DE1177353B - Arrangement for determining the changes in position of a moving object, for example the moving part of a machine tool in relation to a reference system - Google Patents

Description

Anordnung zum Bestimmen der Lageänderungen eines bewegten Objektes, beispielsweise des bewegten Teiles einer Werkzeugmaschine gegenüber einem Bezugssystem Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Bestimmen der Lageänderung eines bewegten Objektes, beispielsweise des bewegten Teiles einer Werkzeugmaschine, gegenüber einem Bezugssystem in Abhängigkeit von der relativen Phasenlage von vorgegebenen Steuersignalen und Bezugssignalen zueinander.Arrangement for determining the changes in position of a moving object, for example, the moving part of a machine tool in relation to a reference system The invention relates to an arrangement for determining the change in position of a moving one Object, for example the moving part of a machine tool, compared to a Reference system as a function of the relative phase position of specified control signals and reference signals to each other.

Diese Anordnung weist Mittel zum Erzeugen eines sich nach Maßgabe der zu bestimmenden Verstellbewegungen des Objektes bewegenden optischen Streifenmusters durch das Zusammenwirken relativ zueinander bewegbarer Meßraster auf, durch dessen Abtastung mittels photoelektrischer Vorrichtungen Impulsfolgen erzeugt werden, aus deren Phasenlage gegenüber dem vorgegebenen Steuersignal mittels eines Phasendiskriminators od. dgl. ein eine Servoeinrichtung steuerndes Fehlersignal als Kriterium für die Anzeige der Verstellbewegungen abgeleitet wird.This arrangement has means for generating an according to measure the optical stripe pattern moving the object to be determined by the interaction relative to each other movable measuring raster, by its Scanning by means of photoelectric devices pulse trains are generated from their phase position with respect to the specified control signal by means of a phase discriminator or the like. An error signal controlling a servo device as a criterion for the Display of the adjustment movements is derived.

Es ist bereits bekannt, Werkzeugmaschinensteuerungen in Abhängigkeit von der relativen Phase zweier Wechselstromsignale gleicher Frequenz zu betätigen, die üblicherweise von einem Aufzeichnungsträger oder einem Speicher, z. B. einem Magnetband, abgetastet werden. Das eine dieser Signale wirkt dabei als Bezugssignal fester Phase, um einen Vergleich für die veränderliche Phase des anderen Signals zu liefern, das auch Steuersignal genannt wird. It is already known to use machine tool controls as a function to operate on the relative phase of two alternating current signals of the same frequency, usually from a recording medium or a memory, e.g. B. a Magnetic tape to be scanned. One of these signals acts as a reference signal fixed phase to make a comparison for the variable phase of the other signal to deliver, which is also called the control signal.

In einem bekannten, nach dieser Steuerung arbeitenden System wird der Arbeitstisch der Werkzeugmaschine durch einen Antrieb in Abhängigkeit von einem Fehlersignal gesteuert. Dieses Fehlersignal wird aus einem Phasenvergleich mit dem Steuersignal in einem Diskriminator gewonnen. Das Steuersignal stellt die gewünschte Position des Arbeitstisches dar. Der Vergleich findet gegenüber einem Signal gleicher Frequenz statt, dessen Phase in bezug auf das Kommandosignal die wirkliche Stellung des Tisches darstellt. In a known system that works according to this control the work table of the machine tool by a drive depending on one Error signal controlled. This error signal is obtained from a phase comparison with the Control signal obtained in a discriminator. The control signal represents the desired Position of the work table. The comparison is the same compared to a signal Frequency instead, its phase in relation to the command signal the real position of the table.

Die Ableitung des die wirkliche Stellung darstellenden Signals wird im allgemeinen von einem Drehphasenschieber bewirkt, der von einem mit dem Arbeitstisch verbundenen Zahnstangentrieb angetrieben wird. Derartige rotierende elektromagnetische Vorrichtungen und andere ähnliche Vorrichtungen haben den Nachteil, daß die Anzeige nicht sehr empfindlich ist. Es ist daher im allgemeinen üblich, die Bewegung des Arbeitstisches durch ein Getriebe mit einer hohlen Übersetzung auf den Rotor des Phasenschiebers zu übertragen. Dieses hat wiederum den Nachteil, daß das Spiel des Getriebes in die Anzeige eingeht, so daß entsprechend genau gearbeitete Getriebe nötig werden, die in Herstellung und Haltung teuer sind. The derivative of the signal representing the real position becomes generally effected by a rotary phase shifter, which is effected by one with the work table connected rack and pinion is driven. Such rotating electromagnetic Devices and other similar devices have the disadvantage that the display is not very sensitive. It is therefore common practice to use the Working table through a gearbox with a hollow translation on the rotor of the Transferring phase shifter. This in turn has the disadvantage that the game of the Gearbox is included in the display, so that correspondingly precisely worked gearbox which are expensive to manufacture and maintain.

Es ist auch eine Vorrichtung zum Festlegen des Winkels zwischen einem drehbaren und einem feststehenden Objekt in Abhängigkeit von der relativen Phase zweier Signale bekannt. Die beiden Signale werden von zwei Abtastorganen erzeugt, von denen eines sich mit dem beweglichen Objekt bewegt, während das andere feststeht. Die Abtastorgane sprechen auf zwei identische sinusförmige Magnetspuren an, die um die Achse des beweglichen Gegenstandes rotieren. Diese Vorrichtung kann nur mit einer stark begrenzten Genauigkeit arbeiten und ist außerdem nur anwendbar, wenn die zu messende oder zu steuernde Bewegung eine Rotationsbewegung ist. It is also a device for setting the angle between one rotatable and a stationary object depending on the relative phase two signals known. The two signals are generated by two scanning devices, one of which moves with the moving object while the other is stationary. The scanning organs respond to two identical sinusoidal magnetic tracks, the rotate around the axis of the moving object. This device can only work with work with a very limited accuracy and is also only applicable if the movement to be measured or controlled is a rotational movement.

In einer bekannten Anordnung zur Darstellung der Bewegung eines Objektes durch ein oder mehrere elektrische Signale, von denen jedes in Abhängigkeit von der Größe und der Richtung der Bewegung phasenmoduliert ist, wird jedes Signal von einer Photozelle abgeleitet, die durch das kombinierte Muster eines optischen Gitters, das sich mit dem Objekt bewegt, und einer optischen Scheibe, die mit einer konstanten Geschwindigkeit rotiert, hindurch beleuchtet wird. Das Gitter und die Scheibe sind so ausgebildet, daß das an der Stelle der Photozelle erscheinende Muster ein Ausgangssignal der Photozelle erzeugt, das die Form einer Trägerwelle hat, deren Frequenz von der Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe abhängt, und die Abhängigkeit von der Bewegung des Objektes phasenmoduliert ist. In a known arrangement for displaying the movement of an object by one or more electrical signals, each of which is a function of the magnitude and direction of the movement is phase modulated, each signal is controlled by derived from a photocell generated by the combined pattern of an optical grating, that moves with the object, and an optical disc that moves with a constant Speed rotates, illuminated through it will. The grid and the discs are designed in such a way that what appears in the place of the photocell Pattern produces an output from the photocell that is in the form of a carrier wave has, the frequency of which depends on the speed of rotation of the disk, and which Dependence on the movement of the object is phase modulated.

