DD294775A5 - Schaltungsanordnung zur korrekturwertermittlung bei einem positionsmesssystem mit periodischer teilung - Google Patents

Abstract

Korrekturwertermittlung; Positionsmeßsystem; Teilungsperiode; Justage; Signalquelle; Sollgeschwindigkeit; Modifikator; Einstelläufe; Messläufe; Positionsabschnitt; Tabellenspeicher; Speicherplatzadressierung; Quantelungsglied; Identifikator; Zähler; Korrekturwertspeicher

Description

, Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf die Korrekturwertermittlung für Meßraster-Positionswerte eines elektrischen Längen- oder Winkelmeßsystems, das für Positionsanzeigen sowie die Lageregelungen eingesetzt wird.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik Aus DE 3036830 ist es bekannt, Korrekturwerte für systematische Positionsfehler eines Längen- oder Winkelmeßsystems mit

periodischer Teilung dadurch zu ermitteln, daß ausgewählte Meßraster-Positionswerte von diesem Meßsystem und von einem angekoppelten genauen Referenzmeßsystem aufgenommen und miteinander vergehen werden.

Außerdem ist auf die Möglichkeit hingewiesen, die Referenzpositionen aus dem Produkt des Geschwindigkeitswerts einer

gleichförmigen Verfahrbewegung und präzisen Zeitwerten zu berechnen.

Sollen Teile der Meßelektronik des Positionsmeßsystems beim Betreiber beispielsweise an einer Werkzeugmaschine

ausgetauscht und/oder neu justiert werden, dann kann der Fall eintreten, daß dort weder ein Referenzmeßsystem noch ein

Geschwindigkeitsmeßsystem zur Verfügung steht, das Messungen mit der erforderlichen Genauigkeit ausführen läßt. Hinzu kommen die veränderten Umgebungsbedingungen, unter denen die Justagemessungen beim Betreiber vorgenommen

werden müssen.

Nachteiligerweise entsteht deshalb ein großer Aufwand, wenn die ursprüngliche Positioniergenauigkeit erhalten bleiben soll,

oder es kann nur noch mit einer Positioniergenauigkeit gearbeitet werden, die vom maximalen Interpolationsfehler bestimmt ist.

Ziel der Erfindung

Als Ziel der Erfindung soll erreicht werden, das Verhältnis von Aufwand und Genauigkeit bsi der Korrekturwertermittlung zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Um den in der Charakteristik des bekannten Standes der Technik aufgezeigten Mangel zu beheben, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Korrekturwertermittlung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs so auszubilden, daß sie ohne Referenzmeßsystem für Positionswerte und ohne Meßsystem für die Verfahrgeschwindigkeit auskommt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Signalquelle mit einem nachgeordneten Modifikator für eine Sollgeschwindigkeit von Einstelläufen und Meßläufen des Positionsmeßsystems vorgesehen ist, der Modifikator über ein Differenzierglied am Addierglied angeschlossen und mit einem Aktivierungseingang für die Einstelläufe sowie mit einem Aktivierungsausgang für die Meßläufe versehen ist, ein Tabellenspeicher am Differenzierglied und ein Quantelungsglied mit einem nachgeordneten Identifikator für einen vorbestimmten Korrekturwegabschnitt in einer Teilungsperiode am Positionsmeßsystem und an der Signalquelle angeschlossen ist, für die Meßläufe ein mit dem vorbestimmten Korrekturwegabschnitt synchronisierter erster Zähler für die Spaltenaddressierung des Tabeilenspelchers sowie ein abhängig

vom Übertragssignal des ersten Zählers betriebener zweiter Zähler für die Zeilenadressierung des Tabellenspeichers dem Identifikator nachgeordnet sind, ein Subtrahiergliod mit seinem Minuendeneingang an der Signalquelle sowie mit seinem Subtrahendeneingang am Tabellenspeicher und der Adreßeingang de'; Korrekturwertspeichers am Quantelungsglied angeschlossen ist.

Ausführungsbeispiel Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen Flg. 1: ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung Fig. 2: .ein Blockschaltbild des zur Schaltungsanordnung gehörenden Modifikators Fig. 3: ein Diagramm für ausgewählte Signalzustände in zeitlicher Beziehung bei Einstell- und Meßläufen Fig.4: ein Diagramm für weitere ausgewählte Signalzustände in zeitlicher Beziehung bei Meßläufen.

