DE19502276C2

DE19502276C2 - Interpolation method and high-resolution digital interpolation device

Info

Publication number: DE19502276C2
Application number: DE1995102276
Authority: DE
Inventors: Eva-Maria Geb Rothe Schoenitz; Harald Pietschmann; Holger Friese
Original assignee: GEMAC GES fur MIKROELEKTRONIK
Current assignee: GEMAC GES fur MIKROELEKTRONIK
Priority date: 1995-01-26
Filing date: 1995-01-26
Publication date: 1999-12-09
Anticipated expiration: 2015-01-27
Also published as: DE19502276A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Interpolationsverfahren und eine hochauflösende, digitale Interpolationseinrichtung, insbesondere zum Messen von Strecken und/oder Winkeln.The invention relates to an interpolation method and a high-resolution, digital interpolation device, especially for measuring distances and / or angles.

Herkömmliche, digitale Interpolationseinrichtungen (DE-OS 34 17 016, DE-OS 30 24 716) arbeiten derart, daß die analogen Eingangssignale in hochauflösenden A/D- Wandlern mit hoher Wortbreite digitalisiert werden. Diese digitalen Signale werden mit Hilfe eines Tabellenverfahrens (RAM, ROM oder Rechner) in Winkelwerte umgesetzt, die in einer nachfolgenden Stufe in die gewünschte Weginformation umgewandelt werden. Die digitalen Signale werden oft einem Rechner zur weiteren Verarbeitung zugeführt. Zu jedem Zeitpunkt existiert eine eindeutige Zuordnung der analogen Eingangssignale zu den digitalen Zwischenwerten und zum Ausgangssignal. Nachteilig hierbei ist, daß für hohe Interpolationsfaktoren die Forderungen an den A/D-Wandler bezüglich Auflösung und Umsetzfrequenz sehr hoch sind. Alle analogen Komponenten wie Antialiasingfilter, Sample & Hold-Schaltungen sowie die eigentlichen A/D-Wandler müssen doppelt vorhanden sein. Diese Forderung hat Konsequenzen für die erreichbaren Interpolationsgrade, weil Unsymmetrien im Aufbau direkt das Ausgangssignal beeinflussen. Trotz digitaler Auswertung der Eingangssignale ist diese Variante schlecht für eine integrierte Lösung geeignet. Gründe dafür sind die sehr stark steigende Größe der Tabelle mit steigenden Interpolationsgraden und der hohe Anteil an analogen Schaltungskomponenten. Bei Verwendung eines Rechners zur Auswertung der digitalen Signale wird durch die maximale Verarbeitungsgeschwindigkeit dieses Rechners die maximal mögliche Eingangsfrequenz auf kleine Werte begrenzt.Conventional digital interpolation devices (DE-OS 34 17 016, DE-OS 30 24 716) work in such a way that the analog input signals in high-resolution A / D Digitizers with high word width can be digitized. This digital signals are generated using a Table method (RAM, ROM or computer) in angular values implemented in a subsequent stage in the desired route information can be converted. The digital signals are often a computer for further Processing fed. There is one at all times clear assignment of the analog input signals to the digital intermediate values and to the output signal. The disadvantage here is that for high Interpolation factors the demands on the A / D converter are very high in terms of resolution and conversion frequency. All analog components such as anti-aliasing filter, sample & Hold circuits as well as the actual A / D converter must be duplicated. Has this requirement Consequences for the achievable degrees of interpolation, because asymmetries in the structure directly affect the output signal influence. Despite digital evaluation of the Input signals, this variant is bad for one integrated solution. The reasons for this are very greatly increasing size of the table with increasing Interpolation levels and the high proportion of analog Circuit components. When using a calculator for Evaluation of the digital signals is by the maximum Processing speed of this computer the maximum possible input frequency limited to small values.

