DE2203418A1 - Messgeraet zur Bestimmung der Position relativ beweglicher Koerper - Google Patents

Messgeraet zur Bestimmung der Position relativ beweglicher Koerper

Info

Publication number
DE2203418A1
DE2203418A1 DE19722203418 DE2203418A DE2203418A1 DE 2203418 A1 DE2203418 A1 DE 2203418A1 DE 19722203418 DE19722203418 DE 19722203418 DE 2203418 A DE2203418 A DE 2203418A DE 2203418 A1 DE2203418 A1 DE 2203418A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
grid
electrical
measuring device
circuit
movement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19722203418
Other languages
English (en)
Other versions
DE2203418B2 (de
Inventor
Sanford Norman R
Juris Vikmanis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bendix Corp
Original Assignee
Bendix Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bendix Corp filed Critical Bendix Corp
Publication of DE2203418A1 publication Critical patent/DE2203418A1/de
Publication of DE2203418B2 publication Critical patent/DE2203418B2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/36—Forming the light into pulses
    • G01D5/38—Forming the light into pulses by diffraction gratings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/36—Forming the light into pulses
    • G01D5/363—Direction discrimination

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

Patentanwalt·
Dr. Ing. H. Nogendank
Dipl. Ing. H. Haudc
Dipl. Phys. W. Schmitz
S München 15, Mozartsti-,23
Tel. 5 3885 80
The Bendix Corporation
Executive Offices
Bendix Center 25. Januar 1972
Southfield,Mich.48075,USA Anwaltsakte M-1901
Meßgerät zur Bestimmung der Position relativ beweglicher
Körper
Es sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, um die Verlagerungen eines bewegbaren Körpers bezüglich eines fixierten Körpers zu bestimmen. Um eine größere Genauigkeit zu erreichen war es bislang I
üblich, die gesamte Anlage unter Verwendung komplizierter und teuerer Geräte zu verbessern, um die Verlagerungen über den ge-
ι
ί samten Arbeitsbereich bestimmen und anzeigen zu können.
Bei bekannten, mit dem Prinzip der Moire-Streifen arbeitenden An-j lagen war es bislang nötig, die zueinander bewegbaren Körper mit Rastern oder Gittern zu versehen, welche einer vergleichsweise großen Anzahl (100 oder mehr) Gitterlinien pro Millimeter Länge bedürfen. Entsprechend mußten elektro-optische Systeme optimaler Präzision und mit hoher Geschwindigkeit arbeitende, elektronische Zähler verwendet werden, welche sehr teuer in der Wartung sind, um sie in bester Arbeitslage zu halten und welche die Neigung be-
209833/0748
L· — *
sitzen, Fehler einzugeben, falls die zugehörige Maschine Schwingungen ausgesetzt ist. Der Zählvorgang ist oft infolge fehlender elektrischer Impulse ungenau, wenn der bewegbare Körper bei mittleren Arbeitsgeschwindigkeiten verlagert wird.
Es ist in der Praxis bei Meßgeräten z.B. nicht erforderlich, die Verlagerung des bewegbaren Körpers bezüglich eines zugehörigen, fixierten Körpers an jedem Punkt entlang der Bewegungsbahn mit großer Genauigkeit oder Präzision festzulegen. Es ist nur erforderlich, die genaue Endposition des bewegbaren Körpers festzulegen, wenn
man Größenmessungen vornehmen will.
Davon ausgehend wurde mit der Erfindung ein Meßgerät dieser Bauart geschaffen, bei welchem den elektro-optischen Vorrichtungen eine Anlage zugeordnet ist, um die Relativversetzung der fixierten und bewegbaren Körper als digitale Anzeige wiederzugeben. Die Anlage gemäß der Erfindung arbeitet mit logischen Vorrichtungen, welche wenigstens eine Ziffer der Anzeige unter Verwendung elektrischer Signale in im wesentlichem statischem Zustand erzeugt.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
Fig. 1A
und 1B stellen je für sich in schematischer Weise eine Anlage ;
gemäß der Erfindung dar; und <
Fig. 2 ist ein Wellendiagramm der mit Hilfe der Anlage gemäß Fig. 1A und 1B erzeugten Signale.
209833/0749
Das in den Fign. 1A und 1B der Zeichnungen dargestellte Gerät 10 weist einen fixierten Körper in Form eines reflektierenden Skalengitters 11 auf, welches auf dem Support einer zugehörigen Maschine angebracht werden kann. Ferner ist das Gerät mit einem Einstellgitter 12 versehen, welches auf einem Meß- bzw. Lesekopf 13 fixiert ist. Dieser ist bezüglich des Skalengitters in präziser Bewegung geführt.
ist
Das Skalenraster- bzw. Gitter 11/mit einer äußeren, reflektierenden Fläche versehen, an welcher mehrere Gitterlinien 14 in geeigneter Weise angeordnet sind. Die Gitterlinien sind parallel zueinander und unter gleichem Abstand vorgesehen. Das Einstellgitter 12 besteht aus einem lichtdurchlässigen Material und ist in gleicher Weise mit mehreren Gitterlinien 15 an der Außenfläche versehen, d.h. an der Fläche, welche der Außenfläche des Skalengitters 11 gegenüberliegt. Auch die Gitterlinien 15 sind parallel und unter gleichem Abstand zueinander angeordnet, wobei der Abstand zwischen den Gitterlinien 15 dem Abstand zwischen den Gitterlinien 14 am Skalengitter 11 entspricht. Der Zwischenraum bzw. die Fläche zwischen den Gitterlinien 15 ist durchsichtig, so daß Licht ohne weiteres hindurchtreten kann. Die Gitterlinien 15 am Einstellgitter bzw. -raster wirken also mit den Gitterlinien 14 am Skalengitter zusammen und erzeugen in bekannter Weise eine Lichtinterferenz in Form eines zyklischen Moire-Streifenmuster, welches auch unter der Bezeichnung MoirS-Streifen bekannt ist.
