DE3786039T2 - Schreibfederregistrierapparat mit verbesserter genauigkeit. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung der Schreib- oder Aufzeichnungsgenauigkeit und Zuverlässigkeit eines Schreibfederregistrierapparats bzw. Stiftaufzeichnungsgeräts der im Oberbegriff von Anspruch 1 angegebenen Art.
• Wenn bei einem herkömmlichen, Regelschleifen-geregelten Stiftaufzeichnungsgerät ein Schreib-Stift in eine Aufzeichnungsstellung entsprechend einem analogen Eingangssignal verschoben werden soll, wird eine Bewegungsgröße des Stifts durch ein Potentiometer o.dgl. als Winkelintervall erfaßt, das zu einem Differentialverstärker für Erfassung eines Fehlers rückgeführt oder rückgekoppelt wird. In diesem Fall wird, wie bei einem Schleifdrahtwiderstand, nach einem Betrieb des Potentiometers für einen bestimmten Zeitraum ein elektrischer Kontakt(ier)zustand am Schleiferteil des Potentiometers manchmal verschlechtert. Wenn ein schlechter oder mangelhafter Kontakt vorliegt, kann der Stift nicht genau gesteuert werden, um in die richtige, durch das analoge Eingangssignal bestimmte Stellung zu gelangen, wodurch Aufzeichnungsgenauigkeit und Betriebszuverlässigkeit beeinträchtigt werden und die Betriebslebensdauer des Aufzeichnungsgeräts verkürzt wird. Da zudem bei einem Aufzeichnungsgerät mit mehreren Schreib-Stiften Potentiometer für eine Anzahl von Stiften vorgesehen sein oder werden müssen, wird das Aufzeichnungsgerät notwendigerweise größer. Wenn ferner die Aufzeichnungsgenauigkeit durch Verwendung eines Potentiometers eines Typs einer hohen Genauigkeit verbessert werden soll, erhöhen sich die Kosten dafür.
• Andererseits hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung ein (rückführungslos) gesteuertes Stiftaufzeichnungsgerät in Erwägung gezogen, das einen Schrittmotor verwendet und die Schrittzahl und eine Schrittdrehrichtung zum Bewegen eines Schreib-Stifts zu einer neuen Aufzeichnungsstellung in Übereinstimmung mit Daten der vorhergehenden und neuen Aufzeichnungsstellungen berechnet, um auf diese Weise einen Aufzeichnungsvorgang auszuführen. Wenn jedoch bei einem Stiftaufzeichnungsgerät dieser Art eine Stiftstellung aus irgendeinem Grund fehlerhaft abweicht, bzw. einer Mißabweichung unterliegt, kann der Stift nicht aus der Abweichstellung in eine einwandfreie Aufzeichnungsstellung zurückkehren, so daß anschließend keine zuverlässige Aufzeichnung erreichbar ist.
• Beim herkömmlichen (geschlossenen) Regelkreis-geregelten Stiftaufzeichnungsgerät ergibt sich daher ein Problem bezüglich Zuverlässigkeit, Genauigkeit und Betriebslebensdauer eines zum Erfassen einer Stiftstellung dienenden Potentiometers, das für jeden Stift nötig ist. Bei einem Mehrstift-Aufzeichnungsgerät vergrößern sich die Abmessungen des Aufzeichnungsgeräts aufgrund der Verwendung mehrerer Potentiometer unter Erhöhung der Kosten dafür. Wenn dagegen beim oben angegebenen (rückführungslos) gesteuerten Stiftaufzeichnungsgerät die Stiftposition fehlerhaft oder irrtümlich abweicht bzw. einer Mißabweichung unterliegt, geht die Zuverlässigkeit der danach gewonnenen Aufzeichnungsdaten verloren.
• Die Veröffentlichung "Records Chart Path to Future", veröffentlicht in JEE Journal of Electronic Engineering, Band 18, Nr. 176, August 1981, S. 26-29, Tokyo, Japan, offenbart Stiftauf zeichnungsgeräte mit einem Ultraschall-Stiftstellungswandler, welcher die Stiftstellung erfaßt (detektiert) und zurückführt.
• Obgleich Stiftaufzeichnungsgeräte dieser Ausgestaltung aufgrund des Fehlens eines Schleifkontakts keine Probleme bezüglich ungenügender Zuverlässigkeit und Haltbarkeit aufwerfen, muß jedoch dieser Art der Stellungserfassung mittels eines Ultraschallwandlers als eine Art aufwendige Stellungsdetektoreinrichtung angesehen werden.
• Die Veröffentlichung NL-A-84 03 027 offenbart ein Stiftaufzeichnungsgerät mit einem einen Photodetektor aufweisenden Schreib-Stiftkopf. Die Bewegung dieses Stiftkopfes wird durch ein (geschlossenes) Regelschleifensystem unter Verwendung eines Schrittmotors, einer ersten Stellungsdetektoreinrichtung und eines Mikrorechners geregelt. Zum Kompensieren von Maßänderungen im Aufzeichnungspapier aufgrund wechselnder Luftfeuchtigkeitsbedingungen und dgl. werden die 0%- und 100%-Positionen am linken bzw. rechten Rand des Aufzeichnungspapiers durch den Photodetektor erfaßt; die Stellung des Kopfes wird entsprechend den tatsächlich erfaßten 0%- und 100%-Positionen geregelt. Genauer gesagt: wenn das Papier aus irgendeinem Grund geschrumpft ist, wird der Abstand bzw. die Strecke (Skala oder Maßstab) zwischen den 0%- und 100%-Positionen auf dem Papier entsprechend verkleinert. Stellung und Bewegungsgröße (-strecke) des Stifts werden anhand der tatsächlich erfaßten 0%- und 100%-Positionen so korrigiert, daß die Aufzeichnung mittels der korrigierten Stiftbewegung dem geschrumpften Papiermaßstab bzw. -abstand genau angepaßt ist.
• Mit diesem Positions- bzw. Stellungskorrigiersystem ist es nicht möglich, die Stellung des Stiftkopfes mittels dieses Photodetektors zu erfassen oder zu bestimmen, außer dann, wenn sich der Kopf in der unteren oder oberen Randposition (0% oder 100% des Maßstabs bzw. Abstands) befindet.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist damit die Schaffung eines Stiftaufzeichnungsgeräts, das ohne Verwendung eines mit den verschiedenen, obengenannten Problemen behafteten Potentiometers realisierbar ist und das Mißabweichungen automatisch zu korrigieren vermag, um auf diese Weise eine richtige oder einwandfreie Aufzeichnung durchzuführen, auch wenn eine Stiftstellung einer Mißabweichung unterliegt.
• Zur Lösung dieser Aufgabe ist das oben beschriebene Stiftaufzeichnungsgerät durch die Merkmale nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 gekennzeichnet. Bevorzugte Ausführungsformen oder Ausgestaltungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
• Ein besseres Verständnis dieser Erfindung ergibt sich aus der folgenden genauen Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen zeigen:
• Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung bzw. eines Aufbaus eines Stiftaufzeichnungsgeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
• Fig. 1A eine graphische Darstellung zur Erläuterung einer (rückführlosen) Steuerung einer Stiftstellung beim Stiftaufzeichnungsgerät nach Fig. 1,