Auch ist bekannt (DE-OS 38 38 291, DE-OS 37 37 720), die oben beschriebene Struktur so abzuwandeln, daß nur ein A/D-Wandler, der den Quotienten der Eingangssignale digitalisiert, verwendet wird. Bei dieser Variante muß eine zusätzliche analoge Schaltungsstufe das Quotientensignal bereitstellen, oder es wird ein dividierender A/D-Wandler mit entsprechender Zusatzbeschaltung verwendet. Der Nachteil dieser Schaltungen besteht darin, daß für hohe Interpolationsfaktoren die Forderungen an den A/D-Wandler bezüglich Auflösung und Umsetzfrequenz sehr hoch sind. Unsymmetrien im Aufbau der analogen Schaltungskomponenten beeinflussen direkt das Ausgangssignal. Trotz digitaler Auswertung der Eingangssignale ist diese Variante schlecht für eine integrierte Lösung geeignet. Grund dafür ist der hohe Anteil an analogen Schaltungskomponenten. Aus dem gleichen Grund können mit diesem Verfahren ohne beträchtlichen Aufwand keine großen Interpolationsfaktoren erreicht werden.It is also known (DE-OS 38 38 291, DE-OS 37 37 720) that Modify the structure described above so that only one A / D converter, which is the quotient of the input signals digitized, used. This variant must an additional analog circuit level that Provide quotient signal, or it becomes a dividing A / D converter with corresponding Additional circuitry used. The disadvantage of this Circuits is that for high Interpolation factors the demands on the A / D converter are very high in terms of resolution and conversion frequency. Asymmetries in the structure of the analog circuit components directly affect the output signal. Despite digital This variant is evaluation of the input signals poorly suited for an integrated solution. reason but the high proportion of analog Circuit components. For the same reason you can use this procedure without major effort without considerable effort Interpolation factors can be achieved.

Aufgabe der Erfindung ist ein Interpolationsverfahren und eine hochauflösende, digitale Interpolationseinrichtung zur Erhöhung der Auflösung eines inkrementalen Weg- oder Winkelmeßsystems durch einen hohen Interpolationsfaktor, bei gleichzeitiger einfacher Realisierung und maximaler Verfahrgeschwindigkeit des Gebersystems, wobei die Interpolationseinrichtung weitgehend als integrierte Schaltung realisierbar ist.The object of the invention is an interpolation method and a high-resolution, digital interpolation device to increase the resolution of an incremental path or Angle measuring system due to a high interpolation factor, with simple implementation and maximum Travel speed of the encoder system, the Interpolation device largely as an integrated Circuit is feasible.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt. According to the invention, the object is characterized by the features of Main claim solved. Embodiments of the invention are represented in the subclaims.

Der Vorteil der Erfindung besteht in einem Interpolationsverfahren, das die bekannten Verfahren "digitale Interpolation" und "Sigma-Delta-A/D-Umsetzung" miteinander verknüpft und durch die Verknüpfung der einfachen digitalen Interpolation mit der einfachen Sigma-Delta-A/D-Umsetzung einen sehr hohen Interpolationsgrad bei sehr starker Vereinfachung des analogen Teils der A/D-Umsetzung erreicht. In einer Interpolationseinrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens kann der Interpolationsgrad stark erhöht werden, ohne daß sich der Schaltungsaufwand im digitalen Teil wesentlich vergrößert. Die analogen Komponenten Antialiasingfilter und Sample & Hold-Schaltung können entfallen. Es ist möglich, die gesamte Interpolationseinrichtung als ein integrierte Schaltung mit einfachen heute verfügbaren Technologien aufzubauen.The advantage of the invention is one Interpolation method, which is the known method "digital interpolation" and "sigma-delta A / D conversion" linked together and by linking the simple digital interpolation with the simple Sigma Delta A / D implementation a very high Degree of interpolation with very much simplification of the analog part of the A / D implementation achieved. In a Interpolation device for performing this The degree of interpolation can be greatly increased be without the circuitry in digital Part significantly enlarged. The analog components Antialiasing filter and sample & hold circuit can omitted. It is possible the whole Interpolation device as an integrated circuit with simple technologies available today.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Erläuterung der Interpolationseinrichtung erfolgt anhand von einem in vereinfachter Weise in Fig. 1 dargestellten Blockschaltbild.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment. The interpolation device is explained using a block diagram shown in a simplified manner in FIG. 1.