Die Art und Weise, auf welche ein Moire-Streifenmuster erzeugt wird, ist bekannt; auch das Erscheinungsbild und die Anordnung
209833/0749
bezüglich der miteinander wirkenden, das Muster erzeugenden Gitterlinien gelten als bekannt. Aus Gründen der einfacheren Darstellung wurde in den Zeichnungen auf eine Einzelansicht des Musters verzichtet, da eine Darstellung dieser Form für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlich ist.
Der Lesekopf 13 ist mit einer Lichtquelle 16 und mit einer Kollimatorlinse 17 ausgestattet; Lichtquelle und Linse wirken zusammen, um Licht auf das Einstellgitter 12 zu richten und dieses durchdringen zu lassen. Wenn das Einstellgitter 12 das Skalengitter 11 so überdeckt, daß die Raster- bzw. Gitterlinien 15 einen kleinen Winkel bezüglich der Gitterlinien 14 am Skalengitter einnehmen, entsteht ein Moire1-Streifenmuster, welches als Gesamt interferenz der Überschneidung der einzelnen Linien auf den beiden Rasteroder Gitterkörpern ausgelöst wird. Wenn das Einstellgitter 12 in Längsrichtung des Skalengitters 11 bewegt wird, verlagert sich das Moire-Streifenmuster seitlich und kontinuierlich über die Gitterbahn, wobei die Richtung der Verlagerung eine Funktion der Bewegungsrichtung das Einstellgitters 12 relativ zum fixierten Skalengitter 11 darstellt. Das Muster stellt eine zyklische bzw. periodische Verteilung der Lichtintensität in der Richtung der Bewegung dar, wobei die Anzahl der Zyklen eine Funktion des Winkels zwischen den beiden Gittern ist, während sich die Lichtintensität in etwa sinusförmig verändert. Die Anzahl zyklischer j Verteilungen der Lichtintensität bei der Breite des Gitters ist j eine Funktion des Winkels (gewöhnlich als Schrägwinkel bezeichnet) j zwischen den Linien der beiden Gitter. Der korrekte Winkel ist : derjenige, welcher zu jedem Zeitpunkt nur ein Hell- und Dunkel-
209833/0749
2 ZQ 3.418
muster bzw. Schattenrauster im Sichtbereich auslöst.
Das Einstellgitter 12 ist verstellbar am Lesekopf befestigt, so daß die Raster- bzw. Gitterlinien 15 veränderbar sind; entsprechend ist der Schrägwinkel zwischen den Gitterlinien 14 und 15 veränderlich. Der Lesekopf 13 ist mit vier fotoelektrischen Geräten 21, 22, 23 und 24 ausgestattet. Diese sind so angeordnet, daß sie an vier Punkten auf das sich bewegende Streifenmuster gerichtet sind. Die Spannungsausgange der fotoelektrischen Geräte 21-24 sind proportional zur Lichtintensität an jeder Zelle. Die Spannungsausgänge sind im wesentlichen sinusförmig und sind infolge der Plazierung der fotoelektrischen Geräte 21-24 in der Phase entsprechend der Position 0°, 90°, 180° und 270° angeordnet, wie an der durch Bezugsnummer 25 in Fig. 1A bezeichneten Stelle zu entnehmen ist.
Die AusgangssignaIe der fotoelektrischen Geräte 21-24 werden unter Verwendung eines Paars von Differentialverstärkern 26 und 27 verstärkt. Die Ausgangssignale der fotoelektrischen Geräte 21 und 23 !
(die O0- und 180°-Ausgangsägnale) werden am Differentialverstärker 26 angelegt, während die AusgangssignaIe der fotoelektrischen Ge- ! rate 22 und 24 (die 90°- und 27O°-Ausgangssignale) am Differentialverstärker 27 angelegt werden.
Der Ausgang jeden Verstärkers 26 und 27 ist proportional der Differenz zwischen der entsprechenden Gegenphase-Eingänge. Dieses Verfahren der Verstärkung der Signale verhindert weitgehend das Entstehend elektrischer Störungen infolge geringer Unvoll-
209833/0749
kommenheiten im Muster der Gitter als auch das Entstehen elektrischer Störgeräusche, da Differentialverstärker mit einer hohen ■ Gleichtaktsignalunterdrückung arbeiten. n±e verstärkten Signale werden verwendet, um den Betrag bzw. die Strecke zu bestimmen, um welche das Einstellgitter 12 von einem Bezugspunkt entlang des Skalengitters 11 bewegt wurde. Die Signale dienen auch zur Bestimmung der Bewegungsrichtung.
Das Gerät 10 ist mit einem elektrischen Interpolator 30 versehen, welcher in Fig. 1A durch gestrichelte Linien wiedergegeben ist. Der Interpolator 30 dient zur Aufnahme der sinusförmigen Ausgangssignale der Differentialverstärker 26 und 27. Der Interpolations oszillator bzw. Interpolator 30 arbeitet mit einem herkömmlichen, resistiven Phasenteiler 31, welcher zehn sinusförmige Signale mit der bei 32 dargestellten Wellenform erzeugt. Der Interpolator wird gewöhnlich als Interpolator mit Zehnerteilung bezeichnet. Die zehn Signale sind um 36 zueinander versetzt und werden durch die Linien 0°, 36°, 72°, 108° etc. bis 324° und zurück bis 0° bezeich-
net. Jedes der sinusförmigen Signale wird an einem Nulldurchgang-
. Detektor- und Triggergerät angelegt, welches die Form einer
Schmitt-Triggerschaltung oder dergleichen besitzen kann. Jedes der Geräte 33 wandelt einen sinusförmigen Eingang in quadrati- ! sehe oder rechtwinklige Wellenform um, welche bei 34 dargestellt ist.
Die Ausgänge der Geräte 33 weisen die in Fig. 2 dargestellten
Phasenbeziehungen und Wellenformen der einzelnen Signale auf, j
