DE1074709B

DE1074709B - Process for measured value conversion for scale-dependent positioning of movable elements

Info

Publication number: DE1074709B
Application number: DENDAT1074709D
Authority: DE
Inventors: Berlin-Zehlendorf Dr.-Ing. Peter Konrad Hermann
Original assignee: LICENTIA Patent-Verwaltungs-G.m. b. IL, Frankfurt/M
Publication date: 1960-02-04

Description

Verfahren zur Meßwertumformung für maßstabsabhängige Positionierung bewegbarer Elemente Bei der Positionierung der bewegbaren Elemente von Maschinen oder anderen Regel einrichtungen nach Maßgabe von Programmen, die z. B. von einem Magnetband abgenommen werden, erfolgt die Nachlaufsteuerung der Elementantriebe auf Grund des Soll-Ist-Vergleiches von Programmsollwert und Istwert der Elementposition. Process for measured value conversion for scale-dependent positioning movable elements When positioning the movable elements of machines or other control facilities in accordance with programs that z. B. from one Magnetic tape are removed, the follow-up control of the element drives takes place on the basis of the nominal / actual comparison of the program nominal value and the actual value of the element position.

Als Maßstab für die Abtastung des Istwertes der Position sind bereits die verschiedenartigsten Speicher und Tastköpfe bekanntgeworden. Es gibt Magnetbänder, die mit feldabhängigen Meßköpfen abgetastet werden, ferner optische Maßstäbe mit fotoelektrischer Abtastung und schließlich induktive Systeme, wie das Induktosyn und andere. As a yardstick for scanning the actual value of the position are already the most diverse memories and probes have become known. There are magnetic tapes which are scanned with field-dependent measuring heads, and also with optical scales photoelectric scanning and finally inductive systems such as Induktosyn and other.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Meßwertumformung für maßstabsabhängige Positionierung bewegbarer Elemente nach Maßgabe von Programmen. Die Erfindung besteht darin, daß die Periodizität des Maßstabes durch die Wellenlänge einer gewundenen Rille festgelegt wird. Zweckmäßig wird die Abtastung an zwei um eine halbe Periode des Maßstabes unterschiedlichen Abtastpunkten vorgenommen, deren Differenzauslenkung zur Aussteuerung des Meßwertumformers dient. Ferner wird vorgeschlagen, zwei gegenläufig abgetastete Rillen nebeneinander anzug ordnen. Einer weiteren Ausbildung entsprechend lenken die die Rillen abtastenden Nadeln kleine Spiegel aus, deren Drehwinkel lichtelektrisch abgenommen wird. Die Nadelbewegung kann zweckmäßig auch durch Gitterblenden oder durch induktive, kapazitive oder ohmische Meßwertumformer wegabhängig erfaßt werden. The invention relates to a method for converting measured values for scale-dependent positioning of movable elements in accordance with programs. The invention is that the periodicity of the scale by the wavelength a winding groove is set. It is useful to scan at two half a period of the scale made different sampling points, their The differential deflection is used to control the transducer. It is also proposed that Arrange two grooves scanned in opposite directions next to each other. Another training accordingly, the needles scanning the grooves deflect small mirrors, whose Rotation angle is picked up photoelectrically. The needle movement can also be useful by means of grille panels or by inductive, capacitive or ohmic transducers can be recorded as a function of travel.

I)as erfindungsgemäße Verfahren weist gegenüber den bekannten Verfahren folgende Vorteile auf: t. Die vom Maßstab auf den Abtaster primär übertragene Meßleistung und Stellarbeit ist um viele Größenordnungen höher als die energetische Kopplung bei allen anderen Verfahren. Daher ist die Störanfälligkeit geringer und das Signalrauschverhältnis besser als bei diesen. Dieser Vorteil macht sich besonders bei der Abtastung mit beliebig kleiner Abtastgeschwindigkeit beim Einlauf in den Sollwert vorteilhaft bemerkbar im Vergleich mit den Schwierigkeiten bei dem Magnetverfahren. I) as the method according to the invention differs from the known methods the following advantages: t. The measurement power primarily transferred from the scale to the scanner and control work is many orders of magnitude higher than the energetic coupling in all other procedures. Therefore, the susceptibility to interference is lower and the signal-to-noise ratio is lower better than these. This advantage is particularly evident when it comes to scanning Any lower scanning speed when entering the setpoint is advantageous noticeable in comparison with the difficulties in the magnet process.

