DE3239786A1 - Method for measuring reflector surfaces having a high surface accuracy and measuring device for carrying out the method - Google Patents
Method for measuring reflector surfaces having a high surface accuracy and measuring device for carrying out the methodInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur Vermessung von eine hohe Oberflächenge-Method for measuring a high surface area
nauigkeit aufweisenden Reflektorflächen und Vermessungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermessung von eine hohe Oberflächengenauigkeit aufweisenden Reflektorflächen, insbesondere astronomischen Reflektorantennen, unter Anwendung des Triangulationsprinzips, und eine Vermessungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit zwei bezüglich der Reflektorfläche ortsfesten Meßpunkten, die mit einem an dieser beweglichen Zielpunkt ein Meßdreieck bilden.accuracy having reflector surfaces and measuring device for carrying out the method The invention relates to a method for measuring of reflector surfaces having a high surface accuracy, in particular astronomical reflector antennas, using the triangulation principle, and a surveying device for performing the method with two with respect to the Reflector surface fixed measuring points, which with a movable target point on this form a measuring triangle.
Mit dem Vordringen radioastronomischer Beobachtungsmethoden und kommunikationstechnischer Übertragungssysteme im Millimeter-Wellenbereich steigen die Anforderungen an die Oberflächengenauigkeit von Reflektorantennen. Neben dem konstruktiven Problem, die Verformungen der Reflektorfläche infolge wechselnder Umgebungstemperaturen, Windlasten und Eigengewicht innerhalb der vorgegebenen Toleranzen zu halten, besteht auch das Problem, die Reflektorflächen bei der Endmontage und bei späteren Überprüfungen der Maßhaltigkeit mit einer Genauigkeit in der Größenordnung von 10 5 m zu vermessen.With the advance of radio astronomical observation methods and communication technology Transmission systems in the millimeter wave range are increasing the demands on the Surface accuracy of reflector antennas. Besides the constructive problem that Deformations of the reflector surface as a result of changing ambient temperatures, wind loads and keeping its own weight within the specified tolerances, there is also that Problem, the reflector surfaces during final assembly and later checks the dimensional accuracy to be measured with an accuracy of the order of 10 5 m.
Der die Reflektorfläche umfassende Reflektorkörper - im Normalfall als Rotationsparaboloid ausgebildet -kann bei den hier angesprochenen Messungen in der Größenordnung bis zu 30 m und mehr nicht als starre Form gefertigt werden, sondern besteht aus einzelnen Panels, die erst am Standort der Reflektorantenne zusammengefügt werden. Jedes Panel weist eine Tragkonstruktion auf, die es ermöglicht, die berechnete Oberflächenform einzustellen und werksseitig zu vermessen. Am Standort müssen die Panels in einen Hauptrahmen eingefügt und gegeneinander justiert werden.The reflector body encompassing the reflector surface - normally designed as a paraboloid of revolution - can be used in the measurements mentioned here in the order of up to 30 m and more are not manufactured as a rigid form, but consists of individual panels, only at the location of the reflector antenna be joined together. Each panel has a supporting structure that enables set the calculated surface shape and measure it at the factory. At the location the panels must be inserted into a main frame and adjusted against each other.
Die bisher bekannten Vermessungsverfahren unter Verwendung konventioneller Theodoliten erreichen die eingangs erwähnten Genauigkeiten nur im Grenzfall und nur mit erheblichem Aufwand. Sie bestehen im Prinzip darin, aus zwei Meßpunkten - die mit einem Zielpunkt an der Reflektorfläche zusammenwirken - ein Meßdreieck zu bilden.The previously known surveying methods using conventional ones Theodolites only achieve the accuracy mentioned at the beginning in the borderline case and only with considerable effort. In principle, they consist of two measuring points - which interact with a target point on the reflector surface - a measuring triangle to build.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein geeignetes Verfahren sowie eine geeignete Vermessungsvorrichtung anzugeben, die bei ausreichender Meßgenauigkeit möglichst wenig aufwendig sind und möglichst kurzfristig die gewünschten Meßergebnisse liefern.The invention is based on the object of a suitable method as well as to specify a suitable measuring device which, with sufficient measurement accuracy are as inexpensive as possible and the desired measurement results as quickly as possible deliver.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vermessungsvorrichtung sollen insbesondere so ausgestaltet sein, daß zu ihrer Ausführung bzw. zu ihrem Aufbau auf im Handel angebotene Bestandteile zurückgegriffen werden kann.The method according to the invention and the measuring device according to the invention should in particular be designed so that to their execution or to their Structure can be used on components offered in the trade.
