12 o'clock position, two adjoining 1 values or opaque gradations, a single 0 value or transparent gradation, a single 1-value or opaque gradation, a single 0-value or transparent gradation, four adjacent 1-values or opaque gradations, two adjacent 0-values or transparent gradations and a single 1-value or opaque gradation. This means that the step sequence of this character pattern is formed as:

0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 10 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1

In Fig. 1A bezeichnet λ die Länge einer einzelnen Gradation auf der Stufenfolge entlang der Spur 2. Da die Anzahl der Gradationen bei der Ausführungsform nach Fig. 1A 16 ist, entspricht eine Gradation 22,5° Winkelgraden (= 360°/16; π/8 rad.).In Fig. 1A λ, the length of a single gradation of the steps referred to in sequence along the track 2. Since the number of gradations in the embodiment according to FIG. 1A is 16, one gradation corresponds to 22.5 ° angular degrees (= 360 ° / 16; π / 8 rad.).

Die zweite innere Spur 3 besitzt ein inkrementales Zeichen­ muster, durch welches ein Taktsignal zur Synchronisation zwischen dem interpretierenden Signal und dem oben be­ schriebenen Prozeß der Umwandlung serieller in parallele Daten erhalten wird. Die Spur 3 besitzt 16 gleiche Teile, wobei undurchsichtige und transparente Teile abwechselnd erscheinen und jeder Teil die Länge einer einzelnen Gradation λ (Winkelbereich) besitzt. Die 16 Gradationen bilden so das inkrementale Zeichenmuster.The second inner track 3 has an incremental character pattern, through which a clock signal for synchronization between the interpreting signal and the above-described process of converting serial to parallel data is obtained. Track 3 has 16 identical parts, with opaque and transparent parts appearing alternately and each part having the length of a single gradation λ (angular range). The 16 gradations thus form the incremental drawing pattern.

Die kodierte Scheibe 1 weist optische Sensoren 4R, 4L, 5A und 5B auf, von denen jeder eine Lichtquelle und ein photoelektrisches Wandlerelement auf der entgegengesetzten Seite der Scheibe besitzt. Die kodierte Scheibe 1 und die Detektoren können relativ zueinander um eine zentrale Rotationsachse 6 rotieren. Der erste optische Sensor 4R und der zweite optische Sensor 4L sind in einem Abstand von 4λ gegeneinander versetzt entlang der Spur 2 angeordnet und dienen zur Ablesung des absoluten Zeichenmusters. Die optischen Sensoren 5A und 5B bilden ein Paar und sind im Abstand λ/2 gegeneinander versetzt entlang der Spur 3 angeordnet. Sie dienen zur Ablesung des inkrementalen Zeichenmusters.The encoded disk 1 has optical sensors 4 R, 4 L, 5 A and 5 B, each of which has a light source and a photoelectric conversion element on the opposite side of the disk. The encoded disk 1 and the detectors can rotate relative to one another about a central axis of rotation 6 . The first optical sensor 4 R and the second optical sensor 4 L are arranged offset from one another at a distance of 4λ along the track 2 and are used to read the absolute character pattern. The optical sensors 5 A and 5 B form a pair and are arranged at a distance λ / 2 offset from one another along the track 3 . They are used to read the incremental character pattern.

Fig. 1B ist ein Blockdiagramm, das einen typischen signal­ verarbeitenden Schaltkreis zur Verarbeitung der aus den Ablesungen der optischen Sensoren 4R, 4L, 5A und 5B erhaltenen Ausgangssignale zeigt. Das Ausgangssignal des optischen Sensors 4R und das Ausgangssignal des Sensors 4L werden jeweils durch eine Impulsformerstufe 10R bzw. eine Impulsformerstufe 10L in bezug auf ihre Wellenform verbessert. Aus diesem Prozeß gehen serielle Daten hervor, die auf dem absoluten Zeichenmuster beruhen und ein Rechteckwellen-Signal darstellen. Die seriellen Daten des optischen Sensors 4R gelangen zu dem einer Verschiebung nach rechts zugeordneten Eingang eines Schieberegisters 12. Die seriellen Daten des optischen Sensors 4L gelangen in den einer Verschiebung nach links zugeordneten Eingang dieses Schieberegisters. Fig. 1B is a block diagram showing a typical signal processing circuit for processing the output signals obtained from the readings of the optical sensors 4 R, 4 L, 5 A and 5 B. The output signal of the optical sensor 4 R and the output signal of the sensor 4 L are each improved by a pulse shaper stage 10 R and a pulse shaper stage 10 L with respect to their waveform. This process gives rise to serial data which are based on the absolute character pattern and represent a square wave signal. The serial data of the optical sensor 4 R arrive at the input of a shift register 12 assigned to a shift to the right. The serial data of the optical sensor 4 L reach the input of this shift register assigned to a shift to the left.

