DE2951677A1

DE2951677A1 - Verfahren bzw. einrichtung zur erzeugung eines ausloesesignales, insbesondere fuer mess- oder pruefeinrichtung zur periodischen abtastung eines prueflings

Info

Publication number: DE2951677A1
Application number: DE19792951677
Authority: DE
Inventors: Ing.(grad.) Bernhard 8721 Niederwerrn Brand; Bruno Dipl.-Ing. 8602 Stegaurach Richter
Original assignee: RICHTER BRUNO DIPL ING FA
Current assignee: RICHTER BRUNO DIPL ING FA
Priority date: 1979-12-21
Filing date: 1979-12-21
Publication date: 1981-07-23
Also published as: GB2066604A; US4386322A; DE2951677C2; GB2066604B

Description

Firma Di pi . -1 ng. IJruiio Kithtii, Win zbur «cr-Straße 26, 8602 Stegaurach

Verfahren bzw. Einrichtung zur tr/.euy uii.e eines Auslösesi grial es, insbesondere für Meß- uder Prüfeinrichtungen zur periodischen
Abtastung eines Prüflings.

Die Erfindung bezieht sich <uif ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erzeugung eines Aus I öses ι piia 1 es abhängig vom Auftreten eines Ereignisses, welches ι πι wesentlichen periodisch innerhalb periodisch aufeinanderfolgender Zeitintervalle auftritt und ein bestimmtes Unterscheidungsmerkmal relativ zu den übrigen innerhalb desselben Zeitinterva1Is auftretenden Ereignissen besitzt.

In bestimmten Anweridungsfä 1 1 cn wird ein Auslösesignal in Abhängigkeit vom Auftreten eines -Ereignisses benötigt, dessen Bedeutsamkeit nicht unmittelbar beim Auftreten, sondern erst zu einem späteren Zeitpunkt, etwa zu Lude des betreffenden Zeita ntervalIs, erkennbar ist. Soll beispielsweise ein Auslösesignal immer dann

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erzeugt werden, wenn innerhalb im wesentlichen periodisch jeweils in den Zeitintervallen auftretender Folgen von Impulsen Jeweils wechselnder Anzahl oder wechselnder Amplitude der jeweils letzte Impuls bzw. der jeweils höchste Impuls aufgetreten ist, so kann naturgemäß erst zu Ende der Impulsfolge oder zu Ende des betreffenden Zeitintervalls die Feststellung getroffen werden, welcher der Impulse derjenige war, welcher die Erzeugung eines Auslösesignal es bewirken sollte.

Bekannte Schaltungen der vorliegend interessierenden Art zur Erzeugung eines Auslösesignales konnten dieses somit nur mit bestimmter zeitlicher Verzögerung zu demjenigen Ereignis liefern, welches für die Erzeugung des Aus losesignales bestimmend ist. So hat man beispielsweise die Dauer einer sich im wesentlichen periodisch wiederholenden Impulsfolge in der Weise bestimmt, daß die E ιnze1 ιmpu1 se einen Zahler in Lauf setzen, dessen Zählerstand jeweils zu Ende der Einzel inipul se auf einen Speicher übertragen wurde, während der Zähler in den Impulspausen weiterzählte. Zu Ende des Periodentaktes enthielt dann der Speicher einen Zählerstand, welcher der Dauer der Impulsfolge entsprach.

Abgesehen von der zeitlichen Verzögerung eines das Impulsfolgenende anzeigenden Signals gegenüber dem tatsächlichen Ende der Impulsfolge ist bei der bekannten Schaltung nachteilig, daß die Übertragung von Zählerstandssigna1 en zwischen dem Zähler und dem Speicher in vielen Fällen nicht mit ausreichender Geschwindigkeit durchgeführt werden kann, so daiS die Schaltung in ihrem Frequenzbereich beschränkt ist.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein Verfahren bzw. eine Einrichtung der eingangs definierten Art so auszugestalten, daß die Auslösesignalerzeugung mit hoher Frequenz und im wesentlichen ohne Verzögerung mit Bezug auf das bestimmende Ereignis erfolgen kann.

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Diese Aufgabe wird erf i ndungs gemäß durch die im kennzeichnenden Teil des anliegenden Anspruches 1 angegebenen Merkmale gdöst. Die Erfindung umfaßt auch eine Einrichtung zur Durchführung des hier vorgeschlagenen Verfahrens. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen Ansprüche, deren Inhalt hierdurch ausdrücklich zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird, ohne an dieser Stelle den Wortlaut zu wiederho1 en.

