DE3631429A1 - Laengen- oder winkelmesssystem mit einer fehlererkennungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Längen- oder Winkelmeßsystem mit einer Fehlererkennungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Positionsmeßsysteme werden insbesondere bei Bearbeitungsmaschinen zur Messung der Relativlage eines Werkzeuges bezüglich eines zu bearbeitenden Werkstücks sowie bei Koordinatenmeßmaschinen zur Ermittlung von Lage und/oder Abmessungen von Prüfobjekten eingesetzt.

Aus der DE-OS 20 20 393 ist ein inkrementales Meßsystem zur Messung der Relativlage zweier Objekte bekannt, bei dem die Teilung eines Teilungsträgers von einer Abtasteinheit zur Erzeugung zweier Abtastsignale abgetastet wird, die einmal einer Auswerteinrichtung und zum anderen einer Fehlererkennungseinrichtung zugeführt werden, die bei wenigstens einem fehlerhaften Signalparameter der beiden Abtastsignale ein Fehlersignal erzeugt. In der Fehlererkennungseinrichtung werden das erste Abtastsignal einer ersten Triggerstufe und das zweite Abtastsignal einer zweiten Triggerstufe zugeleitet. Die erste Triggerstufe enthält einen ersten oberen Trigger mit einer oberen Triggerschwelle und einen ersten unteren Trigger mit einer unteren Triggerschwelle, die gleichzeitig vom ersten Abtastsignal beaufschlagt werden; den beiden ersten Triggern ist ein erstes Odergatter nachgeschaltet. Die zweite Triggerstufe enthält einen zweiten oberen Trigger mit derselben oberen Triggerschwelle und einen zweiten unteren Trigger mit derselben unteren Triggerschwelle, die gleichzeitig vom zweiten Abtastsignal beaufschlagt werden; den beiden zweiten Triggern ist ein zweites Odergatter nachgeschaltet. Die beiden Odergatter der beiden Triggerstufen sind in einer Kontrolleinrichtung der Fehlererkennungseinrichtung über ein Undgatter mit einer Warnlampe verbunden. Zur Überprüfung des gegenseitigen Phasenwinkels der beiden Abtastsignale ermittelt die Kontrolleinrichtung, ob die Schaltzustände der beiden Triggerstufen zusammenfallen, die den Mittenbereichen ihrer jeweiligen Abtastsignale zugeordnet sind, und gibt in diesem Fall ein Fehlersignal ab. Zur Überprüfung der minimalen Amplitudenhöhen der beiden Abtastsignale gibt die Fehlererkennungseinrichtung ein Fehlersignal ab, wenn die Amplituden des ersten Abtastsignals und/oder des zweiten Abtastsignals unterhalb der oberen Triggerschwelle und/oder der unteren Triggerschwelle der beiden Triggerstufen absinken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Längen- oder Winkelmeßsystem mit einer Fehlererkennungseinrichtung die Anzahl der benötigten Trigger zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Ausbildung der Triggerstufe für jedes Abtastsignal durch einen hysteresebehafteten Trigger mit einer oberen Triggerschwelle und mit einer unteren Triggerschwelle ein Trigger eingespart werden kann, so daß sich ein einfacher aufgebautes und damit preiswerteres Meßsystem ergibt.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung entnimmt man den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch ein lichtelektrisches inkrementales Längenmeßsystem mit einer Fehlererkennungseinrichtung,

Fig. 2 und 3 zwei Signaldiagramme,

Fig. 4 eine Kontrolleinrichtung und

Fig. 5 und 6 zwei weitere Signaldiagramme.

