DE3927269A1

DE3927269A1 - Scale making, calibration and position measurement - by measuring distances of randomly distributed pattern elements from null marker

Info

Publication number: DE3927269A1
Application number: DE19893927269
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dr Ing Koenig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-08-18
Filing date: 1989-08-18
Publication date: 1991-02-21

Abstract

A method of producing a scale using a transducer involves generating an overall pattern which is applied to the scale surface with randomly distributed elements. The absolute distance of each element from a null mark is stored for calibration purposes. The pattern elements are combined together by operations. From all possible operations one is recorded for which the result for each group of observed elements is deterministic. USE/ADVANTAGE - Producing scales for calibration and/or position measurement, pref. for machine and tool construction, enabling rapid, absolute and fine measurement with relatively coarse tolerances and at low cost.

Description

Titeltitle

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung eines Maßstabes, dessen Eichung und Ortsbestimmung eines Gebers vermittels des so erzeugten und geeichten Maßstabes, kurz "Maßstabsherstellungs, Eichungs- und Ortsbestimmungsverfahren" das vorzugsweise im Werkzeug- und Maschinenbau zum Einsatz kommt.The invention relates to a method for Generation of a scale, its calibration and location of an encoder by means of the so generated and calibrated scale, in short "scale manufacturing, Calibration and location determination procedure "the preferably in tool and mechanical engineering Commitment comes.

Stand der TechnikState of the art

Es sind absolute und incrementale Maßstäbe bekannt. Allerdings gelingt es bisher nicht, absolute Maßstäbe in hinreichender Feinheit (Mikrometerbereich) herzustellen. Deshalb sind incrementale Maßstäbe entwickelt worden, die darauf beruhen, daß auf dem Maßstab angebrachte Incremente bezüglich einer Marke (NULL) gezählt werden.Absolute and incremental scales are known. However, absolute standards have so far not been achieved in sufficient fineness (micrometer range) to manufacture. That is why incremental standards are used have been developed that are based on the fact that Scale increments related to a brand (ZERO) can be counted.

Dieses Verfahren hat Nachteile. Wenn die Zählvorrichtung fehlerhaft zählt und das ist bei der ständigen Kettenmaßbildung in Relation zur NULL nicht auszuschließen, so können sich nicht wieder zu behebende Meß- bzw. Bearbeitungsfehler ergeben.This method has disadvantages. If the counter erroneous counts and that is the constant No incremental dimensioning in relation to ZERO exclude so can not be remedied Measurement or processing errors result.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei der Abschaltung des Meßsystems die NULL wieder geholt werden muß, da nicht sicherzustellen ist, daß die Position des Gebers zum Maßstab in der Stillstandszeit unverändert geblieben ist. Solche Veränderungen können beispielsweise durch Wärmedehnung verursacht werden.Another disadvantage is that the Switching off the measuring system brought the ZERO again must be, since it cannot be guaranteed that the Position of the encoder in relation to the yardstick during downtime has remained unchanged. Such changes can be caused, for example, by thermal expansion will.

Auch die Zählgeschwindigkeit ist begrenzt, wodurch sich eine relativ geringe Verfahrgeschwindigkeit der Mechanik ergibt, wenn große Strecken zu durchfahren sind.The counting speed is limited, too a relatively low travel speed the mechanics results when driving long distances are.

Aufgabetask

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Maßstabsherstellungs-, Eichungs- und Ortsbestimmungsverfahren zu beschreiben, daß absolutmessend ist, eine hinreichend schnelle und feine Ortsbestimmung ermöglicht, wobei die Toleranzen der Bauteile relativ groß sein dürfen und keine besonderen Aufwände beim Aus- und Einbau der Meßeinheit im Anwendungsfall notwendig werden.The invention has set itself the task Scale manufacturing, calibration and location determination procedures to describe that absolutely measuring is a sufficiently quick and fine location allows the tolerances of the components may be relatively large and no special ones Effort when removing and installing the measuring unit in Use case become necessary.

Zweckpurpose

Die Erfindung verfolgt den Zweck, hochgenaue und servicefreundliche Meßsysteme für Werkzeug- und Meßmaschinen u. ä. zur Verfügung zu stellen, die absolut messend sind und eine größtmögliche Verfahrgeschwindigkeit zulassen.The invention aims to be highly accurate and service-friendly measuring systems for tool and Measuring machines u. to provide the are absolutely measuring and have the greatest possible travel speed allow.

