DE2022151B2

DE2022151B2 - Verfahren und anordnung zur fehlervermeidung bei inkrementalen messystemen

Info

Publication number: DE2022151B2
Application number: DE19702022151
Authority: DE
Inventors: Wilfried 8225 Traunreut Wöhler
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1970-04-25
Filing date: 1970-05-06
Publication date: 1977-10-13
Also published as: DE2022151C3; CH529336A; DE2022151A1; FR2086354A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Fehlervermeidung bei inkrementalen Meßsysternen zur richtungsabhängigen Wegemessung mittels zueinander phasenversetzter elektrischer Abtastsignale.

Inkremental arbeitende Lagemeßsysteme beruhen bekanntlich auf der Impuls-Zuwachsmethode, die jede Veränderung des Wertes der Meßgröße in Impulsen zählt (US-PS 26 85 082). Bei inkrementalen Meßsystemen besteht somit keine feste Beziehung zu der ursprünglichen Ausgangslage. Dies hat zur Folge, daß ein einmal auftretender Meßfehler auch sämtliche nachfolgenden Messungen verfälscht.

Es sind bereits Anordnungen zur Fehlervermeidung bei inkrementalen Meßsystemen bekannt geworden. Bei diesen werden in einen Übertragungsweg eingestreute Störimpulse unterdrückt, und zwar in der Weise, daß zu übertragende Impulse als komplementäre Impulse gleicher Phasenlage auf verschiedenen Kanälen einem logischen Netzwerk auf der Empfängerseite zugeführt werden. Über den Netzwerkausgang werden nur dann Impulse aogegeben, wenn auf beiden Überiragungsk nälen gleichzeitig zwei komplementäre Signale eintre fen (DT-AS 12 21 668).

Mit Anordnungen dieser Art können jedoch keir 5 durch fehlerhafte Phasenlagen der Abtastsignale veru sachte Meßfehler festgestellt werden. Fehlerhafi Phasenlagen der Abtastsignale können aber z. B. durc Verschmutzung der Meßteilung des inkremental Meßsystems hervorgerufen werden. Eine weitgehen ίο gleichbleibende Phasenlage und gegebenenfalls auc eine bestimmte Amplitudenhöhe der Abtastsignale sim aber Voraussetzung für die einwandfreie Messung.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, be inkrementalen Meßsystemen eine sichere Fehleiprü 15 fung zu erzielen. Dabei soll sich die hierzu erforderlich« Anordnung durch eine einfache Bauweise auszeichnen

Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die in der Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Maßnahmen. In der Zeichnung zeigt

Fig.! eine Anordnung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig.2 einen Signalverlauf zu Fig. 1 mit richtiger Phasenlage und Amplitudenhöhe der Abtastsignale,

F i g. 3 einen Signalverlauf zu F i g. I bei fehlerhafter Phasenlage der Abtastsignale,

F i g. 4 einen Signalverlauf zu F i g. 1 bei fehlerhafter Amplitudenhöhe der Abtastsignale.

Die Fig. 1 zeigt beispielsweise eine lichtelektrische Gitterabtasteinrichtung, bei der die erfindungsgemäße jo Anordnung zur Fehlerprüfung angewandt werden soll Ein Gittermaßstab 100 und eine darüber gleitende Gitterabtastplatte 200 werden mittels einer Lampe 300 über einen Kondensor 400 beleuchtet. Objektive 50 50 60 und 60, bilden die die Gitter 100/200 durchsetzenden Lichtbündel auf Fotoelemente 70,70,, 80 und 80, ab, die in F i g. 1 analog den Teilungen an der Gitterabtastplatte 200 um etwa 1/4 der Gitterkonstante zueinander versetzt angeordnet sind. Auf Grund dieser Anordnung stehen jeweils die Ausgangssignale des ersten und dritten Fotoelementes 70 und 70, bzw. des zweiten und vierten Fotoelementes 80 und 80, in Gegenphase zueinander. Die Ausgänge der Fotoelemente 70 und 7Oi sind an eine elektrische Baueinheit 75, die Ausgänge der Fotoelemente 80 und 80, an eine elektrische Baueinheit 85 gelegt, die in der bei bekannten Gegentaktschaltungen üblichen Weise aus den Eingangssignalen jeweils ein Differenzsignal bilden.

Die Ausgangssignale der Baueinheit 75 bzw. 85 die im Ausführungsbeispiel um etwa 90° zueinander p'hasenversetzt sind, werden in Verstärkern 90 und 95 verstärkt und über die Ausgänge 110 und 120 Impulsformerstufen (Trigger) 130 und 140 zugeführt. Die so erzeugten Rechtecksignale T₁₅₀ und T₁₆₀ steuern über die Tnggerausgänge 150 und 160 eine elektrische Richtungsdisknminator- und Zählschaltung 170. Die vorstehend beschriebene Anordnung ist bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung.

