DE3402905A1

DE3402905A1 - Device for determining coordinates, in particular for accurately measuring digitisers

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Publication number: DE3402905A1
Application number: DE19843402905
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Phys Goldmann; Hans-Werner Dipl Ing Griessl; Detlef Dipl Ing Huebner; Hans-Juergen Dipl Ing Preusche; Steffen Dipl Ing Wendler
Original assignee: Robotron VEB
Current assignee: Robotron VEB
Priority date: 1983-03-08
Filing date: 1984-01-28
Publication date: 1984-09-13

Abstract

The aim is a device for determining coordinates which consists of a grid arrangement and probe and delivers a high efficiency of the measuring arrangement, and in which, in addition, non-sinusoidal forms of the magnetic field of one phase enable a high measurement accuracy, and which, in addition, guarantees effective visibility of the original and, owing to a special edge configuration of the grid arrangement, a high proportion of useful measuring surface with respect to the total surface requirement. According to the invention, this is achieved when along each coordinate axis the grid arrangement has more than two basic structures, known per se, which are uniformly offset with respect to one another in the direction of the coordinate axes, the distance between two adjacent basic structures being produced from the length FB of the meandering period divided by twice the number of the basic structures, and the basic structures are driven by periodic currents, the temporal phase shifts of the currents by means of which the basic structures are driven corresponding to the spatial displacement of the meanders of the basic structures with respect to one another. <IMAGE>

Description

Koordinatenbestimmungsvorrichtung, insbesondere für genauCoordinate determination device, in particular for precisely

messende Digitalisiereräte Die Erfindung betrifft eine Koordinatenbestimmungsvorrichtung, bestehend aus einer Gitteranordnung und einer Sonde, insbesondere für genau messende Digitalisiergeräte. Sie kann darüber hinaus überall dort eingesetzt werden, wo Längen oder Koordinaten auf einer Fläche gemessen werden sollen.measuring digitizers The invention relates to a coordinate determination device, consisting of a grid arrangement and a probe, especially for precise measurements Digitizers. It can also be used wherever lengths or coordinates are to be measured on a surface.

Die Verwendung von Gitteranordnungen und Induktionsschleifen zur Koordinatenbestimmung ist bereits durch eine Vielzahl von Lösungen bekannt (USA-P 38 01 733, 40 54 746).The use of grid arrangements and induction loops to determine coordinates is already known from a large number of solutions (USA-P 38 01 733, 40 54 746).

Eine weitere bekannte Lösung (USA-P 36 47 963) arbeitet derart, daß für jede Koordinatenrichtung zwei mäanderförmige Leiterschleifen vorgesehen sind, die mit einer Wechselspannungsquelle verbunden sind. Je nach Lage einer Sonde auf der Meßfläche wird in der Sonde ein summiertes phasen- und amplitudenveränderliches Signal induziert, das in einer Phasenvergleichsstufe mit der Phasenlage der Wechselspannungsquelle verglichen wird. Als besonders vorteilhaft wird es hierbei angesehen, wenn der Durchmesser der Sonde gleich einem ungeradzahligen Vielfachen der halben Mäanderperiodenlänge gewählt wird. Der ermittelte Phasenunterschied weist die Verschiebung der Sonde von einem Bezugspunkt zum gemessenen Ortspunkt aus. Mit dieser zweiphasigen Gitteranordnung ist eine nur geringe Meßgenauigkeit erreichbar.Another known solution (USA-P 36 47 963) works in such a way that two meandering conductor loops are provided for each coordinate direction, which are connected to an AC voltage source. Depending on the position of a probe of the measuring surface is a summed phase and amplitude variable in the probe Signal induced in a phase comparison stage with the phase position of the AC voltage source is compared. It is considered to be particularly advantageous here if the diameter of the probe is equal to an odd multiple of half the meander period length is chosen. The determined phase difference shows the displacement of the probe from a reference point to the measured location point. With this two-phase grid arrangement only a low measurement accuracy can be achieved.

Dazu wird in DE-AS 26 47 053 ausgeführt, daß praktische Realisierungen solcher Gitteranordnungen stets mit Meßfehlern behaftet sind. Die vom Meßprinzip her vorausgesetzte exakte Sinusförmigkeit des Ortsmagnetfeldes Bz(x) = K1 ' sin (K2 x) ist, insbesondere bei erwünschter enger Kopplung zwischen Aufnehmer und Gitter, nicht realisierbar. Um diese Nachteile zu überwinden, wird in der DE-AS 26 47 053 eine besondere Gitterwicklung vorgeschlagen. Durch eine sogenannte Stromverteilungserregung wird eine bessere Annäherung des Magnetfeldes an die Sinusform angestrebt. Bei dieser Lösung wird es als für die Genauigkeit des Meßverfahrens günstig anyesehen, den Durchmesser kleiner als die halbe Gitterperiodenlänge zu wählen. Durch den kleinen Sondendurchmesser wird außerdem die Sichtbarkeit der Vorlage beeinträchtigt, weil der interessierende Bereich der Vorlage innerhalb der Sonde liegt.For this purpose it is stated in DE-AS 26 47 053 that practical implementations such grid arrangements are always subject to measurement errors. The one from the measuring principle exact sinusoidal shape of the local magnetic field Bz (x) = K1 'sin (K2 x) is, especially if a close coupling between the transducer and the grid is desired, not feasible. In order to overcome these disadvantages, DE-AS 26 47 053 proposed a special grid winding. By a so-called power distribution excitation becomes a better approximation of the magnetic field to the sinusoidal shape strived for. With this solution it is considered to be favorable for the accuracy of the measuring process, to choose the diameter smaller than half the length of the grating period. By the little one Probe diameter will also affect the visibility of the template because the area of interest of the template lies within the probe.

Grundgedanke aller genannten technischen Lösungen ist dabei, daß sich durch eine geeignete Leiterführung innerhalb eines Gitters und dessen Erregung durch Ströme ein wellenförmiges Magnetfeld bildet, das sich entlang der zu bestimmenden Koordinate ausbreitet. Durch die bewegliche Sonde wird das Magnetfeld aufgenommen. Das aufgenommene Signal weist nach einer entsprechenden Verarbeitung gegenüber einem Bezugszeltpunkt eine Verschiebung auf. Die zeitliche Verschiebung entspricht dabei der räumlichen Verschiebung gegenüber einem Bezugspunkt.The basic idea behind all the technical solutions mentioned is that through suitable conductor routing within a grid and its excitation Currents form a wave-like magnetic field, which extends along the to be determined Coordinate spreads out. The magnetic field is recorded by the movable probe. The recorded signal indicates a corresponding processing to a Reference tentative point on a shift. The time shift corresponds here the spatial displacement with respect to a reference point.

Geht man von einer Magnetfcldwelle der Form Bz(x,t) = cos( t - JN x) mit G1 - Gitterkonstante x - Koordinate aus, dann findet man durch Umformung die Grundforderungen für das Gitter und dessen Ansteuerung: Bz(x,t) = sinwt ' sin 71 x + sin(Wt - 1t) ) sin(Wf x -Man benötigt zwei räumlich versetzte Magnetfelder, die eine sinusförmige Ortsabhängigkeit besitzen und deren Amplituden sich zeitlich versetzt ebenfalls sinusförmig ändern.Assuming a magnetic field wave of the form Bz (x, t) = cos (t - JN x) with G1 - lattice constant x - coordinate, then one finds by reshaping the basic requirements for the grid and its control: Bz (x, t) = sinwt 'sin 71 x + sin (Wt - 1t)) sin (Wf x - You need two spatially offset magnetic fields, which have a sinusoidal position dependence and whose amplitudes vary over time also change sinusoidally offset.

Die genannten Lösungen verwenden zur Realisierung eines räumlichen mehr oder weniger sinusförmigen Magnetfeldes mäanderförmige Leiterschleifen, in deren benachbarten parallelen Leitern Ströme in entgegengesetzter Richtung fließen. Durch die räumlich alternierende Stromrichtung und die gleichen Abstände der Leiter bzw. Leitergruppen zueinander wird ein räumlich die Richtung wechselndes Magnetfeld erzielt, zu dem sämtliche stromdurchflossenen Leiter beitragen. An einem bestimmten Ort wirken nahe Leiter stärker als weiter entfernte. Am Rande der Leiterschleifen, wo sich keine Leiter mehr anschließen, wird demnach das räumliche Magnetfeld verzerrt. Das führt zu Meßfehlern. Man muß folglich die Gitteranordnungen größer auslegen, damit auf der eigentlichen Meßfläche die Randstörungen abgeklungen sind. Das führt zu unerwünscht großen nicht voll nutzbaren Meßflächen, zusätzlichem Arbeits- und Materialaufwand insbesondere in sehr genau messenden Geräten.The solutions mentioned use to realize a spatial more or less sinusoidal magnetic field meandering conductor loops, in whose neighboring parallel conductors have currents flowing in opposite directions. Due to the spatially alternating current direction and the same spacing between the conductors or groups of conductors to one another becomes a spatially changing direction Magnetic field achieved, to which all current-carrying conductors contribute. On a particular one Local conductors appear stronger than conductors further away. At the edge of the conductor loops where no more conductors connect, the spatial magnetic field is distorted. This leads to measurement errors. One must therefore make the grid arrangements larger, so that the edge disturbances have subsided on the actual measuring surface. Leading to undesirably large, not fully usable measuring surfaces, additional work and Cost of materials, especially in very precisely measuring devices.

Nachteilig ist bei der Lösung nach DE-AS 26 47 053 weiterhin, daß zur Annäheruny an die Sinusform zusätzliche Leiter erforderlich sind. Bei Arbeiten im Durchlicht ergeben sich darüber hinaus infolge stärkerer Abdeckung der Arbeitsfläche Lichtverluste und Erfassungsfehler sowie eine geringe Effektivität der Meßanordnung. Daraus resultiert die Forderung, das Verhältnis von erreichbarer Meßgenauigkeit zur Anzahl der pro Längeneinheit notwendigen Le-iter muß hoch sein. Bei größeren Arbeitsflächen machen sich weiterhin bei dieser Gitteranordnung die infolge der langen Leiterbahnen auftretenden Spannungsabfälle störend bemerkbar. Die dem Stand der Technik zugrunde liegenden Lösungen wurden unter der Annahme gestaltet, daß es zur Erlangung einer hohen Meßgenauigkeit bei der Digitalisierung nötig ist, das mit den Leitern einer Leiterschleife (Phase) verbundene räumliche Magnetfeld sinusFörmig zu gestalten. Diese Annahme ist naheliegend und wird durch die in USA-P 36 47 963 abgeleitete mathematische Beschreibung eines 2-Phasensystems gestützt.Another disadvantage of the solution according to DE-AS 26 47 053 is that additional conductors are required to approximate the sinusoidal shape. When working in transmitted light also result from the greater coverage of the work surface Loss of light and detection errors as well as a low effectiveness of the measuring arrangement. This results in the requirement, the ratio of achievable measurement accuracy the number of conductors required per unit length must be high. With larger ones Work surfaces continue to make this grid arrangement as a result of the voltage drops occurring over long strip conductors. The stand the solutions underlying the technology have been designed with the assumption that it is necessary to achieve a high measurement accuracy in digitization that The spatial magnetic field connected to the conductors of a conductor loop (phase) is sinusoidal to design. This assumption is obvious and is supported by the US-P 36 47 963 derived mathematical description of a 2-phase system.

