DE3631429C2 - - Google Patents
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- DE3631429C2 DE3631429C2 DE19863631429 DE3631429A DE3631429C2 DE 3631429 C2 DE3631429 C2 DE 3631429C2 DE 19863631429 DE19863631429 DE 19863631429 DE 3631429 A DE3631429 A DE 3631429A DE 3631429 C2 DE3631429 C2 DE 3631429C2
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- 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
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- G01D5/12—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 using electric or magnetic means
- G01D5/244—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 using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
- G01D5/24457—Failure detection
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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.
In der DE-PS 20 22 151 ist eine Einrichtung zur
Fehlererkennung bei einem inkrementalen Meßsystem
beschrieben, bei der direkt an wenigstens zwei Abtastsignalen,
eine Kontrolle des gegenseitigen Phasenwinkels
und der Amplitudenhöhen durchgeführt
wird. Die phasenversetzten Abtastsignale werden
gleichzeitig einer Auswerteeinrichtung und einer
Fehlerüberwachungseinheit zugeführt, in der die
Abtastsignale gleichgerichtet werden und aus den
gleichgerichteten Abtastsignalen ein Differenzsignal
erzeugt wird, dem eine konstante Schwellenspannung
überlagert ist. Beim Unterschreiten des
Schwellenwertes spricht eine Kippschaltung auf das
Vorzeichen der Differenz ihrer Eingangsspannungen,
beispielsweise auf die Differenzspannung Null, an
und löst die Fehlermeldung aus.
Die US-PS 26 85 082 offenbar eine Positionsmeßeinrichtung,
bei der die Teilung eines Teilungsträgers
von einer Abtasteinheit zur Erzeugung von zwei phasenverschobenen
Abtastsignalen abgetastet wird, die
einer Auswerteeinrichtung mit hysteresebehafteten
Meßtriggern zur Gewinnung von binären Meßsignalen
zugeführt werden.
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 Auswerteeinrichtung
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 Triggerstufe TTa besteht aus einem hysteresebehafteten
Trigger mit einer oberen Triggerschwelle
TSo und mit einer unteren Triggerschwelle
TSu und erzeugt aus dem ersten periodischen Abtastsignal
Sa ein erstes binäres Zusatzsignal ZSa. Die
zweite Triggerstufe 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
periodischen 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 wird
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 wird 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 Triggerschwellen 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 Fig. 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 MSa, MSb durch ,
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 wird 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 wird 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 wird 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 wird 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 Fig. 4 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 MSa, MSb durch , 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, 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.
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 wird
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 wird 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 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 (5)
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 Triggerstufen (TTa, TTb)
der Fehlererkennungseinrichtung (F) jeweils aus
einem hysteresebehafteten Trigger mit einer oberen
Triggerschwelle (TSo) und mit einer unteren
Triggerschwelle (TSu) bestehen, denen die periodischen
Abtastsignale (Sa, Sb) zur Erzeugung binärer
Zusatzsignale (ZSa, ZSb) zugeführt werden,
daß die binären Zusatzsignale (ZSa, ZSb) und
die aus den Abtastsignalen (Sa, Sb) abgeleiteten
binären Meßsignale (MSa, MSb) eine erste Kontrolleinrichtung
(KE 1) zur Erzeugung eines ersten Fehlersignals
(FS 1) bei Amplitudenfehlern und eine
zweite Kontrolleinrichtung (KE 2) zur Erzeugung
eines zweiten Fehlersignals (FS 2) bei Phasenwinkelfehlern
beaufschlagen, daß die erste Kontrolleinrichtung
(KE 1) für beide Meßrichtungen (+X, -X)
nach der logischen Gleichtung
dMSa · ZSa + · + dMSb · ZSb + · und die zweite Kontrolleinrichtung (KE 2) für die
positive Meßrichtung (+X) nach der logischen GleichungdMSa · + · ZSb + dMSb · ZSa + · und für die negative Meßrichtung (-X) nach der
logischen GleichungdMSa · ZSb + · + dMSb · + · ZSaarbeiten, wobei das Zeichen · eine Undverknüpfung,
das Zeichen + eine Oderverknüpfung, dMSa, dMSb die
aufsteigenden Flanken und , die absteigenden
Flanken der binären Meßsignale (MSa, MSb) und
, die invertierten binären Zusatzsignale
(ZSa, ZSb) bedeuten.
2. Meßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste 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.
3. Meßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite 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 zwei parallele
Odergatter (OGa, OGb) nachgeschaltet sind,
deren Ausgänge einen Umschalter (U) beaufschlagen.
4. Meßsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Umschalter (U) von einem Richtungssignal
(RS) eines Richtungsdiskriminators der Auswerteeinrichtung
(W) gesteuert ist.
5. Meßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der hysteresebehaftete Trigger (TTa, TTb) aus
einem Schmitt-Trigger besteht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863631429 DE3631429A1 (de) | 1986-09-16 | 1986-09-16 | Laengen- oder winkelmesssystem mit einer fehlererkennungseinrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863631429 DE3631429A1 (de) | 1986-09-16 | 1986-09-16 | Laengen- oder winkelmesssystem mit einer fehlererkennungseinrichtung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3631429A1 DE3631429A1 (de) | 1988-03-24 |
DE3631429C2 true DE3631429C2 (de) | 1989-08-03 |
Family
ID=6309656
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863631429 Granted DE3631429A1 (de) | 1986-09-16 | 1986-09-16 | Laengen- oder winkelmesssystem mit einer fehlererkennungseinrichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE3631429A1 (de) |
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EP2725325B1 (de) * | 2012-10-26 | 2019-12-11 | Robert Bosch Gmbh | Positionsmesssystem |
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DE2022151C3 (de) * | 1970-04-25 | 1978-06-01 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Verfahren und Anordnung zur Fehlervermeidung bei inkrementalen Meßsystemen |
DE2020393A1 (de) * | 1970-04-25 | 1971-11-11 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Fehlersicherung bei inkrementalen Messsystemen |
-
1986
- 1986-09-16 DE DE19863631429 patent/DE3631429A1/de active Granted
Also Published As
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DE3631429A1 (de) | 1988-03-24 |
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