DE9413879U1

DE9413879U1 - Position measuring system

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Publication number: DE9413879U1
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Authority: DE
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Current assignee: Individual
Priority date: 1993-10-19
Filing date: 1994-02-25
Publication date: 1994-12-01
Anticipated expiration: 2004-02-26

Description

HerrMister

Dr. Wolfgang WeberDr. Wolfgang Weber

Alemannenstraße 22Alemannenstrasse 22

79299 Wittnau79299 Wittnau

PositionsmeßsystemPosition measuring system

Die Erfindung betrifft ein Positonsirteßsystem, wobei das Meßsystem insbesondere ein Meßtaster zur Längenmessung ist,The invention relates to a positioning measuring system, the measuring system being in particular a measuring probe for length measurement,

) der einen geführten Meßbolzen zum Abtasten eines Meßobjektes sowie ein Gehäuse mit einer Meßbolz en-Führung und eine mit dem Meßbolzen zusammenwirkende Meßeinrichtung aufweist, die mit einer Meß- und Auswerteeinrichtung verbunden ist.
Üblicherweise kommen bei diesen bekannten Meßtastern induktive Meßeinrichtungen zur Anwendung. Diese haben sich in der Praxis zwar in mancherlei Hinsicht bewährt, weisen andererseits aber auch erhebliche Nachteile auf. So sind sie gegenüber elektromagnetischen Feldern empfindlich und erfordern auch eine sehr präzise Führung des Meßbolzens, da selbst kleinste Seitenbewegungen des in die Spule(n) eintauchenden, ferromagnetischen Kerns zu erheblichen) which has a guided measuring pin for scanning a measuring object and a housing with a measuring pin guide and a measuring device which interacts with the measuring pin and is connected to a measuring and evaluation device.
Inductive measuring devices are usually used for these known measuring probes. Although these have proven themselves in practice in many respects, they also have significant disadvantages. They are sensitive to electromagnetic fields and require very precise guidance of the measuring bolt, since even the smallest lateral movements of the ferromagnetic core immersed in the coil(s) can lead to significant

.20 Meßwertverfälschungen führen. Der konstruktive Aufwand für diese Meßeinrichtungen ist auch aus dem vorgenannten Grund vergleichsweise groß und außerdem ergibt sich durch die Spulenanordnung eine entsprechend lange Bauform des Gehäuses..20 lead to measurement value distortions. The construction effort for these measuring devices is comparatively high for the above-mentioned reason and, in addition, the coil arrangement results in a correspondingly long housing design.

Weiterhin ist nachteilig, daß der Temperaturbereich, in dem ein solcher induktiver Meßtaster einsetzbar ist, durch die verwendeten Bauteile der Meßeinrichtung eingeschränkt ist und Messungen bei höheren Temperaturen, oberhalb von 70*C nicht möglich sind.Another disadvantage is that the temperature range in which such an inductive measuring probe can be used is limited by the components used in the measuring device and measurements at higher temperatures, above 70°C, are not possible.

Für einen solchen Meßtaster oder eine vergleichbare Anordnung besteht daher die Aufgabe, eine Meßeinrichtung zu schaffen, die einfach im Aufbau ist, unempfindlich gegen elektromagnetische Störungen, kompaktere Abmessungen des Tasters zuläßt und darüber hinaus auch bei höheren Temperaturen einsetzbar ist. Außerdem sollen die Anforderungen an die Präzision der Mechanik bedarfsweise bei trotzdem hoher Meßgenauigkeit reduziert sein.For such a measuring probe or a comparable arrangement, the task is therefore to create a measuring device that is simple in construction, insensitive to electromagnetic interference, allows more compact dimensions of the probe and can also be used at higher temperatures. In addition, the requirements for the precision of the mechanics should be reduced if necessary while still maintaining a high level of measurement accuracy.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere vorgeschlagen, daß die Meßeinrichtung einen mit einem Ende an eine Lichtquelle angeschlossenen Emissions-Lichtwellenleiter,To achieve this object, it is proposed in particular that the measuring device comprises an emission optical waveguide connected at one end to a light source,

fc einen mit einem Ende an einen Lichtdetektor angeschlossenen Empfangs-Lichtwellenleiter sowie einen mit dem Meßbolzen oder dergleichen beweglichem Teil verbundenen, den anderen Enden der Lichtwellenleiter zugewandten Reflektor aufweist, daß die Lichtwellenleiter in einem biegsamen Lichtwellenleiter-Kabel zusammengefaßt sind und daß in dem Lichtwellenleiter-Kabel als Schleife Monitor-Lichtwellenleiter mitgeführt sind, deren 0 eines Ende an die für den Emissions-Lichtwellenleiter vorgesehene Lichtquelle und deren anderes Ende an einen Monitor-Photodetektor angekoppelt sind.fc has a receiving optical waveguide connected at one end to a light detector and a reflector connected to the measuring bolt or similar movable part and facing the other ends of the optical waveguides, that the optical waveguides are combined in a flexible optical waveguide cable and that monitor optical waveguides are carried in the optical waveguide cable as a loop, one end of which is coupled to the light source provided for the emission optical waveguide and the other end of which is coupled to a monitor photodetector.

Diese Meßeinrichtung ist völlig unempfindlich gegen elektromagnetische Felder. Sie ist einfach im Aufbau und erfordert nicht unbedingt die bisher für eine hoheThis measuring device is completely insensitive to electromagnetic fields. It is simple in construction and does not necessarily require the previously required high

' Meßgenauigkeit notwendige, mechanische Präzision. Die Meßeinrichtung erfordert nur wenig Platz, so daß sich damit sehr kompakte Meßtaster realisieren lassen. Die Verwendung eines optischen Meßsystems unter Anwendung von Glasfasern 0 ermöglicht auch den Einsatz bei hohen Umgebungstemperaturen von z.B. 300° C. Durch das Fehlen elektrischer Ströme in der tasterseitigen Meßeinrichtung ist auch der Einsatz in einer Umgebung mit Explosionsgefahr möglich.' Measuring accuracy requires mechanical precision. The measuring device requires very little space, so that very compact measuring probes can be created. The use of an optical measuring system using glass fibers 0 also enables use at high ambient temperatures of e.g. 300° C. The lack of electrical currents in the measuring device on the probe side also enables use in an environment with a risk of explosion.

Bei der vorliegenden Erfindung können durch die im 5 Lichtwellenleiter-Kabel mitgeführten Monitor-LichtwellenleiterIn the present invention, the monitor optical fibers carried in the 5 optical fiber cables

Transmissionsverluste im Kabel, die durch die Verbiegung auftreten können und damit das Meßsignal verfälschen würden, erfaßt und dann auch kompensiert werden. Außerdem besteht die Möglichkeit, die Alterung und die Temperatürabhängigkeit der 5 optoelektronischen Bauelemente zu erfassen und zu kompens ieren.Transmission losses in the cable, which can occur due to bending and thus distort the measurement signal, are recorded and then compensated. It is also possible to record and compensate for the aging and temperature dependence of the 5 optoelectronic components.

