DD220116A1 - Einrichtung zur fotoelektrischen abtastung von rasterteilungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur fotoelektrischen Abtastung von Rasterteilungen mit dem Ziel, den Fertigungsaufwand der Einrichtung zu senken und die Betriebssicherheit zu erhoehen. Aufgabe ist es, einen wesentlich groesseren Abstand zwischen Massstab und Abtastplatte zu ermoeglichen, eine Unempfindlichkeit gegenueber Abstandsschwankungen und Kippungen der Abtastplatte gegenueber dem Massstab und ohne weiteren Aufwand eine Verdopplung der Zaehlimpulse zu erzielen. Die Einrichtung umfasst einen von einer Lichtquelle mit parallelem Licht beleuchteten, als Beugungsgitter wirkenden Massstab und eine Abtastplatte und dahinter angeordnete Fotoempfaenger, wobei Massstab und Abtastplatte eine gleiche Rasterkonstante besitzen. Massstab und Abtastplatte sind in solchem Abstand voneinander angeordnet, dass die Abstaende der Maxima der Lichtintensitaeten der Beugungsstruktur des durch Massstab und Abtastplatte gebeugten Lichtes in der Ebene der Fotoempfaenger gleich der halben Rasterkonstante ist, und dass die Abtastfenster zueinander um jeweils 18 der Rasterkonstante versetzt sind. Fig. 1

Description

Titel der Erfindung:

Einrichtung zur fotoelektrischen Abtastung von Raster-

t eilungen . '·.'..

Anwendungsgebiet der Erfindung;

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur fotoelektrischen Abtastung von Rasterteilungen, insbesondere für numerische Weg- und V/inkelmeßsysteme· '

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen;

Aus dem DE-GM 72' 25 089 ist eine Torrichtung zur Längen-

IQ und V/inkθImessung mit einer Lichtquelle, einem beweglichen Skalengitter, einem in kurzem Abstand von dem Skalengitter stationär angebrachten Indexgitter und einem fotoelektrischen Element bekannt, welches unmitt.el-_: bar hinter dem Indexgitter, eine integrale Einheit mit

diesem bildend, angebracht ist. Skalen- und Indexgitter sind Beugungsgitter mit gleichem East erabstand (Rasterkonstante). Dabei ist es allgemein bekannt, zur Erzeugung der für den Richtungsentscheid benötigten 90° phasenverschobenen elektrischen Signale entweder den Moir.%-Effekt dadurch auszunutzen, daß die fotoelektrischen

Elemente entsprechend der Länge der Moire-Periode geeignet angeordnet sind, oder das Indexgitter enthält zwei oder bei Differenzschaltung der Elemente vier Abtastfenster, die jeweils um ¹/4 des Rasterabstandes gegenein- ander versetzt sind.

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Es ist ein Nachteil dieser Anordnung, daß, um gut auswvertbare elektrische Signale au erhalten, nur ge-. / ringe Abstandsänderungen zwischen Skalengitter und 'In-' dexgitter zulässig sind, was hohe Anforderungen an die

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Führungselemente z.B. für das Skalengitter bedingt. .·

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Ziel der Erfindung:

Ss,,ist Z,iel der Erfindung, die Kachteile des Standes der Technik zu "beseitigen und den ,Aufwand bei der Fertigung der Einrichtung zu verringern und seine Betriebssicherheit zu erhöhen. ' ^: ;

Darlegung des Wesens der Erfindung; , -

Der.Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur, fotoelektrischen Abtastung von Rasterteilungen zu schaffen,' bei welcher der Abstand zwischen.Maßstab und Abtastplatte wesentlich vergrößert ausgeführt ist und welche gegenüber AbStandssChwankungen und Kippungen der Abtastplatte gegenüber dem Maßstab weitestgehend.unempfindlich ist und ohne Vergrößerung des Aufwandes eine

' Verdopplung der Zählimpulse erzielt. Λ Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Einrichtung zur fotoelektrischen Abtastung von Easterteilungen mit einer von einer Lichtquelle über einen Kondensor mit parallelem. Licht beleuchteten, als Beugungsgitter wirkenden Rasterteilung eines ,Maßstabes und einer mit einem : Raster-versehenen,- ebenfalls als Beugungsgitter wirkenden, relativ zur Rasterteilung bewegbaren, mit Rasterfenstern . versehenen Äbtastplat.te, wobei der Äbtastplatte in Licht-^ , , richtung gesehen, eine,Anzahl Fotoempfänger nachgeordnet sind und Maßstab und Abtastplatte einegleiche Raster-. konstante besitzen, dadurch gelöst, daß Maßstab und Ab-. /tastplatte in einem solchen Abstand voneinander angeord*- . net sind, daß die Abstände der Licht intensitäten der Beugungsstruktur des durch Maßstab und Abtastplatte gebeugten Lichtes in der Ebene der Fotöempfänger gleich der halben Rasterkonstante des Maßstabes und der Äbtast-

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platte ist, und daß die Äbtastplatte zwei oder vier Abtastfenster besitzt, die zueinander um jeweils /8 der Rasterkonstante versetzt sind

Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen ' " Maßstab und Abtastplatte 0,5 mm bis 2,5 mm beträgt. Gegenüber bekannten Meßsystemen, bei denen sich die Abtastplatte dicht hinter dem Maßstab befindet, wird bei dem Gegenstand der Erfindung der Abstand zwischen Maßstab und Abtastplatte, die gleiche Rast erkonstant& besitzen, erheblich vergrößert, wobei die Tatsache genutzt wird, daß das von der Lichtquelle kommende Licht