Bei einer Anordnung der eingangs angegebenen Art werden die Nachteile der vorstehend aufgeführten bekannten Vorrichtungen dadurch beseitigt, daß sie erfindungsgemäß einen zweiten Phasendiskriminator zum Ableiten eines zweiten Fehlersignals in Abhängigkeit von der Phase eines festgelegten, von einem aufgezeichneten Bezugssignal abgeleiteten Steuersignals gegenüber dem Signal der das Bezugssignal liefernden Photozelle aufweist und Abtastorgane zum Modulieren der zyklischen Signale der das Steuersignal und das Bezugssignal liefernden Photozellen mit einer von der Frequenz des vorgegebenen Steuersignals abhängigen Abtastfrequenz und mit der durch die Verstellbewegung bestimmten Phasendifferenz enthält und ferner Organe zum Ableiten des die Servoeinrichtung steuernden Signals durch Subtraktion des zweiten Fehlersignals von dem ersten Fehlersignal enthält. With an arrangement of the type specified at the outset, the disadvantages of the known devices listed above eliminated by the fact that they according to the invention a second phase discriminator for deriving a second error signal as a function derived from the phase of a specified reference signal derived from a recorded Control signal compared to the signal of the photocell supplying the reference signal and sampling elements for modulating the cyclical signals of the control signal and photocells supplying the reference signal at a frequency of the preset Control signal dependent sampling frequency and with the determined by the adjustment movement Contains phase difference and also means for deriving the servo device controlling signal by subtracting the second error signal from the first error signal contains.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Beschreibung einiger in den Zeichnungen schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In the following, the invention is illustrated by the description of some in the drawings of schematically illustrated embodiments explained in more detail.

Es stellt dar Fig. 1 ein von einem Magnetogramm gesteuertes Gerät nach einer Ausführung der Erfindung (in schematischer Darstellung), Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 11-11 in Fig. 1, F i g. 3 eine andere Ausführungsform eines Teiles des Gerätes nach Fig. 1, F i g. 4 eine weitere Abwandlung des optischen Teiles nach Fig. 1, F i g. 5 eine andere Ausbildung des optischen Teiles nach Fig. 1, F i g. 6 eine andere Ausführung der Abtastvorrichtung der Anordnung nach F i g. 1, F i g. 7 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII in Fig. 6, Fig. 8 eine abgeänderte Form der optischen Anordnung nach F i g. 7, F i g. 9 und 10 weitere Abwandlungen der optischen Anordnung.1 shows a device controlled by a magnetogram according to an embodiment of the invention (in a schematic representation), Fig. 2 a Section along the line 11-11 in Fig. 1, F i g. 3 another embodiment a part of the device according to FIG. 1, F i g. 4 a further modification of the optical Part of Fig. 1, F i g. 5 shows another embodiment of the optical part according to FIG. 1, Fig. 6 shows another embodiment of the scanning device of the arrangement according to FIG G. 1, Fig. 7 shows a section along the line VII-VII in FIG. 6; FIG. 8 shows a modified one Shape of the optical arrangement according to FIG. 7, fig. 9 and 10 further modifications the optical arrangement.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Meßgerät zum Nachsteuern einer Werkzeugmaschine sind erste und dritte optische Gitter 11 und 12 je an einem Arbeitstisch 13 und an dem festen Maschinenrahmen 14 einer Werkzeugmaschine angebracht. Jedes Gitter besteht aus geraden parallelen undurchsichtigen Linien, die auf einer transparenten Unterlage angeordnet sind. Die Breite der Linien und der Zwischenräume ist vorzugsweise gleich groß gewählt. In the measuring device shown in FIG. 1 for readjusting a machine tool are first and third optical grids 11 and 12 each on a work table 13 and attached to the fixed machine frame 14 of a machine tool. Every lattice consists of straight parallel opaque lines running on a transparent one Underlay are arranged. The width of the lines and spaces is preferred chosen the same size.

Die Linienteilung der beiden Gitter ist gleich. Als ungefähres Maß sei angegeben, daß z. B. Gitter mit vierzig Linien pro Zentimeter sehr zufriedenstellend gearbeitet haben. Die Gitter sind nahe nebeneinander in der gleichen Ebene angeordnet. Die Linien des einen Gitters laufen parallel zu denen des anderen Gitters. Dieses ist jedoch nicht unbedingt notwendig. The line division of the two grids is the same. As an approximate measure it should be stated that z. B. Forty lines per centimeter grids very satisfactory have worked. The grids are arranged close to each other in the same plane. The lines of one grid run parallel to those of the other grid. This however, it is not absolutely necessary.

Ein weiteres Gitter 15 in Form einer durchsichtigen Scheibe 16, auf der radiale undurchsichtige Linien aufgetragen sind, ist so angeordnet, daß es ein zweites und viertes Gitter 111 und 12l bildet, die optisch mit den Gittern 11 und 12 zusammenarbeiten. Der Begriff »optisch zusammenarbeiten« soll bedeuten, daß ein Lichtstrahl die Gitter 11 und 11l oder die Gitter 12 und 121 durchdringen kann. Die Winkelteilung der Linien des scheibenförmigen Gitters 15 ist so gewählt, daß die Linien in der Mitte zwischen den Gitern 11 und 12 mit der Linienteilung dieser Gitter übereinstimmen. Another grid 15 in the form of a transparent disk 16 on The radial opaque lines are plotted, is arranged so that there is a second and forms fourth grids 111 and 12l which cooperate optically with grids 11 and 12. The term "work together optically" is intended to mean that a ray of light traverses the grids 11 and 11l or the grids 12 and 121 can penetrate. The angular division of the lines of the disk-shaped grid 15 is chosen so that the lines in the middle between the grids 11 and 12 match the line division of these grids.

Die Scheibe 16 kann von einem Motor 19 über ein Untersetzungsgetriebe 20 in Drehung versetzt werden. Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Scheibe 16 ist an sich niedrig, aber doch so hoch, daß sich ihre Linien wesentlich schneller als die des Gitters 11 relativ zum Gitter 12 bewegen. Die Motorgeschwindigkeit wird durch ein Regelfehlersignal gesteuert, wie es weiter unten noch erklärt wird. Für den folgenden Teil der Beschreibung wird zunächst angenommen, daß die Motorgeschwindigkeit konstant ist. The disk 16 can be driven by a motor 19 via a reduction gear 20 are set in rotation. The speed of rotation of the disk 16 is low in itself, but so high that its lines move much faster than which move the grid 11 relative to the grid 12. The engine speed will controlled by a control error signal, as will be explained further below. For the following part of the description is initially assumed that the engine speed is constant.

Auf der einen Seite der Gitter ist eine Lichtquelle 17 mit einem Kollimatorlinsensystem 18 angeordnet, welches parallele Lichtstrahlen durch die zwei Gitterpaare sendet. Hinter jedem Gitterpaar ist eine Photozelle angeordnet. Die hinter dem festen Gitter 12 befindliche Bezugsphotozelle 22 empfängt Lichtstrahlen 22' (F i g. 2), während die hinter dem beweglichen Gitter 11 angeordnete Steuerphotozelle 21 Lichtstrahlen 21' empfängt. Die Lichtquelle 17 beleuchtet daher die Zelle 21 über einen die Gitter 11t und 11 durchsetzenden Lichtweg. On one side of the grid is a light source 17 with a Collimator lens system 18 arranged, which parallel light beams through the sends two pairs of grids. A photocell is arranged behind each pair of grids. The reference photocell 22 located behind the fixed grid 12 receives light rays 22 '(Fig. 2), while the control photocell arranged behind the movable grid 11 21 receives light rays 21 '. The light source 17 therefore illuminates the cell 21 via a light path passing through the grids 11t and 11.

Wenn das Gerät in Betrieb ist, läuft die Scheibe 16 mit konstanter Drehzahl um. Es sei zunächst angenommen, daß der Tisch 13 feststeht. Dann ergibt die Kombination der bewegten radialen Linien des Gitters 15 mit den festen parallelen Linien der Gitter 11 und 12 für jedes wirksame Paar der Gitter i11 und 12l eine zyklische optische Abbildung von Lichtbändern und Schatten, die stetig den Lichtpfad zwischen der Quelle 17 und der jeweiligen Photozelle durchqueren. When the device is in operation, the disc 16 runs at a constant rate Speed around. It is initially assumed that the table 13 is fixed. Then results the combination of the moving radial lines of the grid 15 with the fixed parallel ones Lines of grids 11 and 12 for each effective pair of grids i11 and 12l one cyclic optical imaging of bands of light and shadows that steadily trace the path of light between the source 17 and the respective photocell.

