CH670907A5

CH670907A5 -

Info

Publication number: CH670907A5
Application number: CH4524/85A
Authority: CH
Inventors: Bernhard F Dr Gaechter
Original assignee: Wild Heerbrugg Ag
Priority date: 1985-10-21
Filing date: 1985-10-21
Publication date: 1989-07-14
Also published as: DE3600859A1; IL80358A0; FR2588952A1; JPS63501592A; WO1987002450A1; EP0243385A1

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Winkelübertragung zwischen zwei Vorrichtungen an verschiedenen Stand2 DESCRIPTION The invention relates to a method for transmitting angles between two devices at different stands 2

orten, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Das Verfahren und die Vorrichtung finden beispielsweise Anwendung für die berührungslose Übertragung eines Azimutwinkels, wie dies z. B. im Gebiet der Geodäsie, der s Navigation, für die Koordinatenübertragung an Werkzeugmaschinen und in ähnlichen Anwendungsfällen erforderlich ist. locate, and a device for performing this method. The method and the device are used, for example, for the contactless transmission of an azimuth angle, as is the case, for. B. in the field of geodesy, s navigation, is required for coordinate transfer to machine tools and similar applications.

Bisher bekannte Verfahren und Vorrichtungen zur berührungslosen Winkelübertragung beruhen auf dem Prinzip der io Autoreflexion oder der Autokollimation, bzw. auf dem Prinzip der Kollimation. Bei der Autoreflexion werden ein Beobachtungsfernrohr sowie ein am zweiten Standort angeordnetes Prisma durch Drehen oder Verschieben grob aufeinander vorausgerichtet, bis sich das Fernrohr innerhalb 15 eines parallelen Streifens befindet, welcher rechtwinkling zur Prismendachkante verläuft. Die Breite des genannten parallelen Streifens entspricht dabei der Dachkantenlänge des Prismas. Zur Übertragung eines auf die geographische Nordrichtung bezogenen Azimuts muss die Prismendach-20 kante horizontal sein und sie muss einen festen Bezug zur Gerätereferenz eines mit dem Prisma verbundenen Gerätes haben. Ein vom Fernrohr zum Prisma geleiteter Strahl wird in diesem so reflektiert, dass er in der Ebene, die von diesem Strahl selbst und der Prismenkante aufgespannt wird, wieder 25 austritt, das heisst dass der Strahl azimutal abgelenkt wird und vertikal immer unter demselben Winkel zurück kommt wie er ins Prisma eintritt. Previously known methods and devices for contactless angle transmission are based on the principle of auto reflection or autocollimation, or on the principle of collimation. In the case of auto reflection, an observation telescope and a prism arranged at the second location are roughly aligned with one another by rotating or sliding until the telescope is located within a parallel strip which runs at right angles to the edge of the prism roof. The width of the parallel strip mentioned corresponds to the length of the roof edge of the prism. To transmit an azimuth related to the geographic north direction, the prism roof 20 edge must be horizontal and it must have a fixed reference to the device reference of a device connected to the prism. A beam directed from the telescope to the prism is reflected in it in such a way that it emerges again in the plane spanned by this beam itself and the prism edge, i.e. the beam is deflected azimuthally and always comes back vertically at the same angle how he enters the prism.