Die von einem Teilungsträger durch Abtastung gewonnenen mindestens zwei positionsabhängigen periodischen zueinander um 90° phasenverschobenen sinusähnlichen Analogsignale i1 und i2 werden zum Messen von Wegen und Winkeln verwendet. Sie werden jeweils mittels Sigma-Delta-Modulation in m-Bit breite Wortfolgen, die Folgen u1 und u2, hoher Frequenz und geringer Wortbreite mit in zeitlicher Verteilung der Worte enthaltener Amplitudeninformation gewandelt. Die Folgen u1 und u2 entstehen aus den Analogsignalen i1 und i2 jeweils durch Überlagerung mit einem Rauschsignal. Dieses Rauschsignal resultiert aus dem Quantisierungsrauschen der Sigma-Delta-Modulation. Those obtained from a graduation carrier by scanning at least two position-dependent periodic relative to each other by 90 ° phase-shifted sine-like Analog signals i1 and i2 are used to measure paths and Angles used. You will be using Sigma-delta modulation in m-bit word sequences that Sequences u1 and u2, high frequency and small word width with contained in the temporal distribution of the words Amplitude information changed. The sequences u1 and u2 arise from the analog signals i1 and i2 Superimposition with a noise signal. This noise signal results from the quantization noise of the Sigma-delta modulation.

Es besitzt folgende Charakteristik:
It has the following characteristics:

- Frequency components above the maximum frequency of the Analog signals i1 and i2 have a proportional large amplitude,
- Frequency components are below this frequency negligible.

Aus den so entstandenen Folgen u1 und u2 werden unter gleichzeitiger erster unvollständiger Tiefpaßfilterung der Rauschanteile oberhalb der maximalen Eingangsfrequenzen der Analogsignale i1, i2 n-Bit breite Wortfolgen, die Signalfolgen x und y, erzeugt. Unvollständige Tiefpaßfilterung bedeutet, daß in den Signalfolgen x und y das o. g. Rauschen maximal noch mit einer Energie, die sich aus der Wortbreite n ergibt, enthalten ist. Die Amplitudeninformationen der Analogsignale i1 und i2 sind zum Teil in den Signalfolgen x und y und zum anderen in ihrer zeitlichen Verteilung enthalten.From the resulting sequences u1 and u2 become under simultaneous first incomplete low-pass filtering the noise components above the maximum Input frequencies of the analog signals i1, i2 n-bit wide Word sequences, the signal sequences x and y, generated. Incomplete low pass filtering means that in the Signal sequences x and y the above. Noise at most with an energy resulting from the word length n, is included. The amplitude information of the Analog signals i1 and i2 are partly in the signal sequences x and y and secondly in their temporal distribution contain.

Aus den Signalfolgen x und y wird eine p-Bit breite Wortfolge von Winkelwerten w gewonnen, der, nach zweiter Tiefpaßfilterung des noch vorhandenen Rauschanteils, eine Folge von Ausgangswerten v zugeordnet wird. Es besteht ein linearer Zusammenhang zwischen der Änderung des Winkelwertes w und der Änderung des Ausgangswertes v. Es ist aber auch möglich, die Differenz zweier aufeinanderfolgender gefilterter Winkelwerte w in zwei zueinander um 90° phasenverschobene Rechtecksignale zu kodieren. Die genannte zweite Tiefpaßfilterung kann eine Unterabtastung beinhalten.The signal sequences x and y become a p-bit wide Word order obtained from angular values w, the, after second Low pass filtering of the noise component still present, one Sequence of output values v is assigned. It exists a linear relationship between the change in Angular value w and the change in the initial value v. It but it is also possible to make the difference of two successive filtered angle values w in two rectangular signals phase-shifted from one another by 90 ° encode. The second low-pass filtering mentioned can be Include subsampling.

Es findet also eine Zuordnung zweier zeitlich bestimmter analoger Eingangssignale in ein zeitlich bestimmtes digitales Ausgangssignal statt. Im Gegensatz zu anderen Verfahren sind die internen Signale u1, u2, x, y und w unscharf, d. h. es existiert kein eindeutiger Zusammenhang zwischen den Momentanwerten der analogen Eigangssignale i1 und i2 und den genannten internen Signalen, da ihnen das o. g. Rauschen überlagert ist. Die klare Trennung zwischen A/D-Umsetzung, Umsetzung und Auswertung ist aufgehoben.So there is an assignment of two chronologically determined analog input signals in a timed digital output signal instead. In contrast to others The procedures are the internal signals u1, u2, x, y and w out of focus, d. H. there is no clear connection between the instantaneous values of the analog input signals i1 and i2 and the internal signals mentioned because they the above Noise is superimposed. The clear separation between A / D implementation, implementation and evaluation canceled.

