DE4017898A1 - Optical scanner for rotary or linear pulse generator - has shutter mask with separate channels with mutual phase shift - Google Patents

Abstract

The measuring scale of a pulse generator is optically scanned via shutter mask. Separate and mutually phase shifted channels are fitted in the latter. The adjacent channel pairse are each phase shifted by the same rate. The digital reception signals, obtained by scanning of the zero passage, are again mutually phase shifted by a given, uniform rate. The pairs of the digital output signals are logically EXOR interlinked. Pref. the mask contains four channels, with the phase shift between the channels obtained mechanically by their geometric arrangement, or spacing. Further channels may be provided for improved interference protection, inverted w.r.t. the first channels. ADVANTAGE - High resolution in low-cost circuit.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Abtastsystem für Dreh- oder Linearimpulsgeber, wobei die Maßeinteilung eines Impuls­ gebers optisch über eine Blendenmaske abgetastet wird.The invention relates to an optical scanning system for rotary or linear pulse generator, the division of a pulse sensor is optically scanned via an aperture mask.

Derartige Dreh- oder Linear-Impulsgeber sind in weitem Umfang gem. Fig. A bekanntgeworden.Such rotary or linear pulse generators are to a large extent. Fig. A became known.

Allen Ausführungsformen ist gemeinsam, daß in einem Gehäuse eine LED oder eine andere Lichtquelle wie z. B. eine Glühlampe ange­ ordnet ist und das Licht dieser Lichtquelle durchstrahlt eine ortsfest angeordnete Abtastblende, die gem. Fig. A eine Blenden­ maske enthält, wobei beispielsweise hier eine Blendenmaske 4 mit zwei Kanälen A, B dargestellt ist.All embodiments have in common that an LED or another light source such as. B. an incandescent lamp is arranged and the light from this light source shines through a fixedly arranged scanning aperture, which gem. Fig. A contains an aperture mask, for example here an aperture mask 4 with two channels A, B is shown.

Diese Blendenmaske 4 ist also ortsfest angeordnet und wird zum Beispiel von unten (in der Zeichenebene) von der Lichtquelle durchstrahlt. Das Licht tritt also durch die diese schlitzför­ migen Öffnungen in der Blendemaske 4 hindurch und trifft auf eine um die Drehachse 3 drehbar angeordnete Impulsscheibe für den Fall eines Drehgebers, während für den Fall eines Linear- Impulsgebers diese Drehscheibe als linear bewegbarer Schieber ausgebildet ist. Im Falle der Verwendung eines Linear-Impulsgebers ist es im übrigen auch bekannt, die Blendenmaske 4 selbst zu verschieben, während der lineare Maßstab mit der Maßstabsein­ teilung (Stricheinteilung 2) feststeht.This diaphragm mask 4 is thus arranged in a stationary manner and is irradiated by the light source, for example, from below (in the plane of the drawing). The light thus passes through these slit-shaped openings in the aperture mask 4 and strikes a pulse disc rotatably arranged about the axis of rotation 3 for the case of a rotary encoder, while in the case of a linear pulse generator this rotary disc is designed as a linearly movable slide. In the case of using a linear pulse generator, it is also known to move the diaphragm mask 4 itself, while the linear scale with the scale scale (line division 2 ) is fixed.

Der Einfachheithalber wird im folgenden nur noch ein Dreh-Im­ pulsgeber beschrieben, während in analoger Weise ein derartiger Linear-Impulsgeber aufgebaut ist.In the following, for the sake of simplicity, it will only be a rotary im pulse generator described, while in an analogous manner  Linear pulse generator is built.

Wie eingangs dargestellt tritt also das Licht über die Schlitze der ortsfest angeordneten Blendenmaske 4 hindurch und trifft in zugeordnete identische Schlitze 2, die in der drehbar angeord­ neten Scheibe 1 angeordnet sind. Die Schlitze bzw. Kanäle A, B in der ortsfesten Blendenmaske 4 in bezug zu den Schlitzen 2 in der drehbaren Impulsscheibe 1 sind genau fluchtend zueinander angeordnet. Jenseits der Dreh-Impulsscheibe ist nun eine optische Empfangsanordnung angebracht wie z. B. eine Fotodiode oder eine andere Empfangsanordnung.As shown at the outset, the light thus passes through the slots of the fixedly arranged diaphragm mask 4 and meets in assigned identical slots 2 which are arranged in the rotatably arranged disk 1 . The slots or channels A, B in the fixed diaphragm mask 4 with respect to the slots 2 in the rotatable pulse disk 1 are exactly aligned with each other. Beyond the rotary pulse disc, an optical receiving arrangement is now attached, such as. B. a photodiode or other receiving arrangement.

