DE1474140A1

DE1474140A1 - Device for the interpolation of periodic signal sequences

Info

Publication number: DE1474140A1
Application number: DE19641474140
Authority: DE
Inventors: Peter Kronmueller
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 1964-09-12
Filing date: 1964-09-12
Publication date: 1969-03-27
Also published as: DE1474140B2

Description

Einrichtung zur Interpolation von periodischen Signalfolgen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Interpolation der Perioden aufeinanderfolgender Wellen.eines Signalgebers der zwei um 90 0 phasenverschobene häherungeweise sinusförmige Signale abgibt, wobei die Interpolation durch Frequenzverdoppelung erfolgt.Device for interpolating periodic signal sequences The invention relates to a device for interpolating the periods of successive waves. A signal generator which emits two approximately sinusoidal signals phase-shifted by 90 °, the interpolation being carried out by doubling the frequency.

Die erfindungsgemäße Einrichtung läßt sich insbesondere bei Anlagen mit Viertelungslogik anwenden, die zur inkrementalen I&ugenmeänung und zur Positionierung z.B. an Werkzeugmaschinen dienen.The device according to the invention can be used in particular in systems use quartering logic for incremental I & ugenmeänung and for positioning e.g. serve on machine tools.

Bei den bekannten Anlagen dieser Art wird zur beliebigen Stellungsanzeige der Zähler bzw. Abfragespeicher mit einen Sinus- und einem Gosinussignal angesteuert, die die Richtung (vorwärts oder rückwärts) der Bewdgung erkennen lassen. Eine Periode des beispielsweise durch photoelektrische oder magnetische Abtastung einer geeigneten Wverkörperung erzeuÜen Signale entspricht hierbei der vollen Intervallänge der Teilung der IU-verkörperung. Diese läßt sich durch die bekannten elektrischen Interpolationseinrichtungen im Verhältnis 1:2 oder 1x4 unterteilen. Ziel der Erfindung ist es, eine weitergehende Interpolation im Verhältnis von insgesamt 1:8 mit einfachen Schaltungsmitteln zu erhalten, ohne daß eine Abänderungder konventionellen eignalverarbeitenden elektrischen Anlagen mit Viertelungslogik notwendig wäre.In the known systems of this type, the counter or query memory is controlled with a sine and a gosine signal for any position display, which indicate the direction (forwards or backwards) of the movement. One period of the signal generated, for example, by photoelectric or magnetic scanning of a suitable embodiment corresponds to the full interval length of the division of the IU embodiment. This can be subdivided by the known electrical interpolation devices in the ratio 1: 2 or 1x4. The aim of the invention is to obtain a more extensive interpolation with a total ratio of 1: 8 with simple circuit means, without the need to modify the conventional signal-processing electrical systems with quarter-up logic.

Erreicht wird dies nach der Erfindung durch eine no14he Ausbildung des Frequenzverdopplers, äaß auf dem Wege des Zusammensetzens aus Teilen der ursprÜnglichen Signalfolgen die doppelte Frequenz phasengetreu und frequenzunabhängig erzeugt wird.According to the invention, this is achieved through a special training of the frequency doubler, on the way of assembling from parts of the original Signal sequences twice the frequency is generated in a phase-accurate and frequency-independent manner.

Die Erfindung sei nun anhand der Figuren 1 bis 6 näher erläutert.The invention will now be explained with reference to Figures 1 to. 6

