DE4034966A1

DE4034966A1 - Schaltung und verfahren zur erzeugung einer ausgangspulsfolge in abhaengigkeit eines positiven oder negativen uebertrags einer zaehl-pulsfolge

Info

Publication number: DE4034966A1
Application number: DE4034966A
Authority: DE
Inventors: Shigeru Ishimoto
Original assignee: Sony Magnescale Inc
Current assignee: Magnescale Co Ltd
Priority date: 1989-11-02
Filing date: 1990-11-02
Publication date: 1991-05-08
Anticipated expiration: 2010-11-03
Also published as: US5157621A; DE4034966C2; JP2617361B2; JPH03148011A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung und betrifft außerdem ein Verfahren zur Erzeugung einer Ausgangs-Puls folge, wie sie für bestimmte Meßeinrichtungen, z. B. Laser- Interferometer, benötigt wird.

Um eine mittels eines bestimmten Sensors erfaßte physikali sche Größe oder Menge als Pulsfolge-Ausgangssignal wieder zugeben, kann das Produkt einer akkumulierten Anzahl von Pulsen und eine Bezugsgrößen- oder -mengeneinheit, die je dem Puls entspricht, beispielsweise eine Längeneinheit, ei ne Zeiteinheit und Gewichtseinheit, pro Puls berechnet wer den.

Im Falle eines Laser-Interferometers, beispielsweise, wird, wie in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Showa 61-83 911 beschrieben, von einem Sensor ein Puls abgegeben, wenn eine Wellenlängenverschiebung von λ/2 auftritt, wobei mit λ die Wellenlänge des Laserlichts bezeichnet ist. Be trägt die Wellenlänge beispielsweise 0,7034 µm und die auf gelaufene Anzahl der vom Sensor gelieferten Pulse N, so läßt sich der tatsächliche Meßwert V bestimmen zu:

V = N · λ/2

= N · 0,3517 [µm] (1)

Der gemessene Wert ergibt sich dementsprechend durch Multi plikation der akkumulierten Anzahl von Pulsen N mit dem Wert λ/2.

Wie in Fig. 4 veranschaulicht, sei angenommen, daß die Ver schiebung sich mit konstanter Geschwindigkeit ω erhöhe und die tatsächliche Verschiebung in Abhängigkeit von der Zeit dem Verlauf der gestrichelten Linie folge. Beträgt anderer seits die erforderliche Rechenzeit für die Lösung der Glei chung (1) ΔT, so wird der gemessene Wert V erst nach Ablauf der Zeit ΔT, also nach der Anzahl von Pulsen N, erhalten, die einem Punkt P0 entsprechen und zu einem Zeitpunkt t₀ (siehe Fig. 4) vorliegen. Nach Ablauf der Zeitperiode ΔT jedoch hat sich die Verschiebung um ε₁ (= ωΔT) erhöht, so daß der Meßwert in Abhängigkeit von der Zeit sich bereits verändert hat, wie durch die ausgezogene Treppenkurve ver anschaulicht. Werden eventuelle Offset-Werte vernachläs sigt, so wird im tatsächlich angegebenen Meßwert zu einem bestimmten Zeitpunkt, wie sich aus Fig. 4 unschwer ersehen läßt, ein maximaler Fehler von ε₁ vorliegen.

Um den Fehler im Meßwert V zu vermindern, kann daran ge dacht werden, die Rechenzeit ΔT für die Lösung der Glei chung (1) zu reduzieren. Dafür jedoch wird ein vergleichs weise schneller und entsprechend teurer Large-Scale-Prozes sor benötigt, der abgesehen vom höheren Preis schlecht in einem Laser-Interferometer einer bestimmten Baugröße unter zubringen ist.

Für den Fall, daß die effektiven Ziffernstellen zur Dar stellung von Wellenlängenwerten sowie die akkumulierte An zahl N von Pulsen sehr hoch werden, ergibt sich eine weite re Begrenzung für die Verkürzung der Berechnungszeit. Ins besondere stößt auch die Umsetzung der Meßwerte in Treiber signale in Anwendungsfällen, bei denen eine Echtzeitverar beitung erforderlich ist, auf Schwierigkeiten, beispiels weise bei numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen (NC-Ma schinen), bei denen entsprechende Meßeinrichtungen in einem Rückkopplungskreis liegen.

