DE1623261A1

DE1623261A1 - Vorrichtung zur Bestimmung der Groesse und des Vorzeichens eines Frequenzunterschiedes

Info

Publication number: DE1623261A1
Application number: DE19671623261
Authority: DE
Inventors: Scato Albarda
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1966-08-19
Filing date: 1967-08-16
Publication date: 1970-12-23
Also published as: GB1149462A; BE702844A; NL6611688A; CH472024A; US3543167A

Description

Dr. Herbert Seheis

: R Υ. Philips¹ GIoeilampenfabrieken

Akt· NcJ PHJj_- 1858 Anmeldung vom· 14.August 1967

·Y. Philips» Gloeilampenfabrieken, Eindhoven, Holland

"Vorrichtung zur Bestimmung der Größe und des Vorzeichens eines Prequenzunterschiedes"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung *mr digitalen Verschiebungsmessung an Werkzeugmaschinen, die eine Aufnahmevorrichtung, die an oder bei einem Maschinenteil, dessen Verschiebung gemessen werden, angeordnet ist, enthält und die zwei Impulsfolgen liefert, deren Frequenzunterschied nach Größe und Vorzeichen (positiv oder negativ) bestimmt werden muß. Eine der Impulsfolgen kann ein Bezugssignal (RS) bilden, während die andere Impulsfolge die Meßinformation (MS) enthält. Der Frequenzunterschied zwischen beiden Impulsfolgen ist dann ein Maß für die Verschiebung, während sein Vorzeichen die Richtung der Verschiebung angibt. Dies iet das sogenannte RS, MS-Meßsystem.

In einer bekannten Vorrichtung dieser Art, wie diese in der deutschen Patentanmeldung N 24.472 beschrieben worden ist, wird mit Hilfsmitteln in der Aufnahmevorrichtung ein Gegenraster mit einer hohen scheinbaren Geschwindigkeit V₀ an einem am Maschinenteil befestigten Raster und zugleich an einem in den Aufnehmer eingebauten festen Rasterelement entlang geführt. Dabei entstehen unter Benutzung von Licht die erwähnten MS₉ R8-Impuls folgen, die mit Hilfe von Photozellen in elektrische RS, MS-Signale umgesetzt werden« Diese Signale weisen die folgende Form aufι

.1858 001*1*/ 0141

MS = A + a sin %- (V_a · t + x) und

P ^B

RS = B + b sin %- Y_a * t,

P ^B

in denen A, B, a und b Konstanten sind -und Υ_α die scneinbare Ge-. schwindigkeit, ρ die Rasterperiode und χ die wirkliche Verschiebung ist. ~"

Zur Durchf-ührung genauer Messungen (sogenanntes großes Auflösungsvermögen) ist es dabei nicht notwendig, eine große Rasterfeinheit anzuwenden, da elektronische Interpolation "bis "beispielsweise 1ooo χ anwendbar ist.

Mit optischen Mitteln läßt sich eine wßitgehende Rasterfeinheit erzielen, aber bei induktiven oder kapazitiven Aufnahmevorrichtungen bereitet eine derartige Feinheit große Schwierigkeiten. Die Anwendung des erwähnten RS, "MS-Prinzips gibt durch die Möglichkeit einer weitgehenden elektronischen Interpolation nicht nur für optische Aufnahmevorrichtungen eine wichtige Möglichkeit zur Vergrößerung des Auflösungsvermögens, sondern macht gerade dadurch auch die Anwendung kapazitiver und induktiver RS, MS-Aufnahmevorrichtungen möglich.