Nachfolgend wird ein Ausf iihrurigsbei spi el unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung erläutert. Es stellen dar:

Figur 1 ein stark vereinfachtes Blockschaltbild

einer Einrichtung zur Auslösesignalerzeu-

Figur 2 ein mehr ins einzelne gehendes Schaltbild einer Einrichtung ,u,einäli Figur 1 und

Figuren Diagramme zur Erläuterung der Wirkungs-

3a bis 3h . c-iij ■_ ι,- ο weise der Schaltung nach Figur 2.

In der in Figur 1 gezeigten Schaltung ist eine Taktsigna11eitung mit 1 und eine Signa11eituug mit 2 bezeichnet. Auf der Signalleitung 2 treten zu untersuchenden Ereignissen entsprechende Signale im wesentlichen periodisch im Takt der periodischen Taktsignale der Leitung 1 auf. Abhängig von einem bestimmten Ereignis innerhalb des durch den periodischen Takt auf der Leitung 1 vorgegebenen Zeitiηterva11s, beispielsweise also abhängig von dem Auftreten der jeweiligen Maximalamplitude der Signale der Leitung 2 oder abhängig vom zeitlich innerhalb bestimmter Grenzen innerhalb der Periode verschieblichen Beginn oder Ende der Signale der Leitung 2 soll ein Auslösesignal erzeugt werden.

Hierzu werden die bezüglich eines Unterscheidungsmerkmals zu untersuchenden Signale der Leitung 2 einer Vergleichs- und Zeitmeßschaltung 3 zugeführt, welche die Merkmale der Signale innerhalb der periodisch aufeinanderfolgenden Zeitintervalle mit-einander

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vergleicht und durch den Vergleich das Ereignis mit demjenigen Merkmal bestimmt, welches Tür die Erzeugung des Auslösesignales bestimmend sein soll.

Die Vergleichs- und Zeitmeßschaltung 3 liefert an einem Ausgang k ein Signal, das den Zeitpunkt des Auftretens des interessierenden Ereignisses bzw. Signalmerkmals relativ zu einem zeitlichen Bezugspunkt des betreffenden Zeitintervalls signalisiert. Ist der zeitliche Bezugspunkt der Beginn des Zeitintervalls, so ist die Vergleichs- und Zeitmeßschaltung 3» wie in Figur 1 durch eine strichlierte Linie 5 angedeutet ist, mit der Taktsignalleitung 1 verbunden. 1st der zeitliche Bezugspunkt ein von dem für die Erzeugung des Auslösesignales bestimmenden Signalmerkmal verschiedenes Signalmerkmal, so kann die Leitungsverbindung 5 entfallen und die Vergleichs- und Zeitmeßschaltung enthält Schaltungsmittel zur Ableitung eines Bezugssignales von den Signalen der Leitung 2.

Der Vergleichs- und Z<>i tmcßschal tung 3 ist eine Halteschaltung nachgeschaltet, welche von den periodischen Taktsignalen der Leitung 1 gesteuert wird und das Ausgangssignal auf der Leitung k für die Dauer einer Periode hält, so daß dieses Signal auch während des nächsten Zeitintervalls auf der Leitung 7 zur Verfügung steht.

Eine Anderungsschaltung 8 nimmt an dem Signal der Leitung 7» welches die Zeitdauer zwischen einem zeitlichen Bezugspunkt eines ausgewerteten Zeitintervalls einerseits und dem Auftreten eines die Erzeugung des Auslösesignales bewirkenden Signalmerkmals andererseits signalisiert, eine Änderung im Sinne einer geringen Zeitvoreilung vor. Das Ausgangssignal der Anderungsschaltung 8 wird in einem Freigabesignalgeber 9 mit einem von der Vergleichs- und Zeitmeßschaltung 3 über die Leitung 10 bezogenen Zeitanzeigesignal in Beziehung gesetzt, welches die jeweils innerhalb eines augenblicklichen Zeitintervalls von dem gewählten zeitlichen Bezugspunkt ab verstrichene Zeit signalisiert. Ergibt

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sich eine Übereinstimmung des Signales auf der Leitung 10 mit dem Ausgangssignal der Änderungsschaltung 8, so liefert der Freigabesignalgeber 9 an seinem Ausgang 11 ein Freigabesignal, das in einer Verknüpfungsschaltung 12 mit den Signalen der Leitung im Sinne der Erzeugung des Auslösesignals an dem Ausgang 13 verknüpft wird.

