CH636700A5 - Digitale elektrische laengen- oder winkelmesseinrichtung. - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine digitale elektrische Län- benen Analogsignale (Primärsignale) an eine Widerstandskette gen- oder Winkelmesseinrichtung zur Bestimmimg der Lage gelegt, die eine Reihe einstellbarer Potentiometer aufweist, zweier relativ zueinander verschiebbarer Obj ekte, mit einem Durch Abgriff der Potentiometer können eine Vielzahl von Se-Massstab und diesen abtastenden Abtasteinrichtungen zum Er- 55 kundärsignalen erzeugt werden, die zwischen den Primärsigna-zeugen von mindestens zwei zueinander phasenverschobenen len liegen und somit eine Interpolation ermöglichen (z.B. CH-Messignalen, die in mindestens zwei binäre Messignale umge- PS 407 569).
wandelt werden und einer Baueinheit zum Erzeugen von ein Anordnungen mit Widerstandsnetzwerken zum Erzeugen
Massstabinkrement unterteilenden Zwischenwerten, wobei eine von Sekundärsignalen lassen bei der praktischen Anwendung Auswertebaueinheit für die binären Messignale, die Baueinheit eo keinen hohen Unterteilungsfaktor zu. Der hierfür erforderliche zum Erzeugen der Zwischenwerte und eine Auswerte-Anzeige- Schaltungsaufwand, der mit zunehmendem Unterteilungsfaktor baueinheit an einen Rechner angeschlossen sind, der die Aus- enorm ansteigt, setzt einer breiten Anwendung insbesondere in werte-Anzeigebaueinheit steuert. konstruktiver, fertigungstechnischer und kostenmässiger Hin-
Lichtelektrische digitale Längen- oder Winkelmesseinrich- sieht Grenzen. Da die die Zwischenwerte darstellenden Sekun-tungen zur Bestimmung der Lage zweier relativ zueinander ver- 65 därsignale direkt aus den analogen, phasenverschobenen Mess-schiebbarer Objekte, wie Bett und Schlitten einer Mess- oder Signalen abgeleitet werden, gehen deren momentane Amplitu-Bearbeitungsmaschine sind in den unterschiedlichsten Bauarten denwerte und Vorzeichen direkt in die Zwischenwerte ein. Die bekannt. Gemäss der Forderung nach grosser Genauigkeit sind Zwischenwerte können auch mit Hilfe eines Rechners aus den
000 001 00
gesp. Codewert: - 60
3 636 700
bereits digitalisierten Messignalen gebildet werden, wie dies in so wird in den Codewertspeicher 60 eingespeichert und in der der nicht vorveröffentlichten CH-PS 628 426 beschrieben ist. Anzeige erscheint 000 000 00. Eine Bewegung um Vio [im auf
Die Impulszählung ist dadurch nur in grösseren Schritten Codewert 61 führt zur Anzeige 000 000 01 (Ergebnis aus anste-
(z.B. entsprechend alle 100) notwendig. Dies ermöglicht die hendem Codewert plus Zähler minus gespeichertem Codewert)
hohe Auswertegeschwindigkeit. 5
Nachdem - wie vorbeschrieben - im Vor-/Rückwärtszähler Beispiel:
Z die vollen Intervalle, also die einzelnen Inkremente als Mess- Codewert: 61
wert für die Verschiebung gezählt werden, wird dieser Mess- Zähler: + 000 000
wert, der die Summe der Inkremente darstellt, in den Rechner qqq qqq ^
R eingespeist. Der Rechner R fragt ständig den Vor-/Rück- io wärtszähler Z ab, welche Signalkombination bei den binären SesP- Codewert: j- 60
phasenverschobenen Messignalen Sj' und S2' momentan vor- Anzeige: 000 000 01 liegt. Ferner fragt der Rechner R ständig die Baueinheit C zum
Erzeugen der Zwischenwerte ab, welche Zwischenwerte eben- Bei weiterer Bewegung auf Codewert 99 erscheint dement-
falls in den Rechner R eingespeist werden. Der Rechner R ver- 15 sprechend in der Anzeige 000 000 39.