Die gestellte Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, welches im wesentlichen die-Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Der der Erfindung zugrundeliegende Lösungsgedanke besteht danach darin, einen Zielpunkt auf der Reflektorfläche nacheinander in verschiedene Meßstellungen zu verfahren und die vom Zielpunkt reflektierten Rücklaufstrahlen, die in den Bereich der Laserinterferometer zurückgeführt werden, zur Bestimmung der Lage des Zielpunktes heranzuziehen.The problem posed is achieved by a method which is implemented in essential features of claim 1 has. The underlying of the invention The idea behind the solution is to successively set a target point on the reflector surface to move into different measuring positions and the return rays reflected from the target point, which are returned to the area of the laser interferometer for determination the position of the target point.
Das Verfahren kann in der Weise ausgestaltet sein, daß der Zielpunkt lediglich zur Durchführung der Messung auf die Reflektorfläche abgesenkt wird (Anspruch 2); die Größe des Absenkhubes ist nach Möglichkeit sehr gering, d. h. sie macht allenfalls einige Millimeter aus.The method can be designed in such a way that the target point is only lowered onto the reflector surface to carry out the measurement (claim 2); the size of the lowering stroke is very small if possible, i. H. she makes at most a few millimeters.
Vorzugsweise wird das Verfahren in der Weise ausgeführt, daß die Meßstrahlen am Zielpunkt in sich reflektiert werden (Anspruch 3).The method is preferably carried out in such a way that the measuring beams be reflected in itself at the target point (claim 3).
Zur Vereinfachung des Meßvorgangs werden die Meßstrahlen dem Zielpunkt durch Umlenken nachgeführt (Anspruch 4).To simplify the measuring process, the measuring beams become the target point tracked by deflection (claim 4).
Dies ermöglicht es, die zugehörigen Laserinterferometer ortsfest anzuordnen, die allerdings exakt ausgerichtet sein müssen, damit der Zielpunkt jederzeit von den umgelenkten Meßstrahlen erfaßt wird.This makes it possible to arrange the associated laser interferometer in a stationary manner, which, however, have to be precisely aligned so that the target point is always from the deflected measuring beams is detected.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Umlenkvorgang unter Ausnutzung der Mittenabweichung der Rücklaufstrahlen, die durch das Verfahren des Zielpunkts verursacht wird, selbsttätig so nachgeregelt, daß die Mittenabweichung fortwährend und zumindest annähernd den Wert Null aufweist (Anspruch 5).In a preferred embodiment of the method, the deflection process taking advantage of the center deviation of the return rays caused by the process of the target point is automatically readjusted so that the center deviation continuously and at least approximately has the value zero (claim 5).
Falls also die Reflexion im Bereich des Zielpunkts in geeigneter Weise herbeigeführt wird, führt eine Mittenabweichung der Meßstrahlen zu einem Parallelversatz der zugehörigen Rücklaufstrahlen, der zur Nachführung des austretenden Meßstrahls ausgenutzt werden kann. Die im Bereich der Laserinterferometer angeordneten Empfänger können insbesondere mit Sensoren oder dgl. ausgestattet sein, die - allgemein gesprochen - eine Abweichung zwischen dem austretenden Meßstrahl und dem reflektierten Rücklaufstrahl in ein Steuersignal umwandeln.So if the reflection in the area of the target point is appropriate is brought about, a center deviation of the measuring beams leads to a parallel offset the associated return beams, the one for tracking the exiting measuring beam can be exploited. The receivers arranged in the area of the laser interferometer can in particular be equipped with sensors or the like, which - generally speaking - a discrepancy between the exiting measuring beam and the reflected return beam convert it into a control signal.