so daß sich eine weitere Beschreibung erübrigt. Aus Gründen \
209833/0749
übersichtlicher Darstellung und Wiedergabe werden die Wellenformen an den 0°, 36°, 72°, 108° und 144° entsprechenden Positionen durch die Bezugsbuchstaben A, B, C, D und E bezeichnet. In vergleichbarer Weise sind die Wellenformen entsprechend 180 , 216 , 252 , 288° und 324° mit den Bezugsbuchstaben Ä, B, Ü, D und E bezeichnet.
Die sogenannten quadratischen Wellensignale der Geräte 33 werden an einer elektrischen Schaltung 35 (Fig. 1B) angelegt. Diese besteht als impulsformende und richtungfühlende Schaltung herkömmlicher Konstruktion. Die Ausgänge der Schaltung 35 werden über Kanäle 36 und 37 an einem herkömmlichen, elektronischen Auf- und Niederschalter 40 angelegt, \^elcher in bekannter Weise arbeitet. Wenn sich das bewegbare Einstellgitter 12 bezüglich des in fixierter Lage befindlichen Skalengitters 11 in einer Richtung bewegt, läuft der Ausgang des fotoelektrischen Gerätes 21 (in der 0 -Position angeordnet) vor dem sinusförmigen Ausgang des fotoelektrischen Gerätes 22 (in der 90°-Position angeordnet). Die auf diese Weise entstehenden einzelnen, elektrischen Signale flMen durch den Kanal 36 und bewirken, daß der Zähler nach oben zählt bzw. Impulse addiert. Falls die Bewegung des Index- oder Einstellgitters 12 entlang des Skalengitters 11 dieser Richtung entgegengesetzt ist läuft der Ausgang des fotoelektrischen Gerätes 21 (in der 0°-Position angeordnet) hinter dem Ausgang des fotoelektrischen Gerätes 22. Die auf diese Weise entstehenden,einzelnen elektrischen Impulse gemäß Bezugsnummer 42 fließen durch den Kanal 37 und haben zur Folge, daß der Zähler nach unten zählt bzw. Impulse subtrahiert. Der Aufbau und die Arbeitsweise der Schaltung 35 und des zugehörigen Zählers 40 sind bekannt; eine ins einzelne gehende
209833/0749
2203A18
Beschreibung dieser Bauteile ist also für das Verständnis der Anlage nicht erforderlich.
Der Auf- und Ab-Zähler 40 ist betrieblich einem Abbildungsgerät bzw. einer Digitalanzeige 43 zugeordnet. Auf einem Mittelteil der Anzeigeeinheit 43 ist die Hauptablesung vorgesehen. Die Hauptablesung bzw. der Hauptteil des Signals kann durch Verwendung von lediglich zwei oder drei Einzelsignalen erstellt werden, wobei zwei dieser Signale eine Sinus-Kosinus-Beziehung aufweisen und vergleichsweise billige Bauteile benutzt werden. Im Falle eines Moirfe-Streifenmusters können die Raster bzw. Gitter 11 und 12 vierzig Gitterlinien pro Millimeter aufweisen und von billigem Aufbau sein, wobei Genauigkeiten von + 0,025 mm ohne weiteres erzielbar sind.
an
In den meisten Anwendungsfällen, so/Werkzeugmaschinen, Meßgeräten oder dergleichen, ist es erforderlich, Verlagerungen eines Paars relativ zueinander bewegbarer Körper mit Genauigkeiten von größer als + 0,02 5 mm festzuhalten. Das Gerät und das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglichen vergleichsweise billig ein oder mehrere Ziffern bzw. Digitalanzeigen auf der Digitalanzeige-Einheit 43 erscheinen zu lassen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die letzte oder niedrigst-i^ertige Stelle der Ablesung in absoluter Weise bestimmt und am Teil 45 der Anzeigeeinheit 43 dargestellt.
Die niedrigst-wertige Stelle der Ablesung wird bei diesem Ausführungsbeispiel logisch durch Beobachtung der Wellenformen vom Interpolator 30 bestimmt, während diese Wellenformen sich in einer
209833/07A9
im wesentlichen statischen Lage befinden. Dies ist an jeder Position der Fall, an welcher das Gitter 12 angehalten wird. Darüber hinaus können binäre mathematische Verfahren zusammen mit herkömmlichen elektrischen, binären System anpassungsfähigen Komponenten verwendet werden, um einen absoluten Wert für die niedrigst-werti-. ge Stelle zu erhalten, ohne durch die Entstehung der Eingangsimpulse beeinflußt zu sein. Mit Hilfe der Anlage gemäß der Erfindung kann die niedrigst-wertige Ziffer immer genau bestimmt werden, sogar wenn der elektrische Strom an der zugehörigen Maschine
ab- und wiederum angeschaltet wird.
Das Gerät 10 arbeitet mit einer binären Umformungsschaltung 46, welche jede mögliche, quadratische Welleneingangskombination in eine verwendbare, positive Anzahl und in ein entsprechendes, elektrisches und verwendbares Signal umformt. So sind beispielsweise die in der positiven Seite von Null befindlichen Wellenformen A,
! B, C, U und B" gemäß Fig. 2 alle auf einem hohen Wert, welcher der Benennung positiv 3 entspricht, wie der schwachhquergestrichenen
Fläche 47 gemäß Fig. 2 zu entnehmen ist. Der Zustand, bei welchem die Wellenformen A, B, Ü, D und E an der positiven Seite von Null j alle einen hohen Wert einnehmen, würde die Benennung positiv 1 etc. tragen, bis alle gewünschten und/oder möglichen Kombinationen! von Wellenformen in Betrachtung gezogen sind. Auf diese Weise würde jede besondere Kombination einen jeweiligen Dimensionswert oder Zustand darstellen und könnte direkt auf dem Teil 45 der Anjseigeeinheit 43 dargestellt werden.
