DD288221A5 - METHOD AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR SPEED-RELATED INTERPOLATION FACTOR SWITCHING - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur geschwindigkeitsabhaengigen Umschaltung des Interpolationsfaktors von Interpolatoren inkrementaler Weg- und Winkelmeszsysteme. Dabei liefert der Interpolator 1 ein digitales Signal, welches zur Zaehlung ueber einen Schalter 3 und ein ODER-Glied 5 oder ueber einen Schalter 3, einen niedrigwertigen Zaehlerbaustein 4 und ein ODER-Glied 5 an einem hoeherwertigen Zaehlerbaustein 6 bereitgestellt wird. Bei UEber- bzw. Unterschreitung der Frequenz des am Zaehlerbaustein 6 anliegenden Signals im Bezug auf einen am Frequenzdetektor 7 eingestellten Grenzwert erfolgt ueber eine Torschaltung 2 eine synchrone Umschaltung des Interpolators 1 und des Schalters 2 derart, dasz ein zugeordneter Ausgang 9 des Schalters 3 aktiviert wird und der entsprechende niedrigwertige Zaehlerbaustein 4 ab- oder zugeschaltet wird.{Verfahren; Schaltungsanordnung; Interpolationsfaktor; Umschaltung, geschwindigkeitsabhaengig; Meszsystem; Weg; Winkel, inkremental; Verfahrgeschwindigkeit}The invention relates to a method and a circuit arrangement for speed-dependent switching of the interpolation factor of interpolators incremental Weg- and Winkelmeszsysteme. In this case, the interpolator 1 provides a digital signal which is provided for counting via a switch 3 and an OR gate 5 or via a switch 3, a low-value Zaehlerbaustein 4 and an OR gate 5 to a higher-valued Zaehlerbaustein 6. When the frequency of the signal applied to the counter module 6 is exceeded or undershot with respect to a limit value set at the frequency detector 7, a synchronous switching of the interpolator 1 and the switch 2 takes place via a gate circuit 2 such that an associated output 9 of the switch 3 is activated and the corresponding low-value counter module 4 is switched off or on. {Method; Circuitry; interpolation; Switching, speed-dependent; Meszsystem; Path; Angle, incremental; traversing}
Description
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur geschwindigkeitsabhängigen Umschaltung des Interpolationsfaktors von Interpolatoren inkrementaler Weg- und Winkelmeßsysteme.The invention relates to a method and a circuit arrangement for the speed-dependent switching of the interpolation factor of interpolators incremental path and Winkelmeßsysteme.
Es ist bekannt, daß hei hohen Interpolationsfaktoren und hohen Verfahrgeschwindigkeiten hohe Frequenzen der Zählsignale am Interpolatortusgana der Auswerteeinrichtung auftreten. Damit wird der Dynamikumfang in Richtung hoher Verfahrgeschwindigkeit begrenzt, wobei in der Näks der Grenzfrequenz bei der Signalverarbeitung Unsicherheiten auftreten können.It is known that high frequencies of the count signals occur at the interpolator locus of the evaluation device with high interpolation factors and high travel speeds. Thus, the dynamic range is limited in the direction of high travel speed, where in the Näks the cutoff frequency in the signal processing uncertainties may occur.
Aus der DO-PS 244196 ist es bekannt, daß Interpolatoren inkrementaler Meßsysteme auch Zählsignale mit unterschiedlichen Wertigkeiten in paralleler Form bereitstellen und somit eine getrennte Grob- und Feinwertbearbeitung ermöglichen.From DO-PS 244196 it is known that interpolators incremental measuring systems also provide count signals with different valences in parallel form and thus allow a separate coarse and fine machining.
Die DE-OS 3412557 beschreibt eine Längenmeßeinrichtung, bei welcher bei der Auswertung der durch Abtastung der Meßverkörperung gewonnenen Signale grob- und feinauflösende Rechteckimpulsefolgen gebildet werden. Eine Überwachungsschaltung für die Meßspannung überwacht die Verfahrgeschwindigkeit des Abtastkopfes in bezug auf die Maßverkörperung, derart, daß nur die grobauflösenden Impulsfolgen ab einer bestimmten Verfahrgeschwindigkeit zur weiteren Auswertung gelangen.DE-OS 3412557 describes a length measuring device in which coarse and fine resolution rectangular pulse sequences are formed in the evaluation of the signals obtained by scanning the measuring sample. A monitoring circuit for the measuring voltage monitors the traversing speed of the scanning head with respect to the material measure, such that only the coarse-resolution pulse trains reach a further traversing speed for further evaluation.