Die einander ähnlichen Abbildungen werden nachfolgend Steuer- und Bezugsbild genannt. Sie können als Koinzidenzbilder aufgefaßt werden, da jedes durch das veränderliche Ausmaß der Koinzidenz der Linien eines Gitters mit den Linien eines anderen erzeugt wird. Sie sind auch als dynamische Abbildung auffaßbar, da sie abhängig von der Zeit stärker geändert werden als abhängig vom Weg. Es handelt sich um zusammengesetzte Bilder, da bei jedem Gitterpaar die Teilung auf der Innenseite der Radiallinien 15 geringer und an dem äußeren radialen Ende größer als der Mittelwert ist. In jedem Feld eines Gitterpaares ist jedoch mindestens ein Gebiet 21' oder 22' vorhanden, in dem die Anzeigebänder genügend getrennt sind und genügend klar definiert sind und auch genügend rechtwinklig zu ihrer Länge bewegt werden, um eine Photozelle in Abhängigkeit von dem Durchgang jedes Lichtbandes zu erregen. The figures that are similar to one another are shown below for control and Called reference image. They can be viewed as coincidence images, since each one through the varying degree of coincidence of the lines of a grid with the lines another is generated. They can also be understood as a dynamic image, there they are changed more depending on the time than depending on the path. It deals are composed of images, as the division on the inside of each pair of grids of the radial lines 15 is smaller and larger than the mean value at the outer radial end is. In each field of a pair of grids, however, there is at least one area 21 'or 22 'present, in which the display bands are sufficiently separated and sufficiently clear are defined and moved sufficiently at right angles to their length to produce a To excite the photocell as a function of the passage of each light band.

Die Intensitäten der die Photozellen erreichenden Lichtstrahlen werden daher durch die Gitter in einer solchen Weise verändert, daß am Ausgang jeder Zelle ein Wechselstromsignal mit einer von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Scheibe 16 abhängenden Frequenz auftritt, das für beide Photozellen gleich ist. The intensities of the light rays reaching the photocells become therefore changed by the grid in such a way that at the output of each cell an AC signal at one of the speed of rotation of the disk 16 dependent frequency occurs, which is the same for both photocells.

Bei feststehendem Tisch 13 ist die Phasenbeziehung zwischen den Abbildungen und den zugehörigen Photozellensignalen konstant. Sobald der Tisch eine Bewegung in bezug auf den Rahmen 14 ausführt, wird das Gitter 12 relativ zu dem Gitter 11 bewegt, so daß eine relative Phasenverschiebung zwischen den Abbildungen entsteht und daher auch proportional in den Photozellensignalen auftritt. Die Scheibe nebst Antrieb kann daher als ein Abtastsystem betrachtet werden, das die Ausgangsspannungen der Photozellen mit einer Wechselspannung bestimmter Frequenz und der besagten relativen Phasenverschiebung moduliert. With the table 13 fixed, the phase relationship between the images is and the associated photocell signals constant. Once the table performs a movement with respect to the frame 14, the grid 12 is relative to the grating 11 moved so that a relative phase shift between the images arises and therefore also occurs proportionally in the photocell signals. The disc In addition to the drive, it can therefore be viewed as a scanning system that records the output voltages of photocells with an alternating voltage of a certain frequency and said relative Phase shift modulated.

Die Bewegung des Arbeitstisches kann daher aus einem Vergleich der relativen Phasen der Photozellenspannungen genau bestimmt werden, indem diese in einem Phasendiskriminator verglichen werden, der in gebrochenen Linien in F i g. 1 dargestellt ist. Mit Gittern von etwa vierzig Linien pro Zentimeter ergibt eine Verschiebung längs einer Linienteilung des Gitters 11 eine Phasendrehung von 3600 Da ein üblicher Phasendiskriminator noch Phasenverschiebungen von 1 0/o von 3600 sicher anzeigt, können Bewegungen bis herab zu 0,00025 cm gemessen werden Die Ableitung eines Bezugssignals von der Photozelle 22 kompensiert automatisch jede Abweichung, z. B. einen unsauberen Lauf des Motors 19 oder Unvollständigkeiten im Getriebe20 oder in Veränderungen der Lichtquelle der Lampe 17, da dieser Effekt auf den Ausgang der Zelle 21 von einem identischen Effekt auf den Ausgang der Zelle 22 begleitet ist und daher beim Phasenvergleich fortfällt. The movement of the work table can therefore be seen from a comparison of the relative phases of the photocell voltages can be precisely determined by placing them in be compared to a phase discriminator shown in broken lines in FIG. 1 is shown. With grids of about forty lines per centimeter makes one Shift along a line division of the grating 11 a phase rotation of 3600 Since a common phase discriminator still has phase shifts of 1 0 / o of 3600 shows, movements down to 0.00025 cm can be measured The derivation a reference signal from the photocell 22 automatically compensates for any deviation, z. B. an unclean running of the engine 19 or incompleteness in the transmission 20 or in changes in the light source of the lamp 17, as this effect on the output of cell 21 is accompanied by an identical effect on the output of cell 22 and is therefore omitted in the phase comparison.

Die genaue Messung der Arbeitstischbewegung durch die Phasenverschiebung kann zur Nachsteuerung einer Werkzeugmaschine benutzt werden, indem eine Abhängigkeit von irgendeinem Steuersignal mit Hilfe der übrigen Teile nach Fig. 1 hergestellt wird. The exact measurement of the work table movement through the phase shift can be used to readjust a machine tool by adding a dependency produced by any control signal with the aid of the remaining parts of FIG will.

Ein Magnetband 25 mit Kommando- und Bezugsspur 26 und 27 wird stetig an den den beiden Spuren zugeordneten Köpfen 28 und 29 vorbeigeführt. Die von den Köpfen abgetasteten Kommando- und Bezugssignale sind Wechselspannungen gleicher Frequenz und stellen die gewünschte Stellung des Arbeitstisches als veränderliche Phase des Kommandosignals in Bezug zu der festen Phase des Bezugssignals dar. A magnetic tape 25 with command and reference tracks 26 and 27 is steady passed the heads 28 and 29 assigned to the two tracks. The ones from the Command and reference signals scanned in the heads are alternating voltages equal Frequency and set the desired position of the work table as changeable Phase of the command signal in relation to the fixed phase of the reference signal.

Nach Verstärkung in einem Verstärker 30 wird das Kommandosignal einem der zwei Eingänge eines Phasendiskriminators 31 zum Phasenvergleich mit der Ausgangsspannung der Steuerphotozelle 21 zugeführt, die mit dem anderen Eingang verbunden ist. After amplification in an amplifier 30, the command signal is a the two inputs of a phase discriminator 31 for phase comparison with the output voltage the control photocell 21 which is connected to the other input.

Das von dem Diskriminator gelieferte Fehlersignal wird über einen Widerstand 32 einem Servoregler 33 zugeführt, der z. B. einen Motor zur Einregelung der Stellung des Arbeitstisches 13 umfaßt.The error signal supplied by the discriminator is via a Resistor 32 is fed to a servo controller 33 which, for. B. a motor for adjustment the position of the work table 13 includes.