Erfindungsgemäße MittelAgents according to the invention

Erfindungsgemäß wird ein Maßstab erzeugt, in dem auf der Fläche des Maßstabes ein Gesamtmuster angebracht wird, dessen einzelne Elemente zufällig verteilt sind.According to the invention, a scale is generated in which an overall pattern is attached to the surface of the scale whose individual elements are randomly distributed are.

Ein solcher Maßstab kann - ausgehend vom linearen Fall - geeicht werden, indem der absolute Abstand eines jeden Elementes bezüglich einer Marke NULL bestimmt und gespeichert wird.Such a scale can - starting from the linear Case - be calibrated by the absolute distance of each element with respect to a brand ZERO is determined and stored.

Die Elemente des Musters können untereinander durch bestimmte Operationen verknüpft werden, wie beispielsweise die Bildung des Verhältnisses zweier oder mehrerer Abstände.The elements of the pattern can pass through each other certain operations are linked, such as the formation of the relationship of two or more distances.

Von allen möglichen Operationen wird eine solche betrachtet, deren Ergebnis für jede Gruppe von betrachteten Elementen eindeutig ist. Eine eindeutige Zuordnung von Ergebnis und Elementgruppe ist somit gegben.One of all possible operations considered, the result for each group of considered Elements is unique. A clear one Assignment of result and element group is therefore give.

Die Operation und ihr Ergebnis wird gespeichert. Mit der Speicherung der absoluten Abstände der Elemente und der Ergebnisse der auf sie angewendeten Operation ist die Eichung beendet. The operation and its result are saved. With the storage of the absolute distances of the elements and the results of those applied to them Operation is complete.

Verfahrensgemäß erfolgt die Bestimmung eines Geberortes vermittels des Maßstabes so, daß an einer bestimmten Stelle des Maßstabes ein Teilmuster durch den Geber erfaßt wird.A donor location is determined in accordance with the method by means of the scale so that on a a specific part of the scale a partial sample is detected by the donor.

Die definierte Operation wird auf die Elemente angewendet, das Ergebnis mit den gespeicherten Werten verglichen und der absoluten Lage der zugehörigen Elemente zugeordnet. Die Geberposition läßt sich nun aus der absoluten Position der Elemente und der Umkehrung der zugehörigen Operation ermitteln.The defined operation is applied to the elements the result with the saved values compared and the absolute location of the associated Elements. The encoder position leaves now from the absolute position of the elements and the inverse of the associated operation.

Eine besondere Ausführung kann erzeugt werden, indem Elemente auf einem Maßstab an Stellen einer bestimmten Teilung angebracht werden. Sie bilden ein Gesamtmuster. Der Abstand zweier Elemente ist dann L bzw. ein Vielfaches davon. Die Teilung ist genau einzuhalten.A special design can be created by Elements on a scale in places one certain division. they form an overall pattern. The distance between two elements is then L or a multiple thereof. The division is to adhere to exactly.

Die Elemente und ihre Aufeinanderfolge bilden eine Binärkette, d. h. die Elemente eines bestimmten Intervalls von Teilungen werden als Binärzahl interpretiert. Ein solches Intervall heißt elementar. Wird das elementare Intervall um eine Teilung versetzt, so ist die Anordnung der Elemente gerade so gewählt, daß sich eine andere Binärzahl ergibt. In der Aufeinanderfolge der so gewonnenen Binärzahlen ist jede nur einmal vorhanden.The elements and their sequence form one Binary chain, d. H. the elements of a certain interval of divisions are interpreted as a binary number. Such an interval is called elementary. If the elementary interval is shifted by one division, so the arrangement of the elements is just like that chosen that results in a different binary number. In the sequence of the binary numbers thus obtained each is only available once.

Ein solcher Maßstab ist geeicht, weil seine Teilung geeicht ist. Jede sich ergebende Binärzahl befindet sich in absoluter Position zur NULL. Es läßt sich eine funktionale Zuordnung zwischen einer Binärzahl und ihrer absoluten Position zur NULL angeben.Such a standard is calibrated because of its division is calibrated. Every resulting binary number is located in absolute position to ZERO. It can be a functional mapping between a binary number and their absolute position to ZERO.

Verfahrensgemäß erfolgt die Bestimmung eines Geberortes indem ein Teilbild (elementares Intervall) des Maßstabes betrachtet wird.A donor location is determined in accordance with the method by a drawing file (elementary interval) the scale is considered.