gleicht ständig den momentanen Zustand der Signalkombinatio- Eine erneute Bewegung um'1/to [im in gleicher Richtung nen der binären Messignale Sj', S2' und die momentane Lage führt zum Codewert 00 und damit an den Anfang des Bereiches, der Zwischenwerte. Der Rechner R speist den gezählten Mess- jn dem die+1-Additionsbedingung gegeben ist. In diesem Bewert in die Auswerte-Anzeigebaueinheit A ein. Wenn die Lage- reich wird zum Zählerstand 1 addiert. Damit ergibt sich nun beziehung der Zwischenwerte zu den binären Messignalen Sj ', 20 folgender Zustand:
S2 fehlerhaft ist — wie nachstehend zur Figur 2 beschrieben wird
-, erkennt der Rechner R aus der momentanen Signalkombina- Codewert: 00 tion der binären Messignale Sx', S2'und der momentanen Lage Zähler: + 000 000 des Zwischenwertes, dass er einen Korrekturwert in die Aus- Add.-Wert: + 1 werte-Anzeigebaueinheit A zur Korrektur des gezählten Messwertes einspeisen muss. Diese Zustände liegen vor, wenn das binäre 90°-Messignal S2' den binären Wert 0 hat, und der momentane Zwischenwert kleiner ist, als die Hälfte der Anzahl der Anzeige: 000 000 40 möglichen Zwischenwerte.
Der Rechner R ist zweckmässig ein Mikrocomputer. Die 30 Diese Addition von +1 zum Zählerstand bleibt bei weiterer
Vorzeichenbildung erfolgt ebenfalls softwarenmässig im Rech- Bewegung in gleicher Richtung bis zum Wechsel des 90°-Signals ner R. Selbstverständlich kann über die Ausgänge des Rechners S2' nach binär 1 erhalten. Dieser Wechsel führt gemäss der
R auch eine andere Datenausgabe erfolgen (Druckeransteue- Einfachauswertung zu einem Vorwärts-Zählimpuls, so dass in rung, Maximal-Minimalwerterfassung usw.). Die eindeutige Zu- der Anzeige das Aufheben der Addition von +1 nicht erscheint
Ordnung des codierten Zwischenwertes an den gezählten Wert 35 (kontinuierliche Anzeige).
geschieht dadurch, dass beim Vorliegen der vorgegebenen Signalkombinationen der zum Zählen verwendeten Rechtecksi- Beispiel:
gnale S/, S2' und der codierten Zwischenwerte eine +1 zum Vor dem Wechsel des 90°-Signals nach dem Wechsel des 90°-
Zählerstand addiert wird. Signals
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist «b» der Bereich der Zwischen- 4o werte, in dem ein Korrekturwert z.B. « + 1» in die Anzeige Codewert: 30 31
eingegeben wird. Nach dem Überschreiten seines Maximums Zähler: + 000 000 + 000 001
von z.B. «99» beginnt der Zwischenwert wieder mit «0,1,2» Add.-Wert: _+ 1 + 0 .
usw ohne dass jedoch der nächste Zählimpuls von der Zähl- Codewert: 000 001 30 000 001 31
flanke des Messignals ausgelost wurde. Wenn m diesem Bereich 45° _ 60 — 60
also der Verlauf der Messwerte beispielsweise 3,97,3,98,3,99 »
lauten würde, dann wären die nächsten Schritte 3,00,3,01,3,02 000 000 70 000 000 71 usw. Dieses falsche Ergebnis aufgrund der fehlerhaften Lagebeziehung von Messignalen und Zwischenwerten wird durch die In analoger Weise lassen sich auch sogenannte Setzwerte Addition von « 1 » in der Anzeige korrigiert, also 4,00,4,01, so verarbeiten, wie das bei herkömmlichen Zählern üblich ist. Der 4,02 usw., bis die nächste Zählflanke den Messwert «4» liefert in einem Speicher auf bekannte Weise eingelesene Setzwert und die Anzeige schaltet. Die Korrektur entfällt ab diesem Mo- wird laufend auf das aus der Zuordnung von Codewert und ment. Zählerstand entstehende Messergebnis addiert.
