DE7936372U1 - Lichtelektrische inkrementale positioniereinrichtung - Google Patents
Lichtelektrische inkrementale positioniereinrichtungInfo
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Description
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DR. JOHANNES HElDENHAlN GMBH 18. Dezember 1979
lichtelektrische inkremental© Positioniereinrichtung
Die Erfindung besieht sieh auf eine lichtelektrische inkremental Positioniereinrichtung nach dem Oberbegriff des
Anspruches 1«
Es sind Positioniereinriehtungen bekannt. In der DE-OS
18 14 785 wird z.B. eine lichtelektrische Längenmeßeinrichtung
beschrieben, bei der neben der Inkrementalteilung
noch eine Referenzroarke vorgesehen ist. In dieser Druckschrift ist die Funktionsweise einer lichtelektrischen inkrementalen Meßeinrichtung dargelegt. Ferner
ist insbesondere die Funktion und der Aufbau einer Referenzmarke durch die Figur 2 dargestellt.
Gemäß dem Stand der !Technik (DE-PS 8?6 162) ergibt sich
an einer Markierung ein besonders günstiger Signalverlauf, wenn die Striche der Strichgruppe in ungleichen
Abständen voneinander angeordnet werden. Die Abtastplatte für diese Markierung weist demgemäß ein Ablesefeld
auf, das die gleiche Strichverteilung in der Strichgruppe hat, wie die Markierung. Bei genauer und vollständiger
Überdeckung von Markierung und Ablesefeld wird ein Signal mit ausreichend hohem Nutz—/Störsignalverhältnis
erzielt.
Es ist weiterhin bekannt, eine Reihe von gleichen Referenz— marken entlang der Teilungsspur eines inkrementalen Meß—
systems vorzusehen. Aus der Reihe gle·5 ",her Referenzmarken
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können einzelne Marken durch geeignete Mittel ausgewählt und zur Wirkung gebracht werden (DE-AS 25 40 412).
In den Druckschriften kommt die Problematik inkrementell Meßsysteae zum Ausdrucks Nach Betriebsunteirbreehungen
kann nicht ohne weiteres die Anfangslage der Meßeinrichtung wiedergewonnen werden. Die beiden Druckschriften
(DE-OS 18 14 ?85 und DE-AS 25 40 412) geben
Maßnahmen an« wie diese Referenz auf möglichst einfache V/eise wieder gewonnen werden kann*
Die Nachteile der bekannten Meßeinrichtung liegen jedoch
darin, daß bei Ausfall einer Beleuchtung die Messung gestört wird und dies au erheblichen Betriebsunterbrechungen
mit langen Ausfallzeiten führen kann«
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine inkrementale Positioniereinrichtung zu schaffen, bei der durch den Ausfall einer
Beleuchtung die momentane Messung nicht spürbar gestört wird und die genauer arbeitet«
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruches angegebenen Merkmale gelöst*
Die Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung an.
Der Aufbau und die Wirkungsweise der Erfindung werden anhand
von Ausführungsbeispielen mit Hilfe der Zeichnungen erläutert.
Es zeigen
Figur 1 eine lichtelektrische Positioniereinrichtung mit zwei Ablesestellen in einer
schematischen Seitenansicht,
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Figur 2 einen Maßstab mit Teilungsspuren,
Figur 3 eine'Abtästplatte mit Ablesefeldern, »
Figur 4 eine Winkelmeßeinrichtung in schematischer Draufsicht,
Figur 5 die Winkelmeßeinriehtung nach Figur 4
in sehetnatischer Schnittdarstellung,
Figur 6 eine Schaltskizze zum gleichzeitigen Betrieb zweier Lampen,
Figur 7 eine Einrichtung gemäß Figur 1 in einer schematischen Vorderansicht»
In der Figur 1 sind zwei Lampen L^ und Lg in einer Abtastbaueinheit
1 angeordnet* Die Lampen L> und Lp sind in
einem konstanten Abstand voneinander befestigt« Eine Abtastplatte A weist Ablesefelder A^, -A·1^ und A'gg auf* Eiri
Maßstab Il trägt auf Teilungsspuren eine Inkrementalteilung T eowie Referenzmarkierungen R',. und R'g. Die Abtastbaueinheit Λ ist relativ zum Maßstab M verschiebbar gelagert« Bei
Relativbewegungen zwischen Maßstab M und Abtastbaueinheit wird die Abtastplätte A entlang der Teilungsspuren in bekannter
Weise geführt. Der von den Lampen L^ und Lp ausgehende
Lichtstrom tritt dabei sowohl durch die Abtast— platte A als auch durch den Maßstab M. Dabei wird der hin—
durchtretende Lichtstrom durch die auf beiden Elementen A und M vorhandenen Hell—/Dunkelfelder der Teüungsspuren in
bekannter Weise moduliert. Der modulierte Lichtstrom trifft auf lichtempfindliche Elemente P, deren Signale in einem
Auswertebaustein B in bekannter Weise aufbereitet und einem Vorwärts—Rückwärtszähler VR zugeführt werden, der den Ver—
schiebeweg digital anzeigt.