Das Betrachtungsintervall sei ein elementares, dann entspricht das Teilmuster seiner Elemente einer bestimmten Binärzahl. Von jeder Binärzahl ist das zugehörige Teilmuster und dessen absolute Position bekannt. The observation interval is an elementary one, then the partial pattern of its elements corresponds to one certain binary number. That is of every binary number associated pattern and its absolute position known.

Wenn jedes Element bezüglich des Gebers zwei Zustände annehmen kann, dann lassen sich aus einem Intervall der Teilungsanzahl n maximal 2ⁿ Binärzahlen ermitteln, wobei in der Aufeinanderfolge der Binärzahlen jede nur einmal verbunden ist. 2ⁿ ist die maximale Kettenlänge.If each element can assume two states with regard to the encoder, a maximum of 2 ⁿ binary numbers can be determined from an interval of the number of divisions n, each being connected only once in the sequence of the binary numbers. 2 ⁿ is the maximum chain length.

Vorzugsweise kommen Ketten zum Einsatz deren Länge kürzer als 2ⁿ sind und die sich durch Bildungsgesetze herleiten lassen. Es sind Bildungsgesetze bekannt, wonach sich Binärketten mit der elementaren Intervallänge von n und einer Gesamtlänge kleiner 2ⁿ erzeugen lassen.Chains are preferably used whose length is shorter than 2 ⁿ and which can be derived from educational laws. Education laws are known according to which binary chains with the elementary interval length of n and a total length less than 2 ⁿ can be generated.

Der Anstoß zur Erfassung eines Teilbildes kann von außerhalb des Meßsystems kommen (externe Bestimmung des Zeitpunktes bzw. der Zeitpunktfolge).The trigger for capturing a partial image can be from come outside the measuring system (external determination the point in time or the sequence of points in time).

Der Anstoß zur Erfassung eines Teilbildes kann innerhalb des Meßsystems erzeugt werden (durch Erfassung einer Änderung im Teilbild bzw. durch einen zugeordneten Hilfsmaßstab, dessen Markierungen die Bildnahme bestimmen).The trigger for capturing a partial image can be within of the measuring system are generated (by detection a change in the drawing file or by a assigned auxiliary scale, the markings of which Determine imaging).

Längere MaßstäbeLonger standards

Beliebig lange Maßstäbe lassen sich bilden (bei hinreichend kleinen elementaren Intervallen), wenn mehrere Binärketten der oben beschriebenen Art hintereinander und parallel zueinander kombiniert werden.Scales of any length can be formed (at sufficiently small elementary intervals) if several successive binary chains of the type described above and combined in parallel.

Bei einer derartigen kombinierten Anordnung muß die Intervallnummer bezüglich der NULL bezeichnet werden; das kann durch einen gröberen Maßstab erreicht werden, der prinzipiell wieder als Binärkette aufgebaut ist.With such a combined arrangement, the Interval number referring to the NULL; that can be achieved on a coarser scale in principle, again as a binary chain is constructed.

Bei kombinierten Maßstäben können fehlerhafte Bereiche logisch korrigiert werden, indem zwischen mehreren parallelen Binärketten hin und her geschaltet wird, so daß nur eine fehlerfreie kombinierte Gesamtkette betrachtet wird. Korrekturen sind auch dadurch möglich, daß die Vorgänger und Nachfolger der elementaren Intervalle einer Kette in ihrer Lage und Bedeutung bekannt sind. Combined scales can have erroneous areas logically corrected by between switched several parallel binary chains back and forth will, so that only an error-free combined Entire chain is considered. corrections are also possible in that the predecessors and Successor to the elementary intervals of a chain are known in their position and meaning.

Die Elemente eines Musters werden vorzugsweise als parallele Linienelemente gestaltet, die zueinander den Abstand L bzw. ein Vielfaches davon haben.The elements of a pattern are preferably called parallel line elements designed to each other have the distance L or a multiple thereof.

Die Abtastung/Erfassung des Bitmusters erfolgt durch einen Geber, der mehrere Sensoren in Reihe aufweist. Die Sensorzahl entspricht der maximalen Anzahl der Elemente in einem elementaren Intervall, wobei sie im Teilungsabstand angeordnet sind. Die Information der Sensoren wird zeitrichtig erfaßt und verarbeitet. Es können mehrere Ketten von Sensoren vorhanden sein, die um Bruchteile von L zueinander verschoben sind, dann können auch Bruchteile von L absolut bestimmt werden.The bit pattern is scanned / detected by an encoder that has several sensors in series having. The number of sensors corresponds to the maximum Number of elements in an elementary interval, being spaced apart. The Information from the sensors is recorded correctly and processed. There can be multiple chains of sensors be present that are around fractions of L to each other are displaced, then even fractions be absolutely determined by L.