• Fig. 1B eine graphische Darstellung zur Erläuterung einer Stiftstellung-Korrekturoperation beim Stiftaufzeichnungsgerät nach Fig. 1,
• Fig. 2 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung einer Aufzeichnungsoperation des Stiftaufzeichnungsgeräts nach Fig. 1,
• Fig. 3 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung einer Stiftstellung-Erfassungsoperation beim Stiftaufzeichnungsgerät nach Fig. 1,
• Fig. 4 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung einer Stiftstellung-Korrekturoperation beim Stiftaufzeichnungsgerät nach Fig. 1,
• Fig. 5 eine graphische Darstellung eines Beispiels für das Auf zeichnen von Daten beim Stiftaufzeichnungsgerät nach Fig. 1,
• Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines wesentlichen Teils einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Veranschaulichung einer Anordnung, bei welcher ein Thermokopf zum Ausdrucken einer Skala oder eines Maßstabs für ein Kurvenblatt an einem Sensorwagen montiert ist, und
• Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines wesentlichen Teils noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Veranschaulichung einer Anordnung, bei der auch im Fall einer Abweichung einer Position oder Lage eines Aufzeichnungspapiers in bezug auf eine Gegen-Druckwalze von der Normalposition eine Stiftstellung automatisch in Entsprechung zur Abweichung korrigiert werden kann.
• Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben. In allen Zeichnungen sind gleiche oder einander ähnliche Teile mit gleichen oder ähnlichen Bezugsziffern bezeichnet, so daß auf eine redundante Beschreibung dieser Teile verzichtet wird.
• Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Stiftaufzeichnungsgeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Analoge Eingangssignale aA und aB werden über lineare Verstärker 20A bzw. 20B Analog/Digital- oder A/D- Wandlern 22A bzw. 22B zugespeist und in digitale Eingangssignale dA bzw. dB umgesetzt. Bei diesem Stiftaufzeichnungsgerät sind Stiftmotor-(Schrittmotor-)Treiber 25A und 25B sowie ein Kurvenblattreiber 27 über einen Bus 28 mit einer Zentraleinheit (CPU) (oder einem Mikrorechner) 24 verbunden. Entsprechend den von der Zentraleinheit 24 erzeugten Befehlen werden die Treiber 25A, 25B und 27 betätigt.
• Der Treiber 25A erhält von der Zentraleinheit 24 Daten für eine Schrittdrehrichtung und die Zahl der Schritte (im folgenden als Schrittzahl bezeichnet) eines Schrittmotors 5A, und er bewirkt eine Schrittansteuerung des Motors 5A. Ähnlich wie der Treiber 25A, erhält der Treiber 25B von der Zentraleinheit 24 Daten für eine Schrittdrehrichtung und die Schrittzahl eines anderen Schrittmotors 5B, und er bewirkt eine Schrittansteuerung des Motors 5B. Der Treiber 27 erhält Kurvenblattgeschwindigkeitsdaten von der Zentraleinheit 24 und steuert die Drehzahl eines Kurvenblattmotors 29 so, daß die Vorschubgeschwindigkeit des Aufzeichnungs(kurvenblatt)papiers 30 der Geschwindigkeit der empfangenen oder erhaltenen Daten entspricht.
• Photosensoren 32A und 32B die jeweils aus lichtemittierenden und lichtempfangenden Elementen geformt sind, sind an einer Seite angeordnet, welche Schreib-Stiften 4A und 4B der Wagen 12A bzw. 12B gegenüberliegt. Der Photosensor 32A liefert ein Stift-Stellungserfassungssignal e32A, das die Erfassung der Ist-Stellung des Stifts 4A angibt, wenn ein Strahlengang von seinem lichtemittierenden Element zum lichtempfangenden Element durch einen Vorsprung 12a des Wagens 12A unterbrochen ist oder wird. Der Photosensor 32B liefert ein Stift-Stellungserfassungssignal e32B, das die Erfassung einer Ist-Stellung des Stifts 4B angibt, wenn ein Strahlengang von seinem lichtemittierenden Element zum lichtempfangenden Element durch einen Vorsprung 12b des Wagens 12B unterbrochen ist oder wird.
• Die beiden Photosensoren 32A und 32B werden mit der Drehung eines Sensorwagenmotors 35, der durch einen Sensorwagentreiber 34 angesteuert wird, parallel zu den Bewegungsrichtungen der Stifte 4A und 4B längs Führungsschienen 13A bzw. 13B bewegt oder verfahren. Insbesondere ist ein Sensorwagen 40, an dem die Photosensoren 32A und 32B angeordnet sind, an einem um Seilscheiben 36, 37 und 38 herumgelegten Seilzug 39 angebracht. Die genannte Parallelverschiebung erfolgt durch Übertragung der Drehung des Motors 35 über Zahnräder 41 und 42 sowie die Seilscheiben 36 - 38 auf den Wagen 40. Von den jeweiligen Photosensoren 32A und 32B abgegebene Signale e32A bzw. e32B werden einer Unterbrechungs-Steuereinheit 43 zugespeist, welche die Zentraleinheit (CPU) 24 mit einem Unterbrechungsbefehl e43 zur Ausführung einer Unterbrechungsroutine (Fig. 4) beschickt, wenn sie von der Zentraleinheit 24 einen Befehl zum Zulassen der Unterbrechung nach Erhalt des Signals e32A oder e32B empfängt. Die Steuereinheit 43 kann z.B. durch das Modell i8259 der Fa. Intel Co. (USA) gebildet sein.
• Die Zentraleinheit 24 umfaßt eine (rückführlose) Steuerfunktion für einen normalen Aufzeichnungsbetrieb (Verarbeitung A) gemäß Fig. 2, eine Steuerfunktion für eine Stiftstellung-Erfassungsoperation (Verarbeitung B) gemäß Fig. 3 und eine Steuerfunktion für Unterbrechungsverarbeitung gemäß Fig. 4. Wenn die Verarbeitung B ausgeführt wird, empfängt die Zentraleinheit 24 das Signal e32A oder e32B, und sie berechnet auf der Grundlage des Signals e32A oder e32B eine Ist-Stellung des Stifts 4A bzw. 4B.
• In Übereinstimmung mit bezüglich der genannten Ist- Stellung gewonnener Information und der eine genaue Aufzeichnungsposition entsprechend einem Signal aA oder aB, das durch den Stift 4A bzw. 4B aufgezeichnet werden soll, betreffenden Information berechnet die Zentraleinheit 24 die Schrittdrehrichtung und die Schrittzahl des Motors 5A oder 5B, die für die Verschiebung des Stifts 4A oder 4B aus der Ist-Stellung in die richtige Aufzeichnungsstellung nötig sind, und sie setzt diese Größen im Treiber 25A bzw. 25B. Dies ist die durch die Zentraleinheit 24 durchgeführte Stellungskorrekturverarbeitung.
• Es ist zu beachten, daß der Bus 28 mit einem ROM (Festwertspeicher) 44, der Programme für die oben angegebenen Verarbeitungen A und B und für die Unterbrechungsverarbeitung speichert, und mit einem RAM (Randomspeicher) 45 zur bedarfsweisen Speicherung von Ist-Stiftstellungsdaten und Sensorwagenstellungsdaten verbunden ist.
