DE102017202217B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur eines Ausgangssignals einer Messeinrichtung - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Korrektur mindestens eines Ausgangssignals (A, B) einer Messeinrichtung (2), wobei die Messeinrichtung (2) ein erstes wellenförmiges Ausgangssignal (A) und mindestens ein weiteres wellenförmiges Ausgangssignal (B) erzeugt, wobei ein Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit eines Signalverlaufs des ersten und des weiteren Ausgangssignals (A, B) über mindestens eine Periode eines der Ausgangssignale (A, B) bestimmt oder berechnet wird, wobei eine Phasenlage mindestens eines der Ausgangssignale (A, B) in Abhängigkeit des Phasenkorrekturwerts korrigiert wird, wobei ein Betrag des Phasenkorrekturwerts in Abhängigkeit eines Verlaufs einer Summe des quadrierten Signalwerts des ersten Ausgangssignals (A) und des quadrierten Signalwerts des weiteren Ausgangssignals (B) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag des Phasenkorrekturwerts in Abhängigkeit eines Maximalwerts des Verlaufs der Summe und eines Minimalwerts des Verlaufs der Summe bestimmt wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Korrektur mindestens eines Ausgangssignals einer Messeinrichtung, insbesondere einer Wegmesseinrichtung.
• Wegmesseinrichtungen, insbesondere so genannte Inkrementalmesssysteme, z.B. Linear- oder Rotationsmesssysteme, finden in vielen Mess- und Bearbeitungsmaschinen Einsatz. Unabhängig vom Messprinzip können Inkrementalmesssysteme eine Maßverkörperung, z.B. einen Maßstab, insbesondere einen Strichmaßstab, umfassen, auf dem mit einer konstanten Strichperiode erfassbare Marken, insbesondere Striche, aufgebracht sind. Weiter umfasst ein solches Inkrementalmesssystem einen Lesekopf zum Erfassen der Marken. Vereinfacht gesagt besteht das Messprinzip darin, erfasste Striche beim Verfahren der Messeinrichtung entlang des Strichmaßstabes mit Hilfe des Lesekopfes zu zählen. Durch die bekannte Strichperiode und die Anzahl an gezählten Strichen kann so eine inkrementelle Positionsinformation ermittelt werden. Typischerweise können Strichmarken optisch erfasst werden.
• Das reine Zählen der Striche ermöglicht zwar eine Bestimmung der Position, allerdings muss sichergestellt sein, dass die Bewegungsrichtung des Lesekopfes sich während des Zählens nicht verändert. Durch das reine Zählen ist keine Richtung der Bewegung bestimmbar. Um auch eine Richtungsbestimmung zu ermöglichen, umfassen Inkrementalmesssysteme, insbesondere deren Leseköpfe, typischerweise zwei Erfassungseinrichtungen zum Erfassen der Marken, wobei die Leseköpfe relativ zueinander um eine viertel Strichperiode versetzt angeordnet sind. Theoretisch erzeugen diese Erfassungseinrichtungen beim Verfahren des Lesekopfes entlang des Strichmaßstabes zwei um 90° zueinander phasenverschobene Signale.
• Weiter bekannt ist, dass die von den Erfassungseinrichtungen des Lesekopfes erzeugten Ausgangssignale rechteckförmig sind oder in rechteckförmige Signale umgewandelt werden, beispielsweise durch bekannte schwellwertbasierte Verfahren. Allerdings beträgt bei derartig rechteckförmigen Ausgangssignalen die Wegauflösung lediglich ein Viertel der Strichperiode.
• Um eine verbesserte Wegauflösung zu ermöglichen, können auch im Wesentlichen wellenförmige Ausgangssignale erzeugt werden, beispielsweise basierend auf einer Intensität einer erfassten Strahlung. Idealerweise können z.B. die Ausgangssignale der Messeinrichtung sinus- und kosinusförmig sein.
• In diesem Fall kann z.B. ein erstes Ausgangssignal durch folgende Formel beschrieben werden $$\text{A}=\text{sin}\left(\text{s}/\text{l}\times 2\times \mathrm{\pi }\right)$$

  

  $$\text{B}=\text{cos}\left(\text{s}/\text{l}\times 2\times \mathrm{\pi }\right)$$

  
• Hierbei bezeichnet s eine zurückgelegte Strecke und I die Periodenlänge. Die Periodenlänge kann dem (Winkel-)Abstand entlang der Strecke vom Beginn einer Marke bis zum Beginn der nächsten Marke entsprechen.
• Trägt man unter Idealbedingungen, also ohne die nachfolgend noch näher erläuterten Offset-, Amplituden- und Phasenfehler, erfasste Signalwerte A und B gegeneinander auf, beispielsweise indem Werte des ersten Ausgangssignals A als Abszissenwerte und die korrespondierende Werte des weiteren Ausgangssignale B als Ordinatenwerte von Punkten aufgetragen werden, so liegen die aufgetragenen Punkte auf einem Kreis, welcher konzentrisch zum Ursprung ist. Ein vollständiger Umlauf um dem Kreis wird erzeugt, wenn der Lesekopf, der die Signale A, B erzeugt, die Strecke von einer Periodenlänge zurücklegt. Eine Bewegungsrichtung des Lesekopfs legt die Umlaufrichtung fest, also eine Richtung im oder entgegen dem Uhrzeigersinn. Eine genaue Auswertung der Position innerhalb einer Periodenlänge kann nun durch Ermittlung einer Phasenlage phi bezüglich der Signalachsen erfolgen. Die Phasenlage berechnet sich hierbei insbesondere als $$\text{phi}=\text{atan2}\left(\text{A},\text{B}\right)$$

  
• Somit berechnet sich eine interpolierte Position innerhalb einer Strichperiode des Strichmaßstabes als $$\text{s}=\left(\text{atan2}\left(\text{A},\text{B}\right)\times \text{l}\right)/\left(2\times \pi \right)$$