in-der Pig. 1 ist das Blockaohaltbild eiher Einrichtung nach der Zrfindun dargentellt. An dix Eingang 1 deW" nUrkete 2 wird B:,29 die Vob nicht dargentellten eimal- gebor erzeugte Sinünnpannung 0 (Pis, 2&) UM an db9'.e OIR. 1101bon. den ,$fflgobor erzeugte Coainunjepannung (ri X*1-IÜ*40*Obi4#Ae*' 8 WA 19, br*UeheU- J*dooh#'# atibt. etrens; giondeiu-k8abbü b*ii# a»ix d"leitkriz*ig odäir ir&PO%toraii Bot*$ Wtrk=Pwoioe- der in ?iß. 1 dez%Ootollt,* Aftrdnung beeinträchtigt wird# jedoch muß es eich dabei um in jeder Achse symmetrische Signale handeln.in-the pig. 1 is the block image of a facility shown after the pinpoint. At dix input 1 deW " NUrkete 2 becomes B:, 29 the Vob not shown once- gebor generated sinus voltage 0 (Pis, 2 &) UM at db9'.e OIR. 1101bon. the , $ fflgobor generated Coainunjepension (ri X * 1-IÜ * 40 * Obi4 # Ae * ' 8 WA 19, br * UeheU- J * dooh #'# atibt. etrens; giondeiu-k8abbü b * ii # a »ix d" leitkriz * ig odäir ir & PO% toraii Bot * $ Wtrk = Pwoioeder in? Iß. 1 dec% Ootollt, * Order is impaired # but it has to be calibrated are signals symmetrical in each axis.

Bei den Eingangssignalen Si = U 01 + u (+sin x) und S 2 u02 + U (-cos x) nach den Fig. 2a und 2b werden die Gleichspannungsanteile Uoi bzw. U,2 durch Anlegen entsprechender Vorspannungen in den Verstärkern 2 bzw. 2' kompensiert. Ferner werden in einer in den Verstärker 2 bzw. 2' eingebauten (in der Fig. 1 nicht eingezeichnet) Phasenilmkehrstufe bekannter Art die invertierten Signale S u (-sin x) und S4 M U (+cos x) erzeugt.When the input signals Si = U 01 + u (+ sin x) and S 2 U02 + U (-cos x) shown in FIGS. 2a and 2b, the DC voltage components Uoi or U, 2 corresponding, by applying bias voltages in the amplifiers 2 or 2 'compensated. Furthermore, the inverted signals S u (-sin x) and S4 MU (+ cos x) are generated in a phase reversal stage of a known type built into the amplifier 2 or 2 '( not shown in FIG. 1).

Die Frequenzverdoppelung des am Ausgang 3 des Verstärkers 2 ankommenden Signales S' 1 = U (+sin x) geschieht nun auf folgende WeiAe: Mit dem am Ausgang 41 des Verstärkers 2' liegenden invertierten Signal '94 = U (+cos x) wird ein Trigger 5 angesteuert, der auf die Nulldurchgänge des Signales anspricht. Dieser Trigger schaltet den Ausgang 6 des Schaltelementes 7 abwechselnd an die Ausgänge 3 bzw.The frequency doubling of the signal S ' 1 = U (+ sin x) arriving at the output 3 of the amplifier 2 now takes place in the following manner: With the inverted signal '94 = U (+ cos x) at the output 41 of the amplifier 2', a Trigger 5 activated, which responds to the zero crossings of the signal. This trigger switches the output 6 of the switching element 7 alternately to the outputs 3 resp.

4 des Verstärkers 2 an, so daß am Ausgang 6 das in Fig. 3 ausgezogen eingezeichnete sägezahnähnliche Signal S 5 entsteht. Durch Triggerung auf den Nulldurchgang mit Hilfe des Triggers 8 entsteht alsdann die in Fig. 4 eingezeichnete Rechteckspannung am Ausgang I der Einrichtung nach Fig. 1. 4 of the amplifier 2, so that the sawtooth-like signal S 5 , drawn in solid lines in FIG. 3, arises at the output 6. Triggering on the zero crossing with the aid of the trigger 8 then produces the square-wave voltage shown in FIG. 4 at the output I of the device according to FIG. 1.