Man erkennt, daß die Schaltung gemäß Figur 1 von der Voraussetzung ausgeht, daß innerhalb der periodisch aufeinanderfolgenden Zeitintervalle das die Erzeugung des Aus 1ösesignales bestimmende Signalmerkmal nicht streng periodisch stets zum selben Zeit punkt auftritt, - in diesem Falle wäre die Erzeugung eines gleich zeitig auftretenden Auslösesignales ohnedies kein Problem - , wohl aber periodisch innerhalb eines gewissen Toleranzbereiches zu erwarten ist. Die Schaltung nach Figur 1 benutzt demgemäß ein vorausgehendes Zeitintervall zur Bestimmung des Zeitpunktes, in welchem das interessierende S j giia Imerkma 1 auftritt. Im darauffolgenden Zeitintervall wird dann zu einem gegenüber dem ermittelten Zeitpunkt um einen Toleranzbetrag zeitlich vorverlegten Zeitpunkt ein AuslÖsesignalkreis freigegeben, welcher bei Auftreten des interessierenden Si giialmerkmals in diesem folgenden Zeitintervall unmittelbar anspricht.

Figur 2 zeigt eine praktische Ausführungsform der prinzipiellen Schaltung nach Figur 1, wobei in den Figuren ~)a bis 3h Zeitdiagramme von Signalen an denjenigen Scha 1 tungspunkten der Schaltung nach Figur 2 aufgezeichnet sind, welche in Figur 2 mit entsprechenden Kleinbuchstaben gekennzeichnet sind.

Auf der Leitung 1 treten, wie aus Figur Ja ersichtlich, periodische Taktsignale auf, deren Impulsdauer bestimmten, periodisch aufeinanderfolgenden Zeitintervallen entspricht.

Auf der Leitung 2 stehen im wesentlichen periodisch auftretende Impulsfolgen gemäß Figur Jh an. Bei diesen Impulsen kann es sich um die Detektorausgangsimpulse einer Laserstrahl-Abtastmeßeinrichtung handeln, bei welcher ein Laserstrahl periodisch einen

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Prüfling, etwa einen Glasstab abtastet und die Unterbrechung des Laserstrahls auf dem Abtastweg für die Messung ausgewertet wird. Entspricht in der Darstellung nach Figur 3^D die Unterbrechung des Laserstrahls durch den Prüfling dem Vorhandensein einer Impulsamplitude, so kommen beispielsweise bei der Abtastung eines Glasstabes Impulspausen innerhalb der Abtastzeit dadurch zustande, daß das Laserlicht den Prüfling stellenweise durchdringt. ;Die einer bestimmten Abmessung des Prüflings entsprechende Information ist also nicht die Dauer eines geschlossenen Impulses, sondern bei den im wesentlichen periodisch auftretenden Impulsfolgen gemäß Figur3b die Dauer dieser Impulsfolge von der Anstiegsflanke des ersten Impulses bis zum Abfall des letzten Impulses.

Von zwei mit einem Eingang und dem Ausgang jeweils kreuzweise verbundenen WEDtR-Schaltelerneuten 1k und 15 gelangen die Signale der Leitung 2 zu einem Kampeiigenerator 16, welcher innerhalb der periodischen Zeitintervalle nach Figur 3^a jeweils genau zu Beginn de*s ersten Impulses jeder Impulsfolge eingeschaltet wird und eine linear ansteigende Ausgangsspannung liefert. Diese Spannung wird nach Ende der periodischen Zeitintervalle wieder auf Null zurückgeführt. Dies kann durch eine selbständige Rückstellung 17 oder in Abhängigkeit von den Taktsignalen auf der Leitung 1 geschehen.

Die Ausgangssignale des Rampengeiierators l6 beaufschlagen einen Tast- und Haltekreis lö, welchem außerdem die Impulse der Leitung 2 über die Leitung 19 zugeführt werden. Der Tast- und Haltekreis l8 ist so ausgebildet, daß er an seinem Ausgang gemäß Figur ~}d eine Spannung darbietet, welche der Ausgangsspannung des Rampengenerators gemäß Figur Jc während des Vorhandenseins eines Impulses der Impulsfolgen nach Figur 3b folgt, jedoch während des N ichtvorhandcn.se ι ns di c zuletzt erreichte Spannung hält.