In der Zwischenzeit werden ein Signal mit der Phase A, das Ausgangssignal des optischen Sensors 5A, und ein Signal mit der Phase B, das Ausgangssignal des optischen Sensors 5B, jeweils in der gleichen Weise durch eine Impulsformerstufe 10A bzw. eine Impulsformerstufe 10B in ihrer Wellenform verbessert. Die Signale gelangen in einen interpretierenden Kreis 14. Der interpretierende Kreis 14 liefert eine "1" an das Schieberegister, wenn das Signal mit der Phase A dem Signal mit der Phase B in der Phase voreilt. Der Kreis 14 liefert eine "0" an das Register 12, wenn das Signal mit der Phase B dem Signal mit der Phase A in der Phase voreilt. Entweder das Signal mit der Phase A oder das Signal mit der Phase B triggert eine monostabile Kippstufe 16. Dort wird jeweils an der vorderen und hinteren Flanke des Signals ein Impuls erzeugt. Der Impulszug wird dem Schieberegister 12 als Verschiebungstaktimpulse zugeführt, die den 16 Gradationen auf dem Umfang der kodierten Scheibe 1 entsprechen. Im vorliegenden Fall ist die Zeitgebung für den Anstieg und den Abfall des die Kippstufe triggernden Signals vorzugsweise mit dem ungefähren Zentrum der Impulsbreite einer einzelnen Rechteckwelle synchronisiert. Dies bedeutet, daß das Triggersignal ein Signal ist, welches die Kippstufe 16 triggert zur Erzeugung des Verschiebungstaktsignals. Die Impulsbreite, deren un­ gefähres Zentrum, wie oben erwähnt, zur Synchronisation bevorzugt wird, ergibt sich als eine Rechteckwelle, die der kleinsten effektiven Ableseeinheit in den seriellen Daten entspricht, welche zu den der Verschiebung nach rechts und nach links zugeordneten Eingängen des Schieberegisters 12 gelangen. Die oben beschriebene Synchronisation ist vorgesehen, um der wachsenden Möglichkeit zu begegnen, daß ungeeignete Daten in das Schieberegister 12 gelangen, wenn mehr serielle Daten dem Register 12 zugeführt werden mit einer Zeitgebung, die näher an der voreilenden oder nacheilenden Flanke einer Rechteckwelle der seriellen Daten liegt. Die geeignete Zeitgebung kann leicht ausgewählt werden durch eine geeignete Bestimmung der Phasendifferenz zwischen zwei Kombinationen der Anordnung der Detektoren an den Spuren, nämlich einmal der Spur 2 für das absolute Zeichenmuster mit den Detektoren 4R und 4L und zum anderen der Spur 3 für das inkrementale Muster mit den Detektoren 5A und 5B.In the meantime, a signal with phase A, the output signal of the optical sensor 5 A, and a signal with phase B, the output signal of the optical sensor 5 B, are each in the same way by a pulse shaper stage 10 A and a pulse shaper stage 10 B improved in their waveform. The signals arrive in an interpreting circuit 14 . The interpreting circuit 14 provides a "1" to the shift register when the phase A signal leads the phase B signal. Circuit 14 provides a "0" to register 12 when the phase B signal leads the phase A signal. Either the signal with phase A or the signal with phase B triggers a monostable multivibrator 16 . A pulse is generated there on the front and rear edges of the signal. The pulse train is supplied to the shift register 12 as shift clock pulses which correspond to the 16 gradations on the circumference of the encoded disk 1 . In the present case, the timing for the rise and fall of the triggering signal triggering is preferably synchronized with the approximate center of the pulse width of a single square wave. This means that the trigger signal is a signal which triggers the flip-flop 16 to generate the shift clock signal. The pulse width, whose un dangerous center, as mentioned above, is preferred for synchronization, results as a square wave, which corresponds to the smallest effective reading unit in the serial data, which arrive at the inputs of the shift register 12 assigned to the shift to the right and to the left . The synchronization described above is intended to address the growing possibility that unsuitable data will enter shift register 12 when more serial data is supplied to register 12 with a timing closer to the leading or trailing edge of a square wave of the serial data . The appropriate timing can easily be selected by a suitable determination of the phase difference between two combinations of the arrangement of the detectors on the tracks, namely track 2 for the absolute character pattern with the detectors 4 R and 4 L and track 3 for the incremental Pattern with detectors 5 A and 5 B.