Eine Vorrichtung zur Bestimmung-der Größe und des Vorzeichens des Prequenzuntersehiedes zwischen zwei Impulsfolgen, wie diese beim obenerwähnten RS, MS-Meßeystem verwendet wird, und wobei zugleich eine Interpolation des Meßwertes erfolgt, ist aus "Automatik", Heft 1o, 1963, bekannt. In diesen Vorrichtungen werden die MS, RS-Signale mittels induktiver Auf nähmevorrichtungen erhalten, naoh Verstärkung und Umsetzung in Blocksignale MB, RB mit einem Taktimpuls GL synchronisiert, dessen frequenz um einen Faktor n,

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gleich dem erwünschten Interpolationsfaktor, höher ist als die eines der Signale MB oder RB. Die synchronisierten Signale MBS und RBS steuern eine Zählvorrichtung, wobei die Anstiegsflanke von RBS den Zähler startet und die Anstiegsflanke von MBS den Zähler stoppt. Während der Zählzeit zwischen dem Start und dem Stoppen werden die Taktimpulse dem Zählereingang zugeführt und im Zähler gezählt. Der Stand des Zählwerkes ist dann, mit der gewünschten η-fachen Interpolation, ein Maß für den Abstand x. Dieser Zählerstand wird über ein Register in eine Hauptzählvorrichtung gegeben, die den Stand des Meßsystems anzeigt. Weil die Signalperioden von RS, MS schnell aufeinander folgen, müssen, zur richtigen Verarbeitung der Information, Sonderschaltungen vorhanden sein, um alle Bearbeitungen der Signale fehlerlos erfolgen zu lassen. Damit wird die Verarbeitung der Meßinformation teuer und verwickelt.

Es ist eine andere Vorrichtung bekannt, bei der in einfacher Weise mit Hilfe logischer Schaltelemente die Frequenzen zweier Impulsfolgen miteinander verglichen werden. Dazu besteht diese Vorrichtung aus einem bistabilen Multivibrator und zwei UND-Gattern, wobei jede der Impulsfolgen einem Eingang des Multivibrators und einem Eingang eines der UND-Gatter angeboten wird. Die Ausgänge des Multivibrators sind je ebenfalls mit einem Eingang eines der Gatter verbunden. Am Ausgang eines· der Gatter erscheint nur dann ein Impuls, der in einer anzuschließenden Zählvorrichtung beispielsweise positiv gezählt werden kann, wenn zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen der ersten Impulsfolge mehr als ein Impuls der zweiten Impulsfolge auftritt. Am Ausgang des anderen UND-Gatters erscheint ein Impuls, der ebenfalls in der anzuschließs den Zählvorrichtung, aber dann in entgegengesetzter Zählrichtung bzw. negativ, gezählt werden kann, wenn zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen der zweiten Impulsfolge mehr als ein Impuls der ersten Impulsfolge auftritt. In dieser Weise ist sowohl die Größe als auch das Vorzeichen (positiv oder negativ) des Prequenzunter_T schiedes zwischen den beiden Impulsfolgen festgelegt. o«*\GH^S-

'009852/0641" &>ο.α*

Diese Vorrichtung weist die nachfolgenden Schwierigkeiten auf:

1. Jedesmal, wenn der Phasenunterschied zwischen MS und RS den Nulldurchgang aufweist, können praktisch maximal zwei Zählimpulse erzeugt werden. Im weiteren wird noch dargelegt, daß nach der Erfindung diese Anzahl 4 sein kann. Für ein gleiches Auflösungsvermögen ist also beim Gebrauch dieser bekannten Vorrichtung eine zusätzliche Verdoppelungsstufe erforderlich. Dies bereitet keine Schwierigkeit, wenn das Phasenrauschen in RS und MS gering ist. In der Praxis stellt es sich aber heraus, daß es schwierig ist, mit der Frequenzvervielfachung für weitergehende Interpolation insgesamt höher als 8 bis 1ox zu gehen, weil bei vorhandenem Frequenzrauschen entweder die Stabilität oder die Phasenstarrheit (Phase-lock) des ursprünglichen und des vervielfachten Signals verloren gehen.

Insgesamt ergibt dies also eine Beschränkung für das Maß, in dem eine Interpolation möglich ist.