In der Beschreibung und in den Figuren wird dareuf verzichtet, die Vorwärts-Rückwärtszählung durch vor— oder nacheilende
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Signale zu erörtern, da dies in zahlreichen Druckschriften
ebenso ausführlich dargelegt ist, wie die Eliminierung von Gleichstromanteilen, die sich auf die Signal symmetrie,
auswirken könnten. Es sei nur darauf verwiesen, daß au
diesen Zwecken zusätzliche Ablesefelder und lichtempfindliche
Elemente vorzusehen sind, die in bestimmter Zuordnung
die Inkrementalteilung abtasten und in bekannter Weise schaltungetechnisch verknüpft werden müssen* Da derartige
Maßnahmen bei der Darstellung der Erfindung jedoch eher
verwirren, wurde auf die Darstellung dieser bekannten Einzelheiten verzichtet.
Die Ablesefelder AT, A'R/j und A'R2 ȟssen exakt um einen
bestimmten Betrag zueinander versetzt liegen, da die resultierenden
Abtastsignale durch analoge Addition zusammengefaßt werden. Daraus ergibt sich eine höhere Genauigkeit,
da eine insgesamt größere Fläche der Teilung abgetastet wird. Ünsauberkeiten der Teilung haben kleinere Signalfehler zur Folge.
Die Figur 2 zeigt einen MaßstabausschnitS, bei dem auf einer
Teilungsspur des Trägerkörpers M eine Inkrementalteilung T mit bestimmter Gitterkonstante aufgebracht ist. Eine zweite
Teilungsspur weist Referenzmarken R 1^. und R'« auf. Jede
der Referenzmarken R1- und R1ρ besteht aus einer Gruppe
paralleler Striche. Die Verteilung der Striche innerhalb der jeweiligen Gruppe ist unregelmäßig. Von entscheidender
Bedeutung ist dabei, daß die Strichverteilung innerhalb einer Gruppe eindeutig ist. Die Verteilung der Striche in
einer Strichgruppe muß der Verteilung der Striche in den Strichgruppen der anderen Referenzmarken möglichst unähnlich
sein.
In der Figur 5 ist eine einfache Abtastplatte A mit Ablese—
feldern AT, A'E/) und A'R2 gezeigt. Die Strichverteilung der
Ablecefelder A1^ bzw.»A'R2 für die in Figur 2 gezeigten
Referenzmarken R',. bzw. E1^ gleicht dabei vollständig der
Strichverteilung der zugehörigen Referenzmarke R',. bzw. R'p.
Bei Deckung von Referenzmarke und zugehörigem Abtastfeld wird in bekannter Weise ein Referenzimpuls hervorgerufen.
Bei phasenrichtiger Anordnung von Referenzmarken und Abtastfeldern
muß im Augenblick der exakten Deckung der Markierungen und der Abtastfelder jede der beiden Referenzmar—
ken R'y. und R'p ein Referenzsignal hervorrufen. Diese
Signale werden analog addiert. Es erscheint also nur ein Referenzsignal mit hohem Pegel. Durch die Identität der
Strichverteilung von Referenzmarke R1,. und Abtastfeld A'τ,,,
bzw. die Identität der Strichverteilung von Referenz
marke
und Abtastfeld A'
p2
sichergestellt, daß nur
das cur jeweiligen Referenzmarke gehörige Abtastfeld ein
Referenzsignal mit ausreichend großem Nutz—/Störsignal— verhältnis hervorbringen kann. Werden die Abtastfelder an
der jeweils nicht zugehörigen Referenzmarke vorbeibewegt, kann kein Referenzsignal hervorgerufen werden.
