DE1147763B

DE1147763B - Messeinrichtung mit fotoelektrischer Abtastung von Teilungsmerkmalen

Info

Publication number: DE1147763B
Application number: DEH43604A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Kurt Raentsch; Adolf Wegrauch
Original assignee: Optische Werke A G; M Hensoldt and Soehne Optische Werke AG
Current assignee: Optische Werke A G; Carl Zeiss Sports Optics GmbH
Priority date: 1961-09-09
Filing date: 1961-09-09
Publication date: 1963-04-25
Also published as: GB988014A; CH402427A; US3229103A

Description

Meßeinrichtung mit fotoelektfischer Abtastung von Teilungsmerkmalen Die Erfindung betrifft eine fotoelektrische Meßeinrichtung mit Mitteln zur Kontrolle der Anzeige auf Fehlabtastungen.
Es ist bekannt, daß bei fotoelektrischen Meßeinrichtungen die Verschmutzung eines Maßstabsmerkmais das Meßergebnis verfälscht, weil die fotoelektrische Einrichtung dieses Maßstabsmerkmai beim Durchfahren der Meßstrecke nicht mithhlt.
Um diesen Nachteil zu beseitigen, wurde bereits vorgeschlagen, zwei nach verschiedenen Prinzipien arbeitende Meßeinrichtungen vorzusehen, beispielsweise eine fotoelektrisch arbeitende Einrichtung und eine auf magnetischer Basis arbeitende Einrichtung, wobei sich beide Einrichtungen gegenseitig kontrollieren und dann ein Signal geben, wenn beispielsweise für die fotoelektrische Einrichtung ein Impuls ausfällt.
Bei binärkodierten Maßstäben ist es fernerhin bekannt, den Maßstab auf einer Kreisscheibe anzuordnen und hierbei nur die Hälfte der Scheibe mit dem Originalmaßstab zu bedecken. Die andere Hälfte der Scheibe ist dagegen mit einem komplementären Maßstab ausgefüllt, so daß zwei Fotozellengruppen, von denen eine dem Originalmaßstab und eine dem komplementären Maßstab zugeordnet ist, stets eine kompiementäre Li chtbe aufschlagung erhalten. Empfangen deshalb sämtliche der dem Originalmaßstab zugeordneten Fotozellen Licht, dann müssen sämtliche der dem Komplementärmaßstab zugeordneten Fotozellen mit Dunkelheit beaufschlagt werden. Nur bei dieser komplementären Beaufschlagung wird der eingestellte Meßwert angezeigt. Ist bei dieser Einrichtung eines der Felder verschmutzt, dann empfangen beispielsweise zwei sich in den Fotozellengruppen entsprechende Fotozellen zugleich Dunkelheit. Die komplementäre Zuordnung ist gestört, und es wird ein Signal od. dgl. ausgelöst.
Die beschriebenen bekannten Einrichtungen sind recht aufwendig, weil die erstgenannte Einrichtung zwei Meßeinrichtungen erfordert und die zweitgenannte Einrichtung sowohl einen Originalmaßstab als auch einen komplementären Maßstab.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung anzugeben, welche Mittel zur Kontrolle der Anzeige auf Feblabtastungen besitzt, bei der jedoch der Aufwand wesentlich geringer ist.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Maßstab ein an sich bekannter transparenter Maßstab ist, als Meßteilung ein an sich bekannter transparenter Maßstab verwendet wird, bei dem entweder die Maßstabsmerkmale oder die zwischen den Maßstabsmerkmalen liegenden Felder lichtdurchlässig sind, daß ferner die Meßteilung im Durchlicht oder Auflicht beleuchtet wird und an der Abtaststelle sowohl dem durchgelassenen als auch dem an der Maßstaboberfläche reflektierten Licht je wenigstens eine Fotozelle od. dgl. zugeordnet ist in einer solchen Schaltungsanordnung, daß bei nichtkomplementärer Lichtbeaufschlagung der Fotozellen ein Signal gegeben wird.
Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, die lichtundurchlässigen Felder oder Striche des Maßstabes reflektierend auszubilden.
Diese Ausbildung leistet dasselbe wie die vorbekannten Einrichtungen, jedoch ist nur ein einziger Maßstab erforderlich. Der Maßstab selbst kann ein an sich bekannter Strichmaßstab sein oder ein kodierter Maßstab, vorzugsweise ein binärkodierter Maßstab.
Bei Verwendung eines binärkodierten Maßstabes können die Fotozellen auch paarweise im Auflicht oder im Durchlicht angeordnet sein. Bei Anordnung der Fotozellen im Auflicht, wobei die eine einem reflektierenden, die andere einem benachbarten Licht durchlässigen Feld des Maßstabes zugeordnet ist und beide wieder derart geschaltet sind, daß sie bei nichtkomplementärer Lichtbeaufschlagung ein Signal geben, zieht nur eine Verschmutzung der reflektierenden Felder eine nichtkomplementäre Lichtbeaufs chlagun g nach sich, während eine Verschmutzung der lichtdurchlässigen Felder das Meßergebnis nicht verfälscht. Bei Anordnung der' Fotozellen im Durchlicht, wobei die eine einem lichtdurchlässigen, die andere einem benachbarten licht absorbierenden Feld zugeordnet ist, ruft nur r eine Verschmutzung der lichtdurchlässigen Felder eine nichtkomplementäre Licht- beaufschlagung hervor, während eine Verschmutzung der lichtabsorbierenden Felder das Meßergebnis nicht verfälscht.