Wenn ein Taktimpuls eintrifft, übernimmt das Schiebe­ register 12 die oben beschriebenen seriellen Daten Bit für Bit durch seine Eingänge für die Verschiebung nach rechts und nach links. Die Daten werden in einer inneren Stufe des Registers nach der Verschiebung nach rechts oder links gespeichert, in Abhängigkeit von dem benutzten Eingang. Der Verschiebungseingang und die Verschiebungsrichtung werden ausgewählt unter Verwendung eines vom interpretierenden Kreis 14 gelieferten Richtungsidentifikationssignals. Wenn das Richtungsidentifikationssignal den Wert "1" hat, übernimmt das Schieberegister 12 serielle Daten vom Detektor 4R und führt eine Verschiebungsoperation nach rechts aus. Wenn das Richtungsidentifizierungssignal den Wert "0" hat, übernimmt das Schieberegister 12 serielle Daten vom Detektor 4L und führt eine Verschiebungsoperation nach links aus. Wenn das Schieberegister, wie in diesem Beispiel, vom vier-Bit Typ ist, besitzt es vier Stufen. An den zueinander parallelen Ausgängen 20a, 20b, 20c und 20d der Stufen erscheint ein Ausgangssignal mit vier-Bit parallelen Daten und der Zeitgebung der oben beschriebenen Taktimpulse. In dieser Weise liefern die vier Ausgänge 20a-d ein vierziffriges binär kodiertes Signal in einer unterschiedlichen 0-1 Kombination für jeden Abschnitt von π/8 rad. auf der kodierten Scheibe 1. When a clock pulse arrives, shift register 12 takes the serial data described above bit by bit through its inputs for right and left shift. The data is stored in an inner stage of the register after shifting to the right or left, depending on the input used. The shift input and the shift direction are selected using a direction identification signal provided by the interpreting circuit 14 . If the direction identification signal has the value "1", the shift register accepts serial data from the detector 12 R 4, and performs a shift operation to the right. When the direction identification signal is "0", the shift register 12 takes serial data from the detector 4 L and performs a shift operation to the left. If the shift register is of the four-bit type, as in this example, it has four stages. At the mutually parallel outputs 20 a, 20 b, 20 c and 20 d of the stages, an output signal appears with four-bit parallel data and the timing of the clock pulses described above. In this way, the four outputs 20 a-d deliver a four-digit binary-coded signal in a different 0-1 combination for each section of π / 8 rad. on the coded disc 1 .

Fig. 2 zeigt, wie die seriellen Daten in das Schiebe­ register 12 übernommen werden, wobei das Register seine Verschiebungsoperation nach rechts oder links durchführt, in dem Maße, wie die Relativbewegung zwischen der kodierten Scheibe und den Detektoren in ihrer Richtung umgeschaltet wird. Im vorliegenden Fall wird die Bewegung als Vor­ wärtsbewegung betrachtet, wenn die Spur 2 der kodierten Scheibe 1 sich in bezug auf die festen Detektoren nach links bewegt. (In Fig. 1A wird die Relativbewegung, die auftritt, wenn sich die kodierte Scheibe 1 entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt, als Vorwärtsrichtung betrachtet.) Die Relativbewegung wird als rückwärts betrachtet, wenn sie in der entgegengesetzten Richtung verläuft. Fig. 2 shows how the serial data is transferred to the shift register 12 , the register performing its right or left shift operation as the relative movement between the encoded disc and the detectors is switched in their direction. In the present case, the movement is considered as forward movement when the track 2 of the encoded disc 1 moves to the left with respect to the fixed detectors. (In Fig. 1A, the relative movement that occurs when the encoded disc 1 moves counterclockwise is considered the forward direction.) The relative movement is considered backward when it is in the opposite direction.