Zum Übertragen des Azimuts vom Prisma auf den Fernrohrstandort wird das fernrohr so lange azimutal verdreht, 30 bis das Bild des Fernrohrs bzw. eines Beobachtungstheodoliten, welches im Prisma sichtbar ist, genau symmetrisch zum vertikalen Strich eines im Fernrohr bzw. im Theodoliten angeordneten Fadenkreuzes liegt. Ist dies der Fall, steht die Zielachse genau senkrecht zur Dachkante des Prismas. 35 Dieses für einen Bediener relativ einfache Verfahren ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, dass die Mess- bzw. Übertragungsdistanz von der minimalen Zielweite des auf die doppelte Zieldistanz eingestellten Fernrohrs abhängt. Diese minimale Zielweite reicht für normale Fernrohre nicht bis 40 auf eine Distanz unterhalb von ca. 1 m. Für derartig kurze Distanzen, wie sie beispielsweise bei der Einrichtung bzw. Vermessung von Werkstücken an Werkzeugmaschinen beherrscht werden müssen, ist diese Messmethode daher nur schlecht bzw. nicht geeignet. Ferner ist die Methode wegen 45 des Prinzips der Autoreflexion relativ ungenau, da die Autoreflexionsbedingung aus physikalischen Gründen nicht besonders scharf definiert ist. Obwohl diese Methode für Grobmessungen durchaus ihren Zweck erfüllt, ist sie für Präzisionsmessungen nicht gut geeignet. To transfer the azimuth from the prism to the telescope location, the telescope is rotated azimuthally until the image of the telescope or an observation theodolite that is visible in the prism is exactly symmetrical to the vertical line of a crosshair arranged in the telescope or in the theodolite. If this is the case, the target axis is exactly perpendicular to the roof edge of the prism. 35 This method, which is relatively simple for an operator, has the disadvantage, however, that the measurement or transmission distance depends on the minimum target range of the telescope set to twice the target distance. For normal telescopes, this minimum target range does not reach 40 to a distance below approx. 1 m. For such short distances, as they have to be mastered, for example, when setting up or measuring workpieces on machine tools, this measurement method is therefore poorly or not suitable. Furthermore, because of the principle of auto reflection, the method is relatively imprecise, since the auto reflection condition is not particularly sharply defined for physical reasons. Although this method serves its purpose for rough measurements, it is not well suited for precision measurements.

so Beim Prinzip der Autokollimation wird ein Fernrohr auf unendlich fokussiert, wobei ein Fadenkreuz über den Kollimator und einen davor stehenden senkrecht zur optischen Achse justierten Planspiegel auf sich selbst abgebildet wird. Zur Übertragung eines Azimutwinkels genügt es, wenn das 55 Bild des Fadenkreuzes mit dem Fadenkreuz selbst nur in einer Achse, zum Beispiel nur in der vertikalen Linie, zur Deckung gebracht wird. Die Autokollimation eignet sich für relativ kurze Zielweiten. Für den Benutzer ist die Bedingung jedoch schwieriger einzustellen als die Autoreflexion. Das fio Prinzip der Autokollination stellt daher höhere Ansprüche an den Bediener. so With the principle of autocollimation, a telescope is focused on infinity, with a crosshair over the collimator and a plane mirror in front of it that is adjusted perpendicular to the optical axis. To transmit an azimuth angle, it is sufficient if the image of the crosshair is only aligned with the crosshair in one axis, for example only in the vertical line. Autocollimation is suitable for relatively short target ranges. For the user, however, the condition is more difficult to set than the auto reflection. The fio principle of autocollination therefore places higher demands on the operator.

Bei der Kollimation schliesslich werden zwei Fernrohre zueinander kollimiert, worauf sich der auf eine äussere Referenz, z. B. auf die Nordrichtung bezogene Winkel vom einen 65 Gerät auf das andere übertragen lässt. Finally, during the collimation, two telescopes are collimated to each other, whereupon the reference to an external reference, for. B. related to the north direction angle from one 65 device to the other.

Alle diese geschilderten Verfahren bzw. Vorrichtungen bedingen eine mechanische gegenseitige Ausrichtung und eventuell Verschiebung der beteiligten Instrumente oder All of the described methods and devices require mechanical mutual alignment and possibly displacement of the instruments or involved

Geräte. Damit besteht eine erhebliche Störungsgefahr bei Verschmutzung mindestens eines der beteiligten Geräte. Ferner sind die Geräte und damit das Messverfahren selber störanfällig gegen mechanische Erschütterungen, weshalb sich derartige Messverfahren im rauhen Einsatz, insbesondere bei bestehender Verschmutzungsgefahr, für schnelle und zuverlässige Präzisionsmessungen wenig eignen. Ferner kann die Genauigkeit der Einstellung über längere Zeit nur ungenügend erhalten bleiben. Schliesslich ist der Messvorgang selbst zeitaufwendig. Eine Automatisierung wäre sehr aufwendig. Equipment. There is therefore a considerable risk of malfunction if at least one of the devices involved is contaminated. Furthermore, the devices and thus the measuring method itself are susceptible to mechanical shocks, which is why such measuring methods are not very suitable for fast and reliable precision measurements in rough use, especially when there is a risk of contamination. Furthermore, the accuracy of the setting can only be inadequately maintained over a long period of time. Finally, the measurement process itself is time consuming. Automation would be very complex.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit welchen eine rasche und zuverlässige Winkelübertragung der geschilderten Art möglich ist, ohne dass die Gefahr von Störungen oder Ausfällen bzw. Fehlübertragungen besteht. It is an object of the present invention to provide a method and a device with which a rapid and reliable angle transmission of the type described is possible without the risk of malfunctions or failures or incorrect transmissions.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die in den Patentansprüchen 1 und 7 definierten Merkmale gelöst. This object is achieved according to the invention by the features defined in claims 1 and 7.

