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DE1059671B - Processes and devices for linear interpolation of fine graduations - Google Patents

Processes and devices for linear interpolation of fine graduations

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Publication number
DE1059671B
DE1059671B DEB47955A DEB0047955A DE1059671B DE 1059671 B DE1059671 B DE 1059671B DE B47955 A DEB47955 A DE B47955A DE B0047955 A DEB0047955 A DE B0047955A DE 1059671 B DE1059671 B DE 1059671B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
pulse
interval
sawtooth
scanning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEB47955A
Other languages
German (de)
Inventor
Dr-Ing Guenther Budnick
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GUENTHER BUDNICK DR ING
Original Assignee
GUENTHER BUDNICK DR ING
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GUENTHER BUDNICK DR ING filed Critical GUENTHER BUDNICK DR ING
Priority to DEB47955A priority Critical patent/DE1059671B/en
Priority to CH6975559A priority patent/CH388640A/en
Priority to GB5755/59A priority patent/GB909644A/en
Priority to FR787465A priority patent/FR1220375A/en
Publication of DE1059671B publication Critical patent/DE1059671B/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
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    • G01—MEASURING; TESTING
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Description

Das Hauptpatent bezieht sich auf Verfahren zum Messen von Strecken und Teilen von Kreisen. Als besonders geeignete Maßnahme zur Erzielung der vorgeschriebenen Intervallabmessungen ist bei einem Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben, bei einer Teilung zur Erzielung der vorgeschriebenen Intervallabmessungen phasenverschoben angesetzte Impulsabnehmer vorzusehen. Erfindungsgemäß wird dort also der Informationsinhalt auf die Teilung selbst und auf die Abtast- bzw. Auswerteinrichtung verteilt.The main patent relates to methods of measuring distances and parts of circles. As special suitable measure to achieve the prescribed interval dimensions is with a Application example of the method according to the invention given, with a division to achieve the prescribed interval dimensions to provide phase-shifted pickups. According to the invention So there is the information content on the division itself and on the scanning or evaluation device distributed.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein besonders geeignetes Verfahren zur Durchführung des grundlegenden Erfindungsgedankens der linearen Interpolation zum Erreichen der vorgeschriebenen Intervallteilung nach dem Hauptpatent.The present invention relates to a particularly suitable method for carrying out the basic The inventive concept of linear interpolation to achieve the prescribed interval division according to the main patent.

Eine entsprechende Vorrichtung besteht im wesentlichen aus dem eigentlichen Teilungsgitter, aus einem Abtastgitter und einer Anordnung von mehr als einer Fotozelle phasenverschoben angesetzt, deren elektrische Ausgänge summiert werden.A corresponding device essentially consists of the actual dividing grid, from one Scanning grid and an arrangement of more than one photocell are set out of phase, their electrical Outputs are totaled.

Die Abbildungen zeigen im einzelnen:The figures show in detail:

Abb. 1 die Bildung von Kreuzungslinien mit Hilfe von zwei Strichgittern und deren Abtastung mittels Fotozellen,Fig. 1 the formation of intersection lines with the help of two line grids and their scanning by means of Photocells,

Abb. 2 das Schema einer linearen Impulsinterpolation, Fig. 2 the scheme of a linear pulse interpolation,

Abb. 3 die Auslösung einer interpolierenden Sägezahnspannung mittels Impulssteuerung,Fig. 3 the triggering of an interpolating sawtooth voltage by means of pulse control,

Abb. 4 die Messung eines Impulsabstandes mit Hilfe einer impulsgesteuerten Sägezahnspannung,Fig. 4 the measurement of a pulse interval with the help of a pulse-controlled sawtooth voltage,

Abb. 5 das Beispiel einer Interpolationsschaltung (auf Spannung ansprechend),Fig. 5 an example of an interpolation circuit (responsive to voltage),

Abb. 6 das Schema der Messung der relativen Lage zweier Impulsreihen, :Fig. 6 the scheme of the measurement of the relative position of two pulse trains,:

Abb. 7 das Schema einer Differenzmessung zur Lagebestimmung eines Impulses,Fig. 7 the scheme of a differential measurement for determining the position of an impulse,

Abb. 8 das Schema der verzögerten Einleitung des gesteuerten Sägezahnes,Fig. 8 the scheme of the delayed introduction of the controlled sawtooth,

Abb. 9 das Impulsschema einer gesteuerten Sägezahnspannung mit Impulsteilung,Fig. 9 the pulse scheme of a controlled sawtooth voltage with pulse division,

Abb. 10 das Impulsschema einer Interpolation bei ganzzahligen Impulsfrequenzverhältnissen,Fig. 10 the pulse scheme of an interpolation with integer pulse frequency ratios,

Abb. 11 das Impulsschema linearer Interpolation mittels Integralbildung, ! Fig. 11 the impulse scheme of linear interpolation by means of integral formation ,!