  
• Hierbei bezeichnet atan2 ein zur bekannten atan-Funktion äquivalente Funktion, allerdings mit einer Periodizität von 2 × π.
• Eine Genauigkeit, mit der nun die interpolierte Position innerhalb einer Periode des Maßstabes ermittelt werden kann, hängt dann ebenfalls von der digitalen Auflösung, die beispielsweise durch einen A/D-Wandler festgelegt ist, ab. Bei Strichmaßstäben einer Periodenlänge von I = 40 µm können beispielsweise Auflösungen im Sub-Mikrometer-Bereich erreicht werden.
• Die bisher beschriebene Positionsbestimmung führt allerdings nur dann zu einem korrekten Ergebnis, wenn die erzeugten Ausgangssignale die gleiche Amplitude und keinen von Null verschiedenen Offset-Wert aufweisen sowie exakt 90° zueinander phasenverschoben sind.
• Aufgrund von Toleranzen sowie der mechanischen Anordnung der Erfassungseinrichtungen im Lesekopf ist in der Regel jedoch keine der genannten Anforderungen an die Ausgangssignale erfüllt.
• So können Ausgangssignale mit voneinander verschiedenen Amplituden erzeugt werden. Diese können zu einer zweiwelligen Positionsabweichung von einem Idealwert innerhalb einer Periode führen.
• Ist ein oder sind beide Ausgangssignale nicht offsetfrei, so kann dies zu einer einwelligen Positionsabweichung innerhalb einer Periode führen.
• Von 90° verschiedene Phasenverschiebungen zwischen den Ausgangssignalen können zweiwellige Positionsabweichungen von einer Idealposition innerhalb einer Strichperiode bewirken.
• Um die durch eine von 90° verschiedene Phasenverschiebung verursachten Fehler bei der Positionsbestimmung zu minimieren, ist bekannt, die Erfassungseinrichtungen im Lesekopf mechanisch genau auszurichten. Diese Ausrichtung ist jedoch zeitlich aufwendig.
• Weiter ist zur Lösung bekannt, Messsysteme mit einer geringeren Periodenlänge zu nutzen, die jedoch preislich deutlich teurer sind.
• Auch bekannt sind Verfahren zur Unterdrückung systematischer Fehler von inkrementellen Lagegebern. So beschreibt die DE 100 36 090 A1 ein Verfahren zur Unterdrückung systematischer Fehler von inkrementellen Positions- oder Drehwinkelgebern mit mindestens zwei um einen Phasenwinkel verschobenen, näherungsweise sinusförmigen Spursignalen. Hierbei wird die Länge des durch die Spursignale beschriebenen komplexen Zeigers mit dem Sinus oder Kosinus des doppelten Winkels, der durch die aktuelle Lage innerhalb einer Periode der Spursignale festgelegt ist, gewichtet. Mit den so bestimmten Größen wird mittels eines Rechenwerkes eine Korrektur der Amplitudenfehler und Winkelfehler vorgenommen.
• Die DE 10 2004 038 621 B3 offenbart ein Ermittlungsverfahren für ein Lagesignal, wobei aus den Messsignalen unter Heranziehung von Korrekturwerten korrigierte Signale ermittelt werden, wobei die Korrekturwerte zwei Offsetkorrekturwerte, mindestens einen Amplitudenkorrekturwert, mindestens einen Phasenkorrekturwert für die Messsignale umfassen können.
• Die DE 101 63 504 A1 offenbart ein Verfahren mit einem geschlossenen Regelkreis, der nach einigen Iterationen einer Fourieranalyse ein annähernd exaktes Ergebnis für gewünschte Korrekturwerte liefert, die zur iterativen Fehlerkompensation von Sinus/Kosinus-Lagemesssystemen nach Offset-, Amplituden- und Phasenfehler genutzt werden können.
• Die DE 199 14 447 A1 offenbart ein selbstkalibrierendes Positionsmesswandlersystem, wobei Messwandlersignale unter Verwendung von Kalibrierungswerten korrigiert werden.
• Die DE 100 34 733 A1 offenbart ein Ermittlungsverfahren für ein Lagesignal,
• - wobei zwei Signalgeber eine relativ zu den Signalgebern bewegbare Maßverkörperung mit einer Vielzahl im wesentlichen äquidistant angeordneter Maßteilungen abtasten und hiermit korrespondierende Messsignale liefern,
• - wobei die Messsignale bei gleichförmiger Relativbewegung der Maßverkörperung im wesentlichen periodisch sind, im wesentlichen sinusförmig sind, im wesentlichen um 90° relativ zueinander phasenversetzt sind und die Maßverkörperung während einer Periode der Messsignale eine Relativbewegung um eine Maßteilung ausführt,
• - wobei aktualisiert wird, welcher der Maßteilungen die ermittelten Messsignale momentan zuzuordnen sind,
• - wobei anhand von Amplituden und Offsets der Messsignale aus den Messsignalen ein Rohwinkel ermittelt wird,
• - wobei anhand vorbestimmter rohwinkelspezifischer, maßteilungsunabhängiger Rohwinkelkorrekturwerte aus dem Rohwinkel ein Lagewinkel innerhalb der Maßteilung ermittelt wird, der die ermittelten Messsignale momentan zugeordnet sind, und
• - wobei aus dem Lagewinkel und der Maßteilung, der die ermittelten Messsignale momentan zugeordnet sind, das Lagesignal ermittelt wird.
• Die DE 101 63 528 A1 betrifft ein Verfahren zur fehlerkompensierten Auswertung von sin/cos-Lagemesssystemen auf der Basis der Ermittlung von Messwerten der Cosinus-Spur und der Sinus-Spur.
• Die US 2009 / 034 641 A1 betrifft ein System und eine Methode für eine Echtzeit-Kalibrierung eines Quadratur-Gebers. Fehler aus Quellen wie Signaloffsets, nicht übereinstimmen Amplituden und Phasenfehlern werden berücksichtigt.
• Die US 2006 / 076 480 A1 betrifft eine Korrekturvorrichtung für ein Ausgangssignal eines Gebers und eine Methode zur Korrektur von zweiphasigen, sinusförmigen Ausgangssignalen von einem Geber, der Positionen, Winkel, Winkelgeschwindigkeiten etc. detektiert.
• Die DE 102 60 862 A1 betrifft ein Verfahren zur Korrektur einer winkel- und/oder abstandsmessenden Sensoranordnung, bei der sinus- und kosinusförmige Messsignale ausgewertet werden, die durch Abtasten eines bewegten Messobjekts gewonnen worden sind und bei dem Winkel- oder Phasenfehler der Messsignale korrigiert werden, wobei aus einer Mehrzahl von Messsignalen mindestens eine Konstante zur näherungsweisen Ermittlung des Winkel- oder des Phasenfehlers und/oder der Amplitude der Messsignale hergeleitet wird.
• Die DE 31 17 554 C2 betrifft eine Positions-Messvorrichtung zum Messen der Position eines Gegenstandes relativ zu einer Bezugsposition, mit einem Positions-Kodierer sowie einem Skalenelement und einem Indexelement, ferner mit einer ersten Schaltung, die zwei periodische sinusförmige Wellenformen abgibt, wobei die periodischen Wellenformen mit Verstärkungs- und Gleichspannungsversetzungsfehlern behaftet sind, mit einer ersten Einrichtung, welche auf die Amplituden der periodischen Wellenformen an vorbestimmten Stellen der jeweiligen Periode derselben anspricht, einer zweiten Einrichtung, welche auf die Amplituden anspricht, um die periodischen Wellenformen für die Gleichspannungsversetzungsfehler zu korrigieren, einer vierten Einrichtung zum Abtasten und Verknüpfen der korrigierten Wellenformen an vorbestimmten Stellen in der jeweiligen Periode derselben, um ein den Phasenverschiebungsfehler wiedergegebenes Signal bereitzustellen, einer fünften Einrichtung zum Verknüpfen des Phasenverschiebungsfehlersignals mit den korrigierten Wellenformen zur Bereitstellung von fehlerfreien, periodischen Wellenformen, einer dritten Dekodiereinrichtung mit einer Einrichtung zum Dividieren einer fehlerfreien, periodischen Wellenform durch die andere periodische Wellenform und einer Speichereinrichtung und einer Ausgabeeinrichtung.
• Die US 2006 / 077 083 A1 betrifft einen Korrektor für Störungen der dritten Harmonischen, der so ausgestaltet ist, dass Störungen der dritten Harmonischen, die in einem zweiphasigen sinusförmigen Signal mit unterschiedlichen Phasen, ausgegeben von einem Geber, enthalten sind, korrigiert werden können.
• DE 10 2004 038 621 A1 betrifft ein Ermittlungsverfahren für ein Lagesignal,
• - wobei zwei Signalgeber eine relativ zu den Signalgebern bewegbare Maßverkörperung mit einer Vielzahl äquidistant angeordneter Maßteilungen abtasten und hiermit korrespondierende Messsignale liefern,
• - wobei die Messsignale bei gleichförmiger Relativbewegung der Maßverkörperung periodisch sind, im Wesentlichen sinusförmig sind, eine im Wesentlichen gleiche Amplitude aufweisen, im Wesentlichen um 90° relativ zueinander phasenversetzt sind, eine mit der Relativbewegung der Maßverkörperung korrespondierende Grundfrequenz aufweisen und die Maßverkörperung während einer Periode der Messsignale eine Relativbewegung um eine Maßteilung ausführt,
• - wobei aus den Messsignalen unter Heranziehung von Korrekturwerten korrigierte Signale ermittelt werden,
• - wobei anhand der korrigierten Signale ein Lagesignal der Maßverkörperung relativ zu den Signalgebern ermittelt wird,
• - wobei auf die Grundfrequenz bezogene Fourierkoeffizienten ermittelt werden,
• - wobei die Korrekturwerte anhand der Fourierkoeffizienten nachgeführt werden,
• - wobei die Korrekturwerte zwei Offsetkorrekturwerte, mindestens einen Amplitudenkorrekturwert, mindestens einen Phasenkorrekturwert für die Messsignale oder ein Teil dieser Werte sowie mindestens einen Korrekturwert für mindestens eine höherfrequente Welle der Messsignale umfassen.
• Es stellt sich das technische Problem, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Korrektur mindestens eines Ausgangssignals einer Messeinrichtung zu schaffen, die eine zeitlich schnelle und mit wenig Rechenaufwand durchführbare und dabei genaue Korrektur ermöglichen.
• Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 12. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Korrektur mindestens eines Ausgangssignals einer Messeinrichtung. Die Messeinrichtung kann insbesondere eine Wegmesseinrichtung, weiter insbesondere eine inkrementelle Wegmesseinrichtung sein. Alternativ kann die Messeinrichtung eine inkrementelle Winkelmesseinrichtung sein.
• Wie einleitend beschrieben, kann die Messeinrichtung eine Maßeinrichtung, insbesondere ein Strichmaß, insbesondere in Form eines Maßbandes, umfassen, wobei die Maßeinrichtung erfassbare Marken aufweist. Unmittelbar benachbarte Marken können, wie vorhergehend erläutert, mit einer vorbestimmten Periodenlänge auf oder in der Maßeinrichtung voneinander beabstandet angeordnet sein.
• Die Messeinrichtung kann hierbei einen verfahrbaren Lesekopf umfassen. Die Messeinrichtung, insbesondere der Lesekopf, kann weiter mindestens eine, vorzugsweise jedoch genau oder mindestens zwei, Erfassungseinrichtung(en) zum Erfassen oder Detektieren der Marken umfassen, die beim Verfahren der Erfassungseinrichtung(en) entlang des der Maßeinrichtung Ausgangssignale erzeugen. Verschiedene Messprinzipien sind hierbei anwendbar. Insbesondere kann jedoch die Messeinrichtung eine optische Messeinrichtung sein, wobei die Erfassungseinrichtungen optische Erfassungseinrichtungen zur Erzeugung der Ausgangssignale sind.
• Die Messeinrichtung ist somit derart ausgebildet, dass diese, insbesondere beim Verfahren der mindestens einen Erfassungseinrichtung entlang der Maßeinrichtung, ein erstes wellenförmiges Ausgangssignal und mindestens ein weiteres wellenförmiges Ausgangssignal erzeugt. Die beim Verfahren erzeugten Ausgangssignale können hierbei mit einer von Null verschiedenen Phasenverschiebung relativ zueinander phasenverschoben sein. Insbesondere kann das erste wellenförmige Ausgangssignal derart phasenverschoben zum weiteren Ausgangssignal sein, dass das erste Ausgangssignal bei einer ersten Bewegungsrichtung des/der Erfassungseinrichtung(en) dem weiteren Ausgangssignal vorauseilt und bei einer der ersten Bewegungsrichtung entgegengesetzten Bewegungsrichtung dem weiteren Ausgangssignal nacheilt.
• Idealerweise beträgt die Phasenverschiebung zwischen den Ausgangssignalen 90°. Aufgrund der einleitend erläuterten Fehler kann jedoch die Phasenverschiebung von 90° abweichen.
• Ein wellenförmiges Signal kann insbesondere ein im Wesentlichen sinusförmiges Signal bezeichnen. Selbstverständlich ist es jedoch möglich, dass ein wellenförmiges Signal neben einer Grundschwingung auch sogenannte Oberwellenanteile umfasst oder aufweist.
• Ein wellenförmiges Ausgangssignal kann hierbei eine Amplitude aufweisen, wobei die Amplitude einen Maximalwert des offsetfreien Ausgangssignals bezeichnet oder die Hälfte der Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert des Ausgangssignals.
• Weiter kann das Ausgangssignal einen von Null verschiedenen Offset aufweisen.
• Weiter wird ein Phasenkorrekturwert, insbesondere ein Betrag des Phasenkorrekturwerts und/oder ein Vorzeichen des Phasenkorrekturwerts, berechnet. Die Berechnung des Phasenkorrekturwerts, insbesondere des Betrags und/oder des Vorzeichens, kann hierbei eine analytische Berechnung sein. Mit anderen Worten kann der Phasenkorrekturwert als Ausgangswert (Funktionswert oder Ausgangsgröße) einer analytischen Funktion bestimmt werden, wobei Funktionsargumente (Eingangsgrößen) der Funktion die Ausgangssignale, insbesondere deren Signalwerte, sind, in Abhängigkeit oder aus den Signalwerten der Ausgangssignale bestimmt werden oder von Eigenschaften der Ausgangssignale abhängen. Mit anderen Worten kann der Phasenkorrekturwert als sogenannte Closed-Form Solution (geschlossene Lösung) berechnet werden.
• Es ist möglich, dass der Betrag des Phasenkorrekturwerts berechnet und das Vorzeichen des Phasenkorrekturwerts bestimmt wird.
• Weiter wird der Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit eines Amplitudenverlaufs des ersten und des weiteren Ausgangssignals über mindestens eine Periode eines der Ausgangssignale bestimmt. Insbesondere kann der Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit eines Amplitudenverlaufs von amplituden- und offsetkorrigierten Ausgangssignalen bestimmt werden.
• Durch eine Amplitudenkorrektur kann die Amplitude des entsprechenden Ausgangssignals auf einen vorbestimmten Wert, insbesondere eine von einem A/D-Wandler abhängigen Wert, beispielsweise auf den Wert 1, normiert werden. Durch eine Offsetkorrektur kann ein Offset des Ausgangssignals auf den Wert 0 korrigiert werden.
• Der Phasenkorrekturwert kann insbesondere als Differenz zwischen 90° und einer aktuellen Phasenverschiebung zwischen den phasenunkorrigierten Ausgangssignalen bestimmt werden.
• In dem Verfahren wird ein Verlauf des ersten und des weiteren Ausgangssignals über mindestens eine Periode des ersten Ausgangssignals und/oder des weiteren Ausgangssignals erfasst. Hierbei wird eine Periode eines Ausgangssignals erzeugt, wenn die mindestens eine Erfassungseinrichtung um eine Periodenlänge entlang der Maßeinrichtung mit einer konstanten Bewegungsrichtung verfahren wird.
• Vorzugsweise wird ein Verlauf der Ausgangssignale über mehrere Perioden des ersten Ausgangssignals und/oder des weiteren Ausgangssignals erfasst. Hierzu kann die mindestens eine Erfassungseinrichtung der Messeinrichtung, insbesondere der Lesekopf, entlang der Maßeinrichtung bewegt werden.
• Weiter wird eine Phasenlage mindestens eines der Ausgangssignale in Abhängigkeit des Phasenkorrekturwerts korrigiert, insbesondere geändert. Die Korrektur der Phasenlage kann durch eine Korrektur oder Änderung der Amplitudenwerte des Amplitudenverlaufs mindestens eines der Ausgangssignale erfolgen. Insbesondere wird der Phasenkorrekturwert derart bestimmt, dass nach Korrektur der Phasenlage mindestens eines der Ausgangssignale die Phasenverschiebung zwischen den Ausgangssignalen 90° beträgt.
• Mit anderen Worten wird in Abhängigkeit des ersten Ausgangssignals und des weiteren Ausgangssignals, insbesondere in Abhängigkeit deren Signalverläufe, eine Phasenkorrektur des ersten und/oder des weiteren Ausgangssignals durchgeführt. Hierbei kann eine Phasenkorrektur die Berechnung eines phasenkorrigierten ersten Ausgangssignals bezeichnen. Alternativ oder kumulativ kann die Phasenkorrektur auch die Berechnung eines phasenkorrigierten weiteren Ausgangssignals bezeichnen. Insbesondere wird die Phasenkorrektur derart durchgeführt, dass das erste und das weitere Ausgangssignal nach der Phasenkorrektur um 90° phasenverschoben zueinander sind.
• Die Phasenkorrektur kann hierbei auf Grundlage analoger Ausgangssignale oder auf Grundlage digitalisierter Ausgangssignale durchgeführt werden.
• Es ist hierbei möglich, dass der Phasenkorrekturwert in einem Kalibrierungsdurchgang der Messeinrichtung bestimmt wird. In dem Kalibrierungsdurchgang kann, wie vorhergehend erläutert, die mindestens eine Erfassungseinrichtung entlang der Maßeinrichtung verschoben werden, um Ausgangssignale zu erzeugen, wobei in Abhängigkeit der erzeugten Ausgangssignale dann der Phasenkorrekturwert bestimmt wird. Zur Laufzeit der Messeinrichtung, insbesondere in einem Messbetrieb, kann dann in Abhängigkeit dieses, insbesondere gespeicherten, Phasenkorrekturwerts diese erläuterte Phasenkorrektur durchgeführt werden.
• Allerdings ist es auch möglich, den Phasenkorrekturwert zur Laufzeit, insbesondere im Messbetrieb, zu bestimmen. Auch zur Laufzeit werden Ausgangssignale erzeugt und können somit zur Berechnung des Phasenkorrekturwerts genutzt werden. In Abhängigkeit des derart bestimmten Phasenkorrekturwerts kann dann mindestens eines der Ausgangssignale korrigiert werden. Dann kann eine Positionsbestimmung in Abhängigkeit der (phasen-)korrigierten Ausgangssignale durchgeführt werden.
• Das Verfahren zur Positionsbestimmung in Abhängigkeit der Ausgangssignale ist hierbei dem Fachmann bekannt. Ein mögliches Verfahren wurde einleitend bereits erläutert.
• Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zeitlich schnelle und mit wenig Rechenaufwand oder Schaltungsaufwand realisierbare Phasenkorrektur der Ausgangssignale einer Messeinrichtung. Weiter kann die Position in Abhängigkeit der phasenkorrigierten Ausgangssignale bestimmt werden. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise auch eine genauere Positionsbestimmung ermöglicht.
• Weiter wird ein Betrag des Phasenkorrekturwerts in Abhängigkeit eines Verlaufs einer Summe des quadrierten Signalwerts des ersten Ausgangssignals und des quadrierten Signalwerts des weiteren Ausgangssignals über die mindestens eine Periode bestimmt. Mit anderen Worte wird als Summenverlauf über mindestens eine Periode die Summe der quadrierten Signalwerte der Ausgangssignale bestimmt.
• Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine rechnerisch einfach und somit zeitlich schnell durchführbare Berechnung des Phasenkorrekturwerts.
• Erfindungsgemäß wird der Betrag des Phasenkorrekturwerts in Abhängigkeit eines Maximalwerts des Verlaufs der Summe und eines Minimalwerts des Verlaufs der Summe bestimmt. Mit anderen Worten wird ein Maximalwert und ein Minimalwert der Summe über die mindestens eine Periode bestimmt, wobei in Abhängigkeit des Maximal- und Minimalwerts dann der Betrag des Phasenkorrekturwerts bestimmt wird.
• Werden, wie vorhergehend erläutert, die Ausgangssignale derart gegeneinander aufgetragen, dass Signalwerte des ersten Ausgangssignals Abszissenwerte und die korrespondierende Signalwerte des weiteren Ausgangssignals Ordinatenwerte von Punkten bilden, so liegen diese Punkte idealerweise auf einem Kreis, wobei ein Wert der Summe der quadrierten Signalwerte einen Abstand eines Punktes von einem Ursprung dieses Kreises repräsentiert. Werden Signalwerte von offset- und amplitudenkorrigierten Ausgangssignalen aufgetragen, so kann dieser Abstand einem vorbestimmten Wert, beispielsweise Eins, entsprechen, wenn auch die Phasenverschiebung zwischen den Ausgangssignalen genau 90° beträgt.
• Korrespondierende Signalwerte bezeichnen hierbei Signalwerte, die an einer Position der Messeinrichtung erzeugt werden.
• Werden als beim Bewegen der Messeinrichtung entlang der Maßeinrichtung um mindestens eine Periodenlänge die Signalwerte wie erläutert aufgetragen, so liegen die Punkte bei amplituden-, offset- und phasenkorrigierten Ausgangssignalen auf einem Kreis mit dem Radius 1.
• Weicht jedoch die Phasenverschiebung von 90° ab, so liegen die wie erläutert aufgetragenen Punkte auf einer Ellipse. Mit steigendem Betrag der Abweichung der Phasenverschiebung von 90° wird diese Ellipse schlanker, also der Quotient zwischen der Länge einer ersten Hauptachse der Ellipse und einer zweiten Hauptachse der Ellipse größer. Je nach Vorzeichen der Abweichung der Phasenverschiebung von 90° verläuft die erste Hauptachse im ersten und dritten Quadranten des die Abszisse und Ordinate umfassenden Koordinatensystems oder im zweiten und vierten Quadranten. Insbesondere kann bei positiven Phasenkorrekturwerten die erste Hauptachse der Ellipse im zweiten und vierten Quadranten und bei negativen Phasenkorrekturwerten im ersten und dritten Quadranten angeordnet sein.
• Der erläuterte Maximalwert des Summenverlaufs kann hierbei die halbe Länge der ersten Hauptachse der erläuterten Ellipse repräsentieren. Der Minimalwert des Summenverlaufs kann hierbei die halbe Länge der zweiten Hauptachse der erläuterten Ellipse repräsentieren.
• Insbesondere kann der Phasenkorrekturwert gemäß $$\text{p}=\left(\text{atan}\left(\text{sqrt}\left(\text{rmaxmin}\right)\right)-\pi /4\right)\times 2=(\text{atan}\left(\text{sqrt}\left(\text{max}\left({\text{A}}^2+{\text{B}}^2\right)\right)/\left(\text{min}\left({\text{A}}^2+{\text{B}}^2\right)\right)-\pi /4\right)\times 2$$