Die Erfindung besteht darin, daß zur Fehlervermei-

dung direkt an den Analogsignalen S₁₁₀ und S₁₂₀ dieser

Anordnung eine Kontrolle des Phasenwinkels und der

Amplitudenhöhe durchgeführt wird. Zu diesem Zweck

sind die Verstärkerausgänge 110 und 120 an eine

Gleichnchterschaltung 115 gelegt, an deren einem

Ausgang 116 jeweils das höchste der Eingangssignale

positiver Polarität und an deren anderem Ausgang 117

jeweils das höchste der Eingangssignale negativer

Polarität wirksam wird. In Fig. 1 wird beiili

dem Analogsignal S_n,, in einer elektrisch™

118 eine konstante Schwellenspannung überlagert, die zur Abstimmung der Ansprechempfindlichkeit dieser Prüfanordnung einstellbar ist. Die am Ausgang 116' der Baueinheit 118 sowie am Ausgang 117 der Gleichrichterschaltung 115auftretenden Signale S'in,und Sι,7 steuern eine Kippschaltung 119, die auf das Vorzeichen der Differenz der Eingangsspannungen anspricht. Im Ausführungsbeispiel spricht die Kippschaltung 119 auf die Differenzspannung Null der Eingangssignale SY₆ dS

Eine Fehlermeldung erfolgt nur dann, wenn die Differenz der Spannung der Signale Sn₆ und Si,7 einen am Bauelement 118 eingestellten Schwellenwert unterschreitet. In diesem Fall wird in der Schaltung 119 ein Kippvorgang ausgelöst. Dabei setzt ein über den Ausgang 121 der Kippschaltung 119 abgegebenes Signal Tm ein Flip-Flop 122, über dessen Ausgang 123 über einen Leistungsverstärker 124 eine Warnlampe 310 eingeschaltet wird. Nach Behebung des Fehlers, der z. B. durch eine Verschmutzung an der Gitterteilung 100/200 verursacht sein kann, wird durch einen Impuls über die Leitung 126 das Flip-Flop 122 wieder in seine Ausgangslage zurückgesetzt und liabei die Warnlampe 3 iO gelöscht.

Die Fig.2 zeigt einen Signalverlauf bei richtiger Phasenlage und Amplitudenhöhe der Analogsignale •S'iio und .S'|2(). Die Dilferenz der Spannung der Signale Siib und .9uz unterschreitet hierbei nicht den am Bauelement 118 eingestellten Schwellenwert, wie der Signalverlauf 5 Hi zeigt.

Deshalb erfolgt am Ausgang 121 der Kippschaltung 119 auch keine Änderung des Signales 7*121. Die Warnlampe 310 leuchtet somit in diesem Falle nicht auf.

In Fig. 3 ist der Signalverlauf bei fehlerhafter Phasenlage der Analogsignale 5 no und 5120 dargestellt. Der Signal verlauf S1 m zeigt, daß bei derartigen Fehlern die Differenz c'er Spannung der gleichgerichteten Signale Si κ, und Si 17 den am Bauelement 118 eingestellten Schwellenwert unterschreitet. Da im Ausführungsbeispiel die Kippschaltung 119 auf die Spannungsdifferenz Null anspricht, ergibt sich eine Änderung des Schaltzustandes von logisch 1 auf logisch 0. Dabei erfolgt am Ausgang 121 der Kippschaltung 119 eine Änderung des Signales Tm, die bewirkt, daß die Warnlampe 310 eingeschaltet wird.

Eine analoge Wirkungsweise ergibt sich auch in Fig.4, bei der das Signal S120 eine fehlerhafte Amplitudenhöhe aufweist. Auch dieser Fehler wird durch Aufleuchten der Warnlampe 310 angezeigt.

Die erfindungsgemäße Fehlerprüfung ist selbstverständlich auch bei magnetischen, kapazitiven, induktiven inkrementalen Meßsystemen anwendbar.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

20 22 !5! Patentansprüche.:

1. Verfahren zur Fehlerverrneidung bei inkrementalen Meßsyslemen zur richtungsabhängigen Wegemessung mittels zueinander phasenversetzter Abtastsignale, dadurch gekennzeichnet, daß direkt an den Analogsignalen (S \w und S120) eine Kontrolle des Phasenwinkels und der Amplitudenhöhe durchgeführt wird, und daß bei fehlerhaften Phasenlagen und/oder Amplitudenhöhen der Analogsignale (Suo und Sm) eine Fehlermeldung erfolgt.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Fehlerverrneidung bei inkrementalen Meßsystemen zur richtungsabhängigen Wegemessung mittels zueinander phasenversetzter Abtastsignale nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Analogsignale (S 110 und 5120) an eine Gleichrichterschaltung (115) gelegt sind, und daß nachfolgend aus den gleichgerichteten Analogsignalen (S \n und S117) ein Differenzsignal (Su₉) erzeugt wird, dem eine konstante Schwellenspannung überlagert ist, und daß beim Unterschreiten des Schweilenwertes eine Kippschaltung (119) anspricht, deren Ausgangssignal (Tm) eine Fehlermeldung auslöst.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Analogsignale (S uo und 5120) an eine Gleichrichterschaltung (115) gelegt sind, an deren einem Ausgang (116) jeweils das höchste der Eingangssignale positiver Polarität und an deren anderem Ausgang (117) jeweils das höchste der Eingangssignale negativer Polarität wirksam sind, und daß die gleichgerichteten Analogsignale (Sue und 5117) eine Kippschaltung (119) steuern, die auf das Vorzeichen der Differenz der Eingangsspannungen anspricht.

4. Anordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß einem der gleichgerichteten Analogsignale (S us) eine konstante Spannung überlagert ist, und daß die gleichgerichteten Analogsignale (S'_Ue und Sn₇) eine Kippschaltung (119) steuern, die auf die Differenzspannung Null anspricht.