Der Erfindung liegt die Schaffung einer aus Gitteranordnung und Sonde bestehenden Koordinatenbestimmungsvorrichtung zugrunde, insbesondere für genau messende Digital-isiergeräte, die eine hohe Effektivität der Meßanordnung bringt und wo auch nichtsinusförmige Formen des Magnetfeldes einer Phase eine große Meßgenauigkeit ermöglichen, und die darüber hinaus eine gute Sichtbarkeit der Vorlage und durch eine spezielle Randgestaltung der Gitteranordnung einen hohen Anteil nutzbarer Meßfläche am gesamten Flächenbedarf gewährleistet.The invention is to provide a grid assembly and probe existing coordinate determination device is based, in particular for precisely measuring Digital-isiergeräte, which brings a high effectiveness of the measuring arrangement and where also non-sinusoidal shapes of the magnetic field of a phase a high measurement accuracy enable, and in addition, a good visibility of the template and through one special edge design of the grid arrangement a high proportion usable measuring area guaranteed over the entire area requirement.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Patentansprüchen genannten Mittel gelöst.The object is achieved according to the invention by what is stated in the claims said means resolved.

Die Vorteile der Erfindung liegen in der höheren Meßgenauigkeit bei verringertem Schaltungsaufwand. Die Messung kann dicht über der Leiteranordnung erfolgen, wodurch Störungen fremder Felder nahezu ausgeschaltet werden. Weitere Vorteile bestehen darin, daß trotz geringerer Anzahl von Leitern pro Längeneinheit eine hohe Meßgenauigkeit erreicht wird, wodurch die Anordnung sehr effektiv wird und bei Arbeiten im Durchlicht die Vorlage nicht abgedeckt wird. Außerdem ist die Vorlage im Inneren der Sonde gut sichtbar.The advantages of the invention lie in the higher measurement accuracy reduced circuit complexity. The measurement can be taken just above the conductor arrangement take place, whereby disturbances of foreign fields are almost eliminated. Further Advantages are that despite the smaller number of conductors per unit length a high measurement accuracy is achieved, whereby the arrangement is very effective and when working in transmitted light, the template is not covered. Besides, the Template clearly visible inside the probe.

Weitere Vorteile liegen in den geringeren Geräteausmaßen bei gleicher nutzbarer Meßfläche und höherer Meßgenauigkeit, wodurch sich die Masse des Gerätes, sein Platzbedarf, der Aufwand an Material, an Fertigungszeit, für Verpackung und für die Prüfung beträchtlich verringern und die Brauchbarkeit für den Geräteanwender erhöht.Further advantages are the smaller device dimensions with the same usable measuring surface and higher measuring accuracy, whereby the mass of the device, its space requirements, the amount of material, production time, packaging and for the test and considerably reduce the usability for the device user elevated.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 die Vorrichtung, bei der die Erfindung eingesetzt werden kann, Fig. 2 eine mehrphasige Gitteranordnung, Fig. 3a bis 3c die Leiterführung für verschiedene Grundstrukturen der Gitteranordnuny, Fig. 4 die Komponente Bz des Magnetfeldes für eine Grundstruktur senkrecht zur Gitteranordnung und den Anteil der Grundwelle, Fig. 5 eine 2-phasige Gitteranordnung, ohne Rückleiter, Fig. 6a Laufzeitfehler der wandernden Magnetfeldwelle einer ersten 2-phasigen Gitteranordnung, Fig. 6b Laufzeitfehlcr der wandernden Magnetfeldwelle einer versetzt angeordneten zweiten 2-phasigen Gitteranordnung, Fig. Oc den resultierenden Laufzeitfehler beider 2-phasiger Gitteranordnungen, Fig. 7 die Gegenüberstellung der Laufzeitfehler b'g(x) und der Amplitudenfehlerß Bz (x) einer 2-phasigen Gitteranordnung und einer aus zwei 2-phasigen Gitteranordnungen resultierenden 4-phasigen Gitteranordnung als Funktion des Ortes, Fig. 8 die zeitliche Verschiebung der Ströme der Phasen A, B, C, D, Fig. 9 eine weitere Variante der mehrphasigen Gitteranordnung Fig. 10 die Leiterführung für eine Grundstruktur der Gitteranordnung nach Fig. 9, Fig. 11 die Komponente Bz des Magnetfeldes für eine Grundstruktur senkrecht zur Gitteranordnung und den Anteil der Grundwelle, Fig. 12 eine 2-phasige Gitteranordnung der weiteren Variante, Fig. 13a Laufzeitfehler der wanderden Magnetfeldwelle einer ersten 2-phasigen Gitteranordnung, Fig. 13 b Laufzeitfehler der wanderden Magnetfeldwelle einer versetzt angeordneten zweiten 2-phasigen Gitteranordnung, Fig. 13c den resultierenden Laufzeitfehler beider 2-phasiger Gitteranordnungen nach Fig. 12, Fig. 14 die Gegenüberstellung der Laufzeitfehlerif(x) und der Amplitudenfehler A Bz(x) einer 2-phasigen Gitteranordnung und einer aus zwei 2-phasigen Gitteranordnungen resultierenden 4-phasigen Gitteranordnung als Funktion des Ortes nach Fig. 12, Fig. 15 Teilmagnetfeld-Komponenten für eine Grundstruktur nach Fig. 10, Fig. 16 Ermittlung der resultierenden Fourierkoeffizienten, Fig. 17 die Grundwelle und die ersten beiden durch die Mehrphasigkeit nicht unterdrückten Oberwellen eines Zweiphasensystems mit einer Sonde, Fig. 18 die integrierende Wirkung der Sonde auf die Wellen W 1, W 3, W 5 in Abhängigkeit des Sondendurchmessers, Fig. 19a bis 19e Zeigerdiagramme für die Amplituden- und Phasenverhältnisse der Teilflüsse i S, §5 des Zweiphasensystems, Fig. 20 die typische Abhängigkeit des maximalen Meßfehlers dx vom Sondendurehmesser in einem Zwei- und einem Dreiphasensystem, Fig. 21a bis 21c die Leiterschleifen nach Fig. 3a bis 3c mit den für die erfindungsgemäße Randgestaltung der Gitteranordnuny bestimmenden Größen, Fig. 22 den Verlauf der zur Gitterebene senkrechten Komponente Bz(x) des ortsabhängigen Magnetfeldes am Rande einer Leiterschleife, Fig. 23 den Verlauf des ortsabhängigen Magnetfeldes Bz(x) eines einzelnen Leiters, Fig. 24 den randabhängigen Meßfehler x einer Koordinatenmeßvorrichtung als Funktion des Abstandes vom Rand des Meßfeldes.The invention is to be described in more detail below using an exemplary embodiment explained. In the drawing: FIG. 1 shows the device in which the invention can be used, Fig. 2 a polyphase grid arrangement, Fig. 3a to 3c the conductor routing for various basic structures of the grid arrangement, Fig. 4 the Component Bz of the magnetic field for a basic structure perpendicular to the grid arrangement and the portion of the fundamental wave, Fig. 5 a 2-phase grid arrangement, without return conductor, 6a run-time error of the traveling magnetic field wave of a first 2-phase grid arrangement, Fig. 6b run-time error of the traveling magnetic field wave of a second one arranged in an offset manner 2-phase grid arrangement, Fig. Oc the resulting run-time error of both 2-phase Lattice arrangements, FIG. 7 the comparison of the runtime errors b'g (x) and the Amplitude error Bz (x) of a 2-phase grid arrangement and one of two 2-phase Grid arrangements resulting 4-phase grid arrangement as a function of the location, FIG. 8 shows the time shift of the currents of phases A, B, C, D, FIG. 9 a further variant of the multiphase grid arrangement Fig. 10 shows the conductor routing for a basic structure of the grid arrangement according to FIG. 9, FIG. 11 the component Bz of the Magnetic field for a basic structure perpendicular to the grid arrangement and the proportion the fundamental wave, Fig. 12 a 2-phase grid arrangement of the further variant, Fig. 13a transit time error of the traveling magnetic field wave of a first 2-phase grid arrangement, Fig. 13b run-time error of the wandering magnetic field wave of an offset second 2-phase grid arrangement, Fig. 13c the resulting run-time error of both 2-phase grid arrangements according to Fig. 12, Fig. 14 the comparison of the runtime errors if (x) and the amplitude error A Bz (x) of a 2-phase grid arrangement and one out two 2-phase grid arrangements resulting 4-phase grid arrangement as Function of the location according to FIG. 12, FIG. 15 partial magnetic field components for a basic structure according to Fig. 10, Fig. 16 Determination of the resulting Fourier coefficients, 17 shows the fundamental wave and the first two not suppressed by the polyphase Harmonics of a two-phase system with a probe, Fig. 18 the integrating effect the probe on the shafts W 1, W 3, W 5 depending on the probe diameter, Fig. 19a to 19e vector diagrams for the amplitude and phase relationships of the partial flows i S, §5 of the two-phase system, Fig. 20 the typical dependence of the maximum measurement error dx of the probe diameter in a two- and a three-phase system, Fig. 21a to 21c shows the conductor loops according to FIGS. 3a to 3c with those for the edge design according to the invention the variables determining the lattice arrangement, FIG. 22 shows the course of the lattice plane vertical component Bz (x) of the location-dependent magnetic field at the edge of a conductor loop, 23 shows the course of the position-dependent magnetic field Bz (x) of an individual conductor, 24 shows the edge-dependent measurement error x of a coordinate measuring device as a function the distance from the edge of the measuring field.

