DE2237032A1

DE2237032A1 - PROBE

Info

Publication number: DE2237032A1
Application number: DE19722237032
Authority: DE
Inventors: Erik Kurt Ove Stenberg; Klas Rudolf Wiklund
Original assignee: AGA AB
Current assignee: Geotronics AB
Priority date: 1971-08-23
Filing date: 1972-07-28
Publication date: 1973-03-08
Also published as: GB1396423A; JPS5626804B2; CA975553A; JPS4830957A; FR2151356A5; IT965082B; DE2237032B2; SE355668B; CH562442A5; DE2237032C3; NL7210296A

Description

PATENTANWALT DIPL.-TNG. H. STROHSCHÄNK 8000 MÜNCHEN 60 ■ MUSÄUSSTRASSE 5 · TELEFON (0811) 881608PATENT ADVERTISER DIPL.-TNG. H. STROHSCHÄNK 8000 MÜNCHEN 60 ■ MUSÄUSSTRASSE 5 · TELEPHONE (0811) 881608

28.7.1972 -SFF(4) 190-1021P 7/28/1972 -SFF (4) 190-1021P

AGA AKTIEBOLAQ, Lidingö 1 (Sweden)

WinkelmesserProtractor

Die Erfindung bezieht sich auf einen Winkelmesser mit einer bewegbaren Winkelmeßscheibe, die mit mindestens zwei Meßskalen versehen ist, die so angeordnet sind, daß ihre Lichtdurchlässigkeit bei der Bewegung der Winkelmeßscheibe an Fotodetektoren elektrische Meßsignale entstehen läßt, die in Abhängigkeit von der Bewegung der Winkelmeßscheibe variieren und von denen mindestens zwei etwa in Phasenquadratur zueinander stehen.The invention relates to a protractor with a movable Angle measuring disk, which is provided with at least two measuring scales, which are arranged so that their light transmission during movement the angle measuring disc allows electrical measurement signals to arise on photodetectors, which are dependent on the movement of the angle measuring disc vary and at least two of which are approximately in phase quadrature to one another.

Ein bekannter Winkelmesser dieser Art weist eine kreisförmige Winkelmeßscheibe mit zwei Meßskalen auf, die mit Linienmustern versehen sind, die mittels zweier Detektoren zwei Impulssignalfolgen liefern, die in Phasenquadratur zueinander stehen. Die Anzahl der Linien je Umdrehung der Winkelmeßscheibe wird durch die Herstellungsart, den Scheibendurchmesser und die für die elektrooptische Signalerkennung erforderliche Lichtwellenlänge begrenzt. In vielen Fällen ist es erforderlich, eine Leseeinrichtung zu verwenden, die auch zwischen den Linien auf den Meßskalen zu interpolieren vermag. Das interpolationsfähige Signal wird bei dem bekannten Winkelmesser dadurch erhalten, daß mit Hilfe eines lokalen optischen Frequenzfilters das Bild zwischen diametral gegenüberliegenden Punkten auf der Winkelmeßscheibe übertragen wird und daß das Signal, in dem die Meßfrequenz der Winkelmeßscheibe fehlt, mit einem ungefilterten Signal verglichen wird, dasA known protractor of this type has a circular angle measuring disk with two measuring scales which are provided with line patterns are, which by means of two detectors deliver two pulse signal sequences that are in phase quadrature to each other. The number of Lines per revolution of the angle measuring disk is determined by the type of manufacture, the disk diameter and the electro-optical signal detection required light wavelength limited. In many cases it is necessary to use a reading device that can also be used between able to interpolate the lines on the measuring scales. The interpolation-capable signal is obtained in the known protractor by that with the help of a local optical frequency filter the image between diametrically opposite points on the angle measuring disk is transmitted and that the signal in which the measuring frequency of the angle measuring disk is missing is compared with an unfiltered signal that

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unter den gleichen optischen Bedingungen erhalten worden ist. Dazu wird das gleiche optische Übertragungssystem für die Übertragung beider Signale benutzt. Jedes dieser Signale ist in seiner Ebene polarisiert. Die Winkellage dieser Ebenen ist jeweils um 90 gegeneinander verdreht. Dadurch wird es möglich, die beiden Signale in den Detektoren voneinander zu trennen und eines der beiden Signale als Bezugesignal zu verwenden. has been obtained under the same optical conditions. This will be the same optical transmission system is used for the transmission of both signals. Each of these signals is polarized in its plane. The angular position of these planes is rotated 90 against each other. This makes it possible to separate the two signals from one another in the detectors and to use one of the two signals as a reference signal.