Vorzugsweise wird der Zielpunkt zur Durchführung einer Messung, d.h. einer Einzelmessung oder einer Meßreihe, von einer als Nullpunkt dienenden Bezugsmarke aus radial an der Reflektorfläche verfahren (Anspruch 6). Insgesamt gesehen kann das Verfahren also insbesondere in der Weise ausgeführt werden, daß - ausgehend von einer als Nullpunkt dienenden Bezugsmarke - ein Zielpunkt radial an der Reflektorfläche nacheinander in verschiedene Meßstellungen verfahren wird und in jeder Meßstellung die aus zwei Laserinterferometern austretenden Meßstrahlen durch zwei Umlenkvorgänge bezüglich des Zielpunkts so ausgerichtet werden, daß aus den beiden vom Zielpunkt in die Laserinterferometer reflektierten Rücklaufstrahlen, denen jeweils ein Referenzstrahl überlagert wird, entsprechend der aufsummierten Anzahl der Interferenzextremwerte - die mit der Bewegung des Zielpunkts nach Verlassen der Bezugsmarke festgestellt worden sind - die Abstände zwischen den Umlenkpunkten einerseits und dem Zielpunkt andererseits bestimmt werden. Der Zielpunkt benötigt deshalb eine als Nullpunkt dienende Bezugsmarke, mit der beginngend der Durchlauf der Interferenzextremwerte (Interferenzmaxima, Interferenzminima) gezählt wird, weil über deren Anzahl immer nur die Änderung, d. h. der Wertzuwachs des erwähnten Abstandes gemessen wird; der Zielpunkt muß also vor Ermittlung jeder Meßreihe zum Nullpunkt zurückbewegt werden und von diesem ausgehen.Preferably the target point is used to make a measurement, i. a single measurement or a series of measurements, from a reference mark serving as a zero point proceed from radially on the reflector surface (claim 6). All in all seen the method can therefore be carried out in particular in such a way that - starting from a reference mark serving as a zero point - a target point radial is moved successively in different measuring positions on the reflector surface and in each measuring position the measuring beams emerging from two laser interferometers be aligned by two deflection processes with respect to the target point so that from the two return rays reflected from the target point into the laser interferometer, on each of which a reference beam is superimposed, corresponding to the summed up Number of interference extremes - those with the movement of the target point after exiting the reference mark have been determined - the distances between the deflection points on the one hand and the target point on the other hand. The target point needed therefore a reference mark serving as a zero point with which the run begins the interference extreme values (interference maxima, interference minima) are counted, because over their number only the change, i. H. the added value of the mentioned Distance is measured; the target point must therefore before the determination of each series of measurements Zero point are moved back and start from this.
Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet also mit einer indirekten Längenmessung, die abgeleitet wird aus der aufsummierten Anzahl der aufgetretenen Interferenzextremwerte.The method according to the invention thus works with an indirect one Length measurement derived from the total number of occurrences Interference extremes.
Das Verfahren läßt sich insbesondere mit Hilfe zweier He-Ne-Laserinterferometer mit einer Laserstrahl-Wellenlänge von 633 Nanometer ausführen; die maximal erreichbare Auflösung - entsprechend der halben Wellenlänge des verwendeten Lichtes - beträgt dabei etwa 0,3 /um.The method can be carried out in particular with the aid of two He-Ne laser interferometers run with a laser beam wavelength of 633 nanometers; the maximum achievable Resolution - corresponding to half the wavelength of the light used - is about 0.3 / µm.