Die Fig. 1 zeigt die Vorrichtung zur Koordinatenbestimmung mit der Arbeitsfläche 1, der Sonde 2 und der Gitteranordnung 3. Die Sonde 2 ist über den Verstärker 4 und den Filter 5 mit einem Nulldurchgangsdetektor 6 verbunden. Mit einem Zähler 7 sind neben dem Nulldurchgangsdetektor 6 eine Impulsquelle 8 und die Steuerlogik 9 verbunden. Die Steuerlogik 9 ist außerdem mit den x-Stromquellcn 10 und den y-Stromquellen 11 zur Ansteuerung der Gitteranordnung 3 verbunden. Mit Idilfe der Vorrichtung werden die x-, y-Koordinaten eines Punktes in der Arbeitsfläche 1 ermittelt.Fig. 1 shows the device for determining coordinates with the Work surface 1, the probe 2 and the grid assembly 3. The probe 2 is above the Amplifier 4 and the filter 5 are connected to a zero crossing detector 6. With a counter 7, in addition to the zero crossing detector 6, a pulse source 8 and the Control logic 9 connected. The control logic 9 is also connected to the x current sources 10 and connected to the y-current sources 11 for controlling the grid arrangement 3. With idilfe the device are the x, y coordinates of a point in the working area 1 determined.

Dabei wird die Gitteranordnung 3 über die x- und y-Stromquellen 10, 11 elektrisch angesteuert. Sie erhalten von der Steuerlogik 9 die zur Ansteuerung der Gitteranordnung 3 benötigten Stromimpulse. Liefern die x-, y-Stromquellen 10, 11 Stromimpulse, so wird ein sich zeitlich und räumlich änderndes Magnetfeld auf der Arbeitsfläche 1 erzeugt, das sich längs einer Koordinatenachse wellenförmig ausbreitet.The grid arrangement 3 is thereby via the x and y current sources 10, 11 electrically controlled. You get from the control logic 9 the to control the grid arrangement 3 required current pulses. Deliver the x, y current sources 10, 11 current impulses, a temporally and spatially changing magnetic field is created generated on the work surface 1, which is wave-shaped along a coordinate axis spreads.

Dieses Magnetfeld induziert in der Sonde 2 eine Spannung, die über den Verstärker 4 auf den Filter 5 geleitet wird.This magnetic field induces a voltage in the probe 2, which is about the amplifier 4 is fed to the filter 5.

Im Filter 5 werden Störungen und störende Oberschwingung der induzierten Spannung beseitigt. Das entstörte Ausgangssignal vom Filter 5 gelangt zum Nulldurchgangsdetektor 6, der den Nulldurchgang der induzierten Spannung erkennt und den Zähler 7 stoppt. Der Zähler 7 ist zu Beginn der Messung durch die Steuerlogik 9 rückgesetzt worden. Seine Zählimpulse erhält er von der Impulsquelle 8, deren Impulse auch der Steuerlogik 9 zugeführt werden. Der gestoppte Zähler 7 enthält nach der Messung eine Zahl, die der Zeit entspricht, welche vom Startpunkt bis zu einem Nulldurchgang der induzierten Spannung vergangen ist. Daraus läßt sich ein Koordinatenwert der Sonde 2 ableiten. Die Ermittlung des anderen Koordinatenwertes crfolgt analog durch Stromimpulse von der anderen Stromquelle.In the filter 5 disturbances and disturbing harmonics of the induced Tension eliminated. The suppressed output signal from filter 5 reaches the zero crossing detector 6, which detects the zero crossing of the induced voltage and stops the counter 7. The counter 7 was reset by the control logic 9 at the beginning of the measurement. He receives his counting impulses from the impulse source 8, whose impulses also the control logic 9 are fed. The stopped counter 7 contains after the measurement a number that corresponds to the time from the starting point to a zero crossing of the induced Tension has passed. A coordinate value of the probe 2 can be derived from this. The other coordinate value cr is determined analogously by current pulses from the other power source.

Fig. 2 zeigt eine mehrphasige Gitteranordnung, wie sie erfindungsgemäß zusammen mit der in Fig. 1 erkennbaren Sonde 2 verwendet werden soll. Sie besteht aus drei im wesentlichen gleichartigen, an sich bekannten Grundstrukturen 20, von denen eine in Fig. 3 dargestellt ist. Sie sind jeweils um den Abstand 21, d. h., um ein Scchstel der Mäanderperiodenlänge 22 gegeneinander versetzt. Die Grundstruktur wird folgendermaßen definiert: Jede Grundstruktur 20 besteht aus dem Mäander mit den hin- und rücklaufenden Leitern 23, 24, 25, 26, den Querleitern 27 sowie den Rückleitern 28, 29, 30.Fig. 2 shows a multiphase grid arrangement as it is according to the invention is to be used together with the probe 2 which can be seen in FIG. she consists from three essentially similar, known basic structures 20, from one of which is shown in FIG. They are each by the distance 21, i. H., offset from one another by one half of the meander period length 22. The basic structure is defined as follows: Each basic structure 20 consists of the meander with the outgoing and returning conductors 23, 24, 25, 26, the transverse conductors 27 and the Return conductors 28, 29, 30.

Für die Ermittlung der Koordinaten sind nur die hin- und rücklaufenden Leiter 23, 24, 25, 26 erwünscht, während die Querleiter 27 zu deren Verbindung notwendig sind, jedoch zu Meßfehlern führen. Durch eine Verzweigung am Ende des Mäanders und die daraus resultierenden Rückleiter 30 in der Nähe der Querleiter 27 kann dieser Fehler stark vermindert werden.Only the going back and forth are used to determine the coordinates Conductors 23, 24, 25, 26 are desirable, while the transverse conductors 27 are necessary for their connection but lead to measurement errors. A branch at the end of the Meander and the resulting return conductor 30 in the vicinity of the transverse conductor 27 can be of this Errors are greatly reduced.

Wird der Mäander von einem Strom durchflossen, dann bildet sich ein räumliches Magnetfeld aus, dessen Komponente BZ senkrecht zur Fläche, in der der Mäander liegt, in Fig. 4 dargestellt ist. Die Stromrichtung in den Leitern 23 ... 30 ist durch Pfeile gekennzeichnet (Fig. 2, 3). Die Form des Magnetfeldes der Grundstruktur weicht dabei stark von der Sinusform ab. Die Fourieranalyse einer-solchen Kurve zeigt, daß nur ungeradzahlige Oberschwingungen der Grundschwingung auftreten und die Fourierkoeffizienten immer kleiner werden, je höher die Oberschwingung ist. Der Nulldurchgang der Kuve BZ = f(x) liegt jeweils über den Leitern 24, 25 des Mäanders. Wird der Strom durch den Mäander verändert, dann ändert sich die Form der Kurve nicht, sondern nur ihre Amplitude. Anstelle der Grundstruktur 20 können auch andere Grundstrukturen, z. 13. die nach Fig. 3b oder Fig. 3c, verwendet werden. Ein erster Grundgedanke der Erfindung soll an zwei 2-phasigen Gitteranordnungen erläutert werden.If a current flows through the meander, then it forms spatial magnetic field whose component BZ is perpendicular to the surface in which the Meander is shown in Fig. 4. The direction of current in the conductors 23 ... 30 is indicated by arrows (Fig. 2, 3). The shape of the magnetic field of the basic structure deviates strongly from the sinusoidal shape. The Fourier analysis of such a curve shows that only odd harmonics of the fundamental oscillation occur and the higher the harmonic, the smaller the Fourier coefficients are. The zero crossing of the curve BZ = f (x) lies above the conductors 24, 25 of the meander. If the current through the meander is changed, the shape of the curve changes not, just their amplitude. Instead of the basic structure 20, others can also be used Basic structures, e.g. 13. those according to Fig. 3b or Fig. 3c are used. A first The basic idea of the invention will be explained using two 2-phase grid arrangements.

In Fig. 5 sind die Mäander 31, 32 einer ersten 2-phasigen Gitteranordnung dargestellt. Der erste, mit der Phase A beaufschlagte, Mäander 31 soll mit einem Strom 1A = 10 sinwt, der zweite, mit der Phase C beaufschlagte, Mäander 32 mit einem Strom IC = 10 SIfl (o (z t - T ) gespeist werden.In Fig. 5, the meanders 31, 32 are a first 2-phase grid arrangement shown. The first, with the phase A acted upon, meander 31 should with a Current 1A = 10 sinwt, the second, to which phase C is applied, meander 32 with a Current IC = 10 SIfl (o (z t - T).

2 Um jeden der Mäander 31, 32 bildet sich dann ein Magnetfeld mit der Komponente Uz, dessen Verlauf durch die nichtsinusförmige Kurve in Fig. 4 wiedergegeben wird, jedoch mit zeitlich sich sinusförmig ändernder Amplitude. 2 A magnetic field is then formed around each of the meanders 31, 32 the component Uz, the course of which is shown by the non-sinusoidal curve in FIG but with a sinusoidally changing amplitude.

Wäre der Verlauf der das räumliche Magnetfeld DZ eines Mäanders widerspiegelnden Kurve in Fig. 4 sinusförmig, dann könnte man die Überlagerung der Magnetfelder der beiden Mäander 31, 32 als eine sich längs der Mäander ausbreitende sinusförmige Welle deuten, die sich durch folgende einfache Formel beschreiben läßt; dabei sind K - Konstante F B - Perlodenlänge eines Mäanders x - Koordinate.If the course of the curve in Fig. 4 reflecting the spatial magnetic field DZ of a meander were sinusoidal, then the superimposition of the magnetic fields of the two meanders 31, 32 could be interpreted as a sinusoidal wave propagating along the meander, which can be described by the following simple formula ; where K - constant FB - pearl length of a meander x - coordinate.

Die Phasenverschiebung der resultierenden Magnetfeldschwingung wäre genau proportional der Ortskoordinate x und damit ein Maß für die Ortskoordinate. Durch die Abweichung der Kurve Bz(x) in Fig. 4 von der Sinusform treten ortsabhängige Laufzeit- und Amplitudenfehler der Welle ein, die zu einem Fehler bei der Ortsbestimmung führen. Untersuchungen haben gezeigt, daß der Laufzeitfehler die in Fig. 6a dargestellte räumliche Kurve besitzt. Er wird Null über den Leitern und über der Mitte zwischen benachbarten Leitern und steigt rechts und links der Leiter an.The phase shift of the resulting magnetic field oscillation would be exactly proportional to the location coordinate x and thus a measure for the location coordinate. Due to the deviation of the curve Bz (x) in FIG. 4 from the sinusoidal shape, location-dependent Time-of-flight and amplitude errors of the wave, which lead to an error in the determination of the position to lead. Investigations have shown that the run-time error is that shown in FIG. 6a possesses spatial curve. It becomes zero above the ladders and above the middle between neighboring ladders and the ladder rises to the right and left.