  

  berechnet werden, wobei „A“ einen Signalwert des ersten Ausgangssignals und „B“ einen Signalwert des weiteren Ausgangssignals repräsentiert. Formel 5 ermöglicht somit in vorteilhafter Weise die analytische Bestimmung eines Betrags des Phasenkorrekturwerts.
• Durch diese analytische Form wird in vorteilhafter Weise eine zeitlich schnelle, jedoch genaue Bestimmung des Phasenkorrekturwerts ermöglicht.
• In einer weiteren Ausführungsform wird ein Vorzeichen des Phasenkorrekturwerts in Abhängigkeit eines Verlaufs einer Summe des Signalwerts des ersten Ausgangssignals und des Signalwerts des weiteren Ausgangssignals über mindestens eine Periode bestimmt. Mit anderen Worte wird als Summenverlauf über mindestens eine Periode die Summe der Signalwerte der Ausgangssignale bestimmt. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache und zeitlich schnell durchführbare, jedoch robuste Bestimmung des Vorzeichens.
• In einer weiteren Ausführungsform wird das Vorzeichen in Abhängigkeit eines Maximalwerts des Verlaufs der Summe bestimmt. Sind die Ausgangssignale offset- und amplitudenkorrigierte Ausgangssignale, so kann das Vorzeichen des Phasenkorrekturwerts positiv sein, wenn der Maximalwert dieses Verlaufs kleiner als oder gleich sqrt(2) ist. Weiter kann das Vorzeichen des Phasenkorrekturwerts negativ sein, wenn der Maximalwert dieses Verlaufs größer als sqrt(2) ist.
• Insgesamt ergibt sich eine zuverlässige und robuste Bestimmung des Betrags und des Vorzeichens des Phasenkorrekturwerts und somit eine zeitlich schnelle und genaue Korrektur der Ausgangssignale. Dies wiederum ermöglicht eine genauere Positionsbestimmung.
• Weiter beschrieben wird, dass der Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter einer parametrisierten Ellipsengleichung bestimmt wird, wobei der mindestens eine Parameter derart bestimmt wird, dass eine Abweichung von Punkten einer Punktemenge von der Ellipse, die durch die Ellipsengleichung beschrieben wird, minimiert wird, wenn ein Abszissenwert eines Punkts in Abhängigkeit des ersten Ausgangssignals, insbesondere eines Signalwerts des ersten Ausgangssignals, und ein Ordinatenwert des Punkts in Abhängigkeit des korrespondierenden weiteren Ausgangssignals, insbesondere eines Signalwerts des korrespondierenden weiteren Ausgangssignals, bestimmt wird.
• Vorzugsweise kann der mindestens eine Parameter derart bestimmt wird, dass eine Abweichung von Punkten einer rotationstransformierten Punktemenge von der Ellipse, die durch die Ellipsengleichung beschrieben wird, minimiert wird, wenn das erste Ausgangssignal, insbesondere ein Signalwert des ersten Ausgangssignals, einen Abszissenwert und das korrespondierende weitere Ausgangssignal, insbesondere ein Signalwert des weiteren Ausgangssignals, einen Ordinatenwert eines Punkts der noch nicht rotationstransformierten Punktemenge bilden, wobei die Rotationstransformation eine Rotation der Punkte der noch nicht rotationstransformierten Punktemenge um 45° um eine zur Ordinate und Abszisse senkrechte Drehachse bewirkt.
• Somit werden die Koordinaten der Punkte der noch nicht rotationstransformierten Punktewerte in Abhängigkeit der Ausgangssignale, insbesondere der Signalwerte der Ausgangssignale, über mindestens einer Periode bestimmt. Hiernach wird die Punktemenge rotationstransformiert, wodurch die Koordinaten der Punkte der noch nicht rotationstransformierten Punktewerte transformiert werden. Weiter werden die Parameter einer Ellipse derart bestimmt, dass eine Abweichung zwischen der Ellipse und den Punkten der rotationstransformierten Punktemenge minimiert wird.
• Insbesondere wird der Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit von zwei Parametern der parametrisierten Ellipsengleichung bestimmt, insbesondere in Abhängigkeit eines Quotienten aus den beiden Parametern. Vorzugsweise repräsentiert ein derart bestimmter Parameter die Hälfte der Länge jeweils einer der beiden Hauptachsen.
• Weicht eine Phasenverschiebung zwischen dem ersten und dem weiteren Ausgangssignal von 90° ab, so liegen die Punkte, für die das erste Ausgangssignal einen Abszissenwert und das weitere Ausgangssignal einen Ordinatenwert bilden, auf einer Ellipse, deren Hauptachsen um 45° gegenüber der Abszisse bzw. Ordinate verdreht sind. Da eine parametrisierte Ellipsengleichung in der Regel eine Ellipse beschreibt, deren Hauptachsen parallel zur Ordinate bzw. zur Abszisse orientiert sind, ist es für eine genaue Berechnung der Länge der Hauptachse notwendig, die Punktemenge durch die Rotationstransformation derart zu verändern, dass die Hauptachsen der durch die Punktemenge angenäherte Ellipse ebenfalls parallel zur Ordinaten bzw. Abszisse orientiert sind.
• Die Rotationstransformation kann insbesondere durch Multiplikation der Punktkoordinaten der Punkte der noch nicht rotationstransformierten Punktemenge mit einer Drehmatrix durchgeführt werden. Hierbei werden durch die Multiplikation die Punktkoordinaten der Punkte der rotationstransformierten Punktemenge berechnet.
• Für die Punkte der noch nicht rotationstransformierten Punktemenge wird jeweils als Abszissenwert eines Punktes der Punktemenge ein Signalwert des ersten Ausgangssignals und als Ordinatenwert des Punktes ein korrespondierender Signalwert des weiteren Ausgangssignals bestimmt. Koordinaten von verschiedenen Punkten der Punktemenge können hierbei in Abhängigkeit von korrespondierenden Signalwerten der Ausgangssignale bestimmt werden, die bei der Bewegung der Messeinrichtung um mindestens eine Periodenlänge erzeugt werden. Korrespondierende Signalwerte bezeichnen hierbei Signalwerte, die an einer Position der Messeinrichtung erzeugt werden.
• Dann können Parameter einer Ellipse derart bestimmt werden, dass die Ellipse einen Abstand der Punkte der rotationstransformierten Punktemenge von der Ellipse minimiert (best fit). Insbesondere kann der mindestens eine Parameter (und somit auch der Phasenkorrekturwert) numerisch bestimmt werden, insbesondere durch ein iteratives Verfahren. Auch kann der mindestens eine Parameter (und somit auch der Phasenkorrekturwert) durch ein Optimierungsverfahren, insbesondere ein iteratives Optimierungsverfahren, bestimmt werden.
• Wird, wie vorhergehend erläutert, das erste Ausgangssignal bzw. ein Signalwert des ersten Ausgangssignals mit „A“ und das korrespondierende weitere Ausgangssignal bzw. ein Signalwert des korrespondierenden weiteren Ausgangssignals mit „B“ bezeichnet, so bildet „A“ einen Abszissenwert und „B“ einen Ordinatenwert eines Punkts der noch nicht rotationstransformierten Punktemenge. Bezeichnet R(A) ein Abszissenwert und R(B) ein Ordinatenwert des rotationstransformierten Punkts der rotationstransformierten Punktemenge, so kann eine Ellipse durch die Gleichung $${\left(\text{R}\left(\text{A}\right)-\text{A}0\right)}^2/{\text{a}}^2+{\left(\text{R}\left(\text{B}\right)-\text{B}0\right)}^2/{\text{b}}^2-1=0$$

  

  beschrieben werden. Hierbei können diese Parameter A0, B0, a² , b² numerisch und/oder durch ein Optimierungsverfahren, welches dem Fachmann bekannt ist, bestimmt werden. Der Phasenkorrekturwert kann dann in Abhängigkeit der Parameter a² und b² bestimmt werden. Insbesondere kann der Phasenkorrekturwert gemäß $$\text{p}=\left(\text{atan}\left(\text{sqrt}\left(\text{a}/\text{b}\right)\right)-\pi /4\right)\times 2$$

  

  bestimmt werden.
• Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise ein einfaches und zeitlich schnell durchführbares Verfahren zur Bestimmung des Phasenkorrekturwerts, insbesondere sowohl des Betrags als auch des Vorzeichens.
• In einer weiteren Ausführungsform wird ein phasenkorrigiertes erstes Ausgangssignal bestimmt, indem eine Differenz zwischen dem phasenunkorrigierten ersten Ausgangssignal und einem mit dem Sinuswert des Phasenkorrekturwerts multiplizierten phasenunkorrigierten weiteren Ausgangssignals gebildet und durch einen Kosinuswert des Phasenkorrekturwerts geteilt wird. Insbesondere wird ein Wert des phasenkorrigierten ersten Ausgangssignals bestimmt, indem eine Differenz zwischen dem Wert des phasenunkorrigierten ersten Ausgangssignals und einem mit dem Sinuswert des Phasenkorrekturwerts multiplizierten Wert des phasenunkorrigierten weiteren Ausgangssignals gebildet und durch einen Kosinuswert des Phasenkorrekturwerts geteilt wird.
• Hierbei kann davon ausgegangen werden, dass für eine phasenverschobene sinusförmige Kurve gilt: $$\text{sin}\left(\mathrm{\alpha }+\text{p}\right)=\text{sin}\left(\mathrm{\alpha }\right)\times \text{cos}\left(\text{p}\right)+\text{cos}\left(\mathrm{\alpha }\right)\times \text{sin}\left(\text{p}\right)$$