2. Es wird die schwierige und teure Herstellung optischer feingeteilter Maßstäbe vermieden. Die nach Art einer Grammophonspur ausgebildete Rille als Maßstab ist gegen Störungen durch Verschmutzung weit unempfindlicher als der optische Maßstab gleich feiner Teilung.2. It becomes difficult and expensive to manufacture optical finer Avoided standards. The groove, shaped like a gramophone track, serves as a yardstick is far less sensitive to interference from pollution than the optical scale equal fine division.

3. Die Teilung kann sehr viel enger ausgeführt werden als beispielsweise bei dem Induktosyn.3. The division can be made much narrower than, for example at the Induktosyn.

1. Bezüglich der Materialwahl für die gewundene Rille und die Tastspitze stehen langjährige technologische Erfahrungen und Vorkenntnisse zur Verfügung. Der Rauschpegel (das Nadelgeräusch) ist äußerst niedrig ünd genauestens bekannt, so daß man die Vermeidung von Fehlsignalen sicher beherrscht.1. Regarding the choice of material for the sinuous Groove and the stylus tip Many years of technological experience and previous knowledge are available. Of the Noise level (the needle noise) is extremely low and well known, so that the avoidance of false signals can be safely mastered.

Der erfindungsgemäße Meßwertumfor1ller, der die Bewegungen der Nadel in elektrische Signale umsetzt, kann im allgemeinen nicht die sonst üblichen piezoelektrischen oder induktiven Verfahren benutzen, da die Signalgebung wegabhängig und nicht geschwindigkeitsabhängig sein soll, um auch statisch abtasten zu können. Es sind aber an sich alle als Weggeber geeigneten Meßwertumformer anwendbar, z. B. induktive oder kapazitive Geber mit Trägerfrequenzmodulation, optische Verfahren mit Spiegelablenkung, Gitterblenden oder Polarisationsfilter zur mechanischen Lichtflußsteuerung usw. The transducer according to the invention, which controls the movements of the needle converts it into electrical signals, the otherwise common piezoelectric signals cannot generally be used or use inductive methods, since the signaling is path-dependent and not speed-dependent should be in order to be able to scan statically. But they are all in themselves as path givers suitable transducer applicable, e.g. B. inductive or capacitive encoder with Carrier frequency modulation, optical methods with mirror deflection, grating diaphragms or polarization filters for mechanical light flow control, etc.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. The invention is illustrated below with reference to one in the drawing Embodiment explained in more detail.

Als Beispiel ist ein nadelgesteuerter spiegeloptischer, lichtelektrischer Meßwertumformer gewählt, der in Verbindung mit einer doppelten Maßstabsrille nach Art einer Grammophonspur eine vorteilhafte Ausführung darstellt. An example is a needle-controlled mirror-optical, photo-electric Measuring transducer selected, which in connection with a double scale groove according to Type of a gramophone track represents an advantageous embodiment.

Auf dem feststehenden Teil 1 einer Maschine od. dgl. ist ein Maßstab angeordnet, der aus zwei im Gegentakt ausgelenkten Rillen 2, 3 besteht. Am bewegbaren Teil der Maschine ist ein Tastkopf befestigt, der aus den folgenden einzelnen Elementen besteht, deren Halterung jedoch nicht weiter dargestellt ist. On the stationary part 1 of a machine or the like is a scale arranged, which consists of two grooves 2, 3 deflected in push-pull. On the movable Part of the machine is a probe head that is made up of the following individual elements exists, but the bracket is not shown further.