Man kennt zwar bereits den Einsatz von einer prinzipiell ähnlichen Lichtwellenleiter-Anordnung aus der DE-OS 41 05 270, die insbesondere für den Einsatz in Einspritzdüsen konzipiert ist. Jedoch ist hierbei nicht die hohe Meßgenauigkeit wie bei einem Meßtaster gefordert und es sind hier auch keineThe use of a basically similar optical fiber arrangement is already known from DE-OS 41 05 270, which is designed especially for use in injection nozzles. However, this does not require the same high measuring accuracy as with a measuring probe and there are no

) entsprechenden Maßnahmen für eine solche Genauigkeit vorgesehen, die Messungen bis in den Nanometer-Bereich zulassen wie beim Erfindungsgegenstand.) appropriate measures for such precision are provided that allow measurements down to the nanometre range as in the subject matter of the invention.

Zweckmäßigerweise ist für die tasterseitigen Enden der Lichtwellenleiter ein mit dem Tastergehäuse verbundener Halter vorgesehen, der vorzugsweise bezüglich seines Abstandes zum Reflektor verstellbar ist, insbesondere in das Meßtaster-Gehäuse einschraubbar ist.It is expedient to provide a holder connected to the probe housing for the probe-side ends of the optical fibers, which holder is preferably adjustable in terms of its distance from the reflector, in particular can be screwed into the probe housing.

Durch diesen Halter sind die tasterseitigen Enden der Lichtwellenleiter exakt relativ zueinander positioniert und gehalten und durch die Verstellbarkeit des Halters lassen sich die Lichtwellenleiter-Enden in ihrem Abstand zum Reflektor einstellen, so daß insbesondere auch eine Justierung des Meßsystems auf die Kennlinie möglich ist. Es besteht damit auch die Möglichkeit, das Meßsystem auf verschiedene Kennlinienabschnitte einzustellen und damit unterschiedliche Empfindlichkeiten des Meßsystems auszunutzen.This holder positions and holds the ends of the optical fibers on the button side precisely relative to each other, and the adjustability of the holder allows the distance between the ends of the optical fibers and the reflector to be adjusted, so that the measuring system can also be adjusted to the characteristic curve. This also makes it possible to adjust the measuring system to different sections of the characteristic curve and thus to use different sensitivities of the measuring system.

Vorzugsweise ist am tasterfernen Ende ein Anschlußstück für die Lichtwellenleiter mit darin befindlicher Lichtquelle und Photodetektor vorgesehen.Preferably, a connector for the optical fiber with a light source and photodetector is provided at the end remote from the button.

Somit bildet das Lichtwellenleiter-Kabel mit seinem tasterseitigen Halter und den am anderen Ende befindlichen Anschlußstück eine Baueinheit. Dadurch sind alle lichtführenden Teile und auch die Lichtquelle sowie der Photodetektor in einer Einheit zusammengefasst, so daß auch eine feste Lagezuordnung vorhanden ist. Zweckmäßigerweise ist dabei das tasterferne Anschlußstück als Stecker mit elektrischen Steckverbindungen zum Anschließen an die Auswerteeinrichtung ausgebildet. Somit erfolgt beim Anschlußstück nur eine elektrische Kopplung, und es wird dadurch eine aufwendige und störanfällige, optische Schnittstelle vermieden.The fiber optic cable thus forms a structural unit with its holder on the button side and the connector at the other end. This means that all light-conducting parts and also the light source and the photodetector are combined in one unit, so that a fixed position is also available. The connector remote from the button is expediently designed as a plug with electrical plug connections for connection to the evaluation device. This means that only an electrical connection is made at the connector, and a complex and error-prone optical interface is avoided.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß in dem Anschlußstück ein Speicher zum Abspeichern der Taster-Meßkennlinie vorgesehen ist, vorzugsweise ein EEPROM. In diesen Speicherbaustein kann die jeweilige, individuelle Kennlinie des Meßtasters abgespeichert werden, so daß unabhängig von Nichtlinearitäten der Kennlinie die hohe Auflösung und Meßgenauigkeit über den gesamten Meßbereich gewährleistet ist.An advantageous development of the invention provides that a memory for storing the probe measuring characteristic is provided in the connector, preferably an EEPROM. The respective, individual characteristic of the measuring probe can be stored in this memory module, so that, regardless of non-linearities of the characteristic, high resolution and measurement accuracy is guaranteed over the entire measuring range.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben.The invention is described below with reference to the embodiments shown in the drawings.

Es zeigt:It shows:

Fig.l eine etwas schematisierte Längsschnittdarstellung 0 eines Meßtasters,Fig.l a somewhat schematic longitudinal section view 0 of a measuring probe,

Fig.2 ein Blockschaltbild einer Auswerteeinrichtung des Positionsmeßsystems mit zugeordnetem Anschlußstück eines Lichtwellenleiter-Kabels, 35Fig.2 a block diagram of an evaluation device of the position measuring system with associated connector of a fiber optic cable, 35

6
Fig.3 eine typische Kennlinie im X-Modus,6
Fig.3 a typical characteristic curve in X-mode,

Fig.4 eine typische Kennlinie im Z-Modus und Fig.5 den prinzipiellen Aufbau eines Positionsmeßsystems.Fig.4 shows a typical characteristic curve in Z mode and Fig.5 shows the basic structure of a position measuring system.

Fig. 5 zeigt schematisch den Aufbau eines Positionsmeßsystems mit zwei Lichtwellenleitern 2 und 3 sowie einem Reflektor 1. Ein Emissionslichtwellenleiter 2 und ein Empfangslichtwellenleiter 3 sind dabei parallel zueinander und unmittelbar benachbart angeordnet. Die jeweiligen Endflächen der Lichtwellenleiter liegen in einer Ebene XY. An einem EndeFig. 5 shows a schematic of the structure of a position measuring system with two optical fibers 2 and 3 and a reflector 1. An emission optical fiber 2 and a reception optical fiber 3 are arranged parallel to each other and immediately adjacent. The respective end faces of the optical fibers lie in a plane XY. At one end

W des Emissionslichtwellenleiters 2 ist eine Lichquelle, zum Beispiel eine LED 4 angeordnet, während an einem Ende des Empfangslichtwellenleiters eine Photodiode 5 angeordnet ist. Die Gerade, die durch die Mittelpunkte der Endflächen der Lichtwellenleiter läuft, wird als x-Achse bezeichnet, die dazu orthogonale Achse, die ebenfalls in der Fläche der Lichtwellenleiterenden liegt, ist die y-Achse. Parallel zu der Lichtwellenleiterachse verläuft die z-Achse.A light source, for example an LED 4, is arranged at the end of the emission optical waveguide 2, while a photodiode 5 is arranged at one end of the reception optical waveguide. The straight line that runs through the centers of the end faces of the optical waveguides is called the x-axis, the orthogonal axis, which also lies in the area of the optical waveguide ends, is the y-axis. The z-axis runs parallel to the optical waveguide axis.

Der Koordinatenursprung liegt am Berührungspunkt der beiden Lichtwellenleiter. Die beiden in einer Ebene liegenden Lichtwellenleiterendflächen sind zu einem Reflektor 1 parallel angeordnet. Der Reflektor 1, kann entweder in einem X-Modus inThe coordinate origin is at the point of contact between the two optical fibers. The two optical fiber end surfaces lying in one plane are arranged parallel to a reflector 1. The reflector 1 can be used either in an X-mode in

k25 x-Richtung bewegt werden, wobei seine z- und y-Koordinaten konstant bleiben oder aber in einem Z-Modus, in z-Richtung bewegt werden, wobei seine x- und y-Koordinaten konstant bleiben.k25 x-direction, whereby its z- and y-coordinates remain constant, or in a Z mode, in the z-direction, whereby its x- and y-coordinates remain constant.