Verdreht man nun die Dreh-Impulsscheibe 1 in bezug zu der orts­ festen Blendenmaske 4, dann kommt es je nach dem Drehzustand zu einer Überdeckung, zu einer teilweisen Überdeckung oder zu einer vollständigen Gegenüberlage (Öffnungszustand) von­ einander gegenüberliegenden Schlitzen bzw. Kanälen A, B in der Blendenmaske 4 und in der drehbar angeordneten Impulsscheibe 1.If you now turn the rotary pulse disk 1 with respect to the fixed aperture mask 4 , then depending on the rotating state there is an overlap, a partial overlap or a complete opposite (opening state) of opposing slots or channels A, B in the aperture mask 4 and in the rotatable pulse disk 1 .

Die Schlitze 2 in der Impulsscheibe sind rundum laufend in gleichem Abstand voneinander angeordnet und entsprechen in ihren Abmessungen genau den Abmessungen der Schlitze auf der Blenden­ maske 4.The slots 2 in the pulse disk are arranged all around the same distance from each other and their dimensions correspond exactly to the dimensions of the slots on the mask 4 .

Die Blendenmaske ist nicht umlaufend angeordnet, sondern sie ist geometrisch begrenzt und erstreckt sich zum Beispiel über einen Winkelbereich von 5 bis beliebig vielen Winkelgraden. Im Bild 3 sind 7 Winkelgrade der Maske dargestellt.The diaphragm mask is not arranged all around, but is geometrically limited and extends, for example, over an angular range from 5 to any number of angular degrees. Figure 3 shows 7 degrees of the mask.

Die Schlitze bzw. Kanäle A, B auf der Blendenmaske sind durch einen genau definierten Abstand voneinander getrennt und bilden so Kanäle, wobei im Bild 1 eine Blendenmaske 4 mit zwei Kanälen A, B dargestellt ist. The slots or channels A, B on the diaphragm mask are separated from one another by a precisely defined distance and thus form channels, a diaphragm mask 4 with two channels A, B being shown in FIG .

Unten im Bild 3 ist eine Blendenmaske mit ingesamt vier Kanälen dargestellt, wobei die Kanäle A und B jeweils invertiert sind und die Kanäle und bilden.At the bottom of Figure 3, an aperture mask is shown with a total of four channels, channels A and B being inverted and forming channels and.

Eine Lichtempfangsanordnung wird also bei einer Verdrehung der Dreh-Impulsscheibe sinusförmig moduliert, wie es im Bild 2 dargestellt ist.A light receiving arrangement is thus modulated sinusoidally when the rotary pulse disk is rotated, as shown in Figure 2.

Durch die fortlaufende Abschattung, teilweise Überdeckung und vollständige Überdeckung der Fenster auf der Dreh-Impulsscheibe in bezug zu den Fenstern in der jeweiligen Blendenmaske Kanal A und Kanal B kommt es also beispielsweise beim Kanal A auf der Empfangsanordnung zu dem sinusförmigen Signalverlauf.Due to the continuous shading, partial coverage and complete coverage of the windows on the rotary pulse disc in relation to the windows in the respective aperture mask channel A and channel B occur in channel A, for example the receiving arrangement for the sinusoidal waveform.

Es ist nun bekannt, zwischen dem Kanal A und dem Kanal B einen derartigen Abstand zu machen, daß dieser Abstand nicht genau der Strichteilung entspricht, sondern daß dieser Abstand einen bestimmten Phasenversatz aufweist, der im vorliegenden Aus­ führungsbeispiel z. B. T/4 ausmacht, d. h. es handelt sich um einen Phasenversatz von 90 Grad. Das entspricht einer 1/4-Strichteilung. Der Buchstabe T gibt hierbei die Teilung an.It is now known to have one between channel A and channel B. to make such a distance that this distance is not accurate the line division corresponds, but that this distance one has certain phase offset, which in the present Aus example of leadership B. makes up T / 4, d. H. It is a 90 degree phase shift. This corresponds to a 1/4 line division. The letter T indicates the division.

Aufgrund dieses Phasenversatzes zwischen dem Kanal A und dem Kanal B erhält man dementsprechend auch wie im Bild 2 gem. dem Stand der Technik dargestellt, einen zum Kanal A, und zwar um eine 1/4-Strichteilung verschobenen Kanal B.Due to this phase shift between channel A and channel B, you also get as shown in Figure 2. shown in the prior art, a channel B shifted by a 1/4 line division

Ebenso ist Stand der Technik eine Anordnung nach Bild 3, wo in Er­ weiterung zu Bild 1 eine Blendenmaske mit Komplement-Signalen dargestellt ist.The state of the art is also an arrangement according to Figure 3, where an aperture mask with complement signals is shown in extension to Figure 1.

Auch hier ist die beschriebene Phasenverschiebung zwischen dem Kanal A und dem Kanal B bzw. zwischen dem Kanal und dem Kanal dargestellt und gleich. The phase shift described here is also between the channel A and the channel B or between the channel and the Channel shown and the same.  

Man erhält dann gem. Bild 4 (Stand der Technik) wiederum eine Phasenverschiebung zwischen dem Kanal A und dem Kanal B und in analoger Weise natürlich auch zwischen den invertierten Signalen A und B.You then get acc. Figure 4 (prior art) again shows a phase shift between channel A and channel B and, of course, in an analogous manner also between inverted signals A and B.

