DE1900260B2 - Ortsveraenderungsmessvorrichtung - Google Patents

Description

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 5° Vorrichtung ist.

zeichnet, daß ein Schalter (S) vorgesehen ist, durch Die vollständige oder partielle Asymmetrie läßt sich

den während einer Anlaßperiode beim Einschalten nämlich nicht einfach durch Glättung des Abtastsignals der Vorrichtung eine feste Steuerspannung den in einem Tiefbandpaßfilter und durch Vergleich mit dem Vergleichsschaltungen (5,6) zugeführt wird. halben Wert der Scheitelspannung eines erhaltenen

S5 Rechtecksignals bestimmen, denn das Signal ist

ortsabhängig (statischer Abnehmer) und kann somit

während längerer Zeit einen bestimmten Wert beibehalten. Es könnten sonst zu Unrecht örtliche Signalzu-

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen stände als eine Asymmetrie betrachtet werden, so daß der Größe und der Richtung von Ortsveränderungen 60 eine unerwünschte Regelung der Einstellung der eines in bezug auf einen anderen Gegenstand Abtastorgane eintreten würde.

bewegbaren Gegenstandes mittels mindestens zweier in Es ist daher, da die Symmetrie im dynamischen

einem bestimmten Abstand voneinander auf einem der Zustand bewahrt werden soll, bei der Vorrichtung nach Gegenstände befestigter Abtastorgane, gemäß dem der Erfindung notwendig, daß die Zählimpulse am Oberbegriff des Anspruchs 1 Solche Vorrichtungen sind 65 Ausgang des Diskriminators eine Wiederholungsfrebekannt (DT-AS 10 60 609) und werden auch Verschie- quenz aufweisen, die hinreichend hoch ist, so daß mit bungsvorrichtungen mit statischen Abnehmern genannt, Bestimmtheit nicht ein ortsabhängiger Signalzustand als da dabei die von den Abtastorganen stammenden eine Asymmetrie, sondern die reelle Asymmetrie der

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Je in Betracht gezogen wird. Dies erfolgt in nach der Erfindung dadurch, daß die

ungen durch die gleichgerichteten

gesteuert werden. Die Frequenz der ^ muß hinreichend hoch sein, um am Ausgang «ks Gleichrichters eine für die Vergleichs- «*allsfflgen effektive Steuerspannunn zu erhalten. *ggj Asymmetrie eines Abtastsignals ist diese durch J₀₁ gechtecksignalbildner auch in dem Rechtecksignal «wfeuiden. Letzteres wird einer Vergleichsschaltung «Lefübrt Am Ausgang der Vergieichsscha'tung ent- Zfte dann ein Signal, das als Regelsignal für die ttgkrwzeinstellungdes Abtastorgans benutzt wird. Die Referenzeinstellspannung oder der -strom des Abtastorgans wird dadurch derart geändert, daß ein ^metrisches Ausgangssignal erhalten wird. Die Mittel JJjr Änderung des (der) Referenzeinsteilstroms oder .spannung bestehen z.B. aus einem Potentiometer. Jessen Abgriff von einem an sich vom Regelsignal «steuerten Motor angetrieben wird. ze

Vfenn die Meßlineale an den rdativ bewegbaren Gegenständen verschmutzt sind, tritt eine sich schnell jndernde Asymmetrie im Abtastsignal beim Passieren j_er verschmutzten Steilen auf. Dazu ist eine schnelle Regelung des Referenzeinstellsignals notwendig. Zu diesem Zweck kann in einer weiteren Ausbildung der Erfindung das Regelsignal der Vergleichsschaltung einen Vor- und Rückwärtszähler steuern, wobei der Zustand des Zählers über einen Digital-Analog-Wandler das erwünschte Referenzeinstellsignal liefert. Es sei bemerkt daß bei Vorrichtungen nach der Erfindung im allgemeinen zwei Abtastorgane statt vier w.e bei der bekannten Vorrichtung genügen, da es durch die effektive Regelung nach der Erfindung nicht notwendig ist eine solche Kombination von Abtastsignalpaaren zu benutzen, daß auf diese Weise bereits ein Teil der Asymmetrie beseitigt wird. Eine hinreichende Beseitigung der Asymmetrie läßt sich durch die Vorrichtung nach der Erfindung pro Abtastorgan erzielen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt
P ig. 1 eine erste Ausführungsiorm. F i g. 2 eine zweite Ausführungsform und Fig.3 eine bei den Ausführungsformen gemeinsame Einzelheit