Betreibt man ein zweites 2-Phasensystem, das mit den Phasen B, D beaufschlagt wird und das man sich durch eine räumliche Rechtsverschiebung des 2-Phasensystems für die Phasen A, C um FB entstanden denken kann, mit den Strömen 1B IB = 10 sin (Q t ID = 10 sin ( t - 3 Sie/4), dann erhält man die Laufzeitfehler dieses zweiten 2-Phasensystems, wie in Fig. 6b dargestellt. Legt man die beiden 2-Phasensysteme ineinander, dann hebt sich ein Teil der Laufzeitfehler gegenseitig auf (Fig. 6c).A second 2-phase system is operated to which phases B, D are applied and that you yourself by a spatial shift to the right of the 2-phase system for phases A, C arose around FB can think of, with currents 1B IB = 10 sin (Q t ID = 10 sin (t - 3 Sie / 4), then you get the run-time error of this second 2-phase system, as shown in Fig. 6b. If you put the two 2-phase systems into each other, then some of the runtime errors cancel each other out (Fig. 6c).

In Fig. 7 sind die Laufzeit- und Amplitudenfehler der Magnetfeldwelle der 2-phasigen und 4-phasigen Gitteranordnung gegenübergestellt. Daraus ist zu erkennen, daß sich beide Fehler beträchtlich vermindert haben. Außerdem hat sich die Anzahl der Stellen, an denen die Abweichungen völlig verschwinden, verdoppelt. Das resultierende 4-Phasensystem erlaubt demnach eine beträchtlich genauere Koordinatenbestimmung als ein 2-Phasensystem, obwohl das räumliche Ma-Magnetfeld jedes elriiclnen Mäanders nicht sinusförmig ist.In Fig. 7 are the travel time and amplitude errors of the magnetic field wave compared to the 2-phase and 4-phase grid arrangement. From this it can be seen that both errors have decreased considerably. Also, the number has increased of the places where the deviations disappear completely, doubled. The resulting The 4-phase system therefore allows a considerably more precise determination of coordinates as a 2-phase system, although the spatial Ma-magnetic field of every electrical meander is not sinusoidal.

Obwohl hier die Wirkungsweise an einem 4-Phasensystem erläutert wurde, tritt schon bei einem 3-Phasensystem eine Verbesserung der Genauigkeit ein. Mit Erhöhung der Phasenzahl werden zunehmend größere Oberwellengruppen ausgelöscht, die sonst zu Meßfehlern führen, und die Genauigkeit erhöht sich. Bei diesen Erläuterungen wurden sinusförmige Ströme angenommen, die durch die einzelnen Mäander fließen. Es sind jedoch auch nichtsinusförmi(Je Ströme möylich. So können durchaus Impulsformen zur Anwendung kommen, wie sie Fig. 8 zeigt. Dabei tritt neben der Auslöschung von Oberschwingungen der räumlichen Magnetfelder, wie sie Fig. 4 zeigt, auch eine Verminderung des Einflusses der Oberschwingungen der Ströme IA, IB, IC ... ein. Dadurch wird die Realisierung analoger Schaltungen wie Stromquellen und Filter stark vereinfacht.Although the mode of operation was explained here on a 4-phase system, an improvement in accuracy occurs even with a 3-phase system. With Increasing the number of phases, increasingly larger harmonic groups are canceled, which otherwise lead to measurement errors, and the accuracy increases. With these explanations sinusoidal currents were assumed that flow through the individual meanders. However, there are also non-sinusoidal currents possible come into use, as shown in FIG. In addition to the extinction of Harmonics of the spatial magnetic fields, as shown in FIG. 4, also show a reduction the influence of the harmonics of currents IA, IB, IC ... a. This will the implementation of analog circuits such as current sources and filters is greatly simplified.

Die Lage der Stromzuführung A, B, C, A', B', C' zu den einzelnen Grundstrukturen in Fig. 2 kann selbstverständlich auch anders gewählt werden. Dabei ist nur wesentlich, daß die zur Ausbildung der Welle Bz(x, t) notwendige zeitliche Reihenfolge des Aufbaus der Magnetfelder der einzelnen Grundstrukturen eingehalten wird.The position of the power supply lines A, B, C, A ', B', C 'to the individual basic structures in Fig. 2 can of course also be chosen differently. It is only essential that the time sequence of the structure necessary for the formation of the wave Bz (x, t) the magnetic fields of the individual basic structures is maintained.

Fig. 9 zeigt eine weitere Variante der mehrphasigen Gitteranordnung. Sie besteht ebenfalls aus drei im wesentlichen gleichartigen, an sich bekannten Grundstrukturen 40, von denen eine in Fig. 10 dargestellt ist. Sie sind jeweils um den Abstand 41 gegeneinander versetzt. Der Abstand 41 ist dabei ein Drittel des Wertes der Gitterkonstante G1.9 shows a further variant of the polyphase grid arrangement. It also consists of three essentially similar, known per se Basic structures 40, one of which is shown in FIG. 10. They are each offset by the distance 41 from one another. The distance 41 is one third of the Value of the lattice constant G1.

Die Grundstruktur wird hierbei folgendermaßen definiert; Jede Grundstruktur 40 besteht aus zwei Mäandern, mit den für die Koordinatenbestimmung wesentlichen, senkrecht zur Koordinatenachse angeordneten Leitern 42 bis 47 und den Querleitern 48, 49, welche zur Bildung der Mäander notwendig sind. Die senkrechten Leiter jedes Paares besitzen einen Abstand, der als Gitterkonstante G2 bezeichnet wird. Der Mittenabstand benachbarter Leiterpaare wird als Gitterkonstante G1 bezeichnet.The basic structure is defined as follows; Any basic structure 40 consists of two meanders, with the essentials for determining the coordinates, conductors 42 to 47 arranged perpendicular to the coordinate axis and the transverse conductors 48, 49, which are necessary to form the meander. The vertical ladder each Pairs have a spacing called the lattice constant G2. The center-to-center distance of adjacent pairs of conductors is referred to as the grid constant G1.

Der Vorteil dieser Leiterführung liegt darin, daß sich die störenden Einflüsse der Querleiter 48, 49 weitgehend gegenseitig aufheben. Wird die Grundstruktur 40 von einem Strom durchflossen, dann bildet sich ein räumliches Magnetfeld aus, dessen Komponente nZ senkrecht zur Fläche, in der die Grundstruktur liegt, in Fig. 11 dargestellt ist.The advantage of this ladder routing is that the disturbing Influences of the transverse conductors 48, 49 largely cancel each other out. Will be the basic structure 40 a current flows through it, then a spatial magnetic field is formed, whose component nZ is perpendicular to the surface in which the basic structure lies, in Fig. 11 is shown.

Die Stromrichtung in den Leitern 42 bis 47 ist durch Pfeile gekennzeichnet. Die Form des Magnetfeldes weicht stark von der ebenfalls dargestellten Sinusform der Grundschwingung ab. Die Null durchgänge der Kurve BZ = f (x) liegen über der Mitte der Leiterpaare. Wird der Strom durch die Grundstruktur 40 verändert, dann ändert sich die Form der Kurve nicht, sondern nur ihre Amplitude.The direction of current in conductors 42 to 47 is indicated by arrows. The shape of the magnetic field deviates significantly from the sinusoidal shape shown the fundamental oscillation. The zero crossings of the curve BZ = f (x) are above the Middle of the pairs of conductors. If the current through the basic structure 40 is changed, then the shape of the curve does not change, only its amplitude.

Der Grundgedanke der Erfindung soll an zwei 2-phasigen Gitteranordnungen erläutert werden. In Fig. 12 sind Teile der Grundstrukturen 50, 51 einer ersten 2-phasigen Gitteranordnung dargestellt. Die erste, mit der Phase A beaufschlagte Grundstruktur 50 soll mit einem Strom 1A = 10 sincjt, die zweite, mit der Phase C beaufschlagte Grundstruktur 51 mit einem Strom IC = 10 sin(<>t -gespeist werden. Um jedes Leitcrpaar der Grundstrukturen 50, 51 bildet sich dann ein Magnetfeld mit der Komponente BZ, dessen Verlauf durch die nichtsinusförmige Kurve in Fig. 11 wiedergegeben wird, jedoch mit zeitlich sich sinusförmig ändernder Amplitude. Wäre der Verlauf des räumlichen Magnetfeldes nach Fiy. 11 sinusförmig, dann könnte man die Überlagerung der beiden Magnetfelder als eine sich längs der Gitteranordnung ausbreitende Welle deuten, die sich durch folgende Formel beschreiben läßt: Bz (x, t) = K ' cos (£ t - t zu x), G1 dabei sind K - Konstante G1 - Gitterkonstante x - Koordinate.The basic idea of the invention is to be based on two 2-phase grid arrangements explained. In Fig. 12 parts of the basic structures 50, 51 are a first 2-phase grid arrangement shown. The first, with phase A applied Basic structure 50 is supposed to decrease with a current 1A = 10, the second with the phase C acted upon basic structure 51 with a current IC = 10 sin (<> t - fed will. A magnetic field is then formed around each conductor pair of the basic structures 50, 51 with the component BZ, whose course is represented by the non-sinusoidal curve in Fig. 11 is reproduced, but with an amplitude that changes sinusoidally over time. If the course of the spatial magnetic field were according to Fiy. 11 sinusoidal, then could the superposition of the two magnetic fields as one extending along the grid arrangement interpret the propagating wave, which can be described by the following formula: Bz (x, t) = K 'cos (£ t - t to x), G1 where K - constant G1 - lattice constant x - coordinate.

Die Phasenverschiebung der resultierenden Magnetfeldschwingung wäre genau proportional der Ortskoordinate x und damit ein Maß für die Ortskoordinate. Durch die Abweichung der Kurve Bz(x) in Fig. 11 von der Sinusform treten ortsabhängige Laufzeit- und Amplitudenfehler der Welle ein, die zu einem Fehler bei der Ortsbestimmung führen.The phase shift of the resulting magnetic field oscillation would be exactly proportional to the location coordinate x and thus a measure for that Location coordinate. Due to the deviation of the curve Bz (x) in FIG. 11 from the sinusoidal shape occur location-dependent transit time and amplitude errors of the wave, which lead to a Errors in the location.

Untersuchungen haben gezeigt, daß der Laufzeitfehler die in Fig. 13a dargestellte räumliche Kurve besitzt. Er wird Null über den Leiterpaaren und über der Mitte zwischen benachbarten Leiterpaaren und steigt rechts und links der Leiterpaare stark an.Investigations have shown that the runtime error is the same as shown in FIG. 13a has shown spatial curve. It becomes zero over the conductor pairs and over the middle between adjacent pairs of conductors and rises to the right and left of the pairs of conductors strong.

