DE2011222A1 - Geräte zur selbsttätigen Bestimmung von Koordinatenpunkten - Google Patents

Description

Dr. Ing. H. Negendenk

Dipi Ing. H-Houck Dipl. Phys. W. Schmitz

• München *. 5,tia*ot\iir.2i

The Bendix Corporation T^spes»

Bendix Center 2. März 1970

Southfield, Michigan, USA Anwaltsakte: M-IO58

Geräte zur selbsttätigen Bestimmung von Koordinaten-

j punkten

Die Erfindung betrifft Geräte zur Festlegung, Messung und Aufzeichnung der Ortskoordinaten von Punkten auf einer Fläche.

Geräte zur schnellen und genauen Festlegung der Ortskoordinaten von Punkten auf einer Fläche zwecks Bestimmung der Abständen zwischen den Punkten sind bekannt. Ein solches Gerät besteht aus mehreren Gittern, wobei jedes Gitter mit Gruppen von langen parallelen Leiterbahnen versehen ist, die in engem Abstand zuein-

; ander angeordnet sind. Dabei sind die parallelen Leiterbahnen des einen Gitters beweglich angeordnet. Dieser beweglichen Gitteranordnung wird ein Wechselspannungssignal eingespeist, und dieses Signal induziert ein Signal in den Gittern einer zweiten Gitteranordnung. Dieses Gerät vermeidet viele Schwierigkeiten eines

J früheren Geräts, da die Stellung der beweglichen Gitteranordnung gegenüber der feststehenden Gitteranordnung durch einen Vergleich der in den beiden Gitterelementen der feststehenden Gitteranordnung induzierten Signale bestimmt wird. Bei diesem Gerät

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verursachen Bewegungen, wie z.B. ein leichtes Anheben der beweglichen Gitteranordnung gegenüber der stationären Gitteranordnung keine fehlerhaften Lagemessungen. Ein Anheben der beweglichen Gitteranordnung verursacht lediglich eine Schwächung der beiden induzierten Signale. Wird die bewegliche Gitteranordnung über die feststehende Gitteranordnung hinwegbewegt, so ändert sich ein Induktionssignal gegenüber dem anderen. Der größte Nachteil dieses Geräts besteht einfach darin, daß es nur den Weg auf einer Achse mißt, d.h. auf der Achse, die senkrecht zu den langen parallelen Leiterbahnen der drei Gitterelemente verläuft. Um daher den Ab- ^ stand zwischen den Gittern zu messen, müssen zwei Punkte auf der geraden Verbindungslinie zwischen den zwei in Frage kommenden Punkten festgelegt werden. Somit müssen entweder Gitteranordnungen oder die zu messende Fläche vor jeder Messung bewegt und neu ausgerichtet werden. Dieser Nachteil, der die Möglichkeiten zur Lagebestimmung auf eine einzige Achse beschränkt, gestattet es nicht, daß eine solche Anordnung in einen automatischen Koordinatenschreiber eingebaut werden kann, der in allen möglichen Richtungen und Achsen arbeiten muß.

Herkömmliche Koordinatenschreiber besitzen eine an einem mechanischen Trieb angebrachte Schreibfeder, der die Feder in jeder gewünschten Richtung über die Schreib- bzw. Zeichenfläche bewegt. So ist z.B. bei einem herkömmlichen Gerät die Feder an einer ersten Leitspindel befestigt, die sich über die Zeichenfläche erstreckt, pie erste Leitspindel ist an einer an der Kante der Zeichenfläche angeordneten zweiten Leitspindel befestigt, die im rechten Winkel !zur ersten Leitspindel steht. Die Federstellung wird durch Messung des Drehwinkels der Leitspindeln bestimmt, die in Größen der

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linearen Stellung geeicht sind. Da jedoch die wirkliche Stellung des Bleistifts oder Zeichengeräts nicht gemessen wird, werden in solche Systeme Fehler eingeführt, wenn die Leitspindeln nicht fluchten, so daß sie nicht rechtwinklig zueinander oder parallel zu den Kanten der Zeichenfläche stehen, oder auch wenn die Stellung des Bleistifts im Verhältnis zur Stellung des Antriebs falsch geeicht ist.

Die Erfindung gestattet, diese Nachteile zu vermeiden.

Mit der Erfindung wird ein Gerät zur Bestimmung der Koordinaten eines jeden Punktes auf einer Fläche geschaffen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie die folgenden Einrichtungen umfaßt: Ein parallel zur Fläche liegendes Gitter mit einer leitenden Gitteranordnung und mindestens einem ersten leitenden Gitterelement, bestehend aus einer Anzahl von in gleichem Abstand zueinander angeordneten parallelen Leiterabschnitten zur Definition einer ersten Achse und einem zweiten zum ersten parallel liegenden leitenden Gitterelement mit einer Anzahl von im gleichen Abstand zueinander angeordneten parallelen Leiterabschnitten, die senkrecht zu den parallelen Leiterabschnitten des ersten Gitterelementes liegen und eine zweite Achse definieren; einen ebenfalls mit mindestens einer leitenden Anordnung versehenen Läufer, mindestens einen Signalgeber, der Wechselspannungs-Ansteuerungssignale an eine der beiden leitenden Anordnungen abgibt, um Signale in. der anderen Anordnung zu induzieren," sowie eine Signalverarbeitungseinrichtung mit einem Phasenanzeiger für die induzierten Signale.

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Bei einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält das ' Gerät ein drittes leitendes Gitterelement mit einer Anzahl von ! im gleichen Abstand zueinander angeordneten parallelen Leiterabschnitten, die seitlich von und parallel zu den parallelen Leiterabschnitten des ersten Gitterelementes angeordnet sind, sowie ein viertes leitendes Gitterelement mit einer Anzahl von im gleichen

Abstand zueinander angeordneten parallelen Leiterabschnitten, die seitlich von und parallel zu den parallelen Leiterabschnitten

des zweiten Gitterelementes angeordnet sind. I

Bei einem zweiten AusfUhrungjsbelspiel der Erfindung 1st der Abstand zwischen den parallelen Leiterbahnen des ersten Gitterelementes gleich dem Abstand zwischen den parallelen Leiterabschnitten des zweiten Gitterelementes und die Querabmessung der im Läufer vorgesehenen leitenden Anordnung 1st im wesentlichen gleich einem ungeraden Vielfachen des Abstandes zwischen zwei parallelen Leiterabschnitten der Gitteranordnung.

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der leitende Läufer eine kreisförmige Schleife auf.

Bei einem vierten Aueführungsbeispiel der Erfindung weist der leitende Läufer zwei leitende Kreisschleifen auf, die In einer im wesentlichen zur Fläche parallel liegenden Ebene angeordnet sind.

Bei einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung versorgt der Signalgeber entweder das erste und das dritte Gitterelement oder die leitende Anordnung des Läufers mit einem Wechselspannungs-Ansteuerungssignal von einer bestimmten gewählten Charakteristik,

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und ein Ansteuerungss'ignal mit einer anderen gewählten Charakteristik wird entweder dem zweiten und dem vierten Gitterelement oder der anderen leitenden Anordnung des !Läufers zugeführt» und die .SlgnalVerarbeitungselnrlcihtung weist einen Diskriminator auf, der ein eiRstes Summensignal abgibt;, (dessen Slgnälkompönenten ^! durch die Ansteuerungssignauie mit der ersten gewählten Charafcteri-

stik erzeugt jwerden, sowie ;e±n zweites ,Smmmensignal» dessen j Signalkcaaponenten durch die Aiasteueirangssignale mit ,dex* ,gewählten

! zweiten Oharakteristik erzeugt werden.

Bei einem sechsten Aiaslilhrmagsibeispiel (der Erfindung besitzt die Signalverarbeitungseinriehtiang einen ersten Abschnitt (Y Achse),, der mit den Ausgängen entweder des' ersten und dritten Gitterelements oder des Läufers verbunden ist, sowie einen zweiten Abschnitt (X Achse), der mit den Ausgängen entweder des zweiten und vierten ι Gitterelementes oder des Läufers verbunden ist, wobei Jeder Ab- ; schnitt einen Phasenschieber zur Drehung der Phase eines der empfangenen induzierten Signale gegenüber dem anderen und eine Summiereinrichtung zur Summierung des einen in seiner Phase gedrehten induzierten Signals und des anderen empfangenen induzierten Signals enthält.

Bei einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung gibt der

(Signalgeber ein Bezugssignal an den Phasenanzeiger ab, der die

ι folgenden Einrichtungen enthält: Mittel zum Vergleich der Phasen-

lage des aus den induzierten Signalen gewonnenen Summensignals

! mit der Phasenlage des Bezugssignals; Mittel zur Verschiebung der Phase eines der Signale, um eine bestimmte Phasenbeziehung zwi- \ sehen dem induzierten Summensignal und dem Bezugssignal aufrecht zu erhalten, und schließlich Zählregister, deren Ausgangssignal

eine Anzeige für die Größe der zur Aufrechterhaltung der gewählten Phasenbeziehung erforderlichen Phasendrehung darstellt.

Bei einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält das Gerät die folgenden Einrichtungen: Mittel zur Erzeugung von Kommandosignalenj Mittel zum Vergleich der Ausgangssignale mit den Kommandosignalen und Antriebsmittel, die in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Ausgangs- und dem Kommandosignal zur Bewegung des Läufers über die Gitteranordnung betätigt werden, so daß das Gerät als automatischer Koordinatenschreiber eingesetzt werden kann.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. In den verschiedenen Zeichnungen besitzen die jeweils gleichen Bauelemente die gleichen Bezugszeichen. Es zeigen:

Pig. 1 das schenratische Schaltbild des erfindungsgemäßen Geräts zur Lagenbestimmung im Ausführungsbeispiel einer Meßeinrichtung.

Pig. 2 eine vergrößerte perspektivische Sprengzeichnung, zum Teil schematisch, des Gitter- oder Netzaufbaus sowie des Kreisschleifenläufers oder Kreisschleifenzeigers der Fig. 1 und weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Fig. J5 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Läufers oder Zeigers der Fig. 2.

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Pig. 4 eine vergrößerte Schnittperspektive, teils schematisch,

mit zwei Gitterelementen des Gitterautfbaus der Fign. 1 und 2; . ,

Pig. 5 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Fig. 4; Pig. 6 ein Kurvenbild für die größte Amplitude der induzierten

Signale für verschiedene Neuverstellungen in bezug auf die beiden Gitter der Fign. 4 und 5i

Fign. 7a» 7b und 7 c Kurvenbilder der zu den maximalen Signalamplituden der Fig. 6 gehörenden Wechselspannungssignale. Die Fign. 7a, 7b und 7c zeigen eine vollständige Periode zweier Gitter- oder Netzsignale und ihre Summensignale drei bestimmte voneinander verschiedene Stellungen des Läufers.

Fig. 8 ein schematischer Teilgrundrifl einer anderen Ausführung

des Oltterelements, wie es in den Fign. 1, 2, 4 und 5 dargestellt ist.

Die Fig. 9a, 9b und 9c ein Kurvenbild der in Fig. 7 dargestellten Wechselspannungssignäle, wobei eines der Signale um 90° phasenverschoben ist. Die Fign. 9a, 9b und 9c zeigen eine vollständige Periode der phasenverschobenen und nicht verschobenen Signale sowie ihres Summensignals für die drei in den Fign. 7a, 7b und 7c gezeigten spezifischen Neuverstellungen.

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Fig. 10 ein Kurvenbild nit der Darstellung eines summierten und verarbeiteten induzierten Signals, das gegenüber dem

Bezugssignal um 50° phasenverschoben ist. Diese Phasen-

' j verschiebung wird durch die Läuferablenkung hervorgerufen.

Fig. 11 ein Kurvenbild Bit dem induzierten und dem Bezugssignal

der FIe* 10, wobei das Bezugssignal durch das crfindungsgem&fle Gerät so verschoben wird, daß es mit dem induzierten Signal phasengleich ist.

W Fig. 12 ein Scheminuchaltbild des-anderen Ausführungsbeispiels

des erfindungsgemäßen, in ein Meßgerät eingebauten Lagenoder Ortbestimmungsgeräts, bei welchem Ansteuerungssignale dem öitteraufbau eingespeist werden und in verschiedenen leitenden Kreisschleifenläufern Stromsignale Induziert werden.

Flg. 13 ein Schemaschaltbild der in ein Meßgerät eingebauten Erfindung, bei welchem der Kreisschleifenläufer zwei

Gleitende Kreisschleifen besitzt, wodurch Anzeigen von sowohl Koordinatenstellung und der Winkelstellung des Läufers mSgl'ich sind.

Fig. 14 das Schemaschaltbild eines Ausführungsbeispiels der

Erfindung in Form eines Meßgeräts, bei welchem zwei Gitteraufbauten vorgesehen sind, von denen jede die Amplituden-

änderung eines induzierten Signals mit der Amplitudenänderung eines anderen induzierten Signals vergleicht, , ι

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und die Stellung des Läufers auf der Oberfläche einer Gitteranordnung zu bestimmen.

Pig. 15 das Schemaschaltbild zur Darstellung des erfindungsgemäßen Geräts für die Lagebestimmung in einem automatischen Koordinatenschreiber.

Fig. 16 das Schemaschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung in Form eines automatischen Kurvenschreibers, bei welchem der Läufer mit verschiedenen gegeneinander versetzten leitenden Schleifen versehen ist, so daß man, bezogen auf ein einzelnes Gitter, mehrere Signale zur

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I Anzeige der Läuferstellung gleichzeitig erhält.