Wird das aufgezeichnete Bezugssignal von dem Magnetband über einen Verstärker 34 einem Diskriminator35 zum Phasenvergleich mit dem Ausgang der Bezugsphotozelle 22 zugeleitet, so wird das erhaltene Fehlersignal über einen Widerstand 36 dem gleichen Servoregler 33 zugeleitet. Is the recorded reference signal from the magnetic tape via a Amplifier 34 a discriminator 35 for phase comparison with the output of the reference photocell 22 is supplied, the error signal obtained becomes the same via a resistor 36 Servo controller 33 supplied.

Die Verbindungen der Diskriminatoren zu dem Servoregler sind so geschaltet, daß der Regler abhängig von der Differenz der Fehlersignale arbeitet, wobei die Richtung durch das größere Fehlersignal bestimmt wird. The connections of the discriminators to the servo controller are switched in such a way that that the controller works depending on the difference in the error signals, the Direction is determined by the larger error signal.

Das Fehlersignal des Diskriminators 35 wird weiterhin dem Motor 19 zugeleitet, um seine Geschwindigkeit nachzusteuern. The error signal from the discriminator 35 continues to be sent to the motor 19 to readjust its speed.

Die Wirkungsweise dieser Teile wird zunächst unter der Annahme beschrieben, daß der Motor 19 die Scheibe 16 stetig mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit antreibt, die in Übereinstimmung mit der Frequenz der vom Magnetband abgetasteten Signale steht. The mode of operation of these parts is first described under the assumption that that the motor 19 drives the disc 16 continuously at a predetermined speed, those in accordance with the frequency of the signals scanned from the magnetic tape stands.

Unter diesen Umständen ist das Bezugssignal von der Zelle 22 in konstanter Phase zu dem aufgezeichneten Bezugssignal. Der Diskriminator 35 entwickelt daher ein konstantes Fehlersignal, das den Motor 19 in der entsprechenden Geschwindigkeit zu halten sucht. Die Steuerung des Servoreglers 33 ist daher von der Phase des Signals der Photozelle 21 relativ zu der Phase des Kommandosignals des Magnetbandes bestimmt. Es handelt sich somit um eine übliche Nachfolge-Servoregelung, bei der das ständige Fehlersignal des Diskriminators 35 zur Hauptsache nur einen Vorspannungseffekt hat. Under these circumstances the reference signal from cell 22 is more constant Phase to the recorded reference signal. The discriminator 35 therefore develops a constant error signal that the motor 19 in the appropriate speed to keep looking. The control of the servo controller 33 is therefore dependent on the phase of the signal of the photocell 21 is determined relative to the phase of the command signal of the magnetic tape. It is therefore a common follow-up servo control in which the constant Error signal of the discriminator 35 mainly only has a bias effect.

Über den Diskriminator 35 wird mit Hilfe der zwei Bezugssignale vom Magnetband und von der Zelle 22 die Geschwindigkeit des Motors 19 nach Art einer Servosteuerung durch das Fehlersignal so geregelt, daß eine feste Beziehung zwischen der Phase des Bezugssignals der Photozelle 22 und der Phase des vom Magnetband abgetasteten Signals eingehalten wird. Die gleichzeitige Anlegung des Fehlersignals an den Servoregler 33 beseitigt die restlichen Abweichungen in der Geschwindigkeit der Umdrehung der Scheibe 16. Sollte die Scheibe von der vorbestimmten Geschwindigkeit abweichen, wird die resultierende Änderung des Fehlersignals von dem Diskriminator 31 zufolge der fortlaufenden Änderung der Phase des Signals von Zelle 21 durch eine gleiche Änderung des Fehlersignals vom Diskriminator 35 kompensiert. Daher bleibt die Differenz zwischen den Fehlersignalen unverändert, mit dem Ergebnis, daß ein Fehler der Scheibendrehung das Servogerät 33 nicht zum Ansprechen bringt. About the discriminator 35 is with the help of the two reference signals from Magnetic tape and from the cell 22 the speed of the motor 19 in the manner of a Servo control regulated by the error signal so that a fixed relationship between the phase of the reference signal of the photocell 22 and the phase of that scanned by the magnetic tape Signal is complied with. Simultaneous application of the error signal to the servo drive 33 eliminates the remaining deviations in the speed of rotation of the Target 16. Should the target deviate from the predetermined speed, becomes due to the resultant change in the error signal from the discriminator 31 the progressive change in the phase of the signal from cell 21 by an equal Change in the error signal from the discriminator 35 compensated. Hence the difference remains unchanged between the error signals, with the result that a disk rotation error the servo device 33 does not respond.

Es sei darauf hingewiesen, daß das Gitter 15 physikalisch betrachtet aus zwei Teilen besteht, die optisch mit einem der anderen Gitter 11 und 12 zusammenarbeiten. It should be noted that the grating 15 is considered physically consists of two parts which visually cooperate with one of the other grids 11 and 12.

Als Antrieb der Scheibe 16 kann auch ein Synchron- oder Hysteresemotor verwandt werden, der von der Ausgangsspannung des Verstärkers 34 angetrieben wird, so daß die Phase des Signals der Zelle 22 fest mit der des Bezugssignals auf dem Magnetband verbunden ist. Irgendwelche Abweichungen, die durch den Antrieb hervorgerufen werden, erscheinen in beiden Fehlersignalen und beeinflussen daher ebenfalls nicht den Servoregler. A synchronous or hysteresis motor can also be used to drive the disk 16 which is driven by the output voltage of the amplifier 34, so that the phase of the signal from cell 22 is fixed with that of the reference signal on the Magnetic tape is connected. Any deviations caused by the drive appear in both error signals and therefore also have no influence the servo controller.

Bei einer weiteren Anordnung wird als Motor 19 ein unabhängig angetriebener Zweiphaseninduktionsmotor verwendet, der etwas schneller läuft als ein auf das Bezugssignal synchronisierter Synchronmotor. Die Ausgangsspannung des Diskriminators 35 wird an den Motor nach Art einer Wirbelstrombremse angelegt und reduziert dadurch die Geschwindigkeit des Motors auf den durch das Bezugssignal vorgeschriebenen Wert. In a further arrangement, the motor 19 is an independently driven one Uses two phase induction motor that runs slightly faster than one on the reference signal synchronized synchronous motor. The output voltage of the discriminator 35 becomes applied to the motor in the manner of an eddy current brake, thereby reducing the Speed of the motor to the value prescribed by the reference signal.

Das Gittersystem kann im Rahmen der Erfindung in verschiedener Weise abgewandelt werden. Zum Beispiel ist es nicht unbedingt nötig, daß die Abstände der durchsichtigen und undurchsichtigen Linien gleich sein müssen. Doch sollten im allgemeinen die durchsichtigen Linien nicht breiter sein als die undurchsichtigen Linien. Wenn sie nämlich breiter wären, würden die undurchsichtigen Linien eines Gitters niemals die durchsichtigen Linien des anderen Gitters voll bedecken und dieses würde die Amplitude der Ausgangsspannung der Photozelle reduzieren. The grid system can be used in various ways within the scope of the invention be modified. For example, it is not absolutely necessary that the distances the transparent and opaque lines must be the same. But should in general, the transparent lines should not be wider than the opaque ones Lines. Because if they were wider, the opaque lines would be one Grid never completely cover the transparent lines of the other grid and this would reduce the amplitude of the output voltage of the photocell.

Bei einer Abwandlung sind die einen Gitter jedes Paares, und zwar entweder die Gitter 111 und 12l oder die Gitter 11 und 12 aus einem Reflexionsmaterial an Stelle eines durchsichtigen Materials gefertigt, so daß die Photozelle und die Lichtquelle auf der gleichen Seite der drei Gitter angeordnet werden können. In a variation, one of the grids of each pair is, namely either the gratings 111 and 12l or the gratings 11 and 12 made of a reflective material made in place of a transparent material, so that the photocell and the Light source can be placed on the same side of the three grids.