: am Raster der Abtastplatte gebeugt wird und die Gestalt des entstehenden Beugungsbildes vom Abstand der Betrachtungsebene hinter der Abtastplatte, in die der Maßstab mit seinem Raster angeordnet ist, abhängt. Wird also die Abtastplatte in einem geeigneten Abstand vom Maßstab gebracht, entstehen an den fotoelektrischen Elementen sinusförmige elektrische Signale, welche die halbe Pefiodenlänge wie die Rasterkonstante besitzen. Das bedeutet, daß sich bei unveränderter Auflösung der Interpolationsfaktor nach geschalteter Interpolationseinrichtungen um den Faktor 2 verringert oder sich die Auflösung bei unveränderter Interpolationsrichtung verdoppelt. Es ergibt sich der große Vorteil, daß die Signale der Fotoempfänger durch Schwankungen des Abstandes zwischen Maßstab und Abtastplatte in einem großen Bereich unbeeinflußt bleiben· Bedingt durch den relativ großen Abstand zwischen Maßstab und Abtastplatte können auch größere Kippungen beider Teile relativ zueinander bei den Meßsystemen zugelassen werden. Die Anforderungen an die Führungsqualitat des Maßstabes oder der Abtastplatte können niedrig gehalten werden·

Ausführungsbeispiel; .

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden·

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In 'der; Zeichnung, zeigen:·' .

Fig. 1 ein Durchlichtmeßsystem und Fig» 2 ein Auf lichtmeßsyst'em.

Das Durchliohtmeßsystem nach,Fig,. 1 umfaßt eine von ei-.

ner Lichtquelle 1 über einen Kondensor 2 mit paralle-, lern Licht beleuchtete, als Beugungsgitter wirkende \ Rasterteilung 3 eines Maßstabes 4 und eine mit einem

Easter 5 versehene, ebenfalls als Beugungsgitter wir-. kende Abtastplatte 6, wobei Abtastplatte 6 und Maßstab 4 relativ zueinander bewegbar sind und das Raster 5 auf Rasterfenster der Abtastplatte 6 aufgegliedert ist. In Lichtrichtung hinter der Abtastplatte 6 ist hinter jedem Rästerfenster ein Fotoempfänger 7 angeordnet. Die Rasterteilung des Maßstabes _i 4 und das Raster 5 der Abtastplatte haben die gleiche Rasterkonstante R. Die Abtastfenster der Abtastplatte 7. sind jeweils um a= R/8 zueinander versetzt. Maßstab 4 \ und Abtastplatte 6 sind dabei in einem solchen Abstand b voneinander angeordnet,daß die Abstände der Maxima der Lichtintensitäten der Beugungsstruktur des gebeugten Lichtes in der Ebene der Fotoempfänger 7 ' gleich /„ ist. Die Größe des Abstandes b ergibt sich dabei aus der Lage der Maxima der Kontrastfunktion, die durch Auswertung der Signale der Fotoempfänger 7 gewonnen wer- den. So ergibt sich in einem relativ großen Abstand b = 0,5 mm bis 2,5 mm eine weitestgehende Unabhängigkeit der Fotoempfängersignale von Änderungen des Abstandes b. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Auflichtmeßsystem ist ein mit einer Rasterteilung versehener Äuflichtmaßstab 8 angeordnet, der von einer Lichtquelle 9 über einen Kondensor 10 durch eine als Beugungsgitter wirkende Abtastplatte 11 hindurch beleuchtet wird. Maßstab 8 und Abtastplatte 11 besitzen eine gleiche Rasterkonstante R, Das am Auflichtmaßstab 8 reflektierte Licht passiert abermals die Abtastplatte 11 und wird Fotoempfängerη ^

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12, die ebenfalls um ¹/8 E versetzt angeordnet sind, zugeleitet. Der Abstand des Auflichtmaßstabes 8 von der Abtastplatte ' 11 beträgt ^r, Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung ergibt sicii z.B. für eine Rasterkonstante S = 40 ,um ein Abstand b # 2000 ,um.

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Claims (2)

1. Erfindung s ans pruch: .

   1· Einrichtung zur fotoelektrischen Abtastung von Basterteilungen mit einer von einer Lichtquelle über einen Kondensor mit.parallelem Licht "beleuchteten, als Beugungsgitter wirkenden Rasterteilung eines Maßstabes und einer mit einem Easter versehenen, ebenfalls als Beugungsgitter , wirkenden, relativ zur Easterteilung bewegbaren, mit Easterfenstern versehenen Abtästplatte, wobei der' Abtastplatte in Lichtrichtung gesehen, eine Anzahl Fotoempfänger nachgeordnet sind und Maßstab und Abtastplatte eine gleiche East erkonstante besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß Maßstab und Äbtastplatte in einem solchen Abstand voneinander, angeordnet sind, daß die Abstände der Lichtintensitäten der Beugungsstruktur des durch Maßstab und Abtastplatte gebeugten Lichtes in der Ebene der Fotöempfanger gleich der halben East erkonstante des Maßstabes und der Abtastplatte' ist, und daß die Abtastplatte zwei oder vier Abtastfenster besitzt, die zueinander um jeweils ¹/8 der EasterkoGstante versetzt sind.
2. 2. Einrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Maßstab und Abtastplatte 0,5 mm bis 2,5 mm beträgt.

   -,Hierzu ein Blatt Zeichnung —
   WG/Grü/Wi

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