Bei jedem Arbeitssystem ist es jedoch praktischerweise erforderlich, ein Gerät, so das Gerät 10, mit einer Vorrichtung zu versehen, welche einen besonderen Wert auf der Anzeigeeinheit einstellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die zur Voreinstellung dienende Anlage durch den gestrichelt dargestellten Block 50 wiedergegeben. Die zur Voreinstellung dienende Vorrichtung bzw. Anlage 50 ermöglicht jeden bestimmten Wert an der Anzeigeeinheit 43 einzustellen (wobei die statischen Wellenbedingungen in Betracht gezogen sind); dies schließt die Voreinstellung des Wertes "0" an der Einheit ein. Die zur Voreinstellung dienende Vorrichtung ist zudem als integraler Bestandteil mit einer Rückstellvorrichtung ausgestattet.
Die zur Voreinstellung dienende Anlage 50 weist eine herkömmliche, elektrische Schaltung 51 auf, welche die 2-er Ergänzung des Ausganges des binären Umformers 46 aufnimmt, um diesen Ausgang in eine negative Zahl umzusetzen.
Eine negative Zahl wird verwendet, um die nachfolgende bzw. spätere Addition auf eine bestimmte Zahl zu vereinfachen, welche im System voreinzustellen ist, um die Differenz zwischen Ausgang vom Umformer 46 und der Voreinstellung in der Anlage zu erhalten.
Die Voreinstellung in Form einer Zahl wird auf der Anzeigeeinheit 43 dargestellt und wird mechanisch unter Verwendung geeigneter Ver fahren der Anlage eingeführt, so durch eine mechanisch wirkende Daumenradvorrichtung und mit zugehörigen elektrischen Bauteilen, schematisch durch das Blockbild 52 dargestellt. Durch die mecha-
209833/0749
nische Eingabe einer Voreinstellung in der Anlage führt man gleichzeitig ein elektrisches Präzisionssignal ein, welches gemäß 53 eineSbesondere Wellenform besitzt. Das Signal weist infolgedessen einen besonderen Wert und einen Wirkeffekt am Signal des Umformers 46 auf, mit welchem es später zusammengefaßt bzw. vereint wird.
Die zur Voreinstellung dienende Anlage 50 des Geräts 10 ist mit einer elektrischen Schaltung 54 versehen, um die 10er-Ergänzung in denjenigen Fällen aufzunehmen, in welchen es erwünscht ist, eine negative Zahl in der Anlage voreinzustellen. Dies ist erforderlich, da die statischen Wellenformen gemäß Fig. 2 der Zeichnungen bezüglich Null nicht symmetrisch sind, d.h. bezüglich einer in der Mitte verlaufenden, durch Null gelegten vertikalen Achse.
Die 10er-Ergänzung dient ihrem Wesen nach dazu, jede voreinzustellende negative Zahl der Wellenform der positiven Zahlfolgen gemäß Fig. 2 entsprechen zu lassen und wird für die spätere Entschlüsselung benötigt.
j Die Anlage 50 arbeitet mit einer Addierschaltung 55, um die Voreinstellung von der Schaltung 54 und den negativen Eingang der 2er-Ergänzung der Schaltung 51 zu addieren; die Addierschaltung
55 erhält die Differenz zwischen den Eingängen der Kreise bzw.
j Schaltungen 51 und 54. Diese Differenz stellt eine Konstanten-
; an
j korrektur dar, welche'einer Speicherschaltung 56 angelegt wird. J Diese wird gewöhnlich als Klinkenschaltung bezeichnet. Ein elekj irisches Signal mit einer Wellenform gemäß de# unter Bezugsnum-
mer 57 dargestellten Wellenverlauf wird verwendet, um die Konstan-
a09833/0749
korrektur in der Speicherschaltung 56 einzugeben. Die Korrektur entspricht dem Wert, welcher dem Signal der Schaltung 56 addiert werden muß, um die jeweilige Voreinstellung (oder die Rückstellung, wenn die Voreinstellung O ist) für den jeweiligen Ort zu erhalten, an welchem sich der bewegbare Körper bzw. das Einstellgitter 12 bezüglich des in fixierter Lage befindlichen Gitters 11 befindet. Die Speicherschaltung 56 erzeugt diese Konstantenkorrektur bzw. das elektrische Signal 57, bis ein neuer Wert durch die Vorrichtung 52 und die Koinzidenz des elektrischen Signals 57 in das Voreinstellungssystem eingegeben ist.
Um die Arbeitsweise der zur Voreinstellung dienenden Anlage 50 zu veranschaulichen sei zum Beispiel angenommen, daß die erwünschte zur Voreinstellung dienende Zahl 5 sei, während die ursprüngliche Eingabe der Schaltung 46 +3 sei. Dann würde der Voreinstellungs-Eingang an der Addierschaltung 55 5 sein, während der 2er~Ergänzung-Eingang der Schaltung 51 -3 wäre. 5+ (-3) entspricht 2, was dem Ausgang des Addierers bzw. der Addierschaltung 55 entspricht. Der Ausgang 2 des Addierers 55 wird an die Schaltung 56 angelegt;
ι diese addiert 2 iamer mit jedem Eingang von der Schaltung 46. Es ist zweckmäßig, den Wert 5 auf dem Teil 45 der Anzeigeeinheit 43
: erscheinen zu lassen.
Das Gerät 10 weist außerdem einen Addierer bzw. eine Addierschaltung 61 auf, welche dazu dient, die Korrekturkonstante der Spei- . j cherschaltung 56 jedem Eingangssignal zu addieren, welches aus ! Leitung 62 von der Schaltung .46 zugestellt wird. Der· Addierer er- ; zeugt somit einen Ausgang über einen Ausgangskanal bzw. eine Lei-
209833/0749
tung 64. Das Signal über die Leitung 64 ist so gewählt, daß es einem numerischen Wert von größer als 9 entspricht. Das Signal kann ein negatives Vorzeichen tragen, wobei im vorangehenden Beispiel eine Schaltung 65 vorgesehen ist, um 10 von diesem Signal zu subtrahieren, während im nachfolgenden Beispiel eine Schaltung 66 benutzt wird, um 10 diesem Signal zu addieren. Die Gründe sind im Sinne binärer Mathematik als bekannt anzusehen.