  

  wobei p den erläuterten Phasenkorrekturwert und α die idealerweise korrekte Phasenlage des Sinussignals bezeichnet.
• Somit kann das korrigierte Sinussignal als $$\text{sin}\left(\mathrm{\alpha }\right)=\left(\text{sin}\left(\mathrm{\alpha }+\text{p}\right)-\text{cos}\left(\mathrm{\alpha }\right)\times \text{sin}\left(\text{p}\right)\right)/\text{cos}\left(\text{p}\right)$$

  

  bestimmt werden, wobei davon ausgegangen wird, dass das weitere Ausgangssignal eine bereits korrekte Phasenlage aufweist.
• Dadurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache und schnelle Berechnung des korrigierten ersten Ausgangssignals.
• Hierbei ist es nicht zwingend notwendig, dass ein Sinus- und Kosinuswert bestimmt wird, insbesondere da von betragsmäßig geringen Phasenkorrekturwerten ausgegangen werden kann. In diesem Fall entspricht ein Sinuswert eines Phasenkorrekturwerts näherungsweise dem Phasenkorrekturwert und ein Kosinuswert dem Wert Eins. Somit wird eine Ausführungsform beschrieben, in der ein phasenkorrigiertes erstes Ausgangssignal bestimmt wird, indem eine Differenz zwischen dem phasenunkorrigierten ersten Ausgangssignal und einem mit dem Phasenkorrekturwert multiplizierten phasenunkorrigierten weiteren Ausgangssignals gebildet wird. Dies vereinfacht in vorteilhafter Weise die Berechnung eines phasenkorrigierten Ausgangssignals.
• Dem Fachmann ist selbstverständlich klar, dass unter Annahme einer korrekten Phasenlage des ersten Ausgangssignals auf entsprechende Weise auch ein korrigiertes weiteres Ausgangssignal bestimmt werden kann. Bei der Annahme einer korrigierten Phasenlage eines der Ausgangssignale ist es daher nur notwendig, die Phasenkorrektur für das verbleibende Ausgangssignal durchzuführen und ein entsprechend korrigiertes Ausgangssignal zu bestimmen.
• In einer weiteren Ausführungsform wird zusätzlich eine Offsetkorrektur des ersten Ausgangssignals und/oder des weiteren Ausgangssignals durchgeführt. Vorzugsweise wird eine Offsetkorrektur beider Ausgangssignale durchgeführt. Die Offsetkorrektur wurde vorhergehend bereits erläutert. Insbesondere kann ein Offset eines Ausgangssignals bestimmt werden und dann durch eine Subtraktions- oder Additionsoperation von den Werten des Ausgangssignals abgezogen werden. Die Offsetkorrektur kann durch eine Korrektur oder Änderung des Amplitudenverlaufs beider Ausgangssignale erfolgen.
• Alternativ oder kumulativ, vorzugsweise kumulativ, wird eine Amplitudenkorrektur des ersten Ausgangssignals und/oder des weiteren Ausgangssignals durchgeführt. Insbesondere kann ein Amplitudenwert eines Ausgangssignals bestimmt werden, wobei Werte des amplitudenkorrigierten Ausgangssignals dann durch eine Division der Werte des amplitudenunkorrigierten Ausgangssignals durch den Amplitudenwert bestimmt werden, z.B. in einer Multiplikations- oder Divisionsoperation. Die Amplitudenkorrektur kann durch eine Korrektur oder Änderung des Amplitudenverlaufs mindestens eines der Ausgangssignale erfolgen.
• Die vorhergehend erläuterte Phasenkorrektur kann insbesondere in Abhängigkeit von amplituden- und offsetkorrigierten Ausgangssignalen durchgeführt werden. Insbesondere kann der Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit eines Signalverlaufs von amplituden- und offsetkorrigierten Ausgangssignalen durchgeführt werden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine weitere Verbesserung der Genauigkeit bei der Bestimmung des Phasenkorrekturwerts sowie eine weitere Verbesserung der Genauigkeit der Positionsbestimmung in Abhängigkeit der korrigierten Ausgangssignale.
• In einer weiteren Ausführungsform wird, insbesondere in Abhängigkeit des ersten Ausgangssignals und/oder des weiteren Ausgangssignals, für das erste und das weitere Ausgangssignal jeweils mindestens ein signalspezifischer Offsetkorrekturwert und/oder mindestens ein signalspezifischer Amplitudenkorrekturwert bestimmt, wobei das erste und das weitere Ausgangssignal jeweils in Abhängigkeit des signalspezifischen Offset- und/oder Amplitudenkorrekturwerts korrigiert wird.
• Insbesondere kann als Offsetkorrekturwert ein Wert bestimmt werden, der von dem entsprechenden Ausgangssignal abgezogen oder zu diesem Ausgangssignal hinzu addiert wird. Als Amplitudenkorrekturwert kann beispielsweise ein Wert bestimmt werden, der durch eine Multiplikation mit dem entsprechenden Ausgangssignal die Amplitude des Ausgangssignals auf den Wert 1 normiert.
• Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine rechentechnisch einfach und schnell durchführbare Offset- und/oder Amplitudenkorrektur, die wiederum eine verbesserte Phasenkorrektur und somit eine genauere Positionsbestimmung ermöglicht.
• In einer weiteren Ausführungsform wird/werden der mindestens eine Offsetkorrekturwert und/oder der mindestens eine Amplitudenkorrekturwert numerisch bestimmt. Dies kann bedeuten, dass die entsprechenden Korrekturwerte nicht analytisch bestimmt werden, insbesondere nicht als Funktionswert einer analytischen Funktion.
• Insbesondere ist es möglich, dass der Offsetkorrekturwert und/oder der Amplitudenkorrekturwert durch ein Optimierungsverfahren bestimmt werden. Dieses Optimierungsverfahren kann insbesondere ein iteratives Verfahren sein.
• Hierdurch ergibt sich eine ausreichend genaue und mit vertretbarem rechentechnischem Aufwand durchführbare Bestimmung eines Offset- und/oder Amplitudenkorrekturwerts.
• In einer weiteren Ausführungsform wird der mindestens eine Offsetkorrekturwert und/oder der mindestens eine Amplitudenkorrekturwert in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter einer parametrisierten Ellipsengleichung bestimmt, wobei der mindestens eine Parameter derart bestimmt wird, dass eine Abweichung von Punkten einer Punktemenge von der Ellipse, die durch die Ellipsengleichung beschrieben wird, minimiert wird, wenn ein Abszissenwert eines Punkts der Punktemenge in Abhängigkeit des ersten Ausgangssignals und ein Ordinatenwert des Punkts in Abhängigkeit des korrespondierenden weiteren Ausgangssignals bestimmt wird, insbesondere wenn das erste Ausgangssignal, insbesondere ein Signalwert des ersten Ausgangssignals, einen Abszissenwert und das weitere Ausgangssignal, insbesondere ein Signalwert des weiteren Ausgangssignals, einen Ordinatenwert der Punkte der Punktemenge bilden.
• Mit anderen Worten wird als Abszissenwert eines Punktes der Punktemenge ein Signalwert des ersten Ausgangssignals und als Ordinatenwert des Punktes ein korrespondierender Signalwert des weiteren Ausgangssignals bestimmt. Dann können Parameter einer Ellipse derart bestimmt werden, dass die Ellipse einen Abstand dieser Punkte von der Ellipse minimiert (best fit).
• Verschiedene Punkte der Punktemenge können hierbei in Abhängigkeit von korrespondierenden Signalwerten der Ausgangssignale bestimmt werden, die bei der Bewegung der Messeinrichtung um mindestens eine Periodenlänge erzeugt werden.
• Wird das erste Ausgangssignal, wie vorhergehend erläutert, mit „A“ und das weitere Ausgangssignal mit „B“ bezeichnet, so kann eine Ellipse durch die Gleichung $${\left(\text{A}-\text{A}0\right)}^2/{\text{a}}^2+{\left(\text{B}-\text{B}0\right)}^2/{\text{b}}^2-1=0$$

  

  beschrieben werden, wobei A0 den Offsetwert des ersten Ausgangssignals und B0 den Offsetwert des weiteren Ausgangssignals bezeichnet. Der Faktor 1/a² entspricht einer Amplitude/einem Amplitudenwert des ersten Ausgangssignals. Der Faktor 1/b² entspricht einer Amplitude/einem Amplitudenwert des weiteren Ausgangssignals. Hierbei können diese Parameter A0, B0, a² , b² numerisch und/oder durch ein Optimierungsverfahren, welches dem Fachmann bekannt ist, bestimmt werden. Der Offsetwert kann einen Offsetkorrekturwert bilden. Der Amplitudenwert kann einen Amplitudenkorrekturwert bilden. Im Unterschied zur der vorhergehend erläuterten Bestimmung des Phasenkorrekturwerts in Abhängigkeit von Parametern einer Ellipse ist hierbei jedoch keine Rotationstransformation der Punkte vor der Bestimmung der Parameter notwendig.
• Eine Signalkorrektur, insbesondere eine Offset- und/oder Amplituden- und/oder Phasenkorrektur, kann iterativ durchgeführt werden.
• In einem ersten Iterationsschritt kann in Abhängigkeit von noch unkorrigierten Ausgangssignalen eine Amplituden- und/oder Offsetkorrektur und/oder Phasenkorrektur durchgeführt werden. Dies kann auch als erste Amplituden- und/oder Offset- und/oder Phasenkorrektur bezeichnet werden.
• Z.B. können, wie vorhergehend erläutert, die Offsetwerte und die Amplitudenwerte der Ausgangssignale bestimmt und in Abhängigkeit dieser Werte eine Offset- und Amplitudenkorrektur durchgeführt werden. Dann kann, wie ebenfalls vorhergehend erläutert, in dem ersten Iterationsschritt in Abhängigkeit der offset- und amplitudenkorrigierten Ausgangssignale eine Phasenkorrektur (erste Phasenkorrektur) durchgeführt werden.
• In einem weiteren Iterationsschritt kann dann in Abhängigkeit der im vorhergehenden Iterationsschritt bestimmten korrigierten Ausgangssignale eine erneute Amplituden- und/oder Offset- und/oder Phasenkorrektur durchgeführt werden.
• Beispielsweise können, wie vorhergehend erläutert, erneut die Offsetwerte und Amplitudenwerte der im vorhergehenden Iterationsschritt bestimmten korrigierten Ausgangssignale bestimmt werden. Diese erneut bestimmten Werte können dann zu den im vorhergehenden Iterationsschritt bestimmten Werten hinzu addiert werden. In Abhängigkeit dieser veränderten Werte kann dann eine erneute Offset- und Amplitudenkorrektur durchgeführt werden.
• Dann kann, wenn gewünscht, in dem weiteren Iterationsschritt in Abhängigkeit der erneut offset- und amplitudenkorrigierten Ausgangssignale eine erneute Phasenkorrektur durchgeführt werden.
• In einem Iterationsschritt kann eine Amplitudenkorrektur, eine Offsetkorrektur und eine Phasenkorrektur in einer vorbestimmten Sequenz durchgeführt werden. Beispielsweise kann vor der Phasenkorrektur eine Offset- und Amplitudenkorrektur durchgeführt werden.
• Somit kann eine gewünschte Sequenz von Korrekturschritten mehrfach durchgeführt werden.
• Auch ist es möglich, dass in einem letzten Iterationsschritt nicht mehr alle Korrekturen der Sequenz durchgeführt werden. Beispielsweise kann in einem letzten Iterationsschritt nur eine Amplituden- und/oder Offsetkorrektur, jedoch keine Phasenkorrektur mehr erfolgen.
• Alternativ wird mindestens ein Parameter einer parametrisierten Wellenfunktion derart bestimmt, dass eine Abweichung zwischen einem Ausgangssignal und der parametrisierten Wellenfunktion minimiert wird. Weiter kann der mindestens eine Offsetkorrekturwert und/oder der mindestens eine Amplitudenkorrekturwert in Abhängigkeit des mindestens einen Parameters bestimmt werden.
• Beispielsweise kann eine parametrisierte Wellenfunktion derart bestimmt werden, dass genau oder mindestens ein Parameter ein offsetspezifischer Parameter ist. Genau oder mindestens ein weiterer Parameter der parametrisierten Wellenfunktion kann ein amplitudenspezifischer Parameter sein. Selbstverständlich kann genau oder mindestens ein weiterer Parameter ein phasenspezifischer Parameter sein.
• Die Parameter der parametrisierten Wellenfunktion können numerisch oder durch ein Optimierungsverfahren bestimmt werden.
• Beispielsweise kann eine parametrisierte Wellenfunktion als $$\text{f}\left(\text{t}\right)=\text{a}0+\text{a}1\times \text{cos}\left(\mathrm{\omega }\times \text{t}\right)+\text{b1}\times \text{sin}\left(\mathrm{\omega }\times \text{t}\right)$$