Der Vorteil der erfinderischen Massnahmen liegt im wesentlichen in der hohen Stabilität der Messgenauigkeit, ohne dass eine Rekalibrierung erforderlich ist, sowie in dem sehr schnellen und automatisch ausführbaren Messvorgang selbst. Die Messung kann in Bruchteilen von Sekunden erfolgen. Ferner ist es nicht mehr erforderlich, irgendwelche Geräteoder Instrumententeile mechanisch zu bewegen, so dass auch keine Verschmutzungs- oder Abnützungseffekte zu befürchten sind. The advantage of the inventive measures lies essentially in the high stability of the measurement accuracy, without the need for recalibration, and in the very fast and automatically executable measurement process itself. The measurement can be carried out in fractions of a second. Furthermore, it is no longer necessary to move any equipment or instrument parts mechanically, so that there is no fear of contamination or wear and tear.

Im folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention is explained in more detail below with the aid of preferred exemplary embodiments with the aid of the drawings. Show it:

Fig. 1 Den schematisierten Strahlengang zweier auf das gleiche Azimut auszurichtender Geräte, 1 shows the schematic beam path of two devices to be aligned to the same azimuth,

Fig. 2 zwei Fernrohre von denen sich die optische Achse des einen im Blickfeld des anderen befindet, zur Übertragung einer ein Azimut definierenden Richtung, 2 two telescopes, of which the optical axis of one is in the field of view of the other, for transmitting a direction defining an azimuth,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem Reflexionsprisma und einer Mehrfach-Kollimator-Anordnung, 3 shows a second exemplary embodiment with a reflection prism and a multiple collimator arrangement,

Fig. 4 eine Anordnung nach den Prinzipien gemäss Fig. 3, zur gleichzeitigen Übertragung von zwei Winkeln, 4 shows an arrangement according to the principles of FIG. 3, for the simultaneous transmission of two angles,

Fig. 5 den Strahlengang eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, zur Erläuterung des Messvorganges, 5 shows the beam path of a preferred exemplary embodiment to explain the measuring process,

Fig. 6A-C die in den Strahlengang der Messvorrichtung gezeichneten Codemuster und deren Bilder für verschiedene Messkonfigurationen, und 6A-C the code patterns drawn in the beam path of the measuring device and their images for different measurement configurations, and

Fig. 7 eine Auswertevorrichtung zur Verarbeitung der von den Detektorzellen gemäss Fig. 5 gelieferten Signale. 7 shows an evaluation device for processing the signals supplied by the detector cells according to FIG. 5.

Wie die folgende ausführliche Beschreibung anhand einzelner bevorzugter Vorrichtungen zeigt, beruht das Prinzip der Winkelübertragung von einem ersten Gerät auf ein zweites auf der Messung einer Ablage, die bei der Übertragung eines geometrischen Codemusters zwischen einem ersten und einem zweiten Gerät auftritt. Die in einem der beiden Geräte erfasste Ablage wird von einer Gruppe von Detektorzellen erfasst und einer analytischen Signalverarbeitung unterzogen. Als Ergebnis einer solchen Signalverarbeitung erhält man direkt die vom ersten auf das zweite Gerät übertragene Richtungsinformation, z. B. eine auf eine gemeinsame Referenz bezogene Winkelinformation. Wie sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung ergibt, lässt sich nach den gleichen Prinzipien nicht nur ein einziger Winkel, beispielsweise ein Azimutwinkel, übertragen, sondern bei geringfügiger Anpassung der verwendeten Vorrichtung zusätzlich ein zweiter Winkel, z.B. ausser dem erwähnten Azimut auch ein zugeordneter Elevationswinkel. As the following detailed description using individual preferred devices shows, the principle of angular transmission from a first device to a second is based on the measurement of a deposit which occurs when a geometric code pattern is transmitted between a first and a second device. The storage area recorded in one of the two devices is recorded by a group of detector cells and subjected to analytical signal processing. As a result of such signal processing, the direction information transmitted from the first device to the second device, e.g. B. an angle information related to a common reference. As can be seen from the following detailed description, not only a single angle, for example an azimuth angle, can be transmitted according to the same principles, but also a second angle, e.g. in addition to the azimuth mentioned, also an associated elevation angle.

