DE19738528B4

DE19738528B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Verschiebungsmessung

Info

Publication number: DE19738528B4
Application number: DE19738528A
Authority: DE
Inventors: Shigeru Ishimoto; Toyohiko Matsuda
Original assignee: Sony Precision Technology Inc
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 1996-09-03
Filing date: 1997-09-03
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2017-09-04
Also published as: JPH1078315A; US5970432A; DE19738528A1; JP3531375B2

Abstract

Verschiebungsmessvorrichtung, welche aufweist:
a) einen Bezugssignalgenerator zur Erzeugung eines Bezugssignals;
b) einen Verschiebungssensor zur Erzeugung eines Verschiebungssignals, welches eine Relativverschiebung eines Messobjekts in Bezug auf eine Bezugsposition anzeigt, an welcher der Bezugssignalgenerator das Bezugssignal erzeugt, welche die Bezugsposition angibt;
c) einen Generator für ein phasenmoduliertes Signal zur Erzeugung eines phasenmodulierten Signals, welches eine Phasendifferenz zwischen dem Verschiebungssignal, das von dem Verschiebungssensor erzeugt wird, und dem Bezugssignal anzeigt, das von dem Bezugssignalgenerator erzeugt wird, wo bei die Phasendifferenz die Verschiebung des Messobjekts in Bezug auf die Bezugsposition angibt;
d) einen Subtrahierer (101) zum Subtrahieren einer Periode des phasenmodulierten Signals, die in eine Anzahl an Impulsen eines Interpolationstaktes umgewandelt wird, von der Periode des Bezugssignals, die in die Anzahl an Impulsen des Interpolationstakts umgewandelt wird, um so ein Richtungssignal auszugeben, welches die Richtung anzeigt, in welche das Messobjekt verschoben wird, und eine Größe des Verschiebungssignals auszugeben, welches die...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung (Messung) einer Verschiebung.

Die beiden US-Patente Nr. 4 676 645 und 5 432 443 verdeutlichen jeweils ein optisches bzw. magnetisches Instrument zur Messung einer Verschiebung eines Meßobjekts.

Bei einem bereits vorgeschlagenen Verschiebungsmeßinstrument werden zwei gleichmäßig modulierte Signale, welche das Ergebnis einer Verschiebungsmessung darstellen, in ein phasenmoduliertes Signal umgewandelt, und wird der Zeitraum des phasenmodulierten Signals mit dem eines Bezugssignals verglichen, um so die Verschiebung des Meßobjekts festzustellen.

Die Differenz des Zeitraums (der Periode) des phasenmodulierten Signals und des Bezugssignals gibt daher die Verschiebung des Meßobjekts an.

Um die Meßgenauigkeit der Verschiebung zu verbessern wird eine Interpolationsverarbeitung durchgeführt.

Bislang vorgeschlagene Verfahren zur Ausgabe von Interpolatiosdaten umfassen: ein Verfahren, bei welchem ein Taktimpuls ausgegeben wird, sowie ein Richtungsunterscheidungssignal, sowie ein Verfahren, bei welchem ein Gray-Code mit zwei Bit (Phase A/B) ausgegeben wird.

Bei dem letztgenannten Verfahren wird die interpolierte Verschiebung für jeden Zeitraum (jede Periode) des phasenmodulierten Signals erhalten. Wenn die Verschiebung kleiner gleich Eins ist, wird die A/B-Phase in einer Periode des phasenmodulierten Signals variiert, die mit einer positiven ganzen Zahl multipliziert wird. Wenn die Verschiebung größer oder gleich Zwei ist, wird die A/B-Phase in einer Periode eines Takts variiert, der in einen Impulszugwandler eingegeben wird.

Der dem Impulszugwandler eingegebene Takt ist so eingestellt, daß die Frequenz des Taktes auf jene des impulsmodulierten Signals, multipliziert mit einigen Zehn, eingestellt wird, so daß die Periode des Takts auf jene des pulsmodulierten Signals eingestellt wird, multipliziert mit einigen Zehn.

Wenn jedoch die Bewegungsgeschwindigkeit einer Skala, die zur Messung der Verschiebung des Meßobjekts verwendet wird, eine bestimmte Geschwindigkeit überschreitet, ist die Periode des Taktimpulses plötzlich kurz, und ist die Phasendifferenzzeit des A/B-Phasensignals plötzlich kurz, und wird ein Takt mit höherer Frequenz benötigt.

Wenn der Taktimpuls und das Richtungsunterscheidungssignal ausgegeben werden, und die Bewegungsgeschwindigkeit eine bestimmte Geschwindigkeit überschreitet, und die Bewegungsgeschwindigkeit der Skala die bestimmte Geschwindigkeit überschreitet, muß die Periode des Taktimpulses kürzer gewählt werden, so daß eine höhere Verarbeitungsfähigkeit als erforderlich nötig wird, für die Empfangsseite des Taktimpulses und des Richtungsunterscheidungssignals.

Andererseits ist in einem Fall, in welchem das A/B-Phasensignal ausgegeben wird, und die Bewegungsgeschwindigkeit der Skala die bestimmte Geschwindigkeit überschreitet, so daß die Phasendifferenzzeit des A/B-Phasensignals kürzer wird, eine höhere Verarbeitungsfähigkeit als erforderlich für die Empfangsseite des Taktimpulses und des Richtungsunterscheidungssignals nötig.

Dies erhöht die Kosten für das gesamte System des Verschiebungsmeßinstruments.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zur Messung einer Verschiebung, bei welchen eine Verringerung der Kosten für das gesamte System erzielt werden kann, ohne die Frequenz eines grundlegenden Taktsignals zu ändern.