Gemäß Figur 1 ist einem Antrieb 1 für ein Positionsmeßsystem 2 ein Stellglied 3 zugeordnet. Ein Modifikator 4 ist über seinen Eingang A mit einer Signalquelle S für eine Sollgeschwindigkeit und ausgangsseitig mit dem Stellglied 3 verbunden. Ein Addierglied β ist einerseits am Positionsmeßsystem 2 und andererseits an einem Korrekturwertspeicher 7 angeschlossen. Dem Addierglied 6 sind in Reihe geschaltet ein Differenzierglied 8 und ein erster Tabellenspeicher 9 nachgeordnet. Das Differenzierglied 8 ist ausgangsseitig außerdem mit einem Eingang B des Modifikators 4 verbunden. Ein Subtrahierglied 10 ist über seinen Minuendeneingang an der Signalquelle 5 sowie über seinen Subtrahendeneingang am Tabellenspeicher 9 angeschlossen und ausgangsseitig mit einem Summierglied 11 verbunden. Dem Summierglied 11 sind in Reihe geschaltet ein Tabellenspeicher 12 und ein Summierglied 13 nachgeordnet. Ein Dividierglied 14 ist mit seinem Zählereingang am Summierglied 13 und mit seinem Nennereingang an einem deber 15 für die Zeilenanzahl der Tabellenspeicher 9 und 12 angeschlossen und ausgangsseitig mit dem ersten Eingang eines Addierers 1 β verbunden. Der Korrekturwertspeicher 7 ist dem Addierer 16 nachgeordnet und ausgangsseitig auf den zweiten Eingang des Addierers 16 rückgeführt. Ein Quantelungsglied 17 weist zwei Eingänge auf. Mit dem einen ist es am Positionsmeßsystem 2 und mit dem anderen an der Signalquelle 5 angeschlossen. Ein Mehrfachumschalter 18 verbindet in der ersten Schaltstellung den Ausgang des Quantelungsglieds 17 m't dem Adreßeingang des Korrekturwertspeichers 7 sowie die Ausgänge eines ersten Zählers 19 über einen Zeilenmodifikator 20 mit dem Tabellenspeicher 9. In der zweiten Schaltstellung tritt ein Adreßgeber 21 an die Stelle des Quantelungsglieds 17 und des Zählers 19.

An einem Aktivierungsausgang D des Modifikators 4 und an einem Ausgang einer nicht dargestellten Ablaufsteuerung für ein Signal S2 ist ein erstes UND-Glied 22 angeschlossen. Diesem schließen sich in Reihe geschaltet ein zweites UND-Glied 23, ein Flipflop 24 und ein drittes UND-Glied 25 an. Das Flipflop 24 Ist auf das UND-Glied 23 rückgekoppelt, das UND-Glied 25 vom Signal S 2 beaufschlagt und ausgangsseitig mit einem Aktivierungseingang C des Modifikators 4 verbunden. Der Setzeingang des Flipflops 24 erhält von der Ablaufsteuerung das Signal S1 zugeführt.

Am Quantelungsglied 17 ist ein Identifikator 26 angeschlossen. Diesem sind ein Flipflop 27, über einen Negator 28 ein viertes UND-Glied 29 sowie ein fünftes UND-Glied 30 nachgeschaltet. Ein sechstes UND-Glied 31 verbindet das Flipflop 27 mit dem Eingang des Zählers 19. Ein ODER-Glied 32 ist dem UND-Glied 29 nachgeschaltet, dazu durch einen Negator 33 vom Signal S2 beaufschlagt und ausgangsseitig mit dem Rücksetzeingang des Flipflops 27 verbunden. Die UND-Glieder 29 und 30 sind weiterhin am Ausgang des Zählers 19 für das Übertragssignal S3 angeschlossen, die UND-Glieder 30 und 31 am Ausgang des Flipflops 24 für das invertierte Ausgangssignal und das UND-Glied 31 am Ausgang des UND-Glieds 22. Das Übertragungssignal S3 wird außerdem der Ablaufsteuerung zugeführt. Dem UND-Glied 30 schließt sich ein zweiter Zähler 34 an. Dessen Ausgänge sind mit dem Steuereingang des Zeilenmodifikators 20 verbunden. Der Ausgang des Zählers 34 für das Übertragungssignal S4 führt zur Ablaufsteuerung.