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i Das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 zeigt ein Meßgerät 10 mit dem Signalgenerator.12, der ein Wechselspannungs-Ansteuerungssignal .

: an den Läufer 14 sowie an den Phasenanzeiger l6 überträgt. Das dem Läufer 14 eingespeiste Ansteuerungssignal bewirkt, dass in der Gitteranordnung l8 eine Reihe von Signalen induziert wird. Diese induzierten Signale werden-an die SignalVerarbeitungsvorrichtung 20 weitergeleitet, welche ein Summensignal bildet, dessen

Phase proportional zur Ablenkung des Läufers 14 auf der Oberfläche der Gitteranordnung l8 verschoben wird. Diese Phasenverschiebung wird durch den Phasenanzeiger l6 gemessen, dessen Ausgangssignal eine Anzeige für die Lauferablenkung von einem willkürlich ge Wählten Bezugspunkt auf der Oberfläche der Gitteranordnung 18 darstellt. '.

Der Generator 12 jedes Wechselspannungssignals besitzt eine

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Taktgeberquelle 21, welche ein Rechtecksignal von 3 MHz abgibt. Dieses Signal gelangt einerseits an den Phasenanzeiger 16 und andererseits an den Bezugszähler 22, in welchem das 3 ; MHz Signal um 1000 herabgeteilt wird, um ein Rechtecksignal von 3 kHz zu erhalten. Das vom Zähler 22 ausgehende 3 kHz Signal wird einem 3 kHz Filter 24 eingespeist, in welchem bestimmte Harmonische des Signals kombiniert werden, unerwünschte Harmonische sowie Rauschsignale ausgefiltert werden, um ein reines Sinussignal von 3 kHz zu erhalten. Dieses Signal wird dann durch die Treiberstufe 26 verstärkt und über ein Koaxialkabel 28 dem Läufer 14 eingespeist.

Pig. 3 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Koaxialkabels 28 und des Läufers 14. Die einzelnen Leiter 30 und 32 des Koaxialkabels 28 teilen sich und bilden eine leitende kreisförmige Schleife 34 des Läufers 14. Die Schleife 34 umfaßt eine Anzahl von Windungen, so daß ein stärkeres Signal zur Induzierung einer Wechselspannung in den Gitterelementen der Gitteranordnung 18 zur Verfügung steht als es im Falle einer einzelnen kreisförmigen Windung der Fall wäre. Die kreisförmige Schleife 34 ist in einem aus Preßgußmasse geformten Kopf 36 angeordnet, der mindestens in der Fläche innerhalb der Kreisschleife 34 aus klarem Formstoff gefertigt ist, damit die Fläche, über welche sich der Läufer bewegt, gesehen und beobachtet werden kann. An der Bodenfläche des Läuferkopfes 36 befindet sich das Fadenkreuz 38 in der Mitte der Kreisschleife 34, iwodurch ein weiteres Hilfsmittel zur genauen Positionierung des ^: Läufers über einer bestimmten Stelle einer Fläche gegeben ist.

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Die Gitter — Anordnung l8 (Fig. 2) uafafit . vier einzelne Gitterelemente 4o, 42, 44 und 46. Die Gitter sind in gedruckter Schaltung auf vier gleichen Trägern 48 aus Epoxydharz ausgeführt. Die j Gitterelemente sind absolut identisch Miteinander. So sei beispielsweise das Gitter 40 näher betrachtet« das einen einzigen durchgehenden gedruckten elektrischen Leiter mit einer Anzahl von gleichlangen parallelen und im gleichen Abstand zueinander angeordneten Bahnen 50 besitzt, die in abwechselnder Reihenfolge an ihren Endpunkten durch die kürzeren Leiterbahnen 32 miteinander verbunden sind. Der Durchmesser der kreisförmigen Leiterschleife 3^ des Läufers 14 ist gleich einem ungeraden Vielfachen der Abstände zwischen zwei benachbarten parallelen längsseitigen Leiterbahnen 50. Erfindungsgemäß umfaßt der Ausdruck "ungerades Vielfache" auch die Zahl 1. Wir-d der Läufer über das Gitter 40 in einer zu den längsseitigen parallelen Leiterbahnen 30 lotrechten Richtung bewegt, so wird ein 3 kHz Signal in ein Gitter 40 Induziert, dessen Amplitude sinusförmig in Abhängigkeit von der Läuferverschiebung verläuft. Diese Richtung wird nun willkürlich als die Y-Ordinate der Gitteranordnung 18 bezeichnet und wird im folgenden so genannt. Die mit ⁿGitter-40-Spannungⁿ der Flg. 6 bezeichneten Kurvenwerte stellen die Änderung der maximalen Amplitude des in dem Gitter 4θ Induzierten Signals dar, wenn der Läufer längs der Y-Ordinate des Gitters bewegt wird. Die Änderung, der Maximalamplitude des induzierten Signals kann auch als Änderung der induzierten Spannung bezeichnet werden.

Da sich, wie Fig. 6 zeigt, bei einer Bewegung des Läufers 14 längs der Y-Achse des Gitters 40 die Induktionsspannung sinusförmig mit der Läuferverschiebung ändert» ist leicht einzusehen,

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daß diese beiden leitenden Bauelemente eine Induktionsspannung abgeben, welche genauer die Läuferstellung darstellt als dies j bisher bei anderen Gitter- und Läuferkonstruktionen der Fall war. ^! Es ist jedoch zu beachten, daß die in Fig. 6 gezeigte Spannung eines einzelnen Gitters 40, die unter Verwendung des Läufers 14 ; mit einer einzigen Schleife und des einzigen Gitters 40 erzeugt wurde, keine eindeutige Anzeige der Läuferstellung darstellt. Für

Jeden Punkt der Anstiegflanke der Spannungskurve des Gitters 40

gibt es einen Punkt mit gleicher Amplitude und Polarität auf der Abstiegsflanke dieser Kurve. Daher ist ein zweites Gitter 42, das im folgenden als Phasenschiebergitter bezeichnet wird und parallel zum Gitter 40 verläuft sowie direkt unter ihm angeordnet ist, in der Gitteranordnung 18 vorgesehen, um mit seiner Hilfe eine vollkommen eindeutige Messung der Läuferstellung zu erhalten. Das Gitter 42 ist wie das Gitter 40 ausgeführt und enthält ebenfalls einen einzelnen gedruckten durchlaufenden elektrischen Leiter mit einer Anzahl von im gleichen Abstand zueinander angeordneten Leiterbahnen 54, die abwechselnd an ihren Endpunkten mit den kürzeren Leiterbahnen 56 miteinander verbunden sind. Die langen parallelen * Leiterbahnen 54 des Gitters 42 sind von gleicher Länge wie die langen Leiterbahnen· 50 des Gitters 40 und laufen parallel zu diesen. Ferner 1st auch der Abstand zwischen den Leiterbahnen 54 gleich dem Abstand zwischen den Leiterbahnen 50 des Gitters 40. Wie jedoch aus Fig. 4 hervorgeht, ist die Anordnung der gedruckten Schaltung des Gitters 42 gegenüber der des Gitters 40 verschoben, so daß jede Leiterbahn 54 um einen bestimmten Abstand in der Y-Richtung gegenüber den Leiterbahnen 50 des Gitters 40 versetzt ist

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Im Ausführungsbeispiel der Pig. 4 befinden sich die Leiterbahnen 54 des Gitters 42 in der Mitte zwischen den Leiterbahnen 50 des Gitters 40. Wenn somit ein Kreisschleifenläufer über die Gitteranordnung l8 gelegt wird und durch eine Wechselspannung angesteuert wird, dann werden Signale mit zwei verschiedenen Maximalamplituden in den Gittern 40 und 42 induziert. Es ist zu beachten, daß die Gitter 40 und 42 nur die Ordinatenstellung des Läufers längs der Y-Achse der Gitteranordnung 18 bestimmen. Gitter 44 und 46, !die sich unmittelbar unter den Gittern 40 und 42 befinden, und

1 ■ .

jsenkrecht zu diesen Gittern verlaufen^ bestimmen die Abszissen-.Stellung der Läuferschleife 34 längs der X-Achse. Die Gitter 44 und 46 sind mit den Gittern 4o und 42 identisch und zueinander ebenso angeordnet wie die Gitter 40 und 42. D.h.,die langen paralle jlen Leiterbahnen des Gitters 44 erscheinen unmittelbar über und jin der Mitte zwischen den längen parallelen Leiterbahnen 40 des Gitters 46. Um daher eine Wiederholung zu vermeiden, wird keine !nähere Beschreibung dieser Gitter gegeben. In gleicher Weise ist !auch das Signalverarbeitungsgerät 20 und der Phasenanzeiger l6 zum Empfang der Signale der Gitter 44 und 46 und zur Bestimmung

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!der Läuferstellung auf der/Achse mit dem Gerät 20 und dem Gerät 16 zum Empfang der Signale von den Gittern 40 und 42 identisch und wird nicht näher in seinen Einzelheiten beschrieben.

Die Pign. 5, 6 und 7 zeigen die Art und Weise, in welcher sich |die in den Gittern 40 und 42 induzierten Signale ändern, wenn der Läufer 14 längs der Y Achse der Gitteranordnung l8 bewegt wird. Die Punkte "a", "b" und "c" in Pig. 5 zeigen die Stellung des

direkt Läufers 14, wenn das Fadenkreuz 38 des Läufers/über einen dieser j

Punkte gelegt wird. Die Maximalamplituden der in den Gittern 40 j

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und 42 induzierten Signalen sind in diesem Falle mit den Buchstaben "a", "b" und "c" in Fig. 6 gekennzeichnet. Die Fign. 7a, 7b und 7c zeigen die induzierten Signale selbst und ihr für die drei Läuferstellungen "a^M, ⁿb" und "c" erzeugtes Summensignal. . Die Pign. 5 und 6 zeigen, daß sich die induzierten Signale um eine vollständige Periode einer maximalen Signalamplitude ändern, wenn der Läufer um einen Weg bewegt wird, der gleich ist dem doppelten Abstand zwischen zwei nebeneinander liegenden langen parallelen Leiterbahnen 50. In Fig. 5 ist der Punkt "b" gegenüber dem Punkt "a" um einen Abstand auf der Y-Achse des Gitters 40 versetzt, | der gleich einem Drittel des Abstandes zwischen dem Punkt "a" und der nächstliegenden parallelen Leiterbahn 50 ist. In Fig. 6 ist der Punkt ^Mb^M gegenüber dem Punkt "a" um 50° oder 1/12-Kreis längs der Sinuskurve der Fig. 6 versetzt. Ebenso ist Punkt "c" gegenüber Punkt "b" um einen Abstand versetzt, der gleich ist dem halben Abstand zwischen zwei nebeneinander liegenden parallelen Leiterbahnen 50 des Gitters in Fig. 5 und 1/4-Kreis gegenüber dem Punkt "b" auf der Kurve der Fig. 6. Somit können die in den Gittern 4o und 42 induzierten Signale durch die folgenden Gleichungen dargestellt werden:

E₄₀ = E sin (J χ 360°) sinfiJ t und

Ei₁^ = E cos (4 x 360 ) sin CJ t wobei id *d

E = die Maximalamplitude des Induktionssignalwerts, der mit einem Gitter unter Verwendung einer gegebenen Ansteuerungsspannung erreicht werden kann. Diese Amplitude ist am Punkt "a" der Fign. 5 und 6 gezeigt;

y = die Linearverschiebung auf der Y-Achse der Gitteranordnung 18;

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d = der doppelte Abstand zwischen zwei nebeneinander-

liegenden langen parallelen Leiterbahnen eines Gitters;

OJ = Frequenz (3 kHz bei diesem Ausführungsbeispiel); t = Zeit in Sekunden.

Es ist zu beachten, daß der Punkt "b" sowohl gegenüber dem Punkt "a" auf der Y-Achse des Gitters 4o als auch gegenüber dem Punkt , "a" auf der X-Achse dieses Gitters versetzt ist. Diese Seitenverschiebung wird in keiner Weise den Gittern 40 und 42 durch eine Änderung des Induktionssignals angezeigt, das an den Leitungen und 64 (Fig. 4) gemessen wird. Nur eine Bewegungskomponente in senkrechter Richtung zu den langen Leiterbahnen 50 und.54 erzeugt eine Änderung des Induktionssignals in bezug auf diese beiden Gitter. Da jedes zu der Gitteranordnung 18 gehörende Gitter nur die Stellung in einer Achse messen soll, müssen die Induktionssignale, die durch die elektrische Ankopplung zwischen den kurzen Leiterbahnen eines Gitters und dem Läufer erzeugt werden, wenn sich der Läufer dieser Leiterbahnen nähert, in Betracht gezogen werden. Aus den Flgn. 3 oder 4 geht hervor, daß die beispielsweise in den Leiterbahnen 52 des Gitters 40 induzierte Spannung nicht die Stellung eines, beweglichen Läufers auf der Y-Achse anzeigt. Wenn der Läufer längs der X-Achse der Gitteranordnung 18bewegt wird, aber seine Stellung in bezug auf die Y-Achse konstant hält, so ist das an den Leitern 62 des Gitters 40 gemessene Signal etwas größer, wenn sich der Läufer nahe einer Leiterbahn befindet, als wenn er in der Nähe der Mitte des Gitters ist. Da jede aus dem Gitter 40 kommende Signaländerung als eine Anzeige für eine Bewegung auf der Y-Achse gewertet' wird, wenn das in der Leiter-

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i t ö ti v-

bahn 52 Induzierte Signal den Phasenanzeiger 16 erreichen könnte, so würden Fehler in die abgegebenen Lagemessungen eingeführt. Daher ist zum Zwecke der Erzeugung eines Löschsignals fUr das in den Leiterbahnen 52 induzierte Signal die Rahmenleiterbahn 66 als! Teil der gedruckten Schaltungen vorgesehen, welche die Gitteranordnung 18 bilden. Die Rahraenleiterbahn läuft parallel zu und nahe den Leiterbahnen 52, so daß ein elektrisches Signal auch in die Rahmenleiterbahn 66 induziert wird, wenn sich ein Läufer nahe der Leiterbahn 52 befindet und dort ein Signal induziert. Die in der Leiterbahn 52 und in der Rahmenleiterbahn 66 induzierten Signale sind im wesentlichen gleich und elektrisch entgegengesetzt, wodurch sie sich gegenseitig löschen, so daß im Gitter 40 kein elektrisches Signal auftritt, das an der Leiterbahn 52 gemessen werden kann.