Der Ausgang des Tast- und Haltekreises l8 ist an einen weiteren Tast- und Haltekreis 19 angeschlossen, welcher der Halteschal-

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tung 6 gemäß Figur 1 entspricht. Der Tast- und Haltekreis 19 übernimmt die Ausgangsspannung des Tast- und Haltekreises l8 aufgrund der Steuerung von der Leitung 1 aus jeweils zu Ende der Taktsignale gemäß Figur 3« und hält diese Spannung für die Dauer einer Periode dieser Taktsignale fest, bis die Übernahme des im nächstfolgenden Ze ιtintcrvall von dem Tast- und Haltekreis l8 gebildeten Spannungssignal stattfindet. Das Ausgangssignal des Tast- und Haltekreises 19 ist also ein Spannungssignal, welches jeweils zu Ende der periodischen Zeitintervalle ! auf den aktuellen Stand des Ausgangssignales des Tast- und Haltekreises lö gebracht wird und für dir Dauer einer Periode anzeigt, zu welcher Zeit relativ zum beginn der Impulsfolge der Leitung 2 das Ende dieser Impulsfolge in der vorausgegangenen Periode aufgetreten ist. Das in Figur 3e gezeigte Spannungssignal wird in der S i gnaländerungsschal tun.e 8, welche die Gestalt eines einstellbaren Spannungsteilers hat, um einen geringen betrag von beispielsweise 5 % bis 10 % erniedrigt, was einer entsprechenden zeitlichen Vorverlegung der durch das Ausgangssigna1 des Tast- und Haltekreises 19 signalisierten Zeit entspricht.

Das Ausgangssignal der Signa 1 aiiderungsschaltung 8 wird ebenso wie das Ausgangssignal des Rampengenerators 16 einem Vergleicher 20 zugeführt, welcher, wie aus Figur 3f ersichtlich ist, an seinem Ausgang dann ein Signal darbietet, wenn die Spannung am Ausgang des Rnmpengenerators 1 (> den Wert der Spannung am Ausgang der Signaländerungsscha1 tung erreicht hat. Dieses Signal des Vergleichers dient zur Freigabe der Verknüpfungsschaltung 12, welche bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 außer der WEDER-Schaltung 15 zwei weitere, an deren Ausgang angeschlossene, hintereinander geschaltete WEDER-Scha 1 tungen 21 und 22 enthält, deren letztere aufgrund der in der vorliegend betrachteten Schaltung verwendeten Logik als Inverter dient. In der Verknüpfungsschaltung 12 wird ein jeweils bei N ιchtvorhandensein eines Impulses der Impulsfolge auftretendes Signal mit dem Ausgaiigssig— nal des Vergleichers 2O verknüpft, derart, daß der Vergleicher 20 die Verknüpfungsschaltung 12 zur Erzeugung eines Auslösesignales aufgrund des Beginns einer nicht von einem Impuls eingenom-

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menen Phase von demjenigen Zeitpunkt ab freigibt, welcher durch
das Spannungssignal der Signaländerungsschaltung in dem betref- \ fenden Zeitintervall bezeichnet ist.

Das am Ausgang der WEDER-Schaltung 15 auftretende Signal in der _; Verknüpfungsschaltung 12 ist aufgrund der verwendeten Logik ge- ' maß Figur 3g ^ein Sperrsignal, welches mit dem Auftreten des Aus-J gangssignales des Vergleichers entsprechend Figur Jf verschwin- j det. Die Länge des am Ausgang 13 der Verknüpfungsschaltung auf- ' tretenden Impulses gemäß Figur 3h ist wegen der Verbindung des
anderen Einganges des WEDER-Schaltelementes 21 mit der Leitung 2
genauso lang wie die Impulsfolge gemäß Figur 3b.

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L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Erzeugung eines Auslösesignales abhängig vom Auftreten eines Ereignisses, welches im wesentlichen periodisch innerhalb periodisch aufeinanderfolgender Zeitintervalle auf tritt und ein bestimmtes Unterscheidungsmerkmal relativ zu den übrigen innerhalb desselben Ze ιtiηtervalIs auftretenden Ereignissen besitzt, dadurch gekeimzeichnet, daß aus einem Vergleich der Merkmale der Ereignisse des ZeitIntervalls das das Unterscheidungsmerkmal aufweisende Ereignis ermittelt und ein Signal gebildet wird, welches den Zeitpunkt des Auftretens dieses Ereignisses innerhalb des betreffenden Zeitintervalls signalisiert und daß in einem folgenden, insbesondere dem nächstfolgenden, Zeitintervall ein auf das Auftreten der Ereignisse ansprechender Auslösesignalkreis abhängig von dem genannten Signal kurz vor dem genannten entsprechenden Zeitpunkt im folgenden Intervall zur Abgabe des Aus 1ösesjgnals freigegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt relativ zum Auftreten eines bestimmten, innerhalb der Zeitintervalle dem interessierenden Ereignis vorangehenden Ereignisses bestimmt wird.