Betreibt man ein zweites 2-Phasensystem, das mit den Phasen B, D beaufschlagt wird und das man sich durch eine räumliche Rechtsversctliebung des 2-Phasensystems für die Phasen A, C um G1 entstanden denken kann, mit den Strömen 4 dann erhält man die Laufzeitfehler dieses zweiten 2-Phasensystems, wie in Fig. 13b dargestellt. Legt man die beiden 2-Phasensysteme ineinander, dann hebt sich ein Teil der Laufzeitfehler gegenseitig auf (Fig. 13c).If you operate a second 2-phase system to which phases B, D are applied and which can be imagined as a result of a spatial right-wing love of the 2-phase system for phases A, C around G1, with currents 4 then one obtains the run-time errors of this second 2-phase system, as shown in FIG. 13b. If the two 2-phase systems are placed one inside the other, then some of the run-time errors cancel each other out (FIG. 13c).

In Fig. 14 sind die Laufzeit- und Amplitudenfehler der Magnetfeldwelle der 2-phasigen und 4-phasigen Gitteranordnung gegenübergestellt. Daraus ist zu erkennen1 daß sich beide Fehler beträchtlich vernindert haben. Außerdem hat sich die Anzahl der Stellen, an denen die Abweichungen völlig verschwinden, verdoppelt. Das resultierende 4-Phasensystem erlaubt demnach eine beträchtlich genauere Koordinatenbestimmung als ein 2-Phasensystem, trotzdem das räumliche Magnetfeld jeder einzelnen Grundstruktur nichtsinusförmig ist. Obwohl hier die Wirkungsweise und einige Vorteile der Erfindung an einem 4-Phasensystem erläutert wurden, tritt schon bei einem 3-Phasensystem eine Vcrbesserung der Genauigkeit ein. Mit Erhöhung der Phasenzahl werden zunehmend größere Oberwellengruppen ausgelöscht, die sonst zu Meßfehlern führen, und die Genauigkeit erhöht sich. Bei diesen Erläuterungen wurden sinusförmige Ströme angenommen, die durch die einzelnen Grundstrukturen fließen Es sind jedoch auch bei dieser Variante nichtsinusförmige Ströme möglich. So können ebenfalls Impulsformen zur Anwendung kommen, wic sie Fiy. 8 zeigt.In Fig. 14 are the travel time and amplitude errors of the magnetic field wave compared to the 2-phase and 4-phase grid arrangement. From this it can be seen 1 that both errors have decreased considerably. Also, the number has increased of the places where the deviations disappear completely, doubled. The resulting The 4-phase system therefore allows a considerably more precise determination of coordinates as a 2-phase system, despite the spatial magnetic field of each individual basic structure is non-sinusoidal. Although here the mode of operation and some advantages of the invention were explained on a 4-phase system, one occurs even in a 3-phase system Improvement of the accuracy. As the number of phases increases, they become increasingly larger Eliminated harmonic groups that would otherwise lead to measurement errors, and the accuracy increases. In these explanations, sinusoidal currents were used accepted, that flow through the individual basic structures. However, they are also in this variant non-sinusoidal currents possible. Pulse shapes can also be used come wic them Fiy. 8 shows.

Dabei tritt neben der Auslöschung von Oberschwingungen der räumlichen Magnetfelder auch hier eine Verminderung des Einflusses der Oberschwingungen der Ströme IA, IB, IC ein. Dadurch wird die Realisierung analoger Schaltungen wie Stromquellen und Filter stark vereinfacht.In addition to the extinction of harmonics, the spatial Magnetic fields also reduce the influence of the harmonics here Currents IA, IB, IC a. This enables the realization of analog circuits such as power sources and filter greatly simplified.

Die Für die gesamte Grundstruktur 40 geltende Kurve Bz(x) setzt sich aus der Überlagerung der beiden Teilmagnetfeld-Komponenten Bzl(x) und Bz2(x) zusammen, die den linken bzw. rechten Seiten der Grundstruktur 40 gehören, siehe Fig. 15. Die Kurven Hzl(x) und Bz2(x) sind bis auf die räumliche Verschiebung um den Betrag der Gitterkonstante G2 gleich und haben bei einer Fourieranalyse die gleichen Koeffizienten. Es kommen nur ungerade Vielfache der Grundschwingung vor, wobei die Fourierkoeffizienten immer kleiner werden, je höher die Oberschwingung ist.The curve Bz (x) that applies to the entire basic structure 40 is set from the superposition of the two partial magnetic field components Bzl (x) and Bz2 (x) together, which belong to the left and right sides of the basic structure 40, see FIG. 15. The curves Hzl (x) and Bz2 (x) are except for the spatial shift by the amount equal to the lattice constant G2 and have the same coefficients in a Fourier analysis. There are only odd multiples of the fundamental oscillation, whereby the Fourier coefficients get smaller, the higher the harmonic.

Wie Fig. 16 zeigt, lassen sich aus den Fourierkoeffizienten Mj1 2 der einzelnen Mäander die Fourierkoeffizienten der gesamten Grundstruktur 40 ermitteln. Mit Index j wird dabei die Nummer der Oberschwingung angegeben. Die Verschiebung der Mäander gegenüber der yestrichelt angezeigten Mitte, Fig. 10, um + 0,5 G2 G2 bewirkt in Abahängigkeit von der Nummer der Oberschwingung eine unterschiedliche Phasenverschiebung +d gegenüber der Mitte.As FIG. 16 shows, the Fourier coefficients Mj1 2 determine the Fourier coefficients of the entire basic structure 40 of the individual meanders. Index j is used to indicate the number of the harmonic. The postponement the meander opposite the center indicated by dashed lines, Fig. 10, by + 0.5 G2 G2 causes a different one depending on the number of the harmonic Phase shift + d from the center.

Fig. 16 zeigt dabei weiterhin, wie sich der resultierende Fouricrkoeffizient M. durch zeigermäßige Addition von M und M.16 also shows how the resulting Fouricr coefficient changes M. by adding M and M.

j1 j2 9 Gestrichelt gezeichnet ist für eine andere Phasenverschiebung/3 , wie sich eine Oberschwingung nahezu aufhebt. j1 j2 9 is shown in dashed lines for another phase shift / 3 how a harmonic almost cancels out.

Hier in diesem Fall tritt gleichzeitig noch ein Vorzeichenwechsel des Fourierkoeffizienten auf, weil die Resultierende nach unten zeigt. Es ist also möglich, das Verhältnis so zu wählen, daß einzelne Oberschwingungen mini- male Werte oder ein bezüglich Meßgenauigkeit erwünschtes Verhältnis zueinander einnehmen.In this case, a change in sign occurs at the same time of the Fourier coefficient because the resultant points downwards. So it is possible to choose the ratio so that individual harmonics mini- times Assume values or a relationship to one another that is desired with regard to measuring accuracy.

In bekannten Gitteranordnungen wurde das Verhältnis der Gitterkonstanten G1, G2 so gewählt, daß das räumliche Magnetfeld Bz(x) möglichst gut an die Sinusform angenähert wird. Dazu muß aber auf jeden Fall die 3. Oberschwingung berücksichtigt werden, da sie den größten Einfluß auf die Verformung der Grundschwingung hat. Um diese zu unterdrücken, ist es nötig, das Verhältnis der Gitterkonstanten 3 zu wählen. In diesem Bereich um den Wert 3 herum liegen aber für die die Meßgenauigkeit eines Mehrphasensystems bestimmenden höheren Oberschwingungen ungünstige Verhältnisse vor, außerdem wird der Anteil der Grundschwingung an der Gesamtschwingung geringer. Durch die Erkenntnis, daß nicht die gesamte Abweichung der Kurve Bz(x) von der Sinusform zu Meßfehlern führt, ist es Gl möglich, durch entsprechende Wahl des Verhältnisses gezielt auf Oberschwingungen Einfluß zu nehmen.In known lattice arrangements the ratio of the lattice constants G1, G2 selected so that the spatial magnetic field Bz (x) as closely as possible to the sinusoidal shape is approximated. For this, however, the 3rd harmonic must be taken into account in any case because it has the greatest influence on the deformation of the fundamental oscillation. Around To suppress this, it is necessary to choose the ratio of the lattice constants 3. In this area around the value 3, however, the measuring accuracy of a The higher harmonics that determine the multiphase system are unfavorable conditions before, in addition, the proportion of the fundamental oscillation in the total oscillation is lower. By recognizing that not the entire deviation of the curve Bz (x) from the sinusoidal shape leads to measurement errors, it is possible to choose the ratio accordingly to specifically influence harmonics.

In einem 4-Phasensystem beispielsweise wären das insbe-G1 sondere die 7. und be G1 9 die 9. Oberschwingung. Bei = 7 würde die 7. und bei G1 = 9 die 9. Oberschwingung des Magnetfeldes ausgelöscht werden. Bei diesen Verhältniszahlen. sind die Fourierkoeffizienten der jeweiligen Oberschwingung klein und ändern ihr Vorzeichen. Das kann auch für die Wahl des Aufnehmers von Bedeutung sein.In a 4-phase system, for example, this would be particularly special the 7th and at G1 9 the 9th harmonic. With = 7 the 7th and with G1 = 9 the 9. Harmonics of the magnetic field are extinguished. With these ratios. the Fourier coefficients of the respective harmonic are small and change their Sign. This can also be important for the choice of transducer.

Bei der erfindungsgemäßen Realisierung der Sonde ist weiterhin folgendes zu beachten: Es wurde gefunden, daß in einer Gitteranordnung mit n Phasen für eine Koordinate nur noch der Einfluß der Oberschwingungen mit den Nummern 2n-1, 2n+1, 3n-1, 3n+1 zu berücksichtigen ist. Das bedeutet z. B. für ein 4-Phasensystem, daß die 3., 5., 11., 13. usw. Oberschwingung des mit einer Leiterschleife verbundenerl räumlichen Magnetfeldes ohne Wirkuny bleibt. Für die äußere Gestalt der Kurvenform des Magnetfeldes lieferri aber die riiederen Oberschwingungen den größeren Beitrag bei der Abweichung von der Sinusform.The following also applies to the implementation of the probe according to the invention Note: It has been found that in a grid arrangement with n phases for one Coordinate only the influence of the harmonics with the numbers 2n-1, 2n + 1, 3n-1, 3n + 1 must be taken into account. That means z. B. for a 4-phase system that the 3rd, 5th, 11th, 13th etc. harmonic of the connected with a conductor loop spatial magnetic field without any effect. For the outer shape of the curve shape of the magnetic field, however, the lower harmonics make the greater contribution at the deviation from the sinusoidal shape.

