CH683641A5 - Schnittstelle zu Absolutmessgeber für die Wandlung seines Ausgangssignales. - Google Patents

Schnittstelle zu Absolutmessgeber für die Wandlung seines Ausgangssignales. Download PDF

Info

Publication number
CH683641A5
CH683641A5 CH2910/91A CH291091A CH683641A5 CH 683641 A5 CH683641 A5 CH 683641A5 CH 2910/91 A CH2910/91 A CH 2910/91A CH 291091 A CH291091 A CH 291091A CH 683641 A5 CH683641 A5 CH 683641A5
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
signal
encoder
incremental
measurement signal
output
Prior art date
Application number
CH2910/91A
Other languages
English (en)
Inventor
Sandro Schneider
Original Assignee
Baumer Electric Ag
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 Baumer Electric Ag filed Critical Baumer Electric Ag
Priority to CH2910/91A priority Critical patent/CH683641A5/de
Priority to DE9212302U priority patent/DE9212302U1/de
Publication of CH683641A5 publication Critical patent/CH683641A5/de

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/22Analogue/digital converters pattern-reading type
    • H03M1/24Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/245Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
    • G01D5/2454Encoders incorporating incremental and absolute signals
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04QSELECTING
    • H04Q9/00Arrangements in telecontrol or telemetry systems for selectively calling a substation from a main station, in which substation desired apparatus is selected for applying a control signal thereto or for obtaining measured values therefrom
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04QSELECTING
    • H04Q9/00Arrangements in telecontrol or telemetry systems for selectively calling a substation from a main station, in which substation desired apparatus is selected for applying a control signal thereto or for obtaining measured values therefrom
    • H04Q9/14Calling by using pulses