• Die Arbeitsweise des Stiftaufzeichnungsgeräts mit der oben beschriebenen Ausgestaltung ist nachstehend anhand der Fig. 1A und 1B sowie der Ablaufdiagramme der Fig. 2 bis 4 beschrieben. Zunächst sei die normale Aufzeichnungsoperation (Verarbeitung A) anhand des Aufzeichnungsoperationsverarbeitungs-Ablaufdiagramms gemäß Fig. 2 beschrieben. Diese Aufzeichnungsoperationsverarbeitung ist eine (rückführungslos) gesteuerte Verarbeitung, die in einer vergleichsweise kurzen Periode T1 (z.B. 100 ms) ausgeführt wird.
• In einem Schritt ST1 setzt die Zentraleinheit 24 P= 1 entsprechend dem Signal aA und startet im nächsten Schritt ST2 eine Operation (einen Betrieb) des Wandlers 22A. Dabei wird ein analoges Eingangssignal aA in ein digitales Eingangssignal dA umgesetzt. Wenn die A/D-Wandlung abgeschlossen ist (d.h. JA in Schritt ST3), werden Daten des Signals dA im RAM 45 zwischengespeichert (Schritt ST4). Nach der Speicherung des Signals dA im RAM 45 berechnet die Zentraleinheit 24 in einem Schritt ST5 yp(n) zur Angabe, welcher Schritt des Motors 5A einer durch das Eingangssignal aA definierten Aufzeichnungsposition bezüglich z.B. der ganz linken Bezugsposition des Papiers 30 entspricht. Mit anderen Worten: yp(n) repräsentiert eine Stellung, zu der der Stift 4A tatsächlich verschoben werden soll, und wird nach folgender Gleichung (1) berechnet:
• yp(n) = R&sub0; + (R&sub1;&sub0;&sub0; - R&sub0;) (xp(n) - AD&sub0;)/(AD&sub1;&sub0;&sub0; - AD&sub0;) (1)
• Darin bedeuten:
• R&sub0; = ein Parameter zur Angabe der 0%-Aufzeichnungsposition des Papiers 30 bezüglich der obigen Bezugsposition in Einheiten von Schritten des Motors 5A; R&sub1;&sub0;&sub0; = ein die 100%- Aufzeichnungsposition angebender Parameter; AD&sub0; = eine Größe eines digitalen Eingangssignals dA entsprechend dem analogen Eingangssignal aA von 0%; AD&sub1;&sub0;&sub0; = eine Größe eines Eingangssignals dA entsprechend dem Eingangssignal aA von 100%; und xp(n) = eine Ausgangsgröße des Wandlers 22 A, die während der Ausführung der Verarbeitung nach Fig. 2 gebildet wird. (Genauer gesagt: xp(n) steht für eine digitale Größe entsprechend dem Eingangssignal aA zwischen 0% und 100%.) Im Fall von yp(n) und xp(n) steht für die Verarbeitungszahl der (Programm-)Abläufe gemäß Fig. 2. Nach Gleichung (1) berechnete Daten von yp(n) werden im RAM 45 abgespeichert.
• In einem Schritt ST6 liest sodann die Zentraleinheit 24 aus dem RAM 45 Stellungsdaten xp(n - 1) (d.h. eine theoretische Größe entsprechend dem Eingangssignal dA der vorhergehenden Verarbeitung) des bzw. für den Stift(s) 4A aus, die während der vorhergehenden (n = n - 1)-ten Aufzeichnungsoperation gespeichert worden sind. Entsprechend den Stiftstellungsdaten xp(n - 1) und mit der Schrittdrehrichtung und Schrittzahl des Motors 5A, der zwischen den vorhergehenden (n = n - 1)-ten und den aublicklichen (n = n)-ten Verarbeitungszyklen angesteuert wird, berechnet die Zentraleinheit 24 die theoretische Größe xp(n) der Augenblicksstellung des Stifts 4A. Die Größe xp(n) wird nach folgendem Gleichung (2) berechnet:
• xp(n) = xp(n - 1) + Δxp(n - 1) (2)
• Darin bedeuten: xp(n - 1) = theoretische Größe der vorherigen Stiftstellung, und Δxp(n - 1) = eine Bewegungsgröße des Stifts 4A in der vorheriger oder vorhergehenden Verarbeitung.
• In einem Schritt ST7 berechnet die Zentraleinheit 24 die Schrittzahl SN(n) und die Schrittdrehrichtung SD(n) des Motors 5A nach nachstehenden Gleichungen (3) und (4), wobei die Größen SN(n) und SD(n) benötigt werden, um die theoretische Stiftstellungsgröße xp(n) an die tatsächliche oder Ist-Stiftstellung yp(n) anzupassen.
• SN(n) = yp(n) - xp(n) (3)
• SD(n) = 1; wenn yp(n) - xp(n) ≥ 0
• SD(n) = 0; wenn yp(n) - xp(n) < 0 (4)
• Darin stehen SD(n) = "1" für eine Drehung im Uhrzeigersinn (Rechtsbewegung des Stifts 4A) und SD(n) = "0" für eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn (Linksbewegung des Stifts 4A).
• In einem Schritt ST8 werden SN(n) und SD(n) im Treiber 25A gesetzt. Sodann wird der Motor 5A schrittweise in einer Richtung der Daten SD(n) um eine Größe der Daten SN(n) angesteuert, um die Zahnräder 6A und 8A zu drehen. Hierauf wird der Wagen 12A über den Seilzug 11A so verfahren, daß Information entsprechend dem Eingangssignal aA auf dem Papier 30 aufgezeichnet wird. Danach wird der Kanal P um 1 inkrementiert (Schritt ST9), und die obige Aufzeichnungsoperation wird für alle Kanäle P (P = 1,2,...) ausgeführt, um damit die Aufzeichnung der Information (Signalwellenformen) entsprechend den Signalen aA, Ab,... zu erreichen (JA in Schritt ST10). Die Beziehung zwischen Gleichungen (1) bis (4) ist in Fig. 1A dargestellt.
• Die Stiftstellungserfassungsverarbeitung B gemäß Fig. 3 wird für jede Periode oder Zeitspanne T2 (z.B. 10 s) ausgeführt. Genauer gesagt: wenn ein (nicht dargestellter) Zeitgeberzähler o.dgl. feststellt, daß die Periode T2 abgelaufen ist (JA in Schritt ST11), liefert die Zentraleinheit 24 in einem Schritt ST12 einen Ansteuerbefehl zum Treiber 34. Sodann wird in einem Schritt ST13 der Motor einmal gedreht, um den Wagen 40 geradlinig parallel zur Bewegungsrichtung der Stifte 4A und 4B zu verfahren.
• Bei der geradlinigen (Hin- und Her-)Verfahrbewegung im Schritt ST13 laufen die Vorsprünge 12a und 12b der Wagen 12A bzw. 12B zwischen den lichtemittierenden und lichtempfangenden Elementen der Photosensoren 32A bzw. 32B hindurch. Dabei werden von den Photosensoren 32A und 32B Signale e32A bzw. e32B, welche die Stellungen der Stifte 4A bzw. 4B repräsentieren, ausgegeben.
• Unterbrechung in bezug auf die Zentraleinheit 24 wird nur für ein Intervall der Vorwärtsbewegung des Wagens 40 durch Software zugelassen (d.h. Unterbrechung wird bei seiner Rückwärtsbewegung unterbunden). Während der Vorwärtsbewegung werden die von den Photosensoren 32A und 32B ausgegebenen Signale e32A bzw. e32B über die Steuereinheit 43 als Unterbrechungsbefehl e43 der Zentraleinheit (CPU) 24 zugespeist.
• Wenn das Signal e32A oder e32B generiert wird bzw. ist, führt die Zentraleinheit 24 durch Unterbrechung die Stellungskorrekturverarbeitung gemäß Fig. 4 aus. Wenn die Unterbrechung erfolgt ist, berechnet die Zentraleinheit 24 die Ist-Stiftstellung xp*(N) bezüglich der Bezugsstellung x&sub0; des Wagens 40 (Schritt ST22). Die Größe von xp*(N) wird nach folgender Gleichung (5) berechnet:
• xp*(N) = x&sub0; + [a&sub0; - a(N)] (5)
• Darin entspricht N (der Größe) von yp(n) und xp(n), wenn die Unterbrechung erfolgt ist oder vorgenommen wird.