Zur Realisierung dieses Verfahrens wurde eine hochauflösende digitale Interpolationseinrichtung entwickelt, vereinfacht in Fig. 1 dargestellt. Zwischen zwei Objekten, deren Relativlage als Weg oder Winkel zu bestimmen ist, ist ein an sich bekannter Teilungsträger 1 angeordnet, denen ein an sich bekanntes Gebersystem 2 zur Erzeugung zweier zueinander um 90° phasenverschobener sinusähnlicher Analogsignale i1 und i2 zugeordnet ist. Die Analogsignale i1 und i2 repräsentieren also die Verschiebung des Gebersystems auf dem Teilungsträger 1. Aus den beiden Analogsignalen i1 und i2 wird in der erfindungsgemäßen Interpolationseinrichtung 3 der Ausgangswert v mit der sich aus dem geforderten Interpolationsgrad ergebenden Auflösung gewonnen, der den auf dem Teilungsträger 1 zurückgelegten Drehwinkel oder Weg repräsentiert. Zunächst werden die Analogsignale i1 und i2 je einem Sigma-Delta-Modulator 4 zugeführt. Die Ausgangssignale der Sigma-Delta-Modulatoren 4, die Folgen u1 und u2, werden je einem Tiefpaß 5 zugeführt, dessen Ausgangssignale die Signalfolgen x und y sind. Diese werden einer Umsetzeinrichtung 6 zugeführt, die ihrerseits mit einer Auswerteschaltung 7 verbunden ist. Die Auswerteschaltung 7 besteht grundsätzlich aus einem digitalen Filter 8 mit Tiefpaßverhalten und einer Zuordnungsschaltung 9. Dabei kann das digitale Filter 8 ein Dezimierungsfilter sein, d. h., daß zusätzlich zur Tiefpaßfilterung eine Unterabtastung stattfindet. Die Funktionen "Tiefpaß" und "Zuordnung" in der Auswerteschaltung 7 können an beliebiger Stelle und unabhängig von der Schaltungsstruktur in der Auswerteschaltung realisiert sein, beispielsweise durch
To implement this method, a high-resolution digital interpolation device was developed, shown in simplified form in FIG. 1. Between two objects, the relative position of which is to be determined as a path or angle, there is arranged a division carrier 1 which is known per se and to which an encoder system 2 which is known per se for generating two sine-like analog signals i1 and i2 which are phase-shifted by 90 ° is assigned. Analog signals i1 and i2 thus represent the displacement of the encoder system on graduation carrier 1 . From the two analog signals i1 and i2 in the interpolation device 3 according to the invention, the output value v is obtained with the resolution resulting from the required degree of interpolation, which represents the angle of rotation or path traveled on the graduation carrier 1 . First, the analog signals i1 and i2 are each fed to a sigma-delta modulator 4 . The output signals of the sigma-delta modulators 4 , the sequences u1 and u2, are each fed to a low-pass filter 5 , the output signals of which are the signal sequences x and y. These are fed to a conversion device 6 , which in turn is connected to an evaluation circuit 7 . The evaluation circuit 7 basically consists of a digital filter 8 with low-pass behavior and an assignment circuit 9 . The digital filter 8 can be a decimation filter, which means that in addition to the low-pass filtering, undersampling takes place. The functions "low pass" and "assignment" in the evaluation circuit 7 can be implemented at any point and independently of the circuit structure in the evaluation circuit, for example by

- 2 circuit components: first low pass filter (from 0 to to the maximum frequency of the analog signals i1 and i2 constant amplitude response, above the maximum Block frequency of analog signals i1 and i2), then assignment (continuous addition of the difference two successive output signals this low pass),
- 2 circuit components: first assignment, then Low pass filtering,
- 2 circuit components: first a digital one Filter structure that ranges from 0 to the maximum frequency Analog signals i1 and i2 differentiated and above the maximum frequency of the analog signals i1 and i2 locks, then continuous addition of Output signals of this filter structure,
- 3 circuit components: assignment part 1 (difference between two successive angular values w), low pass as in the 1st example, assignment part 2 (continuous addition of the output signals of this low pass)
- 2 circuit components: only low pass as in the 1st Example, generating two to each other by 90 ° phase-shifted square-wave signals for control conventional evaluation electronics (the formation of the Route information takes place in another facility these phase-shifted square wave signals) or by
- Combinations from these examples.