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
CH 683 641 A5
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Signalwandlung, insbesondere für die Wandlung des Messsignales eines Positionsmessgebers, und auf eine Schnittstelle zu einem Absolutmessgeber, insbesondere zu einem Positionsmessgeber, gemäss den entsprechenden, unabhängigen Patentansprüchen. Das Ausgangssignal des Absolutmessgebers wird dabei in der Schnittstelle gemäss dem Verfahren gewandelt.
Messgeber, insbesondere Winkelgeber oder Lineargeber sind als zwei Typen bekannt: als Inkremen-talmessgeber und als Absolutmessgeber. Während das Ausgangssignal des Inkrementalmessgebers nur die Veränderung des Messwertes und die Richtung dieser Veränderung enthält, beinhaltet das Ausgangssignal des Absolutmessgebers zu jedem Zeitpunkt auch den absoluten Wert bezogen auf einen Nullpunkt. Das Signal des Inkrementalmessgebers, das im wesentlichen aus Pulsen pro Veränderungseinheit besteht, wird bei der Weiterverarbeitung, beispielsweise für eine Steuerung oder Regulierung, in den Fällen, in denen auch ein Absolutwert registriert werden soll, auf einen Zähler geschaltet, der die einzelnen Inkremente aufsummiert und damit eine Information erzeugt, die der Information eines Absolutgebers in etwa entspricht. Dies mit einem wichtigen Unterschied: Beim Einschalten oder nach einem Stromunterbruch müssen derartige Systeme durch einen Initiierungsschritt in einen definierten Zustand gebracht werden, das heisst der Zähler wird auf Null gesetzt. Dies bedingt aber, dass ohne besondere Massnahmen die zufällige Position des Gebers, die er nach dem Einschalten oder nach dem Stromunterbruch einnimmt, als Nullstellung interpretiert wird. Aus diesem Grunde werden Inkrementalmessgeber üblicherweise derart gesteuert, dass sie nach dem Einschalten oder nach einem Stromunterbruch automatisch durch eine Nullfahrt initiiert werden. Das heisst mit anderen Worten, dass die entsprechende Steuerung beispielsweise den von dem entsprechenden Inkrementalgeber überwachten Maschinenteil in eine durch andere Mittel definierte Nullposition fährt und dann den Zähler auf Null setzt. Eine derartige Initiierung stellt eine physische Nullfahrt dar. Diese benötigt Zeit und zusätzliche Sensorik und vor allem muss sie in jedem Zustand der Maschine durchführbar sein, da in jedem Zustand der Maschine ein Stromausfall möglich ist. Diese Bedingung beschränkt den Einsatz von Inkrementalmessgebern vor allem im Bereiche der Robotik.
Für Anwendungen, bei denen der Absolutwert der Messgrösse bekannt sein muss, bei denen aber eine physische Nullfahrt nicht wünschenswert oder nicht möglich ist, werden Absolutmessgeber eingesetzt, deren Ausgangssignal den absoluten Wert jederzeit, also auch nach dem Einschalten oder nach einem Stromunterbruch enthalten. Die Ausgangssignale derartiger Absolutmessgeber unterscheiden sich aber von den Ausgangssignalen von Inkrementalmessgebern. Sie müssen in einem aufwendigeren Verfahren weiterverarbeitet werden, mit dem zudem die heute geforderten sehr hohen Messfrequenzen schwierig zu erreichen sind.
Für die meisten SPS- (Speicher-programmierbare Steuerungen), NC- (numeric control) und CNC-Sy-steme sind auf dem Markt verschiedene Interface-Karten und -Bausteine verfügbar, mit denen direkt inkrementale Dreh- und Lineargeber angeschlossen werden können. Derartige Interfacebausteine beinhalten meistens schon einige «Intelligenz» für Positionierungsaufgaben. Für Absolutgeber sind keine derartigen Interface-Bausteine verfügbar. Das heisst, Absolutgeber können nicht einfach an bewährte Steuer- und Regelsysteme angeschossen werden, so dass der Einsatz von Absolutgebern stets relativ aufwendig ist. Es wäre also offensichtlich wünschenswert, Absolutmessgeber zu schaffen, die wie Inkrementalmessgeber beschaltet werden könnten, denn damit könnten die Vorteile beider Messgebertypen vereint werden.