Entsprechende Einzelteile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

In Fig. 1 bezeichnen 11 und 12 Photozellen einer opto-photoelektrischen Ortsveränderungsmeßvorrichtung, deren Meßlineale und deren optisches System nicht dargestellt sind. Die Photozellen 11 und 12 sind je für sich in eine Brücke A bzw. B eingefügt. Die Brücke A enthält weiterhin einen Widerstand 13, einen Widerstand 14, der auch eine Photozelle sein kann, und ein Potentiometer 9. Die Brücke B enthält ferner einen Widerstand 15, einen Widerstand 16, der ebenfalls eine Photozelle sein kann, und ein Potentiometer 10. Die Brücken sind an Klemmen a und b einer nicht dargestellten Speisequelle angeschlossen. Die Ausgangsklemmen der Brücke A sind mit den Eingängen eines Differenzverstärkers 1 mit nachgeschalteten. Rechtecksignalbildner la verbunden. Der Rechtecksignalbildner la liefert Rechteckabtastsignale S₀ und S_n, die einem Diskriminator 3 zugeführt werden. Die <\s Ausgangsklemmen der Brücke B sind mit den Eingängen eines Differenzverstärkers 2 mit nachgeschaltetem Rechtecksignalbildner 2a verbunden. Der Rechtecksignalbüdner 2a liefert Rechteckabtasisignale ·£» und Sg₀, die ebenfalls dem Diskriminator 3 zugeführt werden. In dem Diskriminator 3 werden die Signale S₀, S<* S90 und Έ90 mittels eines !ogischen Netzwerkes in Vorwärts- oder Rückwärtszählimpulse an den Klemmen H, 7 je nach der Verschiebungsrichtung umgewandelt. Ein solcher Diskriminator ist z.B. in der niederländischen Patentanmeldung 66 11 688, F i g. 3 beschrieben. Die Vor- und Rückwärtszählimpulse werden durch ein ODER-Gatter Aa einer Gleichrichtschaltung 4 zugeführt. Bei hinreichend hoher Frequenz der Vor- oder Rückwärtszählimpulse liefert die Gleichrichtschaltung 4 ein Steuersignal für die Vergleichsschaltungen 5 und 6. Der Vergleichsschaltung 5 werden die miteinander zu vergleichenden Signale S₀ und So, gegebenenfalls nach Durchgang durch ein Tiefbandpaßfilter, zugeführt Der Vergleichsschaltung 6 werden die miteinander zu vergleichenden Signale .S90 und S90, gegebenenfalls nach Durchgang durch ein Tiefbandpaßfilter, zugeführt Bei einem Unterschied zwischen den mittleren Werten, also beim_Auftreten einer Asymmetrie der SO-, So- bzw. Sg₀-, Äo-Signa!e, erscheint in Abhängigkeit von der Richtung der Asymmetrie ein Regelsignal an einem der Ausgänge der Vergleichsschaltungen 5 bzw. 6. Die Vergleichsschaltung 5 ist mit einem Motor 7 und die Vergleiclisschaltung 5 ist mit einem Motor 8 verbunden Die Motoren weraen von den auftretenden Regelsignalen gesteuert. Der Motor 7 treibt den Abgriff des Poteniiometers 9 und der Motor 8 treibt den Abgriff des Potentiometers 10 an. Die Regelsignale bestimmen somit über die Motoren 7 bzw. 8 die Lagen der Potentiometer 9 und 10. Dadurch werden die betreffenden Brückeneinstellungen geändert, so daß die Refer.-nzeinstellspitnnungen für die Phmozellc.i 11 (und gegebenenfalls 14) bzw. 12 (und gegebenenfalls 16) sich derart ändern, daß die Asymmetrien beseitigt werden.

F i g. 2 zeigt eine Vorrichtung zur schnellen Regelung des Referenzeinstellsignals für ein Abtastorgan.

Die Regelsignale der Vergleichsschaltungen 5 und 6 werden UND-Gattereingängen von Vor- und Rückwärtszählern 17 bzw. 18 zugeführt. Es wird diesen auch ein Taktimpulssignal c. zugeführt, das einem nicht dargestellten Taktimpulsgenerator entnommen wird. Wenn ein Regelsignal positiv oder negativ vorhanden ist, werden über einen UND-Gattereingang dem Zähler 17 bzw. 18 Taktimpulse zugeführt, der in Abhängigkeit von dem Vorzeichen des Regelsignals die Impulse vorwärts oder rückwärts zählt. Die Zustände der Zähler 17 und 18 werden in Digital-Analog-Wandlern 19 bzw. 20 in eine analoge Referenzeinstellspannung umgewandelt, die hier z. B. einem Eingang des Differenzverstärkers 1 bzw. 2 zugeführt wird. Auf diese Weise läßt sich eine sehr schnelle Anpassung der Referenzeinstellspannung für die Abtastorgane bewerkstelligen, so daß auch die Asymmetrie infolge örtlicher Verschmutzung von Meßlinealen behoben wird. Im Zusammenhang mit dieser Möglichkeit einer schnellen Anpassung sei bemerkt, daß ein solches System sich auch bei Laser-Meßsystemen verwenden läßt, in denen außer dem Hauptmodus noch schwach ein höherer oder niedrigerer axialer Modus im Lasersignal vorhanden ist, wodurch örtliche Modulationsunterschiede des lnterferenzmusters auftreten können. Der Einfluß solcher örtlichen Modulationsunterschiede kann durch ein solches, schnell wirkendes Regelsystem behoben werden.