Der Meßwert V, der sich aus der Berechnung entsprechend der Gleichung (1) ergibt, umfaßt beispielsweise einen Dezimal bruchanteil von 0,2755 für eine bestimmte Zahl von bei spielsweise 5,2755. Die Genauigkeit eines geforderten Meß werts V entspricht jedoch etwa einer physikalischen Größe oder -menge entsprechend einem Impuls, wobei ein entspre chender Dezimalbruchanteil von geringerer Bedeutung ist. Selbst wenn ein Puls λ/2 entspricht, d. h., z. B. 0,3517 µm als Eingangsimpuls, so liegt der Meßwert V bei einer Auflö sung von 1 µm, wobei in diesem Fall der Dezimalbruchanteil eliminiert ist. Um den Meßwert in einer Form zu erhalten, bei der der Dezimalbruchanteil eliminiert ist, wird eine Pulsfolge durch Zählen von entsprechenden Pulsen gebildet, bei der der Dezimalbruchanteil unterdrückt ist und bei der das Pulsintervall der physikalischen Größe entspricht, z. B. 1 µm. Das zugrundeliegende Verfahren zur Berechnung der Gleichung (1) bei Berücksichtigung von Pulsfolgen, de ren Intervalle der physikalischen Größe entsprechen, bei welcher der Dezimalbruchteil eliminiert ist, führt bei al len bisher bekannten Lösungsansätzen zu hohen Kosten.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Schal tung und ein Verfahren zur Erzeugung einer Pulsfolge anzu geben, deren Wert bei einer Echtzeitmessung einer physika lischen Größe genauer ist.

Eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Erzeugung einer Aus gangspulsfolge umfaßt

a) wenigstens einen vorzeicheninvarianten Addierer/Subtra hierer zur Addition oder Subtraktion eines einer Bezug seinheitsgröße entsprechenden numerischen Werts bei Vor liegen eines Eingangspulses, welcher der Bezugseinheits größe, vermindert um eine vorgegebene Einheitsgröße ent spricht, und
b) einer Pulsgeneratorschaltung zur Erzeugung einer Aus gangspulsfolge, deren Intervall der vorgegebenen Ein heitsgröße entspricht in Abhängigkeit von einem Additi onsübertrag als Ergebnis einer Addition im Addierer/Sub trahierer oder eines Subtraktionsübertrags als Ergebnis einer Subtraktion im Addierer/Subtrahierer.

Die Erfindung geht von dem Verfahrensgedanken aus, daß es möglich sein müßte, in Echtzeit eine Pulsfolge zu erzeugen, bei der das Intervall jedes Pulses einer physikalischen Größe entspricht, bei welcher ein Dezimalanteil "abge streift", d. h. eliminiert ist, selbst wenn jedes Intervall bei einer entsprechenden Eingangsimpulsfolge der physikali schen Größe mit entsprechendem Dezimalbruchanteil ent spricht.

Ein der Erfindung entsprechendes Verfahren zur Bildung ei ner Ausgangspulsfolge umfaßt folgende Verfahrensschritte:

a) Inkrementales oder dekrementales Zählen eines numeri schen Werts, der einer Bezugseinheitsgröße entspricht, wenn ein Eingangspuls mit bestimmter Richtung für Addi tion oder Subtraktion vorliegt, wobei ein Eingangspuls der Bezugseinheitsgröße, vermindert um eine bestimmte Einheitsgröße, entspricht und
b) Erzeugung einer Ausgangspulsfolge, deren Intervall der bestimmten Einheitsgröße entspricht in Abhängigkeit von einem positiven Übertrag (Additionsübertrag) als Ergeb nis eines inkrementalen Zählvorgangs oder eines negati ven Übertrags (Subtraktionsübertrags) als Ergebnis ei nes dekrementalen Zählvorgangs bei Schritt (a).

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird außerdem mit einem System zur Erzeugung einer Ausgangspulsfolge gelöst, die hinsicht lich jedes Impulses einen numerischen Wert einer bestimmten physikalischen Größe oder Menge entspricht und die

a) eine arithmetische Operationseinheit für Addition oder Subtraktion numerischer Werte, die jeweils einer Bezug seinheitsgröße oder -menge entsprechen, in Abhängigkeit eines empfangenen Eingangsimpulses, der eine Additions- oder Subtraktionsrichtung beinhaltet, und dessen Inter vall der Bezugseinheitsgröße oder -menge, vermindert um die bestimmte physikalische Größe oder Menge, ent spricht, wobei die Operationseinheit ein positives oder negatives Übertragssignal erzeugt, sobald ein Additions- oder Subtraktionsübertrag auftritt, und
b) eine erste Einrichtung umfaßt zur Erzeugung der Ausgang spulsfolge, deren Intervall der bestimmten Größe oder Menge entspricht, bei Empfang eines Additions- oder Sub traktionsübertragssignals.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung in bei spielsweiser Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Bildung bzw. Erzeugung einer Pulsfolge entspre chend der Erfindung;