Anhand von Figur 1 wird zunächst das Prinzip der verwendeten Winkelübertragung zwischen zwei Geräten erläutert. The principle of the angle transmission used between two devices is first explained with reference to FIG. 1.

670907 670907

Ein Fernrohr 1 ist gegenüber der Nordrichtung N unter einem Azimut 'phi 1' ausgerichtet. Der gleiche Winkel soll auf ein zweites Gerät 2 übertragen werden, welches jedoch noch unter dem Azimut 'phi 2' gegenüber der Nordrichtung N steht. Das zweite Gerät kann mit einer Richtvorrichtung verbunden sein, z. B. mit einer scharf bündelnden Richtantenne, wie sie für Satellitenfunk eingesetzt wird. Ausser dieser erwähnten Richtvorrichtung könnten auch beliebige andere Elemente, z. B. einstellbare Teile einer Werkzeugmaschine, mit dem zweiten Gerät gekoppelt bzw. verbunden sein. Die Fehlweisung des zweiten Gerätes macht sich gemäss Figur 1 in einer Winkelabweichung 'delta' zwischen den beiden optischen Achsen der Geräte bemerkbar. A telescope 1 is oriented towards the north direction N under an azimuth 'phi 1'. The same angle is to be transferred to a second device 2, which, however, is still under the azimuth 'phi 2' with respect to the north direction N. The second device can be connected to a straightening device, e.g. B. with a sharply focused directional antenna, as used for satellite radio. In addition to this mentioned straightening device, any other elements, e.g. B. adjustable parts of a machine tool, coupled or connected to the second device. According to FIG. 1, the misdirection of the second device is noticeable in an angular deviation 'delta' between the two optical axes of the devices.

Zur Übertragung von Winkeln, welche auf eine gemeinsame Referenz bezogen sind, z. B. von Azimutwinkeln, genügt es, die Richtungsinformation des ersten Gerätes auf das zweite zu übertragen, also den Winkel 'delta' als Messkriterium für die Winkelübertragung zu verwenden. Zur Erfassung dieser Winkelabweichung 'delta' werden, wie in Fig. 2 gezeigt, zwei Fernrohre 1 und 2 zunächst grob aufeinander ausgerichtet. Zur Erleichterung der Ausrichtung ist das Fernrohr 1 mit einem Öffnungswinkel '2 alpha' versehen, während ein zum zweiten Gerät gehörendes zweites Fernrohr einen zweiten Öffnungswinkel '2 beta' aufweist. For the transmission of angles which are related to a common reference, e.g. B. of azimuth angles, it is sufficient to transfer the direction information of the first device to the second, that is, to use the angle 'delta' as a measurement criterion for the angle transmission. To detect this angular deviation 'delta', two telescopes 1 and 2 are initially roughly aligned with one another, as shown in FIG. 2. To facilitate alignment, the telescope 1 is provided with an aperture angle '2 alpha', while a second telescope belonging to the second device has a second aperture angle '2 beta'.