Die Erfindung stellt sich nun die Aufgabe, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem das Ausgangssignal von Absolutmessgebern, insbesondere von Positionsmessgebern, derart gewandelt wird, dass es von einer für Inkrementalmessgeber konzipierten Weiterverarbeitungsschaltung verarbeitet werden kann, ohne dass dabei Information verlorengeht. Es ist auch die Aufgabe der Erfindung, eine Schnittstelle für Absolutmessgeber, insbesondere für Positionsmessgeber zu schaffen, durch die es möglich wird, die für Inkrementalmessgeber konzipierten Eingänge von Weiterverarbeitungssystemen, beispielsweise SPS-, NC- oder CNC-Systemen, mit Absolutmessgebern zu beschälten.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren zur Signalwandlung und durch die Schnittstelle zu einem Absolutmessgeber gemäss den kennzeichnenden Teilen der entsprechenden unabhängigen Patentansprüche.
Die zentrale Idee des erfindungsgemässen Verfahrens beruht darauf, die Information über den absoluten Messwert, die im Ausgangssignal des Absolutgebers enthalten ist, bei der Initiierung, also nach dem Einschalten oder nach einem Stromunterbruch für eine virtuelle Nullfahrt auszuwerten. Nach dieser virtuellen Nullfahrt, die von der Weiterverarbeitung genau gleich behandelt wird wie die physische Nullfahrt eines Inkrementalmessgebers, genügt ein auf Veränderungspulse reduziertes Ausgangssignal, das von einem Zähler der Weiterverarbeitung zur Bestimmung des aktuellen absoluten Messwertes aufsummiert wird, genau wie für die Weiterverarbeitung der Signale eines Inkrementalgebers. Das erfindungs-gemässe Verfahren erfüllt also zwei Aufgaben: es generiert einerseits vor dem Betrieb eine virtuelle Nullfahrt, das heisst, es erzeugt aus dem Signal des Absolutmessgebers derart viele Inkrementalpulse, wie durch eine entsprechende physische Nullfahrt erzeugt würden, und bringt damit den Zähler der Weiterverarbeitung auf einen dem effektiven, momentanen Messwert des Messgebers entsprechenden,
2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
CH 683 641 A5
aktuellen Stand und es wandelt andererseits während dem Betrieb die Signale des Absolutgebers in Pulse um, die den Signalen eines Inkrementalmessgebers entsprechen.
Das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Schnittstelle werden anhand der folgenden Figuren detailliert beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein generelles Verfahrensschema;
Fig. 2 ein Blockschema für eine beispielhafte Variante des erfindungsgemässen Verfahrens für die Wandlung eines parallelen Digitalsignales (Gray-Code) in ein Inkrementalsignal, das gleichzeitig einem Schema einer hardwaremässigen Ausführungsform entspricht;
Fig. 3 ein Schema für die Wandlung eines Gray-Codes in einen natürlichen Binär-Code;
Fig. 4 eine Schema und eine Wahrheitstabelle für den zweiten Codewandler CW.2;
Fig. 5 ein Blockschema für dieselbe Verfahrensvariante wie in Fig. 2 dargestellt, aber für eine soft-waremässige Ausführung.
Fig. 1 zeigt ein ganz generelles Verfahrensschema zur Wandlung des Messsignales eines Absolutmessgebers zu einem Inkrementalsignal nach dem erfindungsgemässen Verfahren. Das erfindungsgemässe Verfahren besteht prinzipiell aus drei Teilschritten, die sich in Form eines Verfahrenszyklus wiederholen. Die Teilschritte sind: ein Vergleich (M = X?) zwischen einem Messsignal M und einer durch das Verfahren erzeugten Inkrementsumme 2, eine dem Vergleichsresultat entsprechende Erzeugung SE von Inkrementalsignalen (A/B) für den Ausgang und eine ebenfalls dem Vergleichsresultat entsprechende Aktualisierung der Inkrementsumme X.
In einem Verfahrenszyklus wird das vom Absolutmessgeber erzeugte Messsignal M verglichen mit einer durch das Verfahren erzeugten Inkrementsumme x. Ist das Messsignal M grösser als die Inkrementsumme s, wird für den Ausgang ein Signal erzeugt, der einem positiven Inkrement eines Inkre-mentalgebers entspricht (Messwertveränderung um eine Einheit in positiver Richtung: Inkrementierung). Gleichzeitig wird die Inkrementsumme E um ein Inkrement erhöht. Ist das Messsignal M kleiner als die Inkrementsumme x, wird entsprechend ein einem negativen Inkrement entsprechendes Signal erzeugt und die Inkrementsumme E um ein Inkrement verkleinert (Dekrementierung). Ist das Messsignal M gleich der Inkrementsumme X, werden keine Inkrementsignale erzeugt und die Inkrementsumme bleibt unverändert. In jedem nächsten Verfahrenszyklus wird die im vorgehenden Verfahrenszyklus erzeugte, neue Inkrementsumme E mit dem aktuellen Messsignal M verglichen und der Verfahrenszyklus gleich durchgeführt wie beschrieben.
