DE4410955A1 - Absolutwert-Codierer und Ausgangssignal-Korrekturverfahren bei einem Absolutwert-Codierer - Google Patents
Absolutwert-Codierer und Ausgangssignal-Korrekturverfahren bei einem Absolutwert-CodiererInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Abso
lutwert-Codierer zum Detektieren der absoluten Position
einer Werkzeugmaschine und dergleichen mit einem hohen
Maß an Genauigkeit und Zuverlässigkeit sowie auf ein
Ausgangssignal-Korrekturverfahren für einen Absolutwert-
Codierer.
Fig. 8 zeigt ein Blockdiagramm eines Absolutwert-Codier
ers, der in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 4-
213021 offenbart ist. In der Zeichnung bezeichnet Be
zugszeichen 1 eine drehbare Hauptskala, auf der ein
Absolutcodemuster 1a und ein Inkrementalmuster 1b
parallel zueinander angebracht sind. 2 bezeichnet ein
lichtemittierendes Element, das dem Absolutcodemuster 1a
und dem Inkrementalmuster 1b gemeinsam ist, 3 eine
asphärische Kollimatorlinse zum Bilden eines parallelen
Strahls aus dem Licht von dem lichtemittierenden Element
2, 4a ein lichtempfangendes Element zum Detektieren des
Absolutcodemusters, 4b ein lichtempfangendes Element zum
Detektieren des Inkrementalmusters, 5 eine ein Muster 5a
aufweisende Indexskala für das Inkrementalmuster, und 6
eine asphärische Kollimatorlinse zum Konvergieren des
durch das Inkrementalmusters 1b hindurchgetretenen
Lichts.
Weiterhin bezeichnet 7 eine Stromsteuerschaltung, die
ein helles Beleuchten des lichtemittierenden Elements 2
nur für eine erforderliche Zeitdauer veranlaßt, die zum
Abtasten des Absolutcodemusters 1a bei Eingabe eines
wahlweisen Anforderungssignals notwendig ist, und sodann
auf die minimale Lichtemission übergeht, die zum Detek
tieren des Inkrementalmusters 1b erforderlich ist. 8
bezeichnet eine Signalverarbeitungsschaltungseinrich
tung, die eine Verarbeitungsschaltung 8a zum Verarbeiten
des von dem lichtempfangenden Elements 4a empfangenen
Signals und eine Verarbeitungsschaltung 8b zum Verar
beiten des von dem lichtempfangenden Elements 4b em
pfangenen Signals aufweist. Außerdem bezeichnet 9 eine
Steuerschaltung, die einen Speicher 10 innerhalb der
Steuerschaltung 9 und eine Energiequelle 11 außerhalb
der Steuerschaltung 9 aktiviert, wie dies im folgenden
noch beschrieben wird.
Der in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildete
erste, herkömmliche Absolutwert-Codierer kann die Abso
lutwert-Information durch das Absolutcodemuster 1a und
das lichtempfangende Element 4a feststellen und außerdem
das bei der Rotation der Hauptskala 1 auftretende Im
pulssignal durch das Inkrementalmuster 1b und das licht
empfangende Element 4b feststellen. Nach dem hellen Be
leuchten des lichtemittierenden Elements 2 und dem Aus
lesen des Ausgangswerts der Absolutposition aus dem Ab
solutcodemuster 1a bei Eingabe eines Anforderungssignals
wird somit das von dem lichtempfangenden Element 4b de
tektierte Impulssignal zum kontinuierlichen Feststellen
und Aktualisieren der Absolutposition integriert.
Fig. 9 zeigt ein Diagramm des Absolutwert-Codierers,
wobei die Zeitachse die Abszisse ist, zur Veranschau
lichung der Aktivierung hinsichtlich der zeitlichen Ab
folge. Bei Empfang eines externen Anforderungssignals
von einer Steuerung, wie z. B. von einem Servoverstärker
oder einer numerisch gesteuerten Einheit bzw. NC-Ein
heit, wird das Signal von der Steuerschaltung 9 in die
Stromsteuerschaltung 7 eingegeben, und es fließt ein
relativ hoher Strom zu dem lichtemittierenden Element 2
zur Erzielung einer intensiven Lichtemission. Zu diesem
Zeitpunkt wird das Ausgangssignal des lichtempfangenden
Elements 4a durch die Signalverarbeitungsschaltung 8a
als Absolutwertsignal in die Steuerschaltung 9 einge
geben.
Nach dem Speichern des Absolutwertsignals in einem
Speicher 10 tastet die Steuerschaltung 9 das Inkrementalmuster
1b über das lichtempfangende Element 4b und
die Signalverarbeitungsschaltung 8b ab, und zwar nicht
nur zum Starten des Zählvorgangs des Inkrementalsignals,
sondern auch zum Abgeben eines Endsignals an die Strom
steuerschaltung 7, die dann einen relativ niedrigen
Stromfluß zu dem lichtemittierenden Element 2 hervor
ruft, das dann beginnt, einen niedrigeren Helligkeitspegel
zu halten, der zum Abtasten des Inkrementalmusters
1b ausreicht.