Dann wird erfindungsgemäss vom ersten Fernrohr i ein lineares Codemuster 3, z. B. ein Strichcode, in die Bildebene des zweiten Fernrohrs 2 übertragen. Befinden sich die Fernrohre nicht in Flucht, d. h. stehen ihre optischen Achsen unter einem Winkel 'delta' zueinander versetzt, wird im zweiten Fernrohr das Bild des Codemusters um einen bestimmten Betrag seitlich verschoben abgebildet. Diese Verschiebung wird durch eine Gruppe von Detektorzellen 3 A, 3B, 3C... erfasst und in einer Signalverarbeitungseinrichtung aufbereitet. Aus der Signalverarbeitung ergibt sich das Mass der Abweichung des Codemuster-Bildes in der Bildebene des zweiten Fernrohres gegenüber einem vorgegebenen Referenzwert, bei welchem die Geräte aufeinander ausgerichtet sind. Das erhaltene Detektor-Signal zeigt also Übereinstimmung bzw. das Mass der Abweichung von einer zu übertragenden Richtung bzw. von einem zu übertragenden Winkel an. Then, according to the invention, a linear code pattern 3, e.g. B. a bar code in the image plane of the second telescope 2. If the telescopes are not in flight, i. H. If their optical axes are offset from each other at an angle 'delta', the image of the code pattern is shown laterally shifted by a certain amount in the second telescope. This shift is detected by a group of detector cells 3 A, 3B, 3C ... and processed in a signal processing device. The signal processing results in the measure of the deviation of the code pattern image in the image plane of the second telescope from a predetermined reference value at which the devices are aligned with one another. The detector signal obtained thus indicates agreement or the extent of the deviation from a direction to be transmitted or from an angle to be transmitted.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Winkelübertragung mit einer Sendeoptik 10, einem drehbaren Dachkantprisma 11 und einem oder mehreren Empfangs-Kollimatoren 12A, 12B, 12C, wobei jeder der Kollimatoren mit einer Gruppe von Detektorzellen 13, 14,15 versehen ist. Von der Sendeoptik 10 wird ein linearer Code 16, z. B. ein Strichcode, mit Hilfe einer Lichtquelle 17 auf das Dachkantprisma 11 übertragen und von diesen in die EmpfangsKollimatorvorrichtung 12 reflektiert. Abhängig von der Drehposition, also der Winkelorientierung des Dachkantprismas 11 erscheint das Bild des von der Sendeoptik 10 gesendeten Codemusters im Empfangskollimator 12 als unterschiedliches Bild, und zwar unter einer seitlichen Verschiebung, die der Änderung der Drehposition des Dachkantprismas gegenüber einer Referenzposition entspricht. 3 shows a further exemplary embodiment of a device for angular transmission with a transmission optics 10, a rotatable roof prism 11 and one or more reception collimators 12A, 12B, 12C, each of the collimators being provided with a group of detector cells 13, 14, 15. A linear code 16, e.g. B. a bar code, transmitted to the roof prism 11 with the aid of a light source 17 and reflected by this into the receiving collimator device 12. Depending on the rotational position, i.e. the angular orientation of the roof prism 11, the image of the code pattern sent by the transmitting optics 10 appears in the receiving collimator 12 as a different image, namely with a lateral shift that corresponds to the change in the rotational position of the roof prism compared to a reference position.

Die von der Kollimatorenvorrichtung 12 und den Detektorgruppen 13,14,15 erfassten Signale werden einer Signalverarbeitungsvorrichtung zugeführt, auf welche an späterer Stelle eingegangen wird. Von dieser Signalverarbeitungsvorrichtung wird die Ablage des empfangenen Strichcode-Bildes von einer Referenzposition automatisch erfasst und als Winkelablage des Prismas 11 erkannt, bzw. als Korrektursignal zum Nachführen einer mit dem Prisma 11 verbundenen Vorrichtung abgegeben. The signals detected by the collimator device 12 and the detector groups 13, 14, 15 are fed to a signal processing device, which will be discussed later. This signal processing device automatically detects the storage of the received bar code image from a reference position and recognizes it as an angular storage of the prism 11, or emits it as a correction signal for tracking a device connected to the prism 11.

In Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels ist gemäss Figur 4 eine Vorrichtung, deren Winkelposition übertragen bzw. erfasst werden soll, mit einem Spiegel 20 versehen. Der In a modification of this exemplary embodiment, according to FIG. 4, a device whose angular position is to be transmitted or recorded is provided with a mirror 20. The