Nachteilig ist der für die Synchronisation der Grob- und Feinimpulse notwendige hohe schaltungstechnische Aufwand, da die Überwachungsschaltung von den analogen Meßspannungen ausgeht.A disadvantage is the high circuit complexity required for the synchronization of the coarse and fine pulses, since the monitoring circuit starts from the analog measuring voltages.
Es ist das Ziel der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und den schaltungstechnischen Aufwand bei der Interpolation zu verringern.It is the object of the invention to eliminate the disadvantages of the prior art and to reduce the circuitry complexity in the interpolation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur geschwindigkeitsabhängigen Umschaltung des Interpolationsfaktors für inkrementale Meßsysteme zu schaffen, welche es mit einfachen schaltungstechnischen Mitteln erlauben, geschwindigkeitsabhängig den Interpolationsfaktor von Interpolatoren umzuschalten.The invention has for its object to provide a method and a circuit arrangement for speed-dependent switching of the interpolation factor for incremental measuring systems, which allow it with simple circuit means to switch speed-dependent the interpolation factor of interpolators.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren zur Umschaltung dos Interpolationsfaktors von Interpolatoren inkrementaler Weg- und Winkelmeßsysteme, wobei die von den Abtastelementen des Abtastkopfes bei der Abtastung einer Maßverkörperung gelieferten Abtastsignale einem Interpolator zugeführt werden, durch welchen sie interpoliert werden, dadurch gelöst, daß der Interpolator ein digitales Signal liefert, welches zur Zählung über einen Schalter, einen niedrigwertigen Zählerbaustein und ein ODER-Glied an einem Zählerbaustein einer höherwertigen Zählerbausteinkette bereitgestellt wird, und daß bei Über- bzw. Unterschreitung der Frequenz des am Eingang des höherwertigen Zählerbausteins anliegenden Signals im Bezug auf einen an einem Frequenzdetektor eingestellten Grenzwert über eine Torschaltung eine synchrone Umschaltung des Interpolators und des Schalters derart erfolgt, daß ein den entsprechenden Differenzen der Interpolationsfaktoren zugeordneter Ausgang des Schalters aktiviert wird und der entsprechende niedrigwertige Zählerbaustein ab- oder zugeschaltet wird. Gemäß einer weiteren Ausbildung des Verfahrens ist vorgesehen, daß das am Eingang des höherwertigen Zählerbausteins der Zählerbausteinkette anstehende Signal nach einer Freigabe über die Torschaltung die gleichzeitige Umschaltung auf einen niederwertigen Interpolationsfaktor am Steuereingang des Interpolators und auf den höherwertigen Zählerbaustein über den Ausgang des Schalters und des ODER-Gliedes vornimmt.According to the invention, this object is achieved in a method for switching the interpolation factor of interpolators incremental Weg- and Winkelmeßsysteme, wherein the supplied by the sensing elements of the scanning head in the scanning of a material measure sampling signals are supplied to an interpolator, by which they are interpolated, achieved in that the interpolator a digital signal which is provided for counting via a switch, a low-level counter module and an OR gate to a counter module of a high-order counter module chain, and that in case of overshoot or undershoot the frequency of the signal applied to the input of the high-order counter module with respect to a set on a frequency detector limit via a gate circuit synchronous switching of the interpolator and the switch takes place such that a the respective differences of the interpolation factors associated output de s switch is activated and the corresponding low-value counter module is switched off or switched on. According to a further embodiment of the method, it is provided that the signal present at the input of the higher-order counter module of the counter module chain after a release via the gate, the simultaneous switching to a low-order interpolation at the control input of the interpolator and the higher-value counter module via the output of the switch and the OR -Gliedes makes.
Es ist vorteilhaft, wenn bei einer mehrstufigen Umschaltung des Interpolationsfaktors die gleichzeitige Umschaltung nach Freigabe auch von dem Eingangsimpuls eines beliebig höhorwertigeren Zählerbausteins, jedoch mindestens von dem Eingangsimpuls des Zählerbausteins, auf den umgeschaltet werden soll oder der gerade als niedrigwertiger fungiert, ausgelöst wird.It is advantageous if in a multi-stage switching of the interpolation factor, the simultaneous switching to release also by the input pulse of any höhorwertigeren counter module, but at least from the input pulse of the counter module is to be switched to or just acting as a lower value is triggered.