Der Geber kann ein Teilmuster erfassen, das als Schattenbild des Maßstabes via Laserstrahl auf den Geber projiziert wird.The donor can register a partial pattern, which as Silhouette of the scale on the laser beam Is projected.

Das Schattenbild kann von einer Optik vergrößert werden.The silhouette can be enlarged by a look will.

Die Optik ist vorzugsweise mikroskopartig aufgebaut und es kann zwischen Optik und Maßstab Immersionsöl vorhanden sein. Entsprechende Vorrichtungen zur Immersionsölversorgung sind zugeordnet.The optics are preferably microscopic and there can be between optics and scale immersion oil to be available. Corresponding devices for Immersion oil supplies are assigned.

Es können auch flächige Sensoren zum Einsatz kommen (CCD-Sensoren u. ä.). Dann erfolgt die Abtastung des Musters sinngemäß linienförmig.Flat sensors can also be used (CCD sensors, etc.). Then the scanning takes place of the pattern essentially linear.

Es können auch Teilmuster erfaßt werden die länger als elementare Intervalle sind, dann werden mehrere aufeinanderfolgende, absolute Positionen auf der Basis elementarer Intervalle berechnet (Redundanz).Partial patterns that are longer can also be detected than are elementary intervals, then several successive, absolute positions on the Base interval calculated (redundancy).

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen die Figuren:The invention is described below using exemplary embodiments described in more detail. They show Characters:

Fig. 1: Maßstab mit zufällig angeordneten Elementen Fig. 1: Scale with randomly arranged elements

Fig. 2: Verfahrensschema Fig. 2: Process scheme

Fig. 3: Maßstab mit regelmäßig angeordneten Elementen Fig. 3: scale with regularly arranged elements

Fig. 4: Verfahrensschema Fig. 4: Process scheme

Fig. 5: Kombinierter Maßstab Fig. 5: Combined scale

Fig. 6: Sensoranordnung Fig. 6: Sensor arrangement

Fig. 7: Gesamtanordnung Fig. 7: Overall arrangement

Fig. 1 zeigt einen Maßstab mit zufällig verteilten Elementen 2. Sie bilden das Gesamtmuster 21. Ein Geber erfaßt ein Teilmuster. Die Lage eines Geberpunktes 4 zur NULL ist zu bestimmen. Fig. 1 shows a scale with randomly distributed elements 2. They form the overall pattern 21 . An encoder detects a partial pattern. The position of an encoder point 4 to ZERO must be determined.

Fig. 2 zeigt das Verfahrensschema. Ein Geber erfaßt ein Teilmuster 3. Die darin enthaltenen Elemente 2 werden in ihrer relativen Lage zum Geberpunkt 4 bestimmt. Da die absolute Lage des Geberpunktes 4 gegen NULL mit einem Eichmaßstab 5 erfaßt werden kann ist auch die absolute Lage aller Elemente 2 gegen NULL bekannt. Diese Lage wird in einer Datenbank 6 abgespeichert. Fig. 2 shows the process scheme. An encoder detects a sub-pattern 3 . The elements 2 contained therein are determined in their relative position to the transmitter point 4 . Since the absolute position of the encoder point 4 against ZERO can be detected with a calibration scale 5 , the absolute position of all elements 2 against ZERO is also known. This position is stored in a database 6 .

Jetzt werden die Beziehungen der Elemente 2 untereinander und in ihrer Reihenfolge (der Eigenschaftskette) bezüglich Null betrachtet. Beispielsweise werden die Abstandsverhältnisse 7 der aufeinanderfolgenden Elemente 2 betrachtet. Es kann angenommen werden, daß jedes Abstandsverhältnis 7 genau einmal vorkommt. Now the relationships of the elements 2 with each other and in their order (the property chain) with regard to zero are considered. For example, the spacing relationships 7 of the successive elements 2 are considered. It can be assumed that each distance ratio 7 occurs exactly once.

Jeder zu einem Element 2 gehörige Punkt 8 wird durch ein Abstandsverhältnis 7 beschrieben. - Zur schnelleren Auswertung kann die ansteigend geordnete Menge B der Abstandsverhältnisse 7 der natürlichen Reihenfolge zugeordnet werden.Each point 8 belonging to an element 2 is described by a distance ratio 7 . - For faster evaluation, the increasing order B of the distance ratios 7 can be assigned to the natural sequence.