In Fig. 2 bezeichnen die Buchstaben A, B, C, . . . I der absoluten Spur 2 0-Werte und 1-Werte. Wie unterhalb der absoluten Spur 2 dargestellt, treffen Verschiebungsimpulse von der monostabilen Kippstufe 16 in der Reihenfolge a, b, c, . . . i mit einer dem Zentrum jeder Gradation entsprechen­ den Zeitgebung ein, wenn sich die kodierte Scheibe 1 in Vorwärtsrichtung bewegt. Wenn sich die kodierte Scheibe 1 rückwärts bewegt, treffen die Impulse in der Reihenfolge i', h', g', . . . a' ein.In Fig. 2, the letters A, B, C,. . . I the absolute track 2 0 values and 1 values. As shown below the absolute track 2 , displacement pulses from the monostable multivibrator 16 hit in the order a, b, c,. . . i with a center of each gradation correspond to the timing when the encoded disc 1 moves in the forward direction. When the coded disc 1 moves backwards, the pulses hit in the order i ', h', g ',. . . a 'a.

Wenn sich die kodierte Scheibe 1 in Vorwärtsrichtung bewegt, übernimmt das Schieberegister 12 serielle Daten vom ersten Detektor 4R durch ihre am weitesten links liegende Stufe zur aufeinanderfolgenden Durchführung von Ver­ schiebungsoperationen nach rechts in Übereinstimmung mit den oben beschriebenen Verschiebungstaktimpulsen a, b, c, . . . i. Wenn die Relativbewegung nach rückwärts verläuft, übernimmt das Schieberegister 12 serielle Daten vom zweiten Detektor 4L durch seine am weitesten rechts liegende Stufe zur Durchführung aufeinanderfolgender Verschiebungsopera­ tionen nach links in Übereinstimmung mit den Verschie­ bungstaktimpulsen i', h', g', . . . a'. Diese Verfahrensweise ist auch in Fig. 2 dargestellt.When the encoded disc 1 moves in the forward direction, the shift register 12 takes serial data from the first detector 4 R through its leftmost stage to successively perform shift operations to the right in accordance with the above-described shift clock pulses a, b, c,. . . i. When the relative movement is backward, the shift register 12 takes serial data from the second detector 4 L through its rightmost stage to perform successive left shift operations in accordance with the shift clock pulses i ', h', g ',. . . a '. This procedure is also shown in FIG. 2.

In der Unterfigur (1) von Fig. 2 sind die Inhalte des vier-Bit Schieberegisters 12 zu dem Zeitpunkt dargestellt, in dem der Detektor 4R an der Stelle A der Spur 2 posi­ tioniert ist und beim Taktimpuls a den Wert A in die am weitesten links liegende Stufe des Schieberegisters 12 sendet. Wenn die Spur 2 sich in Vorwärtsrichtung bewegt, führt das Schieberegister 12 bei den Verschiebungstakt­ impulsen b bis d Verschiebungsoperationen nach rechts aus, und die Registerinhalte ändern sich in den in Unterfigur (2) von Fig. 2 dargestellten Zustand. Der dem Detektor 4R, so wie er angeordnet ist, entsprechende Adressencode ist DCBA. Wenn sich die kodierte Scheibe 1 weiter in Vor­ wärtsrichtung bewegt, ändern sich die Registerinhalte entsprechend Unterfigur (3) beim Verschiebungstaktimpulse und entsprechend Unterfigur (4) beim Verschiebungstakt­ impuls f. Zu dieser Zeit erreicht der zweite Detektor 4L den Punkt B auf der Spur 2 und gibt das Datensignal B ab. Der Teil B repräsentiert den Datenteil der soeben aus dem Schieberegister herausgeschoben worden ist, wie in Fig. 2 dargestellt. Wenn sich die kodierte Scheibe 1 mit den in Unterfigur (4) dargestellten Inhalten nach rückwärts bewegt, führt das Schieberegister 12 eine Verschiebungs­ operation nach links aus, die auf einem vom Interpreta­ tionskreis 14 abgegebenen Richtungsidentifikationssignal basiert. Der unmittelbar nach der Umkehrung der Relativ­ bewegung eintreffende Verschiebungstaktimpuls f' veranlaßt das Schieberegister 12, die Daten B in seine am weitesten rechts liegende Stufe vom zweiten Detektor 4L zu über­ nehmen. Die so entstehenden Inhalte des Registers sind in Unterfigur (5) dargestellt. Bei Weiterverfolgung der Rückwärtsbewegung bewirken die Verschiebungstaktimpulse e', d' usw., daß die Daten A und die folgenden Daten vom Detektor 4L in das Schieberegister 12 über seine am weitestens rechts liegende Stufe übernommen werden, wie dies in Unterfigur (6) dargestellt ist. Innerhalb des Registers werden die Daten nach links verschoben. Auf diese Weise zeigen die Ausgänge 20a-d, die den entsprechenden Stufen des Schieberegisters 12 zugeordnet sind, immer korrekte Ausgangssignale des Kodierers.In the sub- figure ( 1 ) of Fig. 2, the contents of the four-bit shift register 12 are shown at the time in which the detector 4 R is positioned at position A of track 2 and at clock pulse a the value A in the am furthest left stage of the shift register 12 sends. When the track 2 moves in the forward direction, the shift register 12 performs shift operations to the right on the shift clock pulses b to d, and the register contents change to the state shown in sub- figure ( 2 ) of FIG. 2. The address code corresponding to the detector 4 R as it is arranged is DCBA. If the coded disc 1 moves further in the forward direction, the register contents change according to sub-figure ( 3 ) for the shift clock pulses and corresponding to sub-figure ( 4 ) for the shift clock pulse f. At this time, the second detector 4 L reaches the point B on the track 2 and outputs the data signal B. Part B represents the data part that has just been shifted out of the shift register, as shown in FIG. 2. When the encoded disc 1 with the contents shown in sub-figure ( 4 ) moves backward, the shift register 12 performs a shift operation to the left, which is based on a direction identification signal output from the interpreter circuit 14 . The incoming clock pulse displacement movement immediately after the reversal of the relative f 'causes the shift register 12, the data B in its rightmost stage by the second detector 4 L take over. The resulting contents of the register are shown in sub-figure ( 5 ). In follow the backward movement of the shift clock pulses e effect ', d', etc. that the data A and the following data from the detector 4 L in the shift register 12 via its right lying farthest stage are taken, as shown in Sub-figure (6) . The data is shifted to the left within the register. In this way, the outputs 20 a-d, which are assigned to the corresponding stages of the shift register 12 , always show correct output signals from the encoder.