Jedoch hat es sich bei dem bekannten Winkelmesser als schwierig erwiesen, ein Bezugssignal mit einer konstanten Beziehung zum Heßsignal zu erhalten. Dies liegt unter anderem an der Empfindlichkeit des Systems gegen Temperaturänderungen und an Ungleichheiten in den Fotodetektoren für den Empfang der verschiedenen Signale.However, it has proven difficult with the known protractor to obtain a reference signal with a constant relationship to the Heßsignal. This is due, among other things, to the sensitivity of the System against temperature changes and against inequalities in the photodetectors for receiving the various signals.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Winkelmesser der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß sich ständig eine feste Beziehung zwischen Meßsignal und ^ezugssignal ergibt.The invention is based on the object of designing a protractor of the type mentioned in such a way that there is always a fixed one Relationship between measurement signal and pull signal results.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einer an die Fotodetektoren angeschlossenen elektrischen Auswerteschaltung für jedes ^eßsignal ein eigener Kanal zum Bilden des Mittelwertes für das jeweilige ^eßsignal vorgesehen ist, wobei das Meßsignal selbst und sein Mittelwert unter Einspeisung in eine Baustufe ihres jeweiligen Kanals ein in gleicher Meise in Abhängigkeit von dem jeweiligen Meßsignal variierendes Signal mit in etwa konstantem Gleichspannungsanteil bilden, das Signal aus einem oder mehreren Kanälen zur Bildung des Mittelwertes für das Meßsignal in jeweils einem anderen Kanal dient und das definierte Signal mit in etwa konstantem Gleichspannungsanteil aus mindestens einem Kanal so liegt, daß es sich zur Gewinnung eines Maßes für die Bewegung der Winkelmeßscheibe analysieren läßt.The object set is achieved according to the invention in that in an electrical evaluation circuit connected to the photodetectors a separate channel for forming the mean value for each measurement signal is provided for the respective ^ measuring signal, the measurement signal itself and its mean value being fed into a construction stage of yours respective channel form a signal varying in the same way as a function of the respective measurement signal with an approximately constant direct voltage component, the signal from one or more channels for formation the mean value for the measurement signal is used in a different channel and the defined signal with an approximately constant DC voltage component from at least one channel is so that it can be analyzed to obtain a measure for the movement of the angle measuring disc.

Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Winkelmesser wird anders ale beim bekannten Winkelmesser anstelle der Bildung eines optischen Bezugssignals der Mittelwert des Meßsignals mit Hilfe elektrischer Baustufen gewonnen. Die Bildung dieses Mittelwertes erfolgt dabei so,In the case of the protractor designed according to the invention, everything is different with the known protractor instead of the formation of an optical reference signal the mean value of the measurement signal obtained with the help of electrical construction stages. The formation of this mean value is carried out in such a way that