Damit ist die Eichung des Systems gegeben.The system is thus calibrated.

Die absolute Ortsbestimmung eines Geberpunktes 4 zu NULL erfolgt, indem ein Teilmuster betrachtet wird. Es wird ein Abstandsverhältnis 7.1 ermittelt und der beim Eichen vorgegebene Verfahrensvorgang 10 wird rückwärts durchlaufen, was zur absoluten Ortsbestimmung des Geberpunktes 4 führt.The absolute location determination of an encoder point 4 to ZERO takes place by considering a partial pattern. A distance ratio 7.1 is determined and the procedure 10 specified for the calibration is run backwards, which leads to the absolute location of the transmitter point 4 .

Der Vorteil dieses Verfahrens und der Anordnung besteht darin, daß die Elemente des Maßstabes 1 nicht zueinander maßhaltig sein müssen. Sie müssen lediglich hinreichend dicht liegen.The advantage of this method and the arrangement is that the elements of the scale 1 do not have to be true to each other. They just have to be sufficiently close.

Der Rechenaufwand des Verfahrens ist relativ hoch, weshalb es vorzugsweise bei Meßmaschinen zum Einsatz kommt, wo nur in gewissen Abständen eine Maßzahl zu erfassen ist. The computing effort of the method is relatively high, which is why it is preferably used in measuring machines comes where a measure is only at certain intervals is to be recorded.

Weitere Vorteile werden gewonnen, wenn eine Anordnung nach Fig. 3 gewählt wird.Further advantages are obtained if an arrangement according to FIG. 3 is chosen.

Der Maßstab 1 trägt Elemente 2. Sie besitzen einen bestimmten Abstand L 11 bzw. ein Mehrfaches davon (Teilung/sie ist geeicht). Die Elemente sind vorzugsweise geätzt und beidseitig transparent abgedeckt.The scale 1 carries elements 2 . You have a certain distance L 11 or a multiple thereof (division / it is calibrated). The elements are preferably etched and covered transparently on both sides.

Bei der Versetzung des Gebers um L sind die Elemente so angeordnet, daß sie eine Folge bilden, d. h. es entsteht eine Binärkette 13, wobei jede Binärzahl 12 nur einmal vorkommt.When the encoder is shifted by L, the elements are arranged in such a way that they form a sequence, ie a binary chain 13 is formed , each binary number 12 occurring only once.

Dieser Folge von Binärzahlen sind Meßzahlen zugeordnet, die den Abstand des Teilmusters 3 von NULL angeben.Measured numbers are assigned to this sequence of binary numbers, which indicate the distance of the partial pattern 3 from ZERO.

Die Ortsbestimmung eines Geberpunktes 4 erfolgt, indem der Geber ein Teilmuster 3 von der Länge eines elementaren Intervalls erfaßt (mehrfaches von L). Das Teilmuster wird als Binärzahl gelesen und von dieser Binärzahl auf die Maßzahl geschlossen. Siehe Fig. 4. Das kann sehr schnell geschehen, wenn die Information eines elementaren Intervalls 15 parallel verarbeitet wird.The location of an encoder point 4 is carried out by the encoder acquiring a partial pattern 3 the length of an elementary interval (several times L). The partial pattern is read as a binary number and the binary number is used to infer the dimension number. See FIG. 4. This can happen very quickly if the information of an elementary interval 15 is processed in parallel.

Geeignete Binärketten können berechnet werden. Abhängig von der verfügbaren Rechentechnik (allgemein 32 Bit Wortbreite) folgt daraus die Zahl n welches die Länge des elementaren Intervalls 15 bestimmt. Damit ist auch die maximale Länge der Binärkette beschränkt.Suitable binary chains can be calculated. Depending on the available computing technology (generally 32 bit word width), the number n follows from this, which determines the length of the elementary interval 15 . This also limits the maximum length of the binary chain.

Um beliebige Maßstablängen zu produzieren, werden die Binärketten hintereinander und zueinander versetzt kombiniert. Das zeigt Fig. 5. - Dabei sind die Grenzen 17 eines Gesamtmusters 16 wiederum als Binärkette 13 interpretierbar, wodurch jedes Gesamtmuster in seiner absoluten Lage zur NULL bekannt ist. In order to produce any scale length, the binary chains are combined one behind the other and offset from one another. This is shown in FIG. 5. The boundaries 17 of an overall pattern 16 can in turn be interpreted as a binary chain 13 , as a result of which each overall pattern is known in its absolute position relative to ZERO.