Das digitale Signal A′, B′ wird dann als Geber-Ausgangssignal er­ reicht.The digital signal A ', B' is then used as an encoder output signal enough.

Aus Bild 4 ist also erkennbar, daß jeweils die Nulldurchgänge der Signale A und A sowie B und B erfaßt werden und dement­ sprechend die digitalen Ausgangssignale am Geber mit A′ und B′ erzeugt werden.From Figure 4 it can be seen that the zero crossings of the signals A and A as well as B and B are detected and accordingly the digital output signals are generated on the encoder with A 'and B'.

Dies ist also Stand der Technik, daß man lediglich bei den sinusförmigen Verläufen, die phasenverschoben zueinander sind, die Nulldurchgänge erkennt.So this is state of the art that you can only with the sinusoidal courses that are out of phase with each other, recognizes the zero crossings.

Ebenso ist Bild 5 gem. der DE-PS 25 10 113 Stand der Technik, wo man erkennt, daß die Signale S1 und S2 mehrfach abgetastet werden. Es handelt sich also wiederum um zwei zueinander phasenverschobene sinusförmige Signale von einem Kanal A und einem Kanal B, wobei diese Signalverläufe der Kanäle A und B mehrfach abgetastet werden, indem zwei voneinander getrennte Schwellen S1 und S2 vorgesehen sind, und jeweils der Durchgang durch das Schwellensignal dieser beiden Kurven A und B zur Erzeugung eines digitalen Ausgangssignales verwendet wird.Likewise, Figure 5 is acc. DE-PS 25 10 113 prior art, where you can see that the signals S 1 and S 2 are sampled several times. So there are again two phase-shifted sinusoidal signals from a channel A and a channel B, these signal profiles of channels A and B being sampled several times by providing two mutually separate thresholds S 1 and S 2 , and the passage through the threshold signal of these two curves A and B is used to generate a digital output signal.

Man erkennt hierbei, daß dementsprechend für die Schwelle S1 beim Signal A eine digitale Ausgangskurve A1 erzeugt wird, während in analoger Weise für die Schwelle S2 bei dem Signal A ein digitales Ausgangssignal A2 erzeugt wird. In analoger Weise erfolgt dies für die Ausgangssignale B1 und B2.It can be seen here that a digital output curve A 1 is accordingly generated for the threshold S 1 for the signal A, while a digital output signal A 2 is generated in an analogous manner for the threshold S 2 for the signal A. This takes place in an analogous manner for the output signals B 1 and B 2 .

Die Signale A1 und A2 werden nun EXOR miteinander verknüpft, d. h. wenn die beiden Signale A1 und A2 unterschiedlich von­ einander sind, wird ein Ausgangssignal JA erzeugt.The signals A 1 and A 2 are now linked EXOR with one another, ie if the two signals A 1 and A 2 are different from one another, an output signal YES is generated.

In analoger Weise wird das EXOR-Signal für die Signalverläufe B1 und B2 erzeugt, wobei hierbei die Kurve JB erzeugt wird.The EXOR signal for the signal profiles B 1 and B 2 is generated in an analogous manner, the curve JB being generated here.

Das Signal ZT wird dann dadurch erreicht, indem eine NAND-Ver­ knüpfung zwischen den Signalen JA und JB durchgeführt wird, d. h. nur wenn beide Signale gleichzeitig Null sind wird ein positives Ausgangssignal im Kanal ZT erzeugt.The signal ZT is then achieved by a NAND ver connection between the signals JA and JB is carried out, d. H. only if both signals are zero at the same time becomes on positive output signal generated in channel ZT.

Mit dem Signalverlauf im Kanal ZT erfolgt also eine Verdop­ pelung der ansonsten vorhandenen Impulse, wodurch die Auflösung der gesamten Anordnung ebenfalls verdoppelt wird.The signal curve in channel ZT is therefore doubled pelung of the otherwise existing impulses, whereby the resolution the entire arrangement is also doubled.

Nachteil der genannten Anordnung nach dem Stand der Technik ist, daß die Sinusverläufe A und B sehr konstant gehalten werden müssen, d. h. es darf weder eine Phasenverschiebung oder Phasen­ trift vorliegen noch darf eine Verschiebung in der Amplitude vorliegen. Insbesondere gehen ungewollte und unerwünschte Am­ plitudenveränderungen in den Signalverläufen der Signale A und B stark in das Meßergebnis ein. Derartige Amplitudenverläufe entstehen zum Beispiel beim einem Taumeln der Dreh-Impulsscheibe, wenn diese nicht 100%ig winklig zur Achse steht. Ebenso entstehen derartige Fehler bei einem exzentrischen Versatz der Dreh-Im­ pulsscheibe in bezug zu ihrer Drehachse. Die mechanischen Anfor­ derungen (Toleranzen) sind bei derartiger Signalerzeugung sehr hoch.The disadvantage of the arrangement according to the prior art is that the sine waveforms A and B are kept very constant must, d. H. there may be no phase shift or phases there is still a shift in amplitude are available. In particular, unwanted and unwanted am changes in amplitude in the signal profiles of the signals A and B strongly into the measurement result. Such amplitude curves arise, for example, when the rotary impulse disk tumbles, if it is not 100% angled to the axis. Likewise arise such errors with an eccentric offset of the rotary Im pulse disc with respect to its axis of rotation. The mechanical requirements Changes (tolerances) are very much with such signal generation high.