In Fig. 1 ist schematisch ein lichtelektrisches inkrementales Längenmeßsystem zur Messung der Relativlage zweier nicht dargestellter Objekte gezeigt, bei dem ein Teilungsträger M mit einer inkrementalen Teilung T von einer Abtasteinheit A abgetastet wird, die jeweils mit einem der beiden relativ zueinander verschiebbaren Objekten verbunden sind, die beispielsweise durch einen Schlitten und das Bett einer Bearbeitungsmaschine gebildet sein können. Die Abtasteinheit A enthält eine Lichtquelle B, einen Kondensor K, eine Abtastplatte AP mit zwei Abtastteilungen ATa, ATb, zwei Linsen La, Lb, zwei Photoelemente Pa, Pb sowie zwei Verstärker Va, Vb; die beiden Abtastteilungen ATa, ATb der Abtastplatte AP sind mit der Teilung T des Teilungsträgers M identisch und um ein Viertel ihrer Teilungsperiode in Meßrichtung X zueinander versetzt. Der Lichtstrom der Lichtquelle B durchsetzt über den Kondensor K die Teilung T des Teilungsträgers M und die beiden Abtastteilungen ATa, ATb der Abtastplatte AP und wird mittels der beiden Linsen La, Lb auf die beiden Photoelemente Pa, Pb abgebildet, die jeweils einer der beiden Abtastteilungen ATa, ATb der Abtastplatte AP zugeordnet sind. Bei der Meßbewegung der Abtasteinheit A relativ zum Teilungsträger M in Meßrichtung X erzeugen die beiden Photoelemente Pa, Pb aus dem modulierten Lichtstrom zwei jeweils durch die Verstärker Va, Vb verstärkte periodische Abtastsignale Sa, Sb, die einen gegenseitigen Phasenwinkel von 90° wegen des Versatzes der beiden Abtastteilungen ATa, ATb der Abtastplatte AP um ein Viertel ihrer Teilungsperiode aufweisen.

Die beiden periodischen Abtastsignale Sa, Sb werden einmal einer Auswerteeinrichtung W zugeführt, die zwei Meßtrigger MTa, MTb sowie einen nachgeschalteten Vorwärts-/Rückwärtszähler Z mit einem Richtungsdiskriminator aufweist. Die beiden periodischen Abtastsignale Sa, Sb werden mittels der beiden Meßtrigger MTa, MTb in zwei binäre Meßsignale MSa, MSb umgeformt und dem Vorwärts-/Rückwärtszähler Z zum vorzeichenrichtigen Zählen der Inkremente der Teilung T des Teilungsträgers M bei der Abtastung durch die Abtasteinheit A zugeführt. Die Zählergebnisse des Vorwärts-/Rückwärtszählers Z stellen die Meßwerte für die Relativlage der beiden zueinander verschiebbaren Objekte dar.

Die beiden periodischen Abtastsignale Sa, Sb werden zum anderen einer Fehlererkennungseinrichtung F zugeführt, die zwei Triggerstufen TTa, TTb sowie eine nachgeschaltete erste Kontrolleinrichtung KE 1 aufweist. Die erste Triggerstufen TTa besteht aus einem hysteresebehafteten Trigger mit einer oberen Triggerschwelle TSo und mit unteren Triggerschwelle TSu und erzeugt aus dem ersten periodischen Abtastsignal Sa ein erstes binäres Zusatzsignal ZSa. Die zweite Triggerstufen TTb besteht ebenfalls aus einem hysteresebehafteten Trigger mit der gleichen oberen Triggerschwelle TSo und der gleichen unteren Triggerschwelle TSu und erzeugt aus dem zweiten periodischen Abtastsignal Sb ein zweites binäres Zusatzsignal ZSb. Das erste binäre Zusatzsignal ZSa und das aus dem zugehörigen ersten periodischen Abtastsignal Sa abgeleitete erste binäre Meßsignal MSa sowie das zweite binäre Zusatzsignal ZSb und das aus dem zugehörigen zweiten periodischen Abtastsignal Sb abgeleitete zweite binäre Meßsignal MSb beaufschlagen gemeinsam die erste Kontrolleinrichtung KE 1.

Der erste hysteresebehaftete Trigger TTa besteht aus einem ersten Differenzverstärker DVa, dessen Ausgang mit dem nichtinvertierenden Eingang über einen ersten Gegenkopplungswiderstand R 1 a gegengekoppelt ist, dessen nichtinvertierender Eingang über einen ersten Vorwiderstand R 2 a mit Masse MS verbunden ist und dessen invertierender Eingang vom ersten periodischen Abtastsignal Sa beaufschlagt ist. Der zweite hysteresebehaftete Trigger TTb besteht aus einem zweiten Differenzverstärker DVb, dessen Ausgang mit dem nichtinvertierenden Eingang über einen zweiten Gegenkopplungswiderstand R 1 b gegengekoppelt ist, dessen nichtinvertierender Eingang über einen zweiten Vorwiderstand R 2 b mit Masse MS verbunden ist und dessen invertierender Eingang vom zweiten peridoischen Abtastsignal Sb beaufschlagt ist.