Bruchteile der Teilung einer Binärkette werden ermittelt, indem mehrere Sensorreihen 18 zueinander versetzt und parallel an den Elementen 2 vorbeigeführt werden (Fig. 6).Fractions of the division of a binary chain are determined in that several sensor rows 18 are offset from one another and guided past the elements 2 in parallel ( FIG. 6).

Dann ermittelt beispielsweise in Fig. 6 bei Bewegung der Sensoren nach rechts die obere Sensorreihe eine Binärzahl, die dann von Reihe zu Reihe nach unten wandert 19. Daraus kann auf Teilungsbruchteile (Bruchteil von L) geschlossen werden.Then, for example in FIG. 6, when the sensors are moved to the right, the upper row of sensors determines a binary number, which then moves downward from row to row 19 . From this one can conclude divisional fractions (fraction of L).

Fig. 7 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des gesamten Meßsystems. Ein Maßstab 1 trägt eine Binärkette 13 von Elementen 2. Eine Laserlichtquelle 20 beleuchtet die Elemente 2, deren Schattenbild auf eine Mikroskopoptik 21 fällt. Zwischen dem Maßstab 1 und der Mikroskopoptik 21 kann Immersionsöl zugeführt werden, wozu eine Vorrichtung 24 beigeordnet ist. Mit einer derartigen Anordnung sind maximale Vergrößerungen möglich. Das vergrößerte Schattenbild wird von einem flächigen Sensor 23 erfaßt und in einem zugeordneten Rechner zur Maßzahl umgerechnet. Fig. 7 shows a preferred embodiment of the entire measuring system. A scale 1 carries a binary chain 13 of elements 2 . A laser light source 20 illuminates the elements 2 , the silhouette of which falls on a microscope optics 21 . Immersion oil can be supplied between the scale 1 and the microscope optics 21 , for which purpose a device 24 is associated. With such an arrangement, maximum enlargements are possible. The enlarged silhouette is detected by a flat sensor 23 and converted into a dimension in an assigned computer.

Diese Anordnung ist unempfindlich gegenüber Versetzungen in X- und Y-Richtung, was den Einbau sehr erleichtert. Die Toleranz der Teile ist hinreichend groß und wegen der Abbildungsverhältnisse der Mikroskopoptik 21 können bekannte CCD-Sensoren u. ä. zum Einsatz kommen, die in der Bildebene der Optik liegen.This arrangement is insensitive to dislocations in the X and Y directions, which makes installation very easy. The tolerance of the parts is sufficiently large and because of the imaging ratios of the microscope optics 21 , known CCD sensors and the like. Ä. Are used, which are in the image plane of the optics.

Die Flächigkeit des Sensors erlaubt eine Bestimmung von Bruchteilen der Teilung, falls das notwendig sein sollte. Die Absolutgeschwindigkeit ist wegen der Parallelverarbeitung der Information hoch.The flatness of the sensor allows a determination fractions of the division if necessary should be. The absolute speed is because parallel processing of information high.

Claims

1. Verfahren zum Erzeugen eines Maßstabes mittels eines Gebers, für Eichungs- und/oder Ortsbestimmungen, vorzugsweise für den Einsatz im Werkzeug- und Maschinenbau, gekennzeichnet durch folgende Merkmale,

a) es wird ein Gesamtmuster erzeugt, welches auf der Fläche des Maßstabes angebracht wird und dessen einzelne Elemente zufällig verteilt sind,
b) zum Eichen wird der absolute Abstand eines jeden Elementes bezüglich einer Marke NULL bestimmt und gespeichert
c) die Elemente des Gesamtmusters untereinander werden durch Operation miteinander verknüpft
d) von allen möglichen Operationen wird eine solche betrachtet, deren Ergebnis für jede Gruppe von betrachteten Elementen eindeutig ist, wonach die Operation bzw. das Ergebnis derselben gespeichert wird.

1. Method for generating a scale by means of a sensor, for calibration and / or location determinations, preferably for use in tool and machine construction, characterized by the following features,

a) an overall pattern is generated which is applied to the surface of the scale and the individual elements of which are randomly distributed,
b) to calibrate, the absolute distance of each element with respect to a mark ZERO is determined and stored
c) the elements of the overall pattern are linked to one another by surgery
d) one of all possible operations is considered, the result of which is unique for each group of elements considered, after which the operation or the result thereof is stored.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Operation eine Quotientenbildung erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized in that that a quotient is formed as an operation.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verknüpfung der Elemente des Gesamtmusters untereinander die Verhältnisse zweier oder mehrerer Abstände gebildet werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that to link the elements of the overall pattern with each other Relationships between two or more distances are formed.