Eine solche Anordnung ist in Fig. 3 gezeigt, bei der die mit den bisherigen Elementen übereinstimmenden Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Such an arrangement is shown in Fig. 3, in which the with the Elements that correspond to previous elements are provided with the same reference numerals are.

Das gemeinsame Gitter ist wie vorher auf einem transparenten Untergrund angeordnet, während die Gitter 11 und 12 aus Lichtabsorptionslinien auf einem Spiegel gebildet sind. Um die Lichtstrahlen zu lenken, wird eine besondere vierteilige prismatische Linse 41 verwandt. Die zwei inneren Teile der Linse teilen den Lichtstrahl der Quelle 17 in zwei Sammellichtstrahlen, die durch die Gitter 111 und 12l auf die Gitter 11. und 12 fallen, auf denen sie reflektiert werden und durch die Gitter 111 und 12t auf die Photozellen 21 und 22 fallen, in denen durch die äußeren Teile der Linse je ein Brennpunkt erzeugt wird. Die Photozellen sind gegen direkte Beleuchtung durch die Lichtquelle abgeschirmt. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist die gleiche wie die der Vorrichtung nach Fig. 1, wobei die zyklischen Licht- und Schattenbilder in gleicher Weise erzeugt werden. As before, the shared grid is on a transparent surface arranged while the grids 11 and 12 of light absorption lines on a mirror are formed. To direct the light rays, a special four-part prismatic is used Lens 41 related. The two inner parts of the lens divide the light beam from the source 17 in two converging light rays passing through the grids 111 and 12l onto the grids 11. and 12 fall on which they are reflected and through the gratings 111 and 12t fall on the photocells 21 and 22, in which through the outer parts of the lens a focal point is generated each time. The photocells are against direct lighting the light source is shielded. The operation of this arrangement is the same like that of the device according to FIG. 1, the cyclic light and shadow images can be generated in the same way.

Bei einer anderen Abwandlung (nicht gezeigt), die besonders für eine Drehbewegung des Arbeitstisches geeignet ist, können die Gitter 11 und 12 ebenso wie das Gitter 15 radial ausgeführt sein, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Scheibe 16, der Arbeitstisch und die Gitter 11 und 12 konzentrisch zueinander angeordnet werden. Winkelbewegungen können andererseits auch durch konzentrische zylindrische Gitter gemessen werden. In another variation (not shown) that is specifically designed for a Rotary movement of the work table is suitable, the grids 11 and 12 can also be designed radially like the grid 15, the arrangement being made so that the disc 16, the work table and the grids 11 and 12 are concentric to one another to be ordered. On the other hand, angular movements can also be achieved by concentric cylindrical grids can be measured.

Die Anordnung kann auch ohne ein Untersetzungsgetriebe 20 betrieben werden, wenn das Gitter 15 auf der Scheibe 16 spiralförmig aufgezeichnet ist, wie es in F i g. 4 gezeigt ist. Dann stellt eine Umdrehung der Scheibe den Vorschub um eine Teilung her. Hierbei ist die Ganghöhe der Spirale der Gitterkonstante äquivalent. Das Gitter 15 bewirkt auch hier in jedem gegebenen Moment, daß die Gitter 111 und 121 optisch mit den Gittern 11 und 12 zusatz menarbeiten. The arrangement can also be operated without a reduction gear 20 when the grid 15 is recorded spirally on the disc 16, such as it in Fig. 4 is shown. Then one revolution of the disc sets the feed for a division. Here the pitch of the spiral is equivalent to the lattice constant. Here, too, the grid 15 has the effect at any given moment that the grid 111 and 121 optically with the grilles 11 and 12 additional work.

Ein ähnlicher Effekt kann dadurch erreicht werden, daß man die Scheibe 16 durch einen Zylinder 45 (F i g. 5) ersetzt, wobei die Teilung nun in Form einer Spirale auf der Oberfläche des Zylinders aufgebracht ist und die Lichtquelle in dem Zylinder angeordnet wird. Hierbei schiebt eine einzige Umdrehung des Zylinders 45 die Teilung 15 in axialer Richtung nach Maßgabe der Steigung der Spirale vor. A similar effect can be achieved by removing the disc 16 replaced by a cylinder 45 (Fig. 5), the division now in the form of a Spiral is applied to the surface of the cylinder and the light source is in placed on the cylinder. A single revolution of the cylinder pushes it 45 the division 15 in the axial direction according to the pitch of the spiral.

An Stelle der sich bewegenden Scheibe 16 oder ihrer zylindrischen Analogie 45 können auch die Gitter 111 und 121 fest angeordnet werden und statt dessen die Lichtquelle beweglich sein, wobei die Gitter voneinander genügend weit entfernt sind, um die notwendige Licht- und Schattendarstellung zu erzeugen. Bei einer solchen Abwandlung kann die Licht- quelle der Lichtpunkt einer Kathodenstrahlröhre sein, bei der eine geeignete Zeitbasis auf das aufgezeichnete Bezugssignal synchronisiert ist. Ein Lichtpunkt kann auch durch eine Art Spiegeltrommel oder eine ähnliche mechanisch-optische Einrichtung gewonnen werden. Instead of the moving disk 16 or its cylindrical By analogy with 45, the grids 111 and 121 can also be arranged in a fixed manner and instead of which the light source can be moved, the grids being sufficiently far apart are removed in order to generate the necessary light and shadow display. at such a modification can source the light point of a cathode ray tube at which an appropriate time base is synchronized to the recorded reference signal is. A point of light can also be created by a kind of mirror drum or a similar mechanical-optical Establishment can be obtained.

In einer anderen Form der Abtastmittel (Fig. 6 und 7) wird das Steuerbild durch erste und zweite optische Gitter 51 und 52 erzeugt, die an dem Arbeitstisch 13 bzw. an dem festen Rahmen 14 befestigt sind. Die Gitter sind jeweils aus geraden parallelen Linien gebildet und sind in enger optischer Zusammenschaltung angeordnet, wobei die Linien des einen Gitters, z. B. des Gitters 52 gegen die Linien des anderen Gitters ein wenig geneigt sind. Das Gitter 52 wird von einem Sockel (nicht dargestellt) getragen, der eine genaue Einstellung des Anstellwinkels erlaubt. Die Linien beider Gitter haben gleiche Teilung, und die Dicke der Linien ist gleich der Breite der Zwischenräume zwischen den Linien. Auf Grund ihrer gegenseitigen Neigung erzeugen die Gitter in Kombination mit einem anderen ein Steuerbild in Form einer zyklischen optischen Abbildung von nahezu dreieckförmiger Wellenform in einer Richtung parallel zur Aufzeichnung. Dieses Bild ist stationär, d. h. es verändert sich zyklisch mit dem Abstand längs des Bildes mehr als mit der Zeit, und es ist daher auch dann existent, wenn das Gerät nicht im Betrieb ist. Die Bewegung des Arbeitstisches bewirkt, daß das Gitter 51 sich in einer Richtung senkrecht zu seinen Aufzeichnungen bewegt, wie es durch die Pfeile dargestellt ist. In another form of the scanning means (Figs. 6 and 7) the control image generated by first and second optical gratings 51 and 52 attached to the work table 13 or are attached to the fixed frame 14. The grids are each made of straight lines parallel lines and are arranged in close optical interconnection, the lines of one grid, e.g. B. the grid 52 against the lines of the other Lattice are inclined a little. The grid 52 is supported by a base (not shown) worn, which allows an exact adjustment of the angle of attack. The lines of both The grids are equally spaced, and the thickness of the lines is equal to the width of the Spaces between the lines. Generate on the basis of their mutual inclination the grid in combination with another one control image in the form of a cyclic optical imaging of almost triangular waveform in one direction parallel for recording. This image is stationary; H. it changes cyclically with it the distance along the picture more than with time, and it is therefore also existent when the device is not in operation. The movement of the work table causes the grid 51 moves in a direction perpendicular to its records, as shown by the arrows.