Außerdem wirkt die Steuerschaltung 9 als Inkremental-Co
dierer, der das Absolutwertsignal unter Berücksichtigung
der Bewegungsstrecke nach dem Speichern des Absolutwert
signals in dem Speicher in ein Impulssignal umwandelt.
Danach wird das Inkrementalsignal ausgegeben.
Eine mit dem Ausgangsanschluß zu verbindende empfangs
seitige Einheit führt somit nach dem Zählen des ersten
Impulssignals unter Verwendung eines Aufwärts-/Abwärts-
Zählers und nach dem Einstellen des Ausgangswerts die
normale Inkrementalbetätigung aus. Das heißt, die Abso
lutwerte werden zu jedem Zeitpunkt durch Einstellen des
Aufwärts-/Abwärts-Zählers in Abhängigkeit von der Dreh
richtung der Hauptskala sowie durch Ausführung einer Im
pulszählung festgestellt.
Zu einem späteren Zeitpunkt wird bei Eingabe eines wei
teren Anforderungssignals die Betätigung wiederholt, so
daß sich durch Wiederholung des vorstehend beschriebenen
Vorgangs eine aktualisierte Absolutposition feststellen
läßt.
Ein Beispiel eines zweiten Absolutwert-Codierers mit
mehreren lichtemittierenden Elementen wird nun anhand
der Fig. 10 und 11 erläutert. Das Bezugszeichen 20 in
diesen Zeichnungen bezeichnet ein lichtempfangendes Element,
und ein Musterbereich 20a sowie ein Musterbereich
20b, die an dem lichtempfangenden Element 20 vorgesehen
sind, entsprechen einem lichtemittierenden Element 21
bzw. einem lichtemittierenden Element 22. Weiterhin be
zeichnen 23 und 24 zylindrische Lichtabschirmkappen, die
an den lichtemittierenden Elementen 21 bzw. 22 ange
bracht sind. Die übrigen Elemente sind mit denen der
Fig. 8 identisch, so daß deren Beschreibung nicht wie
derholt wird. Identische Teile sind dabei mit denselben
Bezugszeichen bezeichnet.
Parallel zu der Längsachse der Kappen 23 und 24 von
jedem der lichtemittierenden Elemente 21 und 22 austre
tende Lichtstrahlen gelangen durch eine Indexskala 5 und
eine Hauptskala 1 hindurch und erreichen die entsprech
enden Musterbereiche 20a und 20b des lichtempfangenden
Elements 20. Lichtstrahlen, die nicht parallel zu der
Längsachse der Kappen 23 und 24 emittiert werden, kolli
dieren dagegen mit den Kappen und werden von diesen re
flektiert, wobei ein Teil des Lichts schräg in das ent
sprechende Muster des lichtempfangenden Elements ein
tritt, ein Teil des Lichts schräg in das andere Muster
des lichtempfangenden Elements eintritt und ein Teil des
Lichts nach außen diffundiert. Die über die jeweiligen
Muster 20a und 20b des lichtempfangenden Elements er
zielten Signale entsprechen höherwertigen Bits bzw. nie
drigerwertigen Bits von Absolutwertsignalen und werden
durch die Signalverarbeitungsschaltung 8 und die Steuer
schaltung 9 als Absolutwertsignale ausgegeben.
Wenn die Lichtabschirmkappen 23 und 24 bei diesem Co
dierer nicht verwendet werden, trifft das Licht von dem
lichtemittierenden Element 21 in manchen Fällen auf dem
Muster 20b des lichtempfangenden Elements 20 auf, oder
das Licht von dem lichtemittierenden Element 22 trifft
in manchen Fällen auf dem Muster 20a des lichtempfangen
den Elements 20 auf.
Außerdem kann selbst während der Ausschaltzeit eines
lichtemittierenden Elements immer noch Licht erzeugt
werden. Das heißt, zu Beginn emittiert das licht
emittierende Element aufgrund einer Temperaturänderung
möglicherweise kein Licht. Doch im Lauf der Zeit ver
schlechtert sich das lichtemittierende Element langsam,
und es kann ein Strom durch das lichtemittierende Ele
ment fließen, wenn sich die Temperatur verändert,
wodurch es zu einer offensichtlichen Detektion eines
Lichtausgangssignals kommt, so daß manchmal ein Verlust
der Detektionsgenauigkeit resultiert.
Man hat daher eine Versetzungskompensation zum Zweck der
Steigerung der Detektionsgenauigkeit ins Auge gefaßt.
Ein Versetzungskompensationsverfahren zur Beleuchtungs
steuerung von lichtemittierenden Elementen beinhaltet
ein zyklisches Beleuchten jedes lichtemittierenden Ele
ments. Dieses Verfahren ist zum Beispiel ausführlich in
der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 3-31720 offen
bart.
