DE4220336A1 - Absolute position or speed evaluation procedure for machine tool - involves combining position signals provided by source with corresp time signals - Google Patents

Absolute position or speed evaluation procedure for machine tool - involves combining position signals provided by source with corresp time signals

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Abstract

The position evaluation system uses time signals generated via a global time basis (1, 2), stored together with the position signals (W) provided by a measuring source (G) and fed to a processor allowing the absolute position to be determined. Pref. the storage of the position signals and the time signals is controlled via the position signals, e.g. under control of each nth position signal. The calculated absolute position can be combined with a given characteristic to allow a further parameter to be calculated. USE - For providing absolute position or speed determn. of workpiece or machining tool in automatic machine tool.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Bestimmung absoluter Zustände an einer Vorrichtung, insbesondere der absoluten Lage eines Werkstücks an einer Maschine, sowie eine Verwendung des Verfahrens oder der Anordnung.The invention relates to a method and an arrangement for determining absolute States on a device, in particular the absolute position of a workpiece a machine, and a use of the method or arrangement.

Wesentliche Voraussetzung für automatisierte Verfahrensabläufe wie geregelter Prozesse ist die Bestimmung absoluter Zustände, z. B. der absoluten Lage oder der absoluten Drehzahl an Vorrichtungen. Gerade bei Regelungen, deren Regelgröße der absolute Zustand selbst ist, wirkt sich die Regelgröße aufgrund ihrer Rückführung direkt auf die Regelgüte und gegebenenfalls das Stabilitätsverhalten aus. Eine möglichst genaue Bestimmung des absoluten Zustands, der durch Zustands- und Zeitkoordinaten bestimmt ist, ist deshalb anzustreben.Essential prerequisite for automated procedures such as regulated Processes is the determination of absolute states, e.g. B. the absolute location or the absolute speed on devices. Especially with regulations, the controlled variable of which is absolute state itself, the controlled variable affects due to its feedback directly on the control quality and possibly the stability behavior. One if possible exact determination of the absolute state by means of state and time coordinates is therefore to be aimed at.

In industriellen Prozessen treten andererseits oft gekoppelte Bewegungen auf. Gerade bei spanenden Bearbeitungsvorgängen wie Hobeln, Fräsen, Schleifen, Bohren u. s.w. muß beispielsweise zusätzlich zu einer Drehzahl die Änderung der Winkellage eines Drehteils oder die Änderung der translatorischen Lage eines Fräsers bestimmt werden.On the other hand, coupled movements often occur in industrial processes. Just in machining processes such as planing, milling, grinding, drilling and. s.w. For example, in addition to a speed, the change in the angular position of a Turned part or the change in the translational position of a milling cutter can be determined.

Ein Beispiel für derartige Prozesse ist die Bearbeitung von Schabrädern mit einer Schleifscheibe. Zur Erzeugung der Evolvente wird das Schabrad (Werkstück) periodisch linear bezüglich der Schleifscheibe bewegt und muß gleichzeitig eine periodisch hin- und hergehende Drehbewegung um seine Achse durchführen. Die Linearbewegung kann dabei die vorgegebene Größe für die periodische Hin- und Herbewegung des Schabrades um seine Drehachse sein. Die periodische Drehbewegung und Linearbewegung des Schabrades erfährt jedoch wiederum periodische Störungen,wenn die Schleifscheibe mit dem Schabrad kontaktiert. Die Störgröße beeinflußt natürlich den zu bestimmenden absoluten Zustand.An example of such processes is the machining of shaving wheels with a Grinding wheel. The shaving wheel (workpiece) is used to generate the involute periodically moved linearly with respect to the grinding wheel and must at the same time perform periodically reciprocating rotary movement about its axis. The Linear movement can be the predetermined size for the periodic back and forth Movement of the scraper wheel around its axis of rotation. The periodic rotation and linear movement of the shaving wheel, however, again experiences periodic Faults when the grinding wheel contacts the cutting wheel. The disturbance variable naturally influences the absolute state to be determined.

Ein weiteres Beispiel für einen derartigen Prozeß stellt die Bearbeitung von Zahnrädern im kontinuierlichen Abwälzverfahren dar. Das zahnrad- und schneckenförmige Werkzeug folgt der periodisch wiederkehrenden Lage des zahnradförmigen Werkstückes.Another example of such a process is the machining of gear wheels in the continuous hobbing process. The gear and worm-shaped  Tool follows the periodically recurring position of the gear wheel Workpiece.