Nach dem Einschalten der Messeinrichtung erscheint z.B. Die Erfindung ist auch nicht auf lichtelektrische Messein-
beim einem Vio (im-Zähler Z der Codewert an der Anzeige- 55 richtungen beschränkt, sondern lässt sich ebenso vorteilhaft stelle für Vio (im und [im. Der Zähler Z wird beim Einschalten auch in Verbindung mit induktiven, magnetischen, kapazitiven gelöscht. Durch Betätigen einer nicht gezeigten Löschtaste kann Messeinrichtungen einsetzen.
der Zähler Z auf Null gestellt und der an dieser Stelle anstehen- Ebenfalls lässt sich die Erfindung auch vorteilhaft bei nume-
de Codewert einschliesslich der evtl. + 1-Addition in einem inte- risch gesteuerten Maschinen anwenden.
grierten Speicher abgespeichert und anschliessend von der An- 60 Die Erfindung ist auch nicht darauf beschränkt, dass die zeige subtrahiert werden, so dass in der Anzeige Null erscheint. Analogsignale etwa sinusförmig sind, sondern sie ist auch z.B.
Wird z.B. die Löschtaste an einer Stelle Codewert=60 betätigt, bei dreieckförmigen Signalen anwendbar.
C
1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
- 636 700 2PATENTANSPRÜCHE die Teilungsintervalle möglichst klein zu wählen. Dieser Forde-1. Digitale elektrische Längen- oder Winkelmesseinrichtung rung steht jedoch die im gleichen Masse zunehmende Zählge-zur Bestimmung der Lage zweier relativ zueinander verschieb- schwindigkeit der Zähler entgegen. Das Auflösungsvermögen barer Objekte, mit einem Massstab und diesen abtastenden Ab- derartiger Messeinrichtungen ist also durch die Gitterkonstante tasteinrichtungen zum Erzeugen von mindestens zwei zueinan- s der benutzten Präzisionsmassstäbe bzw. durch die Zählfrequenz der phasenverschobenen Messignalen (Sx, S2), die in mindestens der Zähler begrenzt. Es sind Massnahmen bekannt, bei denen zwei binäre Messignale (S/, S2') umgewandelt werden und ei- mit Hilfe von elektrischen Unterteilungen das Auflösungsver-ner Baueinheit zum Erzeugen von ein Massstabinkrement un- mögen gesteigert wird.terteilenden Zwischenwerten, wobei eine Auswertebaueinheit Mit zunehmender Unterteilung wird jedoch der Schaltungs für die binären Messignale, die Baueinheit zum Erzeugen der io aufwand zum Anschluss der feinen Zwischenwerte an die gröbe-Zwischenwerte und eine Auswerte-Anzeigebaueinheit an einen re Grundteilung immer grösser, so dass die Anzahl der Tei-Rechner angeschlossen sind, der die Auswerte-Anzeigebauein- lungsschritte praktisch sehr begrenzt ist.heit steuert, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem vorgege- Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Messeinrichtung der ein-benen binären Zustand der Signalkombination der von den Ab- gangs genannten Art zu schaffen, die die Nachteile der bekann-tasteinrichtungen (AK) erzeugten, zueinander phasenverscho- is ten Anordnungen nicht aufweist, und die es ermöglicht, bei ge-benen umgewandelten, binären Messignale (Sj ', S2') mit Hilfe gebener Zählfrequenz des Zählers die Messgeschwindigkeit zu des Rechners (R) ein Korrekturwert an der Auswerte-Anzeige- erhöhen und eine nahezu beliebige Unterteilung zu realisieren, baueinheit (A) anliegt, wenn der in der Baueinheit (C) zum Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeich-Eizeugen der Zwischenwerte gebildete momentane Zwischen- nenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.wert in einem vorgegebenen Teilbereich der möglichen Zwi- 20 Auf der Zeichnung zeigen schenwerte liegt. Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispieles der