Im folgenden wird das absolute Zeichenmuster erläutert. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 mit N = 4 ist die Anzahl der Gradationen gleich 16 (= 2N) wie oben beschrieben. Wie aus Fig. 1A zu ersehen, ist das absolute Zeichenmuster auf der Spur 2 so angeordnet, daß immer dann, wenn vier aneinander angrenzende Gradationen entlang dem Umfang der kodierten Scheibe 1 schrittweise verschoben werden, für die gesamte Rotation der kodierten Scheibe 1 niemals die gleiche 0-1-Kombination für das Codesignal durch diese vier Gradationen gebildet wird. Auf diese Weise erhält man für das oben beschriebene absolute Zeichenmuster:
The absolute character pattern is explained below. In the embodiment according to FIG. 1 with N = 4, the number of gradations is 16 (= 2 N ) as described above. As can be seen from Fig. 1A, the absolute character pattern on the track 2 is arranged such that whenever four adjacent gradations are gradually shifted along the circumference of the encoded disk 1 , the entire rotation of the encoded disk 1 is never the same 0-1 combination for the code signal is formed by these four gradations. In this way you get for the absolute character pattern described above:

0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 10 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1

Wenn der Ausgang 20a der Ziffer 2 0, der Ausgang 20b der Ziffer 2 1, der Ausgang 20c der Ziffer 2 2 und der Ausgang 20d der Ziffer 2 3 zugeordnet werden, erscheint in Abständen des relativen Drehwinkels von π/8 rad. ein vier-Bit Absolutsignal mit unterschiedlichen Inhalten. In Fig. 3 ist ein jedem absoluten Signal zugeordneter Ausgangswert im Hexadezimalsystem rechts dargestellt.If output 20 a is assigned to number 2 0 , output 20 b to number 2 1 , output 20 c to number 2 2 and output 20 d to number 2 3 , the relative rotation angle of π / 8 rad appears at intervals . a four-bit absolute signal with different contents. In Fig. 3 a each absolute signal associated with the output value is represented in hexadecimal notation to the right.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, bilden die allen Kombinationen von vier aneinander angrenzenden Gradationen entsprechenden binären Ziffern 16 hexadezimale Werte, wenn sie unverändert im Format eines vier-Bit binären Codes verwendet werden. As can be seen from FIG. 3, the binary digits corresponding to all combinations of four adjacent gradations form 16 hexadecimal values if they are used unchanged in the format of a four-bit binary code.