Abb. 12 die beispielsweise Schaltung zur Durchführung linearer Interpolation mittels Integralbildung,Fig. 12 the example of the circuit for performing linear interpolation by means of integral formation,

Abb. 13 die beispielsweise Schaltung zur Durchführung linearer Interpolation mittels Integralbildung und Differenzmessung.Fig. 13 shows the example of a circuit for performing linear interpolation by means of integral formation and differential measurement.

Das Abtastgitter 2 (Abb. 1) wird mit geringem Abstand vor dem eigentlichen Teilungsgitter 1 geführt und in geringem Winkel gegen dieses gehalten. Wird die Anordnung mit parallelem Licht durchleuch-Verfahren und Einrichtungen zur linearen Interpolation feiner TeilungenThe scanning grating 2 (Fig. 1) is guided at a small distance in front of the actual graduation grating 1 and held against it at a slight angle. If the arrangement is made with parallel light transillumination method and devices for linear interpolation of fine pitches

Zusatz zum Patent 890 420Addition to patent 890 420

Anmelder:Applicant:

Dr.-Ing. Günther Budnick,
Darmstadt, Heinrichstr. 191Dr.-Ing. Günther Budnick,
Darmstadt, Heinrichstr. 191

Dr.-Ing. Günther Budnick, Darmstadt,
ist als Erfinder genannt wordenDr.-Ing. Günther Budnick, Darmstadt,
has been named as the inventor

tet, so entstehen die bekannten Kreuzungslinien (Moire-Streifen), z. B. 3 und 4, die sich senkrecht zur Bewegung des Gitters 1 bewegen. Ihr Abstand As hängt vom Neigungswinkel der beiden Gitter ab. Ef läßt sich so groß einstellen, daß mehr als eine Fotozelle, im Bild sind deren drei, 5., 6 und 7, angeordnet, angesetzt werden können. Vorteilhaft lassen sich moderne Fotodioden, die wenig Raum beanspruchen, verwenden. Praktisch kann damit ein Teilintervall in zehn Teile zerlegt werden. Bei einer Bewegung wird die Kreuzungslinie 3 nacheinander die lichtempfindlichen Flächen der Fotodioden 5', 6' und T abdecken.tet, so the well-known crossing lines (moire stripes), z. B. 3 and 4, which move perpendicular to the movement of the grid 1. Their distance As depends on the angle of inclination of the two grids. Ef can be set so large that more than one photocell, in the picture there are three, 5th, 6 and 7, can be used. Modern photodiodes that take up little space can advantageously be used. In practice, a sub-interval can be broken down into ten parts. When moving, the crossing line 3 will cover the light-sensitive surfaces of the photodiodes 5 ', 6' and T one after the other.

Jede der Dioden kann mit Hilfe eines Impulsformers einen elektrischen Impuls erzeugen. Die Impulse aller Dioden werden summiert. Besonders einfach wird die Impulserzeugung, wenn der eigentliche Teilstrich der Teilung - so viel kleiner als der Zwischenraum zwisehen den Teilstrichen gemacht wird, daß die Kreuzungslinie schmaler als der Abstand zweier Fotodioden wird. In diesem Falle lassen sich bereits dre Ausgänge der Fotodioden durch einfache Parallelschal-. tung summieren.Each of the diodes can generate an electrical pulse with the help of a pulse shaper. The impulses of everyone Diodes are summed. The pulse generation is particularly easy if the actual graduation is the Division - so much smaller than the space between the tick marks is made that the crossing line becomes narrower than the distance between two photodiodes. In this case there are already three outputs of the photodiodes by simple parallel connection. sum up.

Bei länger andauernden Bewegungen gleichförmiger Art, wie sie beispielsweise an Werkzeugmaschinen auftreten bei der Durchführung der Steuerungen von Bewegungsverhältnissen nach dem Hauptpatent, kann eine Intervallteilung erfindungsgemäß durch lineareFor long-lasting movements of a uniform nature, such as those on machine tools occur in the implementation of the controls of motion relationships according to the main patent an interval division according to the invention by linear

So Zeitinterpolation mit elektronischen Zeitmeßmitteln, geschaltet für lineare Interpolation, erfolgen.So time interpolation with electronic timing devices, switched for linear interpolation.

Erfindungsgemäß hat die Teilung dabei so eng zu erfolgen, daß bei Schwankungen der Geschwindigkeit der abgetasteten Bewegung der von Teilintervall zuAccording to the invention, the division has to be done so closely that there are fluctuations in the speed the scanned movement of the subinterval to

909 057/209909 057/209

Teilintervall auftretende Fehler so klein bleibt, daß er nachfolgende Teilstrich innerhalb der gewünschten bzw. zulässigen Teiltoleranz liegt. Der gesamte Informationsinhalt wird bei diesem Vorschlag wiederum auf die Teilung und die Abtasteinrichtung verteilt, die hierbei linear zu interpolieren hat.Error occurring in the sub-interval remains so small that the subsequent sub-division is within the desired or permissible partial tolerance. The entire information content is again in this proposal distributed over the division and the scanning device, which has to interpolate linearly.