In Fig. 2 sind von oben nach unten in Abhängigkeit von der Meßstrecke s das erste periodische Abtastsignal Sa mit dem Amplitudenhöhen +Aa, -Aa zu beiden Seiten seiner Nullinie Na und das zweite periodische Abtastsignal Sb mit den gleich großen Amplitudenhöhen +Ab, -Ab zu beiden Seiten seiner Nullinie Nb dargestellt; die beiden periodischen Abtastsignale Sa, Sb weisen die gegenseitige Phasenwinkeldifferenz von 90° auf. Das erste binäre Meßsignal +MSa werden durch Triggerung des ersten periodischen Abtastsignals Sa in den Nulldurchgängen (Schaltpunkte) durch seine Nullinie Na mittels des ersten Meßtriggers MTa und das zweite binäre Meßsignal +MSb durch Triggerung des zweiten periodischen Abtastsignals Sb in den Nulldurchgängen (Schaltpunkte) durch seine Nullinie Nb mittels des zweiten Meßtriggers MTb bei der Meßbewegung in positiver Meßrichtung +X erzeugt.

Das erste binäre Zusatzsignal +ZSa in positiver Meßrichtung +X werden durch Triggerung des ersten periodischen Abtastsignals Sa an der oberen Triggerschwelle TSo (Schaltpunkte) und an der unteren Triggerschwelle TSu (Schaltpunkte) zu beiden Seiten seiner Nullinie Na mittels des ersten hysteresebehafteten Triggers TTa und das zweite binäre Zusatzsignal +Zsb in positiver Meßrichtung +X durch Triggerung des zweiten periodischen Abtastsignals Sb an der oberen Triggerschwelle TSo (Schaltpunkte) und an der unteren Triggerschwelle TSu (Schaltpunkte) zu beiden Seiten seiner Nullinie Nb mittels des zweiten hysteresebehafteten Triggers TTb erzeugt. Dabei eilen die Schaltpunkte an der oberen Triggerschwelle TSo und an der unteren Triggerschwelle TSu der beiden hysteresebehafteten Trigger TTa, TTb stets den Schaltpunkten der beiden Meßtrigger MTa, MTb auf den beiden Nullinien Na, Nb der beiden Abtastsignale Sa, Sb in positiver Meßrichtung +X beispielsweise um +30° nach.

In Fig. 2 weist das erste periodische Abtastsignal Sa an einer ersten Fehlerstelle FT 1 eine Amplitude auf, die kleiner als die noch zulässige Minimalamplitude -Ama (gestrichelt) ist. Das zweite periodische Abtastsignal Sb besitzt an einer zweiten Fehlerstelle FT 2 ebenfalls eine Amplitude, die kleiner als die noch zulässige Minimalamplitude +Amb (gestrichelt) ist. Die Differenz zwischen der oberen Triggerschwelle TSo und der unteren Triggerschwelle TSu der beiden hysteresebehafteten Trigger TTa, TTb ist gleich der Differenz zwischen den noch zulässigen Minimalamplituden +Ama, -Ama, +Amb, -Amb der beiden periodischen Abtastsignale Sa, Sb zu beiden Seiten ihrer Nullinien Na, Nb; die beiden Triggerschwelle TSo, TSu der beiden hysteresebehafteten Trigger TTa, TTb liegen somit symmetrisch zu den beiden Nullinien Na, Nb der beiden periodischen Abtastsignale Sa, Sb.

Die erste Kontrolleinrichtung KE 1 weist vier parallele bistabile Kippstufen FF 1 a, FF 2 a, FF 1 b, FF 2 b auf, denen gemeinsam ein Odergatter OG nachgeschaltet ist. Das erste binäre Meßsignal MSa wird dem ersten Eingang der ersten bistabilen Kippstufe FF 1 a und über einen ersten Inverter Na dem ersten Eingang der zweiten bistabilen Kippstufe FF 2 a zugeführt; an den zweiten Eingängen der ersten bistabilen Kippstufe FF 1 a und der zweiten bistabilen Kippstufe FF 2 a liegt das erste binäre Zusatzsignal ZSa an. Das zweite binäre Meßsignal MSb wird dem ersten Eingang der dritten bistabilen Kippstufe FF 1 b und über einen zweiten Inverter Nb dem ersten Eingang der vierten bistabilen Kippstufe FF 2 b zugeführt; an den zweiten Eingängen der dritten bistabilen Kippstufe FF 1 b und der vierten bistabilen Kippstufe FF 2 b liegt das zweite binäre Zusatzsignal ZSb an.