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daß die in Phasenquadratur zueinander stehenden Signale von beispielsweise zwei Meßskalen so verwendet werden, daß das eine Signal zur Bildung des Mittelwertes für das andere dient und umgekehrt.that the signals standing in phase quadrature to one another, for example two measuring scales can be used in such a way that one signal is used to form the mean value for the other and vice versa.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform für die Erfindung besteht die mit dem Meßsignal und seinem Mittelwert gespeiste Baustufe in jedem Kanal aus einem Differenzverstärker. Außerdem kann in Ausge-' staltung der Erfindung in jedem Kanal die Baustufe für die Bildung des Mittelwerts so angeordnet sein, daß sie die Amplitude des jeweiligen Meßsignals in dem Augenblick bestimmt, in dem das Signal mit in etwa konstantem Gleichspannungsanteil aus einem anderen Kanal, aas zu dem bestimmten Signal in etwa in Phasenquadratur steht, dessen Gleichspannungspegel schneidet, wodurch eine Halbierung der Summe zweier aufeinanderfolgender Amplitudenwerte den Mittelwert des Meßsignals darstellt.In a preferred embodiment of the invention, the construction stage fed with the measurement signal and its mean value is in each channel from a differential amplifier. In addition, In accordance with the invention, the construction stage for the formation of the mean value can be arranged in each channel in such a way that it corresponds to the amplitude of the respective Measurement signal determined at the moment in which the signal with an approximately constant DC voltage component from another channel, aas is approximately in phase quadrature to the specific signal, whose DC voltage level intersects, thereby halving the The sum of two successive amplitude values represents the mean value of the measurement signal.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht} es zeigen:The invention is illustrated in the drawing, for example} show it:

Fig. 1 eine schematisch gehaltene.Übersicht über den Strahlengang des Lichts durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Winkelmesser,1 shows a schematic overview of the beam path of the light through a protractor designed according to the invention,

Fig. 2 ein Blockschaltbild für die erfindungsgemäß zur Verarbeitung der optischen Meßsignale vorgesehenen elektrischen Baustufen und2 shows a block diagram for the processing according to the invention of the optical measurement signals provided electrical construction stages and

Fig. 3 einen Signaliaufplan für den elektrischen Aufbau in Fig.- 2. - "Fig. 3 shows a signal plan for the electrical structure in Fig. 2 - "

In Fig. 1 beleuchtet eine Leuchtdiode 1 durch einen Kondensor 2 eine kreisringförmige Winkelmeßscheibe 3, die mit zwei Meßskalen H und 5 versehen ist. Die Meßskalen U und 5 bestehen jeweils aus alternierend aufeinanderfolgenden lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Abschnitten, die in den beiden Meßskalen H und 5 so gegeneinander versetzt sind, daß sich bei der Umwandlung der optischen Signale in elektrische eine gegenseitige Phasenverschiebung von 90° zwischen den von den beiden Meßskalen ·+ und 5 erhaltenen Signalen ergibt. Jede der Meßskalen H und 5 kann beispielsweise aus 10 000 Abschnitten bestehen.In Fig. 1, a light emitting diode 1 is illuminated by a condenser 2 an annular angle measuring disk 3 which is provided with two measuring scales H and 5. The measuring scales U and 5 each exist from alternately successive translucent and opaque sections, which in the two measuring scales H and 5 are offset from one another in such a way that a mutual phase shift occurs when the optical signals are converted into electrical signals of 90 ° between the two measuring scales · + and 5 signals obtained. Each of the measuring scales H and 5 can, for example consist of 10,000 sections.

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Das von der Leuchtdiode 1 ausgesandte Licht durchstrahlt den Kondensor 2 und wird dann beim Durchgang durch die in Rotation befindliche Winkelmeßecheibe 3 durch deren lichtdurchlässige und lichtundurchlässige Abschnitte in den Meßskalen k und 5 moduliert. Anschließend wird das Licht mittels zweier Winkelprismen 6 und 10, zweier Lineensysterae 7 und 9 und eines Dachprismas δ zu einer diametral gegenüberliegenden Stelle der Winkelmeßecheibe 3 übertragen, an der es erneut durch die Meßskalen h und 5 hindurchgeht. Durch den doppelten Durchgang des Lichtes durch die Winkelmeßscheibe 3 bzw. die Meßskalen k und 5 läßt sich eine doppelt so große Auflösung erzielen, die Modulation des Lichtes durch die Winkelmeßecheibe 3 fällt also so aus, als ob das Licht einmal durch eine Winkelmeßscheibe hindurchgegangen wäre, deren Meßskalen in 20 000 Abschnitte unterteilt sind.The light emitted by the light-emitting diode 1 shines through the condenser 2 and is then modulated in the measuring scales k and 5 by its translucent and opaque sections as it passes through the rotating angle measuring disk 3. The light is then transmitted by means of two angled prisms 6 and 10, two line systems 7 and 9 and a roof prism δ to a diametrically opposite point on the angle measuring disk 3, where it again passes through the measuring scales h and 5. The double passage of the light through the angle measuring disk 3 or the measuring scales k and 5 enables twice the resolution to be achieved, the modulation of the light through the angle measuring disk 3 is as if the light had passed through an angle measuring disk once, whose measuring scales are divided into 20,000 sections.