Eine Anordnung zur geschwindigkeitsabhängigen Umschaltung des Interpolationsfaktors von Interpolatoren, welche den Meßsignalen liefernden Abtastelomenten nachgeschaltet sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Interpolator ein durch eine Torschaltung aktivierbarer Schalter und diesem einerseits direkt ausgangsseitig ein niodrigwertiger Zählerbaustein und andererseits ODER-Glieder nachgeordnet sind, daß ein jedes ODER-Glied ferner eingangsseitig mit dem zugeordneten niedrigwertigen Zählerbaustein, ausgangsseitig mit einem zugeordneten höherwertigen Zählerbaustein und vorzugsweise der zugeordnete höherwertige Zählerbaustein weiterhin mit der Torschaltung und mit einem, als Geschwindigkeitsindikator dienenden Frequenzdetektor, für den die bereitgestellten Interpolatorausgangssignale Ei an den ausgewählten Zählerbausteinen anstehen, verbunden sind.An arrangement for speed-dependent switching of the interpolation factor of interpolators, which are connected to the measuring signals supplied Abtastelomenten, is characterized in that the interpolator an activatable by a gate switch and on the one hand directly on the output side a niodrigwertiger counter module and on the other OR-members are arranged downstream, that each OR gate further input side with the associated low-value counter module, the output side with an associated higher-value counter module and preferably the associated higher-value counter module continue with the gate and with a serving as a speed indicator frequency detector, for which the provided Interpolatorausgangssignale Ei pending at the selected counter modules are connected ,
Vorteilhaft !st es, wenn ein mindestens ein binäres oder »in binär codiertes Signal liefernder Froquenzdetektor vorgesehen ist, wobei dieses Signal eine Schalthysterese besitzt und abhängig von der Verfahrgeschwindigkeit des Abtastkopfes gegenüber der Maßverkörperung ist und eine entsprechende Umschaltung des Interpolationsfaktors und des Schalters bewirkt. Es ist ferner vorteilhaft, wenn der Frequenzdetektor mehrere binäre geschwindigkeitsabhängige und mit Hysterese behaftete Signale liefert, wobei jedes dieser Signale als Freigabesignal für eine mehrstufige Umschaltung des Interpolationsfaktors und des Schalters dient und durch die feste Zuordnung von binärer Signalleitung, Interpolationsfaktorauswahl und Stellung des Schalters die auszuwählende Umschaltung bewirkt.It is advantageous if a frequency detector providing at least one binary or »binary-coded signal is provided, this signal having a switching hysteresis and being dependent on the scanning speed of the scanning head relative to the material measure and causing a corresponding switching of the interpolation factor and of the switch. It is also advantageous if the frequency detector provides a plurality of binary speed-dependent and hysteresis-related signals, each of these signals as an enable signal for a multi-stage switching of the interpolation factor and the switch and by the fixed assignment of binary signal line, interpolation factor selection and position of the switch to be selected Switching effected.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn ein mit bereits definierten digitalen Impulsen der Zählerbausteinkette arbeitender Frequenzdetektor vorgesehen ist, wobei die Eingangsimpulse des für die Umschaltung vorgesehenen höherwertigsten Zählerbausteins der Zählerbausteinkette oder noch höherwertigere Zählerbausteine für eine Detektion vorgesehen sind. Das erfindungsgemäße Verfahren und die Schaltungsanordnung tragen zur Erhöhung der Zuverlässigkeit und Genauigkeit von Meßsystemen bei. Die Vorteile liegen ferner in einer Erhöhung der Verfahrgeschwindigkeit des Abtastkopfes gegenüber der Maßverkörperung und damit einer höheren Meßgeschwindigkeit.It is furthermore advantageous if a frequency detector operating with already defined digital pulses of the counter module chain is provided, the input pulses of the higher-order counter module of the counter module chain provided for switching or even higher-value counter modules being provided for detection. The method and the circuit arrangement according to the invention contribute to increasing the reliability and accuracy of measuring systems. The advantages are also in an increase of the travel speed of the scanning head relative to the material measure and thus a higher measuring speed.