3 3rd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

670 907 670 907

Spiegel 20 wird von einer Sendeoptik 21 angestrahlt, welche den Code eines zweidimensionalen Codeträgers 16 überträgt. Von mindestens einer Kollimatoreinrichtung 22 wird das vom Spiegel 20 reflektierte Bild des Codemusters empfangen. Der Kollimatoreinrichtung 22 ist eine zweidimensional angeordnete Gruppe von Detektorzellen Array 23 nachgeordnet. Diese einzeln abtastbaren Detektorzellen dienen zum Erfassen einer zweidimensionalen Verschiebung des Codemusterbildes von einer Referenzposition. Mit dieser zweidimensionalen Verschiebung werden Positionsänderungen des Spiegels 20 sowohl in azimutaler als auch in einer zweiten Winkeldimension erfasst. Es ist also die kombinierte Erfassung der Azimut- und Elévation eines mit dem Spiegel 20 verbundenen Gegenstandes bzw. dessen gezielte Nachführung aufgrund gemessener Abweichungen möglich. Mirror 20 is illuminated by transmission optics 21, which transmit the code of a two-dimensional code carrier 16. The image of the code pattern reflected by the mirror 20 is received by at least one collimator device 22. The collimator device 22 is followed by a two-dimensionally arranged group of detector cells array 23. These individually scannable detector cells are used to detect a two-dimensional shift of the code pattern image from a reference position. With this two-dimensional displacement, changes in position of the mirror 20 are detected both in azimuthal and in a second angular dimension. Combined detection of the azimuth and elevation of an object connected to the mirror 20 or its targeted tracking based on measured deviations is therefore possible.

In Figur 5 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel anhand des Strahlengangs im einzelnen dargestellt. Die Optik 40 des Sendefernrohrs definiert die Sendeachse A, in deren Verlängerung sich in der Bildebene ein Codeträger 41 befindet, welcher mit einem Strichcode 42 versehen ist. FIG. 5 shows a preferred exemplary embodiment based on the beam path in detail. The optics 40 of the transmission telescope define the transmission axis A, in the extension of which there is a code carrier 41 in the image plane which is provided with a bar code 42.

Der Strichcode besteht beispielsweise aus einer nebeneinander angeordeten Folge vertikal verlaufender Balken, wobei die Balkenbreite und der seitliche Abstand der Balken als richtungsspezifische Codierungsparameter dienen. Die Balken des Codes, die wie auf einer Skala angeordnet sind, enthalten eine Information über die genaue Position längs der «Skala». Jeder willkürlich aus der «Skala» herausgegriffene Bereich erlaubt bei Kenntnis des Codes die genaue Bestimmung der Bereichsposition auf der «Skala». Im geschilderten Beispiel ist der Code auf einem transparenten Codeträger 41 aufgebracht. Der Codeträger 41 wird durch eine dahinter befindliche Lampe 43 ausgeleuchtet. Je höher die Anforderungen an die Messgenauigkeit der Einrichtung sind, desto feiner ist die Unterteilung des Codes auf dem Codeträger 41 zu wählen und desto kürzer auch die Wellenlänge der zur Ausleuchtung verwendeten Lichtquelle 43. Zur weiteren Verbesserung der Messgenauigkeit trägt die Güte der verwendeten Sendeoptik sowie deren grosse Apertur bei. The bar code consists, for example, of a sequence of vertically running bars arranged side by side, the bar width and the lateral spacing of the bars serving as direction-specific coding parameters. The bars of the code, which are arranged as if on a scale, contain information about the exact position along the «scale». Each area selected arbitrarily from the "scale" allows the precise determination of the area position on the "scale" if the code is known. In the example described, the code is applied to a transparent code carrier 41. The code carrier 41 is illuminated by a lamp 43 located behind it. The higher the requirements for the measuring accuracy of the device, the finer the division of the code on the code carrier 41 is to be selected and the shorter the wavelength of the light source 43 used for the illumination. To further improve the measuring accuracy, the quality of the transmitting optics used and theirs large aperture at.