Die erreichbare Meßgenauigkeit wird zwar beeinflußt durch die Frequenzstabilität der Laserquelle sowie durch temperatur- und druckbedingte Änderungen im Brechungsindex der Luft auf dem Meßweg. Die genannten Einflüsse können jedoch durch Stabilisierungsmaßnahmen im Bereich des Laserinterferometers sowie durch Korrekturmaßnahmen aufgrund einer Erfassung der Lufttemperatur und des Luftdrucks zumindest zum Teil ausgeglichen werden.The achievable measurement accuracy is influenced by the frequency stability of the laser source as well as changes in the refractive index due to temperature and pressure the air on the measuring path. The influences mentioned but can go through Stabilization measures in the area of the laser interferometer as well as corrective measures due to a detection of the air temperature and the air pressure, at least in part be balanced.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in vorteilhafterweise dadurch weiter ausgestaltet werden, daß der Zielpunkt ferngesteuert wird und die Meßergebnisse mittels eines nachgeschalteten Rechners ausgewertet werden; dies hat zur Folge, daß das Verfahren ggf. vollständig automatisch ablaufen kann.The method according to the invention can advantageously thereby be further developed that the target point is remote-controlled and the measurement results be evaluated by means of a downstream computer; as a consequence, that the process can run completely automatically if necessary.
Die Vermessungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist als wesentliche Bestandteile zwei Laserinterferometer, zwei zwei Meßpunkte darstellende Umlenkspiegel und einen radial an der Reflektorfläche verfahrbaren Zielpunktwagen auf (Anspruch -7). Jeweils ein Laserinterferometer und der zugehörige Umlenkspiegel sind dabei relativ zueinander derart einstellbar, daß der von dem Laserinterferometer ausgehende Laserstrahl als Rücklaufstrahl jeweils in das betreffende Laserinterferometer reflektiert wird; dies setzt voraus, daß der Laserstrahl dem beweglichen Zielpunktwagen nachgeführt wird. Jedes Laserinterferometer weist einen Detektor und einen nachgeschalteten Zähler auf, welcher die Anzahl der durch Überlagerung mit einem Referenzstrahl entstehenden Interferenzextremwerte (d.h. Interferenzmaxima bzw. Interferenzminima) aufsummiert, die mit dem Fahrweg des Zielpunktwagens zwischen einem als Nullpunkt dienenden Anschlag und einer Meßstellung aufgetreten sind.The measuring device for performing the method has as essential components two laser interferometers, two showing two measuring points Deflecting mirror and a target carriage that can be moved radially on the reflector surface on (claim -7). In each case a laser interferometer and the associated deflecting mirror are adjustable relative to one another in such a way that that of the laser interferometer outgoing laser beam as return beam into the respective laser interferometer is reflected; this assumes that the laser beam hits the movable target carriage is tracked. Each laser interferometer has a detector and a downstream one Counter, which shows the number of overlay with a reference beam Interference extreme values (i.e. interference maxima or interference minima) summed up, those with the travel path of the target point carriage between a stop serving as a zero point and a measurement position have occurred.
Zweckmäßigerweise sind die Umlenkspiegel um eine bezüglich der Reflektorfläche ortsfeste Drehachse schwenkbar ausgebildet (Anspruch 8).The deflecting mirrors are expediently arranged around one with respect to the reflector surface fixed axis of rotation designed to be pivotable (claim 8).
Eine weitere Ausgestaltung der Vermessungsvorrichtung besteht darin, daß der Zielpunktwagen mit einem höhenverstellbaren, auf die Reflektorfläche absenkbaren Tripel- prisma ausgestattet ist (Anspruch 9); der Absenkhub macht dabei allenfalls einige Millimeter aus. Der mit der Verwendung eines Tripelprismas bedingte Vorteil besteht darin, daß die mittels der Umlenkspiegel umgelenkten Laserstrahlen in sich reflektiert werden und somit über die Umlenkspiegel in den Bereich der Laserinterferometer zurückgelangen.Another embodiment of the measuring device consists in that the target carriage with a height-adjustable, lowerable on the reflector surface Triple prism is equipped (claim 9); the lowering stroke makes at most a few millimeters. The one with the use of a triple prism The conditional advantage is that the laser beams deflected by means of the deflecting mirror are reflected in itself and thus via the deflecting mirror into the area of the laser interferometer get back.