0 Im X-Modus wird der Reflektorabstand in z-Richtung sowie der Faserdurchmesser der Lichtwellenleiter 2,3 und die Lichtstärke des von der LED emittierten Lichts so gewählt, daß sich eine bestimmte Empfindlichkeit und somit ein bestimmter Meßbereich ergibt. Die Parameterkombination wird durch die Meßaufgabe 5 festgelegt. Im X-Modus wird der Reflektor 1 entlang der x-0 In X mode, the reflector distance in the z direction as well as the fiber diameter of the optical fibers 2,3 and the luminous intensity of the light emitted by the LED are selected so that a certain sensitivity and thus a certain measuring range are achieved. The parameter combination is determined by the measuring task 5. In X mode, the reflector 1 is moved along the x-

Achse bewegt, wobei die z- und y-Koordinaten des Reflektors konstant sind. Von der LED 4 wird Licht emittiert, das durch den Emissionslichtwellenleiter in Richtung Reflektor 1 ausgesandt wird.axis, whereby the z and y coordinates of the reflector are constant. Light is emitted by the LED 4, which is sent through the emission optical waveguide in the direction of reflector 1.

Sobald die Oberkante 6 des Reflektors 1, der in x-Richtung bewegt wird, auf der Höhe des Emissionslichtwellenleiters liegt, trifft der vom Emissionslichtwellenleiter emittierte Lichtstrahl auf die Oberfläche des Reflektors 1 auf, und wird reflektiert, bzw. gestreut. Ein Teil des reflektierten Lichtes 12 trifft auf die dem Reflektor zugewandten Endfläche des Empfangslichtwellenleiters 3 auf, und wird über diesen zu einer Photodiode 5 geleitet, die ein analoges Detektorsignal h erzeugt.As soon as the upper edge 6 of the reflector 1, which is moved in the x-direction, is at the height of the emission optical waveguide, the light beam emitted by the emission optical waveguide strikes the surface of the reflector 1 and is reflected or scattered. Part of the reflected light 12 strikes the end surface of the reception optical waveguide 3 facing the reflector and is guided via this to a photodiode 5, which generates an analog detector signal h .

Das analoge Detektorsignal wird in einer in Figur 2 dargestellten Auswerteeinheit 20 verstärkt. Somit kann die Position des Reflektors in Abhängigkeit des Photodetektorsignals ermittelt werden, worauf auch auf einfache Art und Weise die Länge des zu messenden Objekts bestimmt werden kann.The analog detector signal is amplified in an evaluation unit 20 shown in Figure 2. Thus, the position of the reflector can be determined depending on the photodetector signal, whereupon the length of the object to be measured can also be determined in a simple manner.

Durch die Verwendung von zwei Lichtwellenleitern erhält man im X-Modus eine in Figur 3 erkennbare Kennlinie. Diese ist über den zentralen, sehr ausgedehnten Bereich in guter Näherung linear.By using two optical fibers, a characteristic curve is obtained in X-mode as shown in Figure 3. This is linear to a good approximation over the central, very extensive area.

Im Z-Modus wird der Faserdurchmesser sowie die Lichtintensität " des von der LED emitierten Lichts so gewählt, daß sich eine bestimmte Empfindlichkeit und somit ein bestimmter Meßbereich einstellt. Im Z-Modus wird der Reflektor in z-Richtung bewegt, wobei die xy-Koordinaten des Reflektors konstant bleiben.In Z mode, the fiber diameter and the light intensity " of the light emitted by the LED are selected so that a specific sensitivity and thus a specific measuring range is set. In Z mode, the reflector is moved in the z direction, whereby the xy coordinates of the reflector remain constant.

0 Dadurch läßt sich der Abstand des Reflektors zu den Lichtleitern bestimmen. Der Reflektor sollte mindestens über den von den Lichtwellenleitern während seiner Z-Bewegung insgesamt eingesehenen Bereich homogen sein. Das von der LED über den Emissionslichtwellenleiter auf den Reflektor gestrahlte und reflektierte bzw. gestreute Licht 120 This allows the distance between the reflector and the light guides to be determined. The reflector should be homogeneous at least over the area that the light guides see during their Z movement. The light emitted by the LED via the emission light guide onto the reflector and then reflected or scattered 12

trifft auf die Endfläche des Empfangslxchtwellenleiters 3 auf und wird zu der Photodiode 5 weitergeleitet. Die Photodiode 5 erzeugt in Abhängigkeit der aufgenommenen Lichtmenge ein analoges Detektorsignal, daß mit Hilfe der Auswerteeinheit 2 0 verstärkt und weiterverarbeitet wird. Aus der resultierenden Kennlinie (Fig.4), welche mittels des Speicherbausteines fest mit dem jeweiligen Meßtaster verbunden ist, kann auf einfache Weise die Z-Position des Reflektors bestimmt werden.hits the end face of the receiving optical waveguide 3 and is passed on to the photodiode 5. The photodiode 5 generates an analog detector signal depending on the amount of light received, which is amplified and further processed using the evaluation unit 2 0. The Z position of the reflector can be easily determined from the resulting characteristic curve (Fig.4), which is firmly connected to the respective measuring probe by means of the memory module.

Das erfindungsgemäße Positionsmeßsystem ermöglicht somit auf einfache und kostengünstige Art und Weise eine zuverlässige Längen- und Abstandsmessung.The position measuring system according to the invention thus enables reliable length and distance measurement in a simple and cost-effective manner.

Fig. 1 zeigt in einer Längsschnittdarstellung eine Längenmeßeinrichtung in Form eines Meßtasters 7. Mit Hilfe dieses Meßtasters lassen sich insbesondere Maßabweichungen eines Meßobjektes 8 überprüfen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Meßobjekt eine Welle, die bei Rotation beispielsweise auf Seitenschlag untersucht werden soll. Solche Maßabweichungen werden von dem angetasteten Meßobjekt 8 auf einen Meßbolzen 9 des Meßtasters 7 übertragen, der dabei Längsbewegungen entsprechend dem Doppelpfeil Pf 1 ausführen kann.Fig. 1 shows a longitudinal section of a length measuring device in the form of a measuring probe 7. This measuring probe can be used to check dimensional deviations of a measuring object 8. In the embodiment shown, the measuring object is a shaft which is to be examined for lateral runout during rotation, for example. Such dimensional deviations are transferred from the probed measuring object 8 to a measuring bolt 9 of the measuring probe 7, which can carry out longitudinal movements in accordance with the double arrow Pf 1.

Der Meßbolzen 9 ist in einer Längsführung 11 geführt und in .25 seinem Bewegungshub durch Anschläge 12, 13 begrenzt. Zum Antasten des Meßobjektes 8 ist am äußeren Ende des Meßbolzens 9 eine Tastkugel 14 vorgesehen. Zur Abdichtng des mechanischen Systems befindet sich zwischen dem beweglichen Meßbolzenende und dem Tastergehäuse 15 ein Dichtungsbalg 16.The measuring bolt 9 is guided in a longitudinal guide 11 and its travel is limited by stops 12, 13. A probe ball 14 is provided at the outer end of the measuring bolt 9 for probing the measuring object 8. A sealing bellows 16 is located between the movable end of the measuring bolt and the probe housing 15 to seal the mechanical system.

0 Zur Rückstellung des Meßbolzens 9 in Ausgangsstellung mit Anlage des Anschlages 13 dient eine Rückstellfeder 17.0 A return spring 17 is used to return the measuring bolt 9 to its initial position with the stop 13.

