JP2003156366A - 位置測定装置のコントロール装置 - Google Patents
位置測定装置のコントロール装置Info
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Abstract
警告を発生可能にする、位置測定装置の少なくとも1つ
の走査信号の振幅高さをコントロールするためのコントロール
装置を提供する。 【解決手段】 位置測定装置の少なくとも1つのアナロ
グ式の走査信号(S1〜S4)の振幅高さをコントロールする
ためのコントロール装置であって、走査信号(S1〜S4)の
振幅高さを設定し、かつ、この走査信号に依存した振幅
信号(A)を発生させるための検出器手段(11)と、
所定の基準信号(F)との振幅信号(A)の比較によっ
て偏差信号(B)を形成するための手段(12)と、偏
差信号(B)に依存して警告を行なうための警告手段
(13)と、を有するコントロール装置において、偏差信号
(B)が小さい場合に、偏差信号(B)の変化が警告の
変化を僅かにしか生じさせないか、又は全く生じさせな
いように、またこれに対して偏差信号(B)が大きい場
合に、偏差信号(B)の変化が警告の変化を大きく生じ
させるように偏差信号(B)に種々に重み付けをするた
めの評価装置(14)が設けられていることによる。
Description
念による位置測定装置の少なくとも1つのアナログ式の
走査信号の振幅高さをコントロールするためのコントロ
ール装置、並びに、請求項12の上位概念によるコント
ロール装置により振幅高さを介して警告を発生させるた
めの方法に関する。
定装置の組立ての際に必要である。信号品質、従って測
定精度は、著しく、スケールに対して相対的な走査ヘッ
ドの精確な調整に依存する。増分式の位置測定装置にお
いて高い精度を保証するため、走査ヘッドによって発生
させられた走査信号は、高くて同じ振幅を、並びに90
°の相互の位相のズレを備えるべきである。振幅は、本
質的にスケールに対する走査ヘッドの位置によって、即
ち、スケールに対して相対的な、測定方向に対して垂直
な走査ヘッドの間隔、捩じれ及び横方向へのズレによっ
て設定される。
タは、国際公開第90/02956号パンフレットによ
れば、オシロスコープでもって表現することができる。
このため、90°だけ互いに位相をずらされた2つの走
査信号が、デュアルトレースオシロスコープの2つの通
路に供給され、従って、画面に、リサジューの図形が発
生させられる。リサジューの図形の半径は、2つの走査
信号の振幅並びに位相関係のための尺度である。
よれば、走査信号は、振幅値を限界値と比較するコント
ロール装置に供給される。振幅値が限界値の下にある場
合は、警告として、走査ヘッドがスケールに対して不正
に取り付けられていることのために使用されるインジケ
ータが起動される。その際、コントロール装置が、もっ
ぱら、走査ヘッドが正確又は不正確に取り付けられてい
るかどうかの警告を与える情報を出力することが重要で
ある。
るのではなく、利用者にとって、信号の傾向に関する警
告を利用者が受けることも有利であることは、既に認め
られている。このため、欧州特許公開公報第1 126
248号明細書においては、所定の基準値との振幅値
の比較によって偏差信号が形成されるようにすることが
提案されている。この偏差信号は、一方で、走査信号を
一定の振幅高さに再調整するために使用され、他方で、
位置測定装置の機能状態に関する警告として使用され
る。偏差信号は、現下の走査間隔のための尺度であり、
最適な走査間隔を調節するために利用される。例えば光
学的な表示の形で提示される警告は、偏差信号に比例す
る。基準値の範囲内での振幅高さの変化は、基準値から
大きく離間した振幅高さの変化と同じ程度の警告信号に
影響を与える。このことは、スケールに対する位置での
走査ヘッドの調節並びに機能コントロールを困難にす
る。
題は、機能状態に関する良好な情報伝達を許容する警告
を発生可能にする、位置測定装置の少なくとも1つの走
査信号の振幅高さをコントロールするためのコントロー
ル装置を提供することにある。
特徴を有するコントロール装置によって解決される。
ヘッドは請求項10に、また位置測定装置は請求項11