Gemäß einer Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine Verschiebungsmeßvorrichtung zur Verfügung gestellt, welche aufweist:

a) einen Bezugssignalgenerator zur Erzeugung eines Bezugssignals;
b) einen Verschiebungssensor zur Erzeugung eines Verschiebungssignals, welches seine Relativverschiebung eines Meßobjekts bezüglich einer Bezugsposition anzeigt, an welcher der Bezugssignalgenerator das Bezugssignal erzeugt, welches die Bezugsposition angibt;
c) einen Generator für ein phasenmoduliertes Signal zur Erzeugung eines phasenmodulierten Signals, welches eine Phasendifferenz zwischen dem Verschiebungssignal, das von dem Verschiebungssensor erzeugt wird, und dem Bezugssignal anzeigt, das von dem Bezugssignalgenerator erzeugt wird, wobei die Phasendifferenz die Verschiebung des Meßobjekts in Bezug auf die Bezugsposition angibt;
d) einen Subtrahierer zum Subtrahieren einer Periode des phasenmodulierten Signals, welches in einer Anzahl in Impulsen eines Interpolationstaktes umgewandelt wird, von der Periode des Bezugssignals, welches in die Anzahl an Impulsen des Interpolationstaktes umgewandelt wird, um so ein Richtungssignal auszugeben, welches eine Richtung angibt, in welche das Meßobjekt verschoben wird, und eine Größe des Verschiebungssignals auszugeben, welches die Größe der Verschiebung anzeigt, und welches in die Anzahl an Impulsen des Interpolationstaktes umgewandelt wird;
e) einen Basistaktgenerator zur Erzeugung eines Basistakts, der eine vorbestimmte Periode aufweist;
f) einen Teiler zum Teilen der Periode zumindest entweder des Bezugssignals oder des phasenmodulierten Signals, das in die Anzahl an Impulsen des Basistaktes umgewandelt wird, durch die Größe des Verschiebungssignals, welches in die Anzahl an Impulsen des Basistakts umgewandelt wird, um so einen Multiplikator auszugeben, der die Anzahl an Impulsen des Basistakts pro Impuls des Interpolationstaktes angibt;
g) einen Taktimpulsgenerator zur Erzeugung eines Taktimpulses, der eine Periode aufweist, die jener des Basistakts entspricht, multipliziert mit dem Multiplikator, der von dem Teiler ausgegeben wird, auf der Grundlage des Multiplikators; und
h) einen Impulszugwandler zum Empfang der Größe des Verschiebungssignals von dem Subtrahierer, und zur Ausgabe eines Impulszugsignals, dessen Periode auf der Grundlage des Taktimpulses festgelegt wird, der von dem Taktimpulsgenerator geliefert wird, und auf der Grundlage der Größe des Verschiebungssignals.

Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Messung einer Verschiebung eines Meßobjekts zur Verfügung gestellt, welches folgende Schritte aufweist:

a) Erzeugung eines Bezugssignals;
b) Erzeugung eines Verschiebungssignals, welches eine Relativverschiebung des Meßobjekts bezüglich einer Bezugsposition anzeigt, an welcher das Bezugssignal erzeugt wird, welche die Bezugsposition angibt;
c) Erzeugung eines phasenmodulierten Signals, welches eine Phasendifferenz zwischen dem Verschiebungssignal und dem Bezugssignalgenerator anzeigt, wobei die Phasendifferenz die Verschiebung des Meßobjekts in Bezug auf die Bezugsposition angibt;
d) Subtrahieren einer Periode des phasenmodulierten Signals, welches in eine Anzahl an Impulsen eines Interpolationstaktes umgewandelt wird, von jener des phasenmodulierten Signals, welches in die Anzahl an Impulsen des Interpolationstaktes umgewandelt wird, um so ein Richtungssignal auszugeben, welches die Richtung anzeigt, in welche das Meßobjekt verschoben wird, und die Größe des Verschiebungssignals auszugeben, welches die Größe der Verschiebung anzeigt, und welches in die Anzahl an Impulsen des Interpolationstaktes umgewandelt wird;
e) Erzeugung eines Basistaktes mit einer vorbestimmten Periode;
f) Teilen der Periode zumindest entweder des Bezugssignals oder des phasenmodulierten Signals, welches in die Anzahl an Impulsen des Basistaktes umgewandelt wird, durch die Größe des Verschiebungssignals, welches in die Anzahl an Impulsen des Basistaktes umgewandelt wird, um so einen Multiplikator auszugeben, welcher die Anzahl an Impulsen des Basistaktes pro Impuls des Interpolationstaktes angibt;
g) Erzeugung eines Taktimpulses, der eine Periode aufweist, die jener des Basistaktes entspricht, multipliziert mit dem Multiplikator, der von dem Teiler ausgegeben wird, auf der Grundlage des ausgegebenen Multiplikators; und
h) Empfang der Größe des Verschiebungssignals, die im Schritt d) ermittelt wird, und Ausgabe eines Impulszugsignals auf der Grundlage des Taktimpulses, der im Schritt g) erzeugt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
1 ein Blockschaltbild einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer Verschiebungsmeßvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2A, 2B, 2C, 2D und 2E zusammen ein Signalzeitablaufdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform;
3 ein Blockschaltbild einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Verschiebungsmeßvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
4A bis 4G zusammen ein Zeitablaufdiagramm jedes Signals bei der in 3 gezeigten zweiten Ausführungsform zur Erläuterung des Betriebs der Verschiebungsmeßvorrichtung gemäß der in 3 gezeigten zweiten Ausführungsform;
5 ein Blockschaltbild eines Vergleichsbeispiels für die in 1 gezeigte erste Ausführungsform;
6A bis 6E zusammen ein Zeitablaufdiagramm jedes Signals zur Erläuterung des Betriebs des in 5 gezeigten Vegleichsbeispiels;
7A bis 7E zusammen ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung des Betriebs des in 5 gezeigten Vergleichsbespiels;
8A und 8B sowie 9A und 9B zusammen ein Signalformdiagramm zur Erläuterung einer Verschiebung; und
10 eine Darstellung zur Erläuterung einer ROM-Tabelle, die bei einem in den 1 und 3 gezeigten Teiler einsetzbar ist.
Bevor eine erste bevorzugten Ausführungsform einer Verschiebungsmeßvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert wird, wird nachstehend ein Vergleichsbeispiel für die Verschiebungsmeßvorrichtung unter Bezugnahme auf die 5, 6(A) bis 6(E), 7, 8(A), 8(B), 9(A) und 9(B) beschrieben.
Zunächst stellen die 8(A) und 8(B) zusammen einen Fall dar, in welchem die Periode eines impulsmodulierten Signals länger ist als die Periode eines Bezugssignals, und stellen die 9(A) und 9(B) zusammen einen Fall dar, in welchem die Periode des pulsmodulierten Signals kürzer als jene des Bezugssignals ist.
Die Differenz zwischen den Perioden des phasenmodulierten Signals und des Bezugssignals gibt die Verschiebung eines Meßobjekts an.
5 zeigt das Vergleichsbeispiel einer Interpolationsverarbeitungs-Verschiebungsmeßvorrichtung.
Das an einer Klemme T51 eingegebene, phasenmodulierte Signal wird durch einen Differenzierer 501 differenziert. Der Differenzierer 501 gibt einen Impuls an einer abfallenden Flanke des phasenmodulierten Signals aus, an einen Löscheingang eines Aufwärtszählers 502, wobei der Impuls durch einen Inverter RV3 invertiert wird, und an ein Register 503 und an ein Voreinstellbefehleingabeende eines Registers (Schieberegisters) 503 und einen Abwärtszähler 506 angelegt wird.
Der Aufwärtszähler 502 zählt schrittweise die Anzahl an Interpolationstaktimpulsen, die an einer Klemme T52 eingegeben werden, nachdem der von dem Differenzierer 501 eingegebene Impuls gelöscht wurde, und bis die nächste Löschung erfolgt.
Das Register 503 führt eine Zwischenspeicherung der gezählten Anzahl der Interpolationstaktimpulse von dem Aufwärtszähler 502 durch.
Die Anzahl an Interpolationstakten, die von dem Aufwärtszähler 502 gezählt wird, gibt daher den Wert der Periode des pulsmodulierten Signals, geteilt durch die Periode des Interpolationstaktes, an.
Anders ausgedrückt wird die Periode des pulsmodulierten Signals durch die Anzahl an Impulsen des Interpolationstaktes dargestellt.
Eine Interpolationsanzahleinstellvorrichtung 504 stellt eine Anzahl an Interpolationen ein.
Beim vorliegenden Vergleichsbeispiel ist die Anzahl an Interpolationen ein Wert von (beispielsweise 200/1 = 200), der die Periode eines Bezugssignals (beispielsweise 20 ms) angibt, geteilt durch die Periode (beispielsweise 0,1 μs) der Interpolationstaktperiode.