In Fig. 2 sind für die Meßbewegung in positiver Meßrichtung +X bei den beiden binären Meßsignalen +MSa, +MSb die aufsteigenden Flanken und die absteigenden Flanken durch Pfeile gekennzeichnet. Die aufsteigenden Flanken der beiden binären Meßsignale MSa, MSb sind durch dMSa, dMSb und die absteigenden Flanken der beiden binären Meßsignale

bezeichnet und zwar sowohl für die positive Meßrichtung +X nach Fig. 2 als auch für die negative Meßrichtung -X nach Fig. 3. Für diese beiden Meßrichtungen +X, -X arbeitet die erste Kontrolleinrichtung KE 1 nach der logischen Gleichung 1

zur Erzeugung des ersten Fehlersignals FS 1 zur Erkennung der Unterschreitung der zulässigen Minimalamplituden -Ama, +Amb der beiden Abtastsignale Sa, Sb an den beiden Fehlerstellen FT 1, FT 2; dabei bedeuten das Zeichen · eine Undverknüpfung und das Zeichen + eine Oderverknüpfung.

Nach Fig. 2 erscheinen aufgrund der logischen Gleichung 1 für die positive Meßrichtung +X am nichtinvertierenden Ausgang der ersten bistabilen Kippstufe FF 1 a das erste Ausgangssignal +FS 1 a, am invertierenden Ausgang der zweiten bistabilen Kippstufe FF 2 a das zweite Ausgangssignal +FS 2 a, am nichtinvertierenden Ausgang der dritten bistabilen Kippstufe FF 1 b das dritte Ausgangssignal +FS 1 b und am invertierenden Ausgang der vierten bistabilen Kippstufe FF 2 b das vierte Ausgangssignal +FS 2 b. Diese vier Ausgangssignale +FS 1 a, +FS 2 a, +FS 1 b, +FS 2 b werden gemeinsam dem Odergatter OG der ersten Kontrolleinrichtung KE 1 zugeführt, an dessem Ausgang das erste Fehlersignal FS 1 erscheint. Das erste Fehlersignal FS 1 besitzt beim Vorliegen eines fehlerfreien Zustandes den logischen Zustand Null und beim Vorliegen eines fehlerhaften Zustandes an den beiden Fehlerstellen FT 1, FT 2 den logischen Zustand Eins zur Erzeugung einer Fehlermeldung.

In Fig. 3 sind von oben nach unten in Abhängigkeit von der Meßstrecke s das erste periodische Abtastsignal Sa mit den Amplitudenhöhen +Aa, -Aa zu beiden Seiten seiner Nullinie Na und das zweite periodische Abtastsignal Sb mit den gleich großen Amplitudenhöhen +Ab, -Ab zu beiden Seiten seiner Nullinie Nb dargestellt; die beiden periodischen Abtastsignale Sa, Sb weisen die gegenseitige Phasendifferenz von 90° auf. Das erste binäre Meßsignal -MSa werden durch Triggerung des ersten periodischen Abtastsignals Sa in den Nulldurchgängen (Schaltpunkte) durch seine Nullinie Na mittels des ersten Meßtriggers MTa und das zweite binäre Meßsignal -MSb durch Triggerung des zweiten periodischen Abtastsignals Sb in den Nulldurchgängen (Schaltpunkte) durch seine Nullinie Nb mittels des zweiten Meßtriggers MTb bei der Meßbewegung in negativer Meßrichtung -X erzeugt.

Das erste binäre Zusatzsignal -ZSa in negativer Meßrichtung -X werden durch Triggerung des ersten periodischen Abtastsignals Sa an der oberen Triggerschwelle TSo (Schaltpunkte) und an der unteren Triggerschwelle TSu (Schaltpunkte) zu beiden Seiten seiner Nullinie Na mittels des ersten hysteresebehafteten Triggers TTa und das zweite binäre Zusatzsignal -ZSb in negativer Meßrichtung -X durch Triggerung des zweiten periodischen Abtastsignals Sb an der oberen Triggerschwelle TSo (Schaltpunkte) und an der unteren Triggerschwelle TSu (Schaltpunkte) zu beiden Seiten seiner Nullinie Nb mittels des zweiten hysteresebehafteten Triggers TTb erzeugt.