Wenn die kodierte Scheibe 1 um 360° gedreht wird, bildet keine der Kombinationen von aneinander angrenzenden vier Gradationen denselben Wert. Dies bedeutet, daß ein Ab­ solutkodierer bereitgestellt ist.When the coded disk 1 is rotated through 360 °, none of the combinations of adjacent four gradations forms the same value. This means that an absolute encoder is provided.

Ein absolutes Zeichenmuster wird in der folgenden Weise angeordnet. Wenn die Anzahl der Bits und die Anzahl der Gradationen für einen Absolutcode genügend klein sind, kann das absolute Zeichenmuster durch Probieren gefunden werden. Wenn diese Zahlen größer werden, wird es notwendig einen Computer zur Anordnung des Zeichenmusters einzusetzen.An absolute character pattern is made in the following way arranged. If the number of bits and the number of Gradations are sufficiently small for an absolute code the absolute character pattern can be found by trying. As these numbers grow, it becomes necessary Use computers to arrange the drawing pattern.

Wenn ein vier-Bit Absolutcode-Signal gewünscht wird, kann das Verfahren zur Anordnung des absoluten Zeichenmusters in der folgenden Weise ausgeführt werden. Es gibt notwendiger­ weise Weise einen Fall, bei dem alle vier aneinander angrenzenden Bits 0-Werte darstellen. Deshalb erscheint immer die Kombination von vier aneinander angrenzenden 0-Werten. Sollte eine fünfte "0" erscheinen, würde die gleiche Kombination kodiert werden. Aus diesem Grunde muß auf die vier aneinander angrenzenden 0-Werte eine "1" folgen. In dieser Weise wird fortlaufend eine "0" oder eine "1" einer jeder einzelnen Gradationsverschiebung folgenden vier-Bit Kombination hinzugefügt, ohne daß die gleiche Bit-Kombination erzeugt wird.If a four-bit absolute code signal is desired, can the procedure for arranging the absolute character pattern in in the following way. There are more necessary wise a case where all four meet adjacent bits represent 0 values. Therefore appears always the combination of four adjacent 0 values. Should a fifth "0" appear, the same combination can be encoded. For this reason a "1" to the four adjacent 0 values consequences. In this way, a "0" or a "1" following each individual gradation shift four-bit combination added without doing the same Bit combination is generated.

Das Ergebnis der mit einem Computer durchgeführten oben beschriebenen Berechnungen ist in den Unterfiguren (a) bis (d) von Fig. 4 dargestellt.The result of the calculations described above with a computer is shown in sub-figures (a) to (d) of FIG. 4.

Unterfigur (a) von Fig. 4 zeigt einen Fall, bei dem die binären Gradationen einen fünf-Bit Absolutcode mit N = 5 zusammensetzen. Unterfigur (b) von Fig. 4 stellt einen sechs-Bit Absolutcode dar, der aus binären Gradationen mit N = 6 gebildet ist. Unterfigur (c) von Fig. 4 zeigt einen acht-Bit Absolutcode gebildet aus binären Gradationen mit N = 8. Unterfigur (d) von Fig. 4 zeigt einen 10-Bit Ab­ solutcode, der aus binären Gradationen mit N = 10 her­ gestellt ist.Sub- figure (a) of Fig. 4 shows a case in which the binary gradations compose a five-bit absolute code with N = 5. Sub-figure (b) of FIG. 4 represents a six-bit absolute code which is formed from binary gradations with N = 6. Sub- figure (c) of Fig. 4 shows an eight-bit absolute code formed from binary gradations with N = 8. Sub-figure (d) of Fig. 4 shows a 10-bit absolute code, which is made of binary gradations with N = 10 ago .

Die Unterfiguren (b), (c) und (d) von Fig. 4 zeigen jeweils eine Gradationsanordnung, in welcher die letzte Gradation jeder Zeile ohne Unterbrechung an den ersten Bit der nächsten Zeile anschließt, so daß ein einziger Absolutcode gebildet wird.The sub-figures (b), (c) and (d) of FIG. 4 each show a gradation arrangement in which the last gradation of each line is connected without interruption to the first bit of the next line, so that a single absolute code is formed.