Neben der Erhöhung der Zuverlässigkeit bei geringem Schaltungsaufwand lassen sich die verwendeten Interpolator auch bei wesentlich höheren Verfahrgeschwindigkeiten einsetzen, ohne daß die sonst übliche Begrenzung durch die maximal zulässige Zählfrequenz der Zählerbausteine auftritt. Funktionelle Unsicherheiten insbesondere beim Arbeiten in der Nähe der Grenzfrequenz der Zählerbausteine die zu längeren Zählerketten kombiniert und mit der technisch einfacheren seriellen Übertragungsverarbeitung ausgerüstet sind, werden weitestgehend beseitigt.In addition to increasing the reliability with low circuit complexity, the interpolator used can also be used at much higher traversing speeds, without the usual limitation by the maximum permissible counting frequency of the counter modules occurs. Functional uncertainties, in particular when working in the vicinity of the cut-off frequency of the counter modules which are combined to form longer meter chains and are equipped with the technically simpler serial transmission processing, are eliminated as far as possible.
Die Erfindung soll nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Blockschaltbildes beschrieben werden. ''Die im Blockschaltbild dargestellte Schaltungsanordnung zur geschwindigkeitsabhängigen Umschaltung des Interpolationsfaktors umfaßt einen umschaltbaren Interpolator 1, welcher den Meßsignalen liefernden Abtastelementen des Abtastkopfes des Meßsystems nachgeschaltet ist.The invention will be described below with reference to the block diagram shown in the drawing. '' The circuit arrangement shown in the block diagram for speed-dependent switching of the interpolation factor comprises a switchable interpolator 1, which is connected downstream of the measuring signals supplied sensing elements of the scanning head of the measuring system.
Wie aus dem Blockschaltbild ersichtlich, sind dem Interpolator 1 ein durch eine Torschaltung 2 aktivierbarer Schalter 3 und direkt ausgangsseitig ein niedrlgwertiger Zählerbaustein 4 und als logische Verknüpfung ODER-Glieder 5 nachgeordnet, wobei ein jedes ODER-Glied 5 weiterhin eingangsseitig noch mit dem zugeordneten niedrigwertigen Zählerbaustein (dem ersten ODER-Glied ist der Zählerbaustein 4 zugeordnet) und ausgangsseitig mit einem zugeordneten höherwertigen Zählerbaustein 6, und vorzugsweise noch der höherwertigste mit der Torschaltung 2 und mit einem Frequenzdetektor 7 verbunden ist. Dabei dient der Frequenzdetektor 7 als Geschwindigkeitsindikator für den die Interpolatoreingangssignale E liefernden Abtastkopf. Der Interpolator 1 besitzt fernereinen Steuereingang 8,dermitdemAusgangderTorschaltung 2 verbunden ist und mitweichem der Interpolationsfaktor definiert in mindestens zwei Stufen umschaltbar ist.As can be seen from the block diagram, the interpolator 1 is an activatable by a gate 2 switch 3 and directly downstream a niedlgwertiger counter module 4 and a logic OR gates 5 downstream, with each OR gate 5 still on the input side with the associated low-valued counter module (The first OR gate is the counter module 4 assigned) and the output side with an associated higher-value counter module 6, and preferably still the most significant with the gate circuit 2 and a frequency detector 7 is connected. In this case, the frequency detector 7 serves as a speed indicator for the interpolator input signals E supplying scanning head. The interpolator 1 further has a control input 8 which is connected to the output of the gate circuit 2 and which can be switched over with the interpolation factor defined in at least two stages.
Das am Ausgang des Interpolators 1 anliegende interpolierte Signal wird dem nachgeordneten Schalter 3 zugeführt, der abhängig von der Anzahl der Interpolationsfaktorstufungen das Signal an ebenso viele vorgesehene Ausgänge 12 umschalten kann. Dabei ist die jeweilige Zuordnung der Schalterstellung des Schalters 3 so festgelegt, daß beim Einschalten des höheiwertigen Interpolationsfaktor am Steuereingang 8 der Schalter 3 den Ausgang 10 aktiviert, der zu dem niedrigwertigen Zählerbaustein 4 führt. Beim Einschalten des niedrigwortigen Interpolationsfaktors am Steuereingang 8 aktiviert der Schalter 3 einen der Ausgänge 9.. welcher über das ODER-Glied S als logische Verknüpfung mit einem höherwertigen Zählerbaustein 6 verbunden ist. Über das ODER-Glied 5 gelangt auch das Übertragungssignal des niederwertigen Zählerbausteins 4 zum höherwertigen Zählerbaustein 6. Das ODER-Glied 5 bewirkt, daß entweder die Zählimpulsn des Ausgangs 9 oder die Überträge des Zählerbausteins 4 zum Eingang des Zählerbausteins 6 gelangen.The interpolated signal present at the output of the interpolator 1 is fed to the downstream switch 3 which, depending on the number of interpolation factor gradations, can switch the signal to as many provided outputs 12. In this case, the respective assignment of the switch position of the switch 3 is set so that when switching the höheiwertigen interpolation factor at the control input 8 of the switch 3, the output 10 is activated, which leads to the lower-value counter module 4. When the low-order interpolation factor is switched on at the control input 8, the switch 3 activates one of the outputs 9. Which is connected via the OR gate S as a logical link to a higher-order counter module 6. The OR gate 5 also causes the transmission signal of the low-order counter module 4 to reach the higher-order counter module 6. The OR element 5 causes either the counting pulses of the output 9 or the transmissions of the counter module 4 to reach the input of the counter module 6.