Es ist nicht unbedingt erforderlich, jedoch zweckmäßig, die Umlenkspiegel auf der Mittelachse der Reflektorfläche anzuordnen (Anspruch 10), und zwar vorteilhaft in der Weise, daß ihr gegenseitiger Abstand verstellbar ist (Anspruch 11).It is not absolutely necessary, but useful, the deflecting mirror to be arranged on the central axis of the reflector surface (claim 10), advantageously in such a way that their mutual distance is adjustable (claim 11).
Zur Nachführung des Laserstrahls sind vorzugsweise Sensoreinheiten vorgesehen, die einen durch außermittige Bestrahlung des Tripelprismas hervorgerufenen Parallelversatz des Rücklaufstrahls in ein Steuersignal umwandeln und über dieses einen Servoantrieb für die Verstellung der Umlenkspiegel betätigen (Anspruch 12).Sensor units are preferably used to track the laser beam provided, the one caused by eccentric irradiation of the triple prism Convert the parallel offset of the return beam into a control signal and use this operate a servo drive for adjusting the deflection mirror (claim 12).
Ebenso wie das erfindungsgemäße Verfahren kann die Vermessungsvorrichtung mit an sich bekannten Laserinterferometern betrieben werden. Vorzugsweise kommen zwei He-Ne-Interferometer mit einer Laserstrahl-Wellenlänge von 633 Nanometer zur Anwendung (Anspruch 13).Just like the method according to the invention, the measuring device be operated with known laser interferometers. Preferably come two He-Ne interferometers with a laser beam wavelength of 633 nanometers Application (claim 13).
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert.The invention is illustrated below with reference to one in the drawing Embodiment explained in detail.
Es zeigen: Fig. 1 schematisch den prinzipiellen Aufbau eines im Rahmen der Erfindung verwendbaren Laserinterferometers und Fig. 2 schematisch den Aufbau der erfindungsgemäßen Vermessungsvorrichtung an der Reflektorfläche eines 30 m-Radioteleskops für den Einsatz im mm-Wellenbereich.They show: FIG. 1 schematically the basic structure of a frame The laser interferometer which can be used according to the invention and FIG. 2 schematically shows the structure the surveying device according to the invention on the reflector surface of a 30 m radio telescope for use in mm wave range.
Das Laserinterferometer (Fig. 1), welches zur Ermittlung einer Verschiebung s - und damit mittelbar zur Ermittlung einer Längenabmessung - herangezogen Werden kann, weist als wesentliche Bestandteile eine Lasereinheit 1, ein als Referenzspiegel dienendes ortsfestes Tripelprisma 2, einen als Strahlteiler wirkenden Spiegel 3 und ein als Zielpunkt dienendes bewegliches Tripelprisma 4 auf.The laser interferometer (Fig. 1), which is used to determine a displacement s - and thus indirectly for determining a length dimension - can be used can, has a laser unit 1, a reference mirror, as essential components A stationary triple prism 2 serving as a beam splitter mirror 3 and a movable triple prism 4 serving as a target point.
Die Tripelprismen 2 und 4 bestehen jeweils aus drei senkrecht aufeinanderstehenden Spiegeln. Der Abstand 0 zwischen dem Tripelprisma 2 und dem unter 45 angestellten Strahlteiler 3 sowie zwischen diesem und dem Tripelprisma 4 bildet den unveränderlichen Referenzarm R bzw.The triple prisms 2 and 4 each consist of three perpendicular to each other Reflect. The distance 0 between the triple prism 2 and the one employed under 45 Beam splitter 3 and between this and the triple prism 4 forms the invariable Reference arm R resp.
den mit der Verschiebung des Tripelprismas 4 veränderlichen Meßarm M.with the displacement of the triple prism 4 variable measuring arm M.