Auf der Empfängerseite befindet sich die Empfangsoptik The receiving optics are located on the receiver side

45, deren Achse B um den Winkel Delta gegenüber der Sendeachse A winkelversetzt ist. In einer Detektorvorrichtung 45, whose axis B is angularly offset from the transmission axis A by the angle delta. In a detector device

46, welche in der Bildebene der Empfängeroptik 45 angeordnet ist, wird der von der Sendeoptik 40 ausgesendete Code der Codescheibe 42 abgebildet. Entsprechend dem Winkelversatz 'delta' ist auch der Code auf der Detektorvorrichtung 46 winkelversetzt, was durch die einzelnen zur Detektorgruppe gehörenden Detektorzellen erfasst wird. Die von den Detektorzellen gelieferten Signale werden an eine Signalverarbeitungsvorrichtung 50 weitergegeben. 46, which is arranged in the image plane of the receiver optics 45, the code of the code disk 42 emitted by the transmitter optics 40 is imaged. Corresponding to the angular offset 'delta', the code on the detector device 46 is also angularly offset, which is detected by the individual detector cells belonging to the detector group. The signals supplied by the detector cells are forwarded to a signal processing device 50.

Die Lage bzw. die Abweichungen des Codemusters auf der Senderseite sowie des Codemuster-Bildes auf der Empfängerseite ist für die verschiedenen praktisch auftretenden Fälle in den Figuren 6A bis 6C dargestellt. In Fig. 6A befinden sich Sende- und Empfängerseite in perfekter Ausrichtung. Das von der Auswerteeinrichtung erfasste Codemuster-Bild liegt symmetrisch zur Mittellinie Y und lässt durch Zusammenfallen der Nullinie des Code-Bildes mit der als Referenz benutzten Mittellinie Y diesen Zustand erkennen. The position or the deviations of the code pattern on the transmitter side and of the code pattern image on the receiver side is shown in FIGS. 6A to 6C for the various practical cases. In Fig. 6A, the transmitter and receiver sides are in perfect alignment. The code pattern image captured by the evaluation device is symmetrical about the center line Y and this state can be recognized by the coincidence of the zero line of the code image with the center line Y used as a reference.

In Fig. 6B befindet sich die Achse der Sendeoptik um den Betrag 'delta' winkelversetzt zur Achse der Empfangsoptik. Dieser Zustand wird dadurch angezeigt, dass die Licht-Intensitätsverteilung des Codemusters in der Bildebene der Empfangsoptik symmetrisch um die Mittellinie Y verteilt ist, dass jedoch der Code selber seitlich versetzt erscheint. Der seitliche Versatz des Codes ist gegeben durch den Winkelversatz 'delta' multipliziert mit der Brennweite der Empfangsoptik. In FIG. 6B, the axis of the transmitting optics is angularly offset from the axis of the receiving optics by the amount 'delta'. This state is indicated by the fact that the light intensity distribution of the code pattern is symmetrically distributed around the center line Y in the image plane of the receiving optics, but that the code itself appears laterally offset. The lateral offset of the code is given by the angular offset 'delta' multiplied by the focal length of the receiving optics.

In Fig. 6C schliesslich verläuft die Achse der Sendeoptik zwar parallel zu derjenigen der Empfängeroptik, ist jedoch seitlich um einen gewissen Betrag versetzt. Dieser Zustand wird im Empfänger daran erkannt, dass die Intensitätsverteilung des Codemusters seitlich versetzt ist, aber der Code selber keinen Versatz erfährt. Finally, in FIG. 6C, the axis of the transmitting optics runs parallel to that of the receiving optics, but is laterally offset by a certain amount. This condition is recognized in the receiver by the fact that the intensity distribution of the code pattern is laterally offset, but the code itself is not offset.

Zur automatisierten Signalauswertung enthält die Signalverarbeitungsvorrichtung 50 einen Verstärker 51, eine Sample- and Hold-Schaltung 52 und einen nachgeschalteten Analog/Digital-Wandler, dessen Ausgang auf einen Rechner 53 geführt ist. Der Rechner vergleicht die vom Analog/ Digital-Wandler erhaltenen Werte mit den in eine Referenzspeicher 54 abgespeicherten Werten und zeigt das Ergebnis auf einer Anzeigevorrichtung 55 an. Die Anzeige auf der Anzeigevorrichtung 55 kann direkt in Winkelwerten erfolgen, also den Winkel 'delta' in Grad oder Neugrad angeben. Die Anzeige kann aber auch in codierter oder beliebiger anderer Form erfolgen. Ferner kann das codierte Signal als Nachführsignal für eine der beiden Fernrohreinrichtungen dienen, um diese auf eine vorgegebene Winkelposition einzustellen. For automated signal evaluation, the signal processing device 50 contains an amplifier 51, a sample and hold circuit 52 and a downstream analog / digital converter, the output of which is led to a computer 53. The computer compares the values obtained from the analog / digital converter with the values stored in a reference memory 54 and displays the result on a display device 55. The display on the display device 55 can take place directly in angle values, that is to say indicate the angle 'delta' in degrees or degrees. However, the display can also take place in coded or any other form. Furthermore, the coded signal can serve as a tracking signal for one of the two telescope devices in order to set them to a predetermined angular position.