Da der herkömmliche Absolutwert-Codierer in der vor
stehend beschriebenen Weise ausgebildet ist, kann das
Anforderungssignal nur bei gestopptem Codierer verar
beitet werden, und falls ein weiteres Anforderungssignal
während der Rotation des Codierers eingegeben wird, wird
es unmöglich, die Absolutposition und die Bewegungs-
(Rotations-)Geschwindigkeit während der Verarbeitung
eines früheren Anforderungssignals zu bestimmen.
Da der vorstehend beschriebene erste Absolutwert-
Codierer nur ein einziges lichtemittierendes Element
aufweist, ist außerdem nicht nur eine asphärische Kolli
matorlinse erforderlich, sondern außerdem kann eine
exakte Absolutposition nicht detektiert werden, sobald
das lichtemittierende Element abgeschaltet wird, und die
Helligkeit des lichtemittierenden Element muß gesteuert
werden, wofür eine komplexe Stromsteuerschaltung erfor
derlich ist.
Da bei dem vorstehend beschriebenen zweiten Absolutwert-
Codierer mehrere lichtemittierende Elemente verwendet
werden, ist andererseits viel Energie erforderlich und
eine stärkere Energiequelle notwendig. Außerdem lassen
sich korrekte Absolutwertdaten aufgrund des Einflusses
des von den Lichtabschirmkappen reflektierten Lichts
nicht feststellen. Zusätzlich dazu wird viel Strom ver
braucht, da das lichtemittierende Element bei der Ver
setzungskompensation für diesen Codierer zyklisch zum
Leuchten gebracht wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die im Hinblick
auf die Überwindung der vorstehend beschriebenen Proble
me konzipiert worden ist, besteht in der Schaffung eines
Absolutwert-Codierers, mit dem sich Energie sparen läßt,
der eine kompaktere Energiequellenkapazität besitzt und
eine Steigerung der Genauigkeit schafft. Weiterhin be
steht eine Aufgabe der Erfindung in der Schaffung eines
Ausgangssignal-Korrekturverfahrens für einen solchen
Absolutwert-Codierer.
Diese Ziele werden gemäß der Erfindung in zufrieden
stellender Weise erreicht. Die Position einer Werkzeug
maschine oder dergleichen wird durch einen erfindungs
gemäßen Absolutwert-Codierer exakt ermittelt. Licht
emittierende Elemente emittieren Licht, das optische
Muster enthaltende Skalen durchläuft und von lichtem
pfangenden Elementen detektiert wird. Zuerst wird ein
Signal, das von den lichtempfangenden Elementen detek
tiert wird, während die lichtemittierenden Elemente aus
geschaltet sind, in einem Speicher gespeichert. Danach
werden die lichtemittierenden Elemente beleuchtet bzw.
eingeschaltet, und das von den lichtempfangenden Elemen
ten detektierte Signal wird unter Verwendung des zuvor
gespeicherten Signals korrigiert.
Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich wei
terer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von
Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die bei
liegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Zeich
nungen zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm unter Darstellung eines Ab
solutwert-Codierers gemäß einem ersten bevor
zugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 eine Ansicht eines lichtemittierenden Elements
bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
Fig. 3 eine Ansicht zur Veranschaulichung der Details
einer Signalverarbeitungs-/Steuerschaltung bei
dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung;
Fig. 4 ein Flußdiagramm unter Darstellung der Steuer
routine einer Steuerschaltung bei dem ersten
Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 5(a) und 5(b) Ansichten zur Erläuterung eines
Versetzungskompensationsverfahrens bei dem
ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 6 ein Diagramm eines Absolutwert-Codierers gemäß
dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung;
Fig. 7 ein Flußdiagramm unter Darstellung der
Steuerung einer Steuerschaltung bei einem
zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 8 ein Blockdiagramm unter Darstellung eines zum
Vergleich dienenden, ersten Absolutwert-Co
dierers;
Fig. 9 ein Diagramm des ersten Absolutwert-Codierers
der Fig. 8;
Fig. 10 ein Blockdiagramm unter Darstellung eines zum
Vergleich dienenden, zweiten Absolutwert-Co
dierers; und
Fig. 11 eine Darstellung der lichtemittierenden Ele
mente des zweiten Codierers.