Ein Subtrahierer 505 mit Vorzeichenerkennung empfängt ein Signal A, welches von dem Register 503 geliefert wird (Periode des phasenmodulierten Signals geteilt durch Interpolationstaktperiode, beispielsweise 22 μs ÷ 0,1 μs = 220) sowie ein Signal B (Periode des Bezugssignals geteilt durch die Periode des Interpolationstaktes, beim vorliegenden Beispiel 200), welches von der Einstellvorrichtung 504 geliefert wird, um das Signal B von dem Signal A zu subtrahieren, und ein Richtungssignal S auszugeben (welches die Richtung der Verschiebung des Meßobjekts angibt), sowie ein die Verschiebung anzeigendes Signal (|A – B|, beim vorliegenden Beispiel 220 – 200 = 20).
Das Verschiebungsanzeigesignal gibt die Verschiebung in Form der Anzahl an Impulsen des Interpolationstaktes an.
Ein Abwärtszähler 506 ist mit einer Eingangsklemme versehen, welche die voreingestellte Anweisung empfängt, mit einer Eingangsklemme, welche voreingestellte Daten empfängt, mit einer Eingangsklemme, welche das Taktsignal empfängt, und mit einer Ausgangsklemme, welche ein Borgesignal ausgibt.
Der Abwärtszähler 506 stellt dort das Verschiebungsanzeigesignal (|A – B|, beim vorliegenden Beispiel 20) in Form der Anzahl an Impulsen von dem Subtrahierer 505 ein, mit Vorzeichen, wenn das aktive Signal von dem Invertierer RV3 an seine Voreinstellanweisungsklemme 506 als Zählwert angelegt wird, und schaltet das Borgesignal auf Aktiv.
Das aktive Borgesignal wird an einem Eingangsende einer Gateschaltung eingegeben, nämlich eines NAND 3, um so den Durchgang eines Taktsignals zu steuern, welches an das andere Eingangsende der Gateschaltung NAND 3 angelegt wird.
Der Betrieb des Abwärtszählers 506 wird kurz unter Bezugnahme auf die 6(A) bis 6(E) beschrieben.
Es wird angenommen, daß der Wert der Voreinstelldaten nacheinander 4, 3, und 3 beträgt, wie in 6(B) gezeigt ist.
Das invertierte Signal, welches über den Inverter RV3 invertiert wird, und von dem Differenzierer 501 differenziert wird, gibt einen Zeitpunkt an, an welchem das phasenmodulierte Signal absinkt. Dieser Zeitpunkt gibt daher das Ende einer bestimmten Periode des phasenmodulierten Signals an, und gibt darüber hinaus den Beginn der auf die bestimmte Periode folgenden Periode an, so daß die voreingestellte Anweisung für den Abwärtszähler 506 zu Beginn jeder Periode des phasenmodulierten Signals ausgegeben wird. Nach Empfang der voreingestellten Anweisung führt der Abwärtszähler 506 eine Voreinstellung der empfangenen voreingestellten Daten intern durch, und schaltet das Borgesignal auf Aktiv, wie in den 6(B) und 6(C) gezeigt ist.
Wenn das Borgesignal eingeschaltet (aktiv) wird, wird die Gateschaltung des NAND 3 geöffnet, wobei der Basistakt von einem Taktimpulsgenerator 507 geliefert wird, der einen A/B-Phasenwandler beliefert, der in 5 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Das eingeschaltete Borgesignal wird ebenfalls dem Abwärtszähler 506 zugeführt, um den voreingestellten Wert (beim vorliegenden Beispiel: Vier) herunterzuzählen.
Dies wird aus den 6(D) und 6(E) deutlich.
Wie die 6(D) und 6(E) zeigen zählt, wenn die voreingestellten Daten den Wert 4 aufweisen, die Anzahl an Impulsen des Basistakts, der durch die Gateschaltung des NAND 3 hindurchgegangen ist, der Abwärtszähler die Anzahl an Impulsen als 4, und ändert sich der Inhalt des Abwärtszählers 506 auf 4, 3, 2, 1 und 0. Wenn der Zählwert des Zählers 506 den Wert Null erreicht hat, wird das Borgesignal ausgeschaltet, so daß die Gateschaltung NAND 3 den Durchgang der Basistaktimpulse sperrt. Daraufhin wird dieselbe Operation wiederholt, wenn die nächsten voreingestellten Daten (Verschiebungsanzeigesignal) (beim vorliegenden Beispiel: Drei) in dem Abwärtszähler 506 voreingestellt werden.
Obwohl die Größe der Verschiebung durch die Anzahl an Interpolationstaktimpulsen angegeben wird, ist der Abwärtszähler 506 mit dem Basistakt synchronisiert. Der Takt, der an den A/B-Phasenwandler über die Gateschaltung des NAND 3 angelegt wird, stellt daher die Taktimpulse dar, welche dieselbe Anzahl aufweisen wie die Anzahl an Impulsen in dem Interpolationstakt, entsprechend der Größe der Verschiebung, und die Periode des Basistakts aufweisen.
Der A/B-Phasenwandler weist auf: ein erstes und ein zweites Flip-Flop FF1 bzw. FF2, Gateschaltungen NAND 1 und NAND 2, Exklusiv-OR-Gates XOR 1 und XOR 2, und einen Inverter RV1. Das Richtungsunterscheidungssignal S wird einem Eingangsende des XOR 1 zugeführt, und das Ausgangssignal des XOR 1 wird direkt in ein Eingangsende der Gateschaltung NAND 1 eingegeben, und in ein Eingangsende der Gateschaltung NAND 2 über den Inverter RV1. Die anderen Eingangsenden des NAND 1 und des NAND 2 empfangen die Taktimpulse, die durch das NAND 3 hindurchgegangen sind. Die empfangenen Taktimpulse dienen dazu, den Zustand entweder des Flip-Flops FF1 oder FF2 zu invertieren, über ein entsprechendes Gate, welches entsprechend mehreren Richtungsunterscheidungssignalen geöffnet wird.
Ein Q-Ausgangssignal sowohl des ersten als auch des zweiten Flip-Flops FF1 und FF2 wird einer entsprechenden Ausgangsklemme T53 und T54 als das A-Phasensignal oder als das B-Phasensignal zugeführt.
Zusätzlich werden die Q-Ausgangssignale der Flip-Flops FF1 und FF2 an Eingangsenden des XOR 2 eingegeben, und ist das Ausgangsende des XOR 2 mit dem anderen Eingangsende des XOR 1 verbunden.
Die Taktimpulse, die dem A/B-Phasenwandler von der Gateschaltung NAND 3 über den Inverter RV2 zugeführt werden, werden abwechselnd durch die Gateschaltungen NAND 1 und NAND 2 hindurchgeleitet, um den Zustand jedes Flip-Flops FF1 und FF2 zu invertieren, und um abwechselnd ein invertieres A-Phasensignal oder B-Phasensignal an die entsprechende Ausgangsklemme T53 bzw. T54 auszugeben.
Die 7(C), 7(D) und 7(E) zeigen den eingegebenen Takt CP in dem A/B-Phasenwandler, das A-Phasensignal und das B-Phasensignal bei dem in 5 dargestellten Vergleichsbeispiel.