Das Messsignal M kann ein analoges oder ein digitales Signal sein.
Die Inkrementsumme E wird initialisiert (init), derart, dass die Inkrementsumme E, immer wenn die Weiterverarbeitungseinheit initialisiert wird, auf Null gesetzt wird. Wenn das Messsignal M gleich gross ist wie die Inkrementsumme X, kann ein Signal erzeugt werden (M = x), das für weitere Steuerzwecke oder Anzeigen verwendet werden kann. Wenn die Inkrementsumme Null wird, kann ebenfalls ein Signal (x = 0) erzeugt werden, das dem Null- oder Indeximpuls (N-Signal) eines Inkrementalgebers entspricht.
Die Funktion eines Absolutmessgebers mit erfindungsgemässer Schnittstelle ist nun die folgende: Nach dem Einschalten wird die Inkrementsumme E durch ein Initiierungssignal (init) auf Null gesetzt, genau wie die entsprechenden Zähler der Weiterverarbeitung. Der Messgeber, der sich in irgend einer Position befindet, liefert einen absoluten Messwert, der in den meisten Fällen nicht Null sein wird. Dies führt durch das entsprechende Vergleichsresultat zur Erzeugung von einem Signal für ein Inkrement, zur entsprechenden Aktualisierung der Inkrementsumme E, zu einem weiteren Vergleich und so weiter, bis die Inkrementsumme X dem Messsignal M entspricht. Die Inkrementalsignale A/B/N werden auf eine Weiterverarbeitungseinheit geleitet, in der sie wie die Inkrementalsignale eines Inkrementalgebers während seiner physischen Nullfahrt interpretiert und weiterverarbeitet werden. In dieser Weise wird eine virtuelle Nullfahrt durchgeführt, während der sich mechanisch nichts zu bewegen braucht. Das Signal M = E kann beispielsweise verwertet werden, um die virtuelle Nullfahrt als abgeschlossen zu melden und den Betrieb freizugeben.
Während dem Betrieb führt jede Veränderung des Messsignales M in gleichen Verfahrenszyklen, wie sie bei der virtuellen Nullfahrt durchlaufen werden, einerseits zur Erzeugung entsprechender Inkrementalsignale A/B/N, zur entsprechenden Aktualisierung der Inkrementsumme X und damit zu einer Veränderung der Ausgangslage für den nächsten Vergleich.
Damit in bezug auf Auflösung und Geschwindigkeit gegenüber von Inkrementalmessgebern und direkt beschalteten Absolutmessgebern keine Nachteile entstehen, ist es notwendig, eine Schaltung, die das erfindungsgemässe Verfahren durchführt, derart zu gestalten, dass die vom Geber ermöglichte Messfrequenz nicht herabgesetzt wird. Es ist auch vorteilhaft, das Verfahren derart schnell durchzuführen, dass bei sofortiger Aufnahme des Betriebes nach dem Einschalten der durch eine eventuell noch nicht beendete virtuelle Nullfahrt entstehende Fehler vernachlässigbar bleibt. Das heisst mit anderen Worten, dass eine Maschine während der virtuellen Nullfahrt nicht unbedingt stillzustehen braucht, wenn die Nullfahrt genügend schnell durchlaufen wird, dass dadurch keine für die Steuerung der Maschine untolerierbaren Abweichungen zwischen dem effektiven Messwert und dem Stand der Inkrementsumme entstehen können.
Für Schaltungen zur Durchführung des Verfahrens bieten sich drei Möglichkeiten an:
3
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
CH 683 641 A5
- Erstens können für eine sog. hardwaremässige Ausführung handelsübliche Elemente für die einzelnen Schritte verwendet werden, was unter Umständen weitere Zwischenschritte zur Umwandlung der Signale notwendig macht. Eine derartige Realisation ergibt einen schnellen Verfahrensablauf (Grössen-ordnung 1 bis 5 ns pro Zyklus), in einer kostengünstigen Ausführung, die aber immer mit einem relativ hohen Platzbedarf verbunden sein wird, der nicht für jeden Messgeber möglich ist. Im Zusammenhang mit der Fig. 2 wird eine derartige Ausführungsform beschrieben.
- Zweitens kann das Verfahren für eine sog. softwaremässige Ausführung in einem Mikroprozessor durchgeführt werden, was zu kostengünstigen, raumsparenden Ausführungen führt, die aber für viele Anwendungen nicht schnell genug arbeiten werden (Grössenordnung 10 ms pro Zyklus), was aber durch eine Unterscheidung zwischen verschieden grossen Abweichungen beim Vergleich von Messwert und Inkrementsumme und entsprechend generierten Pulsserien aufgewogen werden könnte. Im Zusammenhang mit der Fig. 5 wird eine derartige Ausführungsvariante beschrieben.