Nachfolgend sind beispielsweise Ausführungen des grundsätzlichen Erfindungsgedankens beschrieben. Eine Möglichkeit zur Interpolation besteht in der Anwendung der bekannten Frequenzvervielfachung. Die von der bewegten Teilung abgenommenen Impulse werden verzerrt und von dem so gewonnenen Spektrum eine passende Oberwelle ausgefiltert.Examples of embodiments of the basic concept of the invention are described below. One possibility for interpolation is to use the known frequency multiplication. the The impulses taken from the moving division are distorted and from the spectrum obtained in this way a suitable harmonic is filtered out.

Messungen zeigten, daß die Geschwindigkeitsschwankungen hochgenauer Werkzeugmaschinen unter 1%· bleiben. Der größte Wegfehler würde demnach nur l°/o des Teilintervalles betragen, eine Interpolation wäre damit leicht in 50 Teile möglich, selbst bei festem Interpolationsmaßstab, wenn der Fehler nicht größer als 1It Teilintervall werden soll. Bei größeren Geschwindigkeitsschwankungen kann der Interpolationsmaßstab selbsttätig entsprechend der Schwankung verändert werden. Abb. 2 verdeutlicht die Vorgänge. Es ist zunächst eine ideale Impulsreihe 8 mit Impulsen 8' und 8" skizziert, die bei fehlerfreier Bewegung der Werkzeugmaschine über die Abtastung einer Teilung gewonnen wurde. Nach dieser richtet sich die Interpolation, die den Abstand der Impulse in vier Teile teilen möge, was durch die Impulsreihe 11 dargestellt ist. λ'οη der wirklichen Bewegung wird die Reihe 9 geliefert. Infolge einer Bewegungsschwankung kommt der Impuls 9" 41m den Betrag 10 zu früh. Die Interpolation läßt sich erfindungsgemäß dann anwenden, wenn dieser Fehler 10 kleiner als die gewünschte bzw. zulässige Teilfoleranz bleibt, was durch Wahl des Abstandes der Impulse 9' und 9" immer erreicht werden kann. Dies ist eine wesentliche Erkenntnis, die gleichzeitig die Grenze des Interpolationsverfahrens angibt. Measurements have shown that the speed fluctuations of high-precision machine tools remain below 1%. The largest path error would therefore only amount to 1% of the sub-interval, an interpolation would thus easily be possible in 50 parts, even with a fixed interpolation scale, if the error should not be greater than 1 It sub-interval. In the case of larger fluctuations in speed, the interpolation scale can be changed automatically according to the fluctuation. Fig. 2 illustrates the processes. First, an ideal pulse series 8 with pulses 8 'and 8 "is sketched, which was obtained by scanning a graduation when the machine tool moved without errors. This is used for interpolation, which may divide the spacing of the impulses into four parts, what through the pulse series 11 is shown. λ'οη of the actual movement, the series 9 is supplied. As a result of a fluctuation in movement, the pulse 9 ″ 41m comes the amount 10 too early. The interpolation can then be used according to the invention if this error 10 remains smaller than the desired or permissible partial tolerance, which can always be achieved by choosing the distance between the pulses 9 'and 9 ". This is an essential finding that simultaneously limits the Interpolation method.

Neben der Frequenzvervielfachung ist eine weitere Möglichkeit zur Interpolation in einer Sägezahnspannung gegeben, die mit einem ersten Impuls gestartet und mit dem zweiten Impuls beendet und wieder gestartet wird. In diesem Zeitintervall erreicht die Spitze des Sägezahnes eine bestimmte Spannungshöhe, die bekannt sein soll und entweder von Hand oder auch selbsttätig auf einen vorbestimmten Wert gebracht wird durch Änderung der Steigung des Spannungsanstieges. Nach Abb. 3 wird der Sägezahn 13 durch die Impulsreihe 12 gesteuert, Impuls 12' bestimmt den Anfang, Impuls 12" das Ende 14. Die erreichte Spannungshöhe 15 bestimmt sich aus der Steigung des Sägezahnes und dem Zeitintervall zwischen den Impulsen. Eine Änderung des Zeitintervalls um At, die einer Geschwindigkeitsänderung der entsprechenden Teilung umgekehrt proportional ist, also eine Impulsverschiebung von 12" auf 12"' (Abb. 4) liefert eine neue Endflanke 14' und damit eine um Δη veränderte Spitzenspannung. Diese Anordnung kann mit außerordentlichem Erfolg zur Messung kleinster Geschwindigkeitsschwankungen benutzt werden. Die Veränderung der Spannungsspitze wird dabei mit Hilfe eines an sich bekannten Spitzengleichrichters erfaßt, und vergrößert auf einem Registriergerät oder Sichtgerät wiedergegeben.In addition to the frequency multiplication, there is another possibility for interpolation in a sawtooth voltage, which is started with a first pulse and ended and restarted with the second pulse. In this time interval, the tip of the sawtooth reaches a certain voltage level, which should be known and is brought to a predetermined value either manually or automatically by changing the gradient of the voltage rise. According to Fig. 3, the saw tooth 13 is controlled by the pulse series 12, pulse 12 'determines the beginning, pulse 12 "the end 14. The voltage level 15 reached is determined from the slope of the saw tooth and the time interval between the pulses. A change in the time interval around At, which is inversely proportional to a change in speed of the corresponding division, i.e. a pulse shift from 12 "to 12"'(Fig. 4) provides a new end flank 14' and thus a peak voltage changed by Δη. This arrangement can be used with extraordinary success for measurement The change in the voltage peak is detected with the aid of a peak rectifier known per se and displayed enlarged on a recording device or display device.