0 Eine gleichartige Rechteckspannung jedoch um 90 phasenverschoben gegenüber dem am Ausgang I austretenden Signal und um 45 0 phasenverschoben gegenüber dem ursprünglichen Eingangssignal von halber Frequenz wird durch Gleichrichtung und Addition bzw.* Subtraktion der eingegebenen Sinus- bzw. Gosinussignale und deren invertierten Signale erzeugt. Hierzu dienen die Gleichrichter 9, 109 11 und 12 und das an sich bekannte Additionselement 13. Hiermit mÜssen nun folgenden Operationen durchgeführt werden: 0 im Fhasenbereich 0 - 90 die Operation im Phasenbereich 900 - 180 0 die Operation im Phaqenbereio# 18010 - 2700 die Operation im l'hasenbereich 27po - 3600 die Oper Ion Die entsprechende A4 1 der Signale wir 4 dire#_t durnh ##eichrichtung der (am Ausgang Y) und 4@fj* e t rte #ny r ie Ausgang 4) und 11, JU@g#ge" e rr der gleichgerichtete:9 '§'fj UR. j49.f ert KM n4 Signgl S", und Yig- 5. Diesen am Ausgang 14 des Additionsteiles 13 erscheinende Signal wird wiederum du roh Triggerung auf Nulldurchgang im Trigger 15 in die in Fig. 6 dargestellte und am Ausgang II der Einrichtung nach Fig. 1 erscheinende Rechteckspannung umgeformt. 0 However, phase A similar square wave voltage by 90 compared to the phase at the output I outgoing signal and by 45 0 with respect to the original input signal of half the frequency or * subtraction of the sine or Gosinussignale entered and their inverted signals is generated by rectification and addition. For this, the rectifier 9, 109 11 and 12 and known per se addition element 13. This must serve now following operations are performed: 0 in Fhasenbereich 0 - 90 the operation in the phase range 900 - 180 0 the operation in the Phaqenbereio # 18010 - 2700 the operation in the l'hasen area 27po - 3600 the opera Ion The corresponding A4 1 of the signals we 4 dire # _t thurnh ## calibration of the (at output Y) and 4 @ fj * et rte #ny r ie Output 4) and 11, JU @ g # ge "e rr the rectified: 9 '§'fj UR. j49.f ert KM n4 Signgl S ", and Yig- 5. This addition of the part 13 appearing at the output 14 signal is again converted du raw triggering on zero crossing of the trigger 15 to the position shown in Fig. 6 and II appearing at the output of the 1 device of Fig. Square wave voltage.

Das oben beschriebene Verfahren gestattet zwei um 900 phasenverschobene elektrische Signal Amplituden-, Phasen- und Nullachnengetreu in der Frequenz zu verdoppeln, wobei auch sehr tiefe Frequenzen (gegen 0 Hz) verarbeitet werden können.The method described above allows two electrical signals phase-shifted by 900 to be doubled in frequency, true to the amplitude, phase and zero axis, whereby very low frequencies (towards 0 Hz) can also be processed.

Claims

Patent claims (# ..) device for interpolation of the periods of one another: following waves of a signal generator which emits two approximately mono-shaped signal sequences which are phase-shifted by 900 , the interpolation being carried out by doubling the frequency, characterized by such a design of the frequency doubler that it is on the way Along the schedule, set twice the frequency of parts of the original signal sequences phase faithful and - generated independent of frequency.

2. Binding device according to claim 1, characterized by a circuit in which inverted signals are generated by the signals coming from the signal generator and by alternating in the rhythm of the "basic frequency controlled" conversion of the basic signal to the associated inverted signal a spanning double frequency is generated, whose Amplitude] phase and zero axis coincides with the basic signal.

Device according to Claim 1, characterized by a circuit in which inverted signals have been generated from the signals coming from the signal generator, that the. Both basic signals and their inverted signals are rectified, with the opposite (or equal) half-waves of the two basic signals and their advanced signals being allowed to pass and added (or subtracted) in such a way that a voltage of double frequency arises, its amplitude and zero without being indicated by d « Basic signal Corresponds, but its phase is shifted by 45o compared to that of the basic signal.

4. Device according to claim 1, characterized by a combination of the circuits according to claim 2 and 3.