- Drittens kann das Verfahren mit einer eigens dafür erstellten integrierten Schaltung realisiert werden, was zu sehr schnellem Verfahrensablauf (Grössenordnung 0,1 jis pro Zyklus) und zu äusserst kleinen Ausführungsformen führt, die aber sehr teuer sind.
Das erfindungsgemässe Verfahren erweist sich insbesondere als vorteilhaft für absolute Dreh- und Lineargeber, deren Messsignal ein paralleles, digitales Signal in Form eines Binär- oder Gray-Codes ist. Derartige Messgeber finden vielfache Verwendung im Zusammenhang mit Positionierungsaufgaben im Maschinenbau und im speziellen in der Robotik, Anwendungen, in denen mit Vorteilen auch die eingangs genannten Steuerungs- und Regulierungssysteme verwendet werden.
Fig. 2 zeigt nun das erfindungsgemässe Verfahren angewendet auf einen Messgeber mit Graycode-Signal. Das dargestellte Schema ist sowohl ein Verfahrensschema als auch ein schematisches Schema einer hardwaremässigen Schaltung mit handelsüblichen Bausteinen, die für je einen Verfahrensschritt (ein Block im Schema) eingesetzt sind.
Der Messgeber MG, der einem bekannten Dreh- oder Lineargeber entspricht, liefert in Form einer Anzahl von parallelen Signalen einen Messwert M.1 als Gray-Code. Die Anzahl der Signale in diesem Gray-Code ist abhängig von der Messauflösung des Gebers und ist für einen Graycode-Geber dieselbe wie für einen Binärcode-Geber, beispielsweise zwölf für eine Auflösung des Messbereiches in 4096 Schritte. In einem ersten Code-Wandler CW.1 wird der Gray-Code in einen Binärcode umgewandelt, der als paralleles Signal M.2 in einen Vergleicher (M = £?) geführt wird. Der Vergleicher hat zwei Ausgänge, an denen Signale anstehen entsprechend M > 2 bzw. M < £. Diese Signale werden in eine Steuerung S geführt. Die Steuerung S erzeugt aus den Signalen des Vergleichers einerseits ein up-bzw. down-Signal für einen folgenden Binärzähler £ und ein Synchronisationssignal T für den Ausgang. Der Binärzähler £ wird durch die Signale der Steuerung vorwärts- bzw. rückwärts gezählt und sein momentaner Stand wird als paralleler Binär-Code einerseits zu einem weiteren Codewandler CW.2, andererseits zurück in den Vergleicher M = £? geführt. Im Codewandler CW.2 wird der Binär-Code in ein Inkremental-Signal A/B/N gewandelt. Das Inkrementalsignal wird über eine Sperrschaltung (L, Latch) auf den Ausgang der erfindungsgemässen Schnittstelle geführt. Die Sperrschaltung wird gesteuert durch das Synchronisationssignal T der Steuerung S. Diese Synchronisation sorgt dafür, dass am Ausgang keine unerlaubten (falschen) Zwischenwerte anstehen. Solche Zwischenwerte können kurzfristig auftreten während das Zählvorganges im internen Zähler £ oder durch die Codewandlung im Codewandler CW.2
Der Ausgang der erfindungsgemässen Schnittstelle entspricht dem Ausgang eines Inkrementalmessgebers. Zusätzlich benötigt ein Messgeber mit erfindungsgemässer Schnittstelle einen Eingang für ein Initialsignal (init), mit dem der Zähler £ auf Null gesetzt und die Steuerung S in einen definierten Zustand gebracht werden kann. Ein derartiges Signal ist auch für eine entsprechende Weiterverarbeitungseinheit, beispielsweise Steuereinheit, notwendig und kann von da auf den Geber geleitet werden.
Die einzelnen Blöcke im Schema der Fig. 2 können alle mit handelsüblichen Bausteinen realisiert werden:
- Der Messgeber MG ist beispielsweise ein Absolutdrehgeber mit einer Gray-Code-Scheibe und einem entsprechenden Fotodiodenarray.
- Der Codewandler CW.1 ist beispielsweise ein EPROM, das als Gray-Binär-Wandler programmiert ist. Dabei werden die Adressierungen als Eingang und die Datenleitungen als Ausgang benützt. Fig. 3 zeigt das Funktionsschema eines anderen Codewandlers für einen Gray-Code (Eingang links) mit vier Bits in einen natürlichen Binärcode (Ausgang rechts) mit ebenfalls vier Bits, der die Form eines einfachen EXOR-Gatters hat und für beliebig viele Bits erweitert werden kann. Die Variante mit dem EXOR-Gatter hat gegenüber der Variante mit dem EPROM den Nachteil längerer Wandlungszeiten, speziell bei höheren Bitzahlen, beispielsweise für über acht Bit.