Sägezahnspannungen sind mit bekannten Mitteln leicht und außerordentlich genau herstellbar. Als besonders geeignet hat sich eirfe sogenannte Phantastronschaltung erwiesen, bei der'sich Einleitung und Ende des Sägezahnes z. B. über das freie Bremsgitter der verwendeten Fünfpolröhre einfach steuern und die Steigung durch Einstellung einer Gleichspannung oder der bestimmenden Schaltelemente verändern lassen.Sawtooth voltages can be produced easily and extremely precisely using known means. As special A so-called phantastron circuit has proven to be suitable, with an introduction and an end of the saw tooth z. B. simply control the free brake grid of the five-pole tube used and the Change the slope by setting a DC voltage or the determining switching elements permit.

Die gewonnene Sägezahnspannung wird nun erfindungsgemäß mit einer oder mehreren festen Spannungen verglichen, bei deren Überschreiten jeweils ein Impuls ausgelöst wird. Eine beispielsweise Ausführungsform ist in Abb. 5 dargestellt. Am Schaltpunkt 16 liegt die Sägezahnspannung an, die über 100 V laufen möge. 100 V feste Spannung liege am Punkt 20, diese sei mit Widerständen 19, 19', 19" bis 19" in 50 Teile geteilt, der jeweilige Sprung betrage gleichmäßig 2 V. Wenn nun die Sägezahnspannung bei 0 V beginnt und gegen 100 V läuft, so wird zunächst bei 2 V die Diode 17 leitend werden und über Widerstand 18 einen Strom ziehen. Der an diesem entstehende Spannungsabfall wird über einen Kondensator 21 geringer Zeitkonstante als kurzer Impuls abgenommen. Die Sägezahnspannung überläuft nacheinander alle Dioden 17' bis 17", dementsprechend fließt nacheinander Strom über Widerstände 18' bis 18", so daß schließlich 50 Impulse an den Kondensatoren 21' bis 21" entstanden sind, d. h. das Teilintervall in 50 Teile interpoliert ist.The sawtooth voltage obtained is now, according to the invention, with one or more fixed voltages compared, when exceeded, a pulse is triggered. An example embodiment is shown in Fig. 5. The sawtooth voltage is applied to switching point 16, which is over 100 V. may run. 100 V fixed voltage is at point 20, this is with resistors 19, 19 ', 19 "to 19" in Divided 50 parts, the respective jump is evenly 2 V. If the sawtooth voltage is now at 0 V begins and runs towards 100 V, the diode 17 will first become conductive at 2 V and across a resistance 18 draw a current. The voltage drop that occurs across this is reduced via a capacitor 21 Time constant taken as a short pulse. The sawtooth voltage overflows all one after the other Diodes 17 'to 17 ", accordingly, current flows one after the other through resistors 18' to 18", so that finally 50 pulses have arisen on the capacitors 21 'to 21 ", i.e. the sub-interval in 50 parts is interpolated.

Zur Anpassung an das Teilintervall kann im übrigen auch die Größe der Bezugsspannung des Schaltpunktes 20 verstellt werden.The size of the reference voltage of the switching point can also be used to adapt to the sub-interval 20 can be adjusted.