F i g. 3 zeigt schematisch die Einzelteile 4a, 4, 5 (bzw.

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6) der Vorrichtung nach der Erfindung. Das ODER-Gatter 4a wird durch den Transistor T\ mit nachgeschalteter Verstärkerstufe mit dem Transistor 7} gebildet. Die Klemmen 30 und 31 bilden den Eingang, mit dem die Vor- und Rückwärtszählausgänge T und H des Diskriminator 3 verbunden sind. Dem ODER-Gatter folgt die Gleichrichtschaltung 4 mit der Diode D und einer Widerstand-Kondensator-Schaltung ÄCmit nachgeschaltetem Emitterfolgetransistor T₃. An der Klemme 32 (Schalter S in der Lage Sz, siehe weiter unten) erscheint bei einer hinreichenden Ladung des Kondensators C das gleichgerichtete Steuersignal für die Vergleichsschaltung 5 (bzw. 6). Eine Vergleichsschaltung kann wie folgt ausgebildet sein: Das Steuersignal des Gleichrichters 4 liegt an der Basis eines Transistors Γ4, der in der gemeinsamen Emitterleitung zweier Transistoren 7s und 7e vorhanden ist Den Basen dieser Transistoren werden die Signale S₀, S₀, (S90. So) zugeführt. Die ÄC-Schaltungen bilden Tiefbandpaßfilter. Diese sind gegebenenfalls entbehrlich, da ein Motor 7 (oder 8) an sich eine Tiefbandpaßkennlinie aufweist. Bei Asymmetrie der S₀-, S₀-(SbO-, 3»r)Signale entsteht in Abhängigkeit von der Richtung der Asymmetrie an dem Kollektor des Transistors T₅ oder des Transistors T₆ ein Regelsignal für den Motor. Der Motor wird links oder rechts herum gedreht, wodurch der Potentiometerabgriff auf- oder abwärts bewegt wird.

Es sei bemerkt, daß es in praktischen Fällen notwendig sein kann, eine Aniaßschaltung zuzuordnen. Beim Abschalten der ganzen Vorrichtung bleiben die Motoren 7 und 8 der Ausführungsform nach Fig. 1 selbstverständlich stehen, so daß die Abgriffe der Potentiometer 9 und 10 am Ende des Arbeitstags in ihrer Lage stehen bleiben. Bei Neueinschaltung am nächsten Tag können die Umstände sich derart geändert haben, daß diese Einstellung vollkommen falsch ist, sogar in dem Maße, daß durch außerordentliche Asymmetrie keine Zählimpulse mehr entstehen, wodurch die Regelung nicht wirksam wird.

Die Zähler (17,18) der Ausführungsform nach F i g. 2 fallen in eine beliebige Lage beim Einschalten, wenn keine besonderen Elemente verwendet werden. Auch dies kann zu Unwirksamkeit führen.

Dies läßt sich durch einen Schalter S einfach lösen, der in F i g. 3 dargestellt ist. Wird beim Einschalten der Maschine der Schalter Sin die Lage Si gedreht und wird gleichzeitig der Abnehmer bewegt, so ist die Regelung infolge einer hinreichenden Spannung am Punkt 33 zwischen den Widerständen R\ und Ri wirksam obgleich, wie gesagt, noch keine Zählimpulse vorliegen können. Nach kurzer Zeit ist die Symmetrie eingestelli und es erscheinen Zählimpulse, so daß der Schalter Sir die normale Lage S2 gedreht werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Signale beim Stillstand Gleichstromsignale sind Sie