- Der Vergleicher M = £? hat zum Beispiel drei Ausgänge, die in Abhängigkeit der beiden voneinander unabhängigen Code-Eingänge M und £ aktiviert sind. Der Vergleicher hat beispielsweise die folgende Funktionstabelle. Der Vergleicher hat also drei verschiedene Ausgangszustände für praktisch beliebig viele mögliche Eingangszustände. Die Anzahl Möglichkeiten der Eingangszustände ist nur durch die verwendete Codebreite (Anzahl Bit) begrenzt.
4
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
CH 683 641 A5
Eingänge
Ausgänge
M > s
M = I
M < T
M = s
0
1
0
M > s
1
0
0
Mer
0
0
1
- Die Steuerung S generiert im wesentlichen nur das Synchronisationssignai T für den Ausgangslatch L.
- Der interne Zähler X ist beispielsweise ein binärer Vorwärts/Rückwärts-Zähler, der im Regelkreis quasi als Stellglied wirkt und gemäss Definition jeweils denselben Wert enthält wie der externe Zähler im entsprechenden Weiterverarbeitungssystem.
- Der zweite Codewandler CW.2 setzt den binären Absolutwert des internen Zählers z in ein (schrittweise) entsprechendes Inkrementalsignal mit Nullimpuls um. Diese Codewandlung kann wie bei CW.1 mit einem oder mehreren EPROM realisiert werden oder mit anderen logischen Bausteinen. Eine mögliche Schaltungsvariante und eine Wahrheitstabelle für den Codewandler CW.2 sind aus Fig. 4 ersichtlich.
- Der Latch L muss die Fähigkeit haben, die drei Ausgangssignale A, B, N von CW.2 «einzufrieren» (latch) oder unverändert zu übertragen (transparent). Der jeweilige Zustand wird durch die Steuerung S vorgegeben.
Die für die erfindungsgemässe Schnittstelle notwendige Elektronik wird vorteilhafterweise im Messgeber selbst untergebracht, sodass dieser eine Einheit bildet, die genau wie ein Inkrementalgeber eingebaut und angeschlossen werden kann. Die Schnittstelle ist abhängig vom eingesetzten Messgeber MG in bezug auf die Anzahl der Ausgänge des Gebers für dessen Messsignale und in bezug auf den Code dieses Messsignales. Liefert der Messgeber MG einen natürlichen Binärcode, erübrigt sich der erste Code-Wandler CW.1, für Gray-Code oder BCD-Code ist sie notwendig. Liefert der Messgeber MG ein Analogsignal, beispielsweise aus einer potentiometrischen Messung, wird anstelle des ersten Codewandlers CW.1 ein Analog/Digital-Wandler mit binärem Ausgang eingesetzt.
Fig. 5 zeigt das Blockschema für eine beispielhafte softwaremässige Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens am Beispiel seiner Verwendung mit einem Dreh- oder Lineargeber, der ein Messsignal in Form eines Gray-Codes liefert.
Zuerst wird abgefragt, ob eine Initialisierung notwendig sei. Ist dies der Fall, wird ein interner Wert W auf Null gesetzt, ist keine Initialisierung notwendig bleibt der interne Wert W unverändert. Der absolute Messwert A des Sensors wird eingelesen und mit dem internen Wert W verglichen. Ist der Messwert A grösser oder kleiner als der interne Wert W, wird dieser entsprechend inkrementiert bzw. dekrementiert. Besteht zwischen dem Messwert A und dem internen Wert W kein Unterschied, bleibt der interne Wert W unverändert. Aus dem aktuellen internen Wert W werden Inkrementalsignale A, B, N generiert und ausgegeben. Dann wird wieder nach einer Initialisierung gefragt und der Zyklus in derselben Weise immer wieder durchgearbeitet.
Da eine softwaremässige Durchführung des Verfahrens relativ langsam ist, ist es vorteilhaft, den Vergleichsschritt, in dem der Messwert A mit dem internen Wert W verglichen wird, derart zu differenzieren, dass er nicht nur einen Grösser-Kleiner-Vergleich darstellt, sondern zusätzlich auch die Grösse des Unterschiedes eruiert und klassifiziert. Es können dann für grössere Unterschiede Serien von Inkremen-talpulsen generiert werden ohne weitere Vergleiche, wodurch viele Durchgänge durch den Verfahrenszyklus und dadurch Verarbeitungszeit erspart bleibt. Eine Codewandlung im Sinne des ersten Codewandlers CW.1 (Fig. 2) erübrigt sich, da es ohne weiteres möglich ist, softwaremässig Gray-Codes oder andere Codes zu vergleichen und damit zu rechnen.
Im weiteren kann die softwaremässige Durchführung des Verfahrens durch Verwendung eines externen, hardwaremässigen Zählers beschleunigt werden.
Generell ist irgend eine Kombination von Sofware- und Hardwarekomponenten denkbar, wobei wahrscheinlich immer die Verarbeitungsgeschwindigkeit das primäre Auswahlkriterium darstellt.