Wenn die Größe der Verschiebung Vier beträgt, beträgt die Anzahl an Impulsen in dem Takt Vier, welcher dem A/B-Phasenwandler über den Inverter RV2 zugeführt wird. Wenn das Q-Ausgangssignal des ersten Flip-Flops FF1 invertiert wird, in Reaktion auf die Eingabe des ersten Impulses der Taktimpulse (4), wird das A-Phasensignal auf den Pegel "L" (niedrig) eingeschaltet. Wenn daraufhin das zweite Flip-Flop FF2 invertiert wird, in Rekation auf den nächsten, zweiten Impuls des eingegebenen Taktes, wird das B-Phasensignal auf den Pgel "H" (hoch) eingeschaltet. Wenn das erste Flip-Flop FF1 erneut in Reaktion auf den nächsten, dritten Impuls des Eingangstaktes invertiert wird, wird das A-Phasensignal auf den Pegel "H" eingeschaltet. Wenn der letzte, vierte Impuls eingegeben wird, wird das zweite Flip-Flop FF2 invertiert, so daß das B-Phasensignal auf den Pegel "H" gesetzt wird. Daraufhin werden die Q-Ausgangssignale der Flip-Flops FF1 und FF2 nicht geändert, bis zur Ankunft der nächsten Periode der Taktimpulse.
Nunmehr zeigt 1 eine erste bevorzugte Ausführungsform einer Verschiebungsmeßvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
In 1 entspricht der Subtrahierer 101 dem Subtrahierer 505 in 5.
An einer Eingangsklemme T1 wird die Periode des phasenmodulierten Signals, die in die Anzahl in Impulsen des Interpolationstaktes umgewandelt wurde, einer Eingangsklemme T1 zugeführt. An der anderen Eingangsklemme T2 wird die Periode eines Bezugssignals, die in die Anzahl an Impulsen des Interpolationstaktes umgewandelt wurde, der anderen Eingangsklemme T2 zugeführt. Der Subtrahierer 101 gibt das Richtungsunterscheidungssignal S aus, welches die Richtung der Verschiebung eines Meßobjekts anzeigt (normalerweise links oder recht, und gibt das Verschiebungsanzeigesignal aus, welches in die Anzahl an Impulsen des Interpolationstaktes umgewandelt wurde.
Das Verschiebungsanzeigesignal wird einem Impulszugwandler 103 und einem Eingangsende eines Teilers 105 zugeführt. Das andere Eingangsende des Teilers 105 empfängt ein Signal von einer Einstellvorrichtung 104.
Bei der ersten Ausführungsform wird ein Wert der Periode des pulsmodulierten Signals (beispielsweise 1 ms = 1000 μs), geteilt durch die Periode des Basistaktes (beispielsweise 1 μs), in der Einstellvorrichtung 104 eingestellt (im vorliegenden Fall: 1000).
Anders ausgedrückt stellt die Einstellvorrichtung 104 die Länge der Periode des phasenmodulierten Signals ein, umgewandelt in die Anzahl an Impulsen in dem Basistakt.
Der Teiler 105 teilt den Einstellwert (1000) durch das Verschiebungsanzeigesignal (beispielsweise 2), wobei der Quotient (im vorliegenden Fall: 500) zur Voreinstellung eines Abwärtszählers 106 dient.
Anders ausgedrückt teilt der Teiler 105 die Periode des phasenmodulierten Signals, die in die Anzahl an Impulsen des Basistaktes umgewandelt wurde, welche den Einstellwert der Einstellvorrichtung 104 darstellt, durch das Verschiebungsanzeigesignal, welches die Differenz zwischen den Perioden des phasenmodulierten Signals und des Bezugssignals ist, umgewandelt in die Anzahl an Impulsen des Interpolationstaktes, um so die Anzahl an Impulsen des Basistakts pro Interpolationstaktimpuls zu berechnen. Die Anzahl an Impulsen des Basistakts pro ein Interpolationstaktimpuls wird als Voreinstellwert für einen Abwärtszähler 106 berechnet.
Die erste Voreinstellung des Abwärtszählers 106 wird durchgeführt, wenn ein differenzierter Wert, welcher ein Signal auf einer abfallenden Flanke des pulsmodulierten Signals anzeigt, welches einer Klemme T3 eingegeben wird, durch einen Inverter RV4 invertiert wird, und in ein Voreinstellanweisungsende des Abwärtszählers 106 über ein OR-Gate OR eingegeben wird. Die Voreinstellung wird das nächste Mal durchgeführt, immer dann, wenn das Borgesignal ausgegeben wird.
Ein Taktsignal wird von einem Basistaktgenerator 107 an den Abwärtszähler 106 geliefert, so daß ein Voreinstellwert schrittweise heruntergezählt wird. Ein Borgeausgangssignal des Abwärtszählers 106 stellt daher einen Takt dar, der eine solche Periode aufweist, daß die Periode des Basistaktes durch den Voreinstellwert multipliziert wird, und ein Takt ist, der die Periode des Interpolationstakts aufweist.
Das Ausgangssignal des OR-Gates OR, welches die logische Summe des differenzierten Impulses des pulsmodulierten Signals und des Borgeausgangssignals des Abwärtszählers 106 darstellt, wird dem Impulszugwandler 103 zugeführt.
Zusammen mit dem Anlegen des Impulses, der die Abfallflanke des pulsmodulierten Signals angibt, an das Eingangsende des Pulszugwandlers 103 wird die Anzahl an Impulsen eingestellt, welche die Verschiebung angibt, die von dem Subtrahierer 305 geliefert wird. Der Impulszugwandler 103 entwickelt daher eine Ausgangsimpulskette oder einen Ausgangsimpulszug, dessen Anzahl an Impulsen dem Takt entspricht.
Die 2A bis 2E zeigen die jeweiligen Signalformen zur Erläuterung des Betriebs der Verschiebungsmeßvorrichtung bei der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wenn der differenzierte Impuls, der bei jeder Abfallflanke des phasenmodulierten Signals erzeugt wird, an der in 1 gezeigten Eingangsklemme T3 zum Zeitpunkt t1 angekommen ist, wird ein Impuls am Ausgangsende des OR-Gates OR ausgegeben, welches in 1 gezeigt ist, so daß die voreingestellte Anweisung von dem Abwärtszähler 106 ausgegeben wird. In Rekation auf die voreingestellte Anweisung stellt der Abwärtszähler 103 voreingestellte Daten, die zu diesem Zeitpunkt geliefert werden, in dem Zähler 103 selbst ein.
Es wird darauf hingewiesen, daß bei dem Beispiel gemäß 2A bis 2E der Wert der voreingestellten Daten Vier beträgt, zum Zwecke der Erläuterung, wie in 2B gezeigt ist.