  

  bestimmt werden, wobei a0 einen offsetspezifischen Parameter und a1, b1 amplitudenspezifische Parameter und ω einen frequenzspezifischen Parameter bezeichnen. Eine Phasenlage des Signals kann in Abhängigkeit bzw. aus einer Kombination der Parameter a1, b1 bestimmt werden, insbesondere als $$\text{ph}=\text{atan}2\left(\text{b1}/\text{a1}\right)$$

  
• Die Amplitude kann insbesondere als $$\text{amp}=\text{sqrt}\left(\text{a}{1}^2+\text{b}{1}^2\right)$$

  

  und der Offset als a0 bestimmt werden.
• „t“ bezeichnet hierbei ein Funktionsargument der parametrisierten Wellenfunktion. Insbesondere kann „t“ einer Phasenlage eines Ausgangssignals entsprechen, wobei t als $$\text{t}=\text{atan}2\left(\text{B},\text{A}\right)$$

  

  bestimmt werden kann, wobei A einen Signalwert des ersten Ausgangssignals und B einen Signalwert des weiteren Ausgangssignals über mindestens eine Periode eines der Ausgangssignale bezeichnet.
• Weiter können, insbesondere mittels dem Fachmann bekannter nichtlinearer Regressionsverfahren, die Parameter für jedes Ausgangssignal separat bestimmt werden. Hierbei kann f(t) den erfassten Signalwert des jeweiligen Ausgangssignals entsprechen.
• In Abhängigkeit der derart bestimmten Parameter, insbesondere der/des vorhergehend erläuterten Offset, Amplitude und Phasenlage kann dann wiederum ein Offsetkorrekturwert, ein Amplitudenkorrekturwert und, wenn gewünscht, ein Phasenkorrekturwert bestimmt werden. Beispielsweise kann in Abhängigkeit des mindestens einen offsetspezifischen Parameters der Offsetkorrekturwert bestimmt werden. Weiter kann in Abhängigkeit des mindestens einen amplitudenspezifischen Parameters der Amplitudenkorrekturwert bestimmt werden. Weiter kann in Abhängigkeit des mindestens einen phasenspezifischen Parameters der Phasenkorrekturwert bestimmt werden. Allerdings kann der Phasenkorrekturwert vorzugsweise in Abhängigkeit der phasenspezifischen Parameter der Signalverläufe beider Ausgangssignale bestimmt werden.
• Dies kann eine unabhängige Erfindung darstellen. Somit wird ein Verfahren zur Korrektur mindestens eines Ausgangssignals einer Messeinrichtung beschrieben, wobei die Messeinrichtung ein erstes wellenförmiges Ausgangssignal und mindestens ein weiteres wellenförmiges Ausgangssignal erzeugt, wobei ein Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit eines Signalverlaufs des ersten und des weiteren Ausgangssignals über mindestens eine Periode eines der Ausgangssignale bestimmt oder berechnet wird, wobei eine Phasenlage mindestens eines der Ausgangssignale in Abhängigkeit des Phasenkorrekturwerts korrigiert wird. Weiter wird mindestens ein phasenspezifischer Parameter einer parametrisierten Wellenfunktion derart bestimmt, dass eine Abweichung zwischen einem Ausgangssignal und der parametrisierten Wellenfunktion minimiert wird. Weiter kann der Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit des mindestens einen Parameters bestimmt werden. Vorzugsweise wird mindestens ein erster phasenspezifischer Parameter einer parametrisierten Wellenfunktion derart bestimmt, dass eine Abweichung zwischen dem ersten Ausgangssignal und der parametrisierten Wellenfunktion minimiert wird. Weiter wird mindestens ein weiterer phasenspezifischer Parameter einer parametrisierten Wellenfunktion derart bestimmt, dass eine Abweichung zwischen dem weiteren Ausgangssignal und der parametrisierten Wellenfunktion minimiert wird. Weiter kann der Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit der mindestens zwei phasenspezifischen Parameter bestimmt werden.
• Hierbei ist es möglich, dass in Abhängigkeit der Parameter der parametrisierten Wellenfunktion nur der erläuterte Offsetkorrekturwert und Amplitudenkorrekturwert bestimmt werden können und zur Offset- und Phasenkorrektur verwendet werden. Dann kann in Abhängigkeit der derart korrigierten Ausgangssignale eine Phasenkorrektur durchgeführt werden.
• Auch hierdurch ergibt sich eine zuverlässige und ausreichend genaue Bestimmung von Korrekturwerten.
• In einer weiteren Ausführungsform ist die Messeinrichtung eine Wegmesseinrichtung oder eine Winkelmesseinrichtung. Dies wurde vorhergehend bereits erläutert.
• In einer weiteren Ausführungsform wird die Phasenkorrektur unabhängig von einem Teilbereich des Messbereichs durchgeführt. Mit anderen Worten kann die gleiche Phasenkorrektur für den gesamten Messbereich durchgeführt werden. Insbesondere kann für den gesamten Messbereich genau ein globaler Phasenkorrekturwert berechnet werden, wobei in/über dem/den gesamten Messbereich eine Phasenlage mindestens eines der Ausgangssignale in Abhängigkeit dieses globalen Phasenkorrekturwerts korrigiert wird.
• Auch kann eine Amplituden- und/oder eine Offsetkorrektur unabhängig von einem Teilbereich des Messbereichs durchgeführt. Mit anderen Worten kann die gleiche Amplituden- und/oder Offsetkorrektur für den gesamten Messbereich durchgeführt werden. So kann für den gesamten Messbereich für jedes Ausgangssignal genau ein globaler Offsetkorrekturwert und/oder genau ein globaler Amplitudenkorrekturwert bestimmt werden, wobei das entsprechende Ausgangssignal über den gesamten Messbereich in Abhängigkeit genau dieses einen globalen Offsetkorrekturwerts und/oder globalen Amplitudenkorrekturwerts korrigiert wird.
• In einer bevorzugten Ausführungsform wird jedoch ein Messbereich der Messeinrichtung in mindestens zwei, vorzugsweise jedoch in mehr als zwei, Teilbereiche unterteilt. Weiter wird eine teilbereichsspezifische Phasenkorrektur durchgeführt. Selbstverständlich kann auch eine teilbereichsspezifische Offset- und/oder Amplitudenkorrektur durchgeführt werden. Mit anderen Worten werden für Ausgangssignale, die in verschiedenen Teilbereichen des Messbereichs erzeugt werden, teilbereichsspezifische Korrekturen durchgeführt. Ein Teilbereich kann hierbei einen Abschnitt der Maßeinrichtung mit mindestens einer Periodenlänge umfassen. Mit anderen Worten kann ein Teilbereich des Messbereichs einen Bereich umfassen, in dem mindestens eine Periode eines Ausgangssignals erzeugt wird, wenn die mindestens eine Erfassungseinrichtung mit einer konstanten Bewegungsrichtung entlang des Teilbereichs bewegt wird. Vorzugsweise umfasst ein Teilbereich jedoch mehrere Periodenlängen bzw. werden mehrere Perioden des Ausgangssignals beim Verfahren entlang des Teilbereichs erzeugt.
• Es ist möglich, dass in verschiedenen Teilbereichen des Messbereichs verschiedene Offset- und/oder Amplituden- und/oder Phasenfehler auftreten. Beispielsweise kann eine Montage der Maßeinrichtung derart erfolgen, dass in verschiedenen Teilbereichen verschiedene Offset- und/oder Amplitudenwerte erzeugt werden, beispielsweise aufgrund einer unebenen Befestigungsunterlage für die Maßeinrichtung.
• Durch die erläuterte teilbereichsspezifische Korrektur von Ausgangssignalen kann über den gesamten Messbereich dann eine genauere und verbesserte Signalkorrektur erfolgen, wobei über den gesamten Messbereich weiterhin eine verbesserte Positionsbestimmung ermöglicht wird.
• Es ist beispielsweise möglich, dass die Ausgangssignale in einem Kalibrierungsschritt, der beispielsweise vor der Inbetriebnahme der Messeinrichtung erfolgen kann, über den gesamten Messbereich hinweg erzeugt und gespeichert werden. Hierbei kann ein Abstand von Stützstellen, an denen die Ausgangssignale erfasst werden, kleiner als oder gleich 1/20 einer Periodenlänge sein.
• Weiter können mindestens zwei, vorzugsweise mehr als zwei, Teilbereiche des Messbereichs bestimmt werden. Diese Teilbereiche können voneinander verschieden sein. Allerdings ist es möglich, dass entlang des Messbereichs aufeinander folgende Teilbereiche sich überlappen. Alternativ ist es möglich, dass voneinander verschiedene Teilbereiche entlang einer konstanten Bewegungsrichtung durch den Messbereich unmittelbar aneinander angrenzen.
• Weiter können die Verläufe des ersten und des weiteren Ausgangssignals in jedem dieser Teilbereich bestimmt werden.
• Wie vorhergehend erläutert kann dann für jeden Teilbereich, insbesondere in Abhängigkeit der Signalverläufe in dem jeweiligen Teilbereich, ein Phasenkorrekturwert und gegebenenfalls auch ein signalspezifischer Amplituden- und/oder Offsetkorrekturwert bestimmt und gespeichert werden.
• Dann kann, insbesondere zur Laufzeit, eine teilbereichsspezifische Phasenkorrektur in Abhängigkeit des gespeicherten teilbereichsspezifischen Phasenkorrekturwerts eine Phasenkorrektur durchgeführt werden. Auch kann, insbesondere zur Laufzeit, eine teilbereichs- und signalspezifische Amplituden- und/oder Offsetkorrektur in Abhängigkeit des/der gespeicherten teilbereichsspezifischen Korrekturwerts/Korrekturwerte durchgeführt werden.
• Weiter kann für jeden Teilbereich ein teilbereichsspezifischer Phasenkorrekturwert berechnet werden. Dieser kann in Abhängigkeit der Signalverläufe in diesem Teilbereich berechnet werden. Weiter kann in dem Teilbereich eine Phasenlage mindestens eines der Ausgangssignale in Abhängigkeit des teilbereichsspezifischen Phasenkorrekturwerts korrigiert werden.
• Auch kann für jeden Teilbereich ein teilbereichs- und signalspezifischer Offsetkorrekturwert und/oder ein teilbereichs- und signalspezifischer Amplitudenkorrekturwert bestimmt werden. Weiter kann das entsprechende Signal in Abhängigkeit des teilbereichs- und signalspezifischen Offsetkorrekturwerts und/oder in Abhängigkeit des teilbereichs- und signalspezifischen Amplitudenkorrekturwerts korrigiert werden.
• Es ist z.B. möglich, dass teilbereichsspezifische Phasenkorrekturwerte in dem erläuterten Kalibrierungsschritt ermittelt und abgespeichert werden, beispielsweise in einer Speichereinrichtung der Messeinrichtung. Auch können teilbereichs- und signalspezifische Amplituden- und/oder Offsetkorrekturwerte bestimmt und abgespeichert werden. Dann kann, insbesondere zur Laufzeit, ein aktueller Teilbereich identifiziert werden. Der aktuelle Teilbereich kann einen Teilbereich des Messbereichs bezeichnen, in dem sich die Messeinrichtung aktuell befindet. Weiter können dann die teilbereichsspezifischen Korrekturwerte abgerufen werden und eine Signalkorrektur in Abhängigkeit der abgerufenen Korrekturwerte durchgeführt werden.
• Alternativ ist es möglich, einen teilbereichspezifischen Phasenkorrekturwert zur Laufzeit zu bestimmen und dann eine entsprechende Phasenkorrektur durchzuführen. Hierbei ist es natürlich auch möglich, teilbereichs- und signalspezifische Offset- und/oder Amplitudenkorrekturwerte zur Laufzeit zu bestimmen und dann eine entsprechende Signalkorrektur durchzuführen.
• Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine für jeden Teilbereich rechentechnisch einfache und somit schnell durchführbare Signalkorrektur.
• In einer weiteren Ausführungsform wird ein Teilbereich des Messbereichs in Abhängigkeit von mindestens einem unkorrigierten Ausgangssignal identifiziert. Hierbei kann das mindestens eine unkorrigierte Ausgangssignal genutzt werden, um eine Position der Messeinrichtung zu bestimmen, wobei in Abhängigkeit der Position dann der Teilbereich identifiziert werden kann. Wird beispielsweise in Abhängigkeit des Ausgangssignals ein zurückgelegter Weg bestimmt, so kann in Abhängigkeit des zurückgelegten Wegs eine aktuelle Position der Messeinrichtung bestimmt werden. Beispielsweise kann eine zuletzt bestimmte Position der Messeinrichtung gespeichert werden, wobei die aktuelle Position dann in Abhängigkeit der zuletzt bestimmten Position und dem zurückgelegten Wert, beispielsweise als deren Summe, bestimmt wird.
• In einer alternativen Ausführungsform wird ein Teilbereich des Messbereichs in Abhängigkeit von mindestens einem korrigierten Ausgangssignal identifiziert. Hierbei kann das mindestens eine korrigierte Ausgangssignal genutzt werden, um, wie vorhergehend erläutert, den Teilbereich zu identifizieren.
• Weiter vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Korrektur mindestens eines Ausgangssignals einer Messeinrichtung. Die Vorrichtung dient hierbei zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einer der in dieser Offenbarung erläuterten Ausführungsformen. Insbesondere ist also die Vorrichtung derart ausgebildet, dass ein entsprechendes Verfahren mittels der Vorrichtung durchführbar ist. Die Vorrichtung kann Teil einer Messvorrichtung sein, die die Messeinrichtung und die vorgeschlagene Vorrichtung zur Korrektur umfasst.
• Hierbei erzeugt die Messeinrichtung ein erstes wellenförmiges Ausgangssignal und mindestens ein weiteres wellenförmiges Ausgangssignal. Dies wurde vorhergehend bereits erläutert.
• Die Vorrichtung umfasst eine Signalschnittstelle für das erste Ausgangssignal der Messeinrichtung und eine Signalschnittstelle für das weitere Ausgangssignal der Messeinrichtung. Weiter umfasst die Vorrichtung mindestens eine Phasenkorrektureinrichtung. Die Phasenkorrektureinrichtung kann hierbei einen Mikrocontroller umfassen oder als solcher ausgebildet sein. Weiter kann die Phasenkorrektureinrichtung eine Speichereinrichtung umfassen. Weiter kann die Phasenkorrektureinrichtung, wie nachfolgend noch näher erläutert, Rechenoperationsmittel, beispielsweise ein Multiplikationsmittel, ein Divisionsmittel, ein Additionsmittel und/oder ein Subtraktionsmittel umfassen. Durch ein Rechenoperationsmittel ist eine vorbestimmte Rechenoperation durchführbar.
• Weiter ist ein Verlauf des ersten und des weiteren Ausgangssignals über mindestens eine Periode des ersten Ausgangssignals und/oder des weiteren Ausgangssignals erfassbar.