Ein optisches Abtastsystem der genannten Art ist auch aus der US-PS 42 25 931 bekannt. Dort ist allerdings ein sehr hoher Schaltungsaufwand erforderlich, wobei besondere Bauteile zum Beispiel ein Microprozessor eingesetzt werden muß, um die Än­ derungen in der Schwankung der sinusförmigen Verläufe zu kom­ pensieren. An optical scanning system of the type mentioned is also from the US-PS 42 25 931 known. However, there is a very high one Circuit effort required, with special components for Example a microprocessor must be used to change the changes in the fluctuation of the sinusoidal curves retire.  

Die gleiche Kritik gilt für die DE-OS 27 29 697, wo in Ver­ bindung mit einer optischen Abtastung von Impulsmarken eben­ falls ein sehr hoher Schaltungsaufwand getroffen werden muß.The same criticism applies to DE-OS 27 29 697, where in Ver binding with an optical scanning of pulse marks if a very high amount of circuitry has to be taken.

Aus der DE-OS 37 32 962 ist bereits eine Vielfachabtastung der Sinuskurve bekannt, wo jedoch die Abtastung in Verbindung mit Amplitudenveränderungen erfolgt, was mit einem sehr hohen Schaltungsaufwand verbunden ist.DE-OS 37 32 962 is already a multiple scan known as the sine curve, but where the sampling is related with amplitude changes, which occurs with a very high Circuit effort is connected.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Dreh-Impulsgeber bzw. einen Linear-Impulsgeber der ein­ gangs genannten Art so weiter zu bilden, daß eine hohe Auflösung erreicht wird, ohne einen hohen Schaltungsaufwand betreiben zu müssen, um die Amplitude des Sinusignals konstant zu halten.The present invention is therefore based on the object a rotary pulse generator or a linear pulse generator gangs mentioned kind so that a high resolution is achieved without a lot of circuitry to have to keep the amplitude of the sine signal constant.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß in der Blendenmaske mindestens mehr als zwei geometrisch voneinander getrennte und zueinander phasen­ verschobene Kanäle vorhanden sind, wobei paarweise benachbarte Kanäle jeweils um das gleiche Maß zueinander phasenverschoben sind und daß die durch die Abtastung des Nulldurchgangs ge­ wonnenen digitalen Empfangssignale wiederum zueinander, um ein bestimmtes gleichmäßiges Maß phasenverschoben sind und daß ferner jeweils paarweise diese digitalen Ausgangssignale EXOR miteinander verknüpft werden.To achieve the object, the invention is thereby characterized in that at least more than in the aperture mask two geometrically separated and phase to each other shifted channels are present, with adjacent pairs Channels are out of phase with each other by the same amount are and that the ge by scanning the zero crossing won digital received signals in turn to each other a certain uniform measure is out of phase and that further each pair of these digital output signals EXOR can be linked together.

Mit der gegebenen technischen Lehre wird der wesentliche Fort­ schritt erreicht, daß für jeweils paarweise erfaßte digitale Signale genau eine Signalverdoppelung festgestellt werden kann, wenn eine EXOR-Verknüpfung zwischen den jeweils paarweisen digitalen Ausgangssignalen der Empfangseinrichtung vorgenommen wird.With the given technical teaching, the essential continuation step achieved that for each paired digital Signals exactly one signal doubling can be determined if there is an EXOR link between the pairs digital output signals of the receiving device becomes.

Es gehört hierbei zum Stand der Technik, jeweils einen Signal­ verlauf EXOR zu verknüpfen (z. B. die Kanäle A und B) und einen weiteren Signalverlauf ebenfalls EXOR verknüpft herzustellen, wie z. B. bei den Kanälen C und D. Dies wird nach dem Stand der Technik in der nachfolgenden Auswerteschaltung zur Erken­ nung der Drehrichtung des Dreh-Impulsgebers bzw. des Liniar- Impulsgebers benötigt.One signal is part of the prior art  course EXOR to link (e.g. channels A and B) and one to produce another signal curve also EXOR linked, such as B. for channels C and D. This is according to the state the technology in the subsequent evaluation circuit for detection direction of rotation of the rotary pulse generator or the linear Impulse generator needed.

Mit der EXOR-Verknüpfung von paarweise vorhandenen Kanälen wird also die gewünschte Impulsverdoppelung durchgeführt, wo­ durch bei gleichbleibenden Schaltungsaufwand die Auflösung der gesamten Anordnung verdoppelt wird.With the EXOR combination of channels in pairs So the desired pulse doubling is carried out where through the resolution with the same circuit complexity the entire arrangement is doubled.

Wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist nun, daß willkürlich gewählte Schwellen zur Erzeugung eines digitalen Ausgangssignales vermieden werden. Derartige Schwellen, wie sie vorstehend beschrieben wurden, haben den großen Nachteil, daß eben hier eine Signaltrift zu einer Verfälschung des Aus­ gangssignales führt. Erfindungsgemäß wird nun lediglich der Nulldurchgang festgestellt, wobei jetzt klar ist, daß ent­ sprechende Amplitudenänderungen keinen Einfluß mehr auf das digital erzeugte Ausgangssignal haben, weil eben nur der Null­ durchgang festgestellt wird und nicht irgendwelche Amplituden­ werte zur Herstellung eines digitalen Ausgangssignales herange­ zogen werden.An essential feature of the present invention is that arbitrarily chosen thresholds for the generation of a digital one Output signals can be avoided. Such thresholds, such as they have been described above have the major disadvantage that here is a signal drift to falsify the end leads signals. According to the invention, only the Zero crossing found, it is now clear that ent speaking amplitude changes no longer affect the have digitally generated output signal because only the zero continuity is determined and not any amplitudes values for producing a digital output signal be drawn.

Hier liegt der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung, die also vorsieht, die Impulsvervielfachung durch die Erzeu­ gung mehrerer, phasenverschobener Signale zu erreichen und dabei den Nulldurchgang bei der Auswertung der sinusförmigen Empfangs­ signale zur Erzeugung der digitalen Ausgangssignale heranzuziehen und dann paarweise die sinusförmigen Signale von phasenversetzt zueinander angeordneten Kanälen mit einer EXOR-Verknüpfung zu verknüpfen.This is the main advantage of the present invention, which therefore provides for the multiplication of impulses by the producers to achieve multiple, phase-shifted signals while doing so the zero crossing when evaluating the sinusoidal reception to use signals to generate the digital output signals and then paired the sinusoidal signals out of phase channels arranged to each other with an EXOR link link.

Die Erfindung wird nun im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert, wobei aus der nachfolgenden Beschreibung weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung hervorgehen. Es zeigtThe invention will now be described with reference to drawings  explained in more detail, with more from the following description Features and advantages of the invention emerge. It shows

Fig. A ein optisches Abtastsystem mit einem Drehimpulsgeber nach dem Stand der Technik, Fig. A a scanning optical system having a rotary encoder according to the prior art,

Bild 1 eine Blendenmaske mit zwei Kanälen nach dem Stand der Technik, Figure 1 an aperture mask with two channels according to the prior art,

Bild 2 die Phasenbeziehung zwischen Kanal A und Kanal B nach Bild 1 gem. dem Stand der Technik, Figure 2 shows the phase relationship between channel A and channel B according to Figure 1. the state of the art,

Bild 3 eine Blendenmaske mit Komplement-Signalen nach dem Stand der Technik, Figure 3 an aperture mask with complement signals according to the prior art,

Bild 4 die Komplement-Signale und Geberausgangssignale gem. der Blendenmaske nach Bild 3 nach dem Stand der Technik, Figure 4 the complement signals and encoder output signals acc. the aperture mask according to Figure 3 according to the state of the art,

Bild 5 ein Beispiel einer Mehrfachabtastung, wo ein Sinussignal mit zwei Referenzpunkten abgetastet wird nach dem Stand der Technik, Figure 5 an example of a multi-scan, where a sinusoidal signal with two reference points is sampled according to the prior art,

Bild 6 eine Blendenmaske mit der Lage der Schlitzblenden zu­ einander gem. der Erfindung, Figure 6 shows an aperture mask with the position of the slotted apertures in relation to each other. the invention,

Bild 7 die Phasenlage der Analogsignale mit einer Blendenmaske nach Bild 6, gem. der Erfindung, Figure 7 shows the phase relationship of the analog signals with an aperture mask according to Figure 6, acc. the invention,

Bild 8 die erreichte Impulsverdoppelung durch logische Ver­ knüpfung der Signale gem. der Erfindung. Figure 8 the pulse doubling achieved by logically linking the signals acc. the invention.

Nach der Erfindung ist es wichtig, daß der Phasenversatz zwischen den Kanälen A, B, C und D (vergl. Bild 6) in der Blendenmaske selbst hergestellt wird, d. h. also durch geometrische Tren­ nung und entsprechende Abstandsbildung zwischen den benach­ barten paarweise zusammenzufassenden Kanälen A und B sowie C und D.According to the invention, it is important that the phase shift between the channels A, B, C and D (see Fig . 6) is made in the diaphragm mask itself, that is to say by geometric separation and appropriate formation of spacing between the adjacent channels A to be summarized and B and C and D.