Die Schaltung 35 weist Mittel auf, welche die Eingangswellenformen der Geräte 33 und die in der Speicherschaltung 56 gespeicherte Korrekturkonstante verwendet, um aufzuzeigen, welche Seite von Null nach Maßgabe der Relativpositionen des Einstellgitters 12 bezüglich des Skalengitters 11 in Betracht gezogen ist. Elektrische Signale der Speicherschaltung 56 werden über eine Leitung 56A an der Schaltung 35 angelegt.
Die Schaltung 35 weist einen Teil 35A auf, welcher mit geeigneten, elektrischen logischen Vorrichtungen versehen ist, um das Vorzei-. chen zu verändern, wenn die Relativpositbn der Gitter die Nullstel-ί lung (Fig. 2) passiert, um entweder Impulse 41 oder 42 zu erzeugen ; und um diese Impulse über ihre zugehörigen Kanäle am Zähler 40 an-' zulegen. Es wird dadurch gewährleistet, daß der Zähler in geeigne-1 ter Weise entweder nach oben oder nach unten zählt.
Die Anlage 50 ist fernerhin mit einer elektrischen Schaltung 67 ausgestattet, welche ihrem Wesen nach die 10er-Ergänzung aufnimmt, falls das Signal vom Teil 35A der Schaltung 35 über Leitung 70 neg£iv ist.Der Ausgang der Schaltung 67 wird einer her-
· _ _. — 14H
209833/Θ7Α9
kömlichen elektrischen Entschlüsselungsschaltung 73 zugestellt, welche das Signal vom binären System auf das Dezimalsystem umstellt. Das entschlüsselte Signal wird über eine Leitung bzw. einen Kanal 74 am Teil 45 der Anzeigeeinheit 43 angelegt und wird als Zahl wiedergegeben. Das Signal über die Leitung 70 vom Teil 35A der Schaltung wird über eine Leitung 7 5 an einem Teil 75A der Anzeigeeinheit 43 angelegt und wird entweder als ein Plusoder ein Minus-Signal dargestellt.
Die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglichen die Beobachtung eines statischen Zustandes von Wellenformen, um die niedrigst-wertige Stelle einer besonderen Ablesung oder Messung zu bestimmen. Das Gerät unddas Verfahren gemäß der Erfüllung können jedoch nicht nur zur Bestimmung der niedrigst wertigen Stelle oder Ziffer sondern auch zur Bestimmung einer oder mehrerer Stellen einer Dimensions-Messung, Verlagerung oder dergleichen verwendet werden.
In der Beschreibung wurde auf eine elektrische Schaltung mit 10er-Teilung als Bestandteil des Systems Bezug genommen. Für gewisse Anwendungsfälle kann es erwünscht sein, elektrische Schaltungen oder Kreise zu verwenden, welche einer größeren oder kleineren
! Teilung in Abhängigkeit von der Genauigkeit des benötigten Systems
bedürfen. In jedem Fall werden geeignete, elektrische Schaltungen
und Bauteile verwendet, welche unter Zugrundelegung binärer Mathe-· matik benutzbar sind.
Im Verlaufe der Beschreibung wurde auf Raster bzw. Gitter Bezug genommen, deren Gitterlinien mit Hilfe des Moire-Streifenmusters arbeiten, um ein sich wiederholendes Wellenmuster zu erzeugne. Die Erfindung ist jedoch in vollem Umfang auf sich wiederholende bzw. zyklische Wellenmuster anwendbar, welche durch irgendeine Form elektromagnetischer Energie erzeugt werden. Die Anzeigemittel und die zugehörigen, verwendeten Bauteile können jeweils in Abhängigkeit von der zum Einsatz gebrachten Energie ausgewählt werden. Wenn Lichtenergie verwendet wird können geeignete Interferometer, so die der Michelson-Bauart, der Laser-Bauart etc. anstelle von Raster- oder Gitterelementen verwendet werden, um ein zytlisches Wellenmuster von Licht zu erzeugen.
Das Gerät und die Vorrichtung gemäß der Erfindung wurden unter Bezugnahme auf ein Einstellgitter 12 beschrieben, welches bezüglich eines fixierten, reflektierenden Skalengitters 11 bewegbar ist. Das Skalengitter 11 kann jedoch auch, falls erforderlich, aus einem Übertragungs- bzw. Sendegitter bestehen. Das Gerät und das Verfahren gemäß der Erfindung können darüber hinaus dann angewendet werden, wenn das Einstellgitter und der Lese- bzw. Meßkopf j stationär sind, während das Skalengitter bezüglich dieser beiden Bauteile bewegbar ist. Auch die miteinander wirkenden Raster- bzw. Gitter können andere Form aufweisen, so können Skalengitter zylindrischer Form, von Kegelstumpfform, Kreisform etc. benutzt ■ werden, wobei das zugehörige Einstellgitter dem jeweiligen Anwen- ;
; dungsfall angepaßt ist. Auch bei Verwendung dieser und ählicher ; \ ι
j Formen kann das Einstellgitter stationär gehalten werden, während ' das Skalengitter relativ dazu beweglich gehalten ist, wie im Zu-
209833/074*
sammenhang mit den im wesentlichen in geradliniger Hin- und Herbewegung geführten Gittern 11 und 12 erläutert wurde.
Die Erfindung ist vorzugsweise verwendbar mit Meßgeräten, bei welchen ein Körper bzw. Gitter 11 in geeigneter Weise am Lager S einer Maschine angebracht ist, während der Lesekopf 13 mit seinem Gitter 12 auf einem zugehörigen Schlitten angebracht ist. Es sei darauf hingewiesen, daß der fixierte Körper an jeder anderen, geeigneten Maschine vorgesehen sein kann, so auf einer Werkzeugmaschine, auf einer Montagemaschine, auf einem automatischen Zeichengerät, auf einer automatisch arbeitenden Montagemaschine etc., während der entsprechende, bewegbare Körper auf einem relativ dazu verlagerbaren Schlitten oder Bauteil der Maschine angebracht ist bzw. dort, wo man genau die Lage eines Arbeitsteiles oder dergleichen bestimmen will.
209833/074Ö