• Weiter ist in Abhängigkeit des ersten Ausgangssignals und des weiteren Ausgangssignals eine Phasenkorrektur des ersten und/oder des weiteren Ausgangssignals durchführbar, insbesondere mittels der Phasenkorrektureinrichtung.
• Weiter ist mittels der Phasenkorrektureinrichtung ein Phasenkorrekturwert bestimm- oder berechenbar. Weiter ist mittels der Phasenkorrektureinrichtung der Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit eines Amplitudenverlaufs des ersten und des weiteren Ausgangssignals über mindestens eine Periode eines der Ausgangssignale bestimmbar. Weiter ist mittels der Phasenkorrektureinrichtung eine Phasenlage mindestens eines der Ausgangssignale in Abhängigkeit des Phasenkorrekturwerts korrigierbar.
• Die Vorrichtung kann weiter Signalschnittstellen für die korrigierten Ausgangssignale aufweisen. Über diese Signalschnittstellen können korrigierte Ausgangssignale für eine Positionsbestimmungseinrichtung bereitgestellt werden.
• Die Phasenkorrektureinrichtung kann hierbei mindestens eine Einrichtung zur Berechnung des Phasenkorrekturwerts umfassen. Weiter kann die Phasenkorrektureinrichtung eine Speichereinrichtung zur Speicherung des mindestens einen Phasenkorrekturwerts umfassen. Dies und entsprechende Vorteile wurden vorhergehend bereits erläutert.
• In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Phasenkorrektureinrichtung mindestens ein Mittel zur Bestimmung eines Sinuswerts des Phasenkorrekturwerts, ein Mittel zur Bestimmung eines Kosinuswerts des Phasenkorrekturwerts, ein Divisionsmittel, ein Multiplikationsmittel und ein Subtraktionsmittel. In diesem Fall kann, wie vorhergehend erläutert, in vorteilhafter Weise das phasenkorrigierte erste Ausgangssignal durch die einzelnen Mittel bestimmt werden.
• Auch beschrieben wird eine Ausführungsform bei der die Phasenkorrektureinrichtung mindestens ein Multiplikationsmittel und ein Subtraktionsmittel umfasst. In diesem Fall kann, wie vorhergehend erläutert, in vorteilhafter Weise eine gute Annäherung des phasenkorrigierten ersten Ausgangssignals bestimmt werden.
• Alternativ kann die Phasenkorrektureinrichtung auch alle notwendigen Mittel zur Bestimmung eines phasenkorrigierten weiteren Ausgangssignals oder eines angenäherten weiteren Ausgangssignals umfassen.
• In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung weiter mindestens eine Amplitudenkorrektureinrichtung und/oder mindestens eine Offsetkorrektureinrichtung. Mittels der Amplitudenkorrektureinrichtung kann eine Amplitudenkorrektur durchgeführt werden. Mittels der Offsetkorrektureinrichtung kann eine Offsetkorrektur durchgeführt werden. Auch die Amplitudenkorrektureinrichtung und/oder die Offsetkorrektureinrichtung können als Mikrocontroller ausgebildet sein oder einen solchen umfasse. Dies und entsprechende Vorteile wurden vorhergehend bereits erläutert.
• Weiter kann die Vorrichtung mindestens eine Einrichtung zur Identifizierung eines Teilbereichs des Messbereichs umfassen. Mittels der Einrichtung kann ein Teilbereich identifiziert werden, wodurch eine teilbereichsspezifische Signalkorrektur, insbesondere eine teilbereichsspezifische Phasenkorrektur, ermöglicht wird. Dies und entsprechende Vorteile wurden vorhergehend bereits erläutert.
• Hierbei können in der Speichereinrichtung mehrere, insbesondere teilbereichsspezifische, Phasenkorrekturwerte und gegebenenfalls teilbereichs- und signalspezifische Amplituden- und/oder Offsetkorrekturwerte gespeichert werden.
• Ein Verfahren zur Korrektur gemäß einer der in dieser Offenbarung erläuterten Ausführungsform kann insbesondere ein computerimplementiertes Verfahren sein.
• Weiter beschrieben wird eine Vorrichtung zur Datenverarbeitung, umfassend Mittel zur Ausführung des Verfahrens gemäß einer der in dieser Offenbarung erläuterten Ausführungsformen. Insbesondere kann die Vorrichtung einen Prozessor umfassen, der so konfiguriert ist, dass er ein Verfahren gemäß einer der in dieser Offenbarung erläuterten Ausführungsformen ausführt.
• Weiter beschrieben wird ein Computerprogrammprodukt und/oder eine computerlesbares Speichermedium, insbesondere ein Datenträger, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren gemäß einer in dieser Offenbarung erläuterten Ausführungsformen auszuführen.
• Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen:
• 1 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform,
• 2 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform,
• 3 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform,
• 4 ein schematisches Diagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
• 5 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren Ausführungsform und
• 6 eine schematische Darstellung von Signalverläufen.
• Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.
• 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Korrektur mindestens eines Ausgangssignals A, B einer Messeinrichtung 2. Die Messeinrichtung 2 ist eine Wegmesseinrichtung, die ein Strichmaßband 3 und zwei Erfassungseinrichtungen 4A, 4B umfasst. Durch die Erfassungseinrichtung 4A, 4B sind in Abhängigkeit einer Anordnung von Strichen auf dem Strichmaßband 3 Ausgangssignale A, B erzeugbar. Insbesondere erzeugt beim Verfahren der Erfassungseinrichtungen 4A, 4B entlang des Strichmaßbands 3 mit einer konstanten Bewegungsrichtung eine erste Erfassungseinrichtung 4a ein erstes wellenförmiges Ausgangssignal A und eine weitere Erfassungseinrichtung 4B ein weiteres wellenförmiges Ausgangssignal B. Diese Ausgangssignale weisen einen Phasenversatz von ungefähr 90° zueinander auf.
• Die Erfassungseinrichtungen 4A, 4B können z.B. optische Sensoren sein, wobei der Signalverlauf der Ausgangssignale A, B in Abhängigkeit von einer erfassten Strahlungsintensität erzeugt wird, die wiederum abhängig von der Anordnung der Striche auf dem Strichmaßband 3 ist.
• Die Messeinrichtung 2 kann aber auch eine Winkelmesseinrichtung sein. In diesem Fall kann das Strichmaßband scheiben- oder hohlringförmig ausgebildet sein, wobei Striche entlang einer Kreislinie angeordnet sind.
• Die Vorrichtung 1 umfasst eine Signalschnittstelle 5A für das erste Ausgangssignal A und eine Signalschnittstelle 5B für das weitere Ausgangssignal B. Durch Pfeile sind in 1 und auch in den weiteren Blockschaltbildern daten- und/oder signaltechnische Verbindungen dargestellt.
• Weiter umfasst die Vorrichtung 1 eine Phasenkorrektureinrichtung 6.
• Weiter umfasst die Vorrichtung 1 eine erste Offsetkorrektureinrichtung 7A, eine weitere Offsetkorrektureinrichtung 7B, eine erste Amplitudenkorrektureinrichtung 8A und eine weitere Amplitudenkorrektureinrichtung 8B.
• Mittels der ersten Offsetkorrektureinrichtung 7A ist eine Offsetkorrektur für das erste Ausgangssignal A durchführbar. Insbesondere kann die Offsetkorrektur derart durchgeführt werden, dass das offsetkorrigierte erste Ausgangssignal A einen Offsetwert von 0 aufweist. Weiter ist mittels der ersten Amplitudenkorrektureinrichtung 8A eine Amplitudenkorrektur des offsetkorrigierten ersten Ausgangssignals A durchführbar. Insbesondere ist diese Amplitudenkorrektur derart durchführbar, dass eine Amplitude des offsetkorrigierten ersten Ausgangssignals auf den Wert 1 oder auf einen vorbestimmten, auf einen A/D-Wandler angepassten, Wert normiert wird. Die dargestellte Sequenz der Korrekturen ist hierbei nur exemplarisch. Selbstverständlich kann auch eine Offsetkorrektur eines amplitudenkorrigierten ersten Ausgangssignals A durchgeführt werden. Entsprechende Korrekturen sind durch die Korrektureinrichtungen 7B, 8B für das weitere Ausgangssignal B durchführbar.
• Amplituden- und Offsetkorrekturwerte können insbesondere numerisch bestimmt werden, insbesondere in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter einer parametrisierten Ellipsengleichung, wobei der mindestens eine Parameter derart bestimmt wird, dass eine Abweichung von Punkten einer Punktemenge von der Ellipse, die durch die Ellipsengleichung beschrieben wird, minimiert wird, wenn das erste Ausgangssignal einen Abszissenwert und das weitere Ausgangssignal einen Ordinatenwert der Punkte der Punktemenge bilden. Alternativ können Amplituden- und Offsetkorrekturwerte in Abhängigkeit von Parametern einer parametrisierten Wellenfunktion bestimmt werden, wobei diese Parameter derart bestimmt wird, dass eine Abweichung zwischen einem Ausgangssignal und der parametrisierten Wellenfunktion minimiert wird. Dies wurde vorhergehend bereits erläutert.
• In Abhängigkeit des offset- und amplitudenkorrigierten ersten Ausgangssignals A und des offset- und amplitudenkorrigierten weiteren Ausgangssignals B ist durch die Phasenkorrektureinrichtung 6 eine Phasenkorrektur des ersten und/oder des weiteren Ausgangssignals A, B durchführbar. Hierbei wird, wie nachfolgend noch näher erläutert, ein Phasenkorrekturwert für eine Phasenverschiebung zwischen dem ersten und dem weiteren Ausgangssignal A, B berechnet, wobei dieser Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit eines Signalverlaufs des ersten und des weiteren Ausgangssignals A, B über mindestens eine Periode eines der Ausgangssignale A, B bestimmt wird. Weiter wird die Phasenlage mindestens eines der Ausgangssignale, insbesondere die Phasenlage des ersten Ausgangssignals A, in Abhängigkeit des Phasenkorrekturwerts korrigiert.
• Weiter dargestellt sind Ausgangssignalschnittstellen 9A, 9B für die offset-, amplituden- und phasenkorrigierte Ausgangssignale.
• Insbesondere wird mittels der Phasenkorrektureinrichtung 6 ein Betrag des Phasenkorrekturwerts bestimmt werden. Hierzu kann ein Summenverlauf einer Summe des quadrierten Signalwerts des offset- und amplitudenkorrigierten ersten Ausgangssignals und des quadrierten Signalwerts des offset- und amplitudenkorrigierten weiteren Ausgangssignals bestimmt werden, wenn die Erfassungseinrichtungen 4A, 4B entlang mindestens einer Periode des Strichmaßbands 3 mit einer konstanten Bewegungsrichtung bewegt werden. Weiter können ein Maximalwert und ein Minimalwert dieses Summenverlaufs bestimmt werden. Dann kann gemäß Formel 5 der Phasenkorrekturwert bestimmt werden. Ein Vorzeichen des Phasenkorrekturwerts kann in Abhängigkeit eines Summenverlaufs einer Summe aus dem Signalwert des offset- und amplitudenkorrigierten ersten Ausgangssignals und dem Signalwert des offset- und amplitudenkorrigierten weiteren Ausgangssignals bestimmt werden. Insbesondere kann ein Maximalwert dieses Summenverlaufs bestimmt werden und durch die vorhergehend beschriebene Fallunterscheidung ein Vorzeichen des Phasenkorrekturwerts bestimmt werden.
• Alternativ kann der Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter einer parametrisierten Ellipsengleichung bestimmt werden. Hierbei wird der mindestens eine Parameter, insbesondere durch ein Optimierungsverfahren, weiter insbesondere ein numerisches Optimierungsverfahren, derart bestimmt wird, dass eine Abweichung von Punkten einer Punktemenge von der Ellipse, die durch die Ellipsengleichung beschrieben wird, minimiert wird. Ein Abszissenwert eines Punkts wird hierbei als Signalwert des ersten Ausgangssignals und ein Ordinatenwert des Punkts als Signalwert des korrespondierenden weiteren Ausgangssignals bestimmt. Werden die Ausgangssignale für eine Periode mindestens eines Ausgangssignals erfasst, so kann eine Punktemenge mit einer Vielzahl von Punkten bestimmt werden.
• Weiter werden die Punkte der derart bestimmten Punktemenge rotationstransformiert, insbesondere durch Multiplikation mit einer Drehmatrix, die eine Drehung um 45° um eine zur Ordinate und Abszisse senkrechte Drehachse bewirkt.
• Weiter wird der mindestens eine Parameter derart bestimmt, dass eine Abweichung von Punkten dieser rotationstransformierten Punktemenge von der Ellipse, die durch die Ellipsengleichung beschrieben wird, minimiert wird. In Abhängigkeit dieses mindestens einen Ellipsenparameters wird dann ein Phasenkorrekturwert bestimmt.
• Hiernach kann eines der Signale, insbesondere das erste Ausgangssignal, um diesen Phasenkorrekturwert verschoben werden. Hierzu kann in Abhängigkeit des entsprechenden Ausgangssignals ein phasenkorrigiertes Ausgangssignal berechnet werden, welches gegenüber dem entsprechenden Ausgangssignal um den Phasenkorrekturwert phasenverschoben ist.
• Hierdurch wird ermöglicht, korrigierte Signalverläufe für das erste und/oder das weitere Ausgangssignals A, B zu bestimmen, die eine zuverlässige und genaue Positionsbestimmung in Abhängigkeit der korrigierten Ausgangssignale A, B ermöglichen.
• Hierbei wird der Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit des offset- und amplituden korrigierten ersten Ausgangssignals A und des offset- und amplitudenkorrigierten weiteren Ausgangssignals B bestimmt. Es ist jedoch auch möglich, den Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit eines nicht offsetkorrigierten Ausgangssignals und/oder eines nicht amplitudenkorrigierten Ausgangssignals zu bestimmen.
• In 1 ist dargestellt, dass die Amplituden- und Offsetkorrektur für das erste Ausgangssignal A unabhängig von dem weiteren Ausgangssignal B durchgeführt wird. Die Amplituden- und Offsetkorrektur für das weitere Ausgangssignal B wird unabhängig von dem ersten Ausgangssignal A durchgeführt.