Liegt im erstgenannten Fall eine Kopplung einer periodischen Linearbewegung mit einer periodischen Drehbewegung vor, so sind im zweitgenannten Fall zwei Drehbewegungen miteinander verkoppelt.In the former case there is a coupling of a periodic linear movement before a periodic rotational movement, there are two in the second case Rotational movements coupled together.

In gleicher Weise sind auch Kopplungen periodischer Linearbewegungen denkbar, wie sie beim Kopierfräsen auftreten können.Couplings of periodic linear movements are also conceivable in the same way they can occur during copy milling.

Weitere Beispiele sind in der Papier-, Textil- oder Stahlverarbeitung zu finden, wo Walzen unterschiedlichen Durchmessers miteinander gekoppelt sind.Further examples can be found in paper, textile or steel processing, where Rollers of different diameters are coupled together.

Grundlegende Voraussetzung für eine Bestimmung eines absoluten Zustands ist ein entsprechend präziser Meßwertgeber, dessen Signale zu verarbeiten sind. Da die Signalverarbeitung vielfach mit Hilfe eines digitalen Prozeßrechners erfolgt, sind digitale Meßwertgeber bestens geeignet. Ein wichtiger Repräsentant dieser Gruppe sind die Inkrementalgeber, die auch ein hohes Auflösungsvermögen bieten. Eine andere Möglichkeit besteht in der Verwendung eines analogen Meßwertgebers mit nachgeschaltetem Analog-Digital-Wandler.The basic requirement for determining an absolute state is a correspondingly precise sensor whose signals are to be processed. Since the Signal processing is often done with the help of a digital process computer digital transducers ideally suited. Are an important representative of this group the incremental encoders, which also offer a high resolution. Another It is possible to use an analog sensor with downstream analog-to-digital converter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur Bestimmung absoluter Zustände an einer Vorrichtung anzugeben, mit dem/der in einfacher Weise eine Anpassung an unterschiedliche Aufgaben möglich ist und das/die für die Vermessung absoluter Zustände mehrerer gekoppelter Zustände erweiterbar ist. Als weitere Aufgabe soll eine Verwendung des Verfahrens und/oder der Anordnung angegeben werden.The invention has for its object a method and an arrangement for Determine the determination of absolute states on a device with which an easy adaptation to different tasks is possible and that for measuring absolute states of several coupled states can be expanded. Another object is to use the method and / or the arrangement can be specified.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht das Kennzeichen des Anspruchs 1 vor, daß Zeitsignale einer globalen Zeitbasis erzeugt werden, daß Zustandssignale, die von einem Meßwertgeber der Vorrichtung abgeleitet sind, bewertet werden, daß die Zeitsignale und die bewerteten Zustandssignale jeweils in Abhängigkeit von den Zustandssignalen zwischengespeichert werden und daß aus den zwischengespeicherten Signalen der dem Meßwertgeber zugeordnete absolute Zustand mit Hilfe einer Recheneinheit ermittelt wird. To solve this problem, the characterizing part of claim 1 provides that time signals a global time base that state signals are generated by a Transducers of the device are derived, that the time signals are evaluated and the evaluated status signals in each case as a function of the status signals be cached and that from the cached signals of the Absolute state assigned to the transmitter is determined with the aid of a computing unit becomes.  

Mit den Merkmalen des Anspruchs 2 lassen sich weitere absolute Zustände auch bei gekoppelten Bewegungen präzise darstellen. Eine Bestimmung relativer Zustände bzw. absoluter Zustandsänderungen mehrerer Elemente sieht Anspruch 3 vor. Ansprüche 4 und 5 betreffen Ausgestaltungen für unterschiedliche Vorrichtungen, so daß ein aufwendiger Neuentwurf einer entsprechenden Anordnung entfallen kann.With the features of claim 2, further absolute states can also be precisely represent coupled movements. A determination of relative states or absolute state changes of several elements are provided in claim 3. Claims 4 and 5 relate to configurations for different devices, so that a time-consuming redesign of a corresponding arrangement can be omitted.

Anspruch 6 erlaubt die Berechnung von absoluten Zuständen zwischen den durch Messung gewonnenen Werten. Anspruch 7 betrifft die Erzeugung der Zeitsignale.Claim 6 allows the calculation of absolute states between the Measurement obtained values. Claim 7 relates to the generation of the time signals.