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. Verfahren zum Wandeln eines Messsignales eines Absolutmessgebers, insbesondere eines Positionsmessgebers, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Zyklus des Verfahrens das Messsignal (M) des Messgebers mit einer im Verfahren erzeugten Inkrementsumme (x) verglichen wird, je nach Vorzeichen der Differenz zwischen dem Messsignal (M) und der Inkrementsumme (z) mindestens ein Signal erzeugt wird, das dem Signal eines Inkrementalmessgebers für ein Inkrement in derselben Richtung entspricht, und die Inkrementsumme (I) um eine entsprechende Anzahl von Inkrementen inkrementiert bzw. dekrementiert wird, wobei in jedem weiteren Zyklus des Verfahrens das aktuelle Messsignal des Messgebers mit der im vorgehenden Zyklus aktualisierten Inkrementsumme verglichen wird.
    5
    5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    CH 683 641 A5
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Inkrementsumme (X) in einem Initi-ierungsschritt auf Null gesetzt wird.
    3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal (M) des Messgebers ein paralleles Digitalsignal oder ein Analogsignal ist und dass das gewandelte Ausgangssignal ein Inkrementalsignal (A/B) ist.
    4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nullimpuls (N) als Ausgangssignal erzeugt wird, wenn die Inkrementsumme (x) gleich Null ist.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signal (M = X) erzeugt wird, wenn das Messsignal (M) gleich der Inkrementsumme (x) ist, und dass dieses Signal für die Freigabe des Betriebes nach einer virtuellen Nullfahrt verwendet wird.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal des Messgebers ein Gray-Code ist.
    7. Schnittstelle für einen Absolutmessgeber, insbesondere für einen Absolutpositionsgeber, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie Eingänge für ein Messsignal (M) des Absolutgebers, einen Eingang für ein Initiierungssignal (init), Mittel zum Vergleichen, Mittel zum Aufsummieren oder Zählen, Mittel zum Erzeugen von Inkrementalsignalen und zwei Ausgänge für Inkrementalsignale (A/B) aufweist.
    8. Schnittstelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich einen Ausgang für ein Nullsignal (N) aufweist.
    9. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Vergleicher (M = x?), eine Steuereinheit (S) und einen Zähler (x) aufweist und dass das Messsignal (M) des Absolutmessgebers (MG) auf einen ersten Eingang des Vergleichers (M = x?), der Ausgang des Vergleichers (M = x?) auf die Steuereinheit S, der Ausgang der Steuereinheit S auf den Zähler (x), der Ausgang des Zählers (x) auf einen zweiten Eingang des Vergleichers (M = 2?) und auf einen Aus-gangs-Codewandler (CW.2) geleitet ist.
    10. Schnittstelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwischen dem Absolutmessgeber (MG) und dem Vergleicher (M = x?) einen Wandler aufweist.
    11. Schnittstelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler ein Codewandler oder ein Analog/Digital-Wandler ist.
    12. Schnittstelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Mikroprozessor aufweist.
    13. Absolutmessgeber, insbesondere Dreh- oder Lineargeber, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Schnittstelle gemäss einem der Ansprüche 7 bis 12 aufweist.
    14. Absolutmessgeber nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass er zwei Ausgänge für Inkrementalsignale (A/B) und einen Eingang für ein Initiierungssignal (init) aufweist.
    15. Absolutmessgeber nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass er einen weiteren Ausgang für ein Nullsignal (N) aufweist.
    6
CH2910/91A 1991-10-01 1991-10-01 Schnittstelle zu Absolutmessgeber für die Wandlung seines Ausgangssignales. CH683641A5 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH2910/91A CH683641A5 (de) 1991-10-01 1991-10-01 Schnittstelle zu Absolutmessgeber für die Wandlung seines Ausgangssignales.
DE9212302U DE9212302U1 (de) 1991-10-01 1992-09-12 Schnittstelle zu Absolutmessgeber für die Wandlung seines Ausgangssignales