Im folgenden soll die Wirkungsweise der Interpolationseinrichtung beschrieben werden. Die Interpolationseinrichtung 3 wertet zwei vom Gebersystem 2 gelieferte Analogsignale i1 und i2, so aus, daß das Ausgangssignal v der Interpolationseinrichtung 3 die Verschiebung des Gebersystems 2 auf dem Teilungsträger 1 repräsentiert. Die vom Gebersystem 2 gelieferten zueinander um 90° phasenverschobenen sinusähnlichen Analogsignale i1 und i2 (Sinus- und Cosinussignal) werden in den zugehörigen Sigma-Delta-Modulatoren 4 in die m-Bit breiten Wortfolgen, die Folgen u1 und u2, hoher Frequenz und geringer Wortbreite gebracht. Die Amplitudeninformation der Analogsignale i1 und i2 sind am Ausgang dieser Sigma-Delta-Modulatoren 4 nur in der zeitlichen Verteilung der Worte enthalten. Ein für jede der beiden Folgen u1 und u2 nachfolgender digitaler Tiefpaß 5 regeneriert einen Teil der Amplitudeninformationen aus diesem Rauschen. Die Amplitudeninformationen sind am Ausgang jedes Tiefpasses 5 zum Teil in den Signalfolgen x und y, zum anderen weiterhin in ihrer zeitlichen Verteilung enthalten. Diese Signalfolgen x und y werden in der Umsetzeinrichtung 6 in die Winkelwerte w umgewandelt. Bei idealen Analogsignalen i1 und i2 findet hier eine Arcustangensumsetzung statt. Es ist auch möglich, eine andere Umsetzfunktion zu wählen, um statische Fehler des Gebersystems 2 und/oder des Teilungsträgers 1 zu korrigieren. In der nachfolgenden Auswerteschaltung 7 werden diese periodischen, von einem Rauschen überlagerten Winkelwerte w den Ausgangswerten v, die die absolute vom Gebersystem 2 erfaßte Verschiebung bzw. den erfaßten Drehwinkel repräsentieren, zugeordnet. In der Auswerteschaltung 7 sind mindestens die Funktionen einer Tiefpaßfilterung, im digitalen Filter 8 und einer Zuordnung der Winkelwerte w zu Ausgangswerten v in der Zuordnungsschaltung 9 realisiert. Das Tiefpaßverhalten der Auswerteschaltung 7 bewirkt ein Ausfiltern des noch vorhandenen Rauschens oberhalb der maximalen Eingangsfrequenzen der Analogsignale i1 und i2. In der Zuordnungsschaltung 9 besteht ein linearer Zusammenhang zwischen der Änderung des Winkelwertes w und der Änderung des Ausgangswertes v. The mode of operation of the interpolation device will be described below. The interpolation device 3 evaluates two analog signals i1 and i2 supplied by the encoder system 2 , so that the output signal v of the interpolation device 3 represents the displacement of the encoder system 2 on the graduation carrier 1 . The sine-like analog signals i1 and i2 (sine and cosine signal ) supplied by the encoder system 2 , which are phase-shifted by 90 °, are converted into the m-bit word sequences, the sequences u1 and u2, high frequency and small word width in the associated sigma-delta modulators 4 brought. The amplitude information of the analog signals i1 and i2 is contained at the output of these sigma-delta modulators 4 only in the temporal distribution of the words. A digital low-pass filter 5 following for each of the two sequences u1 and u2 regenerates part of the amplitude information from this noise. The amplitude information at the output of each low-pass filter 5 is partly contained in the signal sequences x and y, and partly also in their temporal distribution. These signal sequences x and y are converted into the angle values w in the conversion device 6 . With ideal analog signals i1 and i2, arctangent conversion takes place here. It is also possible to choose a different conversion function in order to correct static errors in the encoder system 2 and / or the division carrier 1 . In the subsequent evaluation circuit 7 , these periodic angle values w superimposed by noise are assigned to the output values v, which represent the absolute displacement or the angle of rotation detected by the encoder system 2 . In the evaluation circuit 7 , at least the functions of low-pass filtering, in the digital filter 8 and an assignment of the angle values w to output values v are implemented in the assignment circuit 9 . The low-pass behavior of the evaluation circuit 7 causes the noise that is still present to be filtered out above the maximum input frequencies of the analog signals i1 and i2. In the assignment circuit 9 there is a linear relationship between the change in the angle value w and the change in the output value v.