Ansprüche 8 und 9 betreffen die Signalverarbeitung bei bestimmten Gebertypen.Claims 8 and 9 relate to signal processing in certain types of sensors.

Entsprechend ist eine Anordnung gemäß Anspruch 10 gekennzeichnet durch eine globale Zeitbasis, einen Kanal, der eine Einrichtung zur Ableitung von Zustandssignalen aus Signalen eines Meßwertgebers der Vorrichtung, einen nachgeschalteten Bewerter und weiterhin einen ersten und einen zweiten Zwischenspeicher für die gezähiten Zustandssignale und die Zeitsignale der globalen Zeitbasis enthält, und durch eine Recheneinheit, die aus den zwischengespeicherten Zustandssignalen und den Zeitsignalen den jeweiligen absoluten Zustand ermittelt.Accordingly, an arrangement according to claim 10 is characterized by a global timebase, a channel that provides a facility for deriving State signals from signals from a sensor of the device, a downstream evaluators and further a first and a second Buffer for the counted status signals and the time signals of the global Contains time base, and by a computing unit, which from the cached State signals and the time signals the respective absolute state determined.

Die Ansprüche 11 bis 20 betreffen im wesentlichen Merkmale, die für die Durchführung der Verfahrensansprüche 2 bis 9 vorgesehen sind.Claims 11 to 20 relate essentially to features which are provided for the implementation of method claims 2 to 9 .

Anspruch 21 sieht die Verwendung des beanspruchten Verfahrens und/oder der beanspruchten Anordnung an einer angetriebenen Vorrichtung beispielsweise für ein Werkzeug, ein Werkstück und/oder eine Walze oder eine Welle vor.Claim 21 provides the use of the claimed method and / or the claimed arrangement on a driven device for example for a Tool, a workpiece and / or a roller or a shaft.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben.The invention is described below with reference to the drawings.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein Blockschaltbild für eine Anordnung zur Bestimmung absoluter Zustände, Fig. 1 is a block diagram of an arrangement for determination of absolute states,

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Ableitung der Zustandssignale, Fig. 2 is a diagram for explaining the derivation of the condition signals,

Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 1 und Fig. 3 is a diagram for explaining the operation of the arrangement according to Fig. 1 and

Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Berechnung von Zwischenzuständen. Fig. 4 is a diagram for explaining the calculation of intermediate states.

Das in Fig. 1 gezeigte Blockschaltbild hat als ein wesentliches Element eine globale Zeitbasis, die aus einem Oszillator 1 und einem Zeitzähler 2 aufgebaut ist. Der Oszillator 1 ist vorteilhaft programmierbar und erzeugt Taktimpulse T, die die gesamte Anordnung steuern. So taktet der Oszillator den Zeitzähler 2 und erzeugt am Ausgang des Zeitzählers die Zeitsignale der globalen Zeitbasis.The block diagram shown in FIG. 1 has an essential element, a global time base, which is constructed from an oscillator 1 and a time counter 2 . The oscillator 1 is advantageously programmable and generates clock pulses T which control the entire arrangement. The oscillator clocks the time counter 2 and generates the time signals of the global time base at the output of the time counter.

Die Meßwerterfassung und -verarbeitung erfolgt in einem Kanal K1. Der Oszillator taktet die Einrichtung 3 zur Ableitung von Zustandssignalen aus Signalen eines Meßwertgebers G, der im Ausführungsbeispiel ein Intrementalgeber sein soll, aber nicht notwendig sein muß. Die Einrichtung 3 zur Ableitung von Zustandssignalen, die als Impulsformerstufe ausgebildet sein kann, wertet die Geberimpulse ein- oder mehrfach aus und erzeugt umgeformte Impulse, d. h. Zustandssignale W und Steuersignale St.The measured value acquisition and processing takes place in a channel K1. The oscillator clocks the device 3 for deriving state signals from signals from a measuring transducer G, which in the exemplary embodiment is intended to be an integral encoder, but need not be necessary. The device 3 for deriving status signals, which can be designed as a pulse shaper stage, evaluates the encoder pulses one or more times and generates transformed pulses, ie status signals W and control signals St.