Für den Meßstaster 7 ist als Meßeinrichtung 18 das anhand der Figur 5 beschriebene optische System vorgesehen, wobei in 5 diesem Anwendungsfall allerdings eine Messung im Z-ModusThe optical system described in Figure 5 is provided as the measuring device 18 for the measuring probe 7, although in this application a measurement in Z mode

erfolgt. Dazu ist am inneren Ende des Meßbolzens 9 der Reflektor 1 angeordnet und macht die Hubbewegungen des Meßbolzens 9 mit. In axialer Verlängerung des Meßbolzens 9 sind mit Abstand zum Reflektor 1 die Enden des Emissions-Lichtwellenleiters 2 und des Empfangs-Lichtwellenleiters 3 angeordnet.For this purpose, the reflector 1 is arranged at the inner end of the measuring bolt 9 and follows the lifting movements of the measuring bolt 9. In the axial extension of the measuring bolt 9, the ends of the emission optical waveguide 2 and the reception optical waveguide 3 are arranged at a distance from the reflector 1.

In Abhängigkeit von der axialen Reflektorposition wird ein bestimmter Bruchteil des vom Emissions-Lichtwellenleiter auf den Reflektor gesandten Lichts in den Empfangs-Lichtwellenleiter reflektiert. Die Menge des reflektierten Lichts ist daher ein Maß für die Reflektorposition, d.h. über den Meßbolzen 9 ein Maß für die Position der Tastkugel 14.Depending on the axial reflector position, a certain fraction of the light sent from the emission optical fiber to the reflector is reflected into the reception optical fiber. The amount of reflected light is therefore a measure of the reflector position, i.e. via the measuring bolt 9 a measure of the position of the probe ball 14.

Die Lichtwellenleiter-Enden sind in einem Halter 19 gefaßt, der in das Gehäuse 15 von der Rückseite her eingeschraubt ist. Durch unterschiedliche Einschraubtiefen kann der Abstand der Lichtwellenleiter-Enden zum Reflektor 1 voreingestellt werden. Die Lichtwellenleiter 2, 3 sind als Lichtwellenleiter-Kabel 23 zu einer in Fig. 2 gezeigten Auswerteeinrichtung 2 0 geführt.The optical fiber ends are held in a holder 19 which is screwed into the housing 15 from the rear. The distance between the optical fiber ends and the reflector 1 can be preset by means of different screwing depths. The optical fibers 2, 3 are guided as optical fiber cables 23 to an evaluation device 20 shown in Fig. 2.

Bei diesem Ende des Lichtwellenleiter-Kabels 23 enden die Lichtwellenleiter 2, 3 in einem Anschlußstück 21. Dieses beinhaltet als Lichtquelle die LED 4 und als Photodetektor die Photodiode 5.
Die Verbindung zu der Auswerteeinrichtung 2 0 kann durch 5 Integration der optoelektronischen Bauelemente 4, 5 in das Anschlußstück 21 elekrisch ausgeführt sein, was wesentlich unproblematischer ist als eine optische Verbindungsstelle. Zum Verbinden des Lichtleiterkabels bzw. seines Anschlußstückes 21 mit der Auswerteeinrichtung 2 0 sind demgemäß elektrische Steckverbindungen 22 vorgesehen.At this end of the fiber optic cable 23, the fiber optic cables 2, 3 end in a connector 21. This contains the LED 4 as a light source and the photodiode 5 as a photodetector.
The connection to the evaluation device 20 can be implemented electrically by integrating the optoelectronic components 4, 5 into the connector 21, which is significantly less problematic than an optical connection point. Electrical plug connections 22 are accordingly provided for connecting the optical fiber cable or its connector 21 to the evaluation device 20.

In Fig. 4 ist die Kennlinie der Meßeinrichtung im Z-Modus wiedergegeben. Es ist hierbei erkennbar, daß sich zwei Kurvenabschnitte ergeben und zwar ein erster Kurvenabschnitt mit einem steil bis zu einem Maximum aufsteigenden AbschnittFig. 4 shows the characteristic curve of the measuring device in Z mode. It can be seen that two curve sections result, namely a first curve section with a section that rises steeply to a maximum

•J S » * · ·•J S » * · ·

• * 4 • * 4

und einem sich daran anschließenden, abfallenden Kurvenabschnitt mit etwas geringerer Steigung. Der erste Kurvenabschnitt ergibt sich im Ausführungsbeispxel etwa im Bereich von 1,5 mm bis 2,5 mm Abstand der Lichtwellenleiter-Enden vom Reflektor 1. Der zweite Kennlinien-Abschnitt ergibt sich bei Abständen von etwa 3 bis 5 bzw. bis zu 10 mm. In Abhängigkeit von den Meßanforderungen können beide Kennlinien-Abschnitte genutzt werden. Dies erfolgt, indem die in dem Halter 19 gefassten Lichtwellenleiter-Enden in ihrem Abstand zum Reflektor 1 unterschiedlich eingestellt werden.and an adjoining, descending curve section with a slightly lower gradient. The first curve section in the example results in a distance of approximately 1.5 mm to 2.5 mm between the ends of the optical waveguide and reflector 1. The second characteristic curve section results at distances of approximately 3 to 5 or up to 10 mm. Depending on the measurement requirements, both characteristic curve sections can be used. This is done by setting the distance of the optical waveguide ends held in the holder 19 to different distances from the reflector 1.

Bei einem etwas größeren Abstand wird dabei der abfallende Bereich der Kennlinie mit negativer Steigung erfasst. Der Meßweg kann hierbei bis zum 10 mm oder mehr betragen, wobei die erzielbare Auflösung mindestens Werte von 300 nm/mV erreicht werden.At a slightly larger distance, the falling area of the characteristic curve is recorded with a negative slope. The measuring path can be up to 10 mm or more, whereby the achievable resolution is at least 300 nm/mV.

Wird der Abstand der Lichtwellenleiter-Enden vom Reflektor 1 verringert, insbesondere durch Einschrauben des Halters 19 in das Tastergehäuse 15, wobei der Abstand etwa im Bereich von 2 mm liegt, wird der Kennlinienbereich mit positiver Steigung 0 erfasst. Wegen der sehr viel größeren Steilheit der Kennlinie in diesem Bereich ergibt sich eine beträchtlich höhere mögliche Auflösung.If the distance between the ends of the optical fiber and the reflector 1 is reduced, in particular by screwing the holder 19 into the button housing 15, whereby the distance is approximately in the range of 2 mm, the characteristic curve area with a positive slope 0 is recorded. Due to the much greater steepness of the characteristic curve in this area, a considerably higher possible resolution results.

Wird nur einer der Meßbereiche benötigt, so kann der Taster auch von vornherein mit fest vorgegebenem Abstand zwischen Lichtwellenleiter-Enden und Reflektor 1 ausgebildet sein.If only one of the measuring ranges is required, the probe can also be designed from the outset with a fixed distance between the fiber optic cable ends and reflector 1.

