DE19629488C2 - Vorrichtung zum Gewinnen von oberwellenfreien Signalen - Google Patents
Vorrichtung zum Gewinnen von oberwellenfreien SignalenInfo
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Abstract
Bei einer Vorrichtung mit einer durch von einer zentralen Lichtquelle (1) ausgesandte Strahlen beaufschlagten Meßteilung (7) sind der Meßteilung (7) nachgeschaltete Fotosensoren (8.1 bis 8,4) nach Art einer sogenannten "Kleeblattstruktur" angeordnet. Um bei dieser Vorrichtung ungeachtet vorhandener Empfindlichkeitsunterschiede der Fotosensoren (8.1 bis 8.4) weitgehend oberwellenfreie Signale zu erhalten, werden die Lichtquelle (1) und eine ihr nachgeschaltete Linse (4) von einem Halter (9) gehalten, der gegenüber den Fotosensoren (8.1 bis 8.4) und diesen vorgeschalteten Abtasteinheiten (T¶1¶ bis T¶4¶) verschiebbar ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Gewinnen von bis
zu einer bestimmten Bandbreite oberwellenfreien Signalen nach
dem Oberbegriff des Anspruches 1. Derartige Vorrichtungen
werden zur Messung von Positionsänderungen zwischen relativ
zueinander bewegbaren Objekten genutzt, ihr grundsätzlicher
Aufbau ist aus der DE-PS 12 82 988 bekannt.
Es ist bekannt, bei einschlägigen Vorrichtungen die Größe des
zwei benachbarte Fotosensoren beaufschlagenden Lichtstromes
durch Madenschrauben zu variieren, die vor dem jeweiligen
Fotosensor mehr oder weniger tief in den Lichtstrom eintau
chen, um einen Teil des letzteren auszublenden. Sinn und
Zweck der beschriebenen Maßnahme ist die Kompensation prak
tisch nicht vermeidbarer Empfindlichkeitsschwankungen zwi
schen den zum Einsatz gelangenden Fotosensoren.
Ein Abgleich der auf die einzelnen Fotosensoren entfallenden
Lichtströme mit Hilfe von Madenschrauben kommt dann nicht in
Betracht, wenn - wie im deutschen Patent 195 08 700 beschrie
ben - durch jedes der mehreren Abtastfelder einer jeden Ab
tasteinheit ein genau definierter Lichtstromanteil fließen
muß. Der Grund hierfür besteht darin, daß die Madenschrauben
der bekannten Vorrichtungen nur einen Teil der Abtastfelder
der jeweiligen Abtasteinheit abdecken.
Aus der EP 0 418 211 A2 sind weitere Möglichkeiten zum Aus
gleich der Empfindlichkeitsschwankungen verschiedener Foto
sensoren bekannt. Neben der Erwähnung von den Sensoren nach
geordneten, aufwendigen Ausgleichsschaltungen wird a.a.0.
vorgeschlagen, bei Verwendung eines im Strahlengang der
Lichtquelle angeordneten Reflektors die den einzelnen Foto
sensoren zugeordneten Bereiche des Reflektors hinsichtlich
ihrer Reflexionseigenschaften zu verändern, indem man
Bereiche der Reflexionsschicht mittels eines gesteuerten La
serstrahls abdampft. Die zuletzt genannte Technik ist außer
ordentlich kostenintensiv, da zunächst die Empfindlichkeit
der Fotosensoren im eingebauten Zustand der Meßeinrichtung
ermittelt und die Meßeinrichtung anschließend wieder demon
tiert werden muß, um die Reflexionsschicht mit einer kompli
zierten Apparatur bearbeiten zu können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der in Betracht gezogenen Art zu schaffen, die bei einfachem
Aufbau universell einsetzbar ist und sich insbesondere zum
Ausgleich von Empfindlichkeitsschwankungen von Fotosensoren
der bei der Einrichtung nach dem deutschen Patent 195 08 700
verwendeten Art eignet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
durch die Lehre des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiter
bildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In der nachstehenden Beschreibung wird eine Ausführungsform der Vorrichtung anhand von
Figuren erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Vorrichtung und
Fig. 2 die Anordnung der Abtasteinheiten und Fotosensoren der
Vorrichtung gemäß Fig. 1.