Die in ihrer Wirkung noch verbleibenden Oberschwingungen 2n-1, 3n-1 ... und 2n+1, 3n+1 ... des räumlichen Magnetfeldes Bz(x) führen ebenfalls zu Wellen Bz(x, t), die sich entlang der Koordinatenachse ausbreiten. Dabei erzeugen die Oberschwingungen 2n+1, 3n+1 ... Wellen, die die yleiche Ausbreitungsrichtung wie die erwünschte Welle der Grundsctiwingung aufweisen, jedoch mit einer (2n+1)-fachen, (3n+1)-fachen ... kleineren Ausbreitungsgeschwindigkeit. Die Oberschwingungen 2n-1, 3n-1 ... erzeugen Wellen, die der Welle der Grundschwingung mit einer Ausbreitungsyeschwindigkeit entgegenlaufen, die (2n-1)-fach, (3n-1)-fach ... kleiner ist als die der Welle der Grundschwingung und ein negatives Vorzeichen besitzen. Die Amplituden der Wellen sind den Fourierkoeffizienten der räumlichen Magnetfeldschwingung Uz(x) proportional. Anhand von Fig. 17 soll das am Beispiel eines 2-Phasensystems, das aus zwei Grundstrukturen gemäß Fig. 3a besteht, für die ersten beiden Oberschwingunyen 2 2 2 - 1 = 3, 2 2 2 + 1 = 5 erläutert werden. Mit W 1 ist die Welle bezeichnet, die von der Grundschwingung des räumlichen Magnetfeldes Bz(x) gemäß Fig. 4 hervorgerufen wird. Sie bewegt sich aufgrund der Ansteuerung des Gitters von links nach rechts und besitzt die Wellenlänge FB, die identisch mit der Periodenlänge der räumlichen Magnetfeldschwingung gemäß Fig. 4 ist. Mit W 3 ist die durch die 3. Oberschwingung verursachte Welle bezeichnet. Sie bewegt sich von rechts nach links und ihre Wellenberge und -täler liegen wegen der geringeren Ausbreitungsgeschwindigkeit dichter zusammen. W 5 bezeichnet die von der 5. Oberschwingung hervorgerufene Welle. Sie läuft von links nach rechts. Auch ihre Wellenberye und -täler liegen dichter beieinander als die der Grundwelle. Die Fig. 17 zeigt neben der Grundwelle W 1 und den Wellen W 3, W 5 der 3. bzw. 5. Oberschwingung eine Sonde 2. Sie befindet sich im Feld der sich ausbreitenden Wellen.The harmonics 2n-1, 3n-1 that still have their effect ... and 2n + 1, 3n + 1 ... of the spatial magnetic field Bz (x) also lead to waves Bz (x, t), which propagate along the coordinate axis. This creates the harmonics 2n + 1, 3n + 1 ... waves that have the same direction of propagation as the desired wave of the basic oscillation, but with a (2n + 1) -fold, (3n + 1) -fold ... smaller speed of propagation. Generate the harmonics 2n-1, 3n-1 ... Waves, the wave of the fundamental oscillation with a propagation speed run in opposite directions, which is (2n-1) -fold, (3n-1) -fold ... smaller than that of the wave of Have a fundamental and a negative sign. The amplitudes of the waves are proportional to the Fourier coefficient of the spatial magnetic field oscillation Uz (x). With reference to FIG. 17, this should be done using the example of a 2-phase system that consists of two basic structures according to FIG. 3a, for the first two harmonics 2 2 2 - 1 = 3, 2 2 2 + 1 = 5 can be explained. With W 1 the wave is referred to, that of the fundamental oscillation of the spatial magnetic field Bz (x) according to FIG. 4 is caused. she moves due to the control of the grating from left to right and has the wavelength FB, which is identical to the period length of the spatial magnetic field oscillation according to Fig. 4 is. The wave caused by the 3rd harmonic is denoted by W 3. It moves from right to left and its wave crests and valleys are because of the lower velocity of propagation closer together. W 5 denotes the Wave caused by the 5th harmonic. She runs from left to right. Their wave areas and valleys are also closer together than those of the fundamental wave. 17 shows, in addition to the fundamental wave W 1 and the waves W 3, W 5 of the 3rd and 5th, respectively. Harmonics of a probe 2. It is located in the field of the propagating waves.

Ihre aus dem Durchmesser d resultierende Fläche integriert jede der Bz(x, t)-Wellen W 1, W 3, W 5 auf. Es ergeben sich die mit der Sonde verketteten magnetischen Teilflüsse # 3, 5. Sie ändern sich zeitlich mit der Kreisfrequenz C) der Erregerströme des Gitters und besitzen die jeweilige Phasenlage der Welle, die am Ort des Mittelpunktes der Sonde 2 herrscht. Die aufintegrierten Flußamplituden Qi(°) sind in Fig. 18 als Funktion des Durchmessers d der Sonde 2 aufgetragen. Es zeigt sich, daß der vori der Sonde 2 aufgenommene Fluß 1 der Grundwelle W 1 mit zunehmendem Durchmesser der Sonde ansteigt und bei etwa 0,75 FG FG ein Maximum erreicht. Bei gleicher Amplitude der Wellen W 3 und W 5 steigt bei diesen der von der Sonde aufgenommene Fluß bei kleinen Durehmessern annähernd gleich wie bei #1 an, fällt jedoch danach wieder ab urid wechselt das Vorzeichen. Mit wachsendem Durchmesser d der Sonde pendeln die Kurven #3(0) und 5(0) auf und ab, wobei die Extremwerte allmählich ansteigen. An den Nulldurchgängen wird die betreffende Welle gewissermaßen ausgefiltert. Beachtlich ist auch, daß Wellen mit höherer Nummer mehr Nulldurchgänge und geringere Extremwerte aufweisen. Die Zeigerdiagramme in den Fig. 19a bis 19e verdeutlichen, wie sich die Teilflüsse 3 und 5 auf den zur Koordinatenbestimmung erwünschten Teilfluß #1 auswirken und der nach außenhin bei der Messung wirksame Gesamtfluß # verfälscht wird. Befindet sich die Sonde in der in Fig. 17 dargestellten Lage O, dann unterscheiden sich die Teilflüsse in ihren Phasenlagen nur umir, d. h. im Vorzeichen. Das ist in Fig. 19a dargestcllt. Die Teilflüsse an dieser ausgezeichneten Stelle x = 0 sollen Ql(o), #3(0) #5(0) oder allgemein (0), §2n+1(°) genannt werden.Their area resulting from the diameter d integrates each of the Bz (x, t) waves W 1, W 3, W 5. The results linked to the probe magnetic partial fluxes # 3, 5. They change over time with the angular frequency C) the excitation currents of the grid and have the respective phase position of the wave that prevails at the location of the center of the probe 2. The integrated flow amplitudes Qi (°) are plotted in FIG. 18 as a function of the diameter d of the probe 2. It it can be seen that the flux 1 recorded before the probe 2 of the fundamental wave W 1 with increases with increasing diameter of the probe and reaches a maximum at about 0.75 FG FG. With the same amplitude of the waves W 3 and W 5, that of the probe increases The recorded flow for small diameter meters is approximately the same as for # 1 but then again from urid the sign changes. With increasing diameter d of the probe, curves # 3 (0) and 5 (0) oscillate up and down, with the extreme values gradually increase. At the zero crossings, the wave in question becomes so to speak filtered out. It is also noteworthy that waves with a higher number have more zero crossings and have lower extreme values. The vector diagrams in FIGS. 19a to 19e illustrate how the partial flows 3 and 5 relate to the coordinate determination effect the desired partial flow # 1 and the one that is effective outwardly in the measurement Total flow # is corrupted. The probe is in the one shown in FIG Position O, then the partial flows differ in their phase positions only umir, i.e. H. in sign. This is shown in Fig. 19a. The partial rivers at this excellent Place x = 0 should be Ql (o), # 3 (0) # 5 (0) or in general (0), §2n + 1 (°).

Sie ist gekennzeichnet durch einen Nulldurchgang der Kurve Bz(x) gemäß Fig. 4 einer der n Phasen. Wird die Sonde FB auf den Punkt 1 gebracht, du verstreicht eine gewisse Zeit, bis die zur Messung erwünschte Welle W 1 ihren Maximalwert erreicht, der hier als Bezugspunkt für die Messung dienen möge. Während dieser Zeit wandert die Welle W 3 nach links und die Welle W 5 nach rechts, und sie besitzen die durch die teilbögen markierten Phasenlagen (Fig. 17). In Fig. 19b ist das dazuyehörige neue Zeigerdiayramm gezeichnet. Man erkennt, daß 3 und 05 gleiche Phasenlage besitzen, sich also verstärken und den Phasenwinkel und damit die Ortsbestimmung erheblich verfälschen. Am Ort Fs, also in der Mitte zwischen benach-8' barten Leitern des Gitters, ergeben sich die Verhältnisse wie in Fig. 11c dargestellt. Es tritt zwar eine Amplitudenänderung, aber keinc Phasenwinkelverfälschung des Gesamtflusses z ein.It is characterized by a zero crossing of the curve Bz (x) according to 4 one of the n phases. If the probe FB is brought to point 1, you pass a certain time until the wave W 1 desired for measurement reaches its maximum value, which should serve as a reference point for the measurement. During this time migrates the wave W 3 to the left and the wave W 5 to the right, and they have the phase positions marked by the partial arcs (Fig. 17). In Fig. 19b is the corresponding new pointer diagram drawn. You can see that 3 and 05 are the same Possess phase position, that is to say reinforce each other, and the phase angle and thus the determination of the location falsify considerably. At location Fs, i.e. in the middle between adjacent ladders of the grid, the conditions are as shown in FIG. 11c. It kicks a change in amplitude, but no phase angle distortion of the total flux z a.

Die hier geschilderten Verhältnisse herrschen, wenn die Teilflußamplituden 3(0) und m 5(0) ungleiche Vorzeichen besitzen. Das trifft z. B. für kleine Durchmesser zu; in Fig. 18 etwa für den Bereich bis 0,25. Wird der Durchmesser so yewählt, daß am Punkt x = 0 die Vorzeichen der Teilflüsse gleich sind, dann heben sich die zu Phasenfehlern und damit zu Meßfehlern führenden Komponenten der Teilflüsse 3 und §5 teilweise auf. Werden auch noch die Beträge gleich gemacht, dann tritt eine vollständige Auslöschung der Fehlereiflüsse dieser Oberwellen auf. Die Zeiger der Teil flüsse ¢3 und 05 rotieren dann bei Ortsveränderung der Sonde 2 so, daß sich die quer zum Zeiger 1 gerichteten Komponenten gegenseitiy annähernd aufheben.The conditions described here prevail when the partial flow amplitudes 3 (0) and m 5 (0) have unequal signs. This applies e.g. B. for small diameters to; in Fig. 18 for about the range up to 0.25. If the diameter is chosen so that at the point x = 0 the signs of the partial flows are the same, then they increase Phase errors and thus leading to measurement errors components of the sub-flows 3 and §5 partially. If the amounts are also made the same, then a full one occurs Elimination of the error flows of these harmonics. The pointers of the partial rivers ¢ 3 and 05 then rotate when the location of the probe 2 changes so that the transverse to the Pointer 1 directed components approximately cancel each other out.