4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bestimmen eines Geberortes vermittels des Maßstabes an einer bestimmten, vorgebbaren Stelle des Maßstabes ein Teilmuster bzw. Teilbild (elementares Intervall) des Gesammusters durch einen Geber erfaßt wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that to determine a donor location by means of the scale at a certain predeterminable position of the scale a partial pattern or partial image (elementary Interval) of the overall pattern is detected by a sensor.

5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Elemente auf einem Maßstab an Stellen einer bestimmten Teilung angebracht werden, die ein Gesamtmuster bilden, wobei der Abstand zweier Elemente dann L bzw. ein Vielfaches davon ist. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that elements are placed on a scale in places of a certain division which form an overall pattern, the distance between two elements then L or a multiple thereof.

6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente und ihre Aufeinanderfolge eine Binärkette bilden und somit die Elemente eines bestimmten Intervalls (Elementar) von Teilungen als Binärzahl interpretiert werden.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the elements and their sequence form a binary chain and thus the Elements of a certain interval (elementary) of divisions can be interpreted as a binary number.

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Versetzen des elementare Intervalls um eine Teilung die Anordnung der Elemente so zu wählen ist, daß sich eine andere Binärzahl ergibt, damit in der Aufeinanderfolge der so gewonnenen Binärzahlen jede nur einmal vorhanden ist.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that to move the elementary interval by a division the arrangement of Select elements so that there is a different binary number, so that in the Sequence of the binary numbers obtained in this way each exists only once.

8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich aus einem Intervall der Teilungsanzahl n maximal 2n Binärzahlen der maximalen Kettenlänge 2n ermitteln lassen, wenn jedes Element bezüglich des Gebers zwei Zustände annehmen kann, wobei in der Aufeinanderfolge der Binärzahlen jede nur einmal vorhanden ist.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that from an interval of the number of divisions n a maximum of 2n binary numbers have the maximum chain length 2n determined if each element is related to the Can assume two states, the sequence of the Binary numbers exist only once.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Ketten zum Einsatz kommen, deren Länge kürzer als 2n sind und die sich durch Bildungsgesetze herleiten lassen, bei denen Binärketten mit der elementaren Intervall-Länge von n und einer Gesamtlänge kleiner 2n erzeugen werden.9. The method according to claim 8, characterized in that chains are used whose length is shorter than 2n and which are can be derived through educational laws in which binary chains with the elementary Interval length of n and a total length less than 2n will be generated.

10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstoß zur Erfassung eines Teilbildes von außerhalb des Meßsystems kommt mittels externer Bestimmung des Zeitpunktes bzw. der Zeitpunktfolge.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that the impetus for capturing a partial image from outside the measuring system comes by means of external determination of the point in time or sequence of points in time.

11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen beliebig langer Maßstäbe mehrere Binärketten hintereinander und parallel zueinander kombiniert werden.11. The method according to claim 8 or 9, characterized in that several binary chains in succession for generating scales of any length and combined in parallel.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen beliebig langer Maßstäbe die elementaren Intervalle hinreichend klein gewählt werden. 12. The method according to claim 11, characterized in that the elementary intervals are sufficient to produce scales of any length be chosen small.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer derartigen kombinierten Anordnung die Intervallnummer bezüglich der NULL bezeichnet wird, was durch einen gröberen Maßstab erreichten werden kann, der prinzipiell wieder als Binärkette aufgebaut wird.13. The method according to one or more of claims 10 to 12, characterized, that with such a combined arrangement, the interval number with respect the ZERO is denoted what can be achieved by a coarser scale can, which is basically built up again as a binary chain.

14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zum logischen Korrigieren fehlerhafter Bereiche bei kombinierten Maßstäben zwischen mehreren parallelen Binärketten hin und her geschaltet wird, so daß nur eine fehlerfreie kombinierte Gesamtkette betrachtet wird.14. The method according to one or more of claims 10 to 13, characterized, that for the logical correction of incorrect areas in combined scales is switched back and forth between several parallel binary chains, so that only an error-free combined overall chain is considered.