• Eine Anordnung zum Berechnen der Bezugsstellung x&sub0; gemäß Gleichung (5) ist nicht in Fig. 1, aber in Fig. 6 dargestellt. Dabei ist ein Photosensor 400 zum Erfassen einer Ausgangsstellung am Wagen 40 vorgesehen. Wenn sich der Wagen 40 in seine Ausgangs- oder auch Ruhestellung bewegt (Bezugsstellung x&sub0;), wird die optische Signalstrecke (Strahlengang) des Photosensors 400 durch einen Vorsprung 401a eines Ausgangsstellungs-Detektorabschnitts 401 unterbrochen. Sodann gibt der Photosensor 400 ein Ausgangsstellungsdetektionssignal e400 aus. Bei Ausgabe des Signals e400 liefert die Zentraleinheit 24 einen Stopbefehl zum Wagenmotor 35. Dabei befindet sich der Sensorwagen 40 in einer durch die Bezugsstellung x&sub0; gemäß Gleichung (5) repräsentierten Stellung, und die Anfangsgröße a&sub0; nach Gleichung (5) wird in einem Wagenstellungszähler 340 gesetzt. Beiläufig bemerkt, repräsentiert a(N) einen Inhalt des Zählers 340 dann, wenn die Unterbrechung durch das Signal e32A oder e32B bewirkt wird. Der Zentraleinheit 24 werden auch Daten a&sub0; und a(N) zugespeist.
• Zum besseren Verständnis der Stiftstellungskorrekturoperation der vorliegenden Erfindung sei angenommen, daß die Schrittstellung "11" des Schrittmotors 5A die für eine bzw. in einer Normaloperation erreichte Stellung xp(N) des Stifts 4A in bezug auf die Bezugsstellung x&sub0; repräsentiert. (Dies bedeutet, das xp(N) die genau dem Signal aA oder aB entsprechende Stiftstellung auf dem Papier 30 angibt.) Es sei ferner angenommen, daß die Ist-Stiftstellung xp*(N) aus irgendeinem Grund fehlerhaft oder irrtümlich von der Stellung x&sub0; zur Schrittstellung "20" abweicht (vgl. Fig. 1B).
• Im Schritt ST23 nach Fig. 4 berechnet die Zentraleinheit 24 die Schrittzahl SN*(N) und Schrittdrehrichtung SD*(N) des Motors 5A nach folgenden Gleichungen (6) und (7):
• SN*(N) = xp(N) - xp*(N) ...6
• SD*(N) = 1; wenn xp(N) - xp*(N) &ge; 0
• SD*(N) = 0; wenn xp(N) - xp*(N) < 0 ...(7)
• Dabei wird N anstelle des Parameters zur Angabe benutzt, daß diese Gleichungen auf die Verarbeitung während der Unterbrechung angewandt werden (d.h. N wird benutzt, wenn das Signal e32A oder e32B generiert wird). SD*(N) = "1" gibt die bei der Unterbrechungsverarbeitung nach Fig. 4 erreichte (eingestellte) Drehung des Motors 5A im Uhrzeigersinn (Rechtsverschiebung des Stifts 4A) an, während SD*(N) = "0" die entsprechende Drehung des Motors 5A entgegen dem Uhrzeigersinn (Linksverschiebung des Stifts 4A) angibt.
• In einem Schritt ST24 werden SN*(N) = 11 - 20 = -9 = "9" und SD*(N) = "0", nach Gleichungen (6) und (7) berechnet, im Treiber 25A gesetzt. Danach wird der Motor 5A schrittweise um 9 Schritte in der Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn angesteuert. Der Stift 4A wird damit in die korrigierte Stellung "11" bewegt (Dies bedeutet, daß die Schrittzahl und die Schrittdrehrichtung entsprechend "-9" im Motor 5a gesetzt werden, um damit eine korrekte Stiftstellung zu erreichen.) Wenn sich der Stift 4A in der Stiftstellung "10" befindet, werden die Schrittzahl und die Schrittdrehrichtung entsprechend "+1" gesetzt. Danach kehrt der (Programm-)Fluß über den Anschluß oder Verbinder Q zum Schritt ST2 in Fig. 2 zurück. Bei der Schrittdrehung des Motors 5A werden dabei die Zahnräder 6A und 8A gedreht, und der Wagen 12A wird über den Seilzug 11A verfahren, so daß auf dem Papier 30 eine genaue Aufzeichnung erfolgt.
• Fig. 5 zeigt ein Beispiel der tatsächlichen Aufzeichnung von Daten auf dem Papier 30. In Fig. 5 steht die gestrichelte Linie K für eine Aufzeichnungswellenform entsprechend dem durch eine aus gezogene Linie angegebenen Eingangssignal aA. Z steht für eine Mißaufzeichnung von Daten dann, wenn eine Relativstellung des Stifts 4A zum Papier 30 aufgrund einer zu einem Zeitpunkt ta aufgetretenen externen Störung einer Mißabweichung unterliegt. Dieser Fehler wird durch die Korrekturoperation nach Fig. 4 zum Zeitpunkt tb beseitigt. Wenn die Korrekturoperation nach Gleichungen (3) und (4) durchgeführt wird oder worden ist, ist oder wird die Aufzeichnungswellenform während des Korrekturprozesses durch die ausgezogenen Linie Z1 angegeben.
• Es ist darauf hinzuweisen, daß die obige Korrekturoperation (auch) nach den nachstehenden Gleichungen (8) und (9) ausgeführt werden kann. Für diesen Fall ist die Aufzeichnungswellenform während des Stiftstellung- Korrekturprozesses durch die strichpunktierte Linie Z2 in Fig. 5 angegeben. Die Wellenform von Z2 wird dabei nicht im Intervall T2 gemäß Fig. 5, sondern während der Bewegung oder Verschiebung des Schreib-Stifts unmittelbar nach Erfassung einer Mißabweichung des Stifts erhalten.
• SN*(n) = yp(n) - xp(n) + xp(N) - xp*(N) ...(8)
• SD*(n) = 1;wenn yp(n) - xp(n) + xp(N) - xp*(N) &ge; 0
• SD*(n) = 0;wenn yp(n) - xp(n) + xp(N) - xp*(N) < 0 ...(9)
• Wie oben beschrieben, werden bei der obigen Ausführungsform Ist-Stellungen der Stifte 4A und 4B periodisch (T2) erfaßt oder detektiert, während die Stifte 4A und 4B zur Durchführung eines Aufzeichnungsvorgangs in Abhängigkeit von analogen Eingangssignalen aA und aB bewegt werden. Nach Maßgabe der obigen Ist-Stellungen der Stifte und der Aufzeichnungsstellungen entsprechend den Signalen aA und aB werden die Schrittzahlen (SN(n)) und die Schrittdrehrichtungen (SD(n)) der Motoren 5A und 5B zum Verschieben der Stifte berechnet, um die Stiftstellungen zu korrigieren, so daß die Stellungen der Stifte 4A und 4B nach Bedarf unter Anwendung eines (rückführlos) gesteuerten Aufzeichnungssystems korrigiert werden.
• Auch wenn die Stiftstellung einer Mißabweichung, z.B. infolge eines Herabfallens der Maschine oder Mechanik des Stiftaufzeichnungsgeräts, unterliegt, kann demzufolge die Stiftstellung automatisch auf die genaue Stellung (der Stifte) korrigiert werden. Da in diesem Fall eine Korrekturgröße der Stiftstellung normalerweise gleich Null ist, tritt kein praktisches Problem auf, auch wenn die Frequenz oder Häufigkeit der Korrekturoperation nicht sehr groß ist. Da bei dieser Stellungskorrektur mittels der kontaktfrei arbeitenden Photosensoren 32A und 32B mehrere Stiftstellungen gleichzeitig erfaßt werden können, wird das Problem eines mangelhaften Kontakts des Potentiometers vermieden, so daß ein klein gebautes und kostengünstiges Stiftaufzeichnungsgerät realisiert werden kann.