Die Aufgabe, eine hochauflösende, digitale Interpolation zu realisieren, wurde dadurch verwirklicht, daß die Vorteile der Sigma-Delta-Umsetzung bei der Umsetzung der analogen Eingangssignale genutzt wurden. Das Verfahren der Sigma-Delta-A/D-Umsetzung wurde ausgewählt, weil der Anteil der analogen Schaltungskomponenten reduziert und zusätzlich im Digitalteil eine sehr hohe Auflösung erreicht werden kann. Da die Abtastfrequenz sehr viel größer als die maximale Eingangsfrequenz ist, werden bei diesem Verfahren kein analoges Antialiasingfilter benötigt. Weiterhin ist keine Sample & Hold-Schaltung erforderlich. Diese Eigenschaften des Verfahrens machen es möglich, die A/D-Umsetzung weitgehend im digitalen Teil der Schaltung zu integrieren. Die bei anderen Verfahren entstehenden Fehler durch nichtideale analoge Bauelemente sowie durch Aliasingeffekte herkömmlicher A/D-Wandler werden weitgehend minimiert. Es ist nicht zwingend notwendig, schaltungstechnisch jedoch vorteilhaft, für die Umsetzung der Eingangssignale ein Tabellenverfahren mit ROM anzuwenden, wobei die benötigte Speichertiefe des ROM bei diesem Verfahren drastisch reduziert werden kann, da im nachfolgendem Filter die Auflösung (entspricht dem Interpolationsgrad) auf das gewünschte Maß erhöht wird. Der einfache Analogteil und diese geringe Speichertiefe ermöglichen es, diese Schaltung mit einfachen heute verfügbaren Technologien als integrierte Lösung aufzubauen. Prinzipbedingt kann der Interpolationsgrad stark erhöht werden, ohne daß sich der Schaltungsaufwand wesentlich vergrößert.The task of high-resolution, digital interpolation was realized by the fact that the Advantages of the Sigma-Delta implementation in the implementation of the analog input signals were used. The procedure the sigma-delta A / D implementation was chosen because of the Share of analog circuit components reduced and additionally a very high resolution in the digital part can be achieved. Because the sampling frequency is very much is greater than the maximum input frequency no analog anti-aliasing filter needed. Furthermore, there is no sample & hold circuit required. Make these properties of the process it is possible to implement the A / D largely in digital Integrate part of the circuit. The others Errors arising from non-ideal analog procedures Components as well as by aliasing effects more conventional A / D converters are largely minimized. It is not absolutely necessary, but in terms of circuitry advantageous for the implementation of the input signals Use table method with ROM, the required Memory depth of the ROM drastically with this method can be reduced because in the following filter the Resolution (corresponds to the degree of interpolation) on the desired dimension is increased. The simple analog part and this small depth of storage makes it possible Circuit with simple technologies available today to build as an integrated solution. Depending on the principle the degree of interpolation can be increased significantly without the circuitry significantly increased.