Der Tastkopf besteht aus den beiden Nadeln 4, 5, die um die Achsen 6 drehbar gelagert sind und Ablenkspiegel 7, 8 tragen. Das Licht einer Lampe 9 wird durch die Linse 10 auf Spiegel 7 geworfen, von hier auf Spiegel 8 reflektiert und von hier aus wieder divergierend ein zweites Mal auf die Linse 10 geworfen, die es wiederum auf der Fotozelle 11 sammelt. Zwischen 10 und 11 ist eine etwa den halben Lichtfluß einseitig abdeckende Blende 12 geschaltet. Der von der Blende abgedeckte Lichtfluß ändert sich proportional der Winkeldifferenz zwischen den beiden Spiegeln 7, 8, so daß auch die Beleuchtung der Fotozelle meßwertabhängig, und zwar praktisch linear, ausgesteuert wird. Der ganze Tastkopf wird leicht gegen das Teil 1 gedrückt. Die Spiegel 7, 8 führen nach Maßgabe der Wellenlänge der Spuren 2 3 und der Geschwindigkeit des bewegbaren Teiles der Maschinen gegenläufige Schwingbewegungen aus, durch die der auf die Fotozelle 11 reflektierte Lichtstrahl um den vierfachen Winkel der einzelnen Spiegel ablenkung ausgelenkt wird und der Lichtfluß der Fotozelle durch die Blende 12 entsprechend moduliert wird. The probe head consists of the two needles 4, 5 around the axes 6 are rotatably mounted and deflecting mirror 7, 8 wear. The light a lamp 9 is thrown through the lens 10 onto mirror 7, from here onto mirror 8 reflects and from here diverges a second time onto the lens 10 thrown, which in turn collects it on the photocell 11. Between 10 and 11 is an aperture 12 covering about half the light flux on one side is switched. The from the aperture covered light flux changes proportionally to the angle difference between the two mirrors 7, 8, so that the lighting of the photocell is also dependent on the measured value, and that is practically linear, is controlled. The whole probe head is slightly against the part 1 pressed. The mirrors 7, 8 lead in accordance with the wavelength of the tracks 2 3 and the speed of the moving part of the machine oscillating movements in opposite directions from, through which the light beam reflected on the photocell 11 is fourfold Angle of the individual mirror deflection is deflected and the light flux of the photocell is modulated accordingly by the diaphragm 12.

Bei kleinen Ungenauigkeiten in der Geradführung des Tastkopfes durch das bewegbare Teil bewegen sich die Spiegel zwar auch. aber gleichsinnig. so daß der Lichtfluß auf die Fotozelle hierdurch nicht beeinflußt wird. Die Spiegel befinden sich im optischen Strahlengang in Brennpunktnähe und können sehr klein gemacht werden. Die Achsen 6 sind aus Darstellungsgründen gewählt und können durch übliche Federgelenke ersetzt werden. In the case of small inaccuracies in the straight guidance of the probe head through the moving part moves the mirrors too. but in the same direction. so that the light flow to the photocell is not influenced by this. The mirrors are located are close to the focal point in the optical beam path and can be made very small. The axes 6 are chosen for the sake of illustration and can be replaced by conventional spring joints be replaced.

PATENTANSPRflCHE: 1. Verfahren zur Meßwertumformung für maßstabsabhängige Positionierung bewegbarer Elemente nach Maßgabe von Programmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Periodizität des Maßstabes durch die Wellenlänge einer gewundenen Rille festgelegt wird. PATENT CLAIMS: 1. Process for converting measured values for scale-dependent Positioning of movable elements according to programs, characterized in that that the periodicity of the scale by the wavelength of a winding groove is determined.

Claims

2. The method according to claim 1, characterized in that the scanning made at two sampling points different by half a period of the scale whose differential deflection is used to control the transducer.

3. The method according to claim 1, characterized in that two counter-rotating scanned grooves are arranged side by side.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the the needles scanning the grooves deflect small mirrors, the angle of rotation of which is photoelectric is removed.

5. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the Needle movement through grid diaphragms or through inductive, capacitive or ohmic Transducer is recorded as a function of travel.

Considered publications: W. Schmid, »Automatologie«, Verlag Carl Hanser, Munich, 1952, pp. 217 to 220.