Dies ist von großem Vorteil, da einerseits eine hohe Auflösung erwünscht ist, andererseits aber die Herstellung einer Winkelmeßecheibe mit sehr fein, also in sehr viele Abschnitte unterteilten Meßskalen sowohl schwierig als auch teuer ist, da die Genauigkeit in der Teilung der Meßskalen die Genauigkeit für den gesamten Winkelmesser bestimmt.This is of great advantage because, on the one hand, a high resolution is desired, but on the other hand, the manufacture of an angle measuring disk with very fine measuring scales divided into very many sections is both difficult and expensive, since the accuracy in the division the measuring scales determine the accuracy for the entire protractor.

Weiterhin durchquert das Licht eine Fokussierungelinse 11 und einen optischen Strahlteiler 12, der das durch die beiden nebeneinander angeordneten Meßskalen h und 5 hindurchgegangene Licht so weit auseinanderzieht, daß jeder der beiden so entstehenden Lichtstrahlen in einem eigenen und relativ großen Fotodetektor 15 bzw. 16 aufgefangen werden kann. Zwischen dem Strahlteiler 12 und jedem der Fotodetektoren 1^ und 16 ist jeweils eine weitere Fokussierungslinse 13 bzw. 1*t eingefügt.The light also passes through a focusing lens 11 and an optical beam splitter 12, which pulls the light that has passed through the two measuring scales h and 5 arranged next to one another so far apart that each of the two light beams thus created is captured in a separate and relatively large photodetector 15 or 16 can. A further focusing lens 13 or 1 * t is inserted between the beam splitter 12 and each of the photodetectors 1 ^ and 16.

An den Ausgängen der Fotodetektoren 15 und 16 entstehen auf diese Weise Signale, die in Abhängigkeit von der Rotation der Winkelmeßecheibe 3 variieren. Dank der Struktur der Meßskalen k und 5 auf der Winkelmeßecheibe 3 stehen diese Ausgangseignale der beiden Fotodetektoren 15 und 16 in Phaeenquadratur zueinander.In this way, signals are generated at the outputs of the photodetectors 15 and 16 which vary as a function of the rotation of the angle measuring disk 3. Thanks to the structure of the measuring scales k and 5 on the angle measuring disk 3, these output signals of the two photodetectors 15 and 16 are in phase quadrature to one another.

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In Fig. 2 speisen die beiden Fotodetektoren 15 und 16 mit ihren die Meßsignale darstellenden Ausgangssignalen eine elektrische Auswerteschaltung, die zwei Kanäle, für jedes Meßsignal einen Kanal, aufweist. In den beiden Kanälen werden die Meßsignale jeweils einem Differenzverstärker 20 bzw. 21 und einer Baustufe 22 bzw. 23 zugeführt, die der Mittelwertbildung für das Eingangssignal dienen. Die so gewonnenen Mittelwerte werden den jeweiligen Differenzverstärkern 20 bzw. 21 als zweite Eingangssignale zugeführt, und diese gewinnen daraus und aus den ihnen an ihren jeweils anderen Eingängen zugeführten Meßsignalen selbst Signale mit konstantem und beispielsweise dem Nullpegel entsprechendem Gleichspannungsanteil, die an ihren Ausgängen erscheinen.In Fig. 2, the two photodetectors 15 and 16 feed with their the Output signals representing measurement signals an electrical evaluation circuit, which has two channels, one channel for each measurement signal. In each of the two channels, the measurement signals are sent to a differential amplifier 20 or 21 and a construction stage 22 or 23 supplied to the serve to calculate the mean value for the input signal. The mean values obtained in this way are sent to the respective differential amplifiers 20 and 21 as Second input signals are supplied, and these gain therefrom and from the measurement signals supplied to them at their respective other inputs even signals with a constant DC voltage component that corresponds, for example, to the zero level, which appear at their outputs.