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erläutert. Das Bezugszeichen
30 in Fig. 1 bezeichnet eine Lichtemissionsschaltung mit
lichtemittierenden Elementen 30a und 30b, 31 eine Index
skala bestehend aus einem Bereich, der für Licht durch
lässig ist, und einem weiteren Bereich, der für Licht
undurchlässig ist, wobei die Indexskala 31 aus einem dem
lichtemittierenden Element 30a entsprechenden Muster
bereich 31a und einem dem lichtemittierenden Element 30b
entsprechenden Musterbereich 31b gebildet ist. 32 be
zeichnet eine Hauptskala mit einer Anzahl von Mustern
(verwendbar sind entweder ein fächerartiges Muster oder
ein zu einer Sinuswellenform analoges Muster), wobei
sich die lichtdurchlässigen und die lichtundurchlässigen
Bereiche in einem bestimmten Zyklus über den Umfang wie
derholen und die Hauptskala 31 als scheibenförmige ro
tierende Platte ausgebildet ist. 32a bezeichnet eine
Mustergruppe, die bei Umwandlung in einen Absolutwert
code ein Bit höheren Ranges (höheren Werts) darstellt,
während 32b eine Mustergruppe bezeichnet, die bei Um
wandlung in einen Absolutwertcode ein Bit niedrigeren
Ranges (niedrigeren Werts) darstellt. 33 bezeichnet ein
lichtempfangendes Element, das durch eine dem licht
emittierenden Element 30a entsprechende Mustergruppe
33a und eine dem lichtemittierenden Element 30b entspre
chende Mustergruppe 33b gebildet ist. Für eine detail
lierte Darstellung des lichtempfangenden Elements 33
wird auf Fig. 2 verwiesen.
Das Bezugszeichen 34 stellt ein Differenzverstärker
system dar, das aus Differenzverstärkerschaltungen 34a,
34b, 34c und 34d besteht. 35 bezeichnet eine Signalver
arbeitungs-Steuerschaltung, die zum Beispiel aus einem
Mikrocomputer mit einem einzigen Chip gebildet ist. 36
und 37 bezeichnen Schaltkreise und 38 eine von außen
gespeiste Energiequelle. Es sei darauf hingewiesen, daß
es sich bei den Signalen, die sich von der Indexskala
31, der Hauptskala 32 und dem lichtempfangenden Element
33 feststellen lassen, um Analogwerte handelt (Signale,
die elektrisch interpoliert werden können, zum Beispiel
Signale, die gemeinsam mit der Position des Codierers in
einen Sinuswellenzustand umgewandelt werden können).
Die Signalverarbeitungs-/Steuerschaltung 35 wird nun an
hand der Fig. 3 erläutert. In Fig. 3 bezeichnet das Be
zugszeichen 40 eine Signalauswählschaltung, 41 einen
A/D-Wandler, 42 eine Offset- bzw. Versetzungskompen
sationsschaltung, 43 eine Datensynthetisierschaltung, 44
eine Datenausgangsschaltung, 45 eine Anforderungssignal-
Empfangsschaltung, 46 einen Anforderungssignal-Decodier
abschnitt, 47 einen Versetzungsdaten-Speicherabschnitt,
48 einen Steuerabschnitt und 49 eine Beleuchtungssteuer
schaltung für die lichtemittierenden Elemente.
Wenn ein Anforderungssignal gemäß einem vorbestimmten
Format von äußeren Vorrichtungen (einem Servoverstärker,
einer NC-Einheit usw.) in die Signalverarbeitungs-/Steu
erschaltung 35 eingegeben wird, arbeitet die Schaltung
35 gemäß dem in Fig. 4 gezeigten Steuerungsfluß.
Das von der Anforderungssignal-Empfangsschaltung 45
empfangene Anforderungssignal (S101) wird durch den An
forderungssignal-Decodierabschnitt 46 decodiert (S102),
und das Decodierungsresultat wird zu dem Steuerabschnitt
48 befördert. Der Steuerabschnitt 48 gibt dann die An
weisung zum Ausschalten bzw. Auslöschen der licht
emittierenden Elemente über die Schaltung 49 und die
Schalter 36 und 37. Der Steuerabschnitt 48 liefert dann
Steuersignale zum Auswählen der erforderlichen Signale
aus den Differenzverstärkerschaltungen 34a bis 34d nach
einander an der Signalauswählschaltung 40, und zwar in
Abhängigkeit von dem Inhalt des Anforderungssignals. Der
A/D-Wandler 41 wandelt die ausgewählten Signale in digi
tale Form um, und die digitalisierten Signale werden in
dem Versetzungsdaten-Speicherabschnitt 47 (S103) ge
speichert.
Der Steuerabschnitt 48 schickt Steuersignale zu der für
die lichtemittierenden Elemente dienenden Beleuchtungs
steuerschaltung 49 zum Steuern der Schaltkreise 36 und
37 und führt den lichtemittierenden Elementen 30a und
30b Strom von der Energiequelle 38 zu, um die erforder
lichen lichtemittierenden Elemente (ein beliebiges der
Elemente 30a und 30b oder beide Elemente, wobei dies vom
Inhalt des Anforderungssignals abhängig ist) zu beleuch
ten (S104). Das von den lichtemittierenden Elementen 30a
und 30b abgestrahlte Licht wird durch die Indexskala 31
und die Hauptskala 32 hindurch auf die lichtempfangenden
Elemente 33a und 33b übertragen. Das in die lichtem
pfangenden Elemente 33a und 33b eintretende Licht wird
in elektrischen Strom umgewandelt und durch die Dif
ferenzverstärkerschaltung 34 in die Signalauswählschaltung
40 (S105) eingespeist.