Fig. 8 zeigt eine andere Gitteranordnung zur Löschung induzierter, Fehlersignale infolge der Ankopplung zwischen dem Läufer und den kurzen Leiterbahnen des Gitters. Das Gitterelement 68 in Flg. 8 ist wie die Gitter der Gitteranordnung 18 aufgebaut und dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem einzigen gedruckten fortlaufenden elektrischen Leiter besteht, dessen lange parallele Leiterbahnen 70 an jeweils abwechselnden Endpunkten durch die kurzen Leiterbahnen 72 verbunden sind. Jedoch im Gegensatz zur Gitteranordnung 18 läuft hier der das Gitter 68 bildende durchgehende Leiter in sich selbst zurück, so daß die langen parallelen Leiterbahnen 7% parallel zu den Leiterbahnen 70 verlaufen und nahe an ihnen liegen. Auch die Leiterbahnen 7^ sind an ihren Endpunkten

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durch die kurzen Bahnen J6 miteinander verbunden, die parallel zu den Bahnen 72 verlaufen und zwischen diesen liegen. Wenn der Läufer 14 auf die Bahnen 72 des Gitters 68 zubewegt wird, so wird ein Signal induziert. Wären die Bahnen 76 nicht vorhanden, so würden die in den Bahnen 72 induzierten Signale eine Fehleranzeige an den Bahnen 78 des Gitters hervorrufen. Das Gitter 68 ist jedoch so ausgelegt, daß sich die Bahn 76 nahe genug an der Bahn 72 befindet, so daß beim Auftreten eines Induktionssignals in dieser

j Bahn auch ein Signal in der Bahn 76 induziert wird. Die beiden in j den Bahnen induzierten Signale sind somit gleich und einander ; entgegengesetzt und löschen sich somit gegenseitig. Auch wenn • eine Ansteuerungsspannung dem Gitter 68 und nicht dem Läufer 14 eingespeist wird, so ist die in eine Bahn 72 eingespeiste Ansteuerungsspannung der Spannung in der danebenliegenden Bahn 76 entgegengesetzt. Daher wird im Läufer keine resultierende Spannung infolge der elektrischen Kopplung zwischen den Bahnen des Gitters 68 induziert.

Der Vorteil des Gitters 40 gegenüber dem Gitter 68 besteht darin, daß es etwas leichter zu bauen ist. Das Gitter 40 besitzt keine Leiterteile wie die Leiterbahnen 74, die sich sehr nahe an den J Leiterbahnen 70 befinden. Das Gitter 68 besitzt jedoch den Vorj teil, daß es eine Induktionskopplung zwischen dem Läufer 14 und den beiden Leiterbahnen 70 und 74 bewirkt. Unter sonst gleichen Voraussetzungen kann daher mit dem Gitter 68 ein stärkeres Induktionssignal erzeugt werden, als dies mit einem Gitter 40 möglich wäre. ;

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Die Fign. 6 und 7 zeigen, daß sich die Maximalamplituden der durch das Ansteuerungssignal in den Gittern 40 und 42 induzierten Signale ändern, wenn der Läufer auf der Y-Achse der Gitteranordnung 18 bewegt wird. Die Phase des induzierten Signals ändert sich aber nicht so, daß die Läuferverschiebung genau angezeigt wird. Fig. 7 zeigt, daß die in den Gitterelementen 40 und 42 induzierten Signale sowie ihr Summensignal immer entweder vollkommen phasengleich sind, oder daß eines der Signale genau um l8o° gegenüber den anderen beiden Signalen phasenverschoben ist. Daher ist im Gerät 10 für die Lagebestimmung das Signalverarbeitungs-

™ gerät 20 vorgesehen, welches die Induktionssignale von den Gittern 4o und 42 empfängt und ein Signal erzeugt, dessen Phase sich im Verhältnis zum Läuferweg verschiebt. Die Signale der Gitter und 42 werden zuerst in den Verstärkern 80 und 82 verstärkt, so daß man stärkere und somit leichter zu verarbeitende Signale erhält. Der Phasenschieber 84 dreht die Phase des Signals vom Phasenschieba»gitter 42 um 90°, d.h. um einen Viertelkreis. Diese Phasendrehung ändert nicht die Werte der Induktionsspannung. Auch in diesem Fall zeigt Fig. 6 die Art und Weise, in der sich

Ik die Induktionsspannung bei der Bewegung des Läufers 14 über die Fläche der Gitteranordnung 18 ändert. Jedoch die Phasenbeziehung zwischen den beiden induzierten Wechselspannungssignalen hat sich geändert. Diese Beziehung für die drei Läuferstellungen "a", "b" und "c" wird durch die Kurven der Fign. 9a, 9b und 9c dargestellt. Das nicht gedrehte Signal

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des Gitters 4O und das um 90° phasenverschobene Signal des Gitters 42 werden dann im Summierverstärker 86 verstärkt. Fig. 9 zeigt auch das induzierte Summensignal, das durch den Summierverstärker 86 für die drei angezeigten Läuferstellungen erzeugt wird.

iAm Punkt "a" (Fig.9a) gibt es keine in dem Phasenschiebergitter

42 Induzierte Spannung. Daher ist das durch den Summierverstärker i
; 86 erzeugte Summensignal einfach gleich dem Signal, das vom Ver-

j stärker 80 kommt, wenn sich der Läufer am Punkt "a" befindet. Fig. 9b zeigt das Induktionssignal des Gitters 40 und das Signal des Phasenschiebergitters 42, die beide im Verstärker 86 summiert werden, sowie das zwischen dem Summierverstärker abgegebene Summensignal, wenn sich der Läufer am Punkt "b" der Gitteranordnung l8 befindet. Da die Phase des vom Phasenverschiebungsgitters 42 kommenden Signals gegenüber der Phase des Signals des Gitters 40 um 90° verschoben 1st, wird das durch den Summlerverstärker 86 erzeugte Summensignal um 1/12 Kreis oder 30° gegenüber dem Summen-

am

signal der Fig. 9a gedreht, wenn sich der Läufer/Punkt ^wb" befindet. Wie im Falle der in Fig. 7 gezeigten Signale ändern sich die Maximalamplituden der Wechselspannungssignale des Gitters 40 und des Phasenschiebergitters 42 in Abhängigkeit von den Änderungen der Läuferstellung. Es ist jedoch zu beachten, daß trotz der _; Änderung der Maximalamplitude dieser beiden Signale die Maximalamplitude des Summensignals der Fig.9b keine Änderung gegenüber 'der in Fig. 9a gezeigten Maximalamplitude erfährt. Lediglich die ι Phase dieses Signals wurde gedreht.

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Figur 9c zeigt die Signale des Gitters 40, des Phasenschiebergitters 42 und das Summensignal, die erzeugt werden, wenn sich der Läufer in Stellung "c" befindet. Wie im vorhergehenden Falle haben sich die Maximalamplituden der vom Gitter 40 und Phasenschiebergitter 42 kommenden signale geändert (s. Fig. 7), jedoch die Maximalamplitude ihres Summensignals hat keine Änderung erfahren. Doch wird, wenn der Läufer am Punkt "c" steht, die Phase des hierbei erzeugten Summensignals gegenüber der Phase des Signals, das erzeugt ist, wenn sich der Läufer am Punkt "b^M befindet, um 90° gedreht. Somit wird ein Signal abgegeben, dessen ψ Phasenverschiebungen in direktem Verhältnis zur Läuferverschiebung stehen. Dieses durch den Summier verstärker 86 erzeugte Summensignal (Esum) wird genau durch den folgenden mathematischen Ausdruck dargestellt: {

^Esum ⁼ ^ ^sin ^d ^x 260°) sinu)t + AE cos (J χ 360°) cos ω t ' wobei

A = der durch das Verarbeitungsgerät (20) gelieferte Verstärkungsfaktor und

die übrigen Symbole entsprechen den vorher festge-P legten.

Nach Auflösung der obigen Gleichung ergibt sich:

^Esum ^{= AE cos} <d ^x ^^ο° - ω t).

Somit bestätigt der mathematische Ausdruck die Darstellung der Fig. 9» die zeigt, daß das Ausgangssignal des Summier^ng^verstärkers 86 ein Signal ist, dessen Phase sich linear und in di

rektem Verhältnis zur Verschiebung des Läufers auf der Y-Achse der Gitteranordnung 18 verschiebt. - 20 -

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Dieses Summensignal wird durch das JKHz Filter 88 gefiltert, wobei unerwünschte Rauschsignale und harmonische vom Summensignal herausgefiltert werden und reine Sinusspannung zur weiteren Verarbeitung entsteht. Der Nulldurchgangsabtaster 90 tastet die Knotenoder Nullpunkte dieses sinusförmigen Summensignals ab und ver-] stärkt das Signal, wodurch das sinusförmige Summensignal der Fig. 9 in das Rechteck-Summensignal der Fign. 10 und 11 umgesetzt iwird. Dieses Rechteck^Summensignal gelangt an den Phasenanzeiger 16, dessen Ausgangssignal die Läuferstellung durch Messung der Phasenänderung dieses Rechteck-Summensignals anzeigt, das erzeugt wird, wenn der Läufer 14 auf der Y-Achse der Gitteranordnung 18 ■ bewegt wird. I

ι Der Phasenanzeiger 16 enthält eine logische Phasenvergleichsschal- ^: tung 92*deren Auslegung bekannt ist und die das Rechteck-Summensignal vom Nulldurchgangsabtaster 90 erhält und die Phase dieses Signals mit der Phase eines Bezugssignals vergleicht.Dieses Bezugssignal ist ein jJKHz-Rechtecksignal, das durch den Taktgeber 21, die ■Schaltlogik 9K und den Zähler 96 erzeugt wird.Der Taktgeber 21 igibt ein 5MHz Rechtecksignal ab,das über die Schaltlogik 94 und ^! die Leitung 98 an den Zähler 96 übertragen wird, wenn das an die Phasenvergleichsschaltung 92 gelangende Bezugs- und Summensignal phasengleich sind. Der Zähler 96 ist von bekannter Auslegung und enthält eine Anzahl von Schaltkreisen. Der Zähler 96

!gibt ein Ausgangssignal mit fester Amplitude ab,dessen Polari-

tat sich nur in Abhängigkeit von der Funktion der Schaltkreise ändert. Diese Schaltkreise sprechen auf das ankommende 3MHz-Signal an und sind so beschaffen,daß sie die Polarität des Ausgangs-

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signals des Zählers 96 ändern, wenn 500 Eingangsimpulse über die Leitung 98 empfangen werden. Somit überträgt der Zähler 96 ein

eck:

3KHz Recht/- Bezugssignal an die logische Phasenvergleichsschaltung 92. Die logische Phasenvergleichsschaltung 92 vergleicht die Phasenlage dieses Bezugssignals mit dem Summen-Rechtecksignal vom Abtaster 90. Wenn die logische Phasenvergleichschaltung 92 feststellt, daß diese beiden Signale gegeneinander phasenverschoben sind, so überträgt sie ein Signal an die Schaltlogik: 94, welche den Modus ändert, in welchem die Signale an den Zähler 96 übertragen werden und damit auch die Phase des der lo- ^ gischen Phasenvergleichsschaltung 92 eingespeisten Bezugssignals ändert.

Angenommen, die logische Phasenvergleichsschaltung 92 stellt eine Phasenbeziehung fest, wie sie in Fig. 10 dargestellt ist, wobei das Summen-Rechtecksignal dem Rechteck-Bezugssignal um 3O⁰ voreilt. Dann veranlaßt die logische Phasenvergleichsschaltung 92 die Schaltlogik 94, einen Impuls des Taktgebers 21 an den Zähler 96 über die Leitung 100 zu übertragen. Dieser Impuls überbrückt dann einen der Schaltkreise des Zählers 96 und bewirkt, daß die PoIa-" rität des Zählerausgangssignals umgeschaltet wird, nachdem nur 499 Impulse vom Taktgeber 21 empfangen wurden. Dies läßt die Phase des Bezugssignals um 10~^Hz zum Summensignal hin voreilen. Dieser Voreilvorgang wird für jeden vom Zähler 96 abgegebenen Impuls so lange wiederholt wie die logische Phasenvergleichsschaltung 92 feststellt, daß das Summensignal dem Bezugssignal voreilt.