Eine derartige Phasenverschiebung wird also nicht elektronisch hergestellt, wie es teilweise auch bekannt ist und was mit relativ hohen Schaltungsaufwand verbunden ist und im übrigen ungenau ist, sondern es wird eine geometrische Lösung vorge­ schlagen.Such a phase shift does not become electronic made, as it is also known and what with relatively high circuit complexity is connected and otherwise is inaccurate, but a geometric solution is proposed beat.

Die Erfindung wird also in den Bildern 6, 7 und 8 allein darge­ stellt, wobei Bild 6 eine derartige Blendenmaske mit vier phasen­ versetzt zueinander angeordneten Kanälen A-D zeigt.The invention is thus in Figures 6, 7 and 8, alone Darge, wherein Figure 6 phases such an aperture mask with four mutually offset channels AD shows.

Hierbei ist noch darüber hinausgehend dargestellt, daß inver­ tierte Kanäle bis wodurch gem. Bild 7 eine verbesserte Störfestigkeit erreicht wird.Here it is also shown that inverted channels up to what gem. Figure 7 improved immunity to interference is achieved.

In Bild 7 ist nämlich bei der Kurve A beispielsweise auch das invertierte Signal dargestellt, wobei man sieht, daß gerade diese Signalverläufe den gleichen Nulldurchgang haben und dieser Nulldurchgang wird nun erfindungsgemäß sehr leicht erkannt und ausgewertet. Wenn man also zur Auswertung noch das inver­ tierte Signal bis hinzuzieht, erhält man eine noch ver­ besserte Störsicherheit im Vergleich zu der einfachen Auswer­ tung, wie sie im Bild 7 dargestellt ist.In Fig. 7, curve A, for example, also shows the inverted signal, where it can be seen that these signal profiles have the same zero crossing and this zero crossing is now very easily recognized and evaluated according to the invention. So if you add the inverted signal to for evaluation, you get an even better interference immunity compared to the simple evaluation as shown in Figure 7.

Der Buchstabe T ist die Teilung und der Buchstabe V ist die Phasenverschiebung der einzelnen Kanäle.The letter T is the division and the letter V is the Phase shift of the individual channels.

Zwischen dem Kanal A und B ist hierbei in Bild 6 eine Phasen­ verschiebung von zwei Mal also 2×V gegeben, während ebenso zwischen dem Kanal C und D eine Phasenverschiebung von ebenso 2×V gegeben ist.In Figure 6 there is a phase shift of two times between channels A and B, i.e. 2 × V, while there is also a phase shift of likewise 2 × V between channels C and D.

Die Kanäle A und B sowie die Kanäle C und D werden nachfolgend dann paarweise miteinander verknüpft.Channels A and B as well as channels C and D are as follows  then linked in pairs.

Wenn man nun aus Bild 7 die Nulldurchgänge meßtechnisch er­ faßt, bekommt man die digitalen Signale gem. Bild 8.If you measure the zero crossings from Figure 7, you get the digital signals acc. Image 8.

Wenn man nun die Kanäle A und B, C und D paarweise über eine EXOR-Verknüpfung miteinander verknüpft, erhält man die digitalen Ausgangssignale, wie sie im Bild 8 an der vorletzten und der letzten Apsise angegeben sind.If you now link channels A and B, C and D in pairs using an EXOR link, you get the digital output signals as shown in Figure 8 on the penultimate and the last apse.

Es handelt sich also hierbei um verdoppelte Signale, die in bezug ihrer Frequenz im Vergleich zu dem digitalen Ausgangs­ signal A und B verdoppelt sind, wobei die Phasenlage beibehalten bleibt.It is therefore doubled signals that in in terms of their frequency compared to the digital output signal A and B are doubled, maintaining the phase position remains.

Diese verdoppelten Ausgangssignale sind die Ausgangssignale des Drehgebers bzw. des Lineargebers. Für jeden Schritt, den nun bei der Verdrehung die Dreh-Impulsscheibe zu der ortsfesten Blendenmaske ausführt, ergibt sich hierbei ein Impuls beim Aus­ gangssignal, wobei - wie dargestellt - das Ausgangssignal nun erfindungsgemäß verdoppelt ist. In der obigen Beschreibung wurde bisher lediglich angegeben, daß eine Verdoppelung des Ausgangssignals durch eine paarweise Verknüpfung von vier Kanälen vorgenommen wird.These doubled output signals are the output signals of the rotary encoder or the linear encoder. For every step that now when turning the rotary pulse disc to the stationary Executes the aperture mask, this results in an impulse when switching off output signal, whereby - as shown - the output signal now is doubled according to the invention. In the description above So far it has only been stated that a doubling of the Output signal by pairing four channels is made.

Es liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung, auch andere Vervielfachungen des Ausgangssignals zu erreichen, nämlich zum Beispiel Verdreifachungen, Vervierfachungen und ganzzahlige Werte mehr.It is within the scope of the present invention, others as well To achieve multiplications of the output signal, namely for example tripling, quadrupling and integer Values more.

