DE946779C - Verfahren zur Abtastung von Sollwertkurven mit Nachlaufsteuerung - Google Patents

Description

• Verfahren zur Abtastung von Sollwertkurven mit Nachlaufsteuerung Bisher bekannte Verfahren zur Abtastung vorgegebener Sollwertkurven auf photoelektrischer Grundlage arbeiten nach einem Amplitudenverfahren, d. h. ein oder zwei photoelektrische Empfänger werden beispielsweise von einem reflektierten Lichtstrahl mehr oder weniger beaufschlagt, je nach welcher Seite die Sollwertkurve überschritten wird, wodurch eine richtungsabhängige Steuerung der photoelektrischen Empfänger über einen Verstärkermechanismus auf den Sollwert stattfindet. Diese Amplitudenverfahren haben erhebliche Nachteile hinsichtlich Nullpunktsicherheit, Abhängigkeit von der Lampenspannung des Strahlers und der Empfindlichkeit der photoelektrischen Empfänger, so daß die Nachlaufgenauigkeit nicht die gewünschten Werte erreicht. Es sind auch Abtastverfahren bekannt, bei denen ein kreisender Lichtpunkt die Sollwertkurve überstreicht und bei jeder Umdrehung zweimal passiert. je nachdem, ob sich der Lichtpunkt verschieden oder gleich lange auf jeder Seite der Kurve befindet, wird ein Stellvorgang ausgelöst oder nicht. Das hat den Nachteil, daß sich die Kurve, bezogen auf den Durchmesser des Kreises, den der Lichtpunkt beschreibt, nur langsam ändern kann, ihre Krümmung also eine bestimmte Grenze nicht überschreiten darf.
• Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden alle Nachteile dieser Verfahren beseitigt. Es werden um eine bis zwei Größenanordnungen höhere Genauigkeiten des Nachlaufes erzielt. Dieses Verfahren besteht entgegen dem Amplitudenverfahren in einem Zeitvergleichsverfahren zweier in der Phase verschobener Impulse, deren einer von der an sich bekannten photoelektrischen Abtastung der Kurve und der andere von einem Meßwertgeber herrührt, der von einem durch die-Phasenverschiebung gesteuerten Regler nachgeführt wird.
• Der Meßwertgeber leitet gegebenenfalls entsprechend der abzutastenden Kurve elektrische, mechanische oder elektromechanische, Schalt-, Steuer-oder Regelvorgänge ein. Vorzugsweise wird die Sollwertkurve auf rein rechtwinkliges Koordinatensystem aufgezeichnet und auf einen zylinderförmigen Körper aufgespannt. Das Verfahren soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Die Fig. i zeigt den Zylinder i, auf dem die abzutastende Sollwertkurve 2 aufgezeichnet ist. Der Zylinder i wird von dem Motor 3 in der an der Achse gezeichneten Pfeilrichtung angetrieben. Parallel zur Zylinderachse ist ein photoelektrischer Abtastkopf 4 auf einer Spindel 5 angeordnet, durch deren Drehung sich der Abtastkopf 4 in der Pfeilrichtung bewegt. Die Spindel 5 wird von dem Motor i i oder über ein Zwischengetriebe, das nicht gezeichnet ist, von der Hauptzylinderachse angetrieben. Diese parallel zur Zylinderachse verlanfende Bewegung des parallel 4 ,entspricht der Zeitachse des Koordinatensystems. Der photoelektrische ,Abtastkopf 4 entwirft auf der Zylinderoberfläche einen scharfen Lichtpunkt, der beim Durchlaufen der Sollwertkurve einen Lichtkontrast auf der Photozelle bewirkt, wodurch ein kurzzeitiger Sollwertimpuls entsteht. Auf der Stirnfläche des Zylinders i ist beispielsweise eine Stahlschneide 6 angeordnet, die in dem Magnetkopf 7 beim Vorheilauf einen Impuls erzeugt. Dabei entspricht eine ganze Umdrehung des Zylinders i nur einer sehr kleinen zu rücli#gelegten Strecke des Testkopfes 4. Magnetkopf 7 ist auf einem Zahnrad 8 angeordnet, das durch unabhängige Drehring gegenüber der Hauptantriebswelle des Zylinders i in der Phasenlage verstellt werden kann. Statt Magnetkopf und Stahlschneide kann auch hier eine Lichtquelle bzw. ein -daraus abgeblendeter Punkt oder Spalt und ein photoelektrischer Empfänger verwendet werden. Jeder Punkt der Sollwertkurve 2 entspricht dann einer bestimmten Stellung des Zahnrades 8 unter der Bedingung, daß- Soll-und Istimpuls zeitgleich erzeugt werden. Besteht zwischen Soll- und Istpunkt eine zeitliche Phasenverschiebung, so wird über eine richtungsabhängige Verstärkeranordnung das Ausgleichsverstellglied 9; z. B. ein Motor oder eine Kupplung, eine Steuerung herbeigeführt in dem Sinn, daß. über das Zwischengetriebe io das Zahnrad 8 stets so lange verstellt wird, bis zwischen dem Soll- und Istimpuls keine Phasenverschiebung mehr besteht. Auf diese Weise wird durch die jeweilige Stellring des Magnetkopfes 7 der Kurvenverlauf wiedergegeben.