Fig. 2 die zeitkorrelierte Darstellung von Signalverläu fen innerhalb der Pulserzeugerschaltung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 die graphische Darstellung eines mit der Pulser zeugerschaltung gemäß Fig. 1 gewonnenen Meßwerts;

Fig. 4 die graphische Darstellung von Meßwerten, die mit Pulserzeugerschaltungen zu erhalten waren, wie sie entsprechend dem Stand der Technik oben erwähnt wurden; und

Fig. 5 ein Betriebs-Flußdiagramm für ein mikroprozessor implementiertes Verfahren zur Bildung bzw. Erzeu gung einer Pulsfolge gemäß der Erfindung.

Beim Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltung zur Erzeugung einer Ausgangspulsfolge gemäß Fig. 1 wird un terstellt, daß eine physikalische Größe oder physikalische Menge (Bezugseinheitsgröße), die dem Intervall einer Ein gangspulsfolge PT₀ entspricht, kleiner ist als jene (Meß wertauflösung), die dem Intervall einer Ausgangspulsfolge PT₁ entspricht. Beispielsweise entspricht ein Intervall der Eingangspulsfolge PT₀ dem Wert 0,3517 µm, und ein Intervall der Ausgangspulsfolge PT₁ entspricht einem Wert 1 µm.

Bei der Schaltung nach Fig. 1 wird an einem Eingang 1 eine Eingangspulsfolge PT₀ von einem Sensor (nicht gezeigt) zu geführt, deren Intervall 0,3517 µm entspricht, während ei nem anderen Eingang 2 ein richtungsangebender Eingangspuls DR ebenfalls von dem Sensor eingegeben wird. Der Richtungs- Eingangspuls DR liefert Hochpegel "1", wenn die Verschie bung zunimmt, und einen Niedrigpegel "0", wenn eine gegen läufige, also abnehmende Verschiebung zu verzeichnen ist. Ein Eingang eines UND-Glieds 3 ist durch die Eingangspuls folge PT₀ beaufschlagt.

Als Beispiel für den Aufbau eines entsprechenden Sensors sei auf die offengelegte japanischen Patentanmeldung Showa 61-83 911 verwiesen, die, wie bereits eingangs erwähnt, ein Laser-Interferometer beschreibt, dessen Ausgangssignal in auf- und absteigende Signale aufgeteilt wird, wobei die Eingangspulsfolge PT₀ von einem ODER-Glied abgeleitet wird, das durch die auf- bzw. absteigenden Signale beaufschlagt ist, während das Richtungs-Eingangssignal DR über ein Flip- Flop erzeugt wird, das zwei UND-Glieder aufweist mit zwei Eingängen, an denen die auf- bzw. absteigenden Signale an liegen.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 umfaßt weiterhin eine Halteschaltung 4 für vier dezimale Ziffernstellen sowie ei ne Einstellschaltung 5. Die Einstellschaltung 5 kann auf jeden beliebigen numerischen Wert A mit vier dezimalen Ziffernstellen eingestellt werden. Ein an der Einstell schaltung 5 eingestellter numerischer Wert A mit der Stel lenbewertung 10⁰ bis 10³ (dargestellt als binärcodierter Dezimalwert (BCD)) ist in Fig. 1 durch A₀ bis A₃ angegeben. Ein numerischer Wert B mit der Ziffernstellenbewertung 10⁰ bis 10³ steht am Ausgang der Halteschaltung 4 zur Verfü gung. Eine Taktklemme CK der Halteschaltung 4 ist durch die Eingangspulsfolge PT₀ beaufschlagt.