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Der vollkommen phasengleiche Zustand des Bezugs- und des Summensignals ist in Pig. 11 gezeigt. Daraus geht hervor, daß das Bezugssignal in die Lage verschoben wurde, die durch das Summensignal in den Pign. 10 und 11 eingenommen wird. Somit wurde das Bezugssignal um 30° oder einen 1/12 Kreis verschoben. Das gleiche gilt auch für den Pail, daß die logische Phasenvergleichschaltung 92 ein dem Bezugssignal nacheilendes Summensignal abtastet; dann wird die Schaltlogik 9^ angewiesen, die übertragung von Impulsen des Taktgebers 21 an den Zähler 96 so lange zu unterbrechen, bis das Summen- und das Bezugssignal miteinander phasengleich sind. In diesem Falle gilt der umgekehrte Vorgang, d.h. wenn ein durch den Taktgeber 21 abgegebener Impuls nicht den zähler 96 erreicht, dann wird die Phase des an die logische Phasenvergleichsschaltung 92 gelangenden Bezugssignals um 10~ Hz verzögert.

Im vorerwähnten Beispiel wurdeidie Phase des Bezugssignals um gedreht, um mit dem Summensignal phasengleich zu sein. Dieses Beispiel wurde gewählt, um eine leichtere Erklärung der logischen Phasenvergleichsschaltung 92, der Schaltanordnung 94 und des Zählers 96 geben zu können. Im praktischen Betrieb funktionieren diese Einrichtungen mit solch einer Geschwindigkeit, daß sowohl das an die logische Phasenvergleichsschaltung 92 gelangende Bezugssignal als auch das Summensignal praktisch immer phasengleich miteinander sind, unabhängig davon, wie schnell der Läufer 14 über die Fläche der Gitteranordnung l8 bewegt wird, und in der Praxis wird wohl niemals eine Phasendifferenz der beiden Signale von 30⁰ auftreten.

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Wenn die logische Phasenvergleichsschaltung 92 der Schaltlogik entweder einen Voreil- oder einen Nacheilbefehl für die Phasenlage des vom Zähler 96 ankommenden Signals gibt, .dann befiehlt sie auch der Schaltlogik Io2, die Impulse an das Zählregister Io4 zu übertragen. Diese Signalimpulse bewirken eine Änderung der in diesem Register gespeicherten Zählung und bewirken somit, daß die ' Zählung eine genaue Aufzeichnung der Gesamtverschiebung des Lau- ι

fers vom Bezugspunkt auf der Y-Achse bei jeder Anordnung l8 darstellt. Der Phasenanzeiger l6 arbeitet so, daß die Schaltlogik Io2" einen negativen Impuls an das Register Io4 überträgt, wodurch die Zählung zu diesem Register um Eins vermindert wird, wenn die

I Schaltlogik 94 und der Zähler 96 die Phase des Bezugssignals um ' 10 Perioden voreilen lassen. Wenn dementsprechend die Schaltlogik 94 und der Zähler 96 ein Nacheilen der Phase des vom Zäh- ^! ler 96 kommenden Bezugssignals um 1(T-⁵ Perioden bewirken, dann überträgt die Schaltlogik Io2 einen positiven Impuls zum Register 104, wodurch die Zählung diesem Register um Eins erhöht wird. Die im Register Io4 gespeicherte Zählung stellt somit die Gesamtzahl der positiven oder negativen Impulse bzw. der Phasennacheil- oder Voreilschritte, die erforderlich sind, um das Summen- und das Bezugssignal miteinander phasengleich zu halten. Die im'Register Io4 gespeicherte Zählung wird einem Umsetzer I06 eingegeben, der die im Register Io4 gespeicherte Zc-hlung um eine Dezimalanzeige der Läuferverschiebung auf der Fläche der Gitteranordnung 18 umsetzt. Da die logische Vergleichsschaltung 92, die Schaltlogik 94 und der Zähler 96 dauernd dahingehend wirken, daß das Summen- und das Bezugssignal miteinander phasengleich sind, kann effektiv jede Zahl, die kleiner ist als die Zahl, die eine durch die Bewe-

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gung des Läufers über die Gesamtgitteranordnung 18 erzeugte Phasenverschiebung darstellt, im Zähler lo4 erscheinen. Diese Zählung wird z.B. nicht durch die Anzahl der Impulse begrenzt, die erforderlich ist, um eine Phasendrehung von einer vollständigen Periode zu erzeugen. Zum Beispiel sei angenommen, daß eine Zählung von 3100 im Register Io4 gespeichert sei. Wie bereits oben festgestellt wurde, zeigt eine Zählung von 1000 die Phasenverschiebung einer vollen Periode an, die sich dann ergibt, wenn der Läufer um den doppelten Weg des Abstandes zwischen zwei nebeneinander liegenden langen parallelen Leiterbahnen bewegtwird. ¹ Wenn die die Gitteranordnung l8 bildenden Gitter so gebaut sind, : daß diese parallelen Leiterbahnen im Abstand von 12,7 mm zuein- ! ander angeordnet sind, dann setzt der Umsetzer I06 die vom Regi-

; ster Io4 ankommende Zählung von 3IOO in eine Dezimalzahl um, so ! daß die Ausgabeanzeige I08 eine Läuferverschiebung von 78,7^- nun j anzeigt. Eine negative Zählung zeigt die Verschiebung in einer ' Richtung von einem Bezugspunkt auf der Y-Achse der Gitteranord-' nung 18 an, während eine positive Zählung eine Verschiebung in S der Gegenrichtung von diesem Bezugspunkt aus anzeigt. Die im !Register Io4 gespeicherte Zählung zeigt die Läuferverschiebung mit einer Genauigkeit von I/500 des Abstandes zwischen zwei ne- ; beneinanderliegenden parallelen Leiterbahnen an.

j In Fig. 1 sind getrennte Ausgabeanzeigen für Anzeige der Verschiebung aus der X- und Y-Achse der Gitteranordnung l8 darge-

so stellt. Diese Doppelanzeige liefert eine Aufzeichnung von/Wohl der Größe als auch der Richtung der Läuferverschiebung gegenüber einem Bezugspunkt. Auf Wunsch kann auch eine einzelne Zahl zur

. ■ - 25 - .

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Anzeige des geradlinigen Abstandes zwischen einem gegebenen Punkt und dem Bezugspunkt vorgesehen werden. Der geradlinige Abstand zwischen einem gegebenen Punkt und dem Bezugspunkt ist dann einfach die Hypothenuse eines rechtwinkligen Dreiecks dessen Seiten gleich sind den Verschiebungen auf der X- und der Y-Achse der in Fig. 1 dargestellten Gitteranordnung 18. Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung der Fig. 1 ergibt sich als weitere Möglichkeit, das sich die Signale des Registers Io4 anstelle der Sichtanzeige direkt einen Computer zur weiteren Verarbeitung eingegeben werden können.

Die durch die logische Phasenvergleichsschaltung 92, die Schaltlogik 9k und den Zähler 96 in Abhängigkeit von der Läuferverschiebung ausgeführte Funktion wird in dieser Anmeldung durchwegs als "Phasenverschiebung" bezeichnet. Phase und Frequenz eines jeden Wechselspannungssignals stehen jedoch miteinander in so enger Beziehung, daß die Funktion auch "Frequenzverschiebung" genannt werden kann. Wenn die Phase eines Signals gegenüber der Phase eines anderen Signals verschoben wird, so wird die Frequenz des Signals, dessen Phasenlage gedreht wird, während des Intervalls geändert, in welchem die Phasenverschiebung auftritt. Somit könnte physikalisch betrachtet die Funktion entweder als "Frequenzverschiebung" oder als "Phasenverschiebung" bezeichnet werden. Der Ausdruck "Frequenzverschiebung" wird jedoch nicht verwendet, da eijmöglicherweise nahelegen würde, daß auch ein Weg oder Abstand zwischen dem Bezugspunkt und dem Istpunkt während des Zeitintervalls angezeigt werden würde, in welchem die Phasenlage j eines Signals gegenüber der des anderen Signals verschoben wird. I - 26 -

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Wie aus Pig. 1 hervorgeht, ist dies nicht der Fall. Wenn der Läufer bewegungslos über einem Istpunkt verharrt, dann gibt der zähler 96 einfach einen Impuls für jeweils 1.000 vom Taktgeber 21 empfangenen Impulse ab, und das Bezugssignal bleibt mit dem von der Gitteranordnung 18 herkommenden Summensignal phasengleich. Die im Register Io4 gespeicherte Zählung ändert sich so lange nicht, wie der Läufer über dem IstrPunkt verbleibt. Daher zeigt die Ausgabeanzeige I08 den Koordinatenabstand zwischen dem Istpunkt und dem Bezugspunkt so lange an, wie der Läufer 14 über dem Istpunkt verharrt.

Im praktischen Betrieb der Meßeinrichtung 10 wird die Gitteranordnung 18 über oder unterhalb einer zu messenden Fläche angeordnet. Da die Leiterbahngitter auf sehr dünnen Epoxyharz-, Glasoder Kunststoffträgern gedruckt werden können, kann die Gitteranordnung sehr biegsam gemacht werden, so daß Messungen nicht auf ebene Flächen begrenzt sind. Dann wird das Ansteuerungs- oder Bezugssignal für den Läufer 14 und dem Phasenanzeiger l6 eingeschaltet. Man braucht die Gitteranordnung l8 nicht in einem langwierigen Verfahren genau auf die zu messende Fläche auszurichten, da die Einrichtung 10 so konstruiert ist, daß jeder Punkt in der Fläche der Gitteranordnung als Bezugspunkt gewählt werden kann, von dem aus die Messungen vorgenommen werden können. Zur Wahl eines Bezugspunktes wird der Läufer 14 direkt über diesen Punkt gelegt und dann wird eine Zählerlösch- oder Schalteinrichtung Ho betätigt, welche die Zählung in den Koordinatenregistern Io4 löscht. Solange der Läufer 14 nicht von dem jetzt gewählten Bezugspunkt hinwegbewegt wird, bleibt in den Zählregistern Io4 eine Nullan-

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zeige/von den Ausgabeanzeigen I08 wird keine Verschiebung angezeigjt. Dann wird der Läufer 14 so bewegt, daß sich sein Phasenkreuz 38 direkt über dem ersten Istpunkt befindet. Wenn der Läufer über i

die Fläche der Gitteranordnung bewegt wird, so verschiebt sich

die Phase des induzierten Summensignals gegenüber der Phase des

Bezugssignals. Die logische Phasenvergleichsschaltung 92, die ^! Schaltlogik 94 und der Zähler 96 bewirken eine Verschiebung der Phase des Bezugssignals und halten das Bezugs-uid das Summensignal dauernd phasengleich. Weiterhin veranlaßt die logische : Phasenvergleichsschaltung 92 zusammen mit der Schaltlogik 94, t daß die Phasenverschiebung dieser beiden Signale in einem Zählregister Io4 aufgezeichnet wird. Diese Zählung wird durch die Sichtanzeige I08 als Dezimalzahl angezeigt und stellt die Läuferverschiebung gegenüber einem Bezugspunkt aus der Gitteranordnung 18 dar. ' !

Der spezielle Weg, den der Läufer 14 bei seiner Bewegung von einem Punkt zum anderen durchführt, beeinflußt nicht die Abstandsoder Wegmessung zwischen diesen beiden Punkten. Die Richtung, in welcher sich die Phase des Summensignals gegenüber dem Bezugs-P signal verschiebt, hängt von der Richtung ab, in welcher der Läufer über die Fläche der Gitteranordnung bewegt wird. Angenommen, der Läufer 14 werde vom Bezugspunkt aus über den Istpunkt hinaus und dann zurück zum Istpunkt bewegt. Die im Register Io4 gespeicherte Zählung, wenn sich der Läufer direkt über dem Istpunkt befindet, zeigt den genauen Abstand zwischen dem Bezugspunkt und dem Istpunkt an. Bei der Bewegung über dem zweiten Punkt hinaus wird die Zählung im Register Io4 erhöht, jedoch

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4 α

beim Rückfahren auf diesen Istpunkt verriigert sich die Zählung. Dadurch ergibt sich eine äußerst bequeme Bedienung. Man kann den .Bezugspunkt wählen, den Läufer direkt nach einem beliebig zu wählenden Weg auf einen Istpunkt stellen und erhält eine'Anzeige des Abstandes .zwischen dem Bezugspunkt und dem Istpunkt. Wenn der Ab-

■ stand zwischen dem gewählten Bezugspunkt und einem anderen Istpunkt gemessen werden soll, so wird einfach der Läufer vom ersten Istpunkt zum zweiten Istpunkt hin bewegt. Die Sichtanzeige I08 j zeigt dann den Abstand zwischen dem Bezugspunkt und dem zweiten , Istpunkt an. Wenn weiterhin der Bezugspunkt nach' einer Anzahl von Messungen geändert werden soll, so braucht der Läufer nur auf den neu gewählten Bezügspunkt gestellt zu werden, und dann wird die Löscheinrichtung Ho betätigt, welche die Zählung in den Registern Io4 löscht. Jede weitere durch die Läuferverschiebung verursachte Phasenverschiebung des Summensigna.ls bewirkt entweder eine positive oder negative Erhöhung der in einem Register Io4 gespeicherten Zählung. Die in diesen Registern gespeicherte Zählung zeigt somit die Läuferverschiebung von dem neu gewählten Bezugspunkt an.

