DD215159A1 - Messeinrichtung zur optoelektronischen lagebestimmung eines aufgeweiteten kohaerenten lichtbuendels - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Einrichtung zur Kontrolle und Messung der Lageabweichung einjustierter aufgeweiteter kohaerenter Lichtbuendel vorrangig Laserstrahlen in einer Zielebene mit ortsveraenderlicher einfacher Anzeige der Abweichung auf einem Quasileuchtbandkrez mit dem Ziel, bei Messungen im Bereich zwischen Laserstrahlquelle und Zielebene die Fluchtstrahlkontrolle nahe dem Messort unmittelbar durchfuehren zu koennen. Die erfindungsgemaesse Einrichtung besteht aus einem in der Fluchtachse angeordneten Zweikoordinatenempfaenger, der die der Strahlauswanderung entsprechenden Lichtenergiedifferenz in proportionale elektrische Groessen umwandelt, die nach Verstaerkung und Bewertung visuell als aufleuchtender Teil der in dem Quasileuchtbandkreuz angeordneten Leuchtdioden als richtungsabhaengige Abweichung in zwei Koordinaten angezeigt wird.

Description

Titel der Erfindung '

Meßeinrichtung zur optoelektronischenLagebestimmung eines aufgeweiteten kohärenten LiGhtbündels

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung zur optoelektronischen Lagebestimmung eines aufgeweiteten kohärenten Lichtbündels zur Kontrolle und Messung der -Lageabweichung. von Fluchtlinien, vorrangig von durch Laser ausgesendeten aufgeweiteten kohärenten Lichtstrahlen in der Zielebene senkrecht zur Pluchtachse, deren Einsatz vorzugsweise bei der Durchführung von Fluchtungen, Positionierungen und Ermittlung von Abständen zu 0. g. Fluchtlinien geeignet ist»

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Geräte und Vorrichtungen mit denen die Pluchtachse bzw. Lageabweichung der Fluchtachse in der Zielebene aufgeweiteter kohärenter Lichtbündel, vorrangig Laserstrahlen optoelektronisch bestimmt wird, werden in verschiedenen Ausführungen, vorzugsweise als Fluchtungs- und Richtungsprüfgeräte angewendet.

Charakteristisch für die bekannten technischen Lösungen ist, daß diese optoelektronischen Vorrichtungen zur Strahllagebestisnmung sowohl auf die einzelnen Verfahren, die zur Verringerung des Einflusses der Umweltfaktoren

auf den Laserstrahl entwickelt wurden, als- auch auf die Verwendung spezieller optischer Anordnungen und spezifischer elektronischer Bauelemente zugeschnitten sind. Aus der Literatur und einschlägigen Fachzeitschriften ist eine elektronische Schaltungsanordnung mit einer Vierquadrantenfotodiode zur Umwandlung der Lichtleistung in elektrische Größen als Hulldetektor sowie im Zusammenhang mit einem Laser-Geradheitsmeßs^stem eine elektronische Auswerteeinheit miteinem speziellen Vier-. quadrantenempfanger mit Fotodioden bekannt.

Bekannt, ist weiterhin ein elektronischer Empfänger mit Vierschichtdioden als Fulldetektor sowie auf spezielle Verfahren zugeschnittene komplizierte und;aufwendige

·.- Geräte wie z. B. na Gh DE-OS 15 93 480, DE-A3 20.00 828 und DE-OS 22 08 004.

Dabei sind die zur Verstärkung der durch die optoelektronischen Wandler abgegebenen elektrischen Größen zu- ' .-.-sammenwirkenden Baustufen wie z. S* Vorverstärker, Differenzverstärker und Anzeigeverstärker als Stand der Technik einzuordnen, wobei die Meßwertanzeige über herkömmliche Zeigerinstrumente realisiert wird. Alle diese Schaltungaanordnungen gewährleisten bei großen gerätetechnischen Aufwand eine hohe Meßgenauigkeit der Lageabweichungen von Laserstrahlen, aber deren An-Wendung bei Meßverfahren mit mittleren Genauigkeitsforderungen als Laserstrahlkontrolleinrichtung ökonomisch nicht vertretbar ist.

Einrichtungen