Die mit 6A bis 6D bezeichneten Blöcke kennzeichnen jeweils einen Addierer/Subtrahierer mit zwei Eingängen je für eine Dezimal-Ziffernstelle. Die numerischen Werte A₀ und B₀ be aufschlagen zwei Eingänge des einen Addierers/Subtrahierers 6A. Die beiden jeweiligen Eingänge der übrigen Addierer/ Subtrahierer 6B, 6C und 6D werden mit Paaren der numeri schen Werte A₁ bzw. B₁, A₂ bzw. B₂ und A₃ bzw. B₃ versorgt. Der Niedrigpegel "0" beaufschlagt einen Addierer/Subtra hier-Übertrag-Eingang des ersten Addierers/Subtrahierers 6A. Jeweils ein Ausgang C/B der Addierer/Subtrahierer 6A bis 6C ist mit dem Addier/Subtrahier-Übertrag-Eingang der Addierer/Subtrahierer 6B bis 6D verbunden. Das Ad dier/Subtrahier-Übertragssignal C/B am Addier/Subtrahier- Übertrag-Ausgang C/B des Addierers/Subtrahierers 6D speist den anderen Eingang des UND-Glieds 3.

Jeweils ein Addier/Subtrahier-Anschluß A/S der Addierer/ Subtrahierer 6A bis 6D ist mit dem Richtungs-Eingang DR verbunden. Steht der Richtungs-Eingang DR auf Hochpegel "1", so arbeiten die Addierer/Subtrahierer 6A bis 6D als Addierer für zwei Pulszüge von Eingangsziffern. Steht der Richtungs-Eingang DR dagegen auf Niedrigpegel "0", so wird die jeweils eine Eingangsziffer A_i von der anderen Ein gangsziffer Bi (i = 0 bis 3) abgezogen. Die Addierer/Sub trahierer 6A bis 6D sind als arithmetische Operationsein heit 7 verwirklicht. Es sei angenommen, die in BCD codier ten numerischen Werte erscheinen als Größen Z₀ bis Z₃ an den Ausgängen der Addierer/Subtrahierer 6A bis 6D. Der ak kumulierte Wert von Z setzt sich aus vier dezimalen Ziff ernstellen zusammen, d. h. aus den erwähnten numerischen Werten Z₀ bis Z₃. Die numerischen Werte Z₀ bis Z₃ haben die Stellenzuordnung 10⁰ bis 10³ des numerischen Werts Z und gelangen in dieser Ziffernstellenzuordnung auf die Eingänge der Halteschaltung 4.

Für den numerischen Wert A in der Einstellschaltung 5, den numerischen Wert B in der Halteschaltung 4 und den akkumu lierten Wert Z am Ausgang der arithmetischen Operationsein heit 7 ergibt sich dann folgende Beziehung:

Z = B + A (Richtungseingang DR = "1") (2)

Z = B - A (Richtungseingang DR = "0") (3)

Da diese Größen A und B numerische Werte mit vier dezimalen Ziffernstellen darstellen, erscheint gemäß Gleichung (2) ein Additionsübertrag für die Ziffernstelle 10⁴ und ein Subtraktionsübertrag aus der Ziffernstellenzuordnung 10⁴ gemäß Gleichung (3).

Erscheint ein solcher positiver oder negativer bzw. Addi tions- oder Subtraktionsübertrag, so steht das Additions-/ Subtraktions-Signal CB auf Hochpegel "H".

Die Ausgangspulsfolge PT₁, d. h. das Ausgangssignal des UND-Glieds 3, gelangt auf die Ausgangsklemme 8, während der Richtungs-Ausgang DR eine Ausgangsklemme 9 beaufschlagt. Die Ausgangsklemmen 8 und 9 sind ihrerseits mit einem Zäh ler 10 verbunden. Der Zähler 10 liefert die Meßwerte V als akkumulierte Zahl von Pulsen durch inkrementales oder de krementales Zählen der Ausgangspulsfolge PT₁ entsprechend dem Hoch- oder Niedrigpegel des Richtungs-Eingangs DR und stellt den Meßwert auf der schematisch angedeuteten Anzeige dar.

Die Fig. 2 zeigt in zeitkorrelierter Darstellung Signalver läufe von Pulsen in der Schaltung nach Fig. 1.

Ein Intervall m der Eingangspulsfolge PT₀ entspricht bei dieser bevorzugten Ausführungsform z. B. 0,3517 µm (Bezug seinheitsgröße). Der an der Einstellschaltung 5 einzustel lende numerische Wert A entspricht also der Zahl "3517". Der Richtungs-Eingang DR und die Eingangspulsfolge PT₀ ent sprechen den Signalverläufen der Fig. 2A bzw. 2B. Es sei bemerkt, daß im Anfangszustand der numerische Wert B in der Halteschaltung 4 den Wert "0" angibt.