Sind zur Vermeidung von Fehlzählungen beim Überfahren von Trennkanten des Maßstabes die Fotozellen in an sich bekannter Weise V-förmig angeordnet, wobei jeder Felderreihe mit Ausnahme der 2°-Reihe je zwei Fotozellen zugeordnet sind, von denen jeweils eine nach Maßgabe der Lichtbeaufschlagung der in der nächstniederen Felderreihe zählenden Fotozelle zur Zählung ausgewählt wird, so kann ebenfalls in jeder Felderreihe einer der beiden zahlen den Fütoeii eine Kontrollzelle zugeordnet werden. Die Zuordnung kann derart sein, daß Zählzelle und Kontrollzelle dem gleichen Feld des Maßstabes gegenüberstehen, aber eine von ihnen im Auflicht und die andere im Durchlicht beleuchtet wird, wobei beide wieder derart geschaltet sind, daß sie bei nichtkomplementärer Beaufschlagung mit Licht eine Signal anlage in Tätigkeit setzen. Es ist auch möglich, alle drei Fotozellen gemeinsam entweder im Durchlicht oder im Auflicht anzuordnen, wobei zwei der Fotozellen der Messung dienen und eine von ihnen zusammen mit der dritten die Kontrolle durchführt.
Die beiden die Kontrolle durchführenden Zellen sind im Abstand einer Feidbreite voneinander angeordnet und wieder derart geschaltet, daß sie bei nichtkomplementärer Beaufsclagung mit Licht eine Signalanlage in Tätigkeit setzen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar steten dar: Fig. 1 ein erstes Au£fÜ1irungsbeispiel, Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel, Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel, Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel, Fig. 5 a und 5b ein fünftes Ausfiiiirungsbeispiel, Fig. 6 ein sechstes Ausführungsbeispiel.
Fig. 1 stellt einen an sich bekannten transparenten Maßstab 1 dar, der relativ zu den beiden Fotozeilen 4 und 5 in Richtung des Pfeiles 6 verschiebbar ist und dessen Maßstabstriche 2 reflektierend ausgebildet sind, während die dazwischenliegenden Felder 3 lichtdurchlässig sind. Fällt das Licht, wie es im linken Teil der Fig. 1 dargestellt ist, auf einen der Maßstabstriche 2, so erhält nur die Fotozelle 4 Licht, während andernfalls, wenn das Licht auf eines der lichtdurchlässigen Felder 3 fällt, wie es im rechten Teil der Fig. 1 dargestellt ist, nur die Fotozelle 5 Licht erhält.
Bei normales Funktion der erfindungsgemäßen Einrichtung werden also die beiden Fotozellen 4 und 5 stets komplementär mit Licht beaufschlagt. Die Zahl der beim Verschieben des Maßstabes 1 relativ zu den Fotozellen 4 und 5 überfahrenen Maßstabstriche 2 wird als Folge von elektrischen Impulsen registriert und erscheint in den mit den Fotozellen 4 und 5 verbundenen Ziffernanzeigeröhren 7. Die beiden Fote zellen sind derart geschaltet, daß sie bei nichtkomplementärer Beaufschlagung mit Licht eine Signalanlage 8 in Tätigkeit setzen. Dieser Fall könnte dann eintreten, wenn einer der Maßstabstriche 2 oder eines der lichtdurchlässigen Felder 3 verschmutzt ist, so daß dann beide Fotozellen kein Licht erhalten wurden.
Fig. 2 stellt ein zweites Ausführungsbeispiel dar, bei dem ein binärkodierter Maßstab 11 verwendet wird, dessen reflektierende Felder 12 abwechselnd mit lichtdurchlässigen Feldem 13 angeordnet sind und bei dem, bedingt durch die binäre Kodierung, stets der Absolutwert der Maßstabstellung in in dieser Figur nicht dargestellten Ziffernanzeigeröhren registriert wird. Auch bei diesen Ausführungsbeispiel sind die Fotozellen 4 und 5 so geschaltet, daß sie bei nichtkomplementärer Beaufschlagung mit Licht eine in diser Figur nicht dargestellte Signalanlage in Tätigkeit setzen.