Die Fig. 19d und 19e zeigen die dazugehörigen Zeigerdiagramme. Die entsprechenden optimalen Sondendurchmesser sind in Fig. 1S mit dl und d2 gekennzeichnet. Weitere Optimalwerte ergeben sich für größere Sondendurchmesser, selbst wenn der Anteil der Grundwelle wieder geringer wird oder das Vorzeichen wechselt. Allgemein liegen sie in der Nähe der Nulldurchgänge der Kurven 2n-1(0) = f(d), weil die niedrigste durch die Mehrphasigkeit nicht unterdrückte Oberschwingung in der Regel den stärksten Fehlerbeitrag liefert. Aus Fig. 18 ist weiterhin zu erkennen, daß Sonden, deren Durchmesser gleich der halben Mäanderlänge oder einfach kleiner als die halbe Mäanderlänge gewählt werden, nicht automatisch zu einer hohen Meßgenauigkeit führen. Sie können im Gegenteil zu relativ ungünstigen Ergebnissen führen, sowohl bezüglich der erreichbaren Meßgenauigkeit, als auch hinsichtlich der Amplitudengröße der von der Sonde aufgenommenen Meßsignale.19d and 19e show the associated vector diagrams. the corresponding optimal probe diameters are marked in Fig. 1S with d1 and d2. Further optimal values result for larger probe diameters, even if the The proportion of the fundamental wave decreases again or the sign changes. Generally they are close to the zero crossings of curves 2n-1 (0) = f (d) because the lowest The harmonics that are not suppressed by the polyphase are usually the strongest Error contribution delivers. From Fig. 18 it can also be seen that probes whose Diameter equal to half the meander length or simply smaller than half Meander length are selected, do not automatically lead to a high measurement accuracy. You can on the contrary lead to relatively unfavorable results, both in terms of the achievable Measurement accuracy, as well as with regard to the amplitude size of the recorded by the probe Measurement signals.

Für ein Zwei- und ein Dreiphasensystem mit Grundstrukturen nach Fig. 3a ist in Fig. 20 die typischc Abhängigkeit des maximalen Fehlers Axmax vom Sondendurchmesser aufgetragen.For a two- and a three-phase system with basic structures according to Fig. 3a in FIG. 20 is the typical dependence of the maximum error Axmax on the probe diameter applied.

Deutlich zu erkennen sind die Minima, die sich auf die geschilderte Weise ergeben und bezüglich der erzielbaren Meßgenauigkeit optimale Sondendurehniesser kennzeichnen.The minima that relate to the described are clearly visible Way and with regard to the achievable measurement accuracy optimal probe diameter mark.

Wird in Gittern mit Grundstrukturen nach Fig. 3b bereits durch eine entsprechende Wahl des Verhältnisses der Gitterkonstanten G1 die Oberschwingung 2n-1 teilweise oder vollständig unterdrückt, dann verschiebt sich der optimale Sondendurchmesser zu den Nulldurchgängen der Kurven m (O) = f(d). In Vorrichtungen zur Koordinatenbestimmung, die eine frei bewegliche, insbesondere auch drehbare Sonde verwenden, bietet sich eine Kreisform an. Die integrierende und damit filternde Wirkung tritt aber auch bei anderen Sonden auf, z. U. mit rechteckiger, quadratischer oder elliptischer Form. Diese lassen sich mit Erfolg verwenden, wenn eine Drehung der Sonde z. B. durch Lagerung an Führungen unterbunden wird. Auch für diese Sondenform lassen sich, abgestimmt auf das jeweilige Gitter, Optimierungen angeben. Es lassen sich für die Flüsse bi(°) ähnliche Zusammenhänge wie in Fiy. 20 und den zugehörigen Ausführungen aufzeigen.Is in grids with basic structures according to Fig. 3b already by a Appropriate choice of the ratio of the lattice constants G1 the harmonic 2n-1 is partially or completely suppressed, then the optimal probe diameter shifts to the zero crossings of the curves m (O) = f (d). In devices for determining coordinates, which use a freely movable, in particular also a rotatable probe, is an option a circular shape. The integrating and thus filtering effect also occurs with other probes, e.g. U. with rectangular, square or elliptical Shape. These can be used with success when rotating the probe e.g. B. is prevented by storage on guides. For this type of probe, too, matched to the respective grid, specify optimizations. It can be used for the Rivers bi (°) similar relationships as in Fiy. 20 and the related explanations point out.

Die Fig. 21 bis 24 erläutern die iandgestaltung der Koordinatenbestimmungsvorrichtung, mit der ein hoher Anteil nutzbarer Meßfläche am gesamten Flächenbedarf der Vorrichtung erreicht wird. Die Fig. 21a bis 21c zeigen dabei die Leiterschleifen nach Fig. 3a bis 3c mit den für die erfindungsgemäße Randgestaltung der Gi tteranordnung bestimmelden Größen.FIGS. 21 to 24 explain the layout of the coordinate determining device, with a high proportion of usable measuring area in the total area required by the device is achieved. FIGS. 21a to 21c show the conductor loops according to FIG. 3a to 3c with the determination for the edge design of the Gi itter arrangement according to the invention Sizes.

In Fig. 21a bilden die für das Meßprilzip wirksamen regu- lären Leiter 101 bis 104 mit ihren entgegengesetzt fließenden Strömen das räumlich wechselnde Magnetfeld.In Fig. 21a, the regu- lear Conductors 101 to 104 with their oppositely flowing currents the spatially changing Magnetic field.

Die Verbindungsleiter 105 für die Leiter 101 bis 104 liefern ebenfalls einen Beitrag zum resultierenden Ma-Magnetfeld. Dieser Anteil führt jedoch zu Meßfehlern.The connecting conductors 105 for the conductors 101 to 104 also provide a contribution to the resulting Ma magnetic field. However, this proportion leads to measurement errors.

Deshalb sind vcrsctliedene Maßnahmen yebräuchlich, um diesen störenden Armteil weitgehend zu kompensieren. Aus diesem Grunde wird der durch den Mäander fließende Strom nach Fig. 21a am Ende des Mäanders aufgespaltet und in der Nähe der Verbindunysleitcr 105 über die Rückleiter 106 zurückgeführt. Weil die Stromkreise geschlossen sein müssen, ergeben sich die seitlichen Leiter 107, 108 parallel zu den regulären Leitern 101 bis 104. Für weitere Betrachtunyen sollen bereits hier zwei Konstanten eingeführt werden, die Gitterkonstante G1 und der die Lage der seitlichen Leiter 107, 108 definierende Abstand A. Nach Fig. 21a handelt es sich bei der Gitterkonstante G1 um den Abstand benachbarter Leiter 101, 102 bzw. 103, 104, wohingegen sich der Abstand A als Größe für die Entfernung der seitlichen Leiter 107, 108 zu den jeweils benachbarten Leitern 101, 104 ergibt.Therefore, various measures are common to avoid this disruptive To compensate arm part largely. For this reason, the one through the meander flowing stream of Fig. 21a split at the end of the meander and close of the connection conductor 105 via the return conductor 106. Because the circuits must be closed, the side conductors 107, 108 result parallel to the regular ladders 101 to 104. For further considerations should already be here two constants are introduced, the lattice constant G1 and the position of the lateral Conductor 107, 108 defining distance A. According to FIG. 21a, it is the lattice constant G1 by the distance between adjacent conductors 101, 102 or 103, 104, whereas the Distance A as a size for the distance between the side conductors 107, 108 and the respective adjacent conductors 101, 104 results.

Fig. 21b zeigt eine Leiterschleife mit hin- und rückläufigem Mäander. Die Leiter 110, 111, 112, 113, 114, 115 beider Mäander sind dabei zu Leitergruppen geordnet.21b shows a conductor loop with a back and forth meander. The conductors 110, 111, 112, 113, 114, 115 of both meanders are here to form ladder groups orderly.

Die Gitterkonstante G1 ergibt sich hierbei aus den Abständen der Mitten 109 benachbarter Leitergruppen zueinander. Wie aus Fig. 21b weiter erkennbar ist, wird der Strom am Ende des ersten Mäanders über einen seitlichen Leiter 116 umgelenkt und in einem zweiten Mäander in der Nähe des ersten Mäanders zurückgeleitet. Dabei wird das durch den Verbindungsleiter 117 des ersten Mäanders hervorgerufene Störfeld durch die Verbindungsleiter 118 des zweiten Mäanders weitgehend kompensiert. Der linke Rand der Gitteranordnung wird durch den weiteren seitlichen Leiter 119 begrenzt. Als Abstand A ist hierbei der Abstand der seitlichen Leiter 11G, 119 von den Mitten 109 der jewells benachbarten Leitergruppen angegeben.The lattice constant G1 results from the distances between the centers 109 adjacent ladder groups to each other. As can also be seen from Fig. 21b, the current is deflected at the end of the first meander via a lateral conductor 116 and returned in a second meander near the first meander. Included becomes the interference field caused by the connecting conductor 117 of the first meander largely compensated for by the connecting conductors 118 of the second meander. Of the The left edge of the grid arrangement is delimited by the further lateral conductor 119. The distance A here is the distance between the side conductors 11G, 119 and the centers 109 of the neighboring groups of leaders.

Fig. 21c zeigt eine Gitteranordnung, in der in an sich bekannter Weise die Sinusförmigkeit des räumlichen Magnetfeldes durch eine Stromverteilungsschaltung verbessert wird. Die jeweiligen Leitergruppen werden dabei aus den Leitern 120 bis 122 gebildet. Die Mitte 109 der Leiteryruppen fällt dabei bei einem 3-Leiter-System mit dem mittleren Leiter 121 einer LeitergrupXIe zusammen. Auch hier ergibt sich die Gitterkonstante Gl aus den Abständen der Mitten 109 benachbarter Leitergruppen. Wie aus Fig.Fig. 21c shows a grid arrangement in a manner known per se the sinusoidal shape of the spatial magnetic field by a power distribution circuit is improved. The respective leader groups are made up of leaders 120 to 122 formed. The middle 109 of the ladder groups falls in a 3-ladder system with the middle leader 121 of a leader group XIe. Here, too, results the lattice constant Gl from the distances between the centers 109 of adjacent conductor groups. As shown in Fig.