Fig. 12 zeigt in Form der Meßeinrichtung Ho ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem die Ansteuerungssignale dfer Gitteranordnung 1-8 und nicht dem Läufer 14 wie im Ausführungs-

' beispiel der Fig. 1 eingespeist werden. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 12 zeigt auch einen anderen Phasenanzeiger 112 gegen-

[ überdem Phasenanzeiger der Fig. 1. Weiterhin zeigt Fig. 12, daß

erfindungsgemäß mehrere gleichartige Läufer unabhängig|voneinander auf einem einzelnen Gitter arbeiten können. ,. ■ '

Die Meßeinrichtung 110 der pig. 12 enthält einen Signalgenerator 114,der sinusförmige ^KHz Signale an das Gitter 40 und das Phasenschiebergitter 42 für die Y-Achse überträgt sowie den Signalgenerator 116, der sinusförmige 4KHz-Signale an das Gitter 44 und das Phasenschiebergitter 46 der Gitteranordnung 18 für die X-Achse überträgt. Fig. 12 zeigt die Gitteranordnung 18 insgesamt, jedoch nicht die vier Gitter 40, 42, 44 und 46, weil diese Gitter in ihren Einzelheiten in den Pign. 2 und 4 dargestellt und voll Geschrieben wurden. Jedes der vier der Gitteranordnung 18 eingespeisten Signale induziert ein Signal in jeden der dargestellten

^ Läufer 14. Die Läufer wirken als elektrische Summierglieder und übertragen ein einziges Summensignal, das sich aus den Komponenten der vier GitteransteuerungssignaIe zusammensetzt und an den Signalphasenanzeiger 112 gelangt. Fig. 12 zeigt die Vorrichtung 112 zur Bestimmung der Stellung von nur einem einzigen Läufer im Detail. Die Einrichtung zur Bestimmung der Lage der anderen Läufer ist mit der gezeigten Einrichtung identisch. Das in einem Läufer induzierte Signal und die Bewegung eines Läufers beeinflussen nicht die Lagemessungen eines anderen Läufers. Der Phasenanzeiger 112 enthält die Einrichtung Il8 zur Bestimmung der Stel-

P lung des Läufers auf der Y-Achse und die Einrichtung 120 zur Bestimmung der Stellung des Läufers 14 auf der X-Achse.

Die beiden Signalgeneratoren 114 und 116 sind identisch mit dem Signalgenerator 12 der Fig.l. Jedoch haben die von ihnen erzeugten Signale verschiedene Kennlinien. Daher kann das in einem Läufer 14 induzierte Summensignal in ein erstes Signal zur Anzeige der

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Verschiebung auf der X-Achse der Gitteran'ordnung l8 getrennt weriden. Flg. 9 zeigt, daß die Phasenlage eines Summensignals, das durch Addition einer ersten in einem Gitterelement induzierten Signalkomponente und einer zweiten gegenüber der ersten Signalkomponente phasenverschobenen und in dem Phasenschiebergitter induzierten Signalkomponente erzeugt wird, im Verhältnis zur Läuferverschiebung in Querrichtung zu den langen parallelen Leiterbahnen der beiden Gitter verschoben wird. Der Läufer wirkt als elektrisches Summierglied für die Signalei Das Lagenbestimmungsgerät enthält deshalb eine Einrichtung zur Phasenverschiebung des den beiden Phasenschiebergittern 42 und 46 eingespeisten Signals, anstatt einer Einrichtung zur Phasenverschiebung der in den Phasenschiebergittern der Fig. 1 induzierten Signale. Die Phasenschieber 122 und 124, welche diese Phasenverschiebung°ausführen, sind identisch mit dem Phasenschieber 84 der Figur 1.

Das in den Läufer 14 induzierte Summensignal· wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

^Esum " ^{E sin} *d ³⁶°° ^{+ ω}ΐ^ ^{+ E sin} (|

χ = lineare Läuferverschiebung auf der X-Aehse der Gitteranordnung l8j
W = Frequenz des den Gittern 4θ und 42 für die Y-Achse

eingespeisten Signals (3KHz in diesem Ausführungsbeispiel);
. - 31

009839/1 SI 3

W₂= Frequenz des den Gittern 40 und 42 für die X-Achse eingespeisten Signals (4 KHz in diesem Ausführungsbeispiel).

Die übrigen Symbole wurden bereits oben erklärt.

Dieses Signal wird durch das Koaxialkabel 126 über den Kabelzweig 128 auf das 3 KHz Bandfilter 130 und über das Kabel 132 auf das 4 KHz Bandfilter 134 übertragen. Das Bandfilter I30 filtert die 4 KHz Signalkomponenten heraus, welche die Stellung des Läufers 14 auf der X-Achse anzeigen und überträgt ein 3 KHz Summen- , signal, wie z.B. das in Fig. 9 dargestellte Signal zur Anzeige der Läuferstellung auf der Y-Achse, über den Verstärker 135 auf

it

den phasenabhängigen Demodulator 136. An de,» Demodulator I36 gelangt auch ein Rechteck-Bezugssignal von 3 KHz. Dieses Bezugssignal entsteht im Signalgenerator 114, der ein 3MHz Rechtecksignal an den Zähler 138 überträgt, der gleich ist dem Zähler der Fig. 1 und dieses 3MHz Signal um den Faktor 1000 herunterteilt, um ein 3KHz Bezugssignal für den Demodulator 136 abzugeben. Wie Fig. 9 zeigt, wird die Phase des an den Demodulator 136 gelangenden Summensignals durch die Läuferstellung bestimmt. Die Phasenbeziehung .zwischen dem an den Demodulator 136 gelangenden summen- und Bezugssignal bestimmt, ob der Demodulator ein Ausgangssignal abgibt oder nicht. Wenn das Bezugssignal genau um 90° gegenüber dem Summensignal phasenverschoben ist, so gibt der Demodulator kein Ausgangssignal ab.

Durch die Läuferbewegung auf der Y-Achse der Gitteranordnung wird die Phase des Summensignals verschoben und damit ein Aus-

- 32 -

009839/1513

gangssignal am Demodulator erzeugt. Das Ausgangssignal des Demodulators wird einem Oszillator l40 mit Spannungsregelung etigespeist. Dieser Oszillator arbeitet in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Demodulators, indem er Impulse an den Zähler 138 überträgt, die die Phase des an dem Demodulator gelangenden Bezugs signals verschieben und damit das Bezugsssignal gegenüber dem Summensignal um 90 phasenverschoben halten.Die Geschwindigkeit, mit

die welcher der spannungsgeregelte Oszillator l40/Impulse überträgt, wird durch die Größe des Gleichspannungsausgangssignals des Demodulators bestimmt. Wenn der Läufer auf der Y-Achse der Gitteranordnung 18 in einer Richtung bewegt wird, in der ein positives Ausgangssignal am Demodulator 136 entsteht, dann überträgt der spannungsgeregelte Oszillator 14O Impulse an den Zähler 138, der auch ein positives Signal über die Leitung l4l und den Kabelzweig 142 vom Demodulator 136 erhält. Dieses positive Signal veranlaßt den Zähler I38 die vom Oszillator l40 kommenden Impulse zu den vom Taktgeber 114 kommenden Impulse zu addieren. Diese durch den spannungsgeregelten Oszillator l40 übertragenen Impulse verursachen eine Phasenvoreilung des Bezugssignals, da nun der Zähler

■ 138 500 Impulse empfangen hat und damit die Polarität seines Ausgangssignals umkehrt, obwohl der Generator 114 noch keine 500 Impulse abgegeben hat. Wenn der Läufer 14 auf .der Y-Achse der Gitteranordnung 18 in eineii Richtung bewegt wird* die ein negatives Aus-

j gangssignal des Demodulators zur Folge hat, so veranlaßt das über

j die Zweigleitung 142 an den Zähler I38 gelangende Signal, daß der Zähler die durch den spannungsgeregelten Oszillator abgegebenen Impulse von den vom Taktgeber 114 empfangenen Impulsen abzieht.

be

Damit/wirken diese Impulse eine Nacheilung des an den Demodulator 136 gelangendenBezugssignals.

' . ■ - 33 - ■ ■ ■

0093 3.971513

Der spannungsgeregelte Oszillator 140 überträgt Impulse an das Zählregister l43 und an den Zähler 138. Das Zählregister 143 empfängt auch das Ausgangssignal des Demodulators über die Leitung l4l. Wird ein positives Signal über die Leitung 141 übertragen, so erhöht jeder Oszillatorimpuls die in diesem Register gespeicherte Zählung um Eins, und wenn ein negatives Signal über die\Leitung l4l übertragen wird, so verringert jeder Oszillatorimpuls diese Zählung um Eins. So ist wie im Falle des Zählregisters 104 der Fig. 1 im Zählregister 143 sowohl die Größe als auch die Richtung der Läuferverschiebung gegenüber einem Bezugspunkt auf der Y-Achse der Gitteranordnung 18 gespeichert. Da eine Addition oder Subtraktion von 1000 Impulsen zum bzw. vom Zähler 138 diePhase des Bezugssignals um einen Vollkreis drehen läßt, liefert das Zählregister 143 eine Messung der Läuferverschiebung mit einer Auflösung von I/5OO des Abstandes zwischen zwei nebeneinanderliegenden langen parallelen Leiterbahnen des Gitters. Diese Auflösung ist gleich der Auflösung, die mit dem Gerät 10 erreicht wird.

Der Phasenanzeiger 120 ist gleich dem Phasenanzeiger 118,ausgenommen, daß der Anzeiger 120 die Stellung auf der X-rAchse der Gitteranordnung 18 bestimmt anstelle auf der Y-Achse und daher in Abhängigkeit von 4KHz Signalen arbeitet anstatt von 3KHz Signalen. Ein in einem Läufer 14 induziertes Signal gelangt an das 4KHz Bandfilter I34, in welchem unerwünschte Frequenzkomponenten, Rauschkomponenten und Harmonische herausgefiltert werden, worauf das Ausgangssignal des Bandfilters ein sinusförmiges 4KHz-Summensignal darstellt,das über den Verstärker 43 dem phasenabhängigen

! - 34 -

' 009839/1513

Demodulator 144 eingespeist wird, über den Zähler 146 gelangt auch ein 4KHz-Rechteck-Bezugssignal vom Generator 116 an den Demodulator. Wie im Falle des Demodulators Ij56 gibt auch der Demodulator 144 ein Ausgangssignal ab, wenn das Summen- und Bezugssignal nicht um 90° gegeneinander phasenverschoben sind. Dieses Signal wird an einen spannungsgeregelten Oszillator 148 übertragen, der die Phasenlage des vom Zähler 146 kommenden Signals, verschiebt und damit die 90°-Phasenbeziehung zwischen dem Bezugssignal und dem induzierten 4Ktfz-Summensignal aufrechterhält, wenn der Läufer auf der X-Achse der Gitter anordnung 18 bewegt wird. Wenn der Oszillator die Phase des vom Zähler 146 kommenden Bezugssignals verschiebt, so ändert .er auch die Zählung im Register 150. Die im Register I50 gespeicherte Zahl zeigt somit die Größe und Richtung der Läuferverschiebung gegenüber einem Bezugspunkt auf der X-Achse der Gitteranordnung 18 an, ebenso Wie das Register 145 die Läuferverschiebung auf der Y-Achse aufzeichnet.

Die in Fig. 12 gezeigte Funktion des Gerätes 110 ist gleich der in Fig. 1 gezeigten Funktion des Gerätes 1Oi Zur Versorgung der Gitteranordnung 18 und des Phasenanzeigers 112 mit Ansteuerungssignalen werden zuerst die Signalgeber 114 und Ho angeschaltet. Dann wird der Bezugspunkt für einen bestimmten Läufer gewählt, indem dieser Läufer auf den gewünschten Punkt, der als Bezugspunkt dienen»soll gestellt wird, und die Zählerlöschschaltung 152 wird betätigt, was einfach durch eine Löschtaste geschehen kann, worauf die in den Registern 143 und 150 gespeicherte Zählung gelöscht wird.' Wenn der Läufer 14 von dem gewählten Bezugspunkt aus verschoben wird, so wird die Phase der an die Dembdulatoren 136 und 144 übertragenen Induktionssignale gegenüber dem

/*- 35 009839/1 R 1 3

2Ü11222 ,

Rechteckbezugssignalen gedreht, welche diesen Demodulatoren einge-|

j speist werden. Diese Phasendrehung erzeugt an den Demodulatoren 136 und 144 Ausgangsspannungen, welche die spannungsgeregelten Oszillatoren 140 und 148 ansteuern, um die Phase der diesen Demodulatoren eingespeisten Rechteckbezugssignale zu verschieben und diese Phasenverschiebungen in die Zählregister 143 und I50 einzuspeichern. Somit zeigen die in den Registern 143 und I50 gespeicherten Zahlen die Läuferverschiebung vom gewählten Bezugspunkt auf der Y- und X-Achse der Gitteranordnung 18 an.