In vielen praktischen Anwendungsfällen ist jedoch nicht die Kenntnis aller dieser Werte notwendig. Es genügt oft, die Lage eines Fremdimpulses zwischen zwei Teilstrichen festzustellen. Wie Abb. 6 darstellt, kann dazu entweder der von der Impulsreihe 22 mit Impulsen 22' und 22" gesteuerte Spannungssägezahn 23 von dem Fremdimpuls 26 gestoppt werden, so daß die Endflanke 24 vorverlegt ist, oder es wird der im Augenblick des Fremdimpulses vorhandene Wert des Sägezahnes 25 über einen elektronischen Schalter mit einem Speicher verbunden, der diesen Wert speichert. Dieser Spannungswert ist im Verhältnis zur Gesamtspannung des Sägezahnes ein Maß für die relative Lage des Fremdimpulses.In many practical applications, however, it is not necessary to know all of these values. It It is often sufficient to determine the position of an external pulse between two graduation marks. As fig. 6 shows, can either use the voltage sawtooth controlled by the pulse series 22 with pulses 22 'and 22 " 23 are stopped by the external pulse 26, so that the end edge 24 is brought forward, or the im Moment of the external pulse existing value of the saw tooth 25 via an electronic switch with connected to a memory that stores this value. This tension value is in relation to the total tension of the saw tooth is a measure of the relative position of the external pulse.

Bei anderen Anwendungen interessiert nicht die genaue absolute Lage des Fremdimpulses, sondern, insbesondere zu Regelzwecken, die Abweichung von einem Sollwert. Hier läßt sich mit Erfolg ein Differenzenverfahren verwenden, das eine Angleichung der Steigung des Sägezahnes an das Intervall in weiten Grenzen überflüssig macht. Der Aufbau als beispielsweise Ausführungsform ist in Abb. 7 gezeigt. Die von der einen Bewegung mitgeteilte Impulsfolge 28 steuert den Sägezahngenerator 27. Dessen während eines Intervalls erreichte Höchstspannung wird über einen Spitzengleichrichter 29 festgestellt und im Speicher 30 während der Zeitdauer eines weiteren Intervalls festgehalten. Der Istwert der Lage von Fremdimpulsen, z. B. denen einer weiteren Bewegung, wird, wie schon beschrieben, über einen von den Impulsen 31 gesteuerten elektronischen Schalter 32 und nachfolgenden Speicher 33 erfaßt, indem also der im Augenblick des Fremdimpulses 31 vorhandene Spannungswert des Sägezahnes über eine weitere Intervallzeitdauer gespeichert wird. Der Sollwert der Lage wird am Teiler 34 eingestellt. Allgemein wird der Fremdimpuls genau zwischen den Impulsen 28 liegen sollen, so daß Teiler 34 die in 30 gespeicherte Spannung genau zu halbieren hat. Soll- und Istwert sind an einen Differenzverstärker 35 angeschlossen, der die relative Abweichung an einem Instrument 36 anzeigen kann oder dessen Ausgangsspannung oder -strom eine Regel-In other applications, it is not the exact absolute position of the external pulse that is of interest, but in particular for control purposes, the deviation from a setpoint. A differential procedure can be used here with success use that an alignment of the slope of the sawtooth to the interval in wide Makes borders superfluous. The structure as an example of an embodiment is shown in FIG. The from the one movement communicated pulse sequence 28 controls the sawtooth generator 27. During one The maximum voltage reached during the interval is determined via a peak rectifier 29 and stored in the memory 30 held for a further interval. The actual value of the position of external pulses, z. B. those of a further movement is, as already described, controlled by one of the pulses 31 electronic switch 32 and subsequent memory 33 detected, so by the moment of External pulse 31 existing voltage value of the sawtooth stored over a further interval period will. The nominal value of the position is set at the divider 34. The external impulse becomes general should lie exactly between the pulses 28, so that Divider 34 has to exactly halve the voltage stored in 30. Setpoint and actual value are sent to a differential amplifier 35 connected, which can display the relative deviation on an instrument 36 or whose output voltage or current is a control

Claims (15)