Der aus der Lasereinheit 1 austretenden taserstrahl 5 gelangt einerseits unter Einwirkung des Strahlteilers 3 in den Bereich des Tripelprismas 2 und wird von dort parallel versetzt als Rücklaufstrahl 5' in Richtung auf einen nachgeschalteten Detektor 6 durch den Strahlleiter 3 hindurch reflektiert. Andererseits tritt der Laserstrahl 5 durch den Strahlteiler 3 hindurch, gelangt in den Bereich des Tripelprismas 4 und wird von dort parallel versetzt als Rücklaufstrahl 5" reflektiert.The laser beam 5 emerging from the laser unit 1 arrives on the one hand under the action of the beam splitter 3 in the area of the triple prism 2 and is from there offset in parallel as a return jet 5 'in the direction of a downstream Detector 6 reflected through the beam guide 3. On the other hand, the Laser beam 5 through beam splitter 3 arrives in the area of the triple prism 4 and is reflected from there, offset in parallel, as return beam 5 ″.
Die Rücklaufstrahlen 5' und 5" werden im Bereich des Strahlteilers 3 miteinander überlagert, so daß ein einziger Rücklaufstrahl 5"' in den Detektor 6 gelangt. Die überlagerung der beiden Rücklaufstrahlen 5' und 5" bei sich bewegendem Tripelprisma 4 führt in zeitlicher Reihenfolge zu Interferenzextremwerten, d. h. Auslöschungen bzw.The return jets 5 'and 5 "are in the area of the beam splitter 3 superimposed on each other so that a single return beam 5 '' 'into the detector 6 arrives. The superposition of the two return jets 5 'and 5 "when moving Triple prism 4 leads to interference extremes in chronological order, i.e. H. Extinctions or
Intensitätshöchstwerten. Diese werden von dem Detektor 6 erfaßt und unter Zwischenschaltung eines Verstärkers 7 in einem Zähler 8 aufsummiert.Maximum intensity values. These are detected by the detector 6 and with the interposition of an amplifier 7 summed up in a counter 8.
Eine Verschiebung des beweglichen Trìpelprismas 4 in eine andere Meßstellung 4' (strichpunktiert angedeutet) hat also die Entstehung einer bestimmten Anzahl von Interferenzextreirtwert zur Folge, die ein Maß für den zurückgelegten Verschiebeweg s darstellen. Das Laserinterferometer bietet somit die Möglichkeit, aus der Anzahl der aufsummierten Interferenzextremwerte mittels eines nachgeschalteten Rechners mit großer Genauigkeit den Verschiebeweg s und daraus auch eine absolute Längenabmessung zu berechnen, falls die Ausgangsstellung des Tripelprismas 4 (vor Zurücklegen des Verschiebeweges s) bekannt ist.A shift of the movable triple prism 4 into a different measuring position 4 '(indicated by dash-dotted lines) therefore has the emergence of a certain number of interference extreirtwert, which is a measure of the displacement path covered s represent. The laser interferometer thus offers the possibility of choosing from the number of the summed up interference extreme values by means of a downstream computer the displacement s with great accuracy and, from this, also an absolute length dimension to be calculated if the starting position of the triple prism 4 (before moving the Displacement s) is known.
Als Lasereinheit 1 findet vorzugsweise ein He-Ne-Laser Verwendung, dessen Laserstrahl 5 eine Wellenlänge von 633 Nanometer aufweist.A He-Ne laser is preferably used as the laser unit 1, whose laser beam 5 has a wavelength of 633 nanometers.
Zur Vermessung einer als Rotationsparaboloid ausgebildeten Reflektorfläche 9 mit einer Mittelachse 9' finden zwei He-Ne-Laserinterferometer 1 und 1' Verwendung, die bezüglich der Reflektorfläche 9 ortsfest angeordnet sind.For measuring a reflector surface designed as a paraboloid of revolution 9 with a central axis 9 ', two He-Ne laser interferometers 1 and 1' are used, which are arranged stationary with respect to the reflector surface 9.
Den beiden Geräten 1 und 1' ist auf der Mittelachse 9' jeweils ein Drehspiegel 10 bzw. 11 zugeordnet, dessen Drehachse 10' bzw. 11' senkrecht auf der Zeichenebene auf der Mittelachse liegt.The two devices 1 and 1 'is each one on the central axis 9' Rotary mirror 10 and 11 assigned, the axis of rotation 10 'or 11' perpendicular to the Drawing plane lies on the central axis.