2. Der bekannten Vorrichtung können keine willkürlichen Blockimpulse oder Impulsflanken angeboten werden. Es würden Zählfehler auftreten, die bei einer Messung unzulässig sind. Bevor die zwei Impulsfolgen den bekannten Vorrichtungen zugeführt werden, müssen sie zu mit einem äußeren Taktpuls synchronisierten Impulsfolgen umgewandelt sein, wobei pro Vorder- und/oder H±iterflanke der Signale jy · MB und ^ · RB (entstanden nach Vervielfachung mit einem Faktor Iy bei einem gewünschten Interpolationsfaktor n) ein Impuls gebildet wird. Selbstverständlich müssen mehr als zwei Taktimpulse pro Perlode von 77 · MB bzw. jy · RB vorhanden sein, da sonst Synchronisation unmöglich ist, in der Praxis mindestens 3. Die

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höchste Systemfrequenz ist hier also τοπ der Größenordnung von ^ * RB, während dargelegt wird, daß bei der Ausbildung nach der Erfindung die höchste Systemfrequenz j · RB beträgt. Der äußere Taktpulsgenerator und die Synchronisationsmittel machen die bekannte Vorrichtung verwickelt, während es von der Anwendung abhängt, ob die 3/2 ϊ 1/4 - 6 x höhere Frequenz Schwierigkeiten im System bereitet. Da es praktisch vorteilhaft ist, die scheinbare Geschwindigkeit des Gegenrasters V_ und dabei die Basisfrequenz der RS- und MS-Signale hoch zu wählen, wird dies tatsächlich oft der fall sein.

3. Die bekannte Vorrichtung schützt nicht vo:·? Frequenzrauschen. In Gegenwart von Frequenzrauschen erscheinen am Ausgang dennoch fehlerhafte Plus- und Minus-Impulse, clarch welche die bekannte Vorrichtung mehrmals hintereinander angeordnet werden muß, bevor das Rauschen unterdrückt ist. Wenn man das tut, und wenn es dann tatsächlich weniger oder kein Rauschen mehr gibt, dann werden bei Richtungsänderungen des Maschinenteils die ersten Impulse nach der Bewegungsumkehrung zunächst festgehalten werden, so daß eine rauschabhängige Hysterese entsteht, was für ein Meßsystem unzulässig ist.

Die Erfindung bezweckt, Verbesserungen in bezug auf die bekannte Technik zu schaffen? namentlich:

a. eine eingreifene Herabsetzung des Umfange der Apparatur,

b. eine bedeutende Verbesserung der Störungsanfälligkeit,

c. eine mindestens um ein 4-faches niedrigere höchste Systemfrequenz im Vergleich zur höchsten frequenz, die für ein gleiche« Auflöeungrvermögen bei einer bekannten Vorrichtung notwendig wäre.

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Die Erfindung besteht darin, daß die erste und zweite Impulsfolge und ihre entsprechenden Inversen einem ersten Exklusiv-Oder-Gatter zugeführt werden, wobei die erste Impulsfolge und ihre Inverse, bzw. über ein ungefähr um 9o°-Phasenverzögerungsnetzwerk die zweite Impulsfolge und ihre Inverse einem zweiten Exklusiv-Oder-Gatter zugeführt werden und wobei weiter die Ausgänge des ersten bzw. des zweiten Exklusiv-Oder-Gatters mit einem Tiefpaßfilter mit einem dahintergeschalteten impulsformenden Netzwerk verbunden sind, " und die in dieser Weise gebildeten, phasenverschobenen Impulsfolgen, deren Frequenz dem zu bestimmenden Frequenzunterschied gleich ist, einer an sich bekannten Diskriminatorvorrichtung zur Bestimmung des Vorzeichens des Frequenzunterschiedes, die eine durch das Vorzeichen der Frequenzunterschiede gesteuerte Zählvorrichtung enthält, zugeführt sind.