Claims (4)

Dr. Ing. H. Nc--- Dip!, 'ng. i ι. ! k.i*ck Dipl. Fiiys. W. Schmitz S München IS, Morartetr.23 Tel. 53815 86 The Bendix Corporation Executive Offices Bendix Center 25. Januar 1972 Southfield,Mich.48075,USA Anwaltsakte M-1901 Patentansprüche
1. Meßgerät mit einem ortsfesten und mit einem bewegbaren Gitter, auf welchen miteinander wirkende Gitterlinien angeordnet sind, um ein sich wiederholendes Moire-Streifenmuster zu erzeugen, wenn das bewegbare Gitter relativ zum ortsfesten Gitter verlagert wird, mit einer elektro-optischen Vorrichtung zum Abfühlen des Musters und mit einer der elektro-optischen Vorrichtung zugeordneten Anlage zur Bestimmung der Bewegungsrichtung und der Bewegungsstrecke des bewegbaren Gitters, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage (30,35) mit die Bewegung als digitale Anzeige darstellenden Mitteln (40) und mit einer logischen Anordnung (46,61^65,66,67,73) versehen ist, welche wenigstens eine Ziffer der Anzeige unter Verwendung elektrischer Signale in einer im wesentlichen statischen Lage erzeugt.
2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Anordnung die niedrigst-wertige Stelle der Anzeige erzeugt.
-18-
209833/0741
3. Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zur Voreinstellungjdienende Vorrichtung (51,52,54,56) ein elektrisches Korrektursignal erzeugt, welches die Digitalanzeige korrigiert und die Voreinstellung jeder erwünschten Anzeige einschließlich Null ermöglicht, während die Position des bewegbaren Gitters (12) in jeder Lage relativ zum fixierten Gitter (11) bestimmbar ist.
4. Meßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Anordnung (46...) eine elektrische Anlage aufweist, welche nach den Prinzipien binärer Mathematik arbeitet, und einen Dekoder (73), um einen binären, elektrischen Eingang in einen elektrischen Ausgang umzusetzen, welcher einer die niedrigst-wertige Ziffer bildenden Dezimalnummer entspricht.
209833/0749
Leerseite
DE2203418A 1971-01-25 1972-01-25 Stellungsgeber Withdrawn DE2203418B2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10934571A 1971-01-25 1971-01-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2203418A1 true DE2203418A1 (de) 1972-08-10
DE2203418B2 DE2203418B2 (de) 1979-04-05