Nach dem Zeitpunkt t1 erzeugt der Abwärtszähler 103 die Anzahl an Impulsen des Basistaktes, der von dem Basistaktgenerator 107 geliefert wird, so daß sich der Zählwert des Abwärtszählers 103 folgendermaßen ändert: 3, 2, 1 und 0.
Wenn zum Zeitpunkt t2 der Zählwert des Abwärtszählers 103 den Wert Null erreicht, wird das Borgesignal an einem Ausgangsende des Zählers 106 ausgegeben, so daß der Impuls der voreingestellten Anweisung erneut am Ausgangsende des OR-Gates OR ausgegeben wird.
Da der Impuls an das Voreinstellende des Abwärtszählers 106 angelegt wird, werden die voreingestellten Daten zu diesem Zeitpunkt in dem Abwärtszähler 106 eingestellt. Der Zählwert des Zählers beträgt daher Vier. Daraufhin wird dieselbe Operation wiederholt. Es ist selbstverständlich, daß bei einer Änderung des voreingestellten Wertes sich auch der in dem Zähler 106 eingestellte numerische Wert entsprechend ändert.
Wie aus der voranstehenden Beschreibung deutlich wird, wird bei der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein solcher Takt erzeugt, daß die Periode eines Taktsignals, welches von dem Basistaktgenerator 107 geliefert wird, multipliziert mit den Voreinstelldaten, erzeugt wird, und dem Impulszugwandler 103 über das OR-Gate zugeführt wird. Andererseits wird bei dem Vergleichsbeispiel gemäß 5 die Periode des Taktsignals, welches in dem Basistaktgenerator 507 erzeugt wird, geändert, und dem Impulszugwandler (A/B-Phasenwandler) zugeführt.
Die erste Ausführungsform der Verschiebungsmeßvorrichtung gestattet es, daß ein Impuls mit der Periode des Basistaktes (beispielsweise 1 μs), multipliziert mit den Voreinstelldaten (500) für jede Periode des phasenmodulierten Signals, erhalten wird, und daß die Periode des Impulses entsprechend der Anzahl an Impulsen variiert werden kann, die als Verschiebung ausgegeben wird.
Daher kann ein mittlerer Impuls innerhalb der Periode des phasenmodulierten Signals erhalten werden.
Es wird darauf hingewiesen, daß dann, wenn die Periode b des phasenmodulierten Signals beträchtlich kürzer ist als jene des Basistaktsignals, wie in den 9(A) und 9(B) gezeigt, der Impulszugwandler 103 keinen Impulszug ausgibt, und nicht die nächsten Daten einstellt, so daß ein Datenfehler auftritt.
Es wird nunmehr angenommen, daß die Periode des pulsmodulierten Signals deswegen kurz wird, da eine kontinuierliche Bewegung eines Verschiebungssensors (nicht gezeigt) erfolgt.
Es wird angenommen, daß die Periode a des Basistaktsignals 20 μs beträgt, und daß die Anzahl an Interpolationen 400 ist. In diesem Fall ist es erforderlich, die Periode des Interpolationstaktes entsprechend 20 μs ÷ 400 gleich 0,05 μs auszuwählen.
Wenn die Periode b des pulsmodulierten Signals 18 μs beträgt, ergibt sich eine Verschiebung von (20 μs – 18 μs) ÷ 0,05 μs (= 40).
Wenn die Periode des Basistaktes 0,1 μs beträgt, ergibt sich ein Wert, der in der Einstellvorrichtung 104 eingestellt ist, von 20 μs ÷ 0,1 μs = 200, und ist das Ergebnis der Division am Teiler 105 200 ÷ 40 (= 5).
Das Ergebnis der Division wird in dem Abwärtszähler 106 eingestellt, der in 1 gezeigt ist, und wird schrittweise heruntergezählt, entsprechend dem dort vorhandenen Basistaktsignal.
Wenn der Zählwert Null erreicht hat, wird das Borgesignal ausgegeben, so daß die Periode des Taktsignals, welches dem Impulszugwandler 103 über das in 1 gezeigte OR-Gate zugeführt wird, 0,1 μs × 5 = 0,5 μs beträgt.
Wenn der Impulszug von dem Impulszugwandler 103 in der voranstehend geschilderten Situation ausgegeben wird, so ist eine Zeit von 0,5 μs × 39 = 19,5 μs erforderlich, welche die Verschiebung anzeigt.
Da jedoch die Periode des phasenmodulierten Signals 18 μs beträgt, also kürzer ist als die Zeit von 19,5 μs, kann der Impulszugwandler nicht die erforderliche Anzahl an Impulsen ausgeben, wenn die nächste Periode des phasenmodulierten Signals 18 μs beträgt.
3 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Verschiebungsmeßvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Um die voranstehend geschilderte, bei der ersten Ausführungsform auftretende Schwierigkeit zu beheben, wurde die in 3 gezeigte, zweite Ausführungsform entwickelt.
Bei der zweiten Ausführungsform kann die Periode des phasenmodulierten Signals als Multiplikator der Basistaktperiode erhalten werden.
Obwohl ein Divident des Teilers 105, der die Periode des Impulszuges festlegt, bei der ersten Ausführungsform fest ist, wird der Wert des Dividenden für jede Periode des phasenmodulierten Signals geändert.
Dies bedeutet, daß selbst dann, wenn die Periode des phasenmodulierten Signals beträchtlich kürzer oder länger wird, eine Anzahl an Impulsen erhalten werden kann, deren Ausgangswerte innerhalb der Periode des phasenmodulierten Signals variabel sind.
Als nächstes wird der Betrieb bei der in 3 gezeigten zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 4A bis 4G erläutert.
Der Differenzierer 301, der Aufwärtszähler 302, das Register 303, die Interpolationsanzahleinstellvorrichtung 304 und der Subtrahierer 305 mit Vorzeichenunterscheidung entsprechen den in 5 gezeigten Bauteilen 501, 502, 503, 504 und 505. Daher erfolgt hier insoweit keine erneute, detaillierte Beschreibung.
Darüber hinaus entsprechen der Teiler 309, der Abwärtszähler 310, der Basistaktgenerator 311, der Impulszugwandler 306, der Inverter RV4 und das OR-Gate OR den Bauteilen 105, 106, 107, 103, RV4 bzw. OR. Daher erfolgt hier keine erneute, detaillierte Beschreibung.
Der Unterschied zwischen der unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen ersten Ausführungsform und der unter Bezugnahme auf 3 beschriebenen zweiten Ausführungsform besteht in einem Schaltungsabschnitt, der einen Zähler 307 und ein Register 308 aufweist.
Diese Kombination aus den Schaltungen 307 und 308 entspricht der in 1 gezeigten Einstellvorrichtung 104, die das Verhältnis zwischen den Perioden des Bezugssignals und des Basistaktes ausgibt.