Erwähnt sei noch, daß eine Feinabstimmung auf den gewünschten Meßbereich auch über verschiedene Parameter, insbesondere die LED-Intensität, die Verstärkung des Ausgangssignales und auch den Lichtwellenleiter-Durchmesser festgelegt werden kann. 30It should also be mentioned that fine-tuning to the desired measuring range can also be determined using various parameters, in particular the LED intensity, the amplification of the output signal and also the optical fiber diameter. 30

Wie in Fig. Iu. 2 erkennbar, sind bei dem Lichtwellenleiter-Kabel 23 Monitor-Lichtwellenleiter 24 mitgeführt. Der eine Monitor-Lichtwellenleiter ist dabei mit seinem einen Ende beim Anschlußstück 21 an die für den Emissions-Lichtwellenleiter 5 vorgesehene LED 4 angekoppelt. In der Praxis kann diesAs can be seen in Fig. Iu. 2, the optical fiber cable 23 contains monitor optical fibers 24. One end of the monitor optical fiber is connected to the connector 21 and the LED 4 provided for the emission optical fiber 5. In practice, this can

• &diams; « « J K ' ·•&diams; « « J K ' ·

erreicht werden, indem der Monitor-Lichtwellenleiter 24 zusammen mit dem Emissions-Lichtwellenleiter 2 als Gabel-Lichtwellenleiter gefasst wird.can be achieved by combining the monitor optical waveguide 24 together with the emission optical waveguide 2 as a forked optical waveguide.

Über diesen Monitor-Lichtwellenleiter 24 wird ein gewisser Bruchteil des emittierten Lichtes, z.B. 25 Prozent parallel zu den Meß-Lichtwellenleitern 2, 3 bis zum Taster geführt. Dort wird das Licht im vorliegenden Falle über ein Prisma 25 in den anderen Monitor-Lichtwellenleiter 24 eingekoppelt und zum Anschlußstück 21 zurückgeführt. Anstatt eines Prismas kann auch ein Spiegel oder eine 180 * -Umbiegung des Monitor-Lichwellenleiters vorgesehen sein.A certain fraction of the emitted light, e.g. 25 percent, is guided parallel to the measuring optical fibers 2, 3 to the button via this monitor optical fiber 24. There, in the present case, the light is coupled into the other monitor optical fiber 24 via a prism 25 and fed back to the connector 21. Instead of a prism, a mirror or a 180° bend in the monitor optical fiber can also be provided.

Im Anschlußstück 21 befindet sich eine weitere Photodiode 5a &psgr; für das vom Monitor-Lichtwellenleiter 24 zurückgeführte Licht.In the connector 21 there is a further photodiode 5a ψ for the light returned from the monitor optical waveguide 24.

Die Monitor-Lichtwellenleiter 24 sind somit in das Lichtwellenleiter-Kabel 23 integriert und bilden zusammen mit den beiden anderen Meß-Lichtwellenleitern 2, 3, dem tasterseitigen Halter 19 und dem Anschlußstück 21 eine Baueinheit. Die in dieser Einheit zusammengefaßten Einzelelemente unterliegen somit in gleicher Weise auftretenden Änderungen. Dies betrifft einerseits den Verlauf des Lichtwellenleiter-Kabels und andererseits Änderungen durch unterschiedliche Umgebungstemperaturen sowie Alterung der optoelektronischen Bauelemente.The monitor optical fibers 24 are thus integrated into the optical fiber cable 23 and form a structural unit together with the other two measuring optical fibers 2, 3, the button-side holder 19 and the connector 21. The individual elements combined in this unit are thus subject to changes that occur in the same way. On the one hand, this affects the path of the optical fiber cable and, on the other hand, changes due to different ambient temperatures and aging of the optoelectronic components.

Durch unterschiedliche Lage bzw. Verlauf des .25 Lichtwellenleiter-Kabels 23 ergeben sich auch unterschiedliche Transmissionsverluste durch die Verbiegung der Lichtwellenleiter, so daß dadurch das Meßsignal beeinflußt werden kann.Different positions or paths of the .25 fiber optic cable 23 also result in different transmission losses due to the bending of the fiber optic cables, which can influence the measurement signal.

Unterschiedliche Transmissionsverluste und dergleichen wirken 0 sich aber auch auf die Monitor-Lichtwellenleiter 24 aus, so daß diese Transmissionsverluste erfasst und kompensiert werden können.Different transmission losses and the like also affect the monitor optical fibers 24, so that these transmission losses can be detected and compensated.

Zur Alterung bzw. zur Temperaturabhängigkeit der LED und der Photodiode sei folgendes bemerkt:The following should be noted regarding the aging and temperature dependence of the LED and the photodiode:

Mit der Monitor-Photodiode 5a wird die von der LED 4 abgezweigte Lichtmenge unabhängig von der Reflektor-Position gemessen. Ändert sich nun diese Lichtmenge aufgrund von Alterung und/oder Temperatur, so läßt sich die LED 4 so nachregeln, daß ein einmal vorgegebener Wert wieder erreicht wird. Diese Regelung läßt sich auch für die Kompensation von Veränderungen der Meß-Photodiode 5 einsetzen. Diese verändert sich durch Temperatur genauso wie die Monitor-Photodiode 5a, so daß sich auch hier wieder der LED-Strom so nachregeln läßt, daß eine auftretende Veränderung kompensiert wird.The monitor photodiode 5a measures the amount of light diverted by the LED 4, regardless of the reflector position. If this amount of light changes due to aging and/or temperature, the LED 4 can be adjusted so that a previously set value is reached again. This adjustment can also be used to compensate for changes in the measuring photodiode 5. This changes due to temperature in the same way as the monitor photodiode 5a, so that the LED current can also be adjusted so that any change that occurs is compensated for.

In Fig.2 ist noch erkennbar, daß in dem Anschlußstück 21 desIn Fig.2 it is still visible that in the connecting piece 21 of the

) Lichtwellenleiter-Kabels 23 ein Speicher-Baustein 26 enthalten ist. Dieser kann beispielsweise durch einen überschreibbaren Speicher gebildet sein, insbesondere ein EEPROM. In diesem Speicher-Baustein 26 kann die jeweils bei einem Meßtaster vorhandene Kennlinie abgespeichert werden.) fiber optic cable 23 contains a memory module 26. This can be formed, for example, by a rewritable memory, in particular an EEPROM. The characteristic curve present for a measuring probe can be stored in this memory module 26.

Die in Fig.2 gezeigte Auswerteeinrichtung 2 0 enthält einen Analogverstärker 27, einen Analog-Digital-Wandler 28, einen Microprozessor 29 sowie einen Digital-Analog-Wandler 30.The evaluation device 20 shown in Fig.2 contains an analog amplifier 27, an analog-digital converter 28, a microprocessor 29 and a digital-analog converter 30.

Über die elektrische Steckverbindung 22 ist das Lichtwellenleiter-Kabel 23 mit seinem Anschlußstück 21 mit der Auswerteeinrichtung 20 elektrisch verbunden.The optical fiber cable 23 with its connector 21 is electrically connected to the evaluation device 20 via the electrical plug connection 22.