Wie vorstehend erwähnt wurde, wird das dem Befehl von
dem Steuerabschnitt 48 entsprechende Signal (bzw. die
entsprechenden Signale) durch die Signalauswählschaltung
40 ausgewählt, durch den A/D-Wandler 41 digitalisiert
und in die Versetzungskompensationsschaltung 42 eingege
ben. Die Versetzungsdaten des Signals (der Signale)
werden von dem Versetzungsdaten-Speicherabschnitt 47
unter dem Befehl des Steuerabschnitts 48 in die Ver
setzungskompensationsschaltung 42 eingegeben (S106). Die
Versetzungskompensationsschaltung 42 gibt an ihrem Aus
gang diejenigen Daten an die Datensynthetisierschaltung
43 (S106) ab, die aus einer Kombination-er Daten von
dem Versetzungsdaten-Steuerabschnitt 47 und dem A/D-
Wandler 41 resultieren. Das heißt, die Daten von dem
A/D-Wandler 41 werden mittels der in dem Versetzungs
daten-Speicherabschnitt 47 gespeicherten Versetzungs
daten korrigiert.
Die Fig. 5(a) und 5(b) veranschaulichen den Datensyn
thetisierungsvorgang in der Versetzungskompensations
schaltung 42. In Fig. 5(a) handelt es sich bei der in
unterbrochener Linie A dargestellten Wellenform um die
Ausgangswellenform von dem A/D-Wandler 41. Das Ver
setzungsausgangssignal von den lichtempfangenden Elemen
ten 33a und 33b bei ausgeschalteten lichtemittierenden
Elementen 30a und 30b ist durch die durchgezogene Linie
B der Fig. 5(a) dargestellt. Die Werte der Linien A und
B werden durch die Versetzungskompensationsschaltung 42
voneinander subtrahiert, und das sich ergebende Aus
gangssignal ist durch die durchgezogene Linie C darge
stellt und wird von der Versetzungskompensationsschal
tung als Ausgangssignal abgegeben. Fig. 5(b) zeigt die
Relation zwischen dem Codierer-Ausgangswert ohne die
Versetzungskorrektur der Fig. 5(a) und dem Codierer-Aus
gangswert mit der Versetzungskorrektur auf der Basis des
Codierer-Drehwinkels. In Fig. 5(b) stellt die unter
brochene Linie den Codierer-Ausgangswert ohne die Ver
setzungskorrektur dar, während die durchgezogene Linie
den Codierer-Ausgangswert mit der Versetzungskorrektur
darstellt.
Die Datensynthetisierschaltung 43 synthetisiert bzw.
kombiniert die Daten eines weiteren Signals, das in
ähnlicher Weise durch Umschalten der Signalauswähl
schaltung 40 unter dem Befehl des Steuerabschnitts 48
festgestellt wird, und übermittelt die Daten an die
Datenausgangsschaltung 44 (S107). Die Datenausgangs
schaltung 44 gibt diese Daten an ihrem Ausgang als Absolutwertsignal
an die externe Quelle (einen Servo
verstärker, eine NC-Einheit usw.) ab.
Wenn alle erforderlichen Absolutwertsignale durch die
Signalauswählschaltung 40 ausgewählt worden sind, gibt
der Steuerabschnitt 48 einen Befehl zum Auslöschen aller
lichtemittierenden Elemente 30a und 30b an die Be
leuchtungssteuerschaltung 49 ab, die dann die licht
emittierenden Elemente 30a und 30b über die Schaltkreise
36 und 37 auslöscht.
Wenn zum Beispiel nur das höherwertige Bit des Absolut
wert-Datensignals durch das Anforderungssignal verlangt
wird, beleuchtet die Signalverarbeitungs-/Steuerschal
tung 35 nur das lichtemittierende Element 30a, syntheti
siert das höherwertige Bit des Absolutwert-Datensignals
und gibt dieses als Ausgangssignal ab, und zwar über die
Signale, die von der Indexskalen-Mustergruppe 31a, der
Hauptskalen-Mustergruppe 32, der Mustergruppe 33a der
lichtempfangenden Elemente und die Differenzverstärker
schaltung 34a erzeugt werden.
Fig. 6 zeigt ein Diagramm des Absolutwert-Codierers, bei
dem die Zeitachse auf der Abszisse aufgetragen ist, um
die Codiererbetätigung in zeitlicher Abfolge zu veran
schaulichen. Nur wenn das Anforderungssignal bei einge
schalteter Energiequelle 38 eingegeben wird, fließt
Strom vorübergehend zu dem lichtemittierenden Element,
um dieses zu beleuchten, und das Absolutwertsignal wird
abgetastet und als Ausgangssignal abgegeben.
Das erste Ausführungsbeispiel verwendet zwei licht
emittierende Elemente, jedoch läßt sich ein ähnlicher
Effekt auch bei Verwendung von drei oder mehr licht
emittierenden Elementen erzielen.