• Es ist zu beachten, daß die Periode T2 zur Ausführung der Unterbrechungsverarbeitung der Stiftstellungskorrektur, wie im Ablaufdiagramm von Fig. 4 dargestellt, nicht konstant zu sein braucht. Die Periode T2 kann beliebig geändert werden, solange sie nur länger ist als die Periode T1 der im Ablaufdiagramm von Fig. 2 gezeigten Operation. Wenn das Stiftaufzeichnungsgerät beispielsweise in ein Fahrzeug eingebaut wird oder ist, das schwingt und eine Abweichung der Stiftstellung herbeiführt, kann die Periode T2 einige Sekunden oder weniger betragen. Wenn andererseits die vorliegende Erfindung auf ein Stiftaufzeichnungsgerät angewandt wird, bei dem nahezu keine Abweichung der Stiftstellung im Spiel ist, kann T2 einige Minuten oder mehr betragen. Ferner kann die Periode T2 entsprechend den Arten der aufzuzeichnenden analogen Eingangssignale geändert werden.
• Fig. 6 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind ein Thermokopf 410 und ein Photosensor 400 zum Erfassen einer Ausgangs- oder auch Ruhestellung an einem Sensorwagen 40 vorgesehen. Der Kopf 410 schreibt eine(n) vorbestimmte(n) Skala oder Maßstab, Aufzeichnungsbedingungen, Aufzeichnungsdatum und dgl. nach Maßgabe von durch die Zentraleinheit (CPU) 24 gemäß Fig. 1 gelieferten Daten über einen Thermokopftreiber 420 auf das Papier 30 auf. Bei der geradlinigen (Hin- und Her-)Bewegung des Kopfes 410 werden von den Photosensoren 32A und 32B Stiftstellungserfassungssignale e32A und e32B ausgegeben, um damit die Unterbrechungsverarbeitung nach Fig. 4 durchzuführen.
• Sooft bei der Anordnung nach Fig. 6 der Kopf 410 eine(n) Skala oder Maßstab einer Zeile längs einer Querrichtung des Aufzeichnungs(kurvenblatt)papiers schreibt, wird eine Stiftstellung durch die Unterbrechungsverarbeitung nach Fig. 4 automatisch korrigiert. Auch wenn dabei im Betrieb des Stiftaufzeichnungsgeräts irgend etwas an dessen Gehäuse anstößt und dadurch die Stiftstellung einer Mißabweichung unterworfen wird, kann daher der Aufzeichnungsfehler aufgrund der Abweichung innerhalb eines Skalen- oder Maßstabsegments einer Kurvenblattvorschubrichtung, durch den Kopf 410 auf das Papier 30 geschrieben, beseitigt werden.
• Es ist darauf hinzuweisen, daß der Kopf 410 gemäß Fig. 6 (auch) durch einen Drahtpunktdruckkopf o.dgl. ersetzt werden kann.
• Fig. 7 zeigt noch eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform besteht eine Gegen-Druckwalze 80 aus einem durchsichtigen Kunststoffrohr, in welchem ein stabförmiges lichtemittierendes Element 70, dessen Breite größer ist als die des Papiers 30, festgelegt ist. Die Längsachse des Elements 70 liegt dabei parallel zu einem (einer) Ort oder Bahn (locus) der geradlinigen (Hin- und Her-)Bewegung des Wagens 40. Am Wagen 40 ist ein dem Element 70 gegenUberstehender Photosensor 72 montiert. Ein Ausgangssignal von Photosensor 72 wird der Zentraleinheit 24 über die Unterbrechungssteuereinheit 43 gemäß Fig. 1 zugespeist. Zwischen dem Element 70 und dem Photosensor 72 wird das nichttransparente Papier 30 transportiert.
• Bei der Anordnung nach Fig. 7 werden Positionen des linken und rechten Rands LE bzw. RE des Papiers 30 in Abhängigkeit vom Ausgangs(signal)pegeländerungspunkt des Photosensors 72 detektiert bzw. erfaßt. Dies bedeutet, daß jede Position der Papierränder LE und RE entsprechend einem Zählinhalt oder Zählstand eines Wagenstellungszählers 340 berechnet wird, und zwar unter Benutzung der eine Ausgangsstellung des Wagens 40 repräsentierenden Bezugsposition x&sub0;.
• Die Arbeitsweise der Ausführungsform gemäß Fig. 7 ist die gleiche wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1, wenn die Position bzw. Lage des Rands LE mit der Position oder Stellung x&sub0; übereinstimmt oder eine Differenz zwischen diesen Positionen bzw. Stellungen eine bekannte konstante Größe ist. Wenn jedoch die Position des Rands LE des Papiers 30 um &Delta;0 von einer vorbestimmten 0%-Position (z.B. Position x0) abweicht und die Position RE seines Rands um A100 von einer vorbestimmten 100%-Position abweicht, wird die Stellung x* des Schreib-Stifts 4A oder 4B nach folgender Gleichung korrigiert:
• x* = x + (x/L) (&Delta;100 - &Delta;0) + &Delta;0 (10)
• Darin steht L für eine Standardgröße der Breite des Papiers 30. Die Breite L variiert in gewissem Ausmaß in Abhängigkeit von einem jeweiligen individuellen Aufzeichnungsblatt des Papiers 30. Ferner variiert die Breite L auch beim gleichen Aufzeichnungsblatt geringfügig in Abhängigkeit von einer Umgebungsluftfeuchtigkeit. In Gleichung (10) stehen für eine Stiftstellung, wenn sowohl &Delta;0 als auch &Delta;100 gleich 0 ist, und x* für eine korrigierte Stiftstellung, wenn weder &Delta;0 noch &Delta;100 gleich 0 ist. Wenn nämlich eine Schrittdrehgröße und eine Schrittdrehrichtung des Schrittmotors 5A oder 5B gesteuert werden, um den Stift 4A oder 4B in die nach Gleichung (10) berechnete Stellung x* zu verfahren, kann eine genaue Wellenform entsprechend dem Eingangssignal aA bzw. aB auf dem Papier 30 aufgezeichnet werden, auch wenn eine Abweichung, wie &Delta;0 oder &Delta;100, vorliegt.
• Auch wenn bei der Ausführungsform nach Fig. 7 das Papier 30 gegenüber der Druckwalze 70 ungenau (grob) eingezogen wird oder das Papier 30 eine außerhalb der Standardgröße liegende Breite aufweist, kann eine genaue Aufzeichnung durchgeführt werden.
• Wie vorstehend beschrieben, wird mit der vorliegenden Erfindung ein Stiftaufzeichnungsgerät geschaffen, das die Stellungen mehrerer Schreib-Stifte genau zu detektieren bzw. zu erfassen und daher eine Aufzeichnung mit verbesserter Genauigkeit durchzuführen vermag, das keine großen Abmessungen aufweist und zudem hohe Zuverlässigkeit besitzt, weil kein Potentiometer benötigt wird.
• Ersichtlicherweise ist die vorliegende Erfindung Abwandlungen zugänglich. Beispielsweise kann anstelle eines Photosensors eine ein Hall-Element oder eine Ultraschallwelle benutzende Einrichtung zum Detektieren oder Erfassen der Stellungen der Schreib-Stifte 4A und 4B verwendet werden. Zudem kann die Detektoreinrichtung so ausgestaltet sein, daß ein lichtemittierendes Element an der Seite des Stiftwagens und ein lichtempfangendes Element an der Seite des Sensorwagens angeordnet sind. Wenn ferner bei der Anordnung nach Fig. 7 ein(e) Skala oder Maßstab auf das Papier 30 geschrieben werden soll, kann eine Stellung (x*), an welcher die (der) Skala oder Maßstab mittels des Kopfes 410 aufgezeichnet werden soll, gemäß Gleichung (10) korrigiert werden.