Die an sich bekannte Di skriminatorvorri chtung ist der Diskriminator, der bei einem anderen Verschiebungsmeßsystem dem sogenannten SßSgQ-Meßsystem verwendet wird. Im nachfolgenden wird angegeben, aus welchem Grunde dieses S_Q, Sg_O-Meßsystem an sich weniger verwendbar sein kann. Ein S_Q, Sg_O-Meßsystem besteht aus einem am ersten Maschinenteil befestigten Raster mit durchsichtigen und undurchsichtigen Streifen, und zwei kurzen am zweiten Maschinenteil befestigten Stückchen derselben Rasterart, deren Verschiebung man gegenüber dem ersten Maschinenteil messen will. Hinter den kurzen Rast er s tückchen befindet sich je eine Photozelle und auf der anderen Seite des Gefügea eine Lichtquelle. Bei Bewegung der kurzen RasterStückchen (Gegenraster) am Raster entlang werden die Photo zellen fluktuierend beleuchtet und erzeugen ein der Beleuchtung proportionales elektrisches Signal. Dadurch, daß dae eine kurze Rasterstückchen dee Gegenrasters um (n + 1/4) Rasterstriche gegen das andere verschoben ist, sind die elektrischen Signale um 9o°

BAD ORiGiNAL

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elektrisch gegeneinander verschoben. Bei derartigen Signalen lassen sich mit einer bekannten Vorrichtung Zählimpulse herleiten, und zwar 4 Zählimpulse je Rasterstrichverschiebung an einem ersten Ausgang (dem Plus-Ausgang) bei Verschiebung des Maschinenteils in einer bestimmten Richtung, oder 4 Zählimpulse je RasterStrichverschiebung an einem zweiten Ausgang (dem Minus-Ausgang) bei Verschiebung in entgegengesetzter Richtung.

S_Q, SqQ-Meßsysteme haben gezeigt, daß sie einige nahezu unlösbare Schwierigkeiten bereiten. Die Frequenz von Sq und Sq₀ ist der Verschiebungsgeschwindigkeit proportional. Beim oft vorkommenden Stillstand des betreffenden Maschinenteils ist die Frequenz also Full. Die elektronische Verstärkung muß also mittels Gleichspannungsverstärker erfolgen. Schlimmer ist noch, daß bekannte Photozellen einen von der Temperatur und dem Streulicht abhängigen Dunkelstrom aufweisen, so daß es sich herausstellt, daß es in der Praxis nahezu untunlich ist, eine derartige Ausbildung zu wählen, daß auch nach einiger Gebrauchszeit mit Gewißheit zwischen einem hoch ausgefallenen "niedrigen" Signal und einem niedrig ausgefallenen "hohen" Signal unterschieden werden kann. Selbstverständlich ist unter diesen Umständen von einer guten Wirkung nicht die Rede. Weiter hat sich herausgestellt, daß es in der Praxis sehr" schwierig ist, aus S_Q, Sg_O-Signalen mehr als 4 Zählimpulse pro Strich zu erzeugen.

Schließlich können Raster nur in beschränkten Längen hergestellt werden, so daß bei etwas größeren Längen Übergänge notwendig sind. Durch u.a. Temperaturunterschiede zwischen Raster und Hintergrund werden sich die Enden zweier aneinander anschließender Rasterstttcke gegeneinander bewegen. Bei einem feinen Raster kann es leicht passieren, daß diese Bewegung einen halben Strich ausmacht, . wobei die Sq, Sg_Q-Signale beim Übergang des Anschlusses wegfallen. Diese Schwierigkeiten machten es für genauere Messungen notwendig, zu dem im Vorliegenden beschriebenen RS, MS-Meßsystem überzugehen.

a —

Ba jedoch die Form, in der die Information bei der Vorrichtung nach der Erfindung, nach der Verarbeitung in dem erwähnten ersten bzw. zweiten auf das Phasenverzögerungsnetzwerk folgendem exklusiven Oder-Gatter, am Ausgang der Filterschaltungen bzw. impulsformenden Netzwerke erscheint, mit^ den erwähnten phasenversGhobenen Signalimpulsfolgen des S_Q, SQQ-Verschiebungsmeßsystems übereinstimmt, ist mit Vorteil dieselbe bekannte Diskriminatorvorrichtuhg verwendbar. Dies kann auch in bezug auf Austauschmöglichkeiten von Belang sein.

