DE4410955A1 - Absolutwert-Codierer und Ausgangssignal-Korrekturverfahren bei einem Absolutwert-Codierer - Google Patents

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.