Fig. 3 stellt ein drittes Ausführungsbeispiel dar, bei dem ebenso wie in Fig. 2 ein binärkodierter Maßstab 11 verwendet wird, bei dem jedoch die Fotozellen 4 und 5 beide hinter benachbarten lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Feldern im Durchlicht angeordnet sind. Bei dieser Ausbildung werden die Fotozellen 4 und 5 wieder komplementär mit Licht beaufschlagt. Die Zellen 4 und 5 sind auch bei diesem Ausführungsbeispiel so geschaltet, daß sie bei nichtkomplementärer Beaufschlagung mit Licht eine Signalanlage in Tätigkeit setzen. Dieser Fall tritt dann ein, wenn eines der lichtdurchlässigen Felder 13 verschmutzt ist.
Fig. 4 stellt ein Ausführungsbeispiel dar, bei dem die Fotozellen 4 und 5 im Auflicht angeordnet sind und ebenso wie im Beispiel der Fig. 3 stets komplementär mit Licht beaufschlagt werden. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Fotozellen 4 und 5 so geschaltet, daß sie bei nichtkomplementärer Beaufschlagung mit Licht eine Signalanlage in Tätigkeit setzen. Zum Unterschied gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 tritt jedoch eine nichtkomplementäre Beaufschlagung dann ein, wenn eines der reflektierenden Felder 12 verschmutzt ist.
Fig. 5 a und 5b stellen ein Auführungsbeispiel dar, bei dem die Fotozellen 4", 4' und 4 in an sich bekannter Weise V-förrnig angeordnet sind. Bei einer derartigen Anordnung bestimmt die der 2°-Reihe zugeordnete Fotozelle je nach ihrer Lichtbeaufschlagung, welche der beiden in den nächsthöheren Reihen folgenden Zellen 4 oder 4' zur Zählung verwendet wird. Diese Steuerung der Zählung wird bis zur Felderreihe mit der größten Feldbreite fortgesetzt.
Die Fotozellen 4 und 4' werden also je nach der Art der Lichtbeaufschlagnng der Zelle 4" zur Zählung herangezogen. Die Fotozelle 4 dient außerdem zusammen mit der Zelle 5 der Kontrollfunktion, wobei beide wieder derart geschaltet sind, daß sie bei nichtkomplementärer Lichtbeaufschlagung ein Signal geben.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 sind alle drei Fotozellen im Auflicht angeordnet, wobei die Zellen 4 und 4' in der bei einer V-fölmigen Anord nung der Fotozellen bekannten Art der Zählung die nen und die Zellen 4 und 5 der Kontrolle, Die Zellen 4 und 5 sind wiederum derart geschaltet, daß sie auf eine nichtkomplementäre Lichtbeaufschlagung mit einem Signal reagieren. Es ist auch möglich, die Zellen 4' und 5 zur Kontrolle heranzuziehen, wobei jedoch die Zellen 4' und 5 im Abstand von einer Feldbreite angeordnet sein müssen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Meßeinrichtung mit fotoelektrischer Abtastung von Teilungsmerkmalen mit Mitteln zur Kontrolle der Anzeige auf Fehlabtastungen, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßteilung ein an sich bekannter transparenter Maßstab mit durch licht- oder Auflichtbeleuchtung angeordnet ist, bei welchem die Telungsmerkmale oder die zwischen diesen liegenden Felder lichtdurchlässig sind, und daß an der Abtaststelle sowohl dem durchgelassenen als auch dem an der Maßstahobertiäche reflektierten Licht je wenigstens eine Fotozelle od. dgl. zugeordnet ist in einer solchen Schaltungsanordnung, daß bei nichtkomplementärer Beaufschlagung der Fotozellen ein Signal gegeben wird.
2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtundurchlässigen Felder oder Maßstabstriche reflektierend ausgebildet sind.
3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Maßstab als kodierter, vorzugsweise binärkodierter Maßstab ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Fotozellen paarweise im Durchlicht-oder Auflicht derart ans ordnet sind, daß die eine Fotozelle jedes Paares einem reflektierenden Feld und die andere Fotozelle einem benachbarten lichtundurchlässigen Feld der Meßteilung zugeordnet ist.
4. Meßeinrichtung nach Anspruch 3, bei der die der Messung dienenden Fotozellen in an sich bekannter Weise V-förmig angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Felderrelhe des Maßstabes eine weitere Fotozelle zugeordnet ist, derart, daß zwei der Fotozellen der Messung dienen und eine von ihnen zusammen mit der dritten die Kontrolle durchführt.
5. Meßeinrichtung nach Anspruch 4, bei der jeder Felderreihe drei Fotozellen zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren der Kontrolle dienen und die innere zusammen mit einer der äußeren die Zählfunktion übernimmt.
6. Meßeinrichtung nach Anspruch 4, bei der jeder Felderreihe drei Fotozellen zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die innere zusammen mit einer der beiden äußeren der Kontrolle dient und zusammen mit der anderen äußeren die Zählfunktion übernimmt.