Einige Ausftihrungsbeispieüß der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden anhand der Figuren näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 das Meßsystem mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine Darstellung der beim System auftretenden Signalformen,

Fig. 3 die arL sich bekannte Dlskriminatorvorrichtung,

In den Fig. la und 1b sind Vorrichtungen zur Verarbeitung der Impulsfolgen RS bzw. MS zu Signalen 8 RB mit 8 RB (das ist die inverse Form von 8 RB) und RBE mit RBE bzw. zu Signalen 8 MS mit 8 MS angegeben. In Fig. Ic ist die Vorrichtung zur Weiterverarbeitung dieser Signale zu den S_Q, SL und Sq₀, S₀ -Signalen dargestellt. In diesen Figuren stellen 1o und 2o eine Bandfilterverstärker-Begrenzer- und Wechselrichtervorrichtung dar, wobei die Signale RS bzw, MS am Ausgang in Form von gefilterten, verstärkten und begrenzten Blocksignalen RB und SE bzw. MB und HB erscheinen. 11, 12 und 13 bzw. 21, 22 und 23 stellen Vervielfaohungeetufen

----- _s _ 9 OPJGlNAL

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dar, wobei 14 und 15 bzw. 24 und 25 Regelvorrichtungen sind, welche die Symmetrie der erzeugten Impulse überwachen und rückregeln. 16 und 17 stellen ein Phasenverzögerungsnetzwerk dar. Die Signale RS und MS sind praktisch nicht rauschfrei; sie "besitzen Amplituden- und Frequenzrausohen mit vielerlei Frequenzen. Hinter der Vorrichtung 1o "bzw. 2o ist das ganze Amplitudenrauschen verschwunden und das Frequenzrauschen "beschränkt sich auf den Durchlaßbereich der Vorrichtung 1o "bzw* 2o. Die Breite dieses Durchlaßbereiches wird vom Signal MS "bestimmt. Diese "betrug (in einer etwas anderen lorm geschrieben als auf Seite 2):

"~ ----■-,-■ 2π _Λ

MS = A + a sin ρ (V₈ + §|) t.

Wenn man also dafür^sorgt, daß 1_Q groß gegenübjex-~dem maximal en ^^=f=~^rkli£i^Jtes^ ist dies nur ein schmales Band«

Die Frequenz von RB "bzw. MB wird nun zwecks^einel* bestimmten gewünschten Interpolation einige mal in Verveilfachungsstufen (3 Stück sind dargestellt) 11, 1ji|_13Jbzw^2j, 22 und 23_yerdoppelt, Dies erfolgt mittels an &3Töh "bekannter Mittelt^in aatabiler Multivibrator wird durch die Anstiegsflanke sowohl von RB als auoh von RB bzw. MB und MB angestoßen und, fällt naoh 1/4 Periode von-RB bzw. MB wieder ab. Damit entsteht (in der Stufe 11 bzw. 21) eine Blockspannung mit doppelter !frequenz 2RB bzw, 2MB. Selbstverständlich, muß auoh. diese Blookepannung symmetrisch sein; ein Grund, weshalb mit einer Regelvorrichtung 14 bzw. 24 die Syaunetrie überwacht und rüokgeregelt wird. In gleioher Weise wirken die nachfolgenden zwei Verdopplungoetufen 12 und 13 bzw, 22 und 23, wobei dl« GKite dta* Symmetrit in der letzten Stufe so unwichtig 1st, daß diese die Regelvorrichtung 15 bzw. 25 der zweiten Stufe 12 baw. 22 *

BAD.ORIGINAL_β _

- 1ο -

mitgeregelt werden kann. Bis zu diesem Punkt ist die Verarbeitung von RS und MS identisch und man hat 8 RB, 8 RB und 8 MB, 8~MB erhalten. Es dürfte einleuchten, daß auch diesen Signalen noch ein ixequenzrauschen mit Frequenzen um die Basisfrequenz RB herum und weiter infolge der Frequenzvervielfachung mit den Vielfachen dieser Frequenzen anhaftet.