größe liefert, mit deren Hilfe entweder die Impulsfolge und damit die Bewegung 28 oder 31 so gesteuert werden kann, daß die Differenz von Soll- und Istwert gegen Null geht. Praktisch hat jedoch jede Sägezahnspannung keine unendlich kurze Rücklaufzeit. Zur Umgehung dieser Schwierigkeit wird erfindungsgemäß nach Abb. 8 zwischen Steuerimpulsen der Reihe 37., nämlich 37', 37" und wirklicher Auslösung des Sägezahnes 39 ein Verzögerungsimpuls 38 eingeschoben. Dieser Verzögerungsimpuls hat eine konstante oder der Intervallbreite auch selbsttätig angepaßte Breite von etwa 10 bis 20%, seine Endflanke leitet den inzwischen zur Ausgangsspannung zurückgestellten Sägezahn ein. Nach Abb. 9 läßt sich auch eine Impulsteilung einführen, indem eine volle Intervallbreite für den Rücklauf zur Verfügung gestellt wird. Die Impulsreihe 40 schaltet alternierend eine Rechteckspannung 41 ein und aus. Nur bei eingeschalteter Rechteckspannung läuft der Sägezahn 42, er stoppt bei deren Abschalten. Diese Anordnung ist einfacher als die nach Abb. 8, es geht jedoch die Hälfte des Informationsinhaltes der Impuls reihe 40 verloren. Abb. 10 zeigt, daß bei Anwendung einer Sägezahninterpolation die Frequenz von Steuerimpulsfolge 43 und Fremdimpulsfolge 45 mit Impulsen 45' und 45", jedes ganzzahlige Verhältnis haben kann, also nicht auf ein Verhältnis 1:1 beschränkt ist. Es ist lediglich die Speicherzeit der die Augenblickswerte der Sägezahnspannung festhaltenden Speicher (Werte z. B. bei 46' und 46") zu verlängern. Zweckmäßig werden die Speicher von den Impulsen 45 unmittelbar gegesteuert. Eine weitere lineare Interpolation ist erfindungsgemäß in einer Rechteck-Impulserzeugung mit nachfolgender Integration gegeben. Nach Abb. 11 werden von der Impulsfolge 47 Rechteckimpulse 48 gebildet. Erstrecken diese sich über die ganze Intervall-Länge, so erreicht der Integralwert die Höhe 1, sind sie kürzer, so wird das Integral entsprechend kleiner. Von der Impulsreihe 47 wird nur die Anfangsflanke der Rechteckimpulse 48 gesteuert, die Endflanke wird von der zu vergleichenden Impulsfolge 49 bestimmt, wie sich das mit bekannten Anordnungen, z. B. bistabilen Multivibratoren, ohne weiteres erreichen läßt. Diese Impulse werden integriert und liefern den Istwert der relativen Impulslage. Dieser wird mit dem als Bruchteil des Integralwertes 1 eingestellten Sollwert (meist 0,5) verglichen. Eine beispielhafte und besonders vorteilhafte Schaltungsanordnung ist in Abb. 12 dargestellt. Bei dieser wird an das Gitter 50 der Röhre 56 die Rechteckimpulsfolge 48 angelegt. Über Widerstand 51 ist die Röhre normalerweise gesperrt. Durch den Impuls ist jedoch die Sperrung für dessen Zeitdauer aufgehoben. Die Gitterspannung ist jedoch durch die an eine feste Bezugsspannung 53 angeschlossene Diode 58 begrenzt, die Röhre wirkt daher mit dem Kathodenwiderstand 52 zusammen als Konstantstromröhre, so daß der am Widerstand 57 entstehende Spannungsabfall weitestgehend unabhängig von den Röhreneigenschaften wird. Die so gewonnene Spannung wird über ein Integrierglied 61 an das linke Gitter der mit den Widerständen 55, 63 und 64 zusammen als Differenzverstärker arbeitenden Röhre 62 als Istwert gegeben, während der Sollwert mit Hilfe einer Röhre 59, die analog der Röhre 56, jedoch dauernd, einen Konstantstrom, erzeugt über Widerstand 54, liefert, und des Spannungsteilers 60 gewonnen und auf das rechte Gitter der Röhre 62 geleitet wird. Zwischen den Anoden dieser Röhre ist an den Punkten 65 und eine der Abweichung von Soll- und Istwert proportionale Spannung abnehmbar. In Abb! 13 ist eine weitere Schaltungsanordnung angegeben, welche die Einschaltdauer in Vergleich zur Ausschaltdauer der Impulse 48 setzt. Diese werden an Punkt 67 der Schaltung gelegt. Kondensator und Diode 69 bilden einen Flächengleichrichter für die Einschaltdauer, die Elemente 70 und 71 entsprechend für die Ausschaltdauer. Die erhaltenen Spannungswerte sind über den Widerstand 72 gegeneinandergeschaltet. Dieser Widerstand wird durch seinen Abgriff 73 in das gewünschte S oll verhältnis geteilt, d. h., er hat in der Mitte zu stehen, wenn die Einschaltdauer gleich der Ausschaltdauer sein soll. Weicht der Sollwert vom Istwert ab, so entsteht am Schaltpunkt 75 eine entsprechende Differenzspannung, die durch Kondensator 74 geglättet wird. Die beschriebenen Verfahren der linearen Interpolation lassen sich nicht nur bei optischen Teilungen, also beispielsweise Strichgittern als Längs- bzw. Kreisteilungen, sondern sinngemäß auch magnetischen Teilungen mit magnetischer Abtastung, Teilungen mit stehender Ultraschallwelle und piezoelektrischer Abtastung oder beispielsweise bei Teilungen mit aufgebrachten strichartigen Belägen und kapazitiver Abtastung der Abtastung mit Hilfe mechanischer Bürsten verwenden. Die lineare Interpolation läßt sich weiter durchführen bei Teilungen nach den bekannten Tonband-, Tonfilm- oder Schallplatten verfahren. PatentansρRacHE:size delivers, with the help of which either the pulse sequence and thus the movement 28 or 31 can be controlled so that the difference between the setpoint and actual value approaches zero. In practice, however, every sawtooth voltage does not have an infinitely short return time. To circumvent this difficulty, according to the invention, a delay pulse 38 is inserted between control pulses of the series 37, namely 37 ', 37 "and the actual triggering of the sawtooth 39. This delay pulse has a constant width or a width of about 10 to automatically adapted to the interval width 20%, its end edge initiates