Bei der Bildung dieser Mittelwerte werden die in Phasenquadratur zueinander stehenden Meßsignale kreuzweise verwendet. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel können die Ausgangssignale der beiden Fotodetektoren 15 und 16 beispielsweise sinusförmig sein. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird im folgenden das Ausgangssignal des Fotodetektors 15 mit sin \/' und das Ausgangssignal des Fotodetektors 16 mit cos y bezeichnet. Bei der Bildung des Mittelwertes für beispielsweise das Signal sin V in der Baustufe 22 wird das in Phasenquadratur dazu stehende Signal cos / so eingesetzt, daß seine Nulldurchgänge mit den Maxima bzw. Minima des Signals sin y zusammenfallen. Dazu wird das Signal cos V der Baustufe 22 zugeführt, nachdem es zum einen im Differenzverstärker 21 so aufbereitet worden ist, daß es einen definierten Nullpegel erhält, und nachdem es zum anderen eine Verarbeitung in einem Amplitudenbegrenzer 25 und in einer monostabilen Kippstufe 27 erfahren hat, die durch seine Nulldurchgänge getriggert wird. An den Nulldurchgängen des Signals cos ψ entsteht am Ausgang der monostabilen Kippstufe 27 ein kurzer Impuls, der die den Mittelwert für das Signal sin /^; bildende Baustufe 22 triggert, so daß sie die Amplitude des Signals sin ψ¹ in diesem Augenblick bestimmt. Die in der Baustufe 22 bestimmten Aeplitudenwerte für das Signal sin / stellen daher dank dessen Phasenverschiebung von 90 gegenüber dem Signal cos f die Maxima bzw» die Minima für das Signal sih /' dar» Anhand der Kenntnis dieser Amplitudenwerte bildet die Baustufe 22 den Mittelwert für das Signal sin */' und When forming these mean values, the measurement signals in phase quadrature are used crosswise. In the embodiment shown in the drawing, the output signals of the two photodetectors 15 and 16 can be sinusoidal, for example. To simplify the description, the output signal of the photodetector 15 is denoted by sin \ / ' and the output signal of the photodetector 16 by cos y. When forming the mean value for, for example, the sin V signal in construction stage 22, the phase quadrature signal cos / is used in such a way that its zero crossings coincide with the maxima and minima of the signal sin y. For this purpose, the signal cos V is fed to component 22 after it has been processed in the differential amplifier 21 in such a way that it receives a defined zero level, and after it has been processed in an amplitude limiter 25 and in a monostable multivibrator 27, which is triggered by its zero crossings. At the zero crossings of the signal cos ψ , a short pulse arises at the output of the monostable multivibrator 27, which represents the mean value for the signal sin / ^; forming stage 22 triggers so that it determines the amplitude of the signal sin ψ ¹ at this moment. The amplitude values for the signal sin / determined in construction stage 22 therefore represent the maxima or minima for the signal sih / ' thanks to its phase shift of 90 compared to the signal cos f the signal sin * / 'and

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speist ihn am zweiten Eingang in den Differenzverstärker 20 ein, wodurch er dort den Nullpegel bildet, dem das Signal sin ^K/ überlagert ist. Der Mittelwert selbst wird so gebildet, daß zwei aufeinanderfolgende Amplitudenwerte addiert und die so gewonnene Summe halbiert wird.feeds it at the second input into the differential amplifier 20, whereby it forms the zero level there on which the signal sin ^K / is superimposed. The mean value itself is formed in such a way that two successive amplitude values are added and the sum obtained in this way is halved.