Das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 5, welches zu den Zähibaustein 6 geführt wird, liegt auch am Eingang des Frequenzdetektors 7 an. Dieser liefert, da bereits definierte Impulse vorliegen, ein schwellschwertabhängiges logisches Signal, das das Überschreiten einer definierten Eingangsfrequenz und damit die Überschreitung einer definierten Verfahrgeschwindigkeit signalisiert. Die Signale des Frequenzdetektors 7 sind vorteilhaft mit einer Hysterese behaftet, um stets eine ruhige Arbeit der Anordnung zu gewährleisten und können binäre oder binär codierte Signale sein. Das Ausgangssignal des Frequenzdetektors 7, dessen Ausgang mit dem Eingang der Torschaltung 2 verbunden ist, bereitet beim Überschreiten einer definierten Eingangsfrequenz die Torschaltung 2 derart vor, daß beim Auftreten des nächsten Übertragungssignales des Zählerbausteins 4 am Ausgang des ODER-Gliedes 5 ein gleichzeitiges synchrones Umschalten auf einen niederen Interpolationsfaktor im Interpolator 1 und mit dem Schalter 3 ein Umschalten auf den Ausgang 9 erfolgt. Beim Unterschreiten einer definierten Eingangsfrequenz läuft der Vorgang in umgekehrter Reihenfolge ab. Beim Unterschreiten der definierten Eingangsfrequenz wird das logische Ausgangssignal des Frequenzdetektors 7 am Eingang der Torschaltung 2 zurückgenommen und mit dem Auftreten des nächsten Zählimpulses am Ausgang 9 des Schalters 3 und damit auch Ausgang des ODER-Gliedes 5, ein gleichzeitiges Umschalten auf einen höheren Interpolationsfaktor im Interpolator 1 bewirkt, und mit dem Schalter 3 erfolgt ein Umschalten auf den Ausgang 10.The output signal of the OR gate 5, which is fed to the counting block 6, is also applied to the input of the frequency detector 7. This provides, as already defined pulses are present, a Schwellschwertabhängiges logical signal that signals the exceeding of a defined input frequency and thus the exceeding of a defined traversing speed. The signals of the frequency detector 7 are advantageously associated with a hysteresis to always ensure a quiet work of the arrangement and may be binary or binary coded signals. The output signal of the frequency detector 7, the output of which is connected to the input of the gate circuit 2, prepares the gate circuit 2 when a defined input frequency is exceeded in such a way that a simultaneous synchronous switching occurs at the occurrence of the next transmission signal of the counter module 4 at the output of the OR gate 5 a low interpolation factor in the interpolator 1 and with the switch 3, a switching to the output 9 takes place. When falling below a defined input frequency, the process proceeds in reverse order. When falling below the defined input frequency, the logic output of the frequency detector 7 is withdrawn at the input of the gate 2 and the occurrence of the next count on the output 9 of the switch 3 and thus also the output of the OR gate 5, a simultaneous switching to a higher interpolation factor in the interpolator 1 causes, and the switch 3 is a switch to the output 10th
Mit diesem Verfahren lassen sich funktioneile Unsicherheiten, die insbesondere beim Arbeiten in dor Nähe der Grenzfrequenz der Zählerbausteine 4 und 6 auftreten, beseitigen.With this method, functional uncertainties, which occur especially when working in the vicinity of the cutoff frequency of the counter modules 4 and 6, can be eliminated.
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1989
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