15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zum logischen Korrigieren fehlerhafter Bereiche bei kombinierten Maßstäben die Vorgänger und Nachfolger der elementaren Intervalle einer Kette in ihrer Lage und Bedeutung berechnet, gespeichert und bekannt sind.15. The method according to one or more of claims 10 to 13, characterized, that for the logical correction of incorrect areas in combined scales the predecessors and successors of the elementary intervals of a chain in their position and meaning are calculated, stored and known.

16. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente eines Musters als parallele Linienelemente gestaltet werden, die zueinander den Abstand L bzw. eine Vielfaches davon haben.16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the elements of a pattern are designed as parallel line elements that have the distance L or a multiple thereof.

17. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erfassen von Teilmustern, die länger als elementare Intervalle sind, mehrere aufeinanderfolgende, absolute Positionen auf der Basis elementarer Intervalle berechnet werden (Redundanz).17. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that for capturing partial patterns that are longer than elementary intervals, several consecutive, absolute positions based on elementary intervals are calculated (redundancy).

18. Vorrichtung zum Erzeugen eines Maßstabes mittels eines Gebers, für Eichungs- und/oder Ortsbestimmungen, vorzugsweise für den Einsatz im Werkzeug- und Maschinenbau, gekennzeichnet durch folgende Merkmale,

a) es wird ein Gesamtmuster erzeugt, welches auf der Fläche des Maßstabes angebracht wird und dessen einzelne Elemente zufällig verteilt sind,
b) zum Eichen wird der absolute Abstand eines jeden Elementes bezüglich einer Marke NULL bestimmt und gespeichert
c) die Elemente des Gesamtmusters untereinander werden durch Operationen miteinander verknüpft
d) von allen möglichen Operationen wird eine solche betrachtet, deren Ergebnis für jede Gruppe von betrachteten Elementen eindeutig ist, wonach die Operation bzw. das Ergebnis derselben gespeichert wird
e) der Geber weist zum Abtasten/Erfassen des Bitmusters mehrere Sensoren in Reihe auf, wobei deren Anzahl der maximalen Anzahl der Elemente in einem elementaren Intervall entspricht, die im Teilungsabstand angeordnet sind.

18. Device for generating a scale by means of an encoder, for calibration and / or location determinations, preferably for use in tool and machine construction, characterized by the following features,

a) an overall pattern is generated which is applied to the surface of the scale and the individual elements of which are randomly distributed,
b) to calibrate, the absolute distance of each element with respect to a mark ZERO is determined and stored
c) the elements of the overall pattern are linked to one another by operations
d) one of all possible operations is considered, the result of which is unique for each group of elements considered, after which the operation or the result thereof is stored
e) the encoder has several sensors in series for scanning / detecting the bit pattern, the number of which corresponds to the maximum number of elements in an elementary interval which are arranged at the pitch.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ketten von Sensoren vorhanden sind, die um Bruchteile von L zueinander verschoben sind zum absoluten Bestimmen von Bruchteilen von L.19. The apparatus according to claim 18, characterized in that there are multiple chains of sensors that are around fractions of L apart are shifted to the absolute determination of fractions of L.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 und/oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Information der Sensoren zeitrichtig erfaßt und verarbeitet wird.20. The apparatus according to claim 18 and / or 19, characterized in that the information from the sensors is recorded and processed correctly.

21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber zum Erfassen eines Teilmusters imstande ist, welches als Schattenbild des Maßstabes via Laserstrahl auf den Geber projiziert wird.21. The device according to one or more of claims 18 to 20, characterized, that the encoder is capable of detecting a partial pattern, which is a silhouette of the scale is projected onto the encoder via a laser beam.

22. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Schattenbild von einer Optik vergrößert ist, die vorzugsweise mikroskopartig aufgebaut ist.22. The device according to one or more of claims 18 to 21, characterized, that the silhouette is magnified by optics that are preferably microscopic is constructed.

23. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Optik und Maßstab Immersionsöl angeordnet ist, wobei die Vorrichtung eine Einrichtung zur Immersionsölversorgung aufweist. 23. The device according to one or more of claims 18 to 22, characterized, that between optics and scale immersion oil is arranged, the device has a facility for immersion oil supply.

24. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß dieselben flächigen Sensoren (CCD-Sensoren u. ä.) aufweist und die Abtastung des Musters sinngemäß linienförmig erfolgt.24. The device according to claim 18, characterized in that that the same flat sensors (CCD sensors, etc.) and the scanning of the pattern is essentially linear.