Anschließend wird das Ausgangesignal des Differenzveretarkers 20 in einem Amplitudenbegrenzer Zh und einer monoetabilen Kippstufe 26 in der gleichen Weise verarbeitet, wie dies oben in Verbindung mit dem entsprechenden Signal im anderen Kanal beschrieben worden ist, so daß dieses so aufbereitete Ausgangssignal seinerseits die Baustufe 23 zu triggern vermag, in der dann der Mittelwert für das Signal cos / gebildet wird. Auf diese Weise wird eine kreuzweise Anlage der von den Fotodetektoren 15 und 16 gelieferten Meßsignale erreicht.The output signal of the differential amplifier 20 is then processed in an amplitude limiter Zh and a mono-stable multivibrator 26 in the same way as has been described above in connection with the corresponding signal in the other channel, so that this output signal processed in this way triggers component 23 in which the mean value for the signal cos / is then formed. In this way, the measurement signals supplied by the photodetectors 15 and 16 are applied crosswise.

Unter der beispieleweisen Annahme, daß ein· drehung der Winkelmeßscheibe 3'¹I-OQ entspricht und daß nach den obigen Darlegungen jedes der Signale von den Fotodetektoren 15 und 16 nach einer Umdrehung der Winkelmeßecheibe 3 20000 Perioden umfaßt, ergibt sich so eine Genauigkeit von 0,01 , wenn zum Beispiel die Nulldurchgänge eines Signals gezählt werden. Wenn entsprechend der Darstellung in Fig. 2 beide Signale nach ihrem Durchgang durch die Amplitudenbegrenzer 2k bzw. 25 einem Hecnner 29 zugeführt und dort übereinander gespeichert und ihre Nulldurchgänge gespeichert werden, ergibt sich eine Genauigkeit von 0,005°. Wenn darüber hinaus die Kreuzungspunkte beider Signale gezählt werden, erhält man sogar die doppelte Genauigkeit, also eine Genauigkeit von 0,0025 · Das ^s0 ausgewertete Signal kann einer Ausleseeinrichtung JQ zugeführt werden, die beispielsweise die Anzahl der Nulldurchgänge und der Kreuzungspunkte der beiden gezählten Signale in digitaler Form ausgedrückt in Winkelgraden anzeigt, welche Anzeige dann die Drehung der Winkelmeßscheibe 3 wiedergibt.Assuming, for example, that one rotation of the angle measuring disk 3 ' ^{corresponds to 1} I-OQ and that, according to the above explanations, each of the signals from the photodetectors 15 and 16 comprises 20,000 periods after one revolution of the angle measuring disk 3, this results in an accuracy of 0 , 01 if, for example, the zero crossings of a signal are counted. If, as shown in FIG. 2, both signals are fed to a Hecnner 29 after their passage through the amplitude limiter 2k and 25 and are stored there one above the other and their zero crossings are stored, the result is an accuracy of 0.005 °. Moreover, if the crossing points of both signals are counted, you can even see the double precision, so an accuracy of 0.0025 · The ^s0 evaluated signal can a reading device JQ are fed, for example, the number of zero crossings and the crossing points of both counted signals in In digital form, expressed in degrees, which display then shows the rotation of the angle measuring disk 3.

Zur Erzielung einer sogar noch größeren Genauigkeit kann man beispielsweise die Ausgangssignale der Differenzverstärker 20 und 21 zusammen mit dnn Amplitudenwerten der jeweiligen Signale, die sichTo achieve an even greater accuracy, for example, the output signals of the differential amplifiers 20 and 21 can be used together with the amplitude values of the respective signals which are

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beispielsweise aus der Differenz zwischen dem Spitzenwert und dem Mittelwert für jedes Signal errechnen, einer elektrischen Baustufe 28 zuführen. Diese Amplitudenwerte können an den Baustufen 22 bzw. 23 abgenommen werden, welche die Mittelwerte bilden, aus denen diese Amplitudenwerte leicht abgeleitet werden können. Die elektrische Baustufe 28 wird auf diese Weise mit Sinus- und CosinusSignalen mit definiertem Nullpegel und mit den Amplitudenwerten der jeweiligen Signale gespeist. Mit Hilfe der Baustufe 28 läßt sich dann eine Interpolation für die Werte vornehmen, die zwischen den im Rechner 29 gespeicherten Werten liegen.for example from the difference between the peak value and the Calculate the mean value for each signal, an electrical construction stage 28 respectively. These amplitude values can be set at construction stages 22 and 23 which form the mean values from which these amplitude values can easily be derived. The electrical construction stage 28 is defined in this way with sine and cosine signals with Zero level and fed with the amplitude values of the respective signals. With the aid of construction stage 28, an interpolation can then be carried out for the values that lie between the values stored in the computer 29.