Wenn jede dieser Gradationsanordnungen in Fig. 4 auf einen rotierenden Kodierer angewendet wird, schließt sich an die letzte Gradation der letzten Zeile ohne Unterbrechung die erste Gradation der ersten Zeile an, so daß eine Schleife gebildet wird.When each of these gradation arrangements in Fig. 4 is applied to a rotating encoder, the last gradation of the last line follows the first gradation of the first line without interruption, so that a loop is formed.

Bei Verwendung irgendeiner der oben beschriebenen Grada­ tionsanordnungen ist es möglich, ein absolutes Zeichen­ muster auf einer einzigen Spur auszubilden. Dies bedeutet, daß ein Absolutkodierer nach der vorliegenden Erfindung scheinbar die gleiche Größe hat wie der vergleichbare inkrementale Kodierer.When using any of the grada described above it is possible to make an absolute sign to form patterns on a single track. This means, that an absolute encoder according to the present invention apparently the same size as the comparable one incremental encoder.

Zusätzlich zu dem rotierenden Kodierer, dessen bevorzugte Ausführungsform oben beschrieben wurde, ist die Erfindung auch auf lineare Kodierer zur Ablesung von Positionen entlang einer in einer geraden Linie angeordneten Ein­ richtung anwendbar. In diesem Fall kann ein Kodierelement, das sich relativ zu den Detektoren bewegt, ein absolutes Zeichenmuster aufweisen, das linear in Richtung der Relativbewegung verläuft. Die Erfindung ist nicht nur auf Kodierer vom optischen Typ wie in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel anwendbar, sondern auch auf Absolut­ kodierer vom magnetischen Typ und andere Typen, die mit unterschiedlichen Empfangsprinzipien arbeiten.In addition to the rotating encoder, its preferred Embodiment described above is the invention also on linear encoders for reading positions along a straight line direction applicable. In this case, a coding element, that moves relative to the detectors, an absolute one Character pattern that is linear in the direction of Relative movement runs. The invention is not just based on Optical type encoder as described in that  Embodiment applicable, but also to absolute Magnetic type encoders and other types using different reception principles work.

Claims (5)