Claims (9)

1. Stiftaufzeichnungsgerät zum Aufzeichnen von Information eines Eingangssignals (aA) auf einem Aufzeichnungspapier (30) mittels eines Schreib-Stifts (4A), umfassend:

- eine Aufzeichnungsposition-Recheneinrichtung (20A, 22A, 24, 44, 45) zum Berechnen einer Aufzeichnungsposition (xp(N)) des Stifts (4A) in Abhängigkeit vom Eingangssignal (aA),

- eine Stiftstellung-Detektoreinrichtung zum Detektieren oder Erfassen einer Ist-Stellung (xp(N)) des Stifts (4A) in bezug auf eine vorbestimmte Bezugsstellung (x0),

- eine Steuereinheit (24) zum Steuern des Betriebs des Aufzeichnungsgeräts und zur Durchführung einer Stiftstellung-Korrekturverarbeitung zum Korrigieren einer Stellung des Stifts (4A) entsprechend der durch die Stiftstellung-Detektoreinrichtung erfaßten Ist-Stellung (xp*(N)), so daß die Ist-Stellung mit der Aufzeichnungsposition des Stifts (4A) übereinstimmt,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Stiftstellung-Detektoreinrichtung einen Stellungssensor (32A) aufweist, der unabhängig von der Bewegung des Stifts (4A) und parallel dazu bewegbar ist und der im Betrieb ein Stellungserfassungssignal (e32A) abgibt, das die Ist-Stellung des Stifts (4A) angibt, wenn der Sensor (32A) am Stift (4A) vorbeiläuft,