Dank der Tatsache, daß die Signale in den beiden Kanälen so gelegt sind, daß sie einander beeinflussen, kann es erforderlich sein, spezielle Vorkehrungen für das Anlaufen des oben beschriebenen Prozesses zu treffen. Solche Vorkehrungen können beispielsweise in der Bildung eines Bezugswertes für den Start des Prozesses bestehen. Die Einzelheiten solcher Vorkehrungen liegen jedoch nicht mehr im Bahmen dieser Erfindung, so daß sie hier auch nicht im einzelnen beschrieben werden.Thanks to the fact that the signals in the two channels are so placed are that they affect each other, it may be necessary to take special precautions to start the process described above hold true. Such precautions can consist, for example, in the formation of a reference value for the start of the process. However, the details of such precautions are no longer within the scope of this Invention, so that they are not described in detail here either.

In Fig. 3 sind die der Baustufe 28 zugeführten - gleichgerichteten Signale 31 und 32 schematisch veranschaulicht. Zu diesem Zwecke sind auch die entsprechenden Amplitudenwerte in der Schaltung verfügbar. Die Interpolation findet jeweils im - in Fig. 3 mit ausgezogenen Linien dargestellten - steilen Teil der entsprechenden Kurve statt, wobei jede Periode von 36O im elektrischen Signal auf diese Weise in 45 -Intervalle unterteilt wird. Der tatsächliche Wert liegt auf irgendeiner der in Fig. 3 voll ausgezogenen Linien, und diese Stellung wird mit der tatsächlichen Amplitude verglichen, aus der sich ein Winkelwert bestimmen läßt, der innerhalb dea richtigen ^5°-Intervalls, d. h. innerhalb des richtigen O,OO25°-Intervalls für die Drehung der Winkelmeßscheibe 3 liegt. In diesem Falle muß der Rechner 29 nur die Anzahl der vollen Perioden für das eine oder das andere der Sinus- und Cosinussignale bestimmen, wobei jeder vollen Periode ein Drehwinkel von 0,02° entspricht und eine genauere Abschätzung durch die Interpolation in der Baudtufe 28 erhalten wird.In FIG. 3, the rectified signals fed to component 28 are shown 31 and 32 schematically illustrated. For this purpose are the corresponding amplitude values are also available in the circuit. The interpolation takes place in each case in - in Fig. 3 with solid lines Lines shown - the steep part of the corresponding curve takes place, each period of 360 in the electrical signal in this way in 45 intervals. The real value is any of the solid lines in FIG. 3, and this position is compared with the actual amplitude from which an angular value can be obtained can be determined, which is within the correct ^ 5 ° interval, d. H. within the correct O, OO25 ° interval for rotating the angle measuring disk 3 lies. In this case, the computer 29 only needs the number of full periods for one or the other of the sine and cosine signals determine, with each full period a rotation angle of 0.02 ° corresponds to and a more precise estimate through the interpolation in the Baud level 28 is obtained.

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Die hier beschriebene Interpolationsmethode stellt nur ein Beispiel dafür dar, wie eine solche Interpolation vorgenommen werden kann, mit der im Prinzip jede beliebige Genauigkeit erzielt werden kann, die ihre Begrenzung jedoch durch die verbleibenden Baustufen in der Schaltung findet.The interpolation method described here is only an example show how such an interpolation can be carried out, with which in principle any precision can be achieved that suits yours This is limited, however, by the remaining construction stages in the circuit.

Der Interpolationswert aus der Baustufe 28 wird der Leeeeinrichtung 30 zugeführt, in der er mit dem vom Rechner 29 gelieferten Wert koordiniert wird. Die Baustufe 28 kann als eine Art Analog-Digital-Wandler betrachtet werden.The interpolation value from construction stage 28 becomes the leeward device 30 supplied, in which it is coordinated with the value supplied by the computer 29. The construction stage 28 can be used as a type of analog-to-digital converter to be viewed as.