- 2. Messeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Längen- oder Winkelmesseinrichtung nach der Erfindung und die folgenden Merkmale: Fig. 2 ein der Erläuterung dienendes Diagramm mit zwei a) die Auswertebaueinheit für die binären Messignale um- phasenverschobenen binären Messignalen.fasst einen Vor-Rückwärts-Zähler (Z) und die von den Abtast- 25 Auf einem Massstab M ist eine Teilung mit relativ grosser einrichtungen (AK) erzeugten phasenverschobenen Messignale Gitterkonstante G aufgetragen. Ein Abtasteinrichtungen ent-(Sl5 S2) sind zum einen an die Baueinheit (C) zur Erzeugung der haltender Abtastkopf AK tastet diese Teilung ab und liefert Zwischenwerte und zum anderen über Triggerstufen (T1; T2) Signale Sb S2 mit einer Phasenverschiebung von 90°. Die beiden umgewandelt und an den Vor- Rückwärts-Zähler (Z) ange- Signale Sx, S2 werden in Verstärkern Vl5 V2 verstärkt und zum schlössen; 30 einen einer Baueinheit C zum Erzeugen von das Massstab-b) der Rechner (R) ist zur Zuordnung der in der Baueinheit inkrement unterteilenden Zwischenwerten, zum andern nach (C) zum Erzeugen der Zwischenwerte codierten Zwischenwerte Triggerung in Triggerstufen T1; T2 einem als Auswertebauein-zum Zählerstand eingerichtet, wobei an den Ausgängen des heit für die vollen Intervalle verwendeten Vor-/Rückwärtszäh-Rechners (R) die Auswerte-Anzeigebaueinheit (A) angeschlos- 1er Z zugeführt, der auch einen Richtungsdiskriminator enthält, sen ist. 35 Im Vor-/Rückwärtszähler Z werden die getriggerten Signale
- 3. Messeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- Sx', S2' nach dem Prinzip der Einfachsauswertung gezählt (nur kennzeichnet, dass der vom Rechner (R) in die Auswerte-An- aus dem Wechsel des 90°-Signals S2', während das 0°-Signal zeigebaueinheit (A) einspeisbare Korrekturwert den Wert +1 Sx' = 1 ist, werden Zählimpulse abgeleitet). In der Baueinheit C hat. zum Erzeugen der Zwischenwerte wird aus den analogen Signa-
- 4. Messeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- 40 len S1; S2 eine Unterteilung des Massstabinkrements in eine kennzeichnet, dass die phasenverschobenen binären Messignale nahezu beliebige Anzahl von codierten Zwischenwerten (z.B. (S/, S2') ein 900 phasenverschobenes (S2')- Signal enthalten 100) vorgenommen. Diese codierten Zwischenwerte sind von und dass der Korrekturwert an der Auswerte-Anzeigebauein- der Amplitude und vom Vorzeichen der 0°- und 90°-Signale Sx, heit (A) anliegt, falls das 90°-Signal (S2') den binären Wert 0 S2 und damit von der Position des Messystems abhängig.hat, und falls der codierte Zwischenwert kleiner ist, als die Hälf- 45 Der Aufbau einer solchen Baueinheit C zum Erzeugen von te der Anzahl der möglichen Zwischenwerte. Zwischenwerten kann beliebig sein, sofern nur an ihrem Aus-
- 5. Messeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- gang eine vorgegebende Anzahl von Zwischenwerten pro Mass-kennzeichnet, dass der Rechner (R) ein Microcomputer ist. stabinkrement darstellende Signale anstehen.So sind z.B.50 bei einer bekannten Anordnung zur Interpolation — wie sie am häufigsten eingesetzt wird - die zueinander phasenverscho-
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