Nach der Erfindung werden die in dieser Weise erhaltenen Signale 8 RB, 8 RB bzw. 8 MB und 8 MB einem ersten Exklusiv-Oder-Gatter 3o, 31, 32 (siehe Fig. 1c) angeboten. Das Ausgangssignal S_QV desselben hat die in Fig. 2 dargestellte Form. In dieser Fig. 2 ist vorausgesetzt, daß das Signal MB eine höhere Frequenz hat als RB, Danach wird das erhaltene Signal S_QV einem Tiefpaßfilter 33 zugeführt.

Wie bereits vorausgesetzt, ist die Bemessung des Systems derart, daß V > ^, oder I Frequenz MS - Frequenz RS I 4 Frequenz RS. Wenn man also das Signal S_QV in das !Tiefpaßfilter 33 gibt, kommt aus diesem Filter 33 ein Signal S_QVF, dessen Höhe dem Phasenunterschied zwischen den Signalen 8 RB und 8 MB proportional ist (siehe Fig. 2) Bei konstanten,aber verschiedenen Frequenzen der Signale 8 RB und 8 MB^entsteht ein im Prinzip dreieokiges Signal S_QVF, das, abhängig von der Ausbildung des Filters 33» noch zu einem Trapez abgeflacht sein kann, und dessen Q-rundfrequenz dem Unterschied zwischen den Frequenzen von 8 RB und 8 MB gleich, ist. Frequenzraueohen in den Signalen 8 MB und 8 RB bietet sich als Amplitudenrauflohen derselben. Frequenz im Signal S_QVP dar. Baduroh, daß das System derart bemessen wird, daß die höchste Hutzfrequenz des Signals SqVP niedriger ist als die Sxequenz von RB, kann man die , Grenzfrequenz des Eiefpaflfilters unter die dtp unteren Srenze de» Bandfiltere der Vorrichtung Ίο bzw. 2o legen. Die niedrigst· RausohfrtquenE, die no oh in den gigaalen 8 RB und 8 HB vorhanden üt, wird damit unterdrüokt, ·ο da* das Syittm in äuSerst hohem K»ee .ter^aaiaUi* ist. , ^y bad orig^l ^

Das Signal S₀VF wird weiter einem impulsformenden Netzwerk 34 zugeführt, das eine Schmitt-Triggerschaltung mit ausreichender Hysterese, um nicht auf kleine Schwankungen des Signals SqVP zu reagieren, sein kann. An den Ausgängen dieser Schmitt-Triggerschaltung erscheinen die Signale S_Q und ISL (siehe auch Pig. 2). Außer zum ersten Exklusiv-Oder-G-atter 3o * 31, 32 wird das Signal 8 RB auch einem aus den Elementen 16 und 17 bestehenden Phasenverzögerungsnetzwerk zugeführt, Diese Elemente sind wieder zwei astabile Multivibratoren, deren erster (16) "bei einer Hinterflanke des Signals 8 RB anspricht und 1/4 Periode (9o° Phasenunterschied) von 8 RB offen bleibt, und der astabile Multivibrator 17 b.eim Abfall des astabilen Multivibrators 16 anspricht und 1/2 Periode des Signals 8 RB offen bleibt. Es entsteht das Signal RBE, wie es Pig. 2 zeigt. Auch hier ist die erforderliche Genauigkeit so niedrig, daß die Abfallzeiten, die selbstverständlich mit Schwankungen im Signal RB mitschwanken müssen, durch die Regelvorrichtung 15 nachgeregelt werden können, ohne daß die wirkliche Symmetrie oder Phasenverschiebung vor RBE gemessen werden. Die Signale 8 MB, 8 MB, RBE, RBE werden weiter nach der Erfindung den Ausgängen eines zweiten Exklusiv-Oder-Gatters 4o, 4JL>^42 zugeführt, wobei am Ausgang das Signal^^?. erscheint-jsjnd danach in entsprechender Weise wie oben ermähnt zur Erhaltung aer—Signa-Ie S₀ und §_Q zu Sg₀ und SgQ-Signalen unter Verwendung eines Tiefpaßfilters 43 unä. eines impulsformenden Netzwerkes 44 verarbeitet werden. Durch diesen 1/4-Perioden-Phasenunterschied zwischen den Signalen 8 RB und RBE erreicht das Signal Sg₀VP nach dem Filter 43 seinen Spitzenwert, wenn die Signale 8 RB und 8 MB noch immer 1/4 Periode außer Phase sind. Die Signale S_Q und Sq₀ durchlaufen eine Perlode jedesmal dann, wenn die Signale 8 RB und 8 MB um eine Periode gegeneinander verschoben sind. Auch die Signale Sq und Sq₀ werden also um 1/4 Periode phasenverschoben sein, aber dann