に記載されている。
属請求項に述べられている。
成するための方法が提供されるべきである。
法によって解決される。
を基にした本発明の実施例の以下の説明から明らかにす
る。
ル1並びに走査ヘッド2から成る。スケール1は、例え
ば、その表面に交互に現れる反射領域3.1及び非反射
領域3.2から成る目盛り3を備えるメジャーテープで
ある。走査ヘッド2は、スケール1の目盛り3を測定方
向Xに走査し、その際、90°だけ互いに位相をずらさ
れた複数の周期的なアナログ式の走査信号S1,S2,
S3及びS4を発生させる。これらの走査信号S1〜S
4の振幅高さは、スケール1に対する走査ヘッドの位置
に、特に走査間隔Dに依存する。位置測定装置の機能能
力に関しては、振幅高さが一定の値を下回らないことが
必要である。従って、スケール1に対して相対的な走査
ヘッド2の組立てを行なう際には、振幅が十分な高さを
備えるようにスケール1に対する位置を調節することが
特に重要である。
幅高さは、コントロール装置10でもって監視され、こ
のコントロール装置は、走査信号S1〜S4の振幅高さ
を設定し、かつ、これらの走査信号に依存した振幅信号
Aを発生させるための検出器手段11、所定の基準信号
Fとの振幅信号Aの比較によって偏差信号Bを形成する
ための手段12、偏差信号Bに種々に重み付けをするた
めの評価装置14、並びに重み付けをされた偏差信号B
Gに依存して警告を行なうための警告手段13を備え
る。
この検出器手段は、一方で走査信号S1〜S4が供給さ
れ、他方で制御入力を介して切替え信号U1,U2が供
給されるマルチプレクサ111から成る。切替え信号U
1,U2は、2つのコンパレータ112,113を有す
るコンパレータ回路によって走査信号S1〜S4から発
生させられる。その際、マルチプレクサ111は、走査
信号S1〜S4からそれぞれ最大の振幅を有する走査信
号を選出し、これらの選出された走査信号S1〜S4
を、振幅信号Aである包絡線へと合成する。振幅信号A
は、直接走査信号S1〜S4の瞬間の振幅高さに比例す
る。これに関する信号は、図3に図示されている。
能性は、この振幅信号をA=S12+S22 による計算
によって形成する点にもある。しかしながらこの方法の
場合には、計算機が必要であり、その際、最初に述べた
方法は、計算機がなくても済む。振幅信号Aは例えば独
国特許出願公開第44 28 673号明細書による公
知の整流管回路によっても、並びに公知の最大値設定の
ための方法によっても、走査信号をクロスオーバーさせ
る際に、90°だけこの走査信号に対して位相をずらさ
れた走査信号の瞬間値が振幅信号Aとして引き取られる
ことによって、発生可能である。
の手段12に供給される。これに対し、手段12は振幅
信号Aを所定の基準値Fと比較する。図1に図示されて
いるように、基準信号Fは、特に装置4によって位置測
定装置の供給電圧Vから導出される。
の瞬間の値に依存して種々に重み付けをされ、その際、
重み付けをされた偏差信号BGとして初めて警告手段1
3に供給される。偏差信号Bの重み付けは、偏差信号B
が小さい場合に、即ち、振幅信号Aが僅かにしか基準信
号Fもしくは基準値から逸脱しない場合に、この偏差信
号Bが警告手段13に、このことが偏差信号Bが大きい
場合に行なわれるよりも小さく重み付けをされて供給さ
れるように行なわれる。即ち、評価装置14及び警告手
段13は、偏差信号Bが、警告手段13における値が小
さい場合に、このことが偏差信号Bが大きい場合に行な
われるよりも小さく重み付けをされて表示されるように
配慮する。即ち、評価装置14は、偏差信号Bにおける
変化に対する警告手段13の反応感度が相違するように
配慮する。反応感度は、偏差信号Bが小さい場合に、偏
差信号Bが大きい場合よりも小さい。従って、偏差を表
現するためのスケールは振幅信号Aに依存する。
価装置14及び警告手段13の第1の例は、図4に図示
されている。この回路は、少なくとも1つの、第1のコ
ンパレータ121、従属したダイオード141並びに従
属した警告手段としての光源13から成る。差動増幅器
の形をした第1のコンパレータ121は、基準信号Fと
振幅信号Aとの間の差をB=F−Aとして形成する。こ