5 Die Signalauswertung erfolgt folgendermaßen:5 The signal evaluation is carried out as follows:

Das von der LED 4 erzeugte und vom Reflektor 1 reflektierte Licht wird in der Photodiode 5 nachgewiesen. Das Signal dieser Photodiode wird in dem Analogverstärker 27 verstärkt und anschließend wird das verstärkte Analogsignal in dem Analog-0 Digital-Wandler 28 digitalisiert. Der nachgeschaltete Microprozessor 29 verarbeitet die Digitalsignale und steuert die Ausgabe der Meßergebnisse. Eine Anzeige von diesen Meßwerten erfolgt mit Hilfe einer Digitalanzeige 31. Erwähnt sei, daß die Auswerteeinrichtung 20 ggfs. auch ohne 5 Microprozessor arbeiten kann, wobei dann das vom Analog-The light generated by the LED 4 and reflected by the reflector 1 is detected in the photodiode 5. The signal from this photodiode is amplified in the analog amplifier 27 and then the amplified analog signal is digitized in the analog-to-digital converter 28. The downstream microprocessor 29 processes the digital signals and controls the output of the measurement results. These measurement values are displayed using a digital display 31. It should be mentioned that the evaluation device 20 can also work without a microprocessor if necessary, in which case the signal from the analog

Digital-Wandler 2 8 kommende Signal direkt ausgegeben wird. In diesem Falle muß die Messung für eine möglichst hohe Genauigkeit im weitgehend linearen Bereich der Kennlinie arbeiten.The signal coming from the digital converter 2 8 is output directly. In this case, the measurement must work in the largely linear range of the characteristic curve for the highest possible accuracy.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Konfiguration mit Microprozessor besteht die Möglichkeit, daß zunächst der Meßtaster kalibriert wird. Dazu dient eine externer Kalibrations-Vorrichtung 32, die hier aus einem Schrittmotor 33 mit Präzisions-Referenz-Maßstab 34 besteht.In the configuration with microprocessor shown in Fig. 2, it is possible to calibrate the measuring probe first. An external calibration device 32 is used for this purpose, which here consists of a stepper motor 33 with a precision reference scale 34.

Mit Hilfe der Kalibrations-Vorrichtung 32 wird in genau vorgegebenen Schritten der Meßtaster 7 beaufschlagt und dabei der Meßbolzen 9 um exakte Wegstrecken verfahren. Die sich beiWith the help of the calibration device 32, the measuring probe 7 is actuated in precisely specified steps and the measuring bolt 9 is moved by exact distances.

\ diesen einzelnen Meßstellen ergebenden Meßwerte werden im Speicher-Baustein 2 6 als individuelle Taster-Kennlinie abgelegt. Danach ist diese spezielle Taster-Kennlinie erfasst und dem Taster zugeordnet. Weiterhin könnte als Information auch noch das Kalibrations-Datum, eine individuelle Taster-Kennung und dergleichen eingespeichert werden. Wird nun der Meßtaster mit seinem Lichtwellenleiter-Kabel 23 0 an eine Auswerteeinrichtung 20 angeschlossen, so werden zunächst die Kenndaten des Meßtasters, die in dem Speicher-Baustein 2 6 abgelegt sind, dem zur Auswerteeinrichtung 20 gehörenden Microprozessor 2 9 übermittelt. Somit stehen für eine exakte Messung alle tastereigenen Kennwerte und dabei insbesondere auch die tasterspezifische Kennlinie zur Verfügung. \ The measured values resulting from these individual measuring points are stored in the memory module 2 6 as an individual probe characteristic curve. This special probe characteristic curve is then recorded and assigned to the probe. The calibration date, an individual probe identification and the like can also be stored as information. If the measuring probe is now connected to an evaluation device 20 with its fiber optic cable 23 0, the characteristics of the measuring probe, which are stored in the memory module 2 6, are first transmitted to the microprocessor 2 9 belonging to the evaluation device 20. In this way, all of the probe's own characteristics and in particular the probe-specific characteristic curve are available for an exact measurement.

Über den Microprozzessor kann auch eine Nachregelung der LED 4 erfolgen. Insbesondere erfolgt dies über die Monitor-Lichtwellenleiter 24. Bei einer gegebenen Verbiegung des 0 Lichtwellenleiter-Kabels verlieren sowohl die Monitor-Lichtwellenleiter 24 als auch die Meß-Lichtwellenleiter 2, 3 den gleichen Prozentsatz an eingespeistem Licht. Ein Nachregeln des "Monitor-Lichts" auf den alten Wert ergibt auch für den Meß-Lichtwellenleiter die Kompensation der Biegeverluste. Diese Regelung erfolgt in Analogtechnik, wobeiThe microprocessor can also be used to adjust the LED 4. This is done in particular via the monitor optical fibers 24. For a given bend in the 0 optical fiber cable, both the monitor optical fibers 24 and the measuring optical fibers 2, 3 lose the same percentage of the light fed in. Adjusting the "monitor light" to the old value also compensates for the bending losses for the measuring optical fiber. This adjustment is done using analog technology, whereby

ein vom Microprozessor 29 kommendes Signal in dem Digital-Analog-Wandler 3 0 in einen Analogwert umgesetzt und dann zur Steuerung der LED 4 verwendet wird. Die Regelung erfolgt dabei mit einer Frequenz, die deutlich höher als typische Veränderungen durch Alterung, Temperatur oder Lichtwellenleiter-Verbiegungen ist.a signal coming from the microprocessor 29 is converted into an analog value in the digital-analog converter 3 0 and then used to control the LED 4. The control takes place at a frequency that is significantly higher than typical changes due to aging, temperature or fiber optic bending.

Über die jeweilige Höhe der erforderlichen Nachregelung läßt sich auch der Zustand und somit die weitere Verwendbarkeit des Meßtasters ermitteln und anzeigen (Toleranzüberwachung).The respective level of the required readjustment can also be used to determine and display the condition and thus the continued usability of the measuring probe (tolerance monitoring).

Der Ausfeder-Anschlag 13 ist vorzugsweise als hochpräziser fe Anschlag mit einer Wiederholgenauigkeit möglichst kleiner als 0,1 Mikrometer ausgebildet. Dadurch besteht die Möglichkeit, den Reflektionsgrad des Reflektors 1 zu überprüfen beziehungsweise zu kalibrieren.The rebound stop 13 is preferably designed as a high-precision stop with a repeat accuracy of less than 0.1 micrometers. This makes it possible to check or calibrate the degree of reflection of the reflector 1.

Bei der Kalibration des Tasters wird ein erster Sollwert für das Signal der Monitor-Diode 5a vorgegeben, das heißt die LED 4 emittiert stets solch eine Lichtleistung, daß bei neuem 0 Reflektor und unabhängig von momentanen Temperatur oder Biegung der Lichtwellenleiter, das Monitor-Signal eine bestimmte Höhe hat. Diese Lichtleistung erzeugt über die Reflektion am Spiegel bei ganz ausgefedertem, am Anschlag 13 anliegendem Taster ein bestimmtes Signal in der Meß-Diode.When calibrating the button, a first target value is specified for the signal of the monitor diode 5a, i.e. the LED 4 always emits such a light output that with a new 0 reflector and regardless of the current temperature or bending of the optical fiber, the monitor signal has a certain level. This light output generates a certain signal in the measuring diode via the reflection on the mirror when the button is fully extended and resting against the stop 13.

Dieses Meßsignal beträgt zum Beispiel -10.000 V und wirdThis measurement signal is, for example, -10,000 V and is

" ebenfalls im Speicher-Baustein des Tasters abgelegt." is also stored in the button's memory module.