In diesem Fall ist ein Anfangswert (Bezugshinweis 11) der akkumulierten Zahl Z mit "3517" angegeben, der durch die arithmetische Operationseinheit 7 und der akkumulierten Zahl Z entsprechend durch die Halteschaltung 4 übernommen wird, wenn die Eingangspulsfolge PT₀ während des Hochpegel intervalls "1" am Richtungs-Eingang DR zunimmt. Es wird al so die Zahl "3517" zum Wert der akkumulierten Zahl Z hinzu addiert. Wechselt der Wert von Z von "7034" auf "0551", so erscheint ein Additionsübertrag am Additions/Subtraktions- Übertrag-Ausgang CB mit Hochpegel "1" (vgl. Fig. 2(C)). Jetzt wechselt der Ausgangspulszug PT₁ synchron mit dem Eingangspulszug PT₀ auf Hochpegel "1" (vgl. Fig. 2(D)). Entsprechend wechselt der Ausgangspulszug PT₁ auf Hochpegel "1", sobald ein Additionsübertrag in der Ziffernstelle 10⁴ erscheint. Der Additionsübertrag-Ausgang der akkumulierten Zahl Z entspricht 1 µm einer örtlichen Verschiebung, so daß das Intervall M (Fig. 2(D)) des Ausgangspulszugs PT₁ eben falls 1 µm entspricht.

Wechselt der Richtungs-Eingang DR zum Zeitpunkt t₁ auf Niedrigpegel "0", so wechselt auch die Akkumulationsrich tung für die Zahl Z in der arithmetischen Operationseinheit 7 von B+A auf B-A. Die akkumulierte Zahl Z ändert sich also ebenfalls von "1102" auf einen Zwischenwert 12 (vgl. Fig. 2(E)). Der Zwischenwert 12 entspricht der Zahl "4568", d. h. zwei Pulsen vor "1102". Steigt jetzt der Eingangsim puls PT₀ an, so wird der akkumulierte Wert Z in die Halte schaltung 4 übernommen, so daß jetzt der Wert "3517" se quentiell von dem Wert Z subtrahiert wird. Erscheint jetzt ein Subtraktionsübertrag, so schaltet das Additions/Sub traktions-Ausgangssignal CB auf Hochpegel "1". Entsprechend wird der Ausgangspuls zu PT₁ auf Hochpegel "1" synchron mit der Eingangspulsfolge PT₀ umgeschaltet.

Wechselt der Richtungs-Eingang DR zum Zeitpunkt t₂ auf Hochpegel "1", so wird die arithmetische Operationseinheit 7 wiederum als Addierer/Subtrahierer betrieben. Die akkumu lierte Zahl Z wechselt von "6483" auf einen Zwischenwert 13 mit der Zahl "3517". Auf diese Weise wird, wenn der Rich tungseingang DR wechselt, der Wert Z zweimal um den Wert "3517" verändert. Da der Polaritätswechsel zwischen der Um schaltung des Richtungs-Eingangs DR vom Niedrigpegel "0" auf Hochpegel "1" jedoch unterschiedlich ist, wird der Feh ler im akkumulierten Wert Z nicht akkumulativ erhöht.

Bei der bevorzugten Ausführungsform entspricht das Inter vall n der Eingangspulsfolge PT₀ dem Wert 0,3517 µm. Daher wird die tatsächliche Verschiebung X synchron zur Eingang spulsfolge PT₀ (Einheit µm) verändert, wie in Fig. 2(F) veranschaulicht. Andererseits ändert sich der Meßwert V (Meßeinheit ist µm), wie in Fig. 2(G) angedeutet, so daß sie der Ausgangspulsfolge PT₁ entspricht. Wie sich aus den Fig. 2(A) bis 2(G) ersehen läßt, erreicht ein Fehler zwi schen der tatsächlichen Verschiebung X und dem aktuellen Meßwert V nicht die Meßwerteinheit 1 µm (d. h. die Auflö sung des Meßwerts V). Zusätzlich ergibt sich beispielsweise zu den Zeiten 14 und 15, die hinsichtlich des Richtungs- Eingangs DR gleiche Intervalle kennzeichnen, ein entspre chender Wert für die Fehlergröße zwischen der aktuellen Verschiebung X und dem Meßwert V.