Gemäß Figur 2 ist im Modifikator 4 zwischen der eingangsseitigen Anbindung an die Signalquelle 5 und der ausgangsseitigen Anbindung an das Stellglied 3 ein ersters Addierglied 35 mit seinem ersten Eingang, ein zweites Addierglied 36 mit seinem ersten Eingang und ein Tor 37 seriell angeordnet. Das Addierglied 35 ist über seinen zweiten Eingang an einem Eingang F des Modifikators 4 angeschlossen und ausgangsseitig mit dem Minuendeneingang eines Subtrahierglieds 38 verbunden. Ein Regler 39 und ein ihm nachgeschaltetes Halteglied 40 sind zwischen dem Ausgang des Subtrahierglieds 38 und dem zweiten Eingang des Addierglieds 36 angeordnet. Das Subtrahierglied 38 ist über seinen Subtrahendeneingang am Differenzierglied 8, der Regler 39 und das Halteglied 40 zusätzlich am Aktivierungseingang C und der Steuereingang des Tors 37 an einem Aktivierungseingang E des Modifikators 4 angeschlossen, der vom Signal S 2 beaufschlagt wird. Ein 3etragskomparator 41 ist dem Subtrahierglied 38 nachgeschaltet und ausgangsseitig auf den Aktiviorungsausgang D geführt.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ergibt sich wie folgt, wobei zur Verdeutlichung in den Figuren 3 und 4 Ausgangssignale ausgewählter Funktionsbaugruppen und Signale S in gegenseitiger Zeitbeziehung dargestellt sind. Mit dem Signal S1 werden die Zähler 19 und 34 in ihre Ausgangsstellung gebracht. Außerdem wird das Flipflop 24 gesetzt. Das im Anschluß daran von der Ablaufsteuerung ausgegebene Signal S 2 schaltet das Tor 37 durchlässig und aktiviert über das UND-Glied 25 den Regler 39 und zur Übernahme des Reglerausgangssignals das Halteglied 40. Die Signalquelle 5 gibt das Signal der an ihr eingestellten Sollgeschwindigkeit zum Modifikator 4. Über das Stellglied 3 wird der Antrieb 1 beaufschlagt und das Positionsmeßsystem 2 in Bewegung gesetzt.

Das Differenzierglied 8 gibt sein Ausgangssignal auf das Subtrahierglied 38 im Modifikator 4. Es weicht zunächst von der eingestellten Sollgeschwindigkeit ab, im wesentlichen verursacht vom Stellglied 3, vom Antrieb 1 und von Fehlern bei der Interpolation im Positionsmeßsystem 2. Während eines zeitlich begrenzten und erforderlichenfalls mehrfach wiederholt von der Ablaufsteuerung ausgegebenen Signals S 2 werden diese Abweichungen nach und nach in Einstelläufen des ^ Positionsmeßsystems 2 abgebaut. Ihre Beseitigung stellt der Betragskomparator 41 fest. Das UND-Glied 22 erzeugt ein Ausgangssignal, wodurch vom UND-Glied 23 das Flipflop 24 umgeschaltet wird, seinerseits über das UND-Glied 25 die Aktivierung des Reglers 39 und des Halteglieds 40 beendet und dadurch von den Einstelläufen zu den Meßläufen umschaltet.

Bei den Meßläufen führt der invertierte Ausgang des Flipflops 24 High-Signal. Die am Signalgeber Γι eingestellte Sollgeschwindigkeit kennzeichnet in konstanten Zeitabschnitten At, wie sie beim getasteten Betrieb der Schaltungsanordnung vorliegen, zugleich konstante Positionsabschnitte As. Diese lassen sich in einer solchen gleichen Länge einstellen, daß der gesamte Positionsmeßbereich ausgefüllt ist. Das Quantelungsglied 17 stellt in jedem Zeitabschnitt At einen Positionsmeßwert fest, der sich im jeweiligen Positionsabschnitt As befindet und für diesen repräsentativ ist. Jeweils nur ein Korrekturwert wird für einen Positionsabschnitt As ermittelt, der deshalb zugleich ein Korrekturwegabschnitt ist. ' Die im ersten Meßlauf festgestellten Positionsmeßwerte werden nach ihrer Differentation in die erste Zeile des Tabellenspeichers 9 eingeschrieben. Die Anzahl der Speicherplätze 1 ...k in der Zeile entspricht der Anzahl der Positionsabschnitte As, die den Positionsmeßbereich abdecken. Die Speicherplätze werden im Meßlauf vom Zähler 19 über dessen l...kZählerstellen adressiert.

Die Fortschaltung des Zählers 19 geschieht über das UND-Glied 31. Nachdem das Flipflop 27 über das ODER-Glied 32 vom negierten Signal S 2 für den ersten Meßlauf zurückgesetzt worden war, erkennt der Identifikator 26 den Synchronisations· Positionsabschnitt im ersten Meßlauf, in Figur 4 den Positionsabschnitt k. Daraufhin wird das Flip-Flop 27 umgeschaltet und dessen Ausgangssignal gelangt an das UND-Glied 31. Jeder folgende von der Ablaufsteuerung am UND-Glied 31 eintreffende Takt T schaltet bei vorliegendem Ausgangssignal des UND-Glieds 22 den Zähler 19 um eine Stelle weiter. Nach kTakten T endet der erste Meßlauf mit dem Übertragungssigal S3.