Reference list

i1, i2positionsabhängige, periodische, zueinander um 90° phasenverschobene, sinusähnliche Analogsignale
u1, u2Folgen (m-Bit breite Wortfolgen hoher Frequenz und geringer Wortbreite)
x, ySignalfolgen (n-Bit breite Wortfolgen)
wWinkelwert (p-Bit breite Wortfolgen)
vAusgangswert v
i1, i2position-dependent, periodic, sine-like analog signals that are 90 ° out of phase with each other
u1, u2 sequences (m-bit wide word sequences of high frequency and small word width)
x, y signal sequences (n-bit word sequences)
wangle value (p-bit word sequences)
v Initial value v

11

Teilungsträger
Division carrier

22nd

Gebersystem
Encoder system

33rd

Interpolationseinrichtung
Interpolation device

44th

Sigma-Delta-Modulator
Sigma delta modulator

55

Tiefpaß
Low pass

66

Umsetzeinrichtung
Transfer device

77

Auswerteschaltung
Evaluation circuit

88th

digitales Filter mit Tiefpaßverhalten
digital filter with low-pass behavior

99

Zuordnungsschaltung
Assignment circuit

Claims

1. Interpolation method for interpolating at least two position-dependent, periodic, by 90 ° phase-shifted, sine-like analog signals obtained by scanning a graduation carrier for measuring paths and / or angles, characterized in that the analog signals (i1, i2) each by means of sigma Delta modulation is superimposed on a noise that signal sequences (x, y) are generated from the resulting sequences (u1, u2) while simultaneously incomplete low-pass filtering of the noise components above the maximum input frequencies of the analog signals (i1, i2) and that the signal sequences (x, y) a sequence of angle values (w) is obtained, which, after a second low-pass filtering of the noise component still present above the maximum input frequencies of the analog signals (i1, i2), is assigned a sequence of output values (v).

2. Interpolation method according to claim 1, characterized characterized in that the assignment of the angle values (w) to the initial values (v) via a linear relationship between the change in the angular value (w) and the The output value (v) is changed.

3. Interpolation method according to claim 1, characterized characterized in that the difference of two successive angular values (w) in two to each other Square-wave signals converted by 90 ° are converted becomes.

4. interpolation method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the second low pass filtering includes subsampling.

5. High-resolution, digital interpolation device, characterized in that at least two sigma-delta modulators ( 4 ) are arranged, each of which has a sequence (u1, u2) in signal sequences (x, y) converting digital low-pass filter ( 5 ) from the signal sequences (x, y) converting conversion device ( 6 ) into angle values (w) is connected downstream and that the conversion device ( 6 ) is in turn connected to an evaluation circuit ( 7 ) converting the angle values (w) into output values (v).

6. High-resolution, digital interpolation device according to claim 5, characterized in that the evaluation circuit ( 7 ) consists of a digital filter ( 8 ) with low-pass behavior and an assignment circuit ( 9 ).

7. High-resolution, digital interpolation device according to claim 5, characterized in that the evaluation circuit ( 7 ) from a digital filter ( 8 ) with low-pass behavior and one of the angle values (w) via a linear relationship between the change in the angle value (w) and the change of the output value (v) in output values (v) converting assignment circuit ( 9 ).

8. High-resolution, digital interpolation device according to claim 5, 6 or 7, characterized in that the evaluation circuit ( 7 ) from one of 0 to the maximum frequency of the analog signals (i1, i2) operating with a constant amplitude response and above the maximum frequency of the analog signals (i1, i2) blocking digital filter ( 8 ) and a downstream arithmetic unit continuously adding the difference between two successive output values of the digital filter ( 8 ).

9. High-resolution, digital interpolation device according to claim 5, characterized in that the evaluation circuit ( 7 ) from a 0 to the maximum frequency of the analog signals (i1, i2) differentiating and above the maximum frequency of the analog signals (i1, i2) blocking digital filter and an adder.

10. High-resolution, digital interpolation device according to claim 5, 6 or 7, characterized in that the evaluation circuit ( 7 ) from one of 0 to the maximum frequency of the analog signals (i1, i2) working with a constant amplitude response and above the maximum frequency of the analog signals (i1, i2) blocking digital filter ( 8 ) and a downstream device which converts the difference between two successive output values of the digital filter ( 8 ) into two square-wave signals which are phase-shifted by 90 ° and which are used to control conventional evaluation electronics.

11. High-resolution, digital interpolation device according to claim 6, 7, 8 or 10, characterized in that the digital filter ( 8 ) is a decimation filter.