Die Reflektorfläche 9 weist einen als Nullpunkt dienenden Anschlag in Form eines Rings 12 auf, der die Mittelachse 9' umschließt und von dem aus ein Zielpunktwagen 13 radial mittels einer Fernsteuerung verfahrbar ist.The reflector surface 9 has a stop serving as a zero point in the form of a ring 12 which surrounds the central axis 9 'and from which a Target carriage 13 can be moved radially by means of a remote control.
Dieser trägt höhenverstellbar das als Zielpunkt dienende, in Fig. 1 dargestellte Tripelprisma 4. Während des Verfahrvorgangs des Zielpunktwagens 13 wird das Tripelprisma 4 geringfügig von der Reflektorfläche 9 abgehoben und nach Erreichen der gewünschten Meßstellung in einer genau vorgegebenen Lage wieder auf die Reflektorfläche aufgesetzt, so daß jeweils übereinstimmende Meßbedingungen vorliegen Die Höhenverstellung des Tripelprismas 4 bezüglich des Zielpunktwagens 13 kann insbesondere mittels geeignet ausgebildeter Elektromagnete vorgenommen werden.This is height-adjustable and serves as a target point, shown in Fig. 1 illustrated triple prism 4. During the process of moving the target point carriage 13 the triple prism 4 is lifted slightly from the reflector surface 9 and after Reaching the desired measuring position in one precisely specified Position placed back on the reflector surface, so that each matching Measurement conditions are present The height adjustment of the triple prism 4 with respect to the Target point carriage 13 can in particular by means of suitably designed electromagnets be made.
Die Laserinterferometer 1 und 1' sind bezüglich der zugehörigen Drehspiegel 10 und 11 so ausgerichtet, daß der austretende Laserstrahl den betreffenden Drehspiegel exakt in dessen Mitte, d. h. im vorliegenden Fall auf der Mittelachse 9', trifft. Die beiden Drehspiegel 10 und 11 sind mit Servoantrieben ausgestattet, die sicherstellen, daß die zugehörigen Laserstrahlen das Tripelprisma 4 des Zielpunktwagens 13 treffen und von dort als Rücklaufstrahlen in den Bereich der Laserinterferometer 1 und 1' reflektiert werden. Der gegenseitige, bekannte Abstand A zwischen den Drehachsen 10' und 11' der beiden Drehspiegel ist zumindest während der Durchführung einer Meßreihe unveränderlich.The laser interferometers 1 and 1 'are relative to the associated rotating mirrors 10 and 11 aligned so that the exiting laser beam hits the rotating mirror in question exactly in the middle, d. H. in the present case on the central axis 9 ', meets. The two rotating mirrors 10 and 11 are equipped with servo drives that ensure that the associated laser beams hit the triple prism 4 of the target carriage 13 and from there as return rays in the area of the laser interferometer 1 and 1 ' be reflected. The mutual, known distance A between the axes of rotation 10 'and 11' of the two rotating mirrors is at least during the implementation of a Measurement series unchangeable.
Da der Zielpunktwagen stets von dem als Nullpunkt dienenden Ring 12 verfahren wird, kann aus der aufsummierten Anzahl der mit der Fahrbewegung des Zielpunktwagens 13 entstehenden Interferenzextremwerte die Änderung des Abstands zwischen dem Tripelprisma 4 des Zielpunktwagens 13 und den Drehspiegeln 10 bzw. 11 berechnet werden. Da außerdem die Lage des Zielpunktwagens 13 im Nullpunkt bekannt ist, ist somit aus der Anzahl der aufsummierten Interferenzextremwerte der Abstand B und C zwischen den Teilen 13, 10 bzw. 13, 11 zu ermitteln.Since the target carriage is always supported by the ring 12 that serves as the zero point is moved, can be from the summed up number of with the travel movement of the target point carriage 13 the resulting interference extreme values show the change in the distance between the triple prism 4 of the target point carriage 13 and the rotating mirrors 10 and 11, respectively. Since also the position of the target carriage 13 in the zero point is known, is thus from the number of the summed up interference extreme values, the distance B and C between the parts 13, 10 or 13, 11 to be determined.
Das Problem der Überprüfung der Oberflächengenauigkeit der Reflektorfläche 9 ist somit zurückgeführt und die Ermittlung zweier veränderlicher Seiten B und C eines Meßdreiecks, dessen dritte Seite A festliegt und bekannt ist.The problem of checking the surface accuracy of the reflector surface 9 is thus fed back and the determination of two variable sides B and C of a measuring triangle, the third side A of which is fixed and known.
Die Vermessung der Reflektorfläche 12 wird vorzugsweise in der in Fig. 2 dargestellten waagerechten Meßstellung ausgeführt. Falls der Zielpunktwagen bereits mit geeigneten Führungselementen ausgestattet wird, können die zur Überprüfung erforderlichen Messungen auch bei stärkerer Neigung der Reflektorfläche 9 vorgenommen werden.The measurement of the reflector surface 12 is preferably carried out in the in Fig. 2 executed horizontal measuring position shown. If the target point carriage is already equipped with suitable guide elements, they can be checked The necessary measurements are also carried out when the reflector surface 9 is inclined to a greater extent will.
Das Tripelprisma 4 ist vorzugsweise so im Zielpunktwagen 13 angeorndet, daß die Prismenspitze in der Meßstellung die Reflektorfläche gleichzeitig mit zwei weiteren Punkten der Prismenfassung berührt. Damit ist gewährleistet, daß der Zielpunkt, nämlich die Spitze des Tripelprismas 4, in der Meßstellung auf der Reflektorfläche aufliegt und in dieser Hinsicht keine Korrekturen vorgenommen werden müssen.The triple prism 4 is preferably so arranged in the target carriage 13, that the prism tip in the measuring position the reflector surface at the same time with two touches other points of the prism mount. This ensures that the target point namely the tip of the triple prism 4, in the measuring position on the reflector surface and no corrections need to be made in this regard.
Die Erfindung weist insbesondere den Vorteil auf, daß zur Ermittlung der Lage des beweglichen Zielpunktes lediglich zwei Abstandsänderungen erfaßt und ausgewertet werden müssen. Darüber hinaus können durch Verfahren des Zielpunktwagens innerhalb kurzer Zeit, d. h. bei im wesentlichen unveränderten Meßbedingungen, mehrere Messungen ausgeführtwerden, die beim Zurückführen des Zielpunktwagens in Richtung auf den Nullpunkt gegebenenfalls nochmals überprüft werden können.The invention has the particular advantage that for determining the position of the moving target point detected only two changes in distance and must be evaluated. In addition, by moving the target point car within a short time, d. H. with essentially unchanged measurement conditions, several Measurements are carried out as the target point carriage is being returned in the direction of can be checked again for the zero point if necessary.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Vermessungsvorrichtung arbeiten im übrigen mit verhältnismäßig einfach aufgebauten bzw. im Handel erhältlichen Bauteilen, die im übrigen - abgesehen vom Zielpunktwagen - bezüglich der zu vermessenden Reflektorfläche ortsfest angeordnet sind.The method according to the invention and the associated measuring device work with the rest of relatively simply constructed or commercially available Components that are otherwise - apart from the target carriage - with respect to the The reflector surface are arranged in a stationary manner.
Claims (13)
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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| DE19823239786 DE3239786A1 (en) | 1982-10-27 | 1982-10-27 | Method for measuring reflector surfaces having a high surface accuracy and measuring device for carrying out the method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE3239786A1 true DE3239786A1 (en) | 1984-05-03 |
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ID=6176723
Family Applications (1)
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| DE19823239786 Withdrawn DE3239786A1 (en) | 1982-10-27 | 1982-10-27 | Method for measuring reflector surfaces having a high surface accuracy and measuring device for carrying out the method |
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1982
- 1982-10-27 DE DE19823239786 patent/DE3239786A1/en not_active Withdrawn
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