Das Signal S3 wird als Takt zum UND-Glied 30 geleitet und von dort unter der Bedingung, daß der Identifikator 26 wieder den Synchronisations-Positionsabschnitt erkennt, als Fortschalttakt an den Zähler 34 geführt. Wird zum Zeitpunkt des vorliegenden Signals S3 vom Identifikator 26 der Synchronisations-Posltionsabschnitt hingegen nicht erkannt, wird über das UND-Glied 29 das Flipflop 27 zurückgesetzt. Es erfolgt in diesem Fall keine Zeilenfortschaltung der Tabellenadresse durch den Zähler 34. Nach erfolgter Neusynchronisation in der bereits beschriebenen Weise werden die in der betreffenden Tabellenzeile abgelegten Meßwerte durch den nächsten Meßlauf überschrieben. Die Stellenzahl des Zählers 34 stimmt mit der Anzahl der Zeilen Ι... η des Tabellenspeichers 9 überein.

Wenn S3 signalisiert hat, daß eine Zeile des Tabellenspeichers 9 gefüllt wurde, lassen sich durch vorübergehende Unterbindung des Signals S2 durch die Ablaufsteuerung einzeln gestaltete Meßläufe realisieren.

Zwischen denselben kann eine Positionsverlagerung entweder durch Zurückpositionieren mit einem Lagerregelkreis oder durch zeitweilige Eingabe eines veränderten Summanden am Eingang F des Modifikators 4 erfolgen. Letzteres kann auch geschehen, wenn das Signal S2 nicht unterbrochen wird, so daß die Meßläufe kontinuierlich stattfinden. Mit dem veränderten Summanden wird der gequantelte Positionsmeßwert innerhalb des Positionsabschnitts As verschoben. Auf diese Weise werden mehrere repräsentative Positionsmeßwerte erzeugt, die den tatsächlichen Fehlerverlauf besser berücksichtigen als es ein einziger Positionsmeßwert vermag.

Im Anschluß an die Meßläufe finden Berechnungsvorgänge statt, wobei das Signal S2 entfällt und das Positionsmeßsystem 2 im Stillstand verharrt. Dabei werden vom Subtrahierglied 10 die Abweichungen der im Tabellenspeicher 9 abgelegten Geschwindigkeitswerte von der Sollgeschwindigkeit festgestellt, vom Summierglied 10 zum Fehler des Positionlermeßwerts im jeweiligen Positionsabschnitt As aufsummiert und auf dom gleichen Speicherplatz des Tabellenspeichers 12 wie im Tabellenspeicher 9 abgelegt. Die in jeweils einer Spalte des Tabellenspeichers 12 abgelegten Positionsmeßwerte werden aufsummiert und durch die im Geber 15 eingespeicherte Zeilenanzahl η des Tabellenspeichers 12 dividiert. Als Quotient entsteht der mittlere Fehler des Positionsmeßwerts. Er wird im Addierer 16 gegen den bisher im Korrekturwertspeicher 7 auf dem entsprechenden Speicherplatz abgelegten Korrekturwert aufgerechnet und als neu gültiger Korrekturwert im Korrekturwertspeicher 7 abgelegt.

Der Korrekturwertspeicher 7 und die Tabellenspeicher 9 und 12 lassen sich alternativ zum Zähler 19 auch vom Adreßgeber 21 aus adressieren.

Claims (1)

1. Schaltungsanordnung zur Korrekturwertermittlung bei einem Positionsmeßsystem mit periodischer Teilung mit einem Korrekturwertspeicherund mit einem Addierglied zu\Bildung korrigierter Positionsmeßwerte, gekennzeichnet dadurch, daß eine Signalquelle (5) mit einem nachgeordneten Modifikator (4) für eine Sollgeschwindigkeit von Einstelläufen und Meßläufen des Positionsmeßsystems (2) vorgesehen ist, der Modifikator (4) über ein Differenzierglied (8) am Addierglied (6) angeschlossen und mit einem Aktivierungseingang für die Einstelläufe sowie mit einem Aktivierungsausgang für die Meßläufe versehen ist, ein Tabellenspeicher (9) am Differenzierglied (8) und ein Quantelungsglied (17) mit einem nachgeordneten Identifikator (26) für einen vorbestimmten Korrekturwegabschnitt in einer Teilungsperiode am Positionsmeßsystem (2) und an der Signalquelle (5) angeschlossen ist, für dip Meßläufe ein mit dem vorbestimmten Korrekturwegabschnitt synchronisierter erster Zähler (19) für die Spaltadressierung des Tabellenspeichers (9) sowie ein abhängig vom Übertragungssignal des ersten Zählers (19) betriebener zweiter Zähler (34) für die Zeilenadressierung des Tabellenspeichers (9) dem Identifikator (26) nachgeordnet sind, ein Subtrahierglied (10) mit seinem Minuendeneingang an der Signalquelle (5) sowie mit; seinem Subtrahendeneingang am Tabellenspeicher (9) und der Adreßeingang des Korrektürwertspeichers (7) am Quantelungsglied (17) angeschlossen ist.

   Hierzu 5 Seiten Zeichnungen