Angenommen, die tatsächliche Verschiebung X erhöhe sich, wie in Fig. 3 durch die gestrichelte Linie 16 angegeben. In diesem Fall erhöht sich der Meßwert V stufenweise mit In tervallen von im wesentlichen 1 µm, wie durch die ausgezo gene Treppenlinie 17 in Fig. 3 verdeutlicht. In diesem Fall wird der Meßwert auf Echtzeitbasis verändert, d. h. folgt der tatsächlichen Verschiebung X mit einem maximalen Feh lerwert ε₂ von deutlich unter 1 µm zwischen dem Meßwert V und der tatsächlichen Verschiebung X.

Das Intervall der Eingangspulsfolge PT₀ entspricht 0,3517 µm. Das Intervall der Ausgangspulsfolge PT₁ entspricht ge nau 1 µm bei unterdrücktem oder weggelassenem Dezimalbruch anteil. Aufgrund der Dezimalbruchteilunterdrückung ergibt sich eine deutliche Vereinfachung des Verarbeitungsprozes ses. Weiterhin wird die Ausgangspulsfolge PT₁ sequentiell oder in Echtzeit synchron mit der Eingangspulsfolge PT₀ er zeugt. Für den Fall, daß die Ausgangspulsfolge als Rückkop plungssignal in einer NC-Werkzeugmaschine verwendet wird, entsteht kein nennenswerter Nachlauf, da die entsprechenden Kennwerte unmittelbar zur Verfügung stehen. Da die Schal tung bei der bevorzugten Ausführungsform überwiegend aus Addierern/Subtrahierern aufgebaut ist, ergibt sich insge samt ein sehr einfacher Aufbau, der bei sicherer Betriebs weise beliebig vergrößert bzw. verkleinert werden kann.

Obwohl bei der beschriebenen Ausführungsform der numerische Wert A an der Einstellschaltung 5 fixiert ist, kann eine Änderung der Wellenlänge des bei einer Interferometer-Meß anordnung verwendeten Laserstrahls entsprechend der Raum temperatur oder dem Luftdruck eintreten. Ersichtlicherweise kann der numerische Wert A unschwer entsprechend der jewei ligen Wellenlänge angepaßt werden. Eine automatische Anpas sung des numerischen Werts ist ebenfalls zur Korrektur der Wellenlänge möglich, um die Echtzeit-Verarbeitungsgenauig keit zu erhöhen.

Die Signalverarbeitung zur Bildung einer Ausgangspulsfolge gemäß einer anderen Ausführungsform unter Verwendung eines Mikrocomputers wird mit Bezug auf Fig. 5 beschrieben.

Dem Programmkonzept des Mikrocomputers gemäß Fig. 5 liegt im wesentlichen die gleiche Schaltungsauslegung zugrunde, wie sie anhand der Fig. 1 erläutert worden ist.

Die Initialisierung des Mikrocomputers erfolgt im Schritt S1, d. h. die Einstellschaltung 5, die arithmetische Opera tionseinheit 7 und die Halteschaltung 4 werden aktiviert.

Im Schritt S2 wird die Bezugseinheitsgröße eingestellt (z. B. 0,3517).

Im Schritt S3 bestimmt der Mikrocomputer, ob die Bezugsein heitspulse am Eingang 1 vorhanden sind. Im Schritt S4 wird geprüft, ob der Richtungs-Eingang DR eine inkrementierende Richtung vorgibt, wenn der Bezugseinheitspuls am Eingang anliegt.

Gibt der Richtungs-Eingang DR im Schritt S4 eine inkremen tierende Richtung vor, so geht die Routine zum Schritt S5 über, bei dem der als akkumulierte Zahl gespeicherte Wert des Bezugseinheitspulses inkrementiert wird. Im Schritt S6 bestimmt der Mikrocomputer, ob beim addierten Resultat ein Additionsübertrag vorliegt. Ist dies der Fall, so geht die Routine zum Schritt S7 über, bei dem ein den numerischen Wert "1" anzeigender Puls erzeugt wird. Liegt der Additi onsübertrag vor, so wird der numerische Wert inkrementiert. Gibt der Richtungs-Eingang DR dagegen eine dekrementierende Richtung vor, so wird der Speicherwert im Schritt S8 dekre mentiert. Erscheint ein Subtraktionsübertrag im Schritt S9, so geht die Routine beim Schritt S2 weiter, bei dem der den akkumulierten numerischen Wert dekrementierende Puls er zeugt wird. Die Funktionsabläufe der Fig. 5 im einzelnen entsprechen jenen, die anhand der Fig. 2(A) bis 2(G) erläu tert wurden.