Obwohl an verschiedenen Stellen des Maßstabes M Referenzmarken H 1^ und R12 angeordnet sind, wird beim Überfahren
dieser Marken nur an einer bestimmten Stelle des Maßstabes M ein Referenzsignal hervorgerufen. Damit ist der
Bezug zur Referenzmarke immer eindeutig. Bei Ausfall einer Beleuchtung L. oder Lg wird weiterhin en der bestimmten
Stelle des Maßstabes M ein Referenzsignal hervorgerufen werden. Die zur ausgefallenen Lampe L^ oder Lg gehörige
Referenziaarke F.'^ oder R'g kann kein Referenzsignal mehr
liefern. Im ungünstigsten Pail wird der Signalpegel des
verbleibenden Referenzsignales geringer. Durch richtiges
Einstellen der Triggerachwelle kann dieser Nachteil belanglos werden* Eine weitere Möglichkeit zur Vermeidung
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dieses Nachteiles kann mit einer Schaltungsmaßnahme gemäß
Figur 6 realisiert,werden.
Mit Hilfe eines gemeinsamen Vorwiderstandes R werd η die
Lampen Lx. und L~ mit einer reduzierten Spannung betrieben,
was eine geringere Helligkeit und damit einen geringeren Fotostrom am Ausgang der lichtempfindlichen
Elemente P zur Folge hat. Durch die analoge Addition der Abtastsignale wird jedoch ein Signalpegel erzielt,
der höher ist, als der der reduzierten Einzelsignale. Auf den höheren — aus den addierten Signalen gewonnenen
- Signalpegel wird die Triggerschwelle im Auswertebaustein B eingestellt. Bei Ausfall einer Lampe L,. oder Lg
reduziert sich der Spannungsabfall am Vorwiderstand R und die noch betriebsfähige Lampe L^ oder Lg wird mit der sich
ergebenden höheren Spannung betrieben. Dadurch erhöht sich die Beleuchtungsstärke am lichtempfindlichen Element P,
was eine direkte Erhöhung des Signalpegels an dessen Ausgang zur Folge hat. Die einschlägigen Kennlinien zeigen,
daß die mit höherer Betriebsspannung betriebene verbleibende Lampe ein etwa gleich großes Abtastsignal liefert,
wie das aus Addition gewonnene Abtastsignal. Die Triggerschwelle muß dabei nicht verändert werden. Die Dimensionierung
der dabei zusammenwirkenden Elemente liegt im Können eines Durchschnittefachmanns, so daß darauf nicht näher
eingegangen werden muß.
In der Figur 4 ist schematisch eine Winkelmeßeinrichtung dargestellt, die zusätzlich zur Winkelteilung Tw über vier
Referenzmarken R^, R2* H, und R4 verfügt. Auch hier weisen
die Referenzmarken R-1, R3, H, und R^ jeweils eine unterschiedliche unregelmäßige Strichverteilung auf. Die Abtastplatte
A enthält neben den Ablesefeldern zur Abtastung der inkrementalen Winkelteilung Tw vier weitere Ablese-
felder, deren Strichverteilung genau der jeweils zugehörigen
Referenzmarke H^. bis R1, entspricht, Aus Zeichentechnischen
Gründen können in Figur 4· die Ablesefelder nicht im einzelnen dargestellt werden, jedoch entspricht
die beschriebene Abtastplatte A sinngemäii der Abtastplatte
A bei der Längenmeßeinrichtung gemäß Figur 1 bis 3·
Figur 5 zeigt, daß jeder der Ablesestellen eine Beleuchtungseinrichtung
mit Lampe L^ bis L^, Kondensor K^ bis K^
und lichtempfindlichem Element Pj^ bis B^ zugeordnet ist.
Darüber hinaus sind noch lichtempfindliche Elemente P^
bis PTZ, vorgesehen, auf die hier nicht näher eingegangen
werden soll, öa sie ebenso wie bei der vorher beschriebenen Längenmeßeinrichtung der inkrementalen Erfassung einer
Strecke — hier eines Bogens — in bekannter Weise dienen. Im Auswertebaustein Bw wird in bekannter Weise die analoge
Addition d.^r vier Abtastsignc und deren Aufbereitung vorgenommen.
Der Auswertebaustein Bw ist in bekannter Weise mit einem Vorwärts-ZRückwärtszähler gemäß Figur 1 verbunden.
Auch bei der Winkelmeßeinrichtung erhöht sich durch die erfindungsgemäße Mehrfachabtastung in der vorher beschriebenen
Weise die Genauigkeit. Darüber hinaus wird durch eine "Durchmesserablesung11
der Exzentrizitätsfehler der Teilung eliminiert. Eine Durchmesserablesung für optische Winkelmeßeinrichtungen
ist in der DE-PS 24 54 915 bereits beschrieben.