Dabei eilen die Schaltpunkte an der oberen Triggerschwelle TSo und an der unteren Triggerschwelle TSu der beiden hysteresebehafteten Trigger TTa, TTb stets den Schaltpunkten der beiden Meßtrigger MTa, MTb auf den beiden Nullinien Na, Nb der beiden Abtastsignale Sa, Sb in negativer Meßrichtung -X beispielsweise um -30° nach.

Das erste periodische Abtastsignal Sa weist an einer ersten Fehlerstelle FT 1 eine Amplitude auf, die kleiner als die noch zulässige Minimalamplitude -Ama (gestrichelt) ist. Das zweite periodische Abtastsignal Sb besitzt an einer zweiten Fehlerstelle FT 2 ebenfalls eine Amplitude, die kleiner als die noch zulässige Minimalamplitude +Amb (gestrichelt) ist.

In Fig. 3 sind für die Meßbewegung in negativer Meßrichtung -X bei den beiden binären Meßsignalen -MSa, -MSb die aufsteigenden Flanken und die absteigenden Flanken durch Pfeile gekennzeichnet. Aufgrund der logischen Gleichung 1 erscheinen für die negative Meßrichtung -X am nichtinvertierenden Ausgang der ersten bistabilen Kippstufe FF 1 a das erste Ausgangssignal -FS 1 a, am invertierenden Ausgang der zweiten bistabilen Kippstufe FF 2 a das zweite Ausgangssignal -FS 2 a, am nichtinvertierenden Ausgang der dritten bistabilen Kippstufe FF 1 b das dritte Ausgangssignal -FS 1 b und am invertierenden Ausgang der vierten bistabilen Kippstufe FF 2 b das vierte Ausgangssignal -FS 2 b. Diese vier Ausgangssignale -FS 1 a, -FS 2 a, -FS 1 b, -FS 2 b werden gemeinsam dem Odergatter OG der ersten Kontrolleinrichtung KE 1 zugeführt, an dessem Ausgang das erste Fehlersignal -FS 1 erscheint. Das erste Fehlersignal -FS 1 besitzt beim Vorliegen eines fehlerfreien Zustandes den logischen Zustand Null und beim Vorliegen eines fehlerhaften Zustandes an den beiden Fehlerstellen FT 1, FT 2 den logischen Zustand Eins zur Erzeugung einer Fehlermeldung.

Zur zusätzlichen Erkennung von Phasenwinkelabweichungen Δϕ von der erforderlichen Phasenwinkeldifferenz von 90° zwischen den beiden periodischen Abtastsignalen Sa, Sb enthält die Fehlererkennungseinrichtung F eine zweite Kontrolleinrichtung KE 2, die parallel zur ersten Kontrolleinrichtung KE 1 angeordnet und in Fig. 4 dargestellt ist. Dieser zweiten Kontrolleinrichtung KE 2 werden ebenfalls die beiden binären Meßsignale MSa, MSb der beiden Meßtrigger MTa, MTb und die beiden binären Zusatzsignale ZSa, ZSb der beiden Triggerstufen TTa, TTb in Fig. 1 zugeführt.

In Fig. 5 sind von oben nach unten in Abhängigkeit von der Meßstrecke s das erste periodische Abtastsignal Sa mit den Amplitudenhöhen +Aa, -Aa zu beiden Seiten seiner Nullinie Na und das zweite periodische Abtastsignal Sb mit den gleich großen Amplitudenhöhen +Ab, -Ab zu beiden Seiten seiner Nullinie Nb dargestellt. Das erste binäre Meßsignal +MSa werden durch Triggerung des ersten periodischen Abtastsignals Sa in den Nulldurchgängen (Schaltpunkte) durch seine Nullinie Na mittels des ersten Meßtriggers MTa und das zweite binäre Meßsignal +MSb durch Triggerung des zweiten periodischen Abtastsignals Sb in den Nulldurchgängen (Schaltpunkte) durch seine Nullinie Nb mittels des zweiten Meßtrigges MTb bei der Meßbewegung in positiver Meßrichtung +X erzeugt.