Das erste Ausführungsbeispiel verwendet zwar mehrere
Hauptskalenmuster, Indexskalenmuster und Muster der
lichtempfangenden Elemente, die den jeweiligen licht
emittierenden Elementen entsprechen, jedoch läßt sich
die Auflösung dadurch steigern, daß man einzelne dieser
Muster elektrisch interpoliert.
Als nächstes wird nun ein zweites Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Dieses besitzt
eine dem ersten Ausführungsbeispiel ähnliche Konstruk
tion, jedoch unterscheidet sich die Steuerbetätigung der
Signalverarbeitungs-/Steuerschaltung 35 bei diesem Aus
führungsbeispiel von der des ersten Ausführungsbei
spiels, so daß sein Betätigungs-Flußdiagramm unter Be
zugnahme auf Fig. 7 erläutert wird. Wenn das Anfor
derungssignal nach Maßgabe des vorbestimmten Formats von
der externen Quelle (Servoverstärker, NC-Einheit usw.)
in die Signalverarbeitungs-/Steuerschaltung 35 einge
geben wird, arbeitet die Signalverarbeitungs-/Steuer
schaltung 35 nach dem in Fig. 7 gezeigten Steuerungs
ablauf. Genauer gesagt wird das von der Anforderungssignal-Empfangsschaltung
45 (S201) empfangene Anfor
derungssignal in dem Anforderungssignal-Decodier
abschnitt 46 decodiert (S202), und das Decodierungs
resultat wird zu dem Steuerabschnitt 48 geschickt. In
dem Steuerabschnitt 48 werden alle erforderlichen Sig
nale nach Maßgabe des Inhalts des Anforderungssignals
von der Signalauswählschaltung 40 nacheinander umge
schaltet, und die lichtemittierenden Elemente 30a und
30b werden ausgelöscht. Der A/D-Wandler 41 wandelt die
Signale in digitale Form um. Die Signale werden dann in
dem Versetzungsdaten-Speicherabschnitt 47 gespeichert
(S203).
Anschließend schickt der Steuerabschnitt 48 ein Signal
an die für die lichtemittierenden Elemente dienende Be
leuchtungssteuerschaltung 49 als Anweisung, nur eines
der lichtemittierenden Elemente 30a oder 30b zu beleuch
ten. Die Schaltung 49 steuert dann die Schaltkreise 36
und 37, und Strom fließt von der Energiequelle 38 zu dem
lichtemittierenden Element 30a oder 30b, um das erfor
derliche lichtemittierende Element 30a oder 30b zu be
leuchten (S204). Der Begriff "erforderlich" bedeutet,
daß dieses lichtemittierende Element beleuchtet werden
muß, um den in dem Anforderungssignal enthaltenen An
forderungsdaten Genüge zu leisten. Das von dem licht
emittierenden Element 30a oder 30b abgestrahlte Licht
gelangt durch die Indexskala 31 und die Hauptskala 32 in
das lichtempfangende Element 33a oder 33b. Das in das
lichtempfangende Elemente 33a oder 33b abgestrahlte
Licht wird in einen elektrischen Strom umgewandelt und
durch die Differenzverstärkerschaltung 34 in die Signal
auswählschaltung 40 eingegeben. Ein einem Befehl von dem
Steuerabschnitt 48 entsprechendes Signal wird von der
Signalauswählschaltung 40 ausgewählt, durch den A/D-
Wandler 41 digitalisiert und in die Versetzungskompen
sationsschaltung 42 eingegeben (S205).
Der Steuerabschnitt 48 schickt einen Befehl zum Aus
löschen des lichtemittierenden Elements 30a oder 30b an
die Beleuchtungssteuerschaltung 49, die das licht
emittierende Element 30a oder 30b über die Schaltkreise
36 oder 37 auslöscht (S206). Die Versetzungsdatenin
formation des Signals wird unter dem Befehl des Steuer
abschnitts 48 von dem Versetzungsdaten-Speicherabschnitt
47 in die Versetzungskompensationsschaltung 42 einge
geben, und die Versetzungskompensationsschaltung 42 gibt
das Datensignal, das aus einer Subtraktion des Daten
signals des Versetzungsdaten-Speicherabschnitts 47 von
dem Datensignal des A/D-Wandlers 41 resultiert, an die
Datensynthetisierschaltung 43 ab (S207).
Der Steuerabschnitt 48 nimmt dann eine Beurteilung vor,
ob irgendein verbleibendes erforderliches Datensignal
(S208) nach Maßgabe des Decodierungsresultats des An
forderungssignals vorhanden ist, und falls irgendein
solches verbleibendes erforderliches Datensignal vor
handen ist, kehrt der Vorgang zu dem Schritt S204 zurück
und wiederholt die Betätigung von dem Schritt S205 bis
zu dem Schritt S208. Das heißt, erforderliche Daten
wären noch übrig, wenn der Anforderungsdateninhalt einen
Befehl zur Feststellung sowohl des höherwertigen Bits
als auch des niedrigerwertigen Bits einer Absolutwert
position enthielte und der soeben beschriebene Vorgang,
bei dem nur ein lichtemittierendes Element beleuchtet
wurde, nur zur Feststellung des höherwertigen Bits
führte. Zur vollständigen Erfüllung der Anforderungs
daten ist es dann immer noch erforderlich, das andere
lichtemittierende Element zur Erzielung des niedriger
wertigen Bits zu beleuchten.