Figur 13 zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Meßgerät 154, das einen speziellen Zweischleifenläufer 156 enthält, der die Messung von sowohl der Koordinatenstellung des Läufers als auch seiner Winkelrichtung gestattet. Der Läufer I56 erleichtert soeit die schnelle Bestimmung von sowohl des Abstandes zwischen Objekten auf einer Fläche, wie z.B. einer über die Gitteranordnung 18 gelegten Karte, als auch der Winkelrichtung der Objekte auf dieser Fläche.Der Läufer 156 besitzt ein durchsichtiges rechteckiges Gehäuse 158, welches die beiden leitenden Kreisschleifen I6.0 und I62 enthält. Wie im Falle des Läufers 14 ist auch der Durchmesser der Kreisleiterschleifen I60 und I62 gleich einem.ungeraden Vielfachen des Abstandes zwischen zwei nebeneinanderliegenden langen parallelen Leiterbahnen 50 des Gitters. Wie in Fig. I3 gezeigt, beträgt der Abstand zwischen den Mittelpunkten der beiden Schleifen I60 und 162 ^Ms^M, und in der Mitte dieser Linie "s^M befindet sich das Phasenkreuz 164. Die Ortskoordinaten des Mittel-I Punkts der Schleife 160 sind mit "X₁Y₁" bezeichnet und die '

- 3 6 - ί

009839/1513

Ortskoordinaten t des Mittelpunktes der Schleife 162 sind mit ¹¹XgY₂ ¹¹ gekennzeichnet. Die Größe Y₁HrY₂ ^ze*£fc ^die Verschie-

2~~"" ■ ■

bung auf der Y-Ächse der Gitter anordnung 18 des Läuferfadenkreuzes Ϊ64 gegenüber dem Bezugspunkt an und die Größe X₁H-X₂ ^zeiS^fc

die Verschiebung auf der X-Achse der Gitteranordnung 18 des Läuferfadenkreuzes l64 von einem Bezugspunkt an. Die beiden Größen (Y₁ - Y₂) und (X₁ - X₂) sind Maße für die Winkel richtung bzw. der Winkelverschiebung gegenüber einer gewählten Bezugsstellung des Läufers 146 auf der Fläche der Gitteranordnung l8. Wie Fig. IJ zeigt, bildet die Strecke "s" die Hypothenuse eines rechtwinkligen Dreiecks, dessen erste Kathete sich vom Mittelpunkt der

Schleife l6o auf der Y-Achse der Gitter anordnung: 18 und dessen zweite Kathete sich vom Mittelpunkt- der Schleife Iö2 auf der X-Achse der Gitteranordnung l8 erstreckt. Hierbei ist sin θ = : ( ^Yl " ^Y2) und cos θ = ( ^Xl - ^X2). Wenn "s" als Längeneinheit

! gewählt wird, dann ist (Y₁ - Y₂) = sin θ und (X₁ - X₂) * cos Θ.

Das Gerät 154, mit welchem die vorstehend beschriebenen Messunj gen der Koordinatenstellung und der Winkelverschiebung des Läu-

j fers möglich sind, besitzt den Signalgenerator l66, der ein si- !
nusförmiges jKHz-Ansteuerungssignal an die Läuferschleife l60

und! ein sinuäörmiges 4KHz-Ansteuerungs signal an die Läuferschleife 162 abgibt« Jedes dieser Ansteuerungssignale induziert ein Signal in jedem Gitter der Gitteranordnung 18. Diese induzierten Signale werden einem Phasenanzeiger und Signalverarbeie .

168 eingespeist, dessen Ausgangs signale die Läuferstellung und Winkelrichtung angeben« Die Vorrichtung 168' wird. zur Bestimmung der Läufers te llung auf der Y-Achse und der Größe

-J3J -' '

sin θ näher beschrieben. Die Vorrichtung zur Bestimmung der Stellung auf der X-Achse und der Größe cos θ ist mit der beschriebenen identisch.

Das Signalverarbeitungs- und Phasenanzeigegerät 168 enthält die Signalverarbeitung 170 und den Phasenanzeiger II8 zur Bestimmung der Stellung der Schleife I60 auf der Y-Achse, wobei die Schleife 160 auf 3>KHz-Signale anspricht. Außerdem ist noch die Signalverarbeitung 172 und der Phasenanzeiger 120 zur Bestimmung der Stellung der Schleife 162 auf der Y-Achse vorgesehen, wobei die

P Schleife l62 auf 4KHz-Signale anspricht. Die induzierten Signale gelangen über das Koaxialkabel 174 und den Kabelzweig 176 vom Gitter 40 zum 3KHz-Bandfilter 178, das in der Signalverarbeitung 170 vorgesehen ist;, und über den Kabelzweig I80 zum 4KHz-Bandfilter 182, das sich in der Signalverarbeitung 172 befindet. Die im Phasenschiebergitter 42 für die Y-Achse induzierten Signale werden über das Kabel 184 und den Kabelzweig 186 an das jJKHz-Bandfilter 188 übertragen sowie über den Kabelzweig 190 an das 4KHz-Bandfilter 192. Die Bandfilter 178, l82, I88 und 192 filtern un-

fe erwünschte Frequenzkomponenten, Rauschsignale und Harmonische heraus und bilden sinusförmige Induktionssignale der gewünschten Frequenz zur weiteren Verarbeitung. Mit Bezug auf die Vorrichtung 170 werden die Signale des Bandfilters 178 durch den Verstärker 194 verstärkt und durch den Phasenschieber196 in ihrer Phase um 90 gedreht. Diese Phasendrehung ist gleich der Phasendrehung, die im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen der Fi'gn. 1 und 12 beschrieben wurde. Diese Figuren zeigen, daß die Phase des Phasenschiebergitters gedreht wird. Die Phase des vom

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Gitter 40 kommenden Signals wird durch die Vorrichtung der Pig.IjJ j verschoben, um zu zeigen, daß die Phase jedes der beiden Signale gedreht werden kann, so lange eines gegenüber dem anderen verschoben ist. Die Signale des Bandfilters 188 werden im Verstärker 198 verstärkt. Dann werden die 3KHz-Signale des Phasenschiebers I96 und des Verstärkers 198 an den Summmterungsverstärker 200 übertragen, der ein Summensignal bildet, dessen Phase durch die Vorrichtung 118 gemessen wird und damit eine Anzeige für die Verschiebung der Schleife I60 auf der Y-Achse abgibt. Konstruktion und Punktion der Vorrichtung II8 wurden im Zusammenhang mit der Fig. 12 beschrieben.

Die Vorrichtung 172 ist gleich der Vorrichtung 170* Die Ausgangssignale des 4KHz-Filters l82 werden im Verstärker 202 verstärkt und ihre Phase wird Im Phasenschieber £04 um 90° gedreht. Die Ausgangssignale des Bandfilters 192 werden im Verstärker 205 verstärkt, Die 4KHz-Signale des Phasenschiebers 2o4 und des Verstärkers 205 gelangen an den Summierungsverstärker 2o6, der ein Summensignal bildet, dessen Phase sich im Verhältnis zur Verschiebung der Läuferschleife l62 dreht. Diese Phasenschiebungen werden durch die Vorrichtung 120 gemessen wie es im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel der Flg. 12 gezeigt und beschrieben wurde. Die Ausgangssignale der Vorrichtungen II8 und 120 zeigen ) die Verschiebungen der Läuferschleifen I60 und 162 auf der Y-Achse an. Die Signale gelangen an ein digitales Addiergerät 2o8, welches die Verschiebung des Läuferfadenkreuzes 164 gegenüber einem Bezugspunkt auf der Y-Achse der Gitteranordnung l8 durch Summierung und Divisicn der beiden Signale um den Faktor 2 bestimmt. Die Win-

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kelrichtung (θ) des Läufers 156 gegenüber einer gewählten Bezugsrichtung wird durch das digitale Subtrahiergerät 210 bestimmt, welches die von der Vorrichtung 120 empfangenen Signale von den von der Vorrichtung II8 empfangenen Signale subtrahiert.Das Aus-, gangssignal des Subtrahiergeräts 210 ist gleich (Y₁ - Y₂), was dem sin θ entspricht, und damit wird die Größe und die Richtung einer jeden Änderung des Läuferwinkels angezeigt. Die Ausgangssignale der Gitter 44 und 46 für die X-Achse werden in gleicher Weise durch gleiche Vorrichtungen verarbeitet und stellen daher Maße für die Läuferverschiebung auf der X-Achse der Gitteranordnung 18 und den cos θ dar.

Die Punktion des Meßgeräts 154 ist gleich der Punktion der vorstehend beschriebenen Geräte 10 und 110. Die den Läuferschleifen 160 und 162 eingespeisten Ansteuerungssignale induzieren Signale in jedem Gitter der Gitteranordnung 18. Diese Induktionssignale gelangen an die Vorrichtung I68, welche sie verarbeitet und eine Anzahl von Summensignalen bildet, deren Phasen in Abhängigkeit von der Verschiebung der einen oder anderen Läuferschleife I60 und 162 verschoben wird. Die Vorrichtung I68 mißt die, * Phasenverschiebung dieser Signale, die durch die Bewegung des Läufers 156 auf der Fläche der Gitteranordnung l8 entsteht. Bezugs- , punkt und Bezugswinkelstellung des Läufers 156 werden in bezug auf die Gitteranordnung 18 einfach dadurch gewählt, daß das Fadenkreuz. 164 des Läufers direkt über den gewünschten Bezugspunkt eingestellt unddsr Läufer 156 so gedreht wird, daß er mit der gewünschten Be- ί zugsachse fluchtet. Ferner wird die Zählung in den Registern 143 ■

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und 150 gelöscht wird« Dann ändert sich die Zählung sir diesenRegistern nur in Abhängigkeit von der Phasendrehung^ die durch die Läuferverschiebung gegenüber dieser Bezugsstellung verursacht wird, '■^ine Verschiebung des Läufers 156 längs der Achsen wird somit durch das digitale Addiergerät 208 und eine Drehung des Läufers wird durch das digitale Subtrahiergerät 210 angezeigt.

Fig. 14 zeigt eine Meßanordnung 212, die eine Amplituden-Meßeinrichtung 214 zur Bestimmung der Läuferstellung benutzt, und ebenso genau arbeitet wie die vorstehend beschriebenen Phasenmeßeinrichtungen. Fig. 14 zeigt ein erfindungsgemäßes Meßgerät für die Koordinatenstellung. Die Meßeinrichtung 214 ist jedoch bekannt und wurde bereits zusammen mit Koordinatenmeßgeräten verwendet. Daher wird nur eine kurze Beschreibung der Einzelheiten dieser Meßeinrichtung; gegeben.

Ϊ Der Oszillator 216 und der Treiberverstärker 2l8 führen ein Wech- ! selspannungs-Ansteuerungssignal dem Läufer 14 zu. Dieses Ansteue- < rungssignal induziert in jedem Gitter der Gitteranordnung l8 ein : Signal. Bei einer Bewegung des Läufers 14 über die Fläche der ' Gitteranordnung l8 verläuft die größte Amplitude dieser induzierj ten Signale sinusförmig. Die Sinusform ist durch die Kurve der Fig. β dargestellt. Die Meßeinrichtung 214 ist im einzelnen zur Messung 'der Verschiebung auf der Y-Achse der Gitteranordnung l8 "gezeigt. Eine gleiche Einrichtung mißt die Läuferverschiebung auf der X-Ächse der Gitteranordnung l8. Die im Gitter 40 induzierten Signale werden durch den Verstärker 219 verstärkt ufid ge-

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langen zur- Primärwicklung 220 des elektromechanischen Resolvers

, oder Koordinatenwandlers 221. Die Ausgangssignale des Phasenschiebergitters 42 werden im Verstärker 222 verstärkt und gelangen zu einer anderen Primärwicklung 224 des Resol vers 221. Die den Primärwicklungen 220 und 224 eingespeisten Signale induzieren ein Signal in der drehbar angeordneten Sekundärwicklung 226. Die Maximalamplitude des in diese drehbare Wicklung induzierten Signals hängt nicht allein von der Maximalamplitude der den beiden Primärwicklungen 220 und 224 eingespeisten Signale ab, die bei Bewegung des Läufers 14 über die Fläche der Gitteranordnung 18 sinusförmig verlaufen, sondern auch von der Winkelstellung der Drehwicklung oder des Rotors 226 gegenüber den Primärwicklungen. Wenn z.B. die Rotorwicklung 226 parallel zur Wickling 224 steht, so besteht der Zustand der größten Ankopplung zwischen den beiden Wicklungen. Wenn sich jedoch die Rotorwicklung senkrecht der Wicklung 224 befindet, so besteht keine Ankopplung zwischen den beiden Wicklungen und die Wicklung 224 kann kein Signal im Rotor 226 induzieren. Die im Rotor 226 induzierte Spannung (E_rotor), öle dem Ausgangssignal des Resolvers 221 gleich ist, wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

^E(rotor) = ^{A E s±n} (J 56°°) cos θ - A E cos (J 560°) sin θ

wobei:

θ = Drehwinkel des Rotors und

die anderen Symbole entsprechen den vorstehend beschriebenen.

Eine Auflösung der Gleichung ergibt:
^E(rotor) = A E sin (J 36o° - Θ)

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' Die Gleichung zeigt, daß das Ausgangssignal des Resolvers 221 sich mit der Bewegung des Läufers auf der Y-Achse der Gitteranordnung, 18 ändert. Weiter zeigt die Gleichung, daß sich das Ausgangssignal

221
des Resolvers/ändert, wenn θ sich infolge der Rotordrehung ändert.

Wenn sich der Rotor 226 mit der Verschiebung des Läufers 14 auf der Y-Achse der Gitteranordnung 18 dreht, so daß θ = K χ 36θ°, dann tendiert die Ausgangsspannung des Resolvers zu Null hin bzw. erreicht Null. Der Verstärker 228, der Elektromotor 230 und das Vorgelege 232 drehenden Rotor 226 so, daß die Aus gangs spannung des Resolvers 221 zu Null wird. Die Ausgangssignale des Resolvers werden durch den Verstärker 228 verstärkt und steuern den Elektromotor 230 an. Dieser Motor treibt das Vorgelege 232, welche den Rotor 226 dreht, um ihn mit den Primärwicklungen des Resolvers zu fluchten, damit in dem Rotor kein elektrisches Gesamtsignal induziert werden kann. Das Vorgelege 232 verändert auch den Wert des Ausgangssignals, der im Verhältnis &ur Größe des Winkels θ im Ausgabegerät 234 gespeichert ist, wobei der Rotor 226 von dem Vorgelege um den Winkel θ gedreht wird. Die Punktion der Ausgabevorrichtung 234 ist gleich der in Fig. 1 dargestellten Punktion des Zählregisters 104, des Umsetzers 106 und der Sichtanzeige 108.Sie zeichnet den Weg auf, um welchen der Läufer auf der Fläche der Gitteranordnung l8 verschoben wird. Da die Amplitudenmeßeinrichtung 214 viele mechanische Vorrichtungen enthält, kann die Ausgabevorrichtung 234 am besten aus einer Kodierscheibe, einem mechanischen Zähler oder einem Potentiometer bestehen. Das in der Ausgabevorrichtung 234 gespeicherte Signal wird in Abhängigkeit von der Läuferbewegung in einer Richtung vergrößert und in !Abhängigkeit von der Laufer-

■- 43 - '

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bewegung in Gegenrichtung verkleinert.