In Fig. 1 ist 1 eine Lichtquelle, die von einer Leuchtdiode
mit einem lichtemittierenden Kristall 2 gebildet wird. Die
Strahlen 3 des von dem Kristall 2 ausgestrahlten kegelförmi
gen Lichtbündels werden durch eine Linse 4 in eine im wesent
lichen parallele Form 5 überführt. Das Licht passiert an
schließend einen Träger 6 mit vier Abtasteinheiten T1 bis T4
zur Abtastung einer periodischen Meßteilung 7. Sowohl die
Abtasteinheiten als auch die Meßteilung weisen nebeneinander
angeordnete lichtdurchlässige und lichtundurchlässige strei
fenförmige Zonen auf. Durch die Anordnung der Abtasteinheiten
nach Art einer sogenannten "Kleeblatt-Struktur" in vier Qua
dranten eines rechtwinkligen XY-Koordinatensystems lassen
sich der Gleichanteil und die geradzahligen Oberwellen der
Signale eliminieren, die während des Meßvorganges von den mit
dem die Abtasteinheiten T1 bis T4 passierenden Licht beauf
schlagten Fotozellen 8.1 bis 8.4 geliefert werden.
Zur Unterdrückung der ungeradzahligen Oberwellen bedient man
sich einer im deutschen Patent 195 08 700 offenbarten Metho
de, deren Realisierung eine bestimmte Form und Anordnung der
Abtastfelder, d. h. der lichtdurchlässigen Zonen der Abta
steinheiten voraussetzt. Zur Erzielung einwandfreier Signale
müssen aber nicht nur durch Teilungsungenauigkeiten der Meß
teilung und der Abtasteinheiten hervorgerufene Oberwellen
eliminiert werden, sondern es müssen auch Fotosensoren 8.1
bis 8.4 gleicher Empfindlichkeit zum Einsatz gelangen. Es ist
dies ein Umstand, der sich in der Praxis in den seltensten
Fällen verwirklichen läßt.
Um unterschiedliche Empfindlichkeiten der Fotosensoren 8.1
bis 8.4 kompensieren zu können, bildet das die Lichtquelle 1
und die Linse 4 aufweisende optische System zusammen mit ei
nem Halter 9 eine in einer Kammer 10 eines Gehäuses 11 wäh
rend des Zusammenbaus der Vorrichtung verschiebbare Einheit.
Der Halter 9 weist eine Ringfläche 12 auf, die nach seiner
Justierung durch einen Kleber mit einer planparallelen Fläche
13 des Gehäuses 11 fest verbunden werden kann. Sowohl die
Ringfläche 12 als auch die Fläche 13 liegen in einer senk
recht zur optischen Achse S orientierten Ebene. Durch die
beschriebene Ausbildung des Halters 9 und des Gehäuses 11 ist
es möglich, die optische Achse S gegenüber dem Nullpunkt des
XY-Koordinatensystems im Bereich des in Fig. 2 den Nullpunkt
umschreibenden Kreises P'0 zu verlagern. Da die Lichtintensi
tät, die im Punkt P0 ihren Maximalwert I0 hat, mit dem cos
abfällt, lassen sich die auf die Fotosensoren 8.1 bis 8.4
entfallenden Lichtstromanteile variieren. Es ist folglich
z. B. möglich, in einem Fall, in dem der Fotosensor 8.1 unemp
findlicher ist als die übrigen Fotosensoren, die optische
Achse S auf der Verbindungslinie zwischen den Fotosensoren
8.1 und 8.3 in Richtung des Fotosensors 8.1 zu verschieben,
um die geringere Empfindlichkeit des Fotosensors 8.1
auszugleichen, da nun der Fotosensor 8.1 etwas mehr Licht und
der Fotosensor 8.3 etwas weniger Licht erhält. Die elektri
schen Signale der beiden Fotosensoren 8.1 und 8.3 werden so
einander angeglichen. Bei diesem Ausgleich ändert sich zwar
auch der auf die fast orthogonal zu den Fotosensoren 8.1 und
8.3 angeordneten Fotosensoren 8.2 und 8.4 entfallende Licht
strom etwas, aufgrund der bei der "Kleeblatt-Struktur" zum
Tragen kommenden Differenzschaltung erweist sich diese Ände
rung indes als unerheblich, weil sie sich bei beiden Fotosen
soren 8.2 und 8.4 in gleicher Weise auswirkt und somit
aufhebt.