• 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform. Die Vorrichtung ist hierbei entsprechend der in 1 dargestellten Ausführungsform ausgebildet. Daher wird diesbezüglich auf die Erläuterung zu 1 verwiesen. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform führt die Offsetkorrektureinrichtung 7 eine Offsetkorrektur beider Ausgangssignale A, B durch. Hierzu kann die Offsetkorrektureinrichtung 7 in Abhängigkeit beider Ausgangssignale, insbesondere von Signalverläufen beider Ausgangssignale über mindestens eine Periode eines Ausgangssignals, jeweils einen signalspezifischen Offsetkorrekturwert bestimmen und in Abhängigkeit dieses Korrekturwerts dann offsetkorrigierte Ausgangssignale A, B bestimmen.
• Eine Amplitudenkorrektureinrichtung 8 kann in Abhängigkeit der offsetkorrigierten Ausgangssignale für jedes der Ausgangssignale A, B jeweils einen Amplitudenkorrekturwert bestimmen und dann in Abhängigkeit des signalspezifischen Korrekturwerts dann eine Amplitudenkorrektur durchführen.
• Insbesondere wird also die Amplituden- und Offsetkorrektur des weiteren Ausgangssignals B auch in Abhängigkeit von dem ersten Ausgangssignal A und die Amplituden- und Offsetkorrektur des ersten Ausgangssignals A auch in Abhängigkeit von dem weiteren Ausgangssignal B durchgeführt.
• 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform.
• Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform sind mehrere Teilbereiche TBn-1, TBn, TBn+1 des Messbereichs. Im vorliegenden Fall werden die Teilbereiche TBn-1, TBn, TBn+1 durch Teilabschnitte des Strichmaßbands 3 gebildet. Hierbei erzeugen die Erfassungseinrichtungen 4A, 4B mindestens eine, vorzugsweise mehrere Perioden der Ausgangssignale A, B, wenn sie mit einer konstanten Bewegungsrichtung über einen der Teilbereiche TBn-1, TBn, TBn+1 bewegt werden. In einem Teilbereich TBn-1, TBn, TBn+1 können an einer vorbestimmten Anzahl von Stützstellen Signalwerte der Ausgangssignale A, B erfasst werden.
• Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform sind die Offset- und Amplitudenkorrektureinrichtung 7A, 8A in einem Block zusammengefasst. In diesem Block werden in Abhängigkeit des ersten Ausgangssignals A z.B. ein teilbereichsspezifischer Offsetkorrekturwert und ein teilbereichsspezifischer Amplitudenkorrekturwert für das erste Ausgangssignal A bestimmt. Durch Strichlinien ist dargestellt, dass ein solcher Offset- und Amplitudenkorrekturwert auch zusätzlich in Abhängigkeit des weiteren Ausgangssignals B bestimmt werden kann.
• Entsprechend sind die Offsetkorrektureinrichtung 7B und die Amplitudenkorrektureinrichtung 8B für das weitere Ausgangssignal B in einem Block zusammengefasst. Diese kann einen signalspezifischen und teilbereichsspezifischen Offsetkorrekturwert und einen signalspezifischen und teilbereichsspezifischen Amplitudenkorrekturwert für das weitere Ausgangssignal B in Abhängigkeit des unkorrigierten weiteren Ausgangssignals B bestimmen. Durch Strichlinien ist dargestellt, dass diese Korrekturwerte auch zusätzlich in Abhängigkeit des ersten Ausgangssignals A bestimmt werden können.
• Weiter ist dargestellt, dass das erste Ausgangssignal A und das weitere Ausgangssignal B durch die entsprechenden Korrektureinrichtungen 7A, 8A offset- und amplitudenkorrigiert werden.
• Eine Phasenkorrektureinrichtung 6 umfasst eine Recheneinrichtung 10, die in Abhängigkeit des offset- und amplitudenkorrigierten ersten Ausgangssignals A und des offset- und amplitudenkorrigierten weiteren Ausgangssignals B einen teilbereichsspezifischen Phasenkorrekturwert bestimmt. Dieser kann in Abhängigkeit von Signalverläufen bestimmt werden. Alternativ kann der Phasenkorrekturwert aus einer Speichereinrichtung 18C, die nachfolgend noch erläutert wird, ausgelesen werden.
• Weiter umfasst die Phasenkorrektureinrichtung 6 ein Sinusglied 11, welches einen Sinuswert des teilbereichsspezifischen Phasenkorrekturwerts bestimmt. Weiter umfasst die Phasenkorrektureinrichtung ein Multiplikationsglied 12, welches das amplituden- und offsetkorrigierte weitere Ausgangssignal B mit dem Sinuswert des teilbereichsspezifischen Phasenkorrekturwerts multipliziert. Weiter umfasst die Phasenkorrektureinrichtung 6 ein Subtraktionsglied 13, welches das erläuterte Produkt von dem ersten offset- und amplitudenkorrigierten ersten Ausgangssignal A abzieht. Weiter wird diese Differenz mit dem Kehrwert des Kosinuswerts des teilbereichsspezifischen Phasenkorrekturwerts multipliziert. Hierzu umfasst die Phasenkorrektureinrichtung ein Kosinusglied 14 und ein Divisionsglied 15 sowie ein weiteres Multiplikationsglied 16.
• Es ist möglich, die Phasenkorrektureinrichtung 6 auch ohne Sinusglied 11, Kosinusglied 12, das Divisionsglied 15 und das Multiplikationsglied 16 auszubilden. In diesem alternativen Fall kann die Phasenkorrektureinrichtung 6 das Multiplikationsglied 12 umfassen, welches das amplituden- und offsetkorrigierte weitere Ausgangssignal B mit dem teilbereichsspezifischen Phasenkorrekturwerts multipliziert. Weiter umfasst die Phasenkorrektureinrichtung 6 ein Subtraktionsglied 13, welches das erläuterte Produkt von dem ersten offset- und amplitudenkorrigierten ersten Ausgangssignal A abzieht. Weiter bildet diese Differenz das offset-, amplituden- und phasenkorrigierte erste Ausgangssignal A.
• Es ist möglich, dass die in 1 und 2 dargestellte Phasenkorrektureinrichtung 6 entsprechend der in 3 dargestellten Phasenkorrektureinrichtung 6 ausgebildet sind, wobei anstelle des teilbereichsspezifischen Phasenkorrekturwerts ein nichtteilbereichsspezifischer, für den gesamten Messbereich gültiger, Phasenkorrekturwert bestimmt wird.
• Es ist weiter möglich, bei den in 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen einen Offsetkorrekturwert, einen Amplitudenkorrekturwert und einen Phasenkorrekturwert zur Laufzeit zu bestimmen, also z.B. wenn ein Messdurchgang durchgeführt wird. In diesem Fall können teilbereichsspezifisches Korrekturwerte für den Teilbereich TBn-1, TBn, TBn+1 bestimmt werden, in dem die Ausgangssignale A, B erzeugt werden, in Abhängigkeit dieser Ausgangssignale A, B dann die Korrekturwerte bestimmt werden und in Abhängigkeit dieser teilbereichsspezifischen Korrekturwerte dann eine Signalkorrektur durchgeführt wird. Weiter kann es möglich sein, dass Signalwerte der Ausgangssignale A, B, gespeichert werden, um die teilbereichsspezifischen Korrekturwerte zu bestimmen. Dies kann in nicht dargestellten Signalspeichereinrichtungen der Korrektureinrichtungen 7A, 7B, 8A, 8B, 6 erfolgen. Allerdings ist keine Speicherung der Korrekturwerte notwendig.
• Allerdings ist es auch möglich, die teilbereichsspezifischen Korrekturwerte vor der Inbetriebnahme der Messeinrichtung 2, beispielsweise in einem Kalibrierdurchgang, zu bestimmen und abzuspeichern. Selbstverständlich können auch die, wie vorhergehend erläutert, zur Laufzeit bestimmten Korrekturwerte gespeichert werden.
• In 3 ist dargestellt, dass die erste Offset- und Amplitudenkorrektureinrichtung 7A, 8A eine Speichereinrichtung 18A und die weitere Offset- und Amplitudenkorrektureinrichtung 7B, 8B eine Speichereinrichtung 18B und die Phasenkorrektureinrichtung 6 eine Speichereinrichtung 18C umfasst, wobei die Speichereinrichtungen 18A, 18B, 18C zur Speicherung der signal- und teilbereichsspezifischen Offsetkorrekturwerte, der signal- und teilbereichsspezifischen Amplitudenkorrekturwerte sowie der teilbereichsspezifischen Phasenkorrekturwerte dienen.
• Weiter kann dann zur Laufzeit, also in einem Messbetrieb, der aktuelle Teilbereich TBn-1, TBn, TBn+1 identifiziert werden, beispielsweise in Abhängigkeit von unkorrigierten oder korrigierten Ausgangssignalen. Dann können zur Laufzeit die entsprechenden teilbereichsspezifischen Korrekturwerte eingelesen und zur Korrektur verwendet werden. Hierdurch entfällt zur Laufzeit die Bestimmung der entsprechenden Korrekturwerte. Hierdurch kann eine schnellere Signalverarbeitung erfolgen.
• Werden jedoch, wie in den 1 und 2 dargestellt, keine teilbereichsspezifischen, sondern globale Korrekturwerte zur Signalkorrektur über den gesamten Messbereich genutzt, so können die Speichereinrichtungen 18A, 18B, 18C zur Speicherung der globalen signalspezifischen Offsetkorrekturwerte, der globalen signalspezifischen Amplitudenkorrekturwerte sowie des globalen Phasenkorrekturwerts dienen. In diesem Fall können zur Laufzeit die globalen Korrekturwerte eingelesen und zur Korrektur verwendet werden.
• In 4 ist ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. In einem ersten Schritt S1 werden die von der Messeinrichtung 2 (siehe z.B. 1), insbesondere von den Erfassungseinrichtungen 4A, 4B, erzeugten Ausgangssignale A, B eingelesen, insbesondere über entsprechende Signalschnittstellen 5A, 5B.
• In einem zweiten Schritt S2 wird dann in Abhängigkeit der beiden unkorrigierten Ausgangssignale A, B ein signalspezifischer Offsetkorrekturwert und ein signalspezifischer Amplitudenkorrekturwert bestimmt oder aus einer Speichereinrichtung 18A, 18B, 18C eingelesen und die Signale A, B in Abhängigkeit dieser Korrekturwerte offset- und amplitudenkorrigiert.
• In einem dritten Schritt S3 wird in Abhängigkeit der beiden offset- und amplitudenkorrigierten Ausgangssignale A, B ein Phasenkorrekturwert berechnet. Alternativ kann ein bereits bestimmter Phasenkorrekturwert, insbesondere ein teilbereichsspezifischer Phasenkorrekturwert, auch aus einer Speichereinrichtung 18C eingelesen werden.
• Weiter eine Phasenlage eines Ausgangssignals A, B, insbesondere des ersten Ausgangssignals A, korrigiert, indem ein phasenkorrigiertes erstes Ausgangssignal berechnet wird. Durch eine gestrichelte Linie ist dargestellt, dass die Schrittsequenz, die den zweiten und den dritten Schritt S2, S3 umfasst, mehrfach, beispielsweise zweimal oder dreimal, durchgeführt werden kann. In einem vierten Schritt S4 werden die korrigierten Ausgangssignale ausgegeben.
• Sind die verwendeten Korrekturwerte, beispielsweise die Offset- und Amplitudenkorrekturwerte sowie der Phasenkorrekturwert, vorbekannt, beispielsweise in einem Kalibrierdurchlauf oder zu einem früheren Zeitpunkt im Messbetrieb bestimmt worden, so können diese im zweiten und im dritten Schritt S2, S3 eingelesen werden, z.B. aus einer Speichereinrichtung 18A, 18B, 18C, wobei in Abhängigkeit der eingelesenen Korrekturwerte dann eine Signalkorrektur durchgeführt wird. In diesem Fall erfolgt also keine Bestimmung der Korrekturwerte zur Laufzeit. Allerdings ist es auch möglich, dass die Korrekturwerte zur Laufzeit, also bei oder für die Durchführung des zweiten und des dritten Schritts bestimmt werden.
• In 5 ist ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Im Unterschied zu der in 4 dargestellten Ausführungsform wird hierbei zwischen dem ersten und dem zweiten Schritt S1, S2 in einem Zwischenschritt S1a ein Teilbereich des Messbereichs identifiziert. Im zweiten und im dritten Schritt S2, S3 werden dann teilbereichsspezifische Korrekturwerte aus einer Speichereinrichtung 11 eingelesen und eine entsprechende Signalkorrektur, insbesondere eine teilbereichsspezifische Phasenkorrektur, durchgeführt.
• 6 zeigt eine schematische Darstellung von Signalverläufen. In der ersten Zeile sind Signalverläufe des ersten und des weiteren Ausgangssignals A, B (siehe z.B. 1) dargestellt, wobei eine Phasenverschiebung zwischen dem ersten und dem weiteren Ausgangssignals A, B um -50° von 90° abweicht. In der zweiten Zeile ist ein Signalverlauf der beiden Ausgangssignale A, B für eine Phasenverschiebung dargestellt, die um -10° von der idealen Phasenverschiebung von 90° abweicht. In der dritten Zeile ist ein Signalverlauf der beiden Ausgangssignale A, B dargestellt, der dem idealen Signalverlauf entspricht. In der vierten Zeile ist ein Signalverlauf der beiden Ausgangssignale A, B dargestellt, der um +10° von der idealen Phasenverschiebung von 90° abweicht.
• Hierbei sind in der ersten Spalte die Signalverläufe für eine Periode der beiden Ausgangssignal A, B dargestellt, insbesondere wenn die Erfassungseinrichtungen 4A, 4B um eine Strichperiode entlang einer konstanten Richtung entlang des Maßbands 3 bewegt werden. Dargestellt ist, dass die erfassten Ausgangssignale A, B bereits offset- und amplitudenkorrigiert sind.
• In der zweiten Spalte sind Ellipsendarstellungen der Signalverläufe dargestellt, wobei die Werte des ersten Ausgangssignals A Abszissenwerte und korrespondierende Werte des weiteren Ausgangssignals B Ordinatenwerte von Punkten bilden. In der dritten Spalte ist ein Summenverlauf der jeweils quadrierten Signalwerte des ersten Ausgangssignals A und des weiteren Ausgangssignals B dargestellt.
• Es ist erkennbar, dass für Phasenverschiebungen, die um einen negativen Wert von der idealen Phasenverschiebung von 90° abweichen, die erste Hauptachse HA1 der entsprechenden Ellipsendarstellung (2. Spalte) durch den ersten und dritten Quadranten verläuft. Je größer diese betragsmäßige Abweichung von der idealen Phasenverschiebung, desto schlanker ist die Ellipse, d.h. desto größer ein Verhältnis zwischen der Länge der ersten Hauptachse HA1 und der zweiten Hauptachse HA2. Ist die ideale Phasenverschiebung von 90° gegeben, so ist eine Kreisform gegeben, wenn die Ausgangssignale jeweils als Abszissenwert und Ordinatenwert aufgetragen werden.
• Im Falle einer positiven Abweichung von der idealen Phasenverschiebung von 90° verläuft die erste Hauptachse HA1 der Ellipsenform durch den zweiten und vierten Quadranten.
• Simulationen haben ergeben, dass durch das vorgeschlagene Verfahren eine genaue, zuverlässige und zeitlich schnelle Bestimmung eines Phasenkorrekturwerts und gegebenenfalls auch eines Amplituden- und Offsetkorrekturwerts ermöglicht wird.
• Bezugszeichenliste