3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Zeitpunkt relativ zu dem ersten Ereignis im Zeitintervall bestimmt wird.

k. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Zeitpunkt relativ zum lieg inn des Zeitintervalls bestimmt wird.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis k, gekennzeichnet durch eine Vergleichs- und

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Zeitmeßschaltung, der eiiigatigsseitig im wesentlichen periodisch auftretende Eingangssignale entsprechend den zu untersuchenden Ereignissen zuführbar sind und welche ausgangssei tig das den Zeitpunkt, des Auftretens des interessierenden Ereignisses signalisierende Signal abgibt, ferner durch eine an die Vergleichsund Zeitmeßschaltung angeschlossene Halteschaltung, welche von einem den periodischen Zeit Intervallen entsprechenden Taktsignal

gesteuert ist, weiter durch eine das Ausgangssignal der Halte- ! ,Schaltung im Sinne einer kurzen Zcitvoreilung verändernde Signal—, änderungsschal tung, sowie durch einen Fre i gabesigrialgeber, welcher einerseits das Ausgangssignal der Si giialänderungsschaltung und andererseits ein Zeitanzeigesignal entsprechend einem augenblicklichen Zeitintervall oder Zeitinlervallabschnitt zuleitbar ist und der ausgangssei tig ein Freigabesignal an eine den Aus-1ösesignalkreis bildende Verknüpfungsschaltung abgibt, welcher auch die Eiiigangssi gnal e y.uführbar .sind und welche ausgangsseitig das Auslöses i giia 1 liefert.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines Aus]ösesignales beim Auftreten des letzten Impulses von jeweils innerhalb periodischer Zeitintervalle im wesentlichen periodisch auftretenden Impulsfolgen die Vergleichsund Zeitmeßschaltung einen Rampengenerator enthält, welcher jeweils zu demjenigen Zeitpunkt eingeschaltet wird, relativ zu welchem der genannte Zeitpunkt des Auftretens des interessierenden Ereignisses bestimmt werden soll, daß der Ausgang dieses Rampengenerators an einen Tast- und Haltekreis angeschlossen ist, dessen Ausgangsspannung der Spannung des Hampengenrators folgt, solange ein Impuls der Impulsfolgen vorhanden ist, jedoch auf dem zuletzt innegehabten Wert gehalten wird, sobald kein Impuls der Impulsfolge vorhanden ist, daß weiter das Ausgangssignal des Tast- und Haltekreises einem die genannte Halteschaltung bildenden, weiteren Tast- und llaltekrejs zugeführt wird, welcher den von dem erstgenannten Tast- und Haltekreis übernommenen Spannungswert für die Dauer einer Periode hält und den Spannungswert an die Anderungsschaltung weitergibt, welche den Spannungswert

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geringfügig erniedrigt, und durch einen den Freigabesignalgeber bildenden, einerseits an den Ausgang des Rampengenerators und andererseits an den Ausgang der Äiiderungsschaltung angeschlossenen Vergleicher, dessen Ausgangesignal auftritt, sobald die Ausgangsspannung des Rampengenerators die Ausgangsspannung der Änderungsschaltung erreicht hat, derart, daß durch Verknüpfung des Ausgangssignals des Vergleichers mit den Impulsen der Impulsfolgen bzw. diesen entsprechenden Signalen das Auslösesignal erzeugbar ist.

7· Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Rampengenerator außerhalb desjenigen Zeitbereiches, in welchem jeweils das Ende der Impulsfolgen auftritt, insbesondere selbsttätig rückstellbar ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7i dadurch gekennzeichnet, daß die von der Anderurigsschaltung dem Ausgangssignal der Halteschaltung aufgeprägte Änderung einstellbar ist.

9. Verwendung einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis zur periodischen Abtastung von Prüflingen, insbesondere mittels Laserstrahlen, wobei die Beeinflussung des mit einem Detektor zusammenwirkenden Abtastmittels auf dem Abtastweg aufgrund des Prüflings,auswertbare Meßsignale mit einer der Periodizität der Abtastung im wesentlichen entsprechenden Periodizität liefert.

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