Bei Leuchtdioden ist normalerweise eine der Stromzuleitungen
direkt mit dem Metallgehäuse der Leuchtdiode verbunden. Es
erweist sich deshalb als zweckmäßig, den Halter 9 aus einem
temperaturbeständigen Kunststoff herzustellen, um die Leucht
diode gegenüber dem Gehäuse 11 der Vorrichtung zu isolieren.
Claims (3)
1. Vorrichtung zum Gewinnen von bis zu einer bestimmten Band
breite weitgehend oberwellenfreien Signalen, bei der ein von
einer zentralen Lichtquelle (1) ausgesandtes, durch eine Lin
se (4) parallel gerichtete Strahlen aufweisendes Lichtbündel
(5) zum opto-elektronischen Abtasten einer periodischen Meß
teilung (7) mit Hilfe mindestens einer Gruppe von vier Ab
tasteinheiten (T1 bis T4) und vier diesen Abtasteinheiten (T1
bis T4) zugeordneten Fotosensoren (8.1 bis 8.4) genutzt wird,
wobei die Abtasteinheiten (T1 bis T4) und die Fotosensoren
(8.1 bis 8.4) dergestalt nach Art einer sogenannten "Klee
blatt- Struktur" in vier Quadranten eines rechtwinkligen
Koordinatensystems (X, Y) angeordnet sind, daß zwischen den im
ersten und dritten sowie den im zweiten und vierten Quadran
ten angeordneten Abtasteinheiten (T1, T3 bzw. T2, T4) ein Versatz
von π besteht, wobei außerdem die Lichtquelle (1) und die
Linse (4) in einem Gehäuse (11) gelagert sind und wobei
schließlich mindestens die Größe des zwei benachbarte Foto
sensoren beaufschlagenden Lichtstromes einstellbar ist, da
durch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (1) und die Linse
(4) von einem Halter (9) gehalten werden, der vor seiner end
gültigen Fixierung zu Justierzwecken senkrecht zur optischen
Achse (S) des von der Lichtquelle (1) ausgestrahlten Licht
bündels in einer Kammer (10) des Gehäuses (11) gegenüber den
Abtasteinheiten (T1 bis T4) und den Fotosensoren (8.1 bis 8.4)
verschiebbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Halter (9) eine die Linse (4) umschließende, senkrecht
zur optischen Achse (S) des von der Lichtquelle (1) ausge
strahlten Lichtbündels (11) orientierte Ringfläche (12) auf
weist, die zwecks Fixierung des Halters (9) durch einen Kle
ber mit einer planparallelen Fläche (13) des Gehäuses (11)
verbindbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Halter (9) aus einem temperaturbeständigen Kunststoff
besteht.
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DE19629488A1 DE19629488A1 (de) | 1998-01-22 |
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DE (1) | DE19629488C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10006321A1 (de) * | 2000-02-12 | 2001-08-23 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren zur Herstellung einer optischen Überwachungseinrichtung sowie Optik und Optikaufnehmer zur Durchführung des Verfahrens |
Citations (4)
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DE3790038T1 (de) * | 1986-03-14 | 1988-03-31 | ||
EP0418211A2 (de) * | 1989-09-12 | 1991-03-20 | Heinz Rieder | Inkrementales Messsystem |
DE4202560A1 (de) * | 1991-11-04 | 1993-05-06 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut, De | Vorrichtung zur erzeugung oberwellenfreier periodischer signale |
DE19508700C1 (de) * | 1995-03-02 | 1996-08-14 | Huebner Elektromasch Ag | Vorrichtung zum Gewinnen weitgehend oberwellenfreier periodischer Signale |
-
1996
- 1996-07-12 DE DE1996129488 patent/DE19629488C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
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