21c weiterhin ersichtlich ist, wird ein ähnliches Verfahren wie in Fiy. 21b verwendet, um die störenden Einflüsse der Verbindungsleiter 123 bis 125 zu- unterdrücken. Die Gitteranordnung wird zu beiden Seiten der regulären Leiter 120 bis 122 durch die seitlichen Leiter 126, 127 beyrenzt. Auch hier ergibt sich der Abstand A als Abstand der seitlichen Leiter 126, 127 zu den Mitten 109 jeweils benachbarter Leitergruppen. In Fig. 22 ist der Verlauf des räumlichen Magnetfeldes am Leitcrschleifenrand aufgetragen, wie er- sich für eine der Leitcrschleifen nach Fig. 21a bis 21c aus den regulären Leitern 101 bis 104, 110 bis 115, 120 bis 122 ergibt, d. h. ohne die seitlichen Leiter 107, 108, 116, 119, 126, 127. Auf der x-Achse ist gleichzeitig markiert, wo sich bei Fortsetzung des Gitters weitere Leiter bzw. Leitergruppen befinden würden.21c can also be seen, a procedure similar to that in Fiy. 21b used to avoid the disruptive influences of the connecting conductors 123 to 125 to suppress. The grid arrangement will be on either side of the regular ladder 120 to 122 beyrenzt by the side ladder 126, 127. Here, too, results the distance A as the distance between the side conductors 126, 127 and the centers 109, respectively neighboring groups of leaders. In Fig. 22 is the course of the spatial magnetic field applied to the edge of the conductor loop, as shown for one of the conductor loops 21a to 21c from the regular conductors 101 to 104, 110 to 115, 120 to 122 results, d. H. without the side conductors 107, 108, 116, 119, 126, 127. On the x-axis is also marked where further conductors resp. Groups of leaders would be located.

Das Magnetfeld Bz(x) wechselt außerhalb der Leiterschleife nicht mehr die Richtung und fällt allmählich ab. Man kann den Kurvenverlauf so deuten, daß einer Leiterschleife, die in Fig. 22 von rechts kommend an der Position 101 endet, der abklingende Teil der Kurve Uz(x) fehlt.The magnetic field Bz (x) no longer changes outside of the conductor loop the direction and gradually falls off. One can interpret the course of the curve in such a way that a conductor loop which, coming from the right in FIG. 22, ends at position 101, the decaying part of the curve Uz (x) is missing.

Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, diesen fehlenden Anteil durch das Feld der seitlichell Leiter 107, 119, 126 möglichst gut anzunähern. Dicser führt in allen drei Leiterschleifenformcn der Fig. 21a bis 21c die hälfte des Gesamtstromes I, der innerhalb der Leiterschleif!e wirkt.The basic idea of the invention is this missing portion through the field of the lateral conductors 107, 119, 126 as closely as possible. Dicser carries half of the total current in all three conductor loop shapes of FIGS. 21a to 21c I, which acts within the conductor loop.

In Fig. 23 ist die Komponente Bz dieses Leiters aufyezeichnet. Durch den Abstand A des seitlichen Leiters zu den regulären Leitern der Leiterschleife kann der Verlauf der abfallenden Kurve des fehlerlden kestgitters weitgehend angenährt werden. Untersuchungen haben gezeigt, daß nicht dann die beste Kompensation der Randverzerrung erreicht wird, wenn man den Abstand A des seitlicherl Leiters 107 gleich der Gitterkonstanten Gl wählt, was sich aus der Glcicimäßigkeit der Gitteranordnung anbietet, sonderen wenn A kleiner als G1 ist. Ein optimaler Wert für das Verhältnis A / 01 liegt bei 0,55. Doch muß dieser Wert nicht genau eingehalten werden und auch nicht an beiden Enden der Leiterschleife gleich sein. Ebenso muß das Verhältnis A nicht bei allen Leiterschleifen gleich sein.The component Bz of this conductor is plotted in FIG. 23. By the distance A of the side conductor to the regular heads of the Conductor loop can be the shape of the sloping curve of the faulty core grid are largely approximated. Research has shown that this is not the best Compensation of the edge distortion is achieved if the distance A of the lateral Conductor 107 equal to the lattice constant Gl selects what results from the Glcicimäßigkeit the grid arrangement offers, but if A is smaller than G1. An optimal one The value for the ratio A / 01 is 0.55. But this value does not have to be exact must be adhered to and not be the same at both ends of the conductor loop. Likewise, the ratio A does not have to be the same for all conductor loops.

G1 Die randbedingten Meßfehler bei einer Abweichung vom optimalen Wert steigen nur allmählich an. G1 The marginal measurement errors in the event of a deviation from the optimum Value only increase gradually.

In Fig. 24 ist der Meßfehler als Funktion des Ortes dargestellt, wie er sich in einer Koordinatenmeßvorrichtung ergibt. Auf der x-Achse sind die Stellen markiert, an denen sich die regulären Leiter 101, 102 ... 103, 104 einer Leiterschleife nach Fig. 21a befinden. Es ist der Bereich vom 1. bis 14. Leiter dargestellt. Die Leiter weiterer Leiterschleifen befinden sich in geeigneten Abständen dazwischen. Die mit A1 bezeichnete Kurve zeigt den Meßfehler, der sich ergibt, wenn wie herkömmlich der Abstand A = G1 gewählt wird. Je nach den zulässigen Meßfehlern muß ein yewisser Randbereich von der Meßfläche ausgeschlossen werden, bis dieser Fetiler unterschritten wird.In Fig. 24 the measurement error is shown as a function of location, as it results in a coordinate measuring device. The positions are on the x-axis marked, where the regular conductors 101, 102 ... 103, 104 of a conductor loop are located according to Fig. 21a. The area from the 1st to the 14th conductor is shown. the There are conductors of other conductor loops at suitable distances between them. The curve labeled A1 shows the measurement error that arises when, as is conventional the distance A = G1 is chosen. Depending on the permissible measurement errors, a certain Edge area can be excluded from the measuring surface until it falls below this fetil will.

Für eine Anordnung, wo der Abstand A = 0,55 G1 G1 gewählt wurde, ergibt sich die Kurve A2 iti Fig. 24. Ilier wird bereits nach drei Leitern eine gute und nach vier Leitern eine sehr gute Meßgenauigkeit erreicht. Es wird also ein Randbereich von cÜ. 10 Leitern an jedem Ende der Leiterschleife eingespart. Wird der Abstand A srO,G2 G1 gewählt, dann kann man bei Koordinatenmeßvorrichtungen, die keine sehr hohen Forderungen an die Meßgenauigkeit stellen, eine gute Genauigkeit bereits nach dem 2. Leiter erzielen.For an arrangement where the distance A = 0.55 G1 G1 was chosen, results the curve A2 is in Fig. 24. Ilier becomes a good and after just three ladders after four conductors a very good measuring accuracy is achieved. So it becomes an edge area from cÜ. Saved 10 ladders at each end of the conductor loop. Will the distance A srO, G2 G1 selected, then you can with coordinate measuring devices that do not have a very make high demands on the measurement accuracy, a good accuracy already after achieve the 2nd conductor.

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Claims

Coordinate determination device, consisting of a grid arrangement and a probe, especially for precisely measuring digitizers, whose meandering conductor tracks extend perpendicular to the coordinate axes and are connected to a power source, the resulting from the flow of current Magnetic field can be detected via a movable transducer, characterized in that that the grid arrangement (3) along each coordinate axis (x, y) more than two Has basic structures (20) known per se, which are uniformly spaced from one another in Direction of the coordinate axes (x, y) are offset, whereby the distance (21) between two adjacent basic structures results from the meander period length Fß (22) divided by twice the number of basic structures (20), and that the basic structures (20) can be controlled with periodic currents, the temporal phase shift the currents with which the basic structures (20) are controlled, the spatial Shifting the meander of the basic structures corresponds to one another.

2. Coordinate determining device according to claim 1, wherein the grid arrangement consists of several basic structures formed from back and forth meanders, characterized in that the conductors (42 to 47) define the grid arrangement (3) Have distances from one another, the center-to-center spacing of adjacent pairs of conductors being one Basic structure (40) as lattice constant G1 and the mutual spacing of the conductors of a pair of conductors of a basic structure (40) is referred to as the lattice constant G2, and that the ratio of the lattice constants G1 to one another is greater than the number the basic structures (40) of the grid arrangement (3) for a coordinate axis.

3. Coordinate determination device according to claim 1 and 2, characterized characterized in that the ratio of the Git Gi terkonstanten to each other approximately equal twice the number of basic structures (40) reduced by 1.

4. Coordinate determination device according to claim 1 and 2, characterized characterized in that the ratio of the lattice constants Gl is approximately equal to one another twice the number of basic structures (40) increased by 1.

5. Coordinate determining device according to claim 1 and 2, characterized characterized in that the ratio of the Git Gi terkonstanten to each other approximately equal twice the number of basic structures (40).

6. Coordinate determining device according to claim 1 to 5, wherein the moving magnetic field generated by the grid arrangement penetrates the probe and the grid arrangement has a phase number nt2 for each coordinate, characterized in that that the area of the optimized probe (2) has a size at which the amplitudes of the partial flows 2n-10 and 2n + 1 (0) are approximately the same size.

7. Coordinate determination device according to claim 6, characterized in that that the area of the optimized probe (2) has a size at which the absolute Amount of the amplitude of the partial flow 2n-10 1 (0) is a minimum.

8. Coordinate determination device according to claim 6, characterized in that that the area of the optimized probe (2) has a size at which the absolute Amount of the amplitude of the partial flow §2n + 1 (°) is a minimum.

9. Coordinate determination device according to claim 6 to 8, characterized characterized in that the area of the optimized probe (2) has a size at which the amplitude of the partial flux ¢ 1 (°) of the fundamental wave is an extreme value.

10. Coordinate determination device according to claim 6 to 9, characterized characterized in that the probe (2) consists of a coil with at least one turn.

11. Coordinate determination device according to claim 10, characterized in that characterized in that the probe (2) is circular.

12. Coordinate determination device according to one or more of the Claims 1 to 11, characterized in that the distances in the conductor loops A of the side conductors (107, 108, 116, 119, 126, 127) to the adjacent one Ladders (101, 104) or to the middle (109) of the respective adjacent ladder groups are smaller than the lattice constant G1.

13. Coordinate determination device according to claim 12, characterized in that that applies to all conductor loops belonging to a coordinate axis: distance A c lattice constant G1

14. Coordinate determination device according to claim 12 or 13, characterized in that one or more of the distances A is approximately 0.55 times the lattice constant G1.

15. Coordinate determination device according to claim 12 or 13, characterized characterized in that one or more of the distances A is approximately 0.62 times the lattice constant G1.

16. Coordinate determination device according to one or more of the Claims 12 to 15, characterized in that the number of conductor loops one coordinate axis is greater than two.

17. Coordinate determination device according to claim 16, characterized in that that at least one lateral conductor (107, 108, 116, 119, 126, 127) of the conductor loops a coordinate axis within the field of regular conductors (101 to 104, 110 to 115, 120 to 122).