In einem System, in dem hohe Genauigkeit verlangt wird, muß es möglich sein, innerhalb einer Periode des Heßsignale zu interpolieren. Das bedeutet, das es möglich sein muß, den Momentanwert in eine bestimmte Beziehung zur Amplitude des Signals zu setzen. Da die abgegebenen Signale unter anderem mit der Temperatur und mit der Alterung variieren, muß ein Bezugssystem eingeführt werden, das den Hittelwert und die Spitzenamplitude des Heßsignals innerhalb des Bereichs berücksichtigt, wo die Winkelmeßscheibe 3 anhält. Dies erfolgt erfindungsgemäß mit Hilfe der oben beschriebenen Schaltung. Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die für die Berechnung der Bewegung der Winkelmeßscheibe 3 verfügbaren Signale so genau sind, daß die Anwendbarkeit der Werte beispielsweise für Winkel, die der beschriebene Winkelmesser liefert, sehr hoch wird.In a system where high accuracy is required, it must be possible to interpolate within one period of the Hess signal. This means that it must be possible to relate the instantaneous value to the amplitude of the signal. Since the signals emitted, among other things, with temperature and aging vary, a reference system has to be introduced which defines the mean value and takes into account the peak amplitude of the Heßsignal within the range where the angle measuring disk 3 stops. According to the invention, this is done with the aid of the circuit described above. The advantage of The invention lies in the fact that the signals available for calculating the movement of the angle measuring disk 3 are so accurate that the applicability of the values, for example for angles, is the same as that described Protractor delivers that gets very high.

Die Erfindung ist nicht auf Winkelmesser mit einer kreisförmigen Winkelmeßscheibe beschränkt; auch eine beispielsweise gerade Winkelmeßscheibe mit linearer Bewegbarkeit ist dem Grundprinzip der Erfindung durchaus zugänglich. In diesem Falle gibt die analysierende elektrische Auewerteschaltung beispielsweise die Strecke mit hoher Genauigkeit an, längs der die Winkelmeßscheibe verschoben wird.The invention does not apply to protractors with a circular Angle measuring disc limited; even an, for example, straight angle measuring disk with linear mobility is entirely accessible to the basic principle of the invention. In this case the analyzing electrical evaluation circuit, for example, the route with high accuracy along which the angle measuring disk is moved.

Patentansprüche; Claims ;

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Claims

/ 1. ^ Protractor with a movable angle measuring disk which is provided with at least two measuring scales, which are arranged so that their light permeability when the angle measuring disk is moved on photodetectors gives rise to electrical measurement signals that vary depending on the movement of the angle measuring disk and at least one of them two are approximately in phase quadrature, characterized in that in an electrical evaluation circuit (20 to 30) connected to the photodetectors (15 and 16) a separate channel (20, 22, 24, 26 or 21, 23, 25 ,) is provided for forming the average value for the respective measuring signal 2?, wherein M _e ßsignal itself and its average value with feeding in a construction stage (20 or 21) of its respective channel a varying in the same manner depending on the respective measuring signal signal with an approximately constant DC voltage component, the signal from one or more channels to form the mean erts for the measurement signal in each case has a different channel and the signal with a constant defined in about Gleiehspannungsanteil a channel so is at least that it © analyze crystalline measure of the movement of the angle measuring disc (3) to obtain IABT ₀

2. Protractor according to claim 1, characterized in that the dia sit Measurement signal and its mean value fed construction stage (20; 21) in each Channel consists of a differential amplifier.

3 · protractor according to claim 1 or 2, characterized in that the Construction stages (22, 23) for the formation of the Mean Value® are as ang @@ rda @ t, that they determine the amplitude of the respective measurement signal at the moment when the signal has an approximately constant direct voltage component from another channel leading to the particular signal roughly in phases quadrature whose DC voltage level intersects, whereby a Halving the sum of two consecutive amplitude values represents the mean value of the measurement signal.

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