)ie Punktion der Lagenmeß- oder Bestimmungseinrichtung 212 ist gleich der Punktion der vorstehend beschriebenen Einrichtungen.

Die Koordinatenschreiber der Pign. I5 und l6 arbeiten in glei- ^! eher Weise wie die vorstehend beschriebenen Stellungs- und Lagenmeßgeräte. Zunächst wird der Koordinatenschreiber 2^6 der Pig. näher erläutert. Der Schreiber 236 enthält den Signalgeber 12, die SignalVerarbeitungseinrichtung 20, den Phasenanzeiger 16

und das Gitter 18, die bereits in Verbindung mit dem Meßgerät ™ 10 der Fig. 1 beschrieben wurdön. Weiter entspricht der Läufer 2^8 genau dem Läufer 14, ausgenommen daß er noch die Schreibfeder 240 besitzt. Das Ausgangssignal des Phasenanzeigers 16 zeigt die Stellung des Läufers 238 auf der Fläche der Gitteranordnung 18 an. Beim Koordinatenschreiber 236 gelangen diese Ausgangssignale nicht einfach an die Anzeigeregister, sondern werden in der elektronischen Vagleichseinrichtung 242 mit vorgewählten Kommandosignalen verglichen, welche bestimmte Stellen auf der Fläche der Gitteranordnung l8 darstellen. Die Differenzen zwischen diesen fc Kommandosignalen und den die Messungen der Läuferstellung darstellenden Signalen dienen zur Betätigung des mechanischen Antriebs 244, der den Läufer auf die Gitterstellen hinbewegt, die durch die Kommandosignale dargestellt werden.

Fig. 15 zeigt einen herkömmlichen mechanischen Antrieb 244 zur Verschiebung des Läufers 238 und damit der Feder 240 über die Fläche der Gitteranordnung 18. Zum mechanischen Antrieb 244 gehören die beiden Schlitten 246 und 248. Der Schlitten 246 besitzt-

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den Elektromotor 25o und den Trieb 252, der am Läufer. 238 befestigt ist und diesen auf der Y-Achse der Gitteranordnung 18 verschiebt. Der Schlitten 246 ist am Schlitten 248 montiert, "der mit dem Elektromotor 354 und dem Trieb 256 ausgestattet ist. Der Schlitten 248 bewegt den Schlitten 246 und damit den Läufer 238 über die X-Achse der Gitteranordnung 18. Der Signalgeber jfführt der Kreisleiterschleife 34 des Läufers 238 ein Ansteuerungssignal zu. Dieses Ansteuerungssignal induziert einSignal in den Gittern der Gitteranordnung 18. Diese induzierten Signale gelangen an die Signalverafebeitungseinrichtung 2o und den Phasenanzeiger 16, dessen Ausgangssignale die Koordinatenstellung des Läufers anzeigen. Ein Signal für die Anzeige der Lauferstellung auf der Y-Achse der Gitteranordnung 18 gelangt an das digitale Fehlerregister 258, das auch ein Kommandosignal vom Computer 26o erhält. Das Kommandosignal stellt eine bestimmte Stellung an der Y-Achse auf der Fläche der Gitteranordnung 18 dar. Das ^ Register 258 vergleicht diese beiden Signale und, wenn diese nicht gleich sind, gibt es ein Ausgangssignal ab, das gleich ist der Differenz zwischen dem Kommando- und dem Heßsignal,

■ und dieses Differenzsignal bewirkt, daß der Läufer 238 in die

ι ^ι - .

, durch das Kommandosignal für die Y-Achse dargestellte Gitterstellung bewegt wird. Das Ausgangssignal der digitalen Fehlerregister 258 wird durch den Digital-Analogumsetzer 260, den j Verstärker 262 und den Verstärker 264 für den Motorantrieb in , die richtige Form zum Antrieb des Motors 25o umgesetzt.

In gleicher Weise gelangt das Ausgangssignal des Phasenanzeigers 16 zur Anzeige der Läuferstellung auf der X-Achse der Gitter-

anordnung 18 an das digital Fehlerregister 266. Aich dieses Re- :

— Ι

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gister empfängt ein Konunandosignal vom Computer 26o, das eine bestimmte Stellung auf der X-Achse der Gitteranordnung 18 darstellt. Das Fehlerregister 266 arbeitet wie das Fehlerregister 258 und vergleicht das gemessene und das Kommandosignal für die X-Achse, um ein Ausgangssignal abzugeben, das gleich ist der Differenz zwischen diesen beiden Signalen. Dieses Ausgangssignal

des
dient zum Antrieb/Läufers 238 in die Stellung, die durch das Kommandosignal für die X-Achse dargestellt wird. Das Ausgangssignal des Fehlerregisters 266 wird durch den Digital-Analog-Umsetzer 268, den Verstärker 27o und den Verstärker 273 für A den Motorantrieb in die richtige Form zum Antrieb des Elektromotors 251 umgesetzt. Die Zeitgabe für die Kommandosignale des Computers 26o an die digitalen Fehlerregister 268 und 266 bestimmt den Weg, dem der Läufer 238 beim Fortschreiten von einer Stellung zur anderen folgt. Wenn somit Kommandosignale für die X- und Y-Achse gleichzeitig gegeben werden, so arbeiten auch die Antriebsmotoren 25o und 25H gleichzeitig, um dea Läufer 238 auf einer geraden Linie direkt von einem Punkt zum anderen zu führen. Falls erforderlich, kann jedoch ein Kommandosignal für ein Fehlerregister, z. B. das Register 258, vor dem Kommandosignal für das Register 266 abgegeben werden. Dann bewegt sich der Läufer von einem Punkt zum anderen, indem er zuerst auf der Y-Achse der Gitteranordnung 18 und dann entlang der X-Achse in der Gitteranordnung läuft.

Im praktischen Betrieb wird die Feder 24o in einen Bezugspunkt

_: gebracht, von dem aus die Kurven geschrieben werden sollen, und

j die in den digitalen Fehlerregxstem 258 und 266 sowie in den

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Zählregistern Io4 gespeicherten Signale sind gelöscht. Dann gibt j der Computer 260 die erste einer vobestimmten Reihe von Kommandosignalen an diese Register ab. Zunächst und noch ehe der Laufer 238 Gelegenheit hat, sich zu bewegen, gibt der Phasenanzeiger 16 kein Ausgangssignal an die Register 258 und 266 ab. Daher gelangen die Kommandosignale von den Fehlerregistern, an die Antriebsmotoren 25o und 254. Wenn sich der Läufer-238 über die Fläche der Gitteranordnung 18 bewegt, dann gibt der Phasenanzeiger 16 Ausgangssignale an die Register 258 und 266 ab. Der mechani-, sehe Antrieb 244 bewegt den Läufer 238 so über die Gitteranordnung, daß sich die Ausgangssignale des Phasenanzeigers den vom Com-

26o
puter/kommenden Kommandosignalen annähern . und ihnen schließlich gleich sind. Wenn die beiden Signale gleich sind, so befindet sich der Läufer und die Schreibfeder 24o auf dem durch die erste Gruppe von Kommandosignalen dargestellten Koordinatenpunkt. Dann schaltet der Computer 260 und gibt eine zweite Gruppe von Kommandosignalen an die Register 258 und 266 ab. Diese Kommandosignale sind wiederum nicht gleich den Ausgangssignalen des Phasenanzeigers 16, und die Register 258 und 266 geben Ausgangssignale ab, die den Läufer 238 in eine Lage bringen, die durch diese neue Gruppe.von Kommandosignalen dargestellt wird. Dieser Vorgang wird mit aufeinanderfolgenden Gruppen von Kommandosignalen so lange wiederholt, bis eine vollständige Kurve oder Koordinate geschrieben wurde.

Zum Antrieb dieses Koordinatenschreibers können Kommandosignale jeder gewünschten Größe verwendet werden. Das heißt, ein für die Bewegung der Schreibfeder 24o über eine Anzahl,von langen parallelen Leiterbahnen eines Gitters genügend große - Kommando-

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signal kann den Fehlerregistern zugeführt werden, worauf die Fedetf

anspricht und den gewünschten Weg zurücklegt. Wie im Falle des

erstehend beschriebenen Meßgeräts kann auch bei diesem Gerät

eine sehr freine Auflösung erreicht werden. Unter Verwendung des '

Phasenanzeigers 16 können Schreibbewegungen von nur l/5oo des j Abstandes zwischen zwei langen parallelen nebeneinanderliegenden ' Leiterbahnen des Gitters erzeugt werden. Da es für den Abstand zwischen den parallelen Leiterbahnen eines Gitters keine Grenzen gibt j lassen sich mit einer richtig gewählten Gruppe von Kommandosignalen äußerst genaue Aufzeichnungen jeder gewünschten Kurve || oder Linie herstellen.

Fig. 16 zeigt einen automatischen Koordinatenschreiber 274, der mit der geänderten Gitteranordnung 276 und mit dem Läufer 278 ausgestattet ist. Im übrigen entspricht das in der Fig. 16 dargestellte Gerät sowohl in der Konstruktion als auch in der Funktion den anderen bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen. Der Wechselspannungssignalgeber 166 und die Signalverarbeitung mit Phasenanzeiger 168 sind bereits in Fig. 13 gezeigt. Die elektronische Vergleichseinrichtung 242, der mechanische Antrieb 244 und der Computer 26o sind bereits im Ausführungsbeispiel des automatischen Koordinatenschreibers der Fig. 15 enthalten.

Die Gitteranordnung 276 besteht aus den beiden Gittern 4o und der Fig. 2. Die langen parallelen Leitbahnen 5o des Gitters 4o laufen senkrecht zu den langen parallelen Leiterbahnen 58 des Gitters 44, jedoch enthält die Gitteranordnung 276 nicht die

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beiden Phasenschieber 42 und 46 der Gitteranordnung 18. Der Lauf er 278 enthält ein Kunststoffgehäuse oder eine Kunststoffträgerplatte 23o,auf welcher die Schreibfeder 282 und die drei Kreis-Ieiterschleifen 284, 286 und 288 angeordnet sind. Der Durchmesser einer jeden Kreisleiterschleife ist gleich einem ungeraden Vielfachen des Abstandes zwischen zwei nebeneinanderliegenden langen parallelen Leiterbahnen des Gitters. Der Abstand des Mittelpunktes der Schleife 286 vom Mittelpunkt der Schleife 28H auf der X-Achse der Gitteranordnung 276 ist gleich einem ungej raden Vielfachen des halben Abstandes zwischen zwei nebeneinanderliegenden langen parallelen Leiterbahnen des Gitters. Der i Mittelpunkt der Schleife 288 befindet sich im gleichen Abstand

; auf der Y-Achse der Gitteranordnung 276 vom Mittelpunkt der

■ Schleife 284. Die Leiterschleifen 286 und 288 dienen somit als um 9o° versetzte oder "Phasenschieberschleifen" für die Schleife 284.

J ■ .

Der Signalgenerator 166 gibt ein 1 kHz Ansteuerungssignal auf das Gitter 4o für die Y-Achse und ein 3 kHz AnSteuerungssignal an das Gitter 44 für die X-Achse der Gitteranordnung 276 ab. _, Jedes Ansteuerungssignal induziert in jedem der drei Läufer- ^ schleifen ein Signal. Diese Schleifen arbeiten als elektrische Summierglieder und geben somit Signale ab, die sowohl 3 kHz als auch 4 kHz Komponenten besitzen.Die in den Kreisleiterschleifen

* . an

! 284 und 286 induzierten Signale gelangen/die 3 kHz Bandfilter 178 und 188, welche die 3 kHz Signalkomponenten für weitere Verarbeitung an die Schaltungen 17o und 118 der Hinrichtung weiterleiten, wie im Zusammenhang mit der Fig. 13 näher erklärt wurde. Somit zeigt das Ausgangssignal der Schaltung 118 die

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Stellung des Läufers 278 auf der X-Achse an. Die in den Kreisschleifen 284 und 288 induzierten Signale gelangen an die 4 kHz Bandfilter 182 und 192, welche die 4 kHz Signalkomponenten zur weiteren Verarbeitung an die Schaltungen 172 und 12o der Einrichtung 168 weiterleiten, die ebenfalls in Verbindung mit der Fig. 13 näher erläutert wurden. Somit zeigt das Ausgangssignal der Schaltung 12o die Stellung des Läufers 278 auf der Y-Achse an. Die Ausgangssignale der Schaltungen 118 und 12o der Signalverarbeitungseinrichtung mit Phasenanzeiger 168 werden durch die Einrichtung 242 wie im Falle des Koordinatenschreibers 236 der Fig. 15 mit den Kommandosignalen des Computers 26o verglichen. Die Signaldifferenzen zwischen den Kommando- und den gemessenen Signalen dienen dann zum Antrieb des mechanischen Triebs 244, der ebenfalls in Fig. 15 dargestellt wurde, um den Läufer 278 und die Schreibfeder 282 zu bewegen.