Ein Bewerter 4 verarbeitet die Zustandssignale W weiter, so daß die Ausgangssignale ein Maß für den gemessenen Zustand darstellen. Bei einem inkrementalen Geber, dessen Inkrementsignale auf einen Anfangszustand bezogen sind, bedeutet dies einen Zähler 4, so daß jedes Zustandssignal bzw. eine Flanke jedes Zustandssignals numeriert wird.An evaluator 4 processes the state signals W further, so that the output signals represent a measure of the measured state. In the case of an incremental encoder whose increment signals are related to an initial state, this means a counter 4 , so that each state signal or an edge of each state signal is numbered.

Der Kanal K1 enthält weiterhin einen als separates Element gezeichneten Teiler 5 bzw. eine Einrichtung 5 zur Teilung der Zustandssignale, an dem/der eingangsseitig ebenfalls die Zustands- und Steuersignale angelegt werden. Das Teilungsverhältnis n ist vorteilhaft programmierbar. Zähler 4 und Teilungseinrichtung 5 werden vom Oszillatortakt T synchronisiert. Die Teilungseinrichtung 5 kann in den Zähler 4 integriert sein, beispielsweise kann der Zähler 4 als Vorwahlzähler oder als programierbarer Zähler derart ausgebildet sein, daß jeweils nach einer vorgegebenen Anzahl Zählschritte bzw. Signalflanken der Zustandssignale ein Steuersignal erzeugt wird, das dem Ausgangssignal Wn des Teilers 5 entspricht. Wesentlich ist nur, daß ein Steuersignal Wn mit vorzugsweise größerer Periodendauer als das Zustandssignal W erzeugt wird. Ein Rücksetzen des Zählers 4 ist mit der Erzeugung des Steuersignals Wn jedoch nicht verbunden. Die Teilungseinrichtung 5 ermöglicht eine einfache Anpassung der Anordnung an unterschiedliche Aufgaben.The channel K1 also contains a divider 5, drawn as a separate element, or a device 5 for dividing the status signals, to which the status and control signals are also applied on the input side. The division ratio n is advantageously programmable. Counter 4 and division device 5 are synchronized by the oscillator clock T. The division device 5 can be integrated in the counter 4 , for example the counter 4 can be designed as a preset counter or as a programmable counter in such a way that a control signal is generated after a predetermined number of counting steps or signal edges of the status signals, which corresponds to the output signal W n of the divider 5 corresponds. It is only essential that a control signal W n is generated with a preferably longer period than the status signal W. Resetting the counter 4 is not associated with the generation of the control signal W n . The division device 5 enables the arrangement to be easily adapted to different tasks.

Die Ausgänge des Zeitzählers 2 und des Bewerters 4 sind an die Speichereingänge eines jeweils zugeordneten Zwischenspeichers 7 bzw. 6 angeschlossen, die gleichzeitig vom Steuersignal Wn des Teilerausgangs bewertet werden. The outputs of the time counter 2 and the evaluator 4 are connected to the memory inputs of a respectively assigned buffer 7 and 6 , which are evaluated simultaneously by the control signal W n of the divider output.

Der Zwischenspeicher 7 speichert auf diese Weise die globalen Zeitpunkte jeder n-ten durch die Gebersignale ausgelösten Flanke eines Zustandssignals.In this way, the buffer memory 7 stores the global times of every nth edge of a status signal triggered by the encoder signals.

Der Zwischenspeicher 6 speichert den Zählerstand bzw. die Nummer der gemessenen und ausgewerteten Gebersignalflanke. Beide Zwischenspeicher 6 und 7 kommunizieren mit einer Recheneinheit R, beispielsweise über einen Bus B. Der Rechner steuert dabei den Zugriff auf die Zwischenspeicher nach einem festgelegten Protokoll.The buffer memory 6 stores the counter reading or the number of the measured and evaluated sensor signal edge. Both buffers 6 and 7 communicate with a computing unit R, for example via a bus B. The computer controls the access to the buffers according to a defined protocol.

Aus den zwischengespeicherten Zeitpunkten der globalen Zeitbasis und den gezahlten Zustandssignalen berechnet der Rechner R die Zeitkoordinaten und die Zustandskoordinaten, die den vermessenen absoluten Zustand eines Elements der Vorrichtung definieren. Die Art der Zustandskoordinaten hängt vom Gebertyp ab und kann mechanische Zustandsgrößen wie Ortskoordinaten oder deren Änderungen oder elektrische bzw. andere Zustandsgrößen umfassen.From the cached times of the global time base and the paid The computer R calculates the time coordinates and the state signals State coordinates that represent the measured absolute state of an element of the Define device. The type of state coordinates depends on the encoder type and can mechanical state variables such as location coordinates or their changes or include electrical or other state variables.

Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Zustandskoordinate, z. B. eine vermessene Ortskoordinate, in ihrem Kennlinienverlauf bekannt und dieser in der Recheneinheit gespeichert ist. Dies kann oftmals durch eine Kennlinienaufname des Meßwertgebers G mit einer separaten Meßmethode und anschließender Abspeicherung der Werte geschehen. Dann können zu jedem durch die Teilungseinrichtung 5 erhaltenen Speicherwert bzw. absoluten Zustand zu jedem Zeitpunkt zwischen den Signalflanken des Steuersignals Wn Zwischenzustände berechnet werden. Die erreichbare Genauigkeit liegt in der Größenordnung der Periodendauer der Zeitsignale bzw. der Zeitzählschritte zwischen zwei Teilerflanken.It proves to be advantageous if the state coordinate, e.g. B. a measured location coordinate, known in its characteristic curve and this is stored in the computing unit. This can often be done by recording the characteristic curve of the transducer G with a separate measurement method and then storing the values. Then, 5 storage value obtained or absolute state can n intermediate states are calculated at any time between the signal edges of the control signal W to each by the dividing means. The accuracy that can be achieved is in the order of magnitude of the period of the time signals or the time counting steps between two divider edges.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung aus globaler Zeitbasis 1 und 2, Kanal K1 und angeschlossenem Rechner R kann in einfacher Weise durch Wahl des Teilungsverhältnisses 1:n an unterschiedliche Aufgaben bzw. Meßwertgeber angepaßt werden. Aufgrund der Programmierbarkeit des Teilungsverhältnisses können bestimmte Gegebenheiten sehr flexibel berücksichtigt werden, wie flache oder steile Geberkennlinien oder Geberkennlinienteilbereiche, so daß eine optimale Genauigkeit bei der Bestimmung der Absolutzustände möglich ist.The arrangement of global time bases 1 and 2 , channel K1 and connected computer R shown in FIG. 1 can be adapted in a simple manner to different tasks or sensors by choosing the division ratio 1: n. Due to the programmability of the division ratio, certain circumstances can be taken into account very flexibly, such as flat or steep encoder characteristic curves or partial encoder characteristic ranges, so that optimum accuracy is possible when determining the absolute states.

Besondere Vorzüge entfaltet das beanspruchte Verfahren und die Anordnung bei der Erfassung und Vermessung mehrerer absoluter Zustände. In diesem Fall sind modulartig weitere Kanäle, wie durch den Kanal K2 symbolisch angedeutet, vorgesehen, die die gleiche globale Zeitbasis wie Kanal K1 haben und ebenfalls an den Rechner R angeschlossen sind. Mit einer derartigen Ausgestaltung lassen sich unter Verwendung entsprechender Meßwertgeber auch gekoppelte Zustände mit hoher Auflösung absolut bestimmen. Dazu zählen auch die eingangs erwähnten gekoppelten Bewegungen wie Rotation - Rotation, Rotation - Translation oder Translation - Translation. In jedem der Fälle kann über das jeweilige programmierbare Teilungsverhältnis eine optimale Bestimmung der absoluten Zustände und gegebenenfalls der Zwischenwerte berechnet werden.The claimed method and the arrangement of the Acquisition and measurement of several absolute states. In this case module-like further channels, as symbolically indicated by channel K2,  provided that have the same global time base as channel K1 and also to the Computer R are connected. With such a configuration can be under Use of corresponding sensors also coupled states with high Determine resolution absolutely. This also includes the coupled ones mentioned at the beginning Movements such as rotation - rotation, rotation - translation or translation - Translation. In each of the cases, the respective programmable Division ratio an optimal determination of the absolute states and if necessary, the intermediate values can be calculated.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Auswertung von Gebersignalen. Angenommen ist der inkrementale Meßwertgeber G. Der Geber erzeugt die Signale U1, U2 und ein nicht dargestelltes Nullsignal U0, das den Bezugszustand angibt. Diese Signale werden in der Einrichtung 3 ein- oder mehrfach ausgewertet. In Fig. 2 ist eine Vierfachauswertung vorgesehen, bei der sowohl die positive als auch die negative Flanke jedes der Signale U1 und U2 einen Zustandsimpuls W auslöst. Fig. 2 shows a diagram for explaining the evaluation of sensor signals. Incremental transducer G is assumed. The transducer generates signals U1, U2 and a zero signal U0 (not shown), which indicates the reference state. These signals are evaluated in the device 3 one or more times. A quadruple evaluation is provided in FIG. 2, in which both the positive and the negative edge of each of the signals U1 and U2 trigger a status pulse W.