   Patentansprüche: werden häufig für Messungen an Werkzeugmaschinen

   ^H u. dgl verwendet Es werden dabei mindestens zwei,

   1, Vorrichtung zum Messen der Größe und aber vorzugsweise vier Abtastorgane verwendet, deren Richiung von Ortsveränderungen eines in bezug auf 5 Ausgangssignale paarweise ui Differenzverstärkern einen anderen Gegenstand bewegbaren Gegenstan- derart kombiniert werden, daß eine etwaige Asymmedes mittels mindestens zweier in einem bestimmten trie der Signale wen.gstens teilweise beseitigt wird Die Abstand voneinander auf einem der erwähnten Abtastorgane können opto-photoelektnsche, induktive Gegenstände befestigter Abtastorgane, in denen bei oder kapazitive Abtastorgane sein Asymmetrie der relativer Ortsveränderung der Gegenstände gegen- io Signale der Abtastorgane bringt.beiι der weiteren einander phasenverschobene Wechselsignale ent- Verarbeitung dieser Signale nach den Rechtecksignalstehen, die je einem Differenzverstärker mit bildern in dem Diskriminator Meßfehler mit sich und nachgeschaltetem Rechtecksignalbildner zugeführt kann sogar die Signale vollständig verschwinden lassen, werden und wobei jedem Differenzverstärker Die Asymmetrie ist auf Temperaturschwankungen und andererseits ein Referenzeinstellsignal zugeführt 15 Alterung der Abtastorgane, z. B. Änderung des tempewird und wobei weiter die Ausgänge jedes raturabhängigen Dunkelstroms, und die von Tempera-Rechtecksignalbildners mit einem Diskriminator, in tür und Alterung abhängige Empfindlichkeit von dem die von den Rechtecksignalbildnern stammen- Photozellen in opto-photoelektnschen Abtastorganen den Signale in Vor- oder RückwärtszähUmpulse und weiterhin auf Verschmutzung der Meßlineale auf umgewandelt werden, verbunden sind, dadurch 20 der Werkzeugmaschine und auf Änderung der Heiliggekennzeichnet, daß parallel zum Ausgang keit der Lampe zurückzuführen.

   des Diskriminators (3) eine Gleichrichtschaltung (4) In der Praxis hat sich ergeben, daß mit der bekannten

   vorgesehen ist, daß die in der Gleichrichtschaltung Vorrichtung eine vollständige und zuverlässige Beseiti-(4) gleichgerichteten Zählimpulse des Diskrimina- gung der Asymmetrie nicht erzielt werden kann. Infolge tors (3) als Steuersignal zusammen mit den den 25 von Charakteristikunterschieden der Abtastorgane. Rechtecksignalbildnern (\a, 2a) entstammenden insbesondere bei Photozellen, treten nachteilige Fehler Rechtecksignalen Vergleichsschaltungen (5,6) züge- auf.

   führt werden, derart, daß auf Grund dieser Signale in Der Anmeldung liegt daher die Aufgabe zugrunde.

   jeder der Vergleichsschaltungen (5,6) die Symmetrie auf einfache Weise eine vollständige und auch eines Rechtecksignals bestimmt und bei Asymmetrie 30 zuverlässige Beseitigung der Asymmetrie zu erzielen, ein Regelsignal erzeugt wird, welches Mitteln zum Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß parallel Ändern des genannten Referenzeinstellsignals des zum Ausgang des Diskriminators eine Gleichrichtschal-Abtastorgans(11,12) zugeführt wird. tung vorgesehen ist, daß die in der Gleichrichtschahung
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- gleichgerichteten Zählimpulse des Diskriminators als zeichnet, daß die Mittel zum Ändern des Referenz- 35 Steuersignal zusammen mit den den Rechtecksignalbildeinstellsignals des Abtastorgans (11 bzw. 12) einen nern entstammenden Rechtecksignalen Vergleichs-Motor (7 bzw. 8) und ein Potentiometer (9 bzw. 10) schaltungen zugeführt werden, derart, daß auf Grund enthalten, wobei der von dem Regelsignal einer diese·· Signale in jeder der Vergleichsschaltungen die Vergleichsschaltung gesteuerte Motor einen Abgriff Symmetrie eines Rechtecksignals bestimmt und bei des Potentiometers antreibt. 40 Asymmetrie ein Regelsignal erzeugt wird, welches
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekenn- Mitteln zum Ändern des genannten Referenzeinstelisizeichnet, daß die Mittel zum Ändern des Referenz- gnals des Abtastorgans zugeführt wird,
   einstellsignals des Abtastorgans (11 bzw. 12) einen Durch diese Maßnahmen ergibt sich der Vorteil, daß von dem Regelsignal einer Vergleichsschaltung (5 die Bewahrung der Symmetrie im dynamischen Zustand bzw, 6) gesteuerten Vor- und Rückwärtszähler (17 45 schon mit einer im Vergleich zur bekannten Vorrichtung bzw. 18) und einen Digital-Analog-Wandler (19 bzw. kleinen Anzahl von Abtastorganen in der Nähe der 20) enthalten, und daß der Ausgang des Digital-Ana- Meßlineale erreicht werden kann, und daß außerdem die log-Wandlers(19bzw. 20) das Referenzeinstellsignal Weiterverarbeitung mit der erfindungsgemäßen Vorliefert, richtung nicht komplizierter als mit der bekannten