- Einrichtungen (34, 35, 38, 41, 42) zum Bewegen des Sensors (32A) parallel zum Stift (4A) und unabhängig von dessen Bewegung vorgesehen sind,

- die Steuereinheit (24) den Normalbetrieb periodisch oder aperiodisch anzuhalten vermag, um die Erfassung der Ist-Stellung (xp*(N)) des Stifts mittels der Stiftstellung- Detektoreinrichtung und die anschließende Korrektur der Stiftstellung in Abhängigkeit vom Stellungserfassungssignal (e32A) zu gestatten.

2. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Steuereinheit umfaßt:

eine Verarbeitungseinheit (24) zum Berechnen einer Stiftstellung-Korrekturgröße (SN*(N), SN*(n)) und einer Stiftstellung- Korrekturrichtung (SN*(N), SN*(n)) entsprechend einer Differenz zwischen Daten der Ist-Stellung (xp*(N)) des Stifts (4A) und Daten der Aufzeichnungsposition (xp(N)) des Stifts (4A), und eine Betätigungseinrichtung (25A, 5A-12A) zum Bewegen des Stifts (4A) in einer durch die Stiftstellung- Korrekturrichtung (SN*(N), SN*(n)) repräsentierten Richtung um eine Größe entsprechend der Stiftstellung-Korrekturgröße (SN*(N) oder SN*(n)),

Einrichtungen (5A-12A, 25A, 20A, 22A, 24, 44, 45) zur Durchführung einer (rückführungslosen) Steuerung für die Bewegung des Stifts (4A) in Abhängigkeit vom Eingangssignal (aA) vorgesehen sind und

Einrichtungen (5A-12A, 25A, 24, 43) zur Durchführung einer Regelung zum Korrigieren der Stellung des Stifts (4A) in Abhängigkeit von der Stiftstellung-Korrekturgröße (SN*(N), und der Stiftstellung-Korrekturrichtung (SD*(N), SD*(n)) vorgesehen sind.

3. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Sensor (32A) einen Photosensor (32A) mit einem Strahlengang umfaßt, der Stift (4A) mit einer Einrichtung (12A) zum Unterbrechen des Strahlengangs des Photosensors (32A) versehen ist, der Photosensor (32A) ein Signal (e32A) zur Anzeige der Ist-Stellung (xp*(N)) des Stifts (4A) erzeugt, wenn der Strahlengang des Photosensors (32A) durch die Unterbrechungseinrichtung (12A) unterbrochen ist, und der Photosensor (32A) sich parallel zur Unterbrechungseinrichtung und unabhängig von deren Bewegung bewegen kann.

4. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß

Einrichtungen (44) vorgesehen sind zum Speichern eines Unterbrechungsverarbeitungsprogramms, nach dem die Stiftstellung-Korrekturgröße (SN*(N), SN*(n)) und die Stiftstellung-Korrekturrichtung (SD*(N), SD*(n)) berechnet werden, und

die Verarbeitungseinheit umfaßt: einen Mikrorechner (24) zum Abarbeiten eines Programms zum Betätigen der Betätigungseinrichtung (5A-12A, 25A) in der Weise, daß sich der Stift (4A) entsprechend dem Eingangssignal (aA) bewegt, und zum Ausführen oder Abarbeiten des Unterbrechungsverarbeitungs programms,

und eine Unterbrechungssteuereinheit (43), um den Mikrorechner (24) das Unterbrechungsverarbeitungsprogramm abarbeiten zu lassen, wenn das Stiftstellung-Erfassungssignal (e32A) erzeugt wird.

5. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß

der (die) Sensor(einheit) umfaßt:

einen sich mit dem Photosensor (32A) mitbewegenden Ausgangsstellungssensor (400) zum Erzeugen eines Ausgangsstellungssignals (e400), wenn sich der Ausgangsstellungssensor (400) zur vorbestimmten Bezugsstellung (x0) bewegt, und einen Stellungszähler (340) zum Ausgeben erster Zähl(stand)daten, welche die vorbestiinrnte Bezugsstellung (x0) repräsentieren, wenn das Ausgangsstellungssignal (e400) erzeugt wird oder ist, und zum Ausgeben zweiter, die Ist-Stellung (xp*(N)) des Stifts (4A) repräsentierender Zähldaten, wenn das Stiftstellung-Erfassungssignal (e32A) erzeugt wird oder ist, wobei die ersten und zweiten Zähldaten dem Mikrorechner (24) für Unterbrechungsverarbeitung zugespeist werden.

6. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet, daß

der (die) Sensor(einheit) eine Einrichtung (410) zum Aufschreiben von Information, die von der Aufschreibinformation des Stifts (4A) verschieden ist, auf das Aufzeichnungspapier (30) aufweist.

7. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß

zwei oder mehr der Stifte (4A, 4B) und der Photosensoren (32A, 32B) vorgesehen sind und die Photosensoren (32A, 32B) sich zusammen oder gemeinsam bewegen.

8. Aufzeichnungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

ferner gekennzeichnet durch

eine Aufzeichnungspapier-Randerfassungseinrichtung (70, 72) zum Erfassen eines Rands (LE) des auf eine Druckwalze (80) des Stiftaufzeichnungsgeräts aufgezogenen Aufzeichnungspapiers (30), und wobei die Steuereinheit mit der Aufzeichnungspapier-Randerfassungseinrichtung gekoppelte Einrichtungen (24, 25A, 5A-12A) zum Berechnen eines Intervalls oder Abstands (&Delta;0) zwischen einer zweiten vorbestimmten Bezugsstellung (REF. POS) und dem Rand (LE) des Aufzeichnungspapiers (30), zum Durchführen der Stiftstellung-Korrekturoperation entsprechend der Ist-Stellung (xp*(N)) und der Aufzeichnungsposition (xp(N)) des Stifts (4A) sowie zum Verschieben einer Stellung des Stifts (4A) um eine Größe entsprechend dem Intervall oder Abstand (&Delta;0) aufweist.

9. Aufzeichnungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, daß

es ferner Aufzeichnungspapier-Randerfassungseinrichtungen (70, 72) zum Erfassen des einen Rands (LE) und des anderen Rands (RE) des auf eine Druckwalze (80) des Stiftaufzeichnungsgeräts aufgezogenen Aufzeichnungspapiers (30) aufweist und die Steuereinheit mit den Aufzeichnungspapier-Randerfassungseinrichtungen gekoppelte Einrichtungen (24, 25A, 5A-12A) zum Berechnen eines ersten Intervalls oder Abstands (&Delta;O) zwischen einer zweiten vorbestimmten Bezugsstellung (0% POS.) und dem Rand (LE) des Aufzeichnungspapiers (30) sowie eines zweiten Intervalls oder Abstands (&Delta;100) zwischen einer dritten vorbestimmten Bezugsstellung (100% POS.) und dem anderen Rand (RE) des Aufzeichnungspapiers (30), zur Durchführung der Stiftstellung-Korrekturoperation entsprechend der Ist-Stellung (xp*(N)) und der Aufzeichnungsposition (xp(N)) des Stifts (4A) und zum Verschieben einer Stellung des Stifts (4A) um eine Korrekturgröße (X*-x) entsprechend den ersten und zweiten Intervallen (&Delta;0, &Delta;100) umfaßt.