Zusätzlich werden Steuersignale St erzeugt, die die Richtung der erkannten Zustände und das Auftreten des Nullsignals U0 charakterisieren. Entsprechend sind die Steuersignale in der Lage, den nachgeschalteten Zähler 4 zu löschen oder in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zählen zu lassen. Selbstverständlich ist dabei angenommen, daß die Zähler der Kanäle und der globalen Zeitbasis für einen ordnungsgemäßen Betrieb ausgebildet sind, z. B. als Vorwärts-/Rückwärtszähler mit Rücksetzeingängen. Je nach Anwendungsfall kann vorgesehen sein, den Inhalt eines Vorwahlregisters als Anfangswert zu laden.In addition, control signals St are generated which characterize the direction of the recognized states and the occurrence of the zero signal U0. Accordingly, the control signals are able to clear the downstream counter 4 or to have them count in the forward or reverse direction. Of course, it is assumed that the counters of the channels and the global time base are designed for correct operation, e.g. B. as an up / down counter with reset inputs. Depending on the application, provision can be made to load the content of a preselection register as the initial value.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm mit der zeitlichen Zuordnung der Zustandssignale W, der Taktsignale T des Oszillators 1 und der Signale Wn des Teilers 5. Im Ausführungsbeispiel haben die Teilerausgangssignale Wn die doppelte Periodendauer im Vergleich zu den Zustandssignalen und die vierfache Periodendauer im Vergleich zum Oszillatortakt. Jede positive Flanke des geteilten Signals Wn löst einen Speichervorgang durch die Zwischenspeicher 6 und 7 aus, die die aufgelaufenen Zählerwerte mit den aktuellen Zustandssignalen und den zugehörigen Zeitpunkten übernehmen und speichern. Fig. 3 shows a diagram with the temporal assignment of the state signals W, T of the clock signals of the oscillator 1 and the signals W n of the divider. 5 In the exemplary embodiment, the divider output signals W n have twice the period in comparison to the status signals and four times the period in comparison to the oscillator clock. Each positive edge of the divided signal W n triggers a storage process through buffers 6 and 7 , which accept and store the accumulated counter values with the current status signals and the associated times.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel für eine Kennlinie des Meßwertgebers G, bei der die Ortskoordinate x einem Geberinkrement i durch eine Kalibrierung fest zugeordnet ist. FIG. 4 shows an example of a characteristic curve of the transducer G, in which the location coordinate x is permanently assigned to an encoder increment i by calibration.

Dies ist in der Recheneinheit R gespeichert. Im Beispiel haben die Inkremente i = 0, . . . , 12 voneinander jeweils den gleichen Abstand x = 1 µm. Bei der beanspruchten Bestimmung der absoluten Lage x ergeben sich für die einzelnen von den Inkrementen ausgelösten Signalflanken bzw. die zugeordneten Zustandssignale die von der globalen Zeitbasis ermittelten Zeiten t0 bis t12.This is stored in the computing unit R. In the example, the increments i = 0,. . . , 12 each have the same distance x = 1 µm. In the claimed determination of the absolute position x, the times t 0 to t 12 determined by the global time base result for the individual signal edges triggered by the increments or the assigned status signals.

Die Recheneinheit R ermittelt die Absolutlage an den Stützpunkten i = 0, . . . , 12. Daraus können im Rahmen einer vorgegebenen Taktfrequenz und eines im Rechner eingesetzten Verfahrens zur Interpolation zu jedem Zeitpunkt zwischen den Zeiten t0, . . . ,t12 die entsprechenden Lagen bzw. Ortskoordinaten ausgegeben werden. Bei mehreren Kanälen K1 und K2 bzw. noch weiteren Kanälen lassen sich mit hoher Genauigkeit entsprechende Zustände ermitteln, gerade wenn eine Kopplung zwischen den Zuständen existiert, da alle gewonnenen Werte dieselbe globale Zeitbasis als Referenz verwenden. Der Rechner kann dann in einfacher Weise auch die relativen Zustände gekoppelter Elemente ermitteln und als Dateninformation an seinen Ausgängen zur Verfügung stellen, wo sie weiterverarbeitet werden kann.The computing unit R determines the absolute position at the support points i = 0. . . , 12. From this within the framework of a predetermined clock frequency and a method used in the computer for interpolation at any time between times t 0,. . . , t 12 the corresponding positions or location coordinates are output. In the case of a plurality of channels K1 and K2 or still further channels, corresponding states can be determined with high accuracy, especially if there is a coupling between the states, since all the values obtained use the same global time base as a reference. The computer can then easily determine the relative states of coupled elements and make it available as data information at its outputs, where it can be further processed.