Das Bezugsbild wird durch ein ähnliches Paar gegeneinander geneigter Gitter 53 und 54 erzeugt, die beide in solchen Stellungen befestigt sind, daß das Bezugsbild mit der Richtung des Steuerbildes übereinstimmt. Da diese Gitter fest angeordnet sind, können sie auch durch einen einfachen optischen Schirm ersetzt werden, auf dem dieses Bild dargestellt ist, z. B. durch eine Photographie des Steuerbildes. The reference image is inclined to each other by a similar pair Grids 53 and 54 generated, both of which are fixed in such positions that the Reference image coincides with the direction of the control image. Because this grid is fixed are arranged, they can also be replaced by a simple optical screen on which this picture is shown, e.g. B. by a photograph of the control image.

Die Bewegung des Arbeitstisches bewirkt eine Verschiebung des Steuerbildes in Richtung des Bildes, d. h. im rechten Winkel zu der Richtung der Bewegung, und bewirkt daher eine Phasenverschiebung des Steuerbildes relativ zu dem Bezugsbild. The movement of the work table causes a shift in the control screen in the direction of the image, d. H. at right angles to the direction of movement, and therefore causes a phase shift of the control image relative to the reference image.

Die zwei Bilder werden durch eine Lichtquelle 17 über ein Kollimatorlinsensystem 18 beleuchtet, von dem das Licht in parallelen Strahlen durch die Bilder zu den Photozellen 21 und 22 verläuft, wobei die Linsen 55 und 56 die Lichtbündel in den Zellen als Brennpunkt vereinigen. Die Lichtstrahlen sind in der Richtung des Bildes breit genug, so daß jede Zelle von mehreren Zyklen - z. B. drei oder vier - des Bildes beleuchtet werden kann. The two images are captured by a light source 17 via a collimator lens system 18 illuminated, from which the light in parallel rays through the images to the Photocells 21 and 22 runs, the lenses 55 and 56 the light beam in the Unite cells as a focal point. The rays of light are in the direction of the image wide enough so that each cell lasts for several cycles - e.g. B. three or four - des Image can be illuminated.

Das Licht von der Lichtquelle durchläuft zunächst einen Aufzeichnungsträger mit einer optischen Spur, deren Dichte zyklisch in der Bewegungsrichtung des Trägers variiert. Dieser Träger kann z. B. die Form eines endlosen Filmes 57 besitzen, der eine sinusförmig in der Dichte in Richtung der Bewegung schwankende optische Spur aufweist, wobei die Bewegungsrichtung parallel zu der Richtung der Gitterlinien ist. Die Wellenlänge des Dichtebildes auf dem Film ist ungefähr gleich der der Steuer- und Bezugsabbildung. Der Film wird auf Rollen 15 geführt und durch einen Motor 59 angetrieben, dessen Geschwindigkeit entsprechend der Geschwindigkeit des Motors 19 nach Fig. 1 gesteuert wird. Bei stehendem Arbeitstisch bewirkt der sich bewegende Film eine Änderung der Intensität des zu den Zellen gelangenden Lichtes, so daß eine Wechselspannung einer Frequenz ausgesandt wird, die durch die Filmgeschwindigkeit und die Wellenlänge der Aufzeichnung bestimmt ist. Die relative Phase der Ausgangsspannungen der Zellen wird durch die relative Phase der Steuer- und Bezugsabbildung festgelegt. Sobald sich der Arbeitstisch bewegt, bewirkt die entsprechende Phasenverschiebung des Steuergitters relativ zu dem Bezugsgitter eine entsprechende Verschiebung der Phase des Steuersignals relativ zum Bezugssignal; diese Phasenverschiebung wird gemessen, oder sie wird benutzt, um die Servosteuerung des Arbeitstisches, wie bereits beschrieben, zu betätigen. The light from the light source first passes through a recording medium with an optical track, the density of which is cyclic in the direction of movement of the carrier varies. This carrier can e.g. B. have the form of an endless film 57, the an optical track fluctuating sinusoidally in density in the direction of movement with the direction of movement parallel to the direction of the grid lines is. The wavelength of the density image on the film is roughly equal to that of the control and reference illustration. The film is fed on reels 15 and driven by a motor 59 driven, its speed according to the speed of the motor 19th according to Fig. 1 is controlled. When the work table is stationary, the moving one causes Film a change in the intensity of the light reaching the cells, so that an alternating voltage is emitted at a frequency determined by the speed of the film and the wavelength of the recording is determined. The relative phase of the output voltages of the cells is determined by the relative phase of the control and reference mapping. As soon as the work table moves, it causes the corresponding phase shift of the control grid relative to the reference grid a corresponding shift of the Phase of the control signal relative to the reference signal; this phase shift becomes measured, or it is used to servo the worktable, as already described to operate.

Die auf dem Film aufgezeichnete zyklisch veränderliche Spur kann auch aus engen durchsichtigen Schlitzen in einem undurchsichtigen Film bestehen, wobei die Schlitze senkrecht auf der Richtung der Bewegung stehen und in einem gegenseitigen Abstand angeordnet sind, der der Wellenlänge der Steuer- und Bezugsbilder gleich ist. Die Weite, d. h. die kürzere Dimension jedes Schlitzes sollte ein Bruchteil der Wellenlänge der Bilder sein, wobei gute Resultate mit Schlitzbreiten erhalten werden, die in der Größe eines Viertels bis zu zwei Dritteln dieser Wellenlängen sind. Jede Zelle wird auch hierbei von dem Licht verschiedener Zyklen der Steuer-und Bezugsbilder beleuchtet. The cyclically changing track recorded on the film can also consist of narrow clear slits in an opaque film, the slots being perpendicular to the direction of movement and in a mutual Are arranged at a distance equal to that of the wavelength of the control and reference images is. The expanse, d. H. the shorter dimension of each slot should be a fraction the wavelength of the images, good results being obtained with slit widths that are the size of a quarter to two thirds of these wavelengths are. Each cell is also subjected to different cycles of control and light Reference images illuminated.

Bei dieser Anordnung kann es zweckmäßiger sein, den Film durch eine rotierende Scheibe 571 nach F i g. 8 zu ersetzen, bei der die Schlitze 60 radial angeordnet sind. Die Scheibe hat einen Durchmesser, der so groß ist, daß die Schlitze genügend parallel zueinander liegen. Die Scheibe wird entsprechend der Scheibe 16 mit einer gesteuerten Geschwindigkeit gedreht. With this arrangement, it may be more convenient to pass the film through a rotating disk 571 according to FIG. 8, in which the slots 60 are radial are arranged. The disc has a diameter that is so large that the slots are sufficiently parallel to each other. The disk becomes like disk 16 rotated at a controlled speed.

Man kann auch mit gleicher Wirkung den Film, gleichgültig ob seine Spur geschlitzt oder mit veränderlicher Dichte ausgeführt ist, oder die geschlitzte Scheibe auf der anderen Seite zwischen den Gittern und den Sammellinsen anordnen. One can also watch the film with the same effect, regardless of whether its Track is slotted or designed with variable density, or the slotted Arrange the pane on the other side between the grids and the converging lenses.

Der Film veränderlicher Dichte kann, sofern er zwischen der Lichtquelle und den Gittern nach F i g. 6 angeordnet ist, zusammen mit der Lichtquelle selbst durch eine Kathodenstrahlröhre (nicht gezeigt) ersetzt werden, auf deren Nachleuchtschirm das bewegte Dichtenbild aufgezeichnet wird. Das Bild des Schirmes wird nicht optisch auf die Gitter projiziert. The film can vary in density provided it is between the light source and the grids according to FIG. 6 is arranged, together with the light source itself be replaced by a cathode ray tube (not shown) on its afterglow screen the moving density image is recorded. The image of the screen is not optical projected onto the grids.

