CH650333A5

CH650333A5 - Verfahren zum ausmessen der lage eines index.

Info

Publication number: CH650333A5
Application number: CH7593/80A
Authority: CH
Inventors: Wieland Feist; Franz Kebschull
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1979-10-10
Filing date: 1980-10-10
Publication date: 1985-07-15
Also published as: DE3037246A1; US4355901A; DD146494A1

Description

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PATENTANSPRÜCHE Vielfaches der Frequenz der Schwingungen betragen. Die Re-

1. Verfahren zum wiederholten Ausmessen der Lage eines gelung der Frequenz des Ausmessens kann von Hand oder zu Schwingungen angeregten Index in einem Intervall einer automatisch erfolgen. Da die objektive, optoelektrische Aus-Teilung, bei dem eine Impulszählung durch einen Startimpuls messung der Lage eines Index in einem Teilungsintervall begonnen und durch einen Stopimpuls beendet und die Im- 5 ohnehin wiederholt erfolgt, ist es möglich, die Anzahl der pulszählung mit der Frequenz des Ausmessens wiederholt Messungen so zu wählen, dass der Mittelwert aus der Anzahl wird, gekennzeichnet dadurch, dass die Frequenz des Aus- der Ausmessungen je Fremdschwingung dem wahren Messmessens geregelt und mit der Frequenz der Schwingungen wert zumindest sehr nahe kommt. Die Regelung kann mittels synchronisiert wird. eines Regelgliedes von Hand oder mittels eines Schwingungs-

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, 10 aufnehmers automatisch erfolgen. Durch die Erfindung ist es dass die Frequenz des Ausmessens ein ganzzahliges Vielfaches erstmalig möglich, den Messvorgang so zu beeinflussen, dass der Frequenz der Schwingungen beträgt. eine hohe Einspielgenauigkeit und eine geringe Einspielzeit erreicht und dass der Einfluss von Fremdschwingungen ver- mieden wird.

15 Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum wiederholten schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Ausmessen der Lage eines zu Schwingungen angeregten Index Fig. 1 eine optische Anordnung in einem Winkelin einem Intervall einer Teilung, bei dem eine Impulszählung messgerät,

durch einen Startimpuls begonnen und einen Stopimpuls be- Fig. 2 ein Diagramm für die Frequenzregelung von Hand endet und die Impulszählung mit der Frequenz des Ausmes- 20 und sens wiederholt wird. Das Verfahren ist insbesondere zur Fig. 3 ein Diagramm für die automatische Frequenzre-

Winkelmessung mit geodätischen Instrumenten bestimmt. Es gelung.

ist immer dann anwendbar, wenn ein Ableseindex an einem In Fig. 1 sind mit K-K und S-S die Kippachse bzw. Steh-

Pendel-Neigungskompensator oder Neigungsmesser ange- achse eines in Teilen dargestellten Theodoliten bezeichnet,

ordnet ist und zu unerwünschten Schwingungen angeregt 25 dessen mit einer Teilung 26 versehener Höhenkreis 3 koaxial wird. zur Kippachse K-K gelagert ist. Eine Lampe 1 beleuchtet

Bekanntlich wird zur Stabilisierung der Ziellinie eines Ni- über einen Kondensor 2 die Ablesestelle des Höhenkreises 3,

vellierinstrumentes oder des Index für die Vertikalwinkelan- der ein Ableseindex 4 auf einen Träger 5 zugeordnet ist. Der zeige in einem Theodolit ein Pendel verwendet, dass die die Träger 5 ist an einem Pendel 6 befestigt, das mit einem Kreuz-

Ziellinie beeinflussenden optischen Elemente trägt und trotz 30 bandgelenk 7 an einem Gehäuseteil 8 des Theodoliten aufge-

Dämpfungseinrichtung durch Windeinfluss und Bodener- hängt ist. Der Index 4 und die Ablesestelle des Höhenkreises 3

schütterungen leicht in horizontale und vertikale Schwingun- werden über Prismen 9; 10, ein Objektiv 11 und eine schwenk-

gen versetzt wird, deren Frequenzen von der Länge des Sta- bare Planplatte 12 in die Ebene von Fotoempfängern 13 abge-

tivs abhängen, auf dem sich das geodätische Instrument be- bildet, die auf einem gemeinsamen Träger 14 angeordnet sind, findet, und deren Amplituden von der Intensität der Erregung 35 Die Planplatte 12 ist mit einer mit Teilung 15 versehenen abhängen. Durch die Horizontalschwingungen wird das Pen- Scheibe 16 auf einer zur Kippachse K-K parallelen Achse 17

del und damit der Index zu Schwingungen um die Pendel- befestigt, die in einem Lager 18 drehbar ist und von einem achse angeregt, so dass die Genauigkeit der Winkelmessung Motor 19 angetrieben wird. Die Lampe 1 beleuchtet über den beeinträchtigt oder eine genaue Winkelmessung unmöglich Kondensor 2 und über Prismen 20,21 mit einem Teil ihres gemacht wird. Das trifft insbesondere bei der objektiven Win- 40 Lichtes einen Ausschnitt der Teilung 15 auf der Scheibe 16,

kelmessung zu, bei der stets die augenblickliche Auslenkung der sich vor dem Fotoempfänger 22 befindet. Der Index 4

des Index als Mess wert erfasst, angezeigt, registriert und/oder wird über ein Prisma 23 und ein Objektiv 24 auf einen Diffe-

weiterverarbeitet wird, so dass der mittlere Ablesefehler weit renzfotoempfänger 25 abgebildet. Anstelle der Lampe 1 kann grösser als bei der visuellen Ablesung ist. Zur Verminderung auch eine Leuchtdiode verwendet werden. Die Planplatte 12

des mittleren Ablesefehlers sind eine Vielzahl objektiver Mes- 45 rotiert ständig und führt dabei das Abbild des Index 4 sowie sungen durchzuführen, wodurch die Gesamtmesszeit erheb- des Intervalls der Teilung 26, in dem er sich befindet, ständig lieh erhöht wird. über die Fotoempfänger 13 hinweg. Dabei wird durch einen

Es ist auch schon versucht worden, durch die Ausbildung Intervallstrich ein Startsignal und durch den Index 4 ein Stop-

des Pendels oder die Anordnung geeigneter Dämpfungsmittel signal gegeben. Zwischen beiden Signalen formt der Foto-

den Einfluss von Fremdschwingungen zu reduzieren. Da- so empfänger 22 aufgrund der sich vor ihm vorbeibewegenden durch wurde jedoch entweder die Einspielgenauigkeit zu ge- Striche der Teilung 15 Impulse, deren Anzahl die Lage des In-

ring oder die Einspielzeit zu gross. dex 4 im jeweiligen Intervall der Kreisteilung 26 bestimmt

Durch die Erfindung soll ein neuer Weg eingeschlagen und interpoliert. Ausserdem wird ein Teil des Strahlenganges werden, der in Nachteile der bekannten Lösungen vermeidet vom Index 4 zum Differenzfotoempfänger 25 geleitet, der in und den Einfluss von Fremdschwingungen im wesentlichen 55 Abhängigkeit von der Lage des Indexbildes 4 Impulse erauszuschalten gestattet. zeugt, die einem Wechselsignal mit einer bestimmten Fre-

Ausgehend von der Tatsache, dass die Frequenz der auf quenz entsprechen. Dieser Differenzfotoempfänger 25 wirkt das Pendel wirkenden Fremdschwingungen nur von der Sta- damit wie ein Schwingungsaufnehmer, der in Fig. 2 mit der tivlänge bestimmt wird, soll durch die Erfindung die Aufgabe Nr. 27 bezeichnet wurde. In Fig. 2 ist der Schwingungsaufgelöst werden, durch die Herstellung einer Beziehung zwi- «o nehmer 27 über einen Verstärker 28, der gleichzeitig einen sehen dem Vorgang des Ausmessens der Lage des Index im Phasenschieber aufweist, mit einem Analog-Digital-Wandler Intervall und den Fremdschwingungen den Einfluss dieser 29 elektrisch verbunden. Ein Teiler oder Vervielfacher 30 für Fremdschwingungen ohne Rücksicht auf die Ausbildung und die Frequenz ist einerseits an den Wandler 29 und anderseits Dämpfung des Pendels zu eliminieren. einen von Hand zu bedienenden Regler (Potentiometer) 31

Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch ge- 65 angeschlossen. Vom Teiler 30 führt eine Verbindung über ei-

löst, dass die Frequenz des Ausmessens geregelt und mit der nen Sinuswandler (Tiefpass) 32, einen Verstärker 33 zum Mo-

Frequenz der Fremdschwingungen synchronisiert wird. Da- tor 19, der die Planplatte 12 des in der Fig. 1 dargestellten bei kann die Frequenz des Ausmessens auch ein ganzzahliges Planplattenmikrometers antreibt. Die Digitalwerte des

Wandlers 29 werden über den Teiler 30 und den Sinuswandler

32 zur Änderung der Spannung des Motors 19 im Verstärker

33 benutzt. Ändert sich die Frequenz des Pendels 6 (Fig. 1), so kann das Potentiometer 31 verstellt werden. Dadurch werden die vom Teiler 30 gewandelten Signale zusätzlich geregelt und nachfolgend die Drehzahl des Motors 19 verändert, damit die Ablesung der Zählscheibe 16 bei Synchronisation der Frequenz der Schwingungen erfolgen kann.

In Fig. 3 treibt der Antriebsmotor 19 der Planplatte 12 eine Zählscheibe 36 an, die der Zählscheibe 16 in Fig. 1 entspricht, und die mit lichtdurchlässigen Schlitzen 37 versehen ist. Durch jeweils einen dieser Schlitze 37 fällt das Licht von einer Lampe 38 auf einen Fotoempfänger 45 und erzeugt in diesem in Abhängigkeit vond er Frequenz der Zählscheibe 36 Spannungsimpulse, die in einem Verstärker 39 verstärkt über einen Teiler 40 einem phasenempfindlichen Frequenzregler 41 zugeführt werden. Der Frequenzregler 41 ist ausserdem mit einem Signalaufnehmer 42, der dem Schwingungsaufnehmer 27 in Fig. 2 entspricht (Differenzfotoempfänger 25 in Fig. 1)

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über einen Verstärker 43 verbunden und erhält vom Teiler 40 wie vom Signalaufnehmer 42 elektrische Signale. Über einen Gleichspannungsverstärker 44 ist der Frequenzregler 41 an den Motor 19 angeschlossen. Den Verstärkern 39 und 43 5 kann jeweils ein Analog-Digital-Wandler nachgeordnet sein. Die mechanischen Schwingungen des Index 4 (Fig. I) werden durch den Signalaufnehmer 42 in elektrische Signale der Frequenz fj umgewandelt und über den Verstärker 43 dem Frequenzregler 41 zugeführt. Eine durch die Drehzahl des Mo-io tors 19 bestimmte Frequenz fz, wird über die Zählscheibe 36, den Fotoempfänger 45 und den Verstärker 39 hergeleitet. Der Teiler 40 bewirkt durch Frequenzteilung eine Frequenz f2, die auf fj abgestimmt ist und in den Frequenzregler 41 gelangt. Der Frequenzregler 41 erzeugt je nach der Übereinstimmung 15 der Frequenzen fj und fz an seinem Ausgang ein Gleichspannungssignal zur Nachsteuerang der Motordrehzahl. Bei einer Gleichheit beider Frequenzen f; und fz ergibt sich eine Regelspannung 0.

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1 Blatt Zeichnungen