Claims (21)

1. Verfahren zur Bestimmung absoluter Zustände an einer Vorrichtung, insbesondere der absoluten Lage eines Werkstücks oder eines Werkzeugs an einer Maschine, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • a) Zeitsignale einer globalen Zeitbasis (1, 2) werden erzeugt,
  • b) Zustandssignale (W), die von einem Meßwertgeber (G) der Vorrichtung abgeleitet sind, werden bewertet,
  • c) die Zeitsignale und die bewerteten Zustandssignale werden jeweils in Abhängigkeit von den Zustandssignalen (W) zwischengespeichert und
  • d) aus den zwischengespeicherten Signalen wird der dem Meßwertgeber (G) zugeordnete absolute Zustand mit Hilfe einer Recheneinheit (R) ermittelt.
1. A method for determining absolute states on a device, in particular the absolute position of a workpiece or a tool on a machine, characterized by the following steps:
  • a) time signals of a global time base ( 1 , 2 ) are generated,
  • b) status signals (W) which are derived from a measuring value transmitter (G) of the device are evaluated,
  • c) the time signals and the evaluated status signals are each buffered as a function of the status signals (W) and
  • d) from the temporarily stored signals, the absolute state assigned to the transmitter (G) is determined with the aid of a computing unit (R).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder weitere absolute Zustand, der einem anderen Meßwertgeber zugeordnet ist, mit Bezug auf die Zeitsignale der globalen Zeitbasis (1, 2) absolut bestimmt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that each further absolute state, which is assigned to another transmitter, is determined absolutely with reference to the time signals of the global time base ( 1 , 2 ). 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem weiteren Schritt absolute Zustände, die einem Meßwertgeber zugeordnet sind, relativ bezüglich der übrigen absoluten Zustände berechnet werden.3. The method according to claim 2, characterized, that in a further step absolute states assigned to a transmitter are calculated relative to the other absolute states. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenspeicherung der Zeitsignale und der bewerteten Zustandssignale von jedem n-ten Zustandssignal ausgelöst wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3,  characterized, that the intermediate storage of the time signals and the evaluated status signals from every nth status signal is triggered. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert n programmiert wird.5. The method according to claim 4, characterized, that the value n is programmed. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem ermittelten absoluten Zustand und einer vorgegebenen Zustandskennlinie weitere Zustände berechnet werden.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized, that from an determined absolute state and a predetermined state characteristic further states can be calculated. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsignale der globalen Zeitbasis durch Zählen von Taktsignalen (T) eines Oszillators (1) erzeugt werden.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the time signals of the global time base are generated by counting clock signals (T) of an oscillator ( 1 ). 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zustandssignale von Inkrementsignalen des zugeordneten Meßwertgebers (G) abgeleitet werden.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized, that the status signals of increment signals of the assigned sensor (G) be derived. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zustandssignale (W) abhängig von Signalen des zugeordneten Meßwertgebers (G) vorwärts- oder rückwärts gezählt werden.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized, that the status signals (W) are dependent on signals from the assigned sensor (G) can be counted up or down. 10. Anordnung zur Bestimmung absoluter Zustände an einer Vorrichtung, insbesondere der absoluten Lage eines Werkstücks oder eines Werkzeugs an einer Maschine, gekennzeichnet durch
eine globale Zeitbasis (1, 2),
einen Kanal (K1), der eine Einrichtung (3) zur Ableitung von Zustandssignalen (W) aus Signalen eines Meßwertgebers (G) der Vorrichtung und einen nachgeschalteten Bewerter (4) und weiterhin einen ersten und einen zweiten Zwischenspeicher (6, 7) für die gezählten Zustandssignale und die Zeitsignale der globalen Zeitbasis (1, 2) enthält, und durch
eine Recheneinheit (R), die aus den zwischengespeicherten Zustandssignalen und den Zeitsignalen den jeweiligen absoluten Zustand ermittelt.10. Arrangement for determining absolute conditions on a device, in particular the absolute position of a workpiece or a tool on a machine, characterized by