1

Vorrichtung zur Korrektur

2

Messeinrichtung

3

Strichmaßband

4A, 4B

Erfassungseinrichtungen

5A, 5B

Signalschnittstellen

6

Phasenkorrektureinrichtung

7, 7A, 7B

Offsetkorrektureinrichtungen

8, 8A, 8B

Amplitudenkorrektureinrichtungen

9A, 9B

Signalschnittstellen

10

Recheneinrichtung

11

Sinusglied

12

Multiplikationsglied

13

Subtraktionsglied

14

Kosinusglied

15

Divisionsglied

16

Multiplikationsglied

18A

Speichereinrichtung

18B

Speichereinrichtung

18C

Speichereinrichtung

S1

erster Schritt

S2

zweiter Schritt

S3

dritter Schritt

S4

vierter Schritt

S1a

Zwischenschritt

A

erstes Ausgangssignal

B

weiteres Ausgangssignal

Claims (14)

1. Verfahren zur Korrektur mindestens eines Ausgangssignals (A, B) einer Messeinrichtung (2), wobei die Messeinrichtung (2) ein erstes wellenförmiges Ausgangssignal (A) und mindestens ein weiteres wellenförmiges Ausgangssignal (B) erzeugt, wobei ein Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit eines Signalverlaufs des ersten und des weiteren Ausgangssignals (A, B) über mindestens eine Periode eines der Ausgangssignale (A, B) bestimmt oder berechnet wird, wobei eine Phasenlage mindestens eines der Ausgangssignale (A, B) in Abhängigkeit des Phasenkorrekturwerts korrigiert wird, wobei ein Betrag des Phasenkorrekturwerts in Abhängigkeit eines Verlaufs einer Summe des quadrierten Signalwerts des ersten Ausgangssignals (A) und des quadrierten Signalwerts des weiteren Ausgangssignals (B) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag des Phasenkorrekturwerts in Abhängigkeit eines Maximalwerts des Verlaufs der Summe und eines Minimalwerts des Verlaufs der Summe bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorzeichen des Phasenkorrekturwerts in Abhängigkeit eines Verlaufs einer Summe des Signalwerts des ersten Ausgangssignals (A) und des Signalwerts des weiteren Ausgangssignals (B) bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorzeichen in Abhängigkeit eines Maximalwerts des Verlaufs bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein phasenkorrigiertes erstes Ausgangssignal (A) bestimmt wird, indem eine Differenz zwischen dem phasenunkorrigierten ersten Ausgangssignal (A) und einem mit dem Sinuswert des Phasenkorrekturwerts multiplizierten phasenunkorrigierten weiteren Ausgangssignals (B) gebildet und durch einen Kosinuswert des Phasenkorrekturwerts geteilt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Offsetkorrektur des ersten Ausgangssignals (A) und/oder des weiteren Ausgangssignals (B) und/oder eine Amplitudenkorrektur des ersten Ausgangssignals (A) und/oder des weiteren Ausgangssignals (B) durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für das erste und das weitere Ausgangssignal (A, B) jeweils mindestens ein signalspezifischer Offsetkorrekturwert und/oder mindestens ein signalspezifischer Amplitudenkorrekturwert bestimmt wird, wobei das erste und das weitere Ausgangssignal (A, B) jeweils in Abhängigkeit der signalspezifischen Offset- und Amplitudenkorrekturwerte korrigiert werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Offsetkorrekturwert und/oder der mindestens eine Amplitudenkorrekturwert numerisch bestimmt wird/werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Offsetkorrekturwert und/oder der mindestens eine Amplitudenkorrekturwert in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter einer parametrisierten Ellipsengleichung bestimmt wird, wobei der mindestens eine Parameter derart bestimmt wird, dass eine Abweichung von Punkten einer Punktemenge von der Ellipse, die durch die Ellipsengleichung beschrieben wird, minimiert wird, wenn ein Abszissenwert eines Punkts der Punktemenge in Abhängigkeit des ersten Ausgangssignals (A) und ein Ordinatenwert des Punkts in Abhängigkeit des korrespondierenden weiteren Ausgangssignals (B) bestimmt wird oder dass mindestens ein Parameter einer parametrisierten Wellenfunktion derart bestimmt wird, dass eine Abweichung zwischen einem Ausgangssignal (A, B) und der parametrisierten Wellenfunktion minimiert wird, wobei der mindestens eine Offsetkorrekturwert und/oder der mindestens eine Amplitudenkorrekturwert in Abhängigkeit des mindestens einen Parameters bestimmt wird.
9. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenkorrektur unabhängig von einem Teilbereich des Messbereichs durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messbereich der Messeinrichtung (2) in mindestens zwei Teilbereiche unterteilt wird, wobei eine teilbereichsspezifische Phasenkorrektur durchgeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilbereich des Messbereichs in Abhängigkeit von mindestens einem unkorrigierten Ausgangssignal (A, B) oder in Abhängigkeit von mindestens einem korrigierten Ausgangssignal (A, B) identifiziert wird.
12. Vorrichtung zur Korrektur mindestens eines Ausgangssignals (A, B) einer Messeinrichtung (2), wobei die Messeinrichtung (2) ein erstes wellenförmiges Ausgangssignal (A) und mindestens ein weiteres wellenförmiges Ausgangssignal (B) erzeugt, wobei die Vorrichtung (1) eine Signalschnittstelle (5A) für das erste Ausgangssignal (A) der Messeinrichtung (2) und eine Signalschnittstelle (5B) für das weitere Ausgangssignal (B) der Messeinrichtung (2) umfasst, wobei die Vorrichtung (1) mindestens eine Phasenkorrektureinrichtung (6) umfasst, wobei mittels der Phasenkorrektureinrichtung (6) ein Phasenkorrekturwert in Abhängigkeit eines Signalverlaufs des ersten und des weiteren Ausgangssignals (A, B) über mindestens eine Periode eines der Ausgangssignale (A, B) bestimmbar und eine Phasenlage mindestens eines der Ausgangssignale (A, B) in Abhängigkeit des Phasenkorrekturwerts korrigierbar ist, wobei mittels der Phasenkorrektureinrichtung (6) ein Betrag des Phasenkorrekturwerts in Abhängigkeit eines Verlaufs einer Summe des quadrierten Signalwerts des ersten Ausgangssignals (A) und des quadrierten Signalwerts des weiteren Ausgangssignals (B) bestimmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag des Phasenkorrekturwerts in Abhängigkeit eines Maximalwerts des Verlaufs der Summe und eines Minimalwerts des Verlaufs der Summe bestimmbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenkorrektureinrichtung (6) mindestens ein Mittel zur Bestimmung eines Sinuswerts des Phasenkorrekturwerts, ein Mittel zur Bestimmung eines Kosinuswerts des Phasenkorrekturwerts, ein Divisionsmittel, mindestens ein Multiplikationsmittel und ein Differenzbildungsmittel umfasst.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) weiter mindestens eine Amplitudenkorrektureinrichtung (8, 8A, 8B) und/oder mindestens eine Offsetkorrektureinrichtung (7, 7A, 7B) umfasst.

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