Visiermikroskop mit einer optisch-mechanischen Tasteinrichtung Die Erfindung betrifft ein Visiermikroskop mit einer optisch-mechanischen Tasteinrichtung und einer hinter dem Okular einschiebbaren Vergleichs- strichplatte, an dessen Mikroskopobjektiv zur me chanischen,
Abtastung eines Prüflings ein aus einem optischen Tastfsnger bestehendes Zusatzgerät an setzbar :
ist, dessen Ausgangsmessstedlu ng (Null-Lage) im Gesichtsfeld des Mikroskops mit Hilfe einer über ,den mit dem kippbaren Tastfinger verbundenen Spiegel durch Idas Mikroskopobjektiv in der Bild ebene des Okulars :abgebildeten Strichmarke über wachbar ist, die nur in ;
dieser Stellung mit einem Balkendes Okularstrichkreuzes zur Deckung kommt.
Die bekannten Mikroskope dieser Art gestatten im optischen Bild legiglich ldie Überwachung der richtigen Ausgangsmessstellung (Null-Lage), (des Tast- fingers,
jedoch keine unmittelbar messb.are B.estian- mung. Eine Messung ist nur mechanisch durch mess- bare Verschiebung von Geräteteilen unter Zu nahme optischer Ablesehilfen durchführbar.
Diese Art der Messung ist jedoch, insbesondere zur mess- baren Bestimmung kleiner Massunterschiede in der Grösse von 1 ,u bis 0,.1 mm, beispielsweise zur Messung von Schlag-, Steigungs- oder Teilungsfeh- lern, nicht geeignet"da derartig :
geringe Verschiebun- gen :infolge der Reibungs- und Haftkräfte und des erforderlichen :
Spieles in (den Übertragungsgliedem nicht einwandfrei messbar sind. Ferner besitzen der artige ibekannte Geräte Iden Mangel,
@dass infolge des endlichen Strahlenganges des Mäkroskopobjs Lage- und Justierfehler lder Kippachse des mit dem Tastfinger verbundenen Kippspiegels d'ie Messgenauig- keit erheblich beeinträchtigen.
Ausser @diesen bekannten Vislermikroskopen sind zur Messung von Strecken und für Vergleichsmessun gen mit lmechanischer Abtastung Fernrohngeräte be- kannt, ldie zur vergrösserten Anzeige des Massunter- schiedes reines Prüflings gegenüber einem Normal dienen.
Ein :solches :als optischer Feintaster bezeich- netes-Gerät, -das "als .Autokollimationäfernrohr mit geometrischer Gesichtsfeldunterteilung ausgebildet ist, besteht :
aus einem Okular, einer Kollimatorstrich- platte und einem Fernrohrobjektiv, an (dessen Tubus ein in Richtung der optischen Achse des Fernrohr- objektives verschiebbarer Taststift,angeordnet ist, der einen kippbar angeordneten Autokollimationsspäegel bewogt.
Die in der Bildebene des Okulars angeordnete Kollimatorstrichplatte enthält in der einen das Ger sichtsf$ld des Kollimators bildenden Hälfte eine Mass- stabteilung und in lder .anderen Idas Gesichtsfeld des Fernrohrs
bildenden Hälfte eine Durch die. bei der ;axialen Verschiebung ges Taststiftes ein- tretenden Kippungen des Spiegels wind (die Mass- ,stabteilung in der Bildebene kies Okulars :
gegen die feste Strichmarke versetzt und vergrössert abgebildet. Da ade Massstabteilung unmittelbar in den Längen werten der Taststiftverschiebungbeziffert ist, sind die der Grösse -des Tasthubes entsprechenden Kip- purigen- des Spiegels bzw. ldie den Massunterschieden ,
des Prüflings gegen das Normal entsprechenden Werte ian optischenBild über den (Bereich der Mass- lstabteilung ldirekt lables- und messbar.
Die Massstab- teilunig wird durch ,des Fernrohrobjektiv ins Unend liche verlagert, so d'ass Lagefehler der Kippachse des Spiegels zum Objektiv auf die Messgenauigkeit keinen Einfluss besitzen.
Trotz dieser gegenüber den bekann ten Visiermikroskopen vorteilhafteren Ausbildung be- ;sitzen jedoch auch solche optische Feintaster schwer wiegende Nachteile, Ida säe als selbständige Bauein- heiten ausgebildet und nicht ohne .grösseren Umbau ,
an bereits -vorhandene optische Einrichtungen an- setzbar und infolge des .nur iaxial verschiebbaren Taststiftes # auch nicht für ldie .Durchführung von Innenmessungen :
geeignet lsind. Nachteilig ist es ferner, ,dass für eine optische Abtastung eines .Prüflings ein zusätzliches Gerät erforderlich ist, wobei das Aus wechseln der jeweils zur Verwendung gelangenden Tasteinrichtungen umständliche und zeitraubende Justierarbeiten verursacht.