a global time base ( 1 , 2 ),
a channel (K1), which has a device ( 3 ) for deriving state signals (W) from signals from a transducer (G) of the device and a downstream evaluator ( 4 ) and further a first and a second buffer ( 6 , 7 ) for the includes counted status signals and the time signals of the global time base ( 1 , 2 ), and by
a computing unit (R) which determines the respective absolute state from the temporarily stored state signals and the time signals. 11. Anordnung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch wenigstens einen weiteren Kanal (K2) für jeden zu bestimmenden absoluten Zustand eines zugeordneten Meßwertgebers, wobei der weitere Kanal (K2) mit der globalen Zeitbasis (1, 2) und der Recheneinheit (R) verbunden ist.11. The arrangement according to claim 10, characterized by at least one further channel (K2) for each absolute state to be determined of an associated transmitter, the further channel (K2) being connected to the global time base ( 1 , 2 ) and the computing unit (R) . 12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinheit (R) für jeden absoluten Zustand eines Meßwertgebers (6) den relativen Zustand bezüglich der den weiteren Kanälen zugeordneten absoluten Zustände ermittelt.12. The arrangement according to claim 11, characterized in that the computing unit (R) for each absolute state of a transmitter ( 6 ) determines the relative state with respect to the absolute states assigned to the other channels. 13. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kanal (K1, K2) eine Einrichtung (5) zur Teilung der Zustandssignale enthält, die die zugeordneten Zwischenspeicher (6, 7) steuert.13. Arrangement according to one of claims 10 to 12, characterized in that each channel (K1, K2) contains a device ( 5 ) for dividing the status signals, which controls the assigned buffer ( 6 , 7 ). 14. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (1) und/oder jede Einrichtung (5) zur Teilung der Zustandssignale programmierbar sind.14. Arrangement according to one of claims 10 to 13, characterized in that the oscillator ( 1 ) and / or each device ( 5 ) for dividing the status signals are programmable. 15. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die globale Zeitbasis einen Oszillator (1) und einen Zeitzähler (2) enthält.15. Arrangement according to one of claims 10 to 14, characterized in that the global time base contains an oscillator ( 1 ) and a time counter ( 2 ). 16. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenspeicher (6, 7) mit der Recheneinheit (R) über einen Bus (B) kommunizieren. 16. Arrangement according to one of claims 10 to 15, characterized in that the intermediate memories ( 6 , 7 ) communicate with the computing unit (R) via a bus (B). 17. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (3) zur Ableitung von Zustandssignalen mit einem inkrementalen Meßwertgeber (G) verbunden ist.17. Arrangement according to one of claims 10 to 16, characterized in that the device ( 3 ) for deriving state signals is connected to an incremental transmitter (G). 18. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewerter (4) jedes Kanals (K1, K2) als Vorwärts-/Rückwärtszähler ausgebildet ist.18. Arrangement according to one of claims 10 to 17, characterized in that the evaluator ( 4 ) of each channel (K1, K2) is designed as an up / down counter. 19. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewerter (4) jedes Kanals voreinstellbar ist.19. Arrangement according to one of claims 10 to 18, characterized in that the evaluator ( 4 ) of each channel can be preset. 20. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (1) die Einrichtung (3) zur Ableitung von Zustandssignalen, den Bewerter (4) und die Einrichtung (5) zur Teilung der Zustandssignale taktet.20. Arrangement according to one of claims 13 to 19, characterized in that the oscillator ( 1 ) clocks the device ( 3 ) for deriving state signals, the evaluator ( 4 ) and the device ( 5 ) for dividing the state signals. 21. Verwendung eines Verfahrens und/oder einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20 zur Bestimmung der absoluten Lagen von Elementen wie einem Werkstück, einem Werkzeug, einer Welle und/oder einer Walze an einer angetriebenen Vorrichtung.21. Use of a method and / or an arrangement according to one of the Claims 1 to 20 for determining the absolute positions of elements such as one Workpiece, a tool, a shaft and / or a roller on a driven Contraption.
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