Die gesamte vorstehende Beschreibung legt viele offensichtliche Änderungen an jedem einzelnen Ausführungsbeispiel der Erfindung nahe. Zum Beispiel können die bestimmten Anordnungen und Konstruktionen eines Ausführungsbeispiels leicht durch eine Anordnung eines anderen Ausführungsbeispiels ersetzt werden. Als weiteres Beispiel sei hier folgendes gegeben: Der Läufer 278 der Fig. 16 ist fest am Schlitten 246 angebracht und kann sich daher nicht drehen. Da die Drehung kein Problem darstellt, brauchen die drei Leiterschleifen 284, 286 und 288 nicht kreisförmig zu sein. Das gleiche Ausgangssignal kann unter Verwendung

!von Leiterschleifen von beliebiger Form abgegeben werden, deren iQuerabmessung gleich ist einem ungeraden Vielfachen des Abstandes

zwischen zwei nebeneinanderliegenden langen parallelen Leiterjbahnen des Gitters. - 5o -

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Claims (1)

1. Patentansprüche,

   /l.)Anordnung zur Lagebestimmung von Ortspunkten auf einer Fläche ν—'

   mittels Koordinaten, gekennzeichnet durch folgende Bauteile: eine zur Fläche parallele G5.tteranordnung (18), die mindestens ein erstes leitendes Gitterelement (4o) mit einer Anzahl von im gleichen Abstand zueinander angeordneten parallelen Abschnitten (5o) aufweist, die eine erste Achse auf der Fläche der Gitteranordnung definieren, und dfe ein zweites parallel
   zum ersten Element angeordnetes leitendes Gitterelement (44) mit einer Anzahl von im gleichen Abstand zueinander angeordneten parallelen Abschnitten (58) aufweist, die senkrecht
   zu den parallelen Abschnitten des ersten Gitterelements angeordnet sind und eine zweite Achse auf der Fläche definieren; einen Läufer (14) mit mindestens einer leitenden Anordnung
   (34); einem Signalgeber (12, 114, 116, 166, 216), der mindestens ein Wechselspannungs-Änsteuerungssigrial an eine leitende Anordnung abgibt, um Signale in der anderen Anordnung zu
   induzieren, sowie eine Signalverarbeitungseinrichtung (20, 112,

   '_'".' 00983971 513 ·

   168, 21«*) mit einem Phasenanzeiger (16, 112, 168) für diese induzierten Signale.

   2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitteranordnung (18) ein drittes leitendes Gitterelement (42) |

   mit einer Anzahl von im gleichen Abstand zueinander angeordneten parallelen Abschnitten (54) aufweist, die seitlich von j und parallel zu den parallelen Abschnitten (5o) des ersten Gitterelements (4o) angeordnet sind, sowie ein viertes leitendes Gitterelement (46) mit einer Anzahl von im gleichen j

   ~ Abstand zueinander angeordneten Abschnitten (6o), die seitlich von und parallel zu den parallelen Abschnitten (58) des zweiten Gitterelements (44) angeordnet sind.

   3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Abschnitte (54) des dritten Gitterelements (42)

   in solchem Abstand zueinander angeordnet sind, daß sie in der Mitte zwischen den parallelen Abschnitten (5o) des ersten Gitteaäements (4o) angeordnet sind und die parallelen Abschnitte (6o) des vierten Gitterelements (46) so im Abstand ρ zueinander angeordnet sind, daß sie in der Mitte zwischen den parallelen Abschnitten (48) des zweiten Gitterelements (44) angeordnet sind.

   4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den parallelen Abschnitten des ersten Gitterelements (4o) gleich dem Abstand zwischen den parallelen Abschnitten des zweiten Gitterelements (44) ist und die Querabmessung der im Läufer (14) enthaltenen leitenden An-

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   J₃ 201 'ί222

   Ordnung (34) im wesentlichen gleich einem ungeraden Vielfachen des Abstandes zwischen den parallelen Abschnitten (5o, 54) ist.

   5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (14) eine kreisförmige Schleife (34) aufweist.

   6. Anordnung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (156) zwei Kreisleiterschleifen (16o, 162) aufweist, die in einer zur Fläche parallelen Ebene liegen.

   7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser jeder Kreisleiterschleife (16o, 162) gleich einem ungeraden Vielfachen des Abstandes zwischen den parallelen Abschnitten der Gitteranordnung ist, und daß der Mittelpunkt

   einen Abstand der zweiten Kreisleiterschleife (162)/vom Mittelpunkt der ersten Kreisleiterschleife (16o) aufweist, der gleich einem ungeraden Vielfachen des halben Abstandes zwischen den parallelen Abschnitten (So, 54) der Gitteranordnung ist.

   8. Anordnung nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Signalgeber (114, 116, 166) ein Wechselspannungs-Ansteuerungssignal mit einer bestimmten.Charakteristik entweder dem ersten (4o) und dritten (42) Gitterelement oder der leitenden Anordnung (i6o) des Läufers (156) zugeführt wird und ein Ansteuerungssignal mit einer vom ersten Aristeuerungssignal verschiedenen Charakteristik entweder den zweiten (74) und vierten (46) Gitterelement oder der anderen leitenden Anorcj*· nung (162) des Läufers (156) zugeführt wird.

   0098397Ϊ5Ϊ3

   Pt 201Ί222

   9. Anordnung nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die induzierten Signale im Läufer (IU) erzeugt werden und die SignalVerarbeitungseinrichtung (112) einen Diskriminator (13o, 134) aufweist, der ein erstes Summensignal abgibt, dessen Spannungskomponenten durch die in dem ersten (Uo) und in dem dritten leitenden Gitterelement (42) eingespeisten Ansteuerungssignale induziert werden, und der ein zweites Summensignal abgibt, dessen Spannungskomponenten durch die in dem zweiten (UU) und in dem vierten (U6) Gitterelement eingespeisten Ansteuerungssignale induziert werden.

   10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber (HU, 116) über Phasenschiebervorrichtungen (122, 12U) mit dem dritten (U2) und vierten (U6) Gitterelement verbunden ist und die Signalverarbeitungseinrichtung (118, 12o) phasenabhängige Elemente (136, IUU) enthält, die in Abhängigkeit von Phasenänderungen der beiden bei der Läuferbewegung über die Fläche erzeugten Summensignale arbeiten.

   11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber (12, 216) mit dem Läufer (IU) zur Versorgung mit einem Wechselspannungs-Ansteuerungssignal verbunden ist, welches Signale in den leitenden Gitterelementen (Uo, U2, UU, U6) induziert.

   12. Anordnung nach Anspruch 2 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsinrichtung (2o, 168, 21U) einen ersten (Y-Achse) mit den Ausgängen entweder des ersten (Uo)

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   und dritten (42) Gitterelements oder des Läufers (14, 128) verbundenen Teil aufweist sowie einen zweiten Teil (X-Achse), der mit den Ausgängen entweder des zweiten (44) und vierten (46) Gitterelements oder des Läufers (14, 132) verbunden ist.

   13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teil (2o, 16) der Signalverarbeitungseinrichtung einen Phasenschieber (84) für eines der beiden Signale sowie eine Summiercinrichtung (86) für das phasenverschobene Signal und das nichtphasenverschobene Signal aufweist.

   14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Leiterbahnen eines jeden Gitterelements (4o, 42, 44, 46) abwechselnd an ihren Endpunkten mit Leiterbahnen (52, 56, 72, 76) verbunden sind, so daß jedes unabhängige Element einen ununterbrochenen Leiter bildet, und jedes Gitterelement weitere leitende Bahnen (66, 76, 72) aufweist, die nahe den verbindenen Bahnen parallel zu diesen angeordnet sind, um Induktionssignale zur Löschung der induzierten Signale zu erzeugen, die infolge der elektrischen Ankopplung zwischen dem Läufer (14, 34) und den " verbindenden Bahnen (52, 56, 72, 76) auftreten.

   15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche leitende Bahnen (66, Fig. 4) die parallelen Leiterbahnen und die verbindenden Bahnen des Gitterelements umschließen.

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   16. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jedes j Gitterelement (4o, 42, 44, 46) Leiterbahnen (74) enthält, r

   die nahe und im gleichen Abstand von den parallelen Leiterbahnen (7o, Fig. 8) parallel angeordnet sind, und die zur Erzeugung von Löschsignalen verbindende Bahnen (72, 76) enthalten, die wechselweise die Enden der gegeneinander versetzten parallelen Leiterbahnen miteinander verbinden.

   17. Anordnung nach einem dsr Ansprüche 1, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber (166) gesondert mit jeder Kreisleiterschleife (16o, 162) verbunden ist, um Wechsel-

   " spannungs-Ansteuerungssignale von verschiedenen vorgegebenen Eigenschaften abzugeben, und daß die Signalverarbeitungseinrichtung (168) einen Diskriminator (17o, 172) zur Trennung der durch das erste Ansteuerungssignal induzierten Signale von dem durch das zweite Ansteuerungssignal induzierten Signalen aufweist.

   18. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die SignalVerarbeitungseinrichtung Zählre-

   fe gister (Io4, 142, 15o) zur Anzeige der Läuferverschiebung gegenüber einer Bezugsstellung aufweist, sowie eine Zählerlöschvorrichtung (Ho, 152) zur Rückstellung der Zählregister auf Null, um eine neue Bezugsstellung auf .dieser Fläche zu wählen.

   19. Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Summierschaltung (86) der Signalverarbeitungseinrichtung

   mit Phasenanzeiger ein erstes Signal für die Y-Achse abgibt,

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   das durch folgende Gleichung dargestellt wird:

   E sum s- E sin ( ^ 36o + ujt)

   worin d = der doppelte Abstand zwischen zwei nebeneinanderliegenden langen parallelen Leiterbahnen des Gitters und

   IM s 2 Uf entsprechend der Frequenz der Ansteuerungssignale, wobei die Gleichung die Läuferverschiebung auf der X-Achse der Gitteranordnung (18) dargestellt, und die Summierschaltung (86) der Signalverarbeitungseinrichtung mit Phasenanzeiger ein zweites Signal für die X-Achse abgibt, das durch die folgende Gleichung dargestellt wird:

   E sum = E sin ( |· 36o +wt) ;

   welche die Läuferverschiebung auf der X-Achse der Gitteranordnung darstellt.

   2o. Gerät nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber (114, 116) an das erste (Uo) und dritte (42) Gitterelement ein Wechselspannungs-Ansteuerungssignal mit einer bestimmten Frequenz w = 2ff^-, und an das zweite (44} und vierte (46) Gitterelement ein Wechselspannungs-Ansteuerungssignal mit einer anderen vorgewählten Frequenz w₂' * 2 Iff j abgibt, und daß der Läufer (14) zwei Paare der induzierten Signale summiert und ein Summensignal abgibt, das durch die ügende Gleichung dargestellt wird: j

   E sum = E sin (^36o + uvt) = E sin (·£■ 36o ♦

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   21. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2o, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bezugssignal von dem Signalgeber (12, im, 116, 166) dem Phasenanzeiger (16, 112, 168) zugeführt wird und der Phasenanzeiger folgende Bauteile aufweist: eine Einrichtung zu» Vergleich (92, 94, 96, 136, 144, 118, 12o) der Phasenlage der induzierten Signale mit der Phasenlage des Bezugssignals; eine Einrichtung zur Verschiebung der Phase (94, 96, Io2, 14o, 148) eines der Signale, um eine bestimmte Phasenbeziehung zwischen dem induzierten Summensignal und dem Bezugssignal aufrechtzuerhalten; und ein Zählregister (Io4, 143, 15o) dessen Ausgangssignal die Größe der zur Aufrechterhaltung der gewählten Phasenbeziehung erforderlichen Phasenverschiebung anzeigt.

   22. Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verschiebung der Phase eines der Signale eine logische Phasenvergleichsschaltung (92), eine Schaltlogik (94) und einen Zähler (96) aufweist.

   23. Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verschiebung der Phase eines der Signale einen phasenabhängigen Demodulator (136, 144),einen spannungsgeregelten Oszillator (14o, 148) und einen Zähler (138, 146) aufweist.

   24. Anordnung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (28o) drei leitende Kreisschleifen (284, 286, 288) aufweist, die ein rechtwinkliges Dreieck darstellen, dessen den rechten Winkel bildende Seiten parallel zu den Achsen

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   " Gitteranordnung (276) liegen, der Abstand zwischen den Mittel+ punkten zwei leitender Kreisschleifen (281 und 285 oder 28H . und 288) eine Seite des rechtwinkligen Dreiecks darstellt, die gleich ist einem ungeraden Vielfachen des halben Abstände^ zwischen zwei nebeneinanderliegenden langen parallelen Leiter-

   bahnen des Gitters (5o, 5U), und der Signalgeber (166) durch eine erste Leitung mit einem Gitter (Uo) und durch eine zweite Leitung mit dem anderen Gitter C*2) verbunden ist, um den Gittern Wechselspannungs-Ansteuerungssignale von verschiedene^ Charakteristik zuzuführen.

   25. Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß eie die folgenden Einrichtungen enthält: eine Einrichtung zur Abgabe von Kommandosignalen (26o); eine Einrichtung zum Vergleich (258, 266) der Ausgangssignale und der Kommandosignalej sowie Antriebsmittel (264, 272), die in Abhängigkeit von der j

   Differenz zwischen den Ausgangs- und Kommandosignalen den

   238, 28o) —

   Läufer/als automatischen Koordinatenschreiber betätigen.

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