Family

ID=22327171

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2203418A Withdrawn DE2203418B2 (de) 1971-01-25 1972-01-25 Stellungsgeber

Country Status (5)

Country Link
US (1) US3713139A (de)
CA (1) CA936964A (de)
DE (1) DE2203418B2 (de)
FR (1) FR2124824A5 (de)
GB (1) GB1368204A (de)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3973109A (en) * 1975-03-17 1976-08-03 Sanitary Scale Company Null monitoring system
US4044847A (en) * 1976-01-30 1977-08-30 Pitney-Bowes, Inc. Weighing system with a moire optoelectronic transducer
US4047585A (en) * 1976-03-08 1977-09-13 Pitney-Bowes, Inc. Scale optical detector with spring constant variation compensator
US4101882A (en) * 1976-05-28 1978-07-18 The Brunton Company Data read-out system and apparatus useful for angular measurements
DE2758525B1 (de) * 1977-12-28 1979-06-28 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Messeinrichtung mit codierter Unterteilung
US4229729A (en) * 1978-05-19 1980-10-21 Hughes Aircraft Company Analog to digital converter utilizing a quantizer network
US4247214A (en) * 1978-11-08 1981-01-27 Ncr Corporation Character position control for a matrix printer
EP0025724A1 (de) * 1979-08-31 1981-03-25 The Bendix Corporation Verfahren zum Durchführen von Messungen an einem Objekt mittels einer beweglichen Messonde
CA1142345A (en) * 1979-08-31 1983-03-08 Gerald L. Tumbush Relatively moving photodiode sensed diffraction grating-type measuring device
DE3007311C2 (de) * 1980-02-27 1985-11-28 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut Digitales lichtelektrisches Längen- oder Winkelmeßsystem
GB2126336B (en) * 1982-08-26 1986-07-09 British Aerospace Detection of movement of a cyclic interference waveform such as in a ring laser gyroscope
US4464843A (en) * 1982-11-26 1984-08-14 The Brunton Company Angular measurement apparatus with referencing system
DE3412128C1 (de) * 1984-03-31 1985-05-09 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut Positionsmesseinrichtung
JPS61198018A (ja) * 1985-02-28 1986-09-02 Nissan Motor Co Ltd 位置検出装置
DE3526735A1 (de) * 1985-07-26 1987-02-05 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Fehlergesicherte inkrementale positionsmesseinrichtung
JPS63247615A (ja) * 1987-04-02 1988-10-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 位置検出方法及びその装置
AT393029B (de) * 1989-03-29 1991-07-25 Rsf Elektronik Gmbh Inkrementales laengenmesssystem
JPH02285705A (ja) * 1989-04-26 1990-11-26 Canon Inc 信号内挿回路
WO1991003712A1 (en) * 1989-09-06 1991-03-21 Human Machine Interfaces Ltd. Measurement device
JP3082516B2 (ja) * 1993-05-31 2000-08-28 キヤノン株式会社 光学式変位センサおよび該光学式変位センサを用いた駆動システム
US7485847B2 (en) * 2004-12-08 2009-02-03 Georgia Tech Research Corporation Displacement sensor employing discrete light pulse detection
CN100365390C (zh) * 2005-10-14 2008-01-30 清华大学 用于开关式数字位移传感器的计数器式栅格带
EA011543B1 (ru) * 2007-04-11 2009-04-28 Научно-Исследовательское И Проектно-Технологическое Республиканское Унитарное Предприятие "Институт Ниптис Им. Атаева С.С." Способ измерения перемещения объекта