Obwohl bei der in 1 gezeigten Schaltung dieses Verhältnis fest ist, ist das Verhältnis im Falle der in 3 gezeigten Schaltung variabel.
Es wird daher, wie in 3 gezeigt, ein Signal von dem Differenzierer 301 an das Löscheingangsende des Aufwärtszählers 307 angelegt. Da das Signal, welches invertiert wurde, von dem Differenzierer 301 an das Register 308 angelegt wird, führt das Register 308 eine Zwischenspeicherung der Anzahl an Impulsen des Basistaktes entsprechend einer Periode des pulsmodulierten Signals durch.
Der oberste Abschnitt von 4(A) zeigt das pulsmodulierte Signal, welches an die Eingangsklemme T31 von 3 angelegt wird.
Die Verschiebung einer zweiten Stufe von 4(B) zeigt das Ausgangssignal des Subtrahierers 305 an, und die Ausgangssignalform, die in 4(B) gezeigt ist, gibt das Ausgangssignal des Subtrahierers 305 an, und die in 4(C) gezeigte Ausgangssignalform gibt das Ausgangssignal des Basistaktgenerators 311 an. Der Quotient des Basistaktes, dividiert durch die Verschiebung, wird bei dem Abwärtszähler 310 von 3 eingestellt. Daher wird der Takt, der in der vierten Stufe von 4(D) gezeigt ist, am Ausgangsende des OR-Gates von 3 ausgegeben.
Wie voranstehend wird angenommen, daß bei der in 1 gezeigten Vorrichtung die Periode des Basistaktsignals 20 μs beträgt, und die Anzahl an Interpolationen 400. Die Periode des Interpolationstaktes ist 20 μs ÷ 400 = 0,05 μs. Wenn die Periode des phasenmodulierten Signals 18 μs beträgt, ergibt sich eine Verschiebung von (20 μs – 18 μs) = 2 μs. Wenn diese Verschiebung in die Anzahl von Interpolationstakten umgewandelt wird, ergibt sich 2 μs ÷ 0,5 μs = 40.
In einem Fall, in welchem der Wert der Einstellvorrichtung 104 in der Einheit der Periode des Bezugssignals eingestellt wird, und die Periode des Basistaktes 0,1 μs beträgt, ergibt sich ein Einstellwert (nämlich eine Anzahl an Interpolationen) von 20 μs ÷ 0,1 μs = 200.
Das Ergebnis der Division durch die voranstehend angegebene Verschiebung beträgt 200 ÷ 40 = 5.
Anders ausgedrückt beträgt die Periode des Taktes, der in den Impulszugwandler eingegeben wird, 0,5 μs × 39 = 19,5 μs.
Wenn die nächste Periode des pulsmodulierten Signals 18 μs lang ist, gelangt das ausgegebene Impulszugsignal in die nächste Periode, bevor die Ausgabe der erforderlichen Anzahl an Impulsen beendet ist.
Andererseits ergibt sich bei der in 3 gezeigten zweiten Ausführungsform ein Dividend, der in den Teiler 309 eingegeben werden soll, von 18 μs ÷ 0,1 μs = 180. Das Ergebnis der Division durch den Teiler 309 beträgt 180 ÷ 40 = 4,5, wobei dies, wenn der Wert nach dem Komma vernachlässigt wird, den Wert Vier bedeutet. Berechnet man nunmehr 0,1 μs × 4 × 39 = 15,6 μs, so liegt das Ergebnis der Division innerhalb der Periode (18 μs) des pulsmodulierten Signals, und wird deutlich, daß es sich um eine ausreichende Zeitdauer handelt, in welcher die Ausgabe des Impulszuges durchgeführt werden kann.
Wenn als weiteres Beispiel die Periode des pulsmodulierten Signals 15 μs beträgt, so ist der Divident gleich 15 ÷ 0,1 = 150, und beträgt die Verschiebung zu diesem Zeitpunkt (20 – 15) μs ÷ 0, 05 μs = 100.
Das Ergebnis der Division ergibt 150 ÷ 100 (also einen ganzzahligen Anteil von 1), und die Ausgabe des Impulszuges ist bei 9,9 μs beendet.
Wenn darüber hinaus die Periode des phasenmodulierten Signals 25 μs beträgt, ergibt sich folgender Divident: 25 ÷ 0,10 = 250. Die Verschiebung beträgt (25 – 20) μs ÷ 0,05 μs = 100. Das Ergebnis der Division ist 250 ÷ 100, und der Quotient ist 2. Der Impulszug kann in der Periode von 19,8 μs ausgegeben werden.
Der Vorteil der zweiten Ausführungsform besteht darin, daß die Periode des Impulszuges entsprechend der Differenz in Richtung der Periode des pulsmodulierten Signals zur verkürzten oder verlängerten Seite variiert wird, selbst wenn die Größe der Verschiebung gleich ist, so daß eine zeitliche Mittlung möglich wird.
Es wird darauf hingewiesen, daß ein ROM (Nur-Lese-Speicher) bei jedem Teiler 105 und 309 in der ersten und zweiten Ausführungsform eingesetzt werden kann.
10 zeigt einen Teiler, welcher eine ROM-Tabelle verwendet.
Wie aus 10 hervorgeht, entspricht die obere Adresse des Speichers dem Dividenden, und entspricht die untere Adresse des Speichers dem Divisor.
Der Quotient wird in einen Speicherort eingeschrieben, der durch diese unteren und oberen Adressen festgelegt wird. Wenn das ROM verwendet wird, führt die ROM-Tabelle dieselbe Funktion wie ein Teiler durch, der als Hardware ausgebildet ist.
Im allgemeinen ist sehr viel Zeit zur Berechnung der Richtung erforderlich, so daß die Verarbeitungsgeschwindigkeit des Gesamtsystems niedrig wird.
Wenn jedoch das vorher berechnete Ergebnis unter Verwendung des ROM gespeichert wird, ist die zur Verarbeitung benötigte Zeit nur die Lesezeit, so daß sich der Vorteil ergibt, daß das System mit hoher Geschwindigkeit arbeiten kann. Da ein ROM mit geringer Kapazität als ROM verwendet werden kann, ist dies kostengünstig.
Es wird darauf hingewiesen, daß in 3 das phasenmodulierte Signal an der Klemme T31 eingegeben wird, der Interpolationstakt an der Klemme T32 eingegeben wird, die Klemme T33 an den A/B-Phasenwandler (102 in 1) angeschlossen ist, und die Klemme T34 an den A/B-Phasenwandler (102) gemäß 1 angeschlossen ist.
Es wird darauf hingewiesen, daß der Verschiebungssensor beispielsweise so ausgebildet ist, wie dies im US-Patent Nr. 5 432 443 beschrieben ist, welches am 11. Juli 1995 erteilt wurde. Weiterhin wird darauf hingewiesen, daß zwar die Form unterschiedlich ist, jedoch das A-Phasensignal und das B-Phasensignal durch jene Signale verdeutlicht werden, wie sie im US-Patent Nr. 4 785 181 beschrieben sind.