Bei einer Vervierfachung müßten dann in analoger Weise 8 Kanäle vorhanden sein, wobei jeweils 4 Kanäle EXOR verknüpft werden und dann die erhaltenen Ausgangssignale wiederum nochmals EXOR verknüpft werden. With a fourfold increase, 8 channels would then have to be used in an analogous manner be present, whereby 4 channels are linked EXOR and then the received output signals again EXOR be linked.  

Es wird dann insgesamt eine Vervierfachung des Ausgangssignals erreicht.The output signal will then quadruple overall reached.

Mit der gegebenen technischen Lehre wird also der wesentliche Vorteil erreicht, daß unabhängig von Amplituden eine Auswertung erfolgen kann, was mit relativ geringem Schaltungsaufwand erfolgt. Wichtig hierbei ist, daß mit ein und derselben Schlitzscheibe, die bereits schon in der Regel bei vorhandenen Dreh-Impulsgebern vorhanden ist, diese Schlitzscheibe weiter verwendet werden kann und nur die ortsfeste Blendenmaske nach der vorliegenden Erfindung durch eine entsprechende Blendenmaske nach Bild 6 beispielsweise ausgewechselt werden muß.With the given technical teaching, the main advantage is achieved that an evaluation can take place independently of amplitudes, which is done with relatively little circuitry. It is important here that with one and the same slotted disk, which is usually already present with existing rotary pulse generators, this slotted disk can continue to be used and only the fixed aperture mask according to the present invention can be replaced, for example, by a corresponding aperture mask according to Figure 6 got to.

Weiterer Eingriffe bedarf es hierbei nicht. Mit Ausnahme der erfindungsgemäßen Schaltungsauswertung, die jedoch relativ einfach vonstatten geht.No further intervention is required. With the exception of Circuit evaluation according to the invention, but relative just happens.

Ich habe es den EXOR verknüpften Kanälen A ⊕ B den Buchstaben E zugeordnet und den EXOR verknüpften Kanälen C ⊕ D den Buch­ staben F.I have it the EXOR linked channels A ⊕ B the letter E assigned and the EXOR linked channels C ⊕ D the book letter F.

Wichtig ist im übrigen, daß man aus dem erfindungsgemäßen Dreh- Impulsgeber bzw. Lineargeber nicht nur die verdoppelten Signal­ kanäle E und F herausführen kann, sondern daß man ebenso auch die digitalen Einfachsignale A und B zur Verfügung hat.It is important, moreover, that from the rotary according to the invention Pulse encoder or linear encoder not only the doubled signal channels E and F can lead out, but that you can also has the digital single signals A and B available.

Sollte sich also bei irgendwelchen Schaltungen herausstellen, daß die Grenzfrequenz für die Auswertung der Signale E und F überschritten wird, kann auf die einfache Frequenz der Signale A bis D zurückgegriffen werden und dennoch eine präzise Aus­ wertung erfolgen.So if it turns out with any circuits, that the cutoff frequency for the evaluation of the signals E and F can be exceeded on the simple frequency of the signals A to D can be used and still a precise off evaluation.

Insbesondere ist wichtig, daß man während der schnellen Verfahr­ weise, d. h. also während der schnellen Verdrehung auf Signale der Kanäle A bis D zurückgreift, während bei einer langsamen Annäherung, wo es auf höchste Genauigkeit und Auflösung an­ kommt, auf die Signalverläufe der Kanäle E und F zurückge­ griffen wird.In particular, it is important that you move quickly wise, d. H. so during the rapid twisting on signals of channels A to D, while a slow one  Approach where maximum accuracy and resolution are required comes back to the waveforms of channels E and F is gripped.

Aus den Darlegungen zur Erfindung wird deutlich, daß hier ein neues optisches Abtastsystem vorgeschlagen wird, das insbe­ sondere wegen der Erfassung der Nulldurchgänge nicht den Elek­ tronikaufwand erfordert, der beim Stand der Technik notwendig ist.From the explanations of the invention it is clear that here new optical scanning system is proposed, in particular especially because of the detection of the zero crossings not the elec Requires electronics, which is necessary in the prior art is.

Nach der Erfindung werden im wesentlichen in technisch einfacher Art innerhalb der Blendenmaske mehrere Blenden untergebracht, wobei immer ein um T/4 versetztes Blendenpaar, also immer zwei Kanäle zusammengehören. Der Abstand der jeweiligen Blendensysteme, die alle die gleiche Stricheinteilung besitzen, beträgt V=T/(2×K), wobei T die Teilung des Linienrasters ist (bei Angabe in Winkeln: T=360 Grad) und K die Anzahl der Kanäle.According to the invention are essentially technically simpler Type housed several apertures within the aperture mask, where always a pair of apertures offset by T / 4, so always two Channels belong together. The distance between the respective aperture systems, which all have the same line division, is V = T / (2 × K), where T is the division of the line grid (if specified in angles: T = 360 degrees) and K the number of channels.