Das erste binäre Zusatzsignal +ZSa in positiver Meßtrichtung +X werden durch Triggerung des ersten periodischen Abtastsignals Sa an der oberen Triggerschwelle TSo (Schaltpunkte) und an der unteren Triggerschwelle TSu (Schaltpunkte) zu beiden Seiten seiner Nullinie Na mittels des ersten hysteresebehafteten Triggers TTa und das zweite binäre Zusatzsignal +ZSb in positiver Meßrichtung +X durch Triggerung des zweiten periodischen Abtastsignals Sb an der oberen Triggerschwelle TSo (Schaltpunkte) und an der unteren Triggerschwelle TSu (Schaltpunkte) zu beiden Seiten seiner Nullinie Nb mittels des zweiten hysteresebehafteten Triggers TTb erzeugt. Dabei eilen die Schaltpunkte an der oberen Triggerschwelle TSo und an der unteren Triggerschwelle TSu der beiden hysteresebehafteten Trigger TTa, TTb stets den Schaltpunkten der beiden Meßtrigger MTa, MTb auf den beiden Nullinien Na, Nb der beiden Abtastsignale Sa, Sb in positiver Meßrichtung X beispielsweise um +30° nach.

In Fig. 5 besteht zwischen den beiden periodischen Abtastsignalen Sa, Sb in positiver Meßrichtung +X zunächst die zur einwandfreien Messung erforderliche Phasenwinkeldifferenz von 90°; an einer dritten Fehlerstelle FT 3 tritt jedoch eine Phasenwinkelabweichung Δϕ=+60° zwischen den beiden periodischen Abtastsignalen Sa, Sb auf.

Die zweiten Kontrolleinrichtung KE 2 weist vier parallele bistabile Kippstufen FF 1 a′, FF 2 a′, FF 1 b′, FF 2 b′, auf, denen zwei Odergatter OGa, OGb nachgeschaltet sind. Das erste binäre Meßsignal MSa wird dem ersten Eingang der ersten bistabilen Kippstufe FF 1 a′ und über einen ersten Inverter Na′ dem ersten Eingang der zweiten bistabilen Kippstufe FF 2 a′ zugeführt; an den zweiten Eingängen der ersten bistabilen Kippstufe FF 1 a′ und der zweiten bistabilen Kippstufe FF 2 a′ liegt das zweite binäre Zusatzsignal ZSb an. Das zweite binäre Meßsignal MSb wird dem ersten Eingang der dritten bistabilen Kippstufe FF 1 b′ und über einen zweiten Inverter Nb′ dem ersten Eingang der vierten bistabilen Kippstufe FF 2 b′ zugeführt; an den zweiten Eingängen der dritten bistabilen Kippstufe FF 1 b′ und der vierten bistabilen Kippstufe FF 2 b′ liegt das erste binäre Zusatzsignal ZSa an.

In Fig. 5 sind für die Meßbewegung in positiver Meßrichtung +X bei den beiden binären Meßsignalen +MSa, +MSb die aufsteigenden Flanken und die absteigenden Flanken durch Pfeile gekennzeichnet. Die aufsteigenden Flanken der beiden binären Meßsignale MSa, MSb sind durch dMSa, dMSb und die absteigenden Flanken der beiden binären Meßsignale

bezeichnet und zwar sowohl für die positive Meßrichtung +X nach Fig. 5 als auch für die negative Meßrichtung -X nach Fig. 6. Für die positive Meßrichtung +X arbeitet die zweite Kontrolleinrichtung KE 2 zur Erzeugung eines zweiten Fehlersignals +FS 2 nach der logischen Gleichung 2

und für die negative Meßrichtung -X zur Erzeugung eines zweiten Fehlersignals FS 2 nach der logischen Gleichung 3

zur Erkennung der Phasenwinkelabweichung Δϕ an der dritten Fehlerstelle FT 3; dabei bedeuten das Zeichen · eine Undverknüpfung und das Zeichen + eine Oderverknüpfung.

Nach Fig. 5 erscheinen aufgrund der logischen Gleichung 2 für die positive Meßrichtung +X am invertierenden Ausgang der ersten bistabilen Kippstufe FF 1 a′ das erste Ausgangssignal +FS 1 a′, am nichtinvertierenden Ausgang der zweiten bistabilen Kippstufe FF 2 a′ das zweite Ausgangssignal +FS 2 a′, am nichtinvertierenden Ausgang der dritten bistabilen Kippstufe FF 1 b′ das dritte Ausgangssignal +FS 1 b′ und am invertierenden Ausgang der vierten bistabilen Kippstufe FF 2 b′ das vierte Ausgangssignal +FS 2 b′. Diese vier Ausgangssignale +FS 1 a′, +FS 2 a′, +FS 1 b′, +FS 2 b′ werden gemeinsam dem ersten Odergatter OGa zugeführt, dan dessem Ausgang das zweite Fehlersignal +FS 2 erscheint. Das zweite Fehlersignal +FS 2 besitzt beim Vorliegen eines fehlerfreien Zustandes den logischen Zustand Null und beim Vorliegen eines fehlerhaften Zustandes an der dritten Fehlerstelle FT 3 den logischen Zustand Eins.