1. Absolutkodierer mit einer kodierten Scheibe, die mit einer ersten Spur versehen ist, welche ein absolutes Zeichenmu­ ster trägt und mit Detektoreinheiten, die so angeordnet sind, daß eine Relativbewegung zwischen ihnen und der ko­ dierten Scheibe entlang der ersten Spur erzeugbar ist, ge­ kennzeichnet durch, einen ersten Detektor (4R) und einen zweiten Detektor (4L) als Detektoreinheiten, die in einem vorgegebenen Abstand voneinander entlang der ersten, das absolute Zeichenmuster tragenden Spur (2) angeordnet sind;
  • 1. eine Auswerteeinheit (14) zur Erkennung, ob die Richtung der Relativbewegung zwischen den Detektoren (4R, 4L) und der kodierten Scheibe (1) vorwärts ist, indem die Scheibe (1) vom zweiten Detektor (4L) aus auf den ersten Detektor (4R) zubewegt wird oder rückwärts ist, indem die Scheibe (1) vom ersten Detektor (4R) auf den zweiten Detektor (4L) zubewegt wird;
  • 2. einen Seriell/Parallel-Datenwandler (12) zum selektiven Empfang und Verschieben serieller Daten von einem der Detektoren (4R, 4L) in Abhängigkeit von einem Ausgangs­ signal der Auswerteeinheit (14) zur Umwandlung der ver­ schobenen seriellen Daten in parallele Daten mit einer vorgegebenen Anzahl von Bits als Ausgangssignal derart, daß die seriellen Daten des ersten Detektors (4R) selek­ tiv empfangen und in Vorwärtsrichtung verschoben werden, wenn die Relativbewegung in Vorwärtsrichtung erfolgt, und daß die seriellen Daten des zweiten Detektors (4L) selektiv empfangen und in Rückwärtsrichtung verschoben werden, wenn die Relativbewegung in Rückwärtsrichtung erfolgt.
1. absolute encoder with a coded disc which is provided with a first track which transmits an absolute Zeichenmu art and that relative movement between them and co-founded disc can be generated with detector units, which are arranged along the first track terized by , a first detector ( 4 R) and a second detector ( 4 L) as detector units which are arranged at a predetermined distance from one another along the first track ( 2 ) bearing the absolute character pattern;
  • 1. an evaluation unit ( 14 ) for detecting whether the direction of the relative movement between the detectors ( 4 R, 4 L) and the coded disc ( 1 ) is forward by the disc ( 1 ) from the second detector ( 4 L) the first detector ( 4 R) is moved towards or backwards by moving the disk ( 1 ) from the first detector ( 4 R) towards the second detector ( 4 L);
  • 2. a serial / parallel data converter ( 12 ) for the selective reception and shifting of serial data from one of the detectors ( 4 R, 4 L) depending on an output signal of the evaluation unit ( 14 ) for converting the shifted serial data into parallel data with a predetermined number of bits as an output signal such that the serial data of the first detector ( 4 R) are selectively received and shifted in the forward direction when the relative movement is in the forward direction, and that the serial data of the second detector ( 4 L) is selective received and shifted in the backward direction when the relative movement is in the backward direction.
2. Absolutkodierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Seriell/Parallel-Datenwandler ein Schieberegister (12) mit serieller Eingabe und paralleler Ausgabe aufweist, das ein Paar Schiebeeingänge für einander entgegengesetzte Verschiebungen besitzt, wobei serielle Daten vom ersten Detektor (4R) dem einen Schiebeeingang (R/1) und serielle Daten vom zweiten Detektor (4L) dem anderen Schiebeeingang (L/1) des Schieberegisters (12) zugeführt werden.2. Absolute encoder according to claim 1, characterized in that the serial / parallel data converter has a shift register ( 12 ) with serial input and parallel output, which has a pair of shift inputs for mutually opposite displacements, serial data from the first detector ( 4 R) one shift input (R / 1) and serial data from the second detector ( 4 L) to the other shift input (L / 1) of the shift register ( 12 ). 3. Absolutkodierer nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch
  • 1. eine zweite Spur (3), die ein inkrementales binäres Zeichenmuster trägt und parallel zur ersten Spur (2) auf der kodierten Scheibe (1) angeordnet ist;
  • 2. zusätzliche Detektoren (5A, 5B) zur Erzeugung eines periodischen Rechtecksignals entsprechend der Relativ­ bewegung durch Ablesen des binären Zeichenmusters von der zweiten Spur (3);
  • 3. eine Einheit (16) zur Erzeugung von Taktimpulsen zur Synchronisation des Rechtecksignals mit der Arbeitsweise des Seriell/Parallel-Datenwandlers (12).
3. Absolute encoder according to claim 1 or 2, characterized by
  • 1. a second track ( 3 ) which carries an incremental binary character pattern and is arranged parallel to the first track ( 2 ) on the encoded disc ( 1 );
  • 2. additional detectors ( 5 A, 5 B) for generating a periodic square-wave signal corresponding to the relative movement by reading the binary character pattern from the second track ( 3 );
  • 3. a unit ( 16 ) for generating clock pulses for synchronizing the square-wave signal with the operation of the serial / parallel data converter ( 12 ).
4. Absolutkodierer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Detektoren (5A, 5B) jeweils ein Rechtecksignal mit der Phase A und ein Rechtecksignal mit der Phase 8 abgeben, die um 90° gegeneinander phasen­ verschoben sind, und die Auswerteeinheit (14) die Phasen­ differenz zwischen dem Rechtecksignal mit der Phase A und dem Rechtecksignal mit der Phase B erfaßt zur Erzeugung eines Richtungserkennungssignals unter Verwendung eines logischen Schaltkreises.4. Absolute encoder according to claim 3, characterized in that the additional detectors ( 5 A, 5 B) each emit a square-wave signal with phase A and a square-wave signal with phase 8 , which are phase-shifted by 90 ° relative to one another, and the evaluation unit ( 14 ) the phase difference between the square wave signal with phase A and the square wave signal with phase B detected to generate a direction detection signal using a logic circuit. 5. Absolutkodierer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einheit (16) zur Erzeugung von Taktimpulsen einen Taktimpuls erzeugt, der ungefähr auf das Zentrum der Impulsbreite einer einzelnen Rechteckwelle synchronisiert ist, die jeder kleinsten effektiven Lese­ einheit der in den Seriell/Parallel-Datenwandler (12) eintretenden seriellen Daten entspricht.5. Absolute encoder according to claim 3 or 4, characterized in that the unit ( 16 ) for generating clock pulses generates a clock pulse which is approximately synchronized to the center of the pulse width of a single square wave, which is the smallest effective reading unit in the serial / Parallel data converter ( 12 ) corresponds to incoming serial data.
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