Da jede der Referenzmarken R^ bis R^ eine spezielle Strichverteilung hat, und die zugehörigen Ablesefelder AR/) bis
Ar4 der Abtastplatte A über die identische Strichverteilung
verfügen, ist auch bei der gezeigten Winkelmeßeinrichtung
ein eindeutiges Referenzmarkensignal zu erzeugen. Per Ausfall einer Lampe I^ bis L^ beeinflußt die Messung nicht.
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P Besonders vorteilhaft läßt sich die Auswerteschaltung so
S ausgestalten, daß bei Ausfall einer Lampe eine Signal—
[; einrichtung diesen Fehler meldet.
!; Die Figur 7 zeigt schematisch die Anordnung der Teilungs—
Jl spuren nebeneinander. Der hier dargestellte Schnitt ent—
% spricht einer Längenmeßeinrichtung gemäß Figur 1.
I Selbstverständlich lassen sich verschiedene Referenzmarken
Ί auch auf weiteren parallelen oder konzentrischeil Teilungs—
f spuren anordnen und abtasten, wenn die Verwendung der
I Meßeinrichtung dies erfordert.
f Die Erfindung ist auch udcht auf lichtelektrische inkremental
Positioniereinrichtungen, die im Durchlichtverfahren
arbeiten beschränkt, sondern läßt sich sinngemäß auch bei Einrichtungen verwirklichen, die im Auflichtver—
fahren arbeiten.
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Claims (5)
1.) Lichtelektrische inkrementale Positioniereinrichtung zur Bestimmung der Lage zweier relativ zueinander
beweglicher Objekte mit einer Abtasteinheit zum Abtasten einer Maßverkörperung, die außer einer In—
krementalteilung wenigstens zwei Referenzmarken — jeweils in Form einer Gruppe von Markierungsstrichen
mit unregelmäßiger Strichverteilung — aufweist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
a) Die Abtasteinheit (1) enthält wenigstens eine Abtast— platte (A),
b) die A"htastplatte (A) t-^ist Ablesefelder (A™ bzw.
Aw) für die Inkremenw-Lteilung (T bzw. Tw) und Ab—
lesefelder (A'R<1, A'R2 bzw. AR/|, AR2, ARj, AR4)
— jeweils in Form einer Gruppe von Markierungsstrichen mit unregelmäßiger Strichverteilung — für die Referenzmarken
(H 1^, R'2 bzw. R1, R2, R,, R^) auf,
c) jeweils nur ein Ablesefeld (A 'R1, A'R2 bzw. AR/],
AR2, AR5, AR^) in Form einer Gruppe unregelmäßig verteilter
Markierungsstriche ist identisch mit nur einer Referenzmarke (R1^1 R'2 bzw. R1, R2, R,, R.)
in Form einer Gruppe unregelmäßig verteilter Markierungestriche und mit dieser in Deckung bringbar,
2.) Lichtelektrische inkrementale Positioniereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ver-
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DR. JOHANNEß HEIDENHABT GMBH 14. September 1983
G 79 36 372.7
schiedenen Referenzmarken (R1^, R'p, tzw. R^, Rg
R^5, R^) auf einer Teilungsspur angeordnet sind.
3.) Lichtelektrische inkrementale Positioniereinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Abtaststelle eine Beleuchtung (L/|, L^, L.,, L^) zugeordnet ist.
H-.) Lichtelektrische inkrementale Winkelmeßeinrichtung
nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens zwei Ablesestellen diametral angeordnet sind.
5.) Lichtelektrische inkrementale Positioniereinrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet,
daß eine Signaleinrichtung vorgesehen ist, die· den Ausfall einer Beleuchtung (L,,, Lg, L, oder
Ljj_) signalisiert.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19797936372 DE7936372U1 (de) | 1979-12-22 | 1979-12-22 | Lichtelektrische inkrementale positioniereinrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19797936372 DE7936372U1 (de) | 1979-12-22 | 1979-12-22 | Lichtelektrische inkrementale positioniereinrichtung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE7936372U1 true DE7936372U1 (de) | 1983-12-22 |
Family
ID=6710215
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19797936372 Expired DE7936372U1 (de) | 1979-12-22 | 1979-12-22 | Lichtelektrische inkrementale positioniereinrichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE7936372U1 (de) |
-
1979
- 1979-12-22 DE DE19797936372 patent/DE7936372U1/de not_active Expired
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