In Fig. 6 sind von oben nach unten in Abhängigkeit von der Meßstrecke s das erste periodische Abtastsignal Sa mit den Amplitudenhöhen +Aa, -Aa zu beiden Seiten seiner Nullinie Na und das zweite periodische Abtastsignal Sb mit den gleich großen Amplitudenhöhen +Ab, -Ab zu beiden Seiten seiner Nullinie Nb dargestellt. Das erste binäre Meßsignal -MSa werden durch Triggerung des ersten periodischen Abtastsignals Sa in den Nulldurchgängen (Schaltpunkte) durch seine Nullinie Na mittels des ersten Meßtriggers MTa und das zweite binäre Meßsignal -MSb durch Triggerung des zweiten periodischen Abtastsignals Sb in den Nulldurchgängen (Schaltpunkte) durch seine Nullinie Nb mittels des zweiten Meßtriggers MTb bei der Meßbewegung in negativer Meßrichtung -X erzeugt.

Das erste binäre Zusatzsignal -ZSa in negativer Meßrichtung -X werden durch Triggerung des ersten periodischen Abtastsignals Sa an der oberen Triggerschwelle TSo (Schaltpunkte) und an der unteren Triggerschwelle TSu (Schaltpunkte) zu beiden Seiten seiner Nullinie Na mittels des ersten hysteresebehafteten Triggers TTa und das zweite binäre Zusatzsignal -ZSb in negativer Meßrichtung -X durch Triggerung des zweiten periodischen Abtastsignals Sb an der oberen Triggerschwelle TSo (Schaltpunkte) und an der unteren Triggerschwelle TSu (Schaltpunkte) zu beiden Seiten seiner Nullinie Nb mittels des zweiten hysteresebehafteten Trigges TTb erzeugt.

Dabei eilen die Schaltpunkte an der oberen Triggerschwelle TSo und an der unteren Triggerschwelle TSu der beiden hysteresebehafteten Trigger TTa, TTb stets den Schaltpunkten der beiden Meßtrigger MTa, MTb auf den beiden Nullinien Na, Nb der beiden Abtastsignale Sa, Sb in negativer Meßrichtung -X um beispielsweise -30° nach.

In Fig. 6 besteht zwischen den beiden periodischen Abtastsignalen Sa, Sb in negativer Meßrichtung -X zunächst eine Phasenwinkelabweichung Δϕ=-60° an der dritten Fehlerstelle FT 3; nach dieser Fehlerstelle FT 3 besitzen die beiden Abtastsignale, Sa, Sb jedoch die zur einwandfreien Messung erforderliche Phasenwinkeldifferenz von 90°.

In Fig. 6 sind für die Meßbewegung in negativer Meßrichtung -X bei den beiden binären Meßsignalen -MSa, -MSb die aufsteigenden Flanken und die absteigenden Flanken durch Pfeile gekennzeichnet. Aufgrund der logischen Gleichung 3 erscheinen für die negative Meßrichtung -X am nichtinvertierenden Ausgang der ersten bistabilen Kippstufe FF 1 a′ das erste Ausgangssignal -FS 1 a′, am invertierenden Ausgang der zweiten bistabilen Kippstufe FF 2 a′ das zweite Ausgangssignal -FS 2 a′ am invertierenden Ausgang der dritten bistabilen Kippstufe FF 1 b′ das dritte Ausgangssignal -FS 1 b′ und am nichtinvertierenden Ausgang der vierten bistabilen Kippstufe FF 2 b′ das vierte Ausgangssignal -FS 2 b′. Diese vier Ausgangssignale -FS 1 a′, -FS 2 a′, -FS 1 b′, -FS 2 b′ werden gemeinsam dem zweiten Odergatter OGb zugeführt, an dessem Ausgang das zweite Fehlersignal -FS 2 erscheint. Das zweite Fehlersignal -FS 2 besitzt beim Vorliegen eines fehlerfreien Zustandes den logischen Zustand Null und beim Vorliegen eines fehlerhaften Zustandes an der dritten Fehlerstelle FT 3 den logischen Zustand Eins.