Wenn dieses durchgeführt würde, würde der Winkel des Lichteinfalles auf die Gitter mit der Bewegung des Schirmbildes geändert werden. Die Röhre wird daher mit ihrem Schirm dicht vor den Gittern liegend angeordnet.If this were done, the angle of incidence of light would be on the grids can be changed with the movement of the screen. The tube will therefore arranged with their screen close to the grilles.

Bei den Anordnungen, die mit einem Film oder mit geschlitzten Scheiben arbeiten, kann durch Einregulierung des Steigungswinkels des Gitters 51 die Wellenlänge des Steuerbildes gleich der des Filmes oder der Scheibe gemacht werden. Das Bezugsbild würde eine ähnliche Einregelung erfordern, und aus diesem Grund wird es zweckmäßig durch die beiden Gitter 53 und 54, an Stelle eines einzigen Gitters mit einem nicht einregelbaren Bild, erzeugt. With the arrangements with a film or with slotted discs can work, by regulating the angle of inclination of the grating 51, the wavelength of the control image can be made the same as that of the film or disk. The reference image would require similar adjustment, and it is for this reason that it becomes appropriate through the two grids 53 and 54, instead of a single grid with one not adjustable image.

Die Wirkung der zyklisch veränderlichen optischen Spur auf Film oder Scheibe nach den F i g. 6 bis 8 kann auch durch Abtastmittel nach F i g. 9 erzeugt werden, die nur die für das Steuerbild nötigen Teile zeigt. Bei dieser Anordnung hat die Lichtquelle drei Lampen 61 bis 63, die mit der gewünschten Frequenz der Photozellensignale dreiphasig gespeist werden, so daß die Intensität des Lichtes von der Lampe 62 um 1200 der Intensität des Lichtes der Lampe 61 nacheilt, während das Licht der Lampe 63 in ähnlicher Weise um 1200 der Lampe 62 nacheilt. Durch einen zwischen den Lampen und den Gittern angeordneten Schirm 64 mit röhrenförmigen Öffnungen kann das Licht der einzelnen Lampe durch drei um 1200 voneinander entfernte Elemente der Steuerbilder fallen. The effect of the cyclically changing optical track on film or Disk according to FIGS. 6 to 8 can also be carried out by scanning means according to FIG. 9 generated that only the parts necessary for the control screen shows. With this arrangement the light source has three lamps 61 to 63, which operate with the desired frequency of the Photocell signals are fed in three phases, so that the intensity of the light of the lamp 62 lags behind the intensity of the light of the lamp 61 by 1200, while the light from lamp 63 lags lamp 62 by 1200 in a similar manner. Through a screen 64 with tubular openings arranged between the lamps and the grilles can emit the light of the individual lamp through three elements 1200 apart the control images fall.

Das gesamte Licht von allen drei Elementen wird auf die Zelle 21 über eine Linse 55 geworfen. Dabei wird selbstverständlich alles andere Licht abgeschirmt.All light from all three elements is transmitted to cell 21 a lens 55 thrown. Of course, all other light is shielded.

Ähnliche Anordnungen werden für das Bezugsbild angewandt, vorzugsweise indem die gleichen drei Lampen 61 bis 63 benutzt werden, so daß irgendwelche Unregelmäßigkeiten in ihrem Aufleuchten beide Signale gleichmäßig beeinflussen und nicht ihre relativen Phasen verändern. Similar arrangements are used for the reference image, preferably using the same three lamps 61 to 63 so that any irregularities when they light up, they affect both signals equally and not their relative ones Change phases.

Wenn mit w die Periodizität der Dreiphasenspannungsversorgung bezeichnet wird und q die Phase des Steuerbildes relativ zu dem des Bezugsbildes ist, wird die Summe der Intensitäten des Lichtes, welches die Zelle 21 erreicht, proportional der Summe der drei Produkte 1. sin wt sin q, 2. sin (wt+ 120) 120). sin (qt 120), 3. sin (wt+240) sin (q+240). When w denotes the periodicity of the three-phase power supply and q is the phase of the control image relative to that of the reference image the sum of the intensities of the light which reaches the cell 21 is proportional the sum of the three products 1. sin wt sin q, 2. sin (wt + 120) 120). sin (qt 120), 3. sin (wt + 240) sin (q + 240).

In diesen Formeln sind die Amplitudenkonstanten vernachlässigt. Durch Ausrechnung dieser Gleichungen kann gezeigt werden, daß das Signal der Zelle 21 proportional zu cos (wt - q) ist. Auf der anderen Seite ist das Signal von der Zelle 22 proportional cos wt mit dem Ergebnis, daß die Phasenunterschiede in den Signalen die Stellung des Arbeitstisches darstellen. The amplitude constants are neglected in these formulas. By Calculating these equations it can be shown that the signal of cell 21 is proportional to cos (wt - q). On the other hand is the signal from the cell 22 proportional to cos wt with the result that the phase differences in the signals represent the position of the work table.

Die Abtastmittel der Anordnung nach Fig.9 können, wie in Fig. 10 gezeigt, geändert werden. The scanning means of the arrangement according to FIG. 9 can, as in FIG. 10 shown to be changed.

Hier ist eine einzige Lampe 17 vorhanden, die ständig die gesamte Steuerabbildung beleuchtet, wie es durch die Linse 18 bei den zuerst beschriebenen Anordnungen ebenfalls geschah. Die Photozellenanordnung besteht jedoch aus drei gegeneinander abgeschirmten Zellen 71 bis 73, die je für sich durch Licht beleuchtet werden, das aus einem der drei Elemente der Steuerabbildung kommt, die 1200 voneinander entfernt sind. Die Dreiphasenspannungsversorgung ist bei dieser Anordnung zusammen mit den Ausgangssignalen von den drei Zellen zu den drei Verstärkerstufen 74 bis 76 geführt. Diese Stufen können jeweils in der Form einer Entladungsmischstufe oder einer entsprechenden Halbleiterstufe aufgebaut sein. Die Ausgänge der drei Multiplizierstufen werden durch drei gleiche Widerstände 77 zu einem gemeinsamen Punkt 8 geleitet, der durch einen vierten Widerstand 79 mit Erde verbunden ist.Here is a single lamp 17 is present, which constantly the entire Control image illuminated as it is through the lens 18 in the case of the first described Orders also happened. However, the photocell array consists of three cells 71 to 73 shielded from one another, each of which is illuminated by light that comes from one of the three elements of the control mapping, the 1200 of each other are away. The three-phase power supply is combined in this arrangement with the output signals from the three cells to the three amplifier stages 74 bis 76 led. These stages may each be in the form of a discharge mixing stage or be constructed of a corresponding semiconductor stage. The outputs of the three multiplier stages are passed through three equal resistors 77 to a common point 8, which is connected to earth through a fourth resistor 79.

Während des Betriebes liefert die Stufe 74 ein Ausgangssignal, das proportional dem Produkt: sin wt sin q ist, wobei wiederum die Amplitudenkonstanten vernachlässigt sind. Die Stufe 75 liefert ein Ausgangssignal proportional dem Produkt: sin (wtfl20) sin (q+120) usw. During operation, the stage 74 provides an output signal that proportional to the product: sin wt sin q, again being the amplitude constants are neglected. Stage 75 provides an output signal proportional to the product: sin (wtfl20) sin (q + 120) etc.

Die Summe dieser Produkte, die von dem gemeinsamen Punkt 79 abgeleitet wird, wird proportional zu cos(wt-q). The sum of these products derived from the common point 79 becomes proportional to cos (wt-q).