• Setzt man auf die Achse des Zahnrades 8 Verstellglieder, z. B. den Schleifkontakt eines Wider-Standes oder einen Drehfeldgeber, dann kann man praktisch alle Vorgänge dem Kurvenverlauf entsprechend steuern und/oder den Sollwert auf einen Registrierstr.eifen aufzeichnen. Zur Umwandlung der phasenverschobenen Soll- und Istimpulse in richtungsabhängige Ströme oder Spannungen hat sich das in Fig. 2 dargestellte Verfahren vorzugsweise bewährt. Der Sollimpuls aus dem photoelektrischen Abtastkopf 4 und der Istimpuls aus dem Magnetkopf 7 wird je einem Verstärker 12 und 13 zugeführt und verstärkt auf die Meßwertstufe 14 gegeben. Diese wandelt phasenverschobene Impulse um in richtungsabhängige Rechteckimpulse der zeitlichen Dauer t, die gleich dem zeitlichen Abstand der Soll- -und Istimpulse sind. Die richtungsabhängigen Rechteckimpulse werden beispielsweise integriert, etwa durch Kondensatoraufladung, und ergeben über den Leistungsverstärker 15 die Steuerleistung für- das Ausgleichsverstellglied 9 (s. Fig. i) zur Nachsteuerung des Magnetkopfes 7.
• Die Vorteile des Zeitmeßverfahrens liegen in der hohen Genauigkeit, die bei der Abtastung erreicht werden kann. Diese beträgt, an praktischen Modellen erprobt, bei einem Zylinderumfang von iooo.mm bis o,o2 mm. Entsprechend erhält man für die Nachlaufgenauigkeit die gleiche Größenanordnung.-Die Anwendung dieses Verfahrens kommt vor allem in Frage für sehr genaue Programmregler, Kurssteuerungen, Kopiermaschinen, Integriermaschinen, die nach vorgegebenen Kurven oder Schablonen ablaufen sollen. Besonders ist jede Programmsteuerung auf diese ,einfache Weise zu erreichen. Die gewünschte Kurve wird in einem Koordinatensystem aufgezeichnet und entsprechend die Steuerung betätigt. Das ist gerade da mit Vorteil anzuwenden, wo die Programme ge-,vechselt werden.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur photoelektrischen Abtastüng von Söllwertkurven mit Nachlaufsteuerung, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Im= pulse auf ihre Phasenverschiebung hin verglichen werden, deren einer von der an sich bekannten photoelektrischen Abtastzng der Kurve und der andere von einem Meßwertgeber herrührt, der von einem durch die Phasenverschiebung gesteuerten Regler nachgeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber entsprechend der abzutastenden Kurve elektrische, mechanische oder elektromechanische Schalt-, Steuer- oder Regelvorgänge einleitet. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 67q.353, 883 5i2, 9oi 29i; Proc. Cambr. Phil. Soc. 35 (i939) S. 49'4 bis 505.