Stellt man zum Beispiel eine Maske mit 4 Kanälen mit den je­ weiligen Abständen V=T/8=45 Grad, so erhält man nach der Licht­ schranke 4 Ausgangssignale, die jeweils um 45 Grad phasenver­ schoben sind (Bild 6 und 7). Die am Ausgang des Drehgebers benötigten Rechtecksignale werden in an sich bekannter Weise mit einer einfachen Komparatorschaltung erzeugt, bei welcher eine einstellbare Spannungsreferenz den Triggerpunkt bildet.For example, if you put a mask with 4 channels with the respective distances V = T / 8 = 45 degrees, you get 4 output signals after the light barrier, which are phase-shifted by 45 degrees ( Figures 6 and 7). The square-wave signals required at the output of the rotary encoder are generated in a manner known per se using a simple comparator circuit in which an adjustable voltage reference forms the trigger point.

Erfindungsgemäß wird nun eine logische Verknüpfung (A ⊕ B und C ⊕ D) vorgenommen, wobei ein Ausgangssignal entsteht, mit einer erwünschten Impulsvervielfachung von K/2. Bei obengenanntem Beispiel wird eine Impulsverdoppelung erreicht, wobei die Aus­ gangsschnittstelle der eines "normalen" Incrementalgebers ent­ spricht (Bild 8).According to the invention, a logical combination (A ⊕ B and C ⊕ D) is now carried out, producing an output signal with a desired pulse multiplication of K / 2. In the above example, pulse doubling is achieved, with the output interface corresponding to that of a "normal" incremental encoder ( Figure 8).

Bei dem oben dargelegten neuen optischen Abtastsystem nach der Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:The new optical scanning system set forth above The following advantages of the invention are achieved:

• - einfache elektronische Realisierung, auch bei sehr ungenauen Sinussignalen an der Lichtschranke,- Simple electronic implementation, even with very inaccurate Sinusoidal signals at the light barrier,
• - keine Erhöhung der Anforderungen an die Mechanik und Optik- no increase in the requirements for mechanics and optics
• - keine Änderung der Impulsscheibe,- no change of the pulse disk,
• - gleichbleibende Geber-Schnittstelle ohne zusätzliche Änderungen.- constant encoder interface without additional changes.

ZeichnungslegendeDrawing legend

01 Impulsscheibe
02 Schlitze
03 Drehachse
04 Blendenmaske 01 pulse disk
02 slots
03 axis of rotation
04 aperture mask

Claims (4)

1. Optisches Abtastsystem für Dreh- oder Linear-Impulsgeber, wobei die Maßeinteilung eines Impulsgebers optisch über eine Blendenmaske abgetastet wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Blendenmaske mindestens mehr als zwei geometrisch voneinander getrennte und zuein­ ander phasenverschobene Kanäle vorhanden sind, wobei paarweise benachbarte Kanäle jeweils um das gleiche Maß zueinander phasen­ verschoben sind und daß die durch die Abtastung des Nulldurch­ gangs gewonnenen digitalen Empfangssignale wiederum zueinander, um ein bestimmtes gleichmäßiges Maß phasenverschoben sind und daß ferner jeweils paarweise diese digitalen Ausgangssignale EXOR miteinander verknüpft werden.1. Optical scanning system for rotary or linear pulse generators, the scale of a pulse generator being optically scanned via an aperture mask, characterized in that there are at least more than two geometrically separated and phase-shifted channels in the aperture mask, with adjacent pairs in pairs Channels are each phase-shifted from each other and that the digital reception signals obtained by scanning the zero crossing are in turn shifted from one another by a certain uniform amount, and that these digital output signals EXOR are also linked in pairs. 2. Optisches Abtastsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 4 Kanäle A, B, C, D in der Blendenmaske vorgesehen sind, wobei der Phasenversatz zwischen den Kanälen A, B, C, D auf mechanische Art durch geometrische Anordnung bzw. Abstandsbildung der Kanäle in der Blendenmaske erreicht wird.2. Optical scanning system according to claim 1, characterized characterized in that 4 channels A, B, C, D in the  Aperture mask are provided, the phase shift between the channels A, B, C, D in a mechanical way through geometric Arrangement or spacing of the channels in the mask is achieved. 3. Optisches Abtastsystem nach den Ansprüchen 1 und 2, d a durch gekennzeichnet, daß in der Blenden­ maske für eine verbesserte Störsicherheit weitere Kanäle , , , vorgesehen sind, die zu diesen Kanälen A, B, C, D in­ vertiert ausgeführt sind.3. Optical scanning system according to claims 1 and 2, d a characterized in that in the bezels mask for improved interference immunity, additional channels, ,, are provided which correspond to these channels A, B, C, D in are vertical. 4. Optisches Abtastsystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kanäle A, B, C, D einen Phasenversatz von V=T/(2×K) aufweisen (T=Teilung in Winkelgraden, K=Anzahl der Kanäle).4. Optical scanning system according to claims 1 to 3, since characterized in that channels A, B, C, D have a phase shift of V = T / (2 × K) (T = division in angular degrees, K = number of channels).