Ähnliche Anordnungen sind für das Bezugsbild vorhanden. Similar arrangements exist for the reference image.

Die Beleuchtung kann auch unsichtbar, z. B. durch Infrarotstrahlen vorgenommen werden. Die Photozellen müssen dann für diese Strahlen empfindlich sein. The lighting can also be invisible, e.g. B. by infrared rays be made. The photocells must then be sensitive to these rays.

Es ist weiterhin möglich, an Stelle der aus durchsichtigen und undurchsichtigen Linien aufgebauten Gitter Beugungsgitter zu verwenden. Man erhält dann an Stelle von Koinzidenzbildern für die zyklischen optischen Abbildungen Bezugsabbildungen. It is still possible to replace the transparent and opaque ones Lines constructed grating to use diffraction grating. You then get in place of coincidence images for the cyclic optical images, reference images.

Geräte nach der Erfindung sind daher geeignet, sehr genaue Messungen oder genaue Steuerungen in Abhängigkeit von diesen Messungen durchzuführen. Devices according to the invention are therefore suitable for very precise measurements or to perform precise controls depending on these measurements.

Die Bewegung eines Körpers in bezug auf einen Bezugspunkt läßt sich mit einem derartigen Gerät einfach und ohne komplizierte Apparaturen bewerkstelligen.The movement of a body in relation to a reference point can be with such a device easily and without complicated apparatus.

Claims (7)

Patentansprüche: 1. Anordnung zum Bestimmen der Lageänderungen eines bewegten Objektes, beispielsweise des bewegten Teiles einer Werkzeugmaschine, gegenüber einem Bezugssystem in Abhängigkeit von der relativen Phasenlage von vorgegebenen Steuersignalen und Bezugssignalen zueinander mit Mitteln zum Erzeugen eines sich nach Maßgabe der zu bestimmenden Verstellbewegungen des Objektes bewegenden optischen Streifenmusters durch das Zusammenwirken relativ zueinander bewegbarer Meßraster, durch dessen Abtastung mittels photoelektrischer Vorrichtungen Impulsfolgen erzeugt werden, aus deren Phasenlage gegenüber dem vorgegebenen Steuersignal mittels eines Phasendiskriminators od. dgl. ein eine Servoeinrichtung steuerndes Fehlersignal als Kriterium für die Anzeige der Verstellbewegungen abgeleitet wird, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen zweiten Phasendiskriminator zum Ableiten eines zweiten Fehlersignals in Abhängigkeit von der Phase eines festgelegten, von einem aufgezeichneten Bezugssignal (27) abgeleiteten Steuersignals gegenüber dem Signal der das Bezugssignal liefernden Photozelle (22) und durch Abtastorgane (15, 16, 19) zum Modulieren der zyklischen Signale der das Steuersignal und das Bezugssignal liefernden Photozellen (21, 22) mit einer von der Frequenz des vorgegebenen Steuersignals abhängigen Abtastfrequenz und mit der durch die Verstellbewegung bestimmten Phasendifferenz und ferner durch Organe zum Ableiten des die Servoeinrichtung steuernden Signals durch Subtraktion des zweiten Fehlersignals von dem ersten Fehlersignal. Claims: 1. Arrangement for determining the changes in position of a moving object, for example the moving part of a machine tool, opposite a reference system depending on the relative phase position of the given Control signals and reference signals to each other with means for generating a self according to the adjustment movements to be determined of the moving optical object Stripe pattern due to the interaction of measuring grids that can be moved relative to one another, generated by its scanning by photoelectric devices pulse trains are, from their phase position with respect to the specified control signal by means of a Phase discriminator or the like. An error signal controlling a servo device is derived as a criterion for the display of the adjustment movements, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h a second phase discriminator for deriving a second error signal as a function of the phase of a specified one of a recorded reference signal (27) derived control signal versus the signal the photocell (22) supplying the reference signal and by scanning elements (15, 16, 19) for modulating the cyclic signals of the control signal and the reference signal supplying photocells (21, 22) with one of the frequency of the predetermined control signal dependent sampling frequency and with the phase difference determined by the adjustment movement and further by means for deriving the signal controlling the servo device by subtracting the second error signal from the first error signal. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung an Stelle einer Lichtquelle drei Lampen aufweist, die mit der vorbestimmten Abtastfrequenz, aber gegeneinander um 1200 elektrisch phasenverschoben, erregt werden und deren Licht durch Abschirmungen (64) hindurchgeführt je einem in der Phase übereinstimmenden Teil der optischen Abbildung zugeführt wird, und daß eine einzige Photozelle das Licht der drei Abbildungen empfängt. 2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the scanning device instead of a light source has three lamps, which with the predetermined sampling frequency, but they are electrically phase-shifted by 1200 with respect to each other, are excited and their Light passed through shields (64) each one matching in phase Part of the optical imaging is fed, and that a single photocell that Receives light of the three figures. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung an Stelle jeweils einer Photozelle aus drei Photozellen besteht, die von je einem von drei um jeweils 120° gegeneinander phasenverschobenen Teilen der Meßgitterabbildungen beaufschlagt werden und deren Ausgangsspannungen in Multiplizierstufen mit Signalen gleicher Grundfrequenz (Abtastfrequenz) und gegenseitiger elektrischer Phasenverschiebung von 1200 multipliziert, und daß die dabei erhaltenen Produkte addiert werden. 3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the scanning device instead of one photocell each consists of three photocells, each from one of three parts of the measuring grid images, each phase shifted by 120 ° from one another are applied and their output voltages in multiplier stages with signals same fundamental frequency (sampling frequency) and mutual electrical phase shift multiplied by 1200, and that the products obtained are added together. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugssignal durch Abtasten von dritten und vierten optischen Gittern gebildet wird, die den ersten und zweiten Gittern ähnlich ausgebildet sind, und daß das dritte Gitter mit dem Bezugspunkt fest verbunden ist, daß ferner die Abtastvorrichtung die zweiten und vierten Gitter trägt und in bezug auf die ersten und dritten Gitter drehbar angeordnet ist und mit einer der Abtastfrequenz entsprechenden Geschwindigkeit angetrieben wird. 4. Arrangement according to claim 1, characterized in that the reference signal is formed by scanning third and fourth optical gratings representing the first and second grids are similar, and that the third grid with the reference point is firmly connected that also the scanning device the second and fourth grids and rotatable with respect to the first and third grids is arranged and driven at a speed corresponding to the sampling frequency will. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten und vierten Gitter als radiale Strichanordnung auf einer drehbaren Scheibe ausgebildet sind. 5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the second and fourth grid formed as a radial line arrangement on a rotatable disk are. 6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Träger des Gitters in an sich bekannter Weise als drehbarer Zylinder ausgebildet ist, der die Lichtquelle umschließt und auf dessen Mantelflächen die zweiten und vierten Gitter in Form einer Schraubenlinie angeordnet sind. 6. Arrangement according to claim 4, characterized in that the rotatable Carrier of the grid formed in a known manner as a rotatable cylinder is, which encloses the light source and on the outer surfaces of the second and fourth grid are arranged in the form of a helix. 7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastorgane in Abhängigkeit von dem zweiten Fehlersignal gesteuert werden. 7. Arrangement according to claim 1, characterized in that the scanning elements can be controlled as a function of the second error signal. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 890 420; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 030 044; Patentschriften Nr. 12407, 13 145 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands; französische Patentschrift Nr. 1136 316; britische Patentschrift Nr. 760321: USA.-Patentschrift Nr. 2 782 626. Documents considered: German Patent No. 890 420; German interpretative document No. 1 030 044; Patent Nos. 12407, 13 145 des Office for Inventions and Patents in the Soviet Zone of Occupation in Germany; French Patent No. 1136 316; British Patent No. 760321: USA.Patent No. 2,782,626.