Zur Beseitigung ,dieser Mängel ,und Nachteile lag ,daher der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Visiermikroskop zu schaffen, das .bei ,der mecha nischer Abtastung eines Prüflings im optischen Bild eine unmittelbare Messung über den Bereich einer Massstabteilung gestattet und ,das .auch für Innen messungen geeignet ist und bei ,
dem durch Lager und Justierfehler eines optischen Elementes, insbe sondere :des mit dem optischen Tastfinger gekuppel- ten Kippspiegels die Messgenauigkeit nicht beeinträch- tigt ist.
Eine die Bedürfnisse ,der Praxis befriedigende Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich dadurch, dass das ausbaubar angeordnete Mikroskopobjektiv ,des Visiermikroskops durch eine aus einem Fern rohrobjektiv und einem ,senkrecht zur optischen Achse ,des Fernrohrabjektivs schwenkbaren,
einem mit einem fest angeordneten Autokollimationsspiegel zusammenwirkende Kippspiegel tragenden Messhebel bestehende Zusatzeinrichtung ersetzbar ist, die zu- sammen mit -dem Okular des Visiermikroskops und einer .anstelle der Vergleichsstrichplatte einschieb- baren,
mit einer Massstabteilung und einer Strich marke versehenen Kollimatorstrichplatte ,einen opti schen Feintaster bildet, dessen Messhebeauslenkun- gen im optischen Bild durch die gegen die feste Massstabteilung versetzt abgebildete Strichmarke direkt ables- und messbar sind.
Vorteilhaft ist es, wenn zur Durchführung von Messungen in rechtwinkligen Koordinateinrichtungen ;das Zusatzgerät .und die Kollimatorstrichplatte um ihre optischen Achsen drehbar angeordnet und in um 90 gegeneinander versetzten Arbeitsstellungen e:
inrasbbar sind, wobei die auf einem .drehbaren Trag körper .angeordnete Kollimatorstrichplatte ,durch nur eine ortsfeist angeordnete Lichtquelle in beiden Ar beitsstellungen mit Hilfe von je zwei in jedem Be- leuchtungsstrahlengang hintereinander geschalteten Umlenkprismen ausleuchtbar ist, von denen je zwei auf dem drehbaren Tragkörper und je zwei fest angeordnet sind.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist in ;den Fi.g. 1<B>bis</B> 4 :der Zeichnung ein Ausführungs- beispiel des Erfindungsgegenstandes für Iden Fall einer mechanischen Aibtastung ,eines Prüflings sche- matisch, z.
T. im Schnittdargestellt, und zwar zeigen: Fig. l eine Seitenansicht, Fig. 2 eine Vorderansicht, Fig. 3 eine vergrösserte Darstellung ,
der Kol- limatorstrichplatte und der Ablenkpris men in idem einen Strahlengang und Fig. 4 eine Darstellung nach Fig. 3, ,um 90 verr dreht, in @demanderen Strahlangang.
Mit 1 ist der Fuss eines Visiermikroskops be zeichnet, auf ,dem ein zur Lagerung eines Prüflings 2' dienender Messschlitten 2 verschiebbar .angeordnet ist. An einem Gelenkbolzen 3 ist ein Tragarm 4 schwenkbar gelagert, .an .dem ein Gehäuse 5 ver stellbar angeordnet ist, das zur Aufnahme der optisch-mechanischen Tasteinrichtung dient.
Die op tische Tasteinrichtuna besteht Baus einem Okular 6, einer in der Zeichnung nicht dargestellten, in einem Ausbruch hinter ,dem Okular einschiebbaren Ver- gleichsstrichplatte und einem ebenfalls nicht veran schaulichten Mikroskopobjektiv.
Zur mechanischen Abtastung eines Prüflings ,sind die Vergleichsstrich platte ,durch eine Kollimatorstrichpl@atte 7 und das Mikroskopobjektiv durch eine Zusatzeinrichtung 12 ersetzbar. Die Kollimatorstrichplatte enthält eine auf einem zu einer planparallelen Glasplatte verkitteten Prismensatz 8 angeordnete Strichmarke 9 und eine mit einer Massstabteilung 10 versehene Strichplatte 11.
Die Zusatzeinrichtung 12 besteht .aus einem Fernrohrobjektiv 13 und einem an dessen Tubus 14 fest Autokollimationsspiegel 15, der mit einem auf einem schwenkbaren Messhebel 16 gelagerten Kippspiegel 17 zusammenwirkt, dessen Kippachse 18 Dur ,optischen Achse des Fernrohr- abjektivs 13 senkrecht angeordnet ist.
Die Zusatz- einrichtung 12 bildet auf diese Weise zusammen mit her ,Kolimatorstxichplatte 7 und ,dem Okular 6 ;des Visiermikroskops einen optischen Feintaster, dessen Messhebelausle,nkungen mit Hilfe ,der über ,den Kipp- spiegel 17 und ,den Autokollimationsspie,gel 15 ,durch ,
das Fernrohrobjektiv 13 in der Bildebene des Okulars 6 geigen die feste .Massstabteilung 10 versetzten Ab- #bildung 9' ider Strichmarke 9 vergrössert sichtbar ,
gemacht sind. Da die Massstabteilung 10 ent sprechend Iden Längenwerten der Messhebelauslen- kungen ,beziffert ist, sind,die Massabweichungen eines Prüflings ,durch ,die Auslenkungen des Messhebels 16 aus der Null-Lage, in der die Strichmarke 9 genau ,auf den Nullstrich ,
der Massstabteilung 10 abgebildet wird, im optischen Bild direkt ables- und messbar. Ein iderartig .ausgebildetes Vis!ermikroskop, dessen Strahlengang zwecks einer .bequemen Handhabung durch ein Reflexionsprisma 19 um 90@ geknickt ist,
.gestattet daher idurch einfaches Auswechseln von nur zwei komplett justierten Baueinheiten sowohl eine Optische Abtastung .eines Prüflings als auch eine Verwendung ,als mechanische Tasteinrichtung in Form eines optischen Feintasters, ;
der als Nullindika- tor und für im optischen Bilddirekt ables, und mess- ,bare Aussen- und Innenmessungen im Bereich der Massstabteilung 10 geeignet ist.
Infolge des zwischen denn Fernrohrobjerktiv 13 urnd dem Autokollmations- spiegel <B>15</B> -herrschenden parallelen Strahlenganges haben Lage- und Ju@stierfehler der Kippachse 18 in Richtung der optischen Achse keinen Einfluss auf ,die Messgenaui@gkeit, @da die ,den Massunterschieden ,
des Prüflings entsprechende Versetzung ,des in der Okul@arbildebene entworfenen Strichmarkenbildes 9' .nur von ider Grösse der durch den Messhebel 16 be- wirkten Kippungen des Kippspiegels 17 abhängig ist.
Zur Messung in .zwei rechtwinkligen Koordinaten- richtungen sind die Zusatzeinrichtung 12 um die optische Achse des Fernrohrobjektivs 13 und die Kollimatorstrichplatte 7 um die optische Achse des Okulars,
6 drehbar rund in Aden einander zugeordneten Arbeitsstellungen einrastbar angeordnet. Die Kolliana- torstrichplatte 7 ist -auf einem Tragkörper 20 ange ordnet, der auf einer fest angeordneten Buchse 21 drehbar gelagert ist.
In beiden Arbeitsstellungen ist ..die Kollmatonst .ichplatte 7 mit nur einer orts fest .angeordneten .Lichtquelle 22 über einen Kon- densor 23 durch eine Blenderöffnung 24 und ein fest eingebautes Beleuchtungsprisma 25 mit Hilfe von je zw;
i in jedem Beleuchtungsstrahlengang hinterein ander geschalteten, gageneinarnder versetzt angeord neten Umlenkprsmen 26, 27 und 26', 27' ib:eleucht- bar, von denen die Umlenkprismen 26 und 26' auf domdrehbaren Tragkörper 20 und idie Umle,nk- prismen 27 und 27' auf der Buchse 21 angeordnet sind.
In idem einen aus (der F:ig. 3 der Zeichnung ersichtlichen Beleuohtungsstrahlengang :ist :die Be leuchtung :der Kollimatorstrichplatte 7 über das mit dem drehbaren Tragkörper 20 bewegbare Prisma 26 und Idas .an der Buchse 21 ortsfest angeordnete Prisma 27 ibewirkbar. In ;
gleicher Weise ist die in dem anderen Beleuchtungsstrahlengang in ider Fig. 4 ,der Zeichnung idargestellte Anordnung der beiden anderen Umlenkprismen 26' .und 2<B>7</B> vorgesehen. Die zur Messung in der anderen .Koordinate erfor- derliche Änderung ider Messkraftnchtung ides <RTI
ID="0003.0075"> Messr. Nebels 16 ist mit Hilfe .einer Feder 28 ibewirkbar, deren Spannung ,durch die Betätigung eines mit einer Exzenterscheibe 29 verbundenen Drehknopfes 30 in Messrichtung umschaltbar .ist.
Sighting microscope with an opto-mechanical feeler device The invention relates to a sighting microscope with an opto-mechanical feeler device and a reference reticle that can be inserted behind the eyepiece, on the microscope objective for mechanical,
Scanning of a test object an additional device consisting of an optical sensor can be attached:
whose output measuring position (zero position) in the field of view of the microscope can be monitored with the help of a mirror connected to the tiltable sensing finger through Ida's microscope objective in the image plane of the eyepiece: the line mark shown above, which is only in;
this position coincides with a bar of the eyepiece line cross.
The known microscopes of this type only allow the correct initial measurement position (zero position) to be monitored in the optical image (the tactile finger,
however, no immediately measurable assessment. A measurement can only be carried out mechanically through measurable displacement of device parts with the use of optical reading aids.
However, this type of measurement is not suitable, in particular for the measurable determination of small differences in dimensions in the size of 1.1 mm to 0.1 mm, for example for measuring runout, pitch or pitch errors "because such:
small displacements: due to the frictional and adhesive forces and the required:
Backlash in (the transmission links are not perfectly measurable. Furthermore, the type of known devices Iden lack,
@that because of the finite beam path of the Mäkoskopobjs positional and adjustment errors l the tilting axis of the tilting mirror connected to the sensing finger, the accuracy of the measurement considerably impaired.
In addition to these well-known Visler microscopes, telescopes are known for measuring distances and for comparative measurements with oil-mechanical scanning, which serve to enlarge the display of the difference in size between the test specimen and a standard.
A device called an optical precision probe which is designed as an autocollimation telescope with a geometrical field of view subdivision consists of:
consisting of an eyepiece, a collimator reticle and a telescope lens, on (the tube of which is a stylus that can be displaced in the direction of the optical axis of the telescope lens and moves a tiltable autocollimation mirror.
The collimator reticle arranged in the image plane of the eyepiece contains a graduated scale in one half that forms the field of vision of the collimator and the field of view of the telescope in the other
forming half a through. With the axial displacement of the stylus, the mirror tilts (the scale division in the image plane of the gravel eyepiece:
shown offset from the fixed line mark and enlarged. Since the scale division is directly numbered in the length values of the stylus displacement, the tilting of the mirror corresponding to the size of the stylus stroke or the differences in dimensions,
of the test specimen against the standard corresponding values in an optical image over the (area of the scale graduation l directly readable and measurable.
The scale division is shifted to infinity by the telescope objective so that positional errors of the tilt axis of the mirror to the objective have no influence on the measuring accuracy.
In spite of this design, which is more advantageous than the known sighting microscopes, such optical precision sensors also have serious disadvantages, Ida would be designed as independent structural units and not without major modifications.
Can be attached to existing optical equipment and, due to the only iaxially displaceable stylus #, also not for performing internal measurements:
are suitable. It is also disadvantageous that an additional device is required for optical scanning of a test object, with changing the probe devices used in each case causing cumbersome and time-consuming adjustment work.
To eliminate these shortcomings and disadvantages, the invention was therefore based on the object of creating a sighting microscope which, during the mechanical scanning of a test object in the optical image, allows direct measurement over the range of a scale division and which also is suitable for inside measurements and
The accuracy of the measurement is not impaired by the bearing and adjustment errors of an optical element, in particular of the tilting mirror coupled to the optical probe finger.
A solution to the task at hand that satisfies the needs in practice arises from the fact that the removable microscope objective, the sighting microscope, can be pivoted by a telescope objective and a telescope objective perpendicular to the optical axis,
an existing additional device can be replaced by a measuring lever that carries a tilting mirror that works together with a fixedly arranged autocollimation mirror and that can be inserted together with the eyepiece of the sighting microscope and one instead of the reference reticle,
with a scale graduation and a line mark, a collimator reticle that forms an optical fine probe whose measuring lever deflections can be read and measured directly in the optical image by means of the line mark shown offset from the fixed scale graduation.
It is advantageous if, in order to carry out measurements in right-angled coordinate devices, the additional device and the collimator reticle are arranged to be rotatable about their optical axes and in working positions offset by 90 to one another:
The collimator reticle, which is arranged on a rotatable support body, can be illuminated by only one stationary light source in both working positions with the help of two deflecting prisms connected one behind the other in each lighting beam path, two of which are on the rotatable support body and two are permanently arranged.
For a more detailed explanation of the invention is in; the Fi.g. 1 <B> to </B> 4: The drawing shows an exemplary embodiment of the subject matter of the invention for the case of mechanical scanning of a test object, schematically, e.g.
Partly shown in section, namely: Fig. 1 is a side view, Fig. 2 is a front view, Fig. 3 is an enlarged view,
the collimator reticle and the deflection prism in one beam path and FIG. 4 shows a representation according to FIG. 3, rotated by 90, in the other beam path.
The foot of a sighting microscope is designated with 1, on which a measuring slide 2 serving to support a test object 2 'is displaceably arranged. A support arm 4 is pivotably mounted on a hinge pin 3, on which a housing 5 is arranged so as to be adjustable and serves to accommodate the opto-mechanical sensing device.
The optical touch device consists of an eyepiece 6, a reference reticle (not shown in the drawing) that can be inserted in an opening behind the eyepiece and a microscope objective which is also not shown.
For mechanical scanning of a test object, the comparison line plate can be replaced by a collimator line plate 7 and the microscope objective can be replaced by an additional device 12. The collimator reticle contains a reticle 9 arranged on a set of prisms 8 cemented to form a plane-parallel glass sheet and a reticle 11 provided with a scale 10.
The additional device 12 consists of a telescope objective 13 and an autocollimation mirror 15 fixed to its tube 14, which cooperates with a tilting mirror 17 mounted on a pivotable measuring lever 16, the tilting axis 18 of which, the optical axis of the telescope objective 13, is arranged vertically.
In this way, the additional device 12, together with the collimator plate 7 and the eyepiece 6; of the sighting microscope, forms an optical precision probe, whose measuring lever deflections with the help of the tilting mirror 17 and the autocollimation mirror 15, by ,
the telescope objective 13 in the image plane of the eyepiece 6 shows the fixed scale graduation 10 offset image 9 'in the line mark 9 enlarged,
are made. Since the scale division 10 is numbered according to the length values of the measuring lever deflections, the dimensional deviations of a test object are, by means of, the deflections of the measuring lever 16 from the zero position, in which the line mark 9 exactly, to the zero line,
the scale division 10 is mapped, directly readable and measurable in the optical image. A vis! Ermicroscope of the same design, the beam path of which is bent by 90 ° by a reflection prism 19 for the purpose of convenient handling,
.therefore, by simply exchanging only two completely adjusted units, it allows optical scanning of a test item as well as use as a mechanical sensing device in the form of an optical fine probe;
which is suitable as a zero indicator and for directly readable and measurable external and internal measurements in the range of the 10 scale division.
As a result of the parallel beam path that prevails between the telescope robot 13 and the autocollmation mirror <B> 15 </B>, position and adjustment errors of the tilt axis 18 in the direction of the optical axis have no influence on the measurement accuracy , the dimensional differences,
of the test specimen corresponding displacement of the line mark image 9 'designed in the ocular image plane is only dependent on the size of the tilting mirror 17 caused by the measuring lever 16.
For measurement in two right-angled coordinate directions, the additional device 12 is around the optical axis of the telescope objective 13 and the collimator reticle 7 is around the optical axis of the eyepiece,
6 rotatably arranged around in Aden associated working positions snap-in. The Kolliana- reticulation plate 7 is arranged on a support body 20 which is rotatably mounted on a fixed bushing 21.
In both working positions, the Kollmatonstichplatte 7 is fixed with only one .located light source 22 via a condenser 23 through a diaphragm opening 24 and a permanently installed lighting prism 25 with the help of two;
i in each lighting beam path, one behind the other, arranged in a row and offset from one another, deflecting prisms 26, 27 and 26 ', 27' ib: illuminable, of which the deflecting prisms 26 and 26 'are on dome-rotatable support bodies 20 and i the Umle, nk prisms 27 and 27 'are arranged on the socket 21.
In idem one from (Fig. 3 of the drawing visible illumination beam path: the lighting: the collimator reticle 7 via the movable with the rotatable support body 20 prism 26 and Idas .an fixedly arranged prism 27 on the socket 21. In;
In the same way, the arrangement of the two other deflecting prisms 26 ′ and 2 7 shown in the other illumination beam path in FIG. 4 of the drawing is provided. The change in the measuring force direction required for the measurement in the other
ID = "0003.0075"> Messr. Fog 16 can be effected with the aid of a spring 28, the tension of which can be switched in the measuring direction by actuating a rotary knob 30 connected to an eccentric disk 29.