Claims

Verschiebungsmessvorrichtung, welche aufweist: a) einen Bezugssignalgenerator zur Erzeugung eines Bezugssignals; b) einen Verschiebungssensor zur Erzeugung eines Verschiebungssignals, welches eine Relativverschiebung eines Messobjekts in Bezug auf eine Bezugsposition anzeigt, an welcher der Bezugssignalgenerator das Bezugssignal erzeugt, welche die Bezugsposition angibt; c) einen Generator für ein phasenmoduliertes Signal zur Erzeugung eines phasenmodulierten Signals, welches eine Phasendifferenz zwischen dem Verschiebungssignal, das von dem Verschiebungssensor erzeugt wird, und dem Bezugssignal anzeigt, das von dem Bezugssignalgenerator erzeugt wird, wo bei die Phasendifferenz die Verschiebung des Messobjekts in Bezug auf die Bezugsposition angibt; d) einen Subtrahierer (101) zum Subtrahieren einer Periode des phasenmodulierten Signals, die in eine Anzahl an Impulsen eines Interpolationstaktes umgewandelt wird, von der Periode des Bezugssignals, die in die Anzahl an Impulsen des Interpolationstakts umgewandelt wird, um so ein Richtungssignal auszugeben, welches die Richtung anzeigt, in welche das Messobjekt verschoben wird, und eine Größe des Verschiebungssignals auszugeben, welches die Größe der Verschiebung anzeigt, und in die Anzahl an Impulsen des Interpolationstaktes umgewandelt wird; e) einen Basistaktgenerator (107) zur Erzeugung eines Basistakts, der eine vorbestimmte Periode aufweist; f) einen Teiler (105) zum Teilen der Periode zumindest entweder des Bezugssignals oder des phasenmodulierten Signals, die in die Anzahl an Impulsen des Basistakts umgewandelt wird, durch die Größe des Verschiebungssignals, die in die Anzahl an Impulsen des Basistakts umgewandelt wird, um so einen Multiplikator auszugeben, der die Anzahl an Impulsen des Basistakts pro Impuls des Interpolationstaktes angibt; g) einen Taktimpulsgenerator zur Erzeugung eines Taktimpulses auf der Grundlage des Multiplikators, wobei der Taktimpuls eine Periode aufweist, die der Periode des Basistakts, multipliziert mit dem Multiplikator, der von dem Teiler ausgegeben wird, entspricht; und h) einen Impulszugwandler (103) zum Empfang der Größe des Verschiebungssignals von dem Subtrahierer (101), und zur Ausgabe eines Impulszugsignals, dessen Periode auf der Grundlage des Taktimpulses, der von dem Taktimpulsgenerator geliefert wird, und der Größe des Verschiebungssignals bestimmt wird.
Verschiebungsmessvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein A/B-Phasenwandler (102) vorgesehen ist, um das Richtungssignal und das Impulszugsignal von dem Impulszugwandler zu empfangen, und ein A-Phasensignal und ein B-Phasensignal auszugeben.
Verschiebungsmessvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Teiler (105) die Periode des Bezugssignals, die in die Anzahl an Impulsen des Basistaktes umgewandelt wird, durch die Größe des Verschiebungssignals teilt, die in die Anzahl an Impulsen des Basistaktes umgewandelt wird, um so den Multiplikator auszugeben, der die Anzahl an Impulsen des Basistaktes pro Impuls des Interpolationstakts angibt.
Verschiebungsmessvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Taktimpulsgenerator einen Abwärtszähler (106) aufweist, um ein Voreinstelldatensignal zu empfangen, welches eine Quotienten des Teilers (105) angibt, und den Basistakt zu empfangen, der von dem Basistaktgenerator (107) erzeugt und geliefert wird, und ein Borgesignal auszugeben, welches eine Periode aufweist, die der Periode des Basistakts entspricht, multipliziert mit einem Voreinstellwert des Voreinstelldatensignals, sowie ein OR-Gate aufweist, über welches das Borgesignal dem Impulszugwandler zugeführt wird.
Verschiebungsmessvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulszugwandler (103) einen Impuls empfängt, der bei einer abfallenden Flanke des phasenmodulierten Signals erzeugt wird, sowie das Borgesignal, welches von dem Abwärtszähler (106) ausgegeben wird, die Anzahl an Impulsen einstellt, welche die Größe des Verschiebungssignals angibt, und von dem Subtrahierer (101) darin geliefert wird, und das Impulszugsignal an den A/B-Phasenwandler ausgibt, wobei das Impulszugsignal, welches von dem Impulszugwandler ausgegeben wird, die eingestellte Anzahl an Impulsen ist, welche die Größe des Verschiebungssignals angibt, das von dem Subtrahierer (101) synchron mit dem Borgesignal geliefert wird, das von dem Abwärtszähler (106) geliefert wird, und mit dem Impuls, der bei der Abfallflanke des phasenmodulierten Signals erzeugt wird.
Verschiebungsmessvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Teiler (105) eine Einstellvorrichtung (104) aufweist, in welche die Periode des Bezugssignals als Dividend eingestellt wird.
Verschiebungsmessvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Periode des Basistakts, der von dem Basistaktgenerator (107) erzeugt wird, 0,1 μs beträgt.
Verschiebungsmessvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Periode des Bezugssignals 20 μs beträgt und die Anzahl an Interpolationen 400, ein in der Einstellvorrichtung (104) eingestellter Wert 20 μs ÷ 0,1 μs = 200 ist, der Quotient des Teilers 200 ÷ 40 = 5 ist, und die Periode des Borgesignals, welches von dem Abwärtszähler (106) ausgegeben wird, 0,1 μs × 5 = 0,5 μs beträgt.
Verschiebungsmessvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Periode des phasenmodulierten Signals 18 μs beträgt, die Größe des Verschiebungssignals den Wert (20 μs – 18 μs) durch die Periode des Interpolationstakts (0,05 μs) = 40 anzeigt.
Verschiebungsmessvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Teiler (105) die Periode des phasenmodulierten Signals, die in die Anzahl an Impulsen des Basistakts umgewandelt wird, durch die Größe des Verschiebungssignals teilt, die in die Anzahl an Impulsen des Basistakts umgewandelt wird.
Verschiebungsmessvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Differenzierer (301) vorgesehen ist, der ein differenziertes Signal bei einer abfallenden Flanke des phasenmodulierten Signals zur Verfügung stellt, ein Aufwärtszähler (302) zur schrittweisen Heraufzählung der Anzahl an Impulsen des Basistaktgenerators (311) des Basistakts, immer dann, wenn das differenzierte Signal eingegeben wird, sowie ein Register (303) zur Zwischenspeicherung der gezählten Anzahl an Impulsen des Aufwärtszählers in dem Register, wobei die Impulse das Verhältnis zwischen der Periode des Bezugssignals und der Periode des Basistaktes angeben.
Verschiebungsmessvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Teiler (309) die zwischengespeicherte Anzahl an Impulsen des Aufwärtszählers (302) in dem Register (303) als seinen Dividenden empfängt.
Verschiebungsmessvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Periode des Bezugssignals 20 μs beträgt, die vorbestimmte Periode des Basistakts 0,1 μs beträgt, die Anzahl an Interpolationen 400 beträgt, und die Periode des phasenmodulierten Signals 18 μs beträgt, der Dividend des Teilers 18 μs 0,1 μs = 180 beträgt, der Quotient des Teilers 180 ÷ 40 = 4,5 = 4 (Ziffern ab der ersten Dezimalstelle werden vernachlässigt) beträgt, die Periode des Interpolationstaktes 20 μs ÷ 40 = 0,05 μs beträgt, und die Periode des Takts, der dem Impulszugwandler zugeführt werden soll, 0,1 μs × 4 × 39 = 15,6 μs beträgt.
Verschiebungsmessvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Teiler (309) ein ROM aufweist, welches eine Tabelle enthält, in welche der Quotient bereits eingeschrieben ist, entsprechend seinem Dividenden und seinem Divisor als Adresse.
Verschiebungsmessvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Teiler (309) ein ROM aufweist, welches mit einer Tabelle versehen ist, in welche der Quotient bereits eingeschrieben ist, entsprechend seinem Dividenden und seinem Divisor als Adresse.
Verfahren zur Messung einer Verschiebung eines Messobjekts, mit folgenden Schritten: a) Erzeugung eines Bezugssignals; b) Erzeugung eines Verschiebungssignals, welches eine Relativverschiebung des Messobjekts bezüglich einer Bezugsposition anzeigt, an welcher das Bezugssignal erzeugt wird, das die Bezugsposition angibt; c) Erzeugung eines phasenmodulierten Signals, welches eine Phasendifferenz zwischen dem Verschiebungssignal und dem Bezugssignal angibt, wobei die Phasendifferenz die Verschiebung des Messobjekts in Bezug auf die Bezugsposition angibt; d) Subtrahieren einer Periode des phasenmodulierten Signals, die in eine Anzahl an Impulsen eines Interpolationstaktes umgewandelt wird, von der Periode des phasenmodulierten Signals, die in die Anzahl an Impulsen des Interpolationstaktes umgewandelt wird, um so ein Richtungssignal auszugeben, welches die Richtung angibt, in welche das Messobjekt verschoben wird, und eine Größe des Verschiebungssignals auszugeben, welches die Größe der Verschiebung angibt, und welche in die Anzahl an Impulsen des Interpolationstaktes umgewandelt wird; e) Erzeugung eines Basistaktes, der eine vorbestimmte Periode aufweist; f) Teilen der Periode zumindest entweder des Bezugssignals oder des phasenmodulierten Signals, welche in die Anzahl an Impulsen des Basistakts umgewandelt wird, durch die Größe des Verschiebungssignals, welche in die Anzahl an Impulsen des Basistakts umgewandelt wird, um so einen Multiplikator auszugeben, der die Anzahl an Impulsen des Basistakts pro Impuls des Interpolationstaktes angibt; g) Erzeugung eines Taktimpulses, der eine Periode aufweist, die der Periode des Basistakts, multipliziert mit dem Multiplikator, der von dem Teiler auf der Grundlage des ausgegebenen Multiplikators ausgegeben wird, entspricht; und h) Empfangen der Größe des Verschiebungssignals, die im Schritt d) ausgegeben wird, und Ausgabe eines Impulszugsignals auf der Grundlage des im Schritt g) erzeugten Taktimpulses.