Den beiden Odergattern OGa, OGb ist ein Umschalter U nachgeschaltet, der von einem Richtungssignal RS des Richtungsdiskriminators des Vorwärts-/Rückwärtszählers Z der Auswerteeinrichtung W nach Fig. 1 angesteuert wird. Am Ausgang des Umschalters U erscheint das zweite Fehlersignal FS 2, das nach der jeweils vorliegenden Meßrichtung +X, -X durch das zweite Fehlersignal +FS 2, -FS 2 gebildet wird und der Erzeugung einer Fehlermeldung dient.

Die beiden Kontrolleinrichtungen KE 1, KE 2 können nach Bedarf wahlweise einzeln oder gemeinsam in der Fehlererkennungseinrichtung F vorgesehen sein.

Die Erfindung ist außer bei dem beschriebenen lichtelektrischen Meßsystem beispielsweise auch bei magnetischen, induktiven und kapazitiven Meßsystemen mit Erfolg einsetzbar.

Claims (6)

1. Längen- oder Winkelmeßsystem zur Messung der Relativlage zweier Objekte, bei dem die Teilung eines Teilungsträgers von einer Abtasteinheit zur Erzeugung periodischer Abtastsignale abgetastet wird, die einmal einer Auswerteeinrichtung mit Meßtriggern zur Erzeugung binärer Meßsignale und zum anderen einer Fehlererkennungseinrichtung mit Triggerstufen und einer Kontrolleinrichtung zugeführt werden, die bei wenigstens einem fehlerhaften Signalparameter der periodischen Abtastsignale ein Fehlersignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Tripperstufen (TTa, TTb) der Fehlererkennungseinrichtung (F) jeweils aus einem hysteresebehafteten Trigger mit einer oberen Triggerwelle (TSo) und mit einer unteren Triggerschwelle (TSu) bestehen, denen die periodischen Abtastsignale (Sa, Sb) zur Erzeugung binärer Zusatzsignale (ZSa, ZSb) zugeführt werden, und daß die binären Zusatzsignale (ZSa, ZSb) und die aus den Abtastsignalen (Sa, Sb) abgeleiteten binären Meßsignale (MSa, MSb) die Kontrolleinrichtung (KE 1, KE 2) zur Erzeugung des Fehlersignals (FS 1, FS 2) beaufschlagen.

2. Meßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hysteresebehaftete Trigger (TTa, TTb) aus einem Differenzverstärker (DVa, DVb) besteht, dessen Ausgang mit dem nichtinvertierenden Eingang über einen Widerstand (R 1 a, R 1 b) gegengekoppelt ist, dessen nichtinvertierender Eingang über einen Vorwiderstand (R 2 a, R 2 b) mit Masse (MS) verbunden ist und dessen invertierenden Eingang vom periodischen Abtastsignal (Sa, Sb) beaufschlagt ist.

3. Meßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen der oberen Triggerschwelle (TSo) und der unteren Triggerschwelle (TSu) der hysteresebehafteten Trigger (TTa, TTb) gleich der Differenz zwischen den zulässigen Minimalamplituden (+Ama, -Ama, +Amb, -Amb) der periodischen Abtastsignale (Sa, Sb) zu beiden Seiten ihrer Nullinien (Na, Nb) ist.

4. Meßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrolleinrichtung (KE 1) vier parallele bistabile Kippstufen (FF 1 a, FF 2 a, FF 1 b, FF 2 b) aufweist, die von den binären Meßsignalen (MSa, MSb) und den binären Zusatzsignalen (ZSa, ZSb) beaufschlagt sind und denen ein Odergatter (OG) nachgeschaltet ist.

5. Meßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrolleinrichtung (KE 2) vier parallele bistabile Kippstufen (FF 1 a′, FF 2 a′, FF 1 b′, FF 2 b′) aufweist, die von den binären Meßsignalen (MSa, MSb) und den binären Zusatzsignalen (ZSa, ZSb) beaufschlagt sind und denen ein parallele Odergatter (OGa, OGb) nachgeschaltet sind, deren Ausgänge einen Umschalter (U) beaufschlagen.

6. Meßsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter (U) von einem Richtungssignal (RS) eines Richtungsdiskriminators der Auswerteeinrichtung (W) gesteuert ist.