■ " . BAD ORIGINAL" ¹² "

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um 1/4 ihrer eigenen Periode, welche Periode der Unterschied der Frequenzen der Signale 8 MB und 8 RB ist. Die Frequenz der Signale Sq und Sg₀ kann also sehr gut UuIl sein. Da die Signale jedoch aus unzweideutigen Signalen 8 MS, 8 RS usw. hergeleitet werden, treten keine Fehler auf, die für S₀, Sg_O-Signale, die unmittelbar aus einem Aufnehmer herrühren, wie beim erwähnten S_Q, Sg₀ system, erwähnt wurden. Die in dieser Weise erhaltenen Signale S , Sq, Sq₀ und Sgg, die an den Ausgängen der impulsformenden Netzwerke 34 bzw. 44 vorhanden sind, werden in der bereits erwähnten Diskriminatorvorrichtung (5o) weiter verarbeitet.

In Fig. 3 ist die Diskriminatorvorrichtung 5o detailliert dargestellt. Dabei sind 51, 52, 53 und 54 Differentiferstufen, in denen von den erwähnten Signalfolgen S_Q, HL, Sq₀ und S*g_Q die differentiierten Folgen S₀, S₀, Sq₀ und S*g₀ gebildet werden. In bekannter Weise werden die verschiedenen Folgen einer Reihe zwei Gruppen zu je vier UND-Gattern 55, 56, 57 und 58 bzw. 59, 6o, 61 und 62 zugeführt. Der Ausgang jeder Gruppe ist mit einem Oder-Gatter 63 bzw. 64 verbunden. Abhängig vom Vorzeichen (positiv oder negativ) des Frequenzunterschiedes zwischen den Signalen RB und MS erscheint am Ausgang eines der Oder-Gatter 63 bzw. 64 eine Reihe von Zählimpulsen, die einem Zähler 65, der vorwärts bzw. rückwärts zählt und vom betreffenden Oder-Gatter 63 oder 64 gesteuert wird, zugeführt werden.

Diese bekannte Diskrirainätorvorrichtung 5o liefert 4 Zählimpulse mit dem richtigen Vorzeichen bei jeder durchlaufenden Periode von Sq. Eine Periode von Sq kommt mit einem Periodenunterschied zwischen 8 MB und 8 RB, wie bereits im obenstehenden beschrieben und in Fig. 2 dargestellt ist, oder mit 1/8 Periodenunterschied der Signale MB, RB, überein. Je Periodenunterschied der Signale MB

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und RB werden also 8x4 Zählimpulse mit dem richtigen Vorzeichen erzeugt. Dies ergibt in diesem Beispiel also eine 32-fache Interpolation im Frequenzunt er schied zwischen den Signalen MS und RS. Daraus geht hervor, daß die höchste Frequenz im System die Frequenz des Signals 8 MB ist. Dies ist im Gegensatz zum bekannten System, bei dem die Frequenz eines erforderlichen Taktimpulses OL für die hier beschriebene 32-fache Interpolation das 32-fache der Frequenz des Signals MB haben müßte. Dies differiert also um den bereits erwähnten Faktor 4 (siehe Seite 6, Punkt c) bzw. einen Faktor 6, wie unter Punkt 2, Seite 5, erwähnt ist.

Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die 32-fache Interpolation; grundsätzlich kann sie jeden Wert erhalten. Die Diskriminatorvorrichtung 5o kann durch Weglassung der logischen Schaltungen auch zwei oder nur einen in einer bestimmten Richtung codierten Zählimpuls pro Periode des Signals S_Q liefern. Weiter kann die Anzahl Verdopplungsstufen geändert werden, gegebenenfalls können sämtliche Verdopplungsstufen weggelassen werden. Auch können die Verdopplungsstufen, auf Kosten des Verlustes der Einfachkeit, durch eine bekannte, gegebenenfalls einstellbare, Frequenzvervielfachungsschaltung ersetzt werden. Die Erfindung beschränkt sich ebenfalls nicht auf die Verarbeitung von RS/MS-Signalen aus Verschiebungsaufnehmern in Werkzeugmaschinen; sie ist überall anwendbar, wo veränderbare Größen als Unterschied zwischen den Frequenzen zweier Impulsfolgen angeboten werden können.

Patentansprüche}

BAD ORiGJf^l₁.

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Claims

Patentansprüche:

Vorrichtung zur digitalen Verschiebungsmessung an Werkzeug-, maschinen die eine Aufnahmevorrichtung, die an oder bei einem Maschinenteil, dessen Verschiebungen gemessen werden, angeordnet ist, enthält und die zwei Impulsfolgen liefert, deren Frequenzunterschied nach Größe und Vorzeichen (positiv oder negativ) bestimmt werden muß, dadurch gekennzeichnet, daß die erste.(8 MB) und die zweite Impulsfolge (8 RB) und ihre entsprechenden Inver sen (8 MB, 8 RB) einem ersten Exklusiv-Oder-Gatter (3o, 31, 32) zugeführt werden, wobei die erste Impulsfolge (8~mS) bzw. über ein ungefähr um 9o°-Phasenverzögerungsnetzwerk (16, 17), die zweite Impulsfolge (RBE) und ihre Inverse (RBE) einem zweiten Exklusiv-Oder-Gatter (4o, 41, 42) zugeführt werden und wobei'weiter die Ausgänge des ersten (3o, 31, 32) bzw. zweiten Exklusiv-Oder-Gatters (4o, 41, 42) mit einem Tiefpaßfilter (33 bzw. 34) mit einem dahinter geschalteten impulsformenden Netzwerk (43 bzw. 44) verbunden sind und die in dieser Weise gebildeten phasenverschobenen Impulsfolgen (Sq, SL₁ Sq₀, Sq₀), deren Frequenz dem zu bestimmenden Frequenzunterschied gleich ist, einer an sich bekannten Diskriminatorvorrichtung (5o) zur Bestimmung des Vorzeichens des Frequenzunterschiedes, die eine durch das Vorzeichen der Frequenzunterschiede gesteuerte Zählvorrichtung (65) enthält, zugeführt sind.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verarbeitenden Signale (RS und MS) einem Filternetzwerk (1o bzw. 2o) zugeführt werden, wobei die untere Grenze des Durchlaßbereiches des Filternetzwerkes (1o bzw. 2o) höher liegt als die Grenzfrequenz des hinter dem ersten (3o, 31, 32) bzw. zweiten Exklusiv-Oder-Gatters (4o, 41, 42) geschalteten Tiefpaßfilters (33, bzw. 43).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Interpolation die Frequenz der zu verarbeitenden Signale (RS, MS) hinter dem Filternetzwerk (1o bzw. 2o) einer Frequenzvervielfachungsvorrichtung (11, 12, 13, 14 und 15"bzw. 21, 22, 23, 24 und 25) zugeftihrt wird.

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