Falls bei dem Schritt S208 irgendeine weitere beliebige
Dateninformation vorhanden ist, synthetisiert die Daten
synthetisierungsschaltung 43 die Daten eines unter dem
Befehl des Steuerabschnitts 48 ermittelten Signals und
schickt die Dateninformation zu der Datenausgangsschal
tung 44 (S209). Die Datenausgangsschaltung 44 gibt diese
Dateninformation als Absolutwertsignal an die externe
Quelle (Servoverstärker, NC-Einheit usw.) ab (S210).
Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 decodiert
das Anforderungssignal von der externen Quelle in der
vorstehend beschriebenen Weise zum Beleuchten und Aus
löschen mehrerer lichtemittierender Elemente unabhängig
voneinander, wobei die Steuerschaltung die Daten ab
tastet, während die lichtemittierenden Elemente aus
gelöscht sind, wodurch die Genauigkeit gesteigert wird.
Da eines der lichtemittierenden Elemente nach dem Aus
löschen eines anderen lichtemittierenden Elements be
leuchtet werden kann, kann dieses Ausführungsbeispiel
außerdem verhindern, daß Licht von dem anderen licht
emittierenden Element einen Einfluß auf das lichtem
pfangende Element hat, das für den Empfang von Licht von
einem der lichtemittierenden Elemente vorgesehen ist.
Als nächstes wird ein drittes Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung erläutert. Seine Ausbildung ist
ähnlich der des ersten Ausführungsbeispiels, jedoch ist
bei diesem Ausführungsbeispiel eine Eingangsstrom-
Mittlungsschaltung, wie zum Beispiel ein Kondensator 39,
in der Energiequelle 38 für einen Lichtemitter 30 an
gebracht, wie dies in Fig. 1 in gestrichelter Linie dar
gestellt ist. Eine elektrische Ladung sammelt sich an
diesem Kondensator 39, wenn die lichtemittierenden Ele
mente 30a und 30b nicht beleuchtet sind. Wenn die licht
emittierenden Elemente 30a und 30b beleuchtet sind, wird
dagegen die elektrische Aufladung des Kondensators ent
laden, und diese fließt zu den lichtemittierenden Ele
menten 30a und 30b.
Wie vorstehend beschrieben wurde, erfolgt bei dem ersten
und dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine
Detektion und Speicherung eines Versetzungsbetrages für
eine spätere Verwendung zum Bestimmen eines exakten A/D-
Wandler- und Codierer-Ausgangssignals.
Wie vorstehend beschrieben wurde, erfolgt bei dem
zweiten und dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung ein Beleuchten und Auslöschen mehrerer licht
emittierender Elemente unabhängig voneinander durch De
codieren des externen Anforderungssignals, das den Be
fehl zum Beleuchten von lichtemittierenden Elementen
enthält. Als Ergebnis läßt sich nicht nur eine Energie
ersparnis bei dem Absolutwert-Codierer und eine Verwirk
lichung einer längeren Nutzungsdauer der lichtemittier
enden Elemente erzielen, sondern es ergibt sich gleich
zeitig der Effekt einer Verbesserung der Detektions
genauigkeit des Codierers, da ein Abtasten der Daten
möglich ist, während nicht erforderliche lichtemittier
ende Elemente ausgelöscht sind.
Da bei dem zweiten und dem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung die Funktion eliminiert ist, daß zwei
lichtemittierende Elemente gleichzeitig beleuchtet
werden, läßt sich der Einfluß eines zweiten licht
emittierenden Elements ausschalten, wodurch die bei dem
ersten Ausführungsbeispiel erzielbaren Wirkungen noch
weiter gesteigert werden.
Da das dritte Ausführungsbeispiel derart ausgebildet
ist, daß es das zweite lichtemittierende Element erst
nach dem Auslöschen des ersten lichtemittierenden Ele
ments beleuchtet, wird der Einfluß des einen licht
emittierenden Elements auf das andere lichtemittierende
Element eliminiert, und zusätzlich zu den bei dem ersten
und dem zweiten Ausführungsbeispiel erzielbaren Wir
kungen wird die Detektionsgenauigkeit gesteigert.
Da das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung eine
Eingangsstrom-Mittlungsschaltung zum Mitteln des Ein
gangsstroms aufweist, läßt sich zusätzlich zu den bei
den anderen Ausführungsbeispielen erzielbaren Wirkungen
die Energiequellenkapazität an der externen Quelle redu
zieren.