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH2910/91A CH683641A5 (de) 1991-10-01 1991-10-01 Schnittstelle zu Absolutmessgeber für die Wandlung seines Ausgangssignales.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH683641A5 true CH683641A5 (de) 1994-04-15

Family

ID=4244368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH2910/91A CH683641A5 (de) 1991-10-01 1991-10-01 Schnittstelle zu Absolutmessgeber für die Wandlung seines Ausgangssignales.

Country Status (2)

Country Link
CH (1) CH683641A5 (de)
DE (1) DE9212302U1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004045849A1 (de) * 2004-09-20 2006-03-23 Anton Rodi Messgeber mit Absolut-Signalverarbeitung und Inkremental-Signalausgabe
CN113443489A (zh) * 2020-03-27 2021-09-28 住友重机械工业株式会社 输送系统、输入电路

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4242145A1 (de) * 1992-12-14 1994-06-16 Siemens Ag Vorrichtung zum Ausgleich eines Fehlwinkels zwischen einem cosinus- und einem sinusförmigen, lageabhängigen Meßsignal bei einem Winkelgeber bzw. einem Linearmaßstab
DE19510416A1 (de) * 1995-03-24 1996-09-26 Klein Schanzlin & Becker Ag Sensormodul
DE19825378B4 (de) * 1998-06-06 2008-02-28 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Übertragung einer Position
DE102005047658B4 (de) * 2005-10-05 2008-03-20 Leuze Electronic Gmbh + Co. Kg Vorrichtung zur Positionsbestimmung
CN104482946B (zh) * 2014-12-18 2016-08-17 南京科远自动化集团股份有限公司 一种传感器采集处理方法
US10462542B2 (en) 2016-02-09 2019-10-29 Balluff Gmbh Method for data transmission by means of an absolute position measurement system, absolute position measurement system and computing device

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004045849A1 (de) * 2004-09-20 2006-03-23 Anton Rodi Messgeber mit Absolut-Signalverarbeitung und Inkremental-Signalausgabe
EP1666847A2 (de) 2004-09-20 2006-06-07 Anton Rodi Messgeber mit Absolutsignalverarbeitung und Inkremental-Signalausgabe
EP1666847A3 (de) * 2004-09-20 2007-06-13 Anton Rodi Messgeber mit Absolutsignalverarbeitung und Inkremental-Signalausgabe
US7244929B2 (en) 2004-09-20 2007-07-17 Anton Rodi Encoder with absolute signal processing and incremental signal output and method of using such an encoder
DE102004045849B4 (de) * 2004-09-20 2014-06-05 Anton Rodi Messgeber mit Absolut-Signalverarbeitung und Inkremental-Signalausgabe
CN113443489A (zh) * 2020-03-27 2021-09-28 住友重机械工业株式会社 输送系统、输入电路

Also Published As

Publication number Publication date
DE9212302U1 (de) 1993-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2162486A1 (de) Digital gesteuerter Impulsgenerator
DE2220878A1 (de) Schaltungsanordnung zur digitalen frequenzmessung
DE2633846A1 (de) Numerische regeleinrichtung
DE69317986T2 (de) Schnelle Zähler zum alternativen Auf- und Abzählen von Impulsfolgen
DE2414014A1 (de) Einrichtung zum fuehlen der dauer von signalen
DE3804266C2 (de)
EP0269862A1 (de) Erweiterbares Hochsicherheitscodierverfahren
CH683641A5 (de) Schnittstelle zu Absolutmessgeber für die Wandlung seines Ausgangssignales.
DE2051432A1 (de) Numerische Werkzeugmaschinen Lageregelemnchtung
DE1237177B (de) Asynchrone Zaehleinrichtung
DE1274217B (de) Impulsfolgefrequenzwandler zur Vorgabe von Geschwindigkeitskomponenten bei einer digitalen Lageregelung
DE3114221C1 (de) Auswerteschaltung fuer einen digitalen Drehzahlgeber
EP0515438B1 (de) Verfahren zum umsetzen einer analogen spannung in einen digitalwert
DE2020393A1 (de) Fehlersicherung bei inkrementalen Messsystemen
DE2244941A1 (de) Impulsinterpolationssystem
DE2620969C2 (de) Digital-Analogwandler bei einem Lagemeßsystem
DE2242935A1 (de) Signal-umsetzerschaltung
EP0310764B1 (de) Auswerteschaltung für Rechtecksignale
DE2316892C3 (de) Schaltungsanordnung zur einstellbaren mengenmäßigen Untersetzung von Impulsen
DE2430104A1 (de) Numerisches steuersystem
DE2426648C3 (de) Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Interpolations mpulsen
CH685172A5 (de) Positionsmesseinrichtung.
DE3932800C2 (de)
DE3825884C2 (de)
DE1954911A1 (de) Analog-Digital-Codierer

Legal Events

Date Code Title Description
PL Patent ceased