the sawtooth, which has meanwhile been set back to the output voltage. According to Fig. 9, pulse division can also be introduced by making a full interval width available for the return. The pulse series 40 alternately switches a square wave voltage 41 on and off When the square wave voltage is switched on, the sawtooth 42 runs, it stops when it is switched off. This arrangement is simpler than that according to Fig. 8, but half of the information content of the pulse series 40 is lost of control pulse train 43 and external pulse train 45 with pulses 45 'and 45 ", can have any integer ratio, i.e. it is not limited to a ratio of 1: 1. It is only necessary to extend the storage time of the memories holding the instantaneous values of the sawtooth voltage (values e.g. at 46 'and 46 "). The memories are expediently controlled directly by the pulses 45. According to the invention, a further linear interpolation is a square-wave pulse generation According to Fig. 11, square-wave pulses 48 are formed from the pulse train 47. If these extend over the entire length of the interval, the integral value reaches the level 1, if they are shorter, the integral becomes correspondingly smaller 47, only the beginning edge of the square-wave pulses 48 is controlled, the end edge is determined by the pulse sequence 49 to be compared, as can be easily achieved with known arrangements, e.g. bistable multivibrators This is compared with the setpoint set as a fraction of the integral value 1 (me is 0.5) compared. An exemplary and particularly advantageous circuit arrangement is shown in FIG. In this case, the rectangular pulse train 48 is applied to the grid 50 of the tube 56. The tube is normally blocked via resistor 51. However, the impulse removes the blocking for its duration. The grid voltage, however, is limited by the diode 58 connected to a fixed reference voltage 53, the tube therefore acts together with the cathode resistor 52 as a constant current tube, so that the voltage drop across the resistor 57 is largely independent of the tube properties. The voltage obtained in this way is given via an integrator 61 to the left grid of the tube 62, which works together as a differential amplifier with the resistors 55, 63 and 64, as the actual value, while the setpoint value is A constant current, generated via resistor 54, is supplied, and the voltage divider 60 is obtained and fed to the right grid of the tube 62. Between the anodes of this tube, a voltage proportional to the deviation between the setpoint and actual value can be picked up at points 65 and. In Fig! 13 shows a further circuit arrangement which sets the switch-on duration in comparison to the switch-off duration of the pulses 48. These are placed at point 67 of the circuit. Capacitor and diode 69 form a surface rectifier for the switch-on duration, the elements 70 and 71 correspondingly for the switch-off duration. The voltage values obtained are connected to one another via the resistor 72. This resistance is divided into the desired target ratio by its tap 73, d. i.e. it has to stand in the middle if the switch-on duration is to be the same as the switch-off duration. If the target value deviates from the actual value, a corresponding differential voltage is produced at switching point 75, which is smoothed by capacitor 74. The described methods of linear interpolation can be used not only for optical divisions, for example, line grids as longitudinal or circular divisions, but analogously also magnetic divisions with magnetic scanning, divisions with standing ultrasonic waves and piezoelectric scanning or, for example, with divisions with applied line-like coatings and capacitive Use scanning of scanning with the help of mechanical brushes. The linear interpolation can be carried out further with divisions proceeding according to the known tape, sound film or record. Patent claim: 1. Verfahren zur Abtastung feiner Teilungen gemäß Hauptpatent 890 420, dadurch gekennzeichnet, daß das eigentliche Teilungsgitter mit einem Abtastgitter und mehr als einer phasenverschoben angesetzten Fotozelle zusammenarbeitet, deren Ausgänge elektrisch summiert werden.1. A method for scanning fine graduations according to main patent 890 420, characterized in that that the actual grating with a scanning grating and more than one phase shifted attached photocell works together, the outputs of which are electrically summed. 2. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrich der Teilung so viel kleiner als die Breite des Teilintervalls ausgeführt ist, daß die entstehende Kreuzungslinie schmaler als der Abstand zweier Fotozellen ist.2. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that the The division of the division is so much smaller than the width of the sub-interval that the the resulting crossing line is narrower than the distance between two photocells. 3. Verfahren zur Abtastung feiner Teilungen und Anwendung gemäß Hauptpatent 890 420, dadurch gekennzeichnet, daß eine derart feine Teilung verwendet wird, daß bei Schwankungen der Geschwindigkeit der abgetasteten Bewegung der von Teilintervall zu Teilintervall auftretende Fehler so klein bleibt, daß der jeweils nachfolgende Teilstrich innerhalb der gewünschten bzw. zulässigen Teiltoleranz liegt und daß die die Teilung abtastende Vorrichtung mit Mitteln zu einer linearen Zeitinterpolation ausgerüstet ist.3. Method for scanning fine graduations and application according to main patent 890 420, thereby characterized in that such a fine division is used that when the fluctuations Speed of the scanned movement that occurs from sub-interval to sub-interval The error remains so small that the next one Graduation is within the desired or permissible partial tolerance and that the division scanning device is equipped with means for linear time interpolation. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Frequenzvervielfachung interpoliert wird.4. The method according to claim 3, characterized in that with a frequency multiplication is interpolated. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe einer linear über das Teilintervall ansteigenden oder fallenden Spannung (Sägezahnspannung) interpoliert wird.5. The method according to claim 3, characterized in that with the aid of a linear over the Sub-interval rising or falling voltage (sawtooth voltage) is interpolated. 6. Verfahren nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steilheit des Spannungsanstieges selbsttätig der Intervallänge angeglichen wird.6. The method according to claim 3 and 5, characterized in that the steepness of the voltage rise is automatically adjusted to the length of the interval. 7. Verfahren nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die bei einer Geschwindigkeitsänderung der abgetasteten Bewegung entspre-7. The method according to claim 3 and 5, characterized in that at a change in speed the scanned movement corresponds chend einer Änderung der Intervallzeit entstehende Änderung der von der Sägezahnspannung erreichten Spitzenspannung zur Messung der Geschwindigkeitsänderung herangezogen wird.corresponding to a change in the interval time, the change in the sawtooth voltage that occurs reached peak voltage is used to measure the change in speed. 8. Verfahren nach Anspruch 3, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sägezahnspannung mit einer oder mehreren festen Gleichspannungen verglichen wird, bei deren Erreichen oder Überschreiten ein elektrischer Impuls ausgelöst wird.8. The method according to claim 3, 5 and 6, characterized in that the sawtooth voltage is compared with one or more fixed DC voltages, when they are reached or exceeded, an electrical pulse is triggered. 9. Verfahren nach einem oder mehreren der An- xo Sprüche 3, 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Lage eines Fremdimpulses innerhalb eines Intervalls an der von der Sägezahnspannung in diesem Zeitaugenblick erreichten Spannung gemessen wird.9. The method according to one or more of the appeals 3, 5, 6 and 7, characterized in that that the relative position of an external pulse within an interval on that of the sawtooth voltage voltage reached at this instant is measured. 10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 3, 5, 6 und 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichung vom Sollwert der Lage eines Fremdimpulses innerhalb eines Intervalls durch Bildung der Differenz von höchster vom Sägezahn erreichter Spannung oder einem bekannten Bruchteil hiervon und im Augenblick des Fremdimpulses erreichter Spannung bestimmt wird.10. The method according to one or more of claims 3, 5, 6 and 7 and 9, characterized in that that the deviation from the nominal value of the position of an external pulse within an interval by forming the difference between the highest voltage reached by the sawtooth or one known fraction of this and the voltage reached at the moment of the external pulse will. 11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sägezahnspannung erst nach einer Verzögerung kürzer als die Intervallzeit eingeleitet wird.11. The method according to one or more of claims 3 to 10, characterized in that the sawtooth voltage is only initiated after a delay shorter than the interval time. 12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sägezahnspannung nur in jedem zweiten Teilintervall arbeitet.12. The method according to one or more of claims 3 to 10, characterized in that the sawtooth voltage only works in every second sub-interval. 13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Interpolation mit einem ganzzahligen Frequenzverhältnis von Impulsfrequenz der abgetasteten Bewegung zur genannten Fremdfrequenz durchgeführt wird.13. The method according to one or more of claims 3 to 12, characterized in that the interpolation with an integer frequency ratio of the pulse frequency of the sampled Movement is carried out at the said external frequency. 14. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die lineare Interpolation über das Integral eines Rechteckimpulses gewonnen wird.14. The method according to claim 3, characterized in that the linear interpolation over the integral of a square pulse is obtained. 15. Verfahren nach Anspruch 3 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechteckimpulse bei Intervallbeginn eingeschaltet und durch einen Fremdimpuls ausgeschaltet und das Integral der Einschaltzeit mit dem Integral der Ausschaltzeit verglichen wird.15. The method according to claim 3 and 14, characterized in that the square pulses at the beginning of the interval switched on and switched off by an external pulse and the integral of the switch-on time is compared with the integral of the switch-off time. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 909 557/209 6.59© 909 557/209 6.59
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1209308B (en) * 1960-10-14 1966-01-20 Wenezler & Heidenhain Device for determining the position of an individual marking

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