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3142121A (en) * 1959-09-17 1964-07-28 Elmic Inc Micrometer
DE1208087B (de) * 1964-04-22 1965-12-30 Wenczler & Heidenhain Einrichtung zum Messen von Laengen mittels Impulszaehlung
GB1058300A (en) * 1964-06-23 1967-02-08 Ferranti Ltd Improvements relating to measuring apparatus
GB1137177A (en) * 1966-11-23 1968-12-18 Ashworth Ross & Company Ltd Improvements relating to counting
US3588462A (en) * 1966-12-23 1971-06-28 Bausch & Lomb Fringe interpolator and counter
US3549870A (en) * 1967-04-07 1970-12-22 Atomic Energy Commission System for computing and continuously displaying increments of movement of an object in useable units of measure
US3571575A (en) * 1967-06-28 1971-03-23 Rank Organisation Ltd Measurement devices

Also Published As

Publication number Publication date
GB1368204A (en) 1974-09-25
CA936964A (en) 1973-11-13
US3713139A (en) 1973-01-23
DE2203418B2 (de) 1979-04-05
FR2124824A5 (de) 1972-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2203418A1 (de) Messgeraet zur Bestimmung der Position relativ beweglicher Koerper
DE2248194B2 (de) Mehrkoordinatenmaschine, insbesondere laengenmessmaschine
DE2440321C3 (de) Vorrichtung zur automatischen Messung von Tunnel-Profilen
DE1301916B (de) Einrichtung zum Messen von Laengen oder Winkeln mittels lichtelektrischer Abtastung
DE3221982A1 (de) Optisches inkrementalcodiersystem mit adressierbarem index
DE2313858A1 (de) Photoelektrischer interpolator fuer anzeigeabweichungen auf kalibrierten skalen
DE2511350A1 (de) Vorrichtung zum messen der verschiebung eines ersten elementes bezueglich eines zweiten
DE1798368B1 (de) Optisch elektrische winkel oder laengenmess ein richtung
DE19913139C5 (de) Vorrichtung zum Erzeugen eines Ursprungssignales einer optischen Linearskala
DE1949492C3 (de) Längenmeßvorrichtung
DE1202012B (de) Fotoelektrische Vorrichtung zum genauen Bestimmen der Lage eines Teilungsmerkmales
DE2436510B2 (de) Vorrichtung zur Bestimmung der Lage eines gegenüber einer Skala beweglichen Bauteils
DE1226797B (de) Fotoelektrische Einrichtung mit optischen Gittern als Anzeigemittel zum Anzeigen der Lageaenderung eines beweglichen Teiles
DE19747563A1 (de) Lageerfassungsvorrichtung
DE4015099A1 (de) Messwandler
DE1498092C3 (de) Digitales Langenmeßgerat
DE1093099B (de) Verfahren und Anordnung zur Messung von Strecken und Winkeln
DE4014479A1 (de) Einrichtung zur ermittlung der bewegungsstrecke zwischen zwei relativbewegungen ausfuehrenden teilen
DE2308643B2 (de) Meßanordnung zur Lagebestimmung mit einem PräzisionsmaBstab
EP0399989B1 (de) Inkrementales Messsystem
DE2921273C2 (de)
DE904436C (de) Verfahren zur Aufzeichnung eines Zwei-Koordinatensystems auf dem Leuchtschirm einer Braunschen Roehre
DE2159820A1 (de) Automatische Fokussiervornchtung
DE2557136A1 (de) Vorrichtung zur unmittelbaren messung von linearen und winkeligen verschiebungen mit ziffernablesung
DE1773589C (de) Vorrichtung zur Messung der Langsbe wegung eines rotierenden Zylinders

Legal Events

Date Code Title Description
BHJ Nonpayment of the annual fee