Verändert sich nun die Reflektivität des Spiegels, so ergibt sich bei ganz ausgefedertem Taster und unverändertem Signal in der Monitor-Diode ein gegenüber -10.000 V verändertes 0 Meßsignal. Das ursprüngliche Meß-Signal und damit die ursprüngliche Kennlinie läßt sich wiederherstellen, indem die LED-Leistung entsprechend korrigiert wird. Damit erfolgt ein Ausgleich der veränderten Reflektivität des Spiegels. Eine Korrektur, also eine beabsichtigte Veränderung der LED-5 Leistung bewirkt aber auch ein verändertes Signal in derIf the reflectivity of the mirror changes, the result is a changed 0 measurement signal compared to -10,000 V when the button is fully extended and the signal in the monitor diode remains unchanged. The original measurement signal and thus the original characteristic curve can be restored by correcting the LED power accordingly. This compensates for the changed reflectivity of the mirror. A correction, i.e. an intentional change in the LED-5 power, also causes a changed signal in the

Monitor-Diode. Dieses neue Monitor-Signal wird jetzt vom Mikroprozessor anstelle des bisherigen übernommen und dient bis auf weiteres als neue Regelgröße für die LED-Leistung. Ob eine Nachkaiibration des Spiegels 1 notwendig ist, erkennt der Benutzer immer daran, daß bei ganz ausgefedertem Taster die Digitalanzeige z.B. den Wert Z=00.000 mm ausgibt oder nicht, bzw. ob das Meßsignal noch -10.000 V beträgt. Ein kleinerer Wert bedeutet zum Beispiel verringerte Reflektivität, welche einen vergrößerten Abstand zwischen Spiegel und den Lichtwellenleitern suggeriert.Monitor diode. This new monitor signal is now taken over by the microprocessor instead of the previous one and serves as the new control variable for the LED power until further notice. The user can always tell whether recalibration of mirror 1 is necessary by whether the digital display, for example, gives the value Z=00,000 mm when the button is fully extended or not, or whether the measurement signal is still -10,000 V. A smaller value means, for example, reduced reflectivity, which suggests a larger distance between the mirror and the optical fibers.

Die Übernahme des neuen Monitor-Signals als Regelgröße kann entweder vom Benutzer mittels eines Schalters am Steuergerät initiiert werden oder es wird bei jeder Initialisierung des Tasters automatisch durchgeführt. Es muß dabei lediglich sichergestellt sein, daß der Taster tatsächlich ganz ausgefedert ist.The adoption of the new monitor signal as a control variable can either be initiated by the user using a switch on the control unit or it can be carried out automatically each time the button is initialized. It only has to be ensured that the button is actually fully extended.

Bei Ausführung des Meßtasters für Meßwege von 10 mm, bei dem die individuelle Kennlinie fest dem Taster zugeordnet und dem Mikroprozessor bekannt ist, ist schon bei Verwendung eines handelsüblichen 14-Bit-Analog-Digital-Wandlers in der Steuerelektronik eine Auflösung von etwa 0,2 Mikrometer erreichbar. Diese Auflösung gilt über den gesamten Meßbereich von 10 mm.When the measuring probe is designed for measuring distances of 10 mm, where the individual characteristic curve is permanently assigned to the probe and is known to the microprocessor, a resolution of around 0.2 micrometers can be achieved using a commercially available 14-bit analog-digital converter in the control electronics. This resolution applies over the entire measuring range of 10 mm.

Ein Analog-Digital-Wandler mit höherer Bit-Zahl steigert die erreichbare Auflösung nahezu beliebig.An analog-digital converter with a higher number of bits increases the achievable resolution almost infinitely.

' Da die individuelle Taster-Kennlinie bekannt ist und das Meßsystem mittels der geschilderten Selbst-Kalibration - LED-Leistung, LWL-Verbiegung, Änderung der Reflektivität, Änderung der Umgebungstemperatur - stets auf diese Kennlinie 0 zurückgeführt wird, ist die Nichtlinearität der Kennlinie ohne Bedeutung. Gerade aber die immanente Nichtlinearität bei den bisher verwendeten, induktiven Meßsystemen ist es jedoch, die die absolute Genauigkeit solcher Meßtaster, insbesondere bei Ausnutzung des gesamten Meßweges, stark reduziert. 35 ' Since the individual probe characteristic is known and the measuring system is always returned to this characteristic 0 by means of the self-calibration described - LED power, fiber optic bending, change in reflectivity, change in ambient temperature - the non-linearity of the characteristic is irrelevant. However, it is precisely the inherent non-linearity in the inductive measuring systems used to date that greatly reduces the absolute accuracy of such probes, especially when the entire measuring path is used. 35

Außer für den im Ausführungsbeispiel beschriebenen Meßtaster ist die erfindungsgemäße Meßeinrichtung auch für andere Meßaufgaben einsetzbar. Sind nicht die hohen Anforderungen wie bei einem Meßtaster gestellt, so ist es auch nicht erforderlich, alle erfindungsgemäßen Einzelmaßnahmen in Kombination vorzusehen.In addition to the measuring probe described in the exemplary embodiment, the measuring device according to the invention can also be used for other measuring tasks. If the high requirements are not as high as with a measuring probe, it is also not necessary to provide all of the individual measures according to the invention in combination.

/eansprüche / claims

Claims

17 eansprüche17 claims

1. Positionsmeßsystem, insbesondere Meßtaster zur Längenmessung, der einen geführten, beweglichen Meßbolzen insbesondere zum Abtasten eines Meßobjektes sowie ein Gehäuse mit einer Meßbolzen-Führung und eine mit dem Meßbolzen zusammenwirkende Meßeinrichtung aufweist, die mit einer Meß- und Auswerteeinrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung einen mit einem Ende an eine Lichtquelle angeschlossenen Emissions-Lichtwellenleiter (2), einen mit einem Ende an einen1. Position measuring system, in particular a measuring probe for length measurement, which has a guided, movable measuring bolt, in particular for scanning a measuring object, as well as a housing with a measuring bolt guide and a measuring device which cooperates with the measuring bolt and is connected to a measuring and evaluation device, characterized in that the measuring device has an emission optical waveguide (2) connected at one end to a light source, a

^ Lichtdetektor (5) angeschlossenen Empfangs-^ Light detector (5) connected receiver

Lichtwellenleiter (3) sowie einen mit dem Meßbolzen (9) oder dergleichen beweglichem Teil verbundenen, den anderen Enden der Lichtwellenleiter zugewandten Reflektor (1) aufweist, daß die Lichtwellenleiter in einem biegsamen Lichtwellenleiter-Kabel (23) zusammengefasst sind und daß in dem Lichtwellenleiter-Kabel (23) als Schleife Monitor-Lichtwellenleiter (24) mitgeführt sind, deren eines Ende an die für den Emissions-Lichtwellenleiter (2) vorgesehene Lichtquelle (4) und deren anderes Ende an einen Monitor-Photodetektor (5a) angekoppelt sind.Optical waveguide (3) and a reflector (1) connected to the measuring bolt (9) or similar movable part and facing the other ends of the optical waveguides, that the optical waveguides are combined in a flexible optical waveguide cable (23) and that monitor optical waveguides (24) are carried in the optical waveguide cable (23) as a loop, one end of which is coupled to the light source (4) provided for the emission optical waveguide (2) and the other end of which is coupled to a monitor photodetector (5a).

2. Positionsmeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Monitor-Lichtwellenleiter (24) beim Taster über eine Schleife, ein Prisma (25), einen Spiegel oder dergleichen miteinander verbunden bzw. gekoppelt sind, und daß sich die Verbindungsstelle 0 vorzugsweise innerhalb des tasterseitigen Halters (19) befindet.2. Position measuring system according to claim 1, characterized in that the monitor optical waveguides (24) at the probe are connected or coupled to one another via a loop, a prism (25), a mirror or the like, and that the connection point 0 is preferably located within the probe-side holder (19).

3. Positionsmeßsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emissions- und die Empfangs-5 Lichtwellenleiter (2, 3) sowie die Monitor-Lichtwellenleiter (24) zumindest bezüglich der3. Position measuring system according to claim 1 or 2, characterized in that the emission and reception optical waveguides (2, 3) as well as the monitor optical waveguides (24) are at least with respect to the

nummerischen Apertur, gegebenenfalls auch hinsichtlich geometrischer Abmessungen gleich ausgebildet sind.numerical aperture and, if applicable, also with regard to geometric dimensions.

4. Positionsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am tasterfernen Ende ein Anschlußstück (21) für die Lichtwellenleiter mit darin befindlicher Lichtquelle (4) und Photodetektor (5, 5a) vorgesehen ist.4. Position measuring system according to one of claims 1 to 3, characterized in that a connecting piece (21) for the optical waveguide with a light source (4) and photodetector (5, 5a) located therein is provided at the end remote from the probe.

5. Positionsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die tasterseitigen Enden der Lichwellenleiter ein mit dem Tastergehäuse (15) verbundener Halter (19) vorgesehen ist, der vorzugsweise in seinem Abstand zum Reflektor verstellbar ist und insbesondere in das Meßtastergehäuse (15) einschraubbar ist.5. Position measuring system according to one of claims 1 to 4, characterized in that a holder (19) connected to the probe housing (15) is provided for the probe-side ends of the optical waveguides, which holder is preferably adjustable in its distance from the reflector and in particular can be screwed into the probe housing (15).

6. Positionsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtwellenleiter-Kabel 0 (23) mit seinem tasterseitigen Halter (19) und dem am anderen Ende befindlichen Anschlußstück (21) eine Baueinheit bildet.6. Position measuring system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the optical fiber cable 0 (23) forms a structural unit with its holder (19) on the button side and the connector (21) located at the other end.

7. Positionsmeßsystem nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Anschlußstück (21) ein Speicher7. Position measuring system according to claim 16 or 17, characterized in that in the connecting piece (21) a memory

(26) zum Abspeichern der Taster-Meßkennlinie vorgesehen ist, vorzugsweise ein EEPROM.(26) is provided for storing the probe measuring characteristic, preferably an EEPROM.

8. Positionsmeßsystem nach einem der Ansprüche 4 bis 7,8. Position measuring system according to one of claims 4 to 7,

0 dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußstück (21) als Stecker mit elektrischen Steckverbindungen (22) zum Anschließen an die Auswerteeinrichtung (20) ausgebildet ist.0 characterized in that the connecting piece (21) is designed as a plug with electrical plug connections (22) for connection to the evaluation device (20).

• · &diams; &diams;• · &diams;&diams;

9. Positionsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an die Auswerteeinrichtung (20) eine Meßwertanzeige (31), vorzugsweise eine9. Position measuring system according to one of claims 1 to 8, characterized in that a measured value display (31), preferably a

Digitalanzeige angeschlossen bzw. anschließbar ist. 5Digital display is connected or can be connected. 5

10. Positionsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an die Auswerteeinrichtung (20) eine Kalibrations-Vorrichtung (32), vorzugsweise mit einem durch einen Schrittmotor (33) angetriebenen Referenz-Maßstab anschließbar ist.10. Position measuring system according to one of claims 1 to 9, characterized in that a calibration device (32), preferably with a reference scale driven by a stepper motor (33), can be connected to the evaluation device (20).

11. Positionsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, k dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtwellenleiter {2, 3,11. Position measuring system according to one of claims 1 to 10, k characterized in that the optical waveguides {2, 3,

24) etwa axial von der Rückseite des Meßtaster-Gehäuses (15) her zugeführt sind.24) are fed approximately axially from the rear of the probe housing (15).

12. Positionsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtwellenleiter (2, 3, 24) insbesondere bei Messung im X-Modus seitlich an das Meßtaster-Gehäuse (15) und quer zur Längsachse des Meßbolzens (9) zugeführt sind, daß der mit dem Meßbolzen verbundene Reflektor eine im Sende-beziehungsweise Empfangslichtkegel angeordnete Kante aufweist und daß der Arbeitshub dieser Kante im Lichkegelbereich liegt.12. Position measuring system according to one of claims 1 to 11, characterized in that the optical waveguides (2, 3, 24), particularly when measuring in X mode, are fed laterally to the probe housing (15) and transversely to the longitudinal axis of the measuring bolt (9), that the reflector connected to the measuring bolt has an edge arranged in the transmitting or receiving light cone and that the working stroke of this edge lies in the light cone area.

13. Positionsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Führung (11) für den Meßbolzen (9) eine Gleitführung vorzugsweise mit einer Kunststoff-Führungsbuchse vorgesehen ist.13. Position measuring system according to one of claims 1 to 12, characterized in that a sliding guide, preferably with a plastic guide bush, is provided as the guide (11) for the measuring bolt (9).

14. Positionsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Auswerteeinrichtung (20) einen Analogverstärker (27) für das vom Photodetektor gelieferte Meß- oder Detektorsignal, einen dem Analogverstärker nachgeschalteten Analog-14. Position measuring system according to one of claims 1 to 13, characterized in that the measuring and evaluation device (20) comprises an analog amplifier (27) for the measuring or detector signal supplied by the photodetector, an analog amplifier connected downstream of the analog amplifier

Digital-Wandler {28) sowie gegebenenfalls einen damit verbundenen Mikroprozessor (29) aufweist, der unter Berücksichtigung der jeweiligen, tasterspezifischen Meßkennlinie die Ausgabe der Meßergebnisse steuert. 5Digital converter {28) and, if necessary, a microprocessor (29) connected to it, which controls the output of the measurement results taking into account the respective, probe-specific measurement characteristic. 5

15. Positionsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nachregeleinrichtung für die Lichtquelle vorgesehen ist.15. Position measuring system according to one of claims 1 to 14, characterized in that a readjustment device is provided for the light source.

16. Positionsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung {20) zur Auswertung der Detektorsignale rauscharme Elektronikbaugruppen aufweist.16. Position measuring system according to one of claims 1 to 15, characterized in that the device (20) for evaluating the detector signals has low-noise electronic components.

17. Positionsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite des Meßbolzens (9) selbst als Reflektor ausgebildet ist.17. Position measuring system according to one of claims 1 to 16, characterized in that the back of the measuring bolt (9) itself is designed as a reflector.

18. Positionsmeßsystem (10), nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Emissions- und Empfangslichtwellenleiter (2, 3) fertige Lichtwellenleiterpaare vorgesehen sind.18. Position measuring system (10) according to one of claims 1 to 4, characterized in that finished optical waveguide pairs are provided as emission and reception optical waveguides (2, 3).

19. Positionsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 18,19. Position measuring system according to one of claims 1 to 18,

5 dadurch gekennzeichnet, daß die Emissions- und Empfangslichtwellenleiter (2, 3) einen Durchmesser von etwa 50 m bis etwa 3 mm aufweisen.5 characterized in that the emission and reception optical waveguides (2, 3) have a diameter of approximately 50 m to approximately 3 mm.

20. Positionsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 19,20. Position measuring system according to one of claims 1 to 19,

0 dadurch gekennzeichnet, daß für den Reflektor (1) eine vorgegebene Kalibrierposition vorgesehen ist und daß dazu vorzugsweise ein Ausfederanschlag (12) für den Meßbolzen (9) vorgesehen ist.0 characterized in that a predetermined calibration position is provided for the reflector (1) and that for this purpose a rebound stop (12) is preferably provided for the measuring bolt (9).

5 Dr.WoIfgang Weber5 Dr. Wolfgang Weber