Claims (7)
1. Absolutwert-Codierer, der folgendes aufweist:
- - eine Anzahl lichtemittierender Elemente (30a, 30b);
- - eine Lichtempfangsschaltung (33), die eine der Anzahl der lichtemittierenden Elemente (30a, 30b) entsprech ende Anzahl von lichtempfangenden Elementen (33a, 33b) aufweist;
- - eine Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten der lichtemittierenden Elemente (30a, 30b);
- - eine Signal-Decodiereinrichtung (46) zum Decodieren eines externen Anforderungssignals;
- - eine Treibersignal-Bereitstellungseinrichtung zum Bereitstellen eines Treibersignals der Beleuchtungs einrichtung in Abhängigkeit von dem Decodierungs resultat der Signal-Decodiereinrichtung (46) sowie in Abhängigkeit von einem Singal von einer Signalver arbeitungs-/Steuerschaltung (35), dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungs-/Steuerschaltung (35) eine Einrichtung zum Berechnen von Absolutwertdaten aus einem Ausgangssignal der Lichtempfangsschaltung (33) bei ausgeschalteten lichtemittierenden Elementen (30a, 30b) sowie aus einem Ausgangssignal der Licht empfangsschaltung (33) bei Beleuchtung wenigstens eines der lichtemittierenden Elemente (30a oder 30b) aufweist.
2. Absolutwert-Codierer nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
eine Eingangsstrom-Mittlungseinrichtung, die in einer
Energiequelle (38) der mehreren lichtemittierenden
Elemente (30a, 30b) vorgesehen ist.
3. Absolutwert-Codierer nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Recheneinrichtung außerdem eine Einrichtung
zum Ermitteln der Differenz zwischen dem Ausgangs
signal der Lichtempfangsschaltung (33) bei ausge
schalteten lichtemittierenden Elementen (30a, 30b)
und dem Ausgangssignal der Lichtempfangsschaltung
(33) bei eingeschalteten lichtemittierenden Elementen
(30a, 30b) aufweist.
4. Ausgangssignal-Kompensationsverfahren bei einem
Absolutwert-Codierer,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- - Beleuchten wenigstens eines von mehreren licht emittierenden Elementen (30a, 30b);
- - Bereitstellen eines Beleuchtungssignals zum Deco dieren eines externen Anforderungssignals, Decodieren des externen Signals und Beleuchten der lichtemit tierenden Elemente (30a, 30b) in Abhängigkeit von dem Decodierungsresultat;
- - Abtasten und Speichern eines Ausgangssignals von einer Lichtempfangsschaltung (33), während die licht emittierenden Elemente (30a, 30b) ausgeschaltet sind;
- - Beleuchten der lichtemittierenden Elemente (30a, 30b) und Abtasten des Ausgangssignals von der Lichtempfangsschaltung (33); und
- - Berechnen von Absolutwertdaten aus den bei ausge schalteten lichtemittierenden Elementen (30a, 30b) gespeicherten Daten und aus den bei beleuchteten lichtemittierenden Elementen (30a, 30b) abgetasteten Daten.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
gekennzeichnet durch folgende weitere Schritte:
- - Beleuchten der lichtemittierenden Elemente (30a, 30b) jeweils einzeln zum Abtasten des Ausgangssignals nur eines entsprechenden lichtempfangenden Elements (33a oder 33b), das dem dann beleuchteten lichtemittier enden Element (30a oder 30b) entspricht;
- - Ausschalten des lichtemittierenden Elements;
- - Korrigieren der Daten und Ausführung einer Beurtei lung, ob noch irgendwelche weitere lichtemittierende Elemente vorhanden sind, die auf der Grundlage des decodierten Anforderungssignals einer sequentiellen Beleuchtung bedürfen; und
- - Beleuchten eines weiteren lichtemittierenden Ele ments, wenn weitere lichtemittierende Elemente vor handen sind, die zum Berechnen von Absolutwertdaten einer sequentiellen Beleuchtung bedürfen.
6. Ausgangssignal-Kompensationsverfahren bei einem
Absolutwert-Codierer,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- - Beleuchten wenigstens eines von mehreren licht emittierenden Elementen (30a, 30b);
- - Bereitstellen eines Beleuchtungssignals zum Deco dieren eines externen Anforderungssignals;
- - Decodieren des externen Anforderungssignals und Beleuchten nur jeweils eines lichtemittierenden Elements (30a oder 30b) nach Maßgabe des Deco dierungsresultats;
- - Abtasten des Ausgangssignals von der Lichtempfangs schaltung (33) entsprechend dem beleuchteten Element (30a oder 30b); und
- - anschließend erfolgendes Ausschalten des beleuchteten lichtemittierenden Elements vor der Beleuchtung eines weiteren lichtemittierenden Elements.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
gekennzeichnet durch folgende weitere Schritte:
- - Berechnen von Versetzungsdaten bei ausgeschalteten lichtemittierenden Elementen (30a, 30b); und
- - Berechnen von Absolutwertdaten aus den bei ausge schalteten lichtemittierenden Elementen (30a, 30b) gespeicherten Daten und aus den bei beleuchteten lichtemittierenden Elementen (30a, 30b) abgetasteten Daten.
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