In jüngster Zeit ermöglicht die Holographietechnik ebenso wie die Laser-Interferometrie die Herstellung von optischen Längenmeßgeräten mit einer optischen Teilung von ungefähr 0,5 µm. Das Intervall der Bezugseinheits-Eingangspulse, die vom Abtastkopf der optischem Meßeinrichtung geliefert wer den, können dann z. B. 0,54 µm/4, d. h. 0,125 µm entspre chen. Wird dieser Bezugseinheitspuls an die Pulsformer oder -erzeugerschaltung gemäß Fig. 1 abgegeben, so ist die Einstellschaltung 5 auf "0125" einzustellen. Der Addie rer/Subtrahierer 6C dient dann als binärer Addierer/Subtra hierer und der Additions/Subtraktions-Ausgang des binären Addierers/Subtrahierers beaufschlagt den anderen Eingang des UND-Glieds 3. Das Intervall im erhaltenen Ausgangspuls zug PT₁ kann dann einer Verschiebung von im wesentlichen 2 µm entsprechen. In diesem Fall kann die Skalenteilung der optischen Meßeinrichtung also teilweise wechseln, so daß der Einstellwert an der Einstellschaltung 5 teilweise ge genüber dem kalibrierten Wert ersetzt wird durch die kali brierte Skalenteilung. Jetzt kann die Intervallkorrektur des Einstellwerts V wiederum in Echtzeit durchgeführt wer den.

Obgleich bei der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform die Addierer/Subtrahierer 6A bis 6D mit dezimaler Einzel ziffernstellenzuordnung verwendet wurden, können auch Ad dierer/Subtrahierer für mehrere dezimale Ziffernstellen oder hexadezimale Addierer/Subtrahierer verwendet werden.

Wird die binäre oder Ziffernstellenanzahl der arithmeti schen Operationseinheit 7 verändert, so läßt sich die er findungsgemäße Pulserzeuger- oder -anpassungseinheit im Prinzip auf jedes numerische Meßsystem anwenden.

Wie oben beschrieben, liefert die erfindungsgemäße Ausgang spulsfolge-Erzeugereinheit Ausgangspulszüge, deren Inter vall bei unterdrückten Dezimalbruchanteilen einer physika lischen Größen- oder Mengeneinheit entspricht, obgleich das Intervall des Eingangspulszuges eine physikalische Größe oder Menge angibt mit Dezimalbruchanteil.

Claims

1. Einrichtung zur Umformung einer Pulsfolge mit:

a) wenigstens einem vorzeicheninvarianten Addierer/Subtra hierer (6A bis 6D) zur Addition oder Subtraktion eines einer Bezugseinheitsgröße entsprechenden numerischen Werts bei Vorliegen eines Eingangspulses, welcher einer Bezugseinheitsgröße, vermindert um eine vorgegebene Ein heitsgröße entspricht, und
b) einer Pulsgeneratorschaltung zur Erzeugung einer Aus gangspulsfolge, deren Intervall der vorgegebenen Ein heitsgröße entspricht in Abhängigkeit von einem positi ven Übertragausgang (Additionsübertrag) als Ergebnis ei ner Addition im Addierer/Subtrahierer oder eines negati ven Übertragausgangs (Subtraktionsübertrag) als Ergebnis einer Subtraktion im Addierer/Subtrahierer.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Pulsge neratorschaltung folgende Baugruppen umfaßt:

a) eine Einstellschaltung (5) zur Einstellung und Vorgabe eines numerischen Werts entsprechend der Bezugseinheits größe;
b) eine Halteschaltung (4) zur Zwischenspeicherung entweder des Additionsergebnisses oder des Subtraktionsergebnis ses aus dem Addierer/Subtrahierer, wenn jeweils ein Puls empfangen wird; und
c) ein UND-Glied (3), welches durch ein Signal beaufschlagt ist, das entweder den Additions- oder den Subtraktions übertrag angibt und ein logisch-UND-verknüpftes Signal abgibt, das den der vorgegebenen Einheitsgröße entspre chenden Puls angibt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der vorzei cheninvariante Addierer/Subtrahierer eine Mehrzahl von ein zelnen Addierern/Subtrahierern (6A bis 6D) umfaßt, die je weils Eingänge aufweisen, an denen die Signale der von der Einstellschaltung (5) gelieferten numerischen Werte bzw. die numerischen Werte von der Halteschaltung (4) anliegen und die außerdem einen Additions/Subtraktions-Eingang (A/S) aufweisen, an dem ein Richtungs-Vorgabesignal zugeführt wird als Befehl an die Addierer/Subtrahierer zur Durchfüh rung einer Addition bzw. Subtraktion, wobei die Addie rer/Subtrahierer weiterhin einen Additions/Subtraktions- Übertrag-Ausgang (C/B) aufweisen, an dem entweder ein Addi tionsübertragsignal oder ein Subtraktionsübertragsignal an liegt, wenn der benachbarte Addierer/Subtrahierer entweder einen Additions- oder Subtraktionsübertrag liefert, und wo bei der Additions/Subtraktions-Ausgang des für eine höchst signifikante Ziffernstelle zuständigen Addierers/Subtrahie rers entweder ein Additions- oder ein Subtraktions-Aus gangssignal an das UND-Glied (3) liefert.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, bei der die Anzahl von Addierern/Subtrahierern der Ziffernstellenanzahl der Bezug seinheitsgröße entspricht, und bei der die vom Addierer/ Subtrahierer der höchsten Ziffernstelle gelieferte Ziffer oder Zahl des Additions- oder Subtraktions-Übertragsignals die vorgegebene Einheitsgröße angibt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, bei der die Addierer/ Subtrahierer vier jeweils einen einer dezimalen Ziffern stelle zugeordneten Addierer/Subtrahierer umfassen, wobei der Ausgang des Einstellschaltung die dezimal vier Ziffern stellenwerte liefert und bei der die Halteschaltung die von jedem Addierer/Subtrahierer gelieferten vier dezimalen Ziffernstellenwerte zwischenspeichert.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, bei der die Bezugsein heitsgröße 0,3517 µm und die vorgegebene Einheitsgröße 1 µm beträgt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, bei der ein Puls eine Intervallänge zum nächsten Puls aufweist, die 0,3715 µm entspricht und bei der dieser Puls von einem Laser-Interfe rometer geliefert wird.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, mit einer Anzeigeeinheit (10) zur sequentiellen Anzeige eines der vorgegebenen Ein heitsgröße entsprechenden Werts, deren Dezimalbruchanteil unterdrückt ist, wenn das UND-Signal vom UND-Glied vor liegt.

9. Verfahren zur Erzeugung bzw. Umformung einer Ausgang spulsfolge aus einer Eingangspulsfolge mit den Verfahrens schritten:

a) inkrementales oder dekrementales Zählen eines numeri schen Werts, der einer Bezugseinheitsgröße entspricht, wenn ein Eingangspuls vorliegt in Abhängigkeit von ei nem eine Additions- oder Subtraktionsrichtung angeben den Eingangspulssignal, wobei ein Eingangspuls der Be zugseinheitsgröße, vermindert um eine bestimmte Ein heitsgröße entspricht, und
b) Erzeugung einer Ausgangspulsfolge, deren Intervall der bestimmten Einheitsgröße entspricht in Abhängigkeit von einem (positiven) Additionsübertrag als Ergebnis eines inkrementalen Zählvorgangs oder eines (negativen) Sub traktionsübertrags als Ergebnis eines dekrementalen Zählvorgangs bei Schritt (a).

10. System zur Erzeugung einer Ausgangspulsfolge aus ei ner Eingangspulsfolge, die hinsichtlich jedes Impulses ei nen numerischen Wert einer bestimmten physikalischen Größe oder Menge entspricht, mit

a) einer arithmetischen Operationseinheit (7) für Addition oder Subtraktion numerischer Werte, die jeweils einer Bezugseinheitsgröße oder -menge entsprechen, in Abhän gigkeit eines empfangenen Eingangsimpulses, der eine Additions- oder Subtraktionsrichtung vorgibt und dessen Intervall der Bezugseinheitsgröße oder -menge, vermin dert um die bestimmte physikalische Größe oder Menge entspricht, wobei die Operationseinheit ein Additions- Übertragsignal oder ein Subtraktions-Übertragsignal er zeugt, sobald ein Additions- oder Subtraktionsübertrag auftritt, und mit
b) einer ersten Einrichtung zur Erzeugung der Ausgang spulsfolge, deren Intervall der bestimmten Größe oder Menge entspricht, bei Empfang eines Additions- oder Subtraktions-Übertragsignals.