のようにして形成されたこの差信号は、値に依存して重
み付けをするためにダイオード141に供給される偏差
信号Bである。ダイオード141は、Bが正である場合
にのみ伝導するようになり、Bにダイオード特性曲線に
応じて重み付けをする。このようにして発生させられた
重み付けをされた偏差信号BGは、図5による信号線図
の左側の支線を、基準信号Fを起点として形成する。図
5からは、基準信号Fからの振幅信号Aの10%〜25
%の偏差に至るまでは、小さな重み付けが行なわれ、偏
差信号Bが大きい場合は大きな重み付けが行なわれる。
重み付けに応じて、電源5を介して制御される光源13
の光度が変化する。図5には、重み付けをされた、光源
13を経る電流ILED に比例する偏差信号Bが、振幅信
号Aに依存して図示されている。即ち、第1のコンパレ
ータ121は、振幅信号Aが基準信号Fよりも小さいか
どうかを確定するために使用される。
大きいかどうかを確定することは有利である。これに対
して、偏差信号B=A−Fを形成する第2の増幅器12
2が使用される。従属したダイオード142は、Bが正
である場合にのみ伝導するようになり、Bに伝導特性に
応じて重み付けをする。このようにして発生させられた
重み付けをされた偏差信号BGは、図5による信号線図
の右側の支線を、基準信号Fを起点にして形成する。
さな重み付けは、この領域B1内での基準信号Fからの
偏差が、利用者に、残りの領域B2内での偏差よりも大
きい程度では示されないという利点を有する。基準値F
の領域B1内での振幅信号Aにおける変動は、警告の変
化を、全く生じさせないか、もしくは僅かにしか生じさ
せない。重み付けは、倍率との偏差信号Bの掛算と比較
可能である。この倍率は、領域B1においては、領域B
2におけるよりも小さい(図5及び7)。倍率は、領域
B1内ではゼロとすることも、又は、領域B1内ではゼ
ロから所定の値に上昇させ、その際領域B2内では一定
のままとすることも、又は、領域B1内では一定の小さ
な値を、また領域B2内では一定の大きな値を備えるこ
ともできる。警告の変化は、従って指数関数による偏差
信号の重み付けは、特に有利である。
有し、その際、領域B1は、基準信号Fの±20%、即
ち±0.1ボルトであり、従って、B1とB2との間の
境界は、約0.5±0.1ボルトである。領域B1内で
倍率が20であり、領域B2内で倍率が200であると
仮定すれば、領域B1内での0.05ボルトだけの振幅
信号Aの変化は、1ボルトだけの、もしくは概して1ユ
ニットだけの重み付けをされた偏差信号BGの変化を、
従って警告の変化を生じさせる。これに対して、領域B
2内での0.05ボルトだけの振幅信号Aの変化は、1
0ボルトだけの、もしくは概して10ユニットだけの重
み付けされた偏差信号BGの変化を、従って警告の変化
を生じさせる。従って、利用者は、領域B2内での走査
ヘッド2の取付けの際に、領域B1と比べて振幅信号A
の傾向に関して増幅された警告を受け取る。これは、取
付けを簡単にする。何故なら、領域B1内では、振幅の
変化が、位置測定装置の機能能力に対する負の影響を何
ら有さないからである。この領域B1内での警告の激し
い変化は、利用者を混乱させ、取付けが不正であると思
わせる。位置測定装置の最適な取付け状態、従って機能
状態を得るためには、領域B1においても振幅信号Aの
傾向が利用者に対する警告として使用可能にされる場合
が有利である。しかしながら、基準値Fの周りの非常に
小さな領域に関する倍率は、一定にゼロとすることもで
きる。
例においては、境界が領域B1と領域B2との間に仮定
される。当然、倍率を連続的に変化させることは特に有
利である。
に取り付けられている発光ダイオード13の光度であ
る。しかしながら、他の警告手段も使用可能である。
例を説明する。偏差信号Bを形成するための手段は、更
にまた差動増幅器123である。この差動増幅器に、2
つのダイオード141,142の平行回路が従属してお
り、これらのダイオードは、偏差信号Bの符号及び値に
依存して、図7に図示された重み付けをされた偏差信号
BGを発生させる。この重み付けをされた偏差信号BG
に比例して、異なった色の2つの発光ダイオード13.
1,13.2の平行回路の形をした発光ダイオードユニ
ットは、電源6により電流ILED でもって制御される。
イオードのように指数的に推移する伝導特性を有する他
の電気部品も、特にトランジスタも、使用可能である。
置において使用可能である。その際、走査信号を発生さ
せるための走査要素は、光電要素、即ち、磁場感受性の
容量式並びに誘導式の要素とすることができる。
が僅かな信号周期内でゆっくりと測定方向Xに移動させ
られる場合に、90°だけ互いに位相をずらされた走査
信号S1〜S4の間のオフセット及び振幅差のような信
号の不正も警告手段13において識別することができ
る。
情報伝達を許容する警告を発生可能にする、位置測定装
置の少なくとも1つの走査信号の振幅高さをコントロー
ルするためのコントロール装置が得られる。
定装置の概略的なブロック回路図を示す。
段 13 警告手段(光源) 13.1,13.2 発光ダイオード 14 評価装置 111 マルチプレクサ 112,113 コンパレータ 121 コンパレータ 122 増幅器 123 差動増幅器 141 ダイオード 142 ダイオード A 振幅信号 B 偏差信号 B1,B2 領域 BG 重み付けをされた偏差信号 D 走査間隔 F 基準信号 ILED 光源13を経る電流 S1〜S4 走査信号 U1,U2 切替え信号 V 供給電圧 X 測定方向
Claims (13)
- 【請求項1】 位置測定装置の少なくとも1つのアナロ
グ式の走査信号(S1〜S4)の振幅高さをコントロー
ルするためのコントロール装置であって、 走査信号(S1〜S4)の振幅高さを設定し、かつ、こ
の走査信号に依存した振幅信号(A)を発生させるため
の検出器手段(11)と、 所定の基準信号(F)との振幅信号(A)の比較によっ
て偏差信号(B)を形成するための手段(12)と、 偏差信号(B)に依存して警告を行なうための警告手段
(13)と、を有するコントロール装置において、 偏差信号(B)が小さい場合に、偏差信号(B)の変化
が警告の変化を僅かにしか生じさせないか、又は全く生
じさせないように、またこれに対して偏差信号(B)が
大きい場合に、偏差信号(B)の変化が警告の変化を大
きく生じさせるように偏差信号(B)に種々に重み付け
をするための評価装置(14)が設けられていることを
特徴とするコントロール装置。 - 【請求項2】 偏差信号(B)の変化が、指数関数によ
る警告の変化を生じさせるように構成されていることを
特徴とする請求項1に記載のコントロール装置。 - 【請求項3】 検出器手段(11)がマルチプレクサ
(111)を有し、このマルチプレクサに、互いに位相
をずらされた複数の周期的な走査信号(S1〜S4)が
接続されており、またこのマルチプレクサが、コンパレ
ータ回路(112,113)を介して、走査信号(S1
〜S4)からそれぞれ最大の振幅を有する走査信号を選
出して走査信号(S1〜S4)の正の半波の包絡線を形
成し、その際、この包絡線を振幅信号(A)とするよう
に構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記
載のコントロール装置。 - 【請求項4】 偏差信号(B)を形成するための手段
(12)が、振幅信号(A)と基準信号(F)との間の
差を形成するための第1のコンパレータ(121)、並
びに、基準信号(F)と振幅信号(A)との間の差を形
成するための第2のコンパレータ(122)から成るこ
とを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のコ
ントロール装置。 - 【請求項5】 評価装置(14)が、ダイオードの伝導
特性を有する電気部品(141,142)であることを
特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のコント
ロール装置。 - 【請求項6】 それぞれのコンパレータ(121,12
2)の出口に、ダイオードの伝導特性を有する半導体部
品(141,142)が配設されていることを特徴とす
る請求項4又は5に記載のコントロール装置。 - 【請求項7】 評価装置(14)の出口に、重み付けを
された偏差信号(BG)が接続しており、この重み付け
をされた偏差信号が、重み付けをされた走査信号(B
G)に比例して警告手段(13)を制御する電源(5,
6)に接続していることを特徴とする請求項1〜6のい
ずれか1つに記載のコントロール装置。 - 【請求項8】 警告手段が光源(13,13.1,1
3.2)であることを特徴とする請求項1〜7のいずれ
か1つに記載のコントロール装置。 - 【請求項9】 警告手段が、振幅信号(A)が基準信号
(F)よりも小さい場合に第1の色で発光し、振幅信号
(A)が基準信号(F)よりも大きい場合に第2の色で
発光する光源ユニット(13.1,13.2)であるこ
とを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載のコ
ントロール装置。 - 【請求項10】 請求項1〜9のいずれか1つによるコ
ントロール装置(10)を有する位置測定装置の走査ヘ
ッド。 - 【請求項11】 走査ヘッド(2)が請求項1〜9のい
ずれか1つによるコントロール装置(10)を有するよ
うに構成されている、スケール(1)とこのスケールを
走査する走査ヘッド(2)を有する位置測定装置。 - 【請求項12】 コントロール装置(10)により位置
測定装置の少なくとも1つのアナログ式の走査信号(S
1,S2,S3,S4)の振幅高さを介して警告を発生
させるための方法であって、 走査信号(S1〜S4)の振幅高さを設定し、かつ、こ
の走査信号に依存した振幅信号(A)を発生させる方法
段階と、 所定の基準信号(F)との振幅信号(A)の比較によっ
て偏差信号(B)を形成する方法段階と、 偏差信号(B)に依存して警告を行なう方法段階と、を
有する方法において、 偏差信号(B)が小さい場合に、偏差信号(B)の変化
が警告の変化を僅かにしか生じさせないか、又は全く生
じさせないように、またこれに対して偏差信号(B)が
大きい場合に、偏差信号(B)の変化が警告の変化を大
きく生じさせるようにすることを特徴とする警告を発生
させるための方法。 - 【請求項13】 偏差信号(B)の変化が、指数関数に
よる警告の変化を生じさせるようにすることを特徴とす
る請求項12に記載の警告を発生させるための方法。
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|---|---|---|---|
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