Auf nähere Einzelheiten der Signalverarbeitungsvorrichtung 50 sei an dieser Stelle nicht eingegangen, da sie Gegenstand eines anderen Vorschlags der gleichen Anmelderin bilden. Further details of the signal processing device 50 will not be dealt with here, since they form the subject of another proposal by the same applicant.

Soll ausser einem ersten Winkel, z. B. einem Azimutwinkel, ein weiterer Winkel, z. B. ein zugehöriger Elevations-winkel, übertragen bzw. vermessen werden, kann anstelle eines eindimensionalen Codemusters, wie es oben beschrieben wurde, ein zweidimensionales Codemuster verwendet werden. Dieses wird von der Empfangseinrichtung nach den gleichen Prizipien ausgewertet, wie dies für den eindimensionalen Code beschrieben wurde. In addition to a first angle, e.g. B. an azimuth angle, another angle, e.g. B. an associated elevation angle can be transmitted or measured, a two-dimensional code pattern can be used instead of a one-dimensional code pattern, as described above. This is evaluated by the receiving device according to the same principles as described for the one-dimensional code.

Als Code-Muster wurden ein- oder zweidimensionale räumliche Muster beschrieben. Statt dessen lassen sich auch zeitlich codierte Muster verwenden, wobei die Sende- und Empfangseinrichtungen mit entsprechenden Mitteln zur Verarbeitung der zeitlich gestaffelten Signale auszurüsten sind. Alle solche Codes werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter dem Begriff «richtungsspezifische Code-Musterverstanden» . One- or two-dimensional spatial patterns were described as code patterns. Instead, time-coded patterns can also be used, with the transmitting and receiving devices having to be equipped with appropriate means for processing the time-graded signals. In the context of the present invention, all such codes are understood under the term “direction-specific code patterns”.

4 4th

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

B B

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

670907 PATENT CLAIMS

1. A method for transmitting an angle between two devices at different locations using optical instruments, characterized in that a direction-specific code pattern is sent from one device at the first location to the second device at the second location, the code being the angle information of the first The device is imprinted such that the image of the received code pattern is scanned in the receiving device and forwarded to a signal evaluation device for evaluation, that in the signal evaluation device, by comparison with predetermined or stored code reference values, shifts in the code pattern Image of these reference values are recognized and that the angle value to be transmitted is derived from the amount of such shifts by arithmetic operations.

2. The method according to claim 1, characterized in that the first device reflects a code signal received by a third device into the second device and thereby impresses its angular information on the code signal.

3. The method according to claim 1, characterized in that a one-dimensional spatial code is used as a code pattern, from whose displacement along the code axis and / or its intensity distribution on the receiver side, the desired angle information is obtained.

4. The method according to claim 1, characterized in that a two-dimensional code pattern is used for the simultaneous transmission of two angle information, wherein one angle information is assigned to each dimension.

5. The method according to claim 1, characterized in that the scanning of the received code pattern is carried out via a sensor arrangement adapted to the dimension of the code pattern used in parallel processing.

6. The method according to claim 1, characterized in that the scanning of the received code pattern is carried out in a serially operated scanner.

7. The device for performing the method according to claim 1, characterized in that the first device (2) is provided with a reflector (11; 20) which is connected to those parts of the device whose angular position to the second device (1) is to be transferred.

8. The device according to claim 7, characterized in that a third device for transmitting a code pattern is provided on the reflector of the first device (2) and that the second device is at least approximately in the reflection angle of the beam path for transmitting the code pattern.

9. The device according to claim 8, characterized in that the second and the third device are combined to form a structural unit.

10. The device according to claim 7, characterized in that a detector array is arranged in the image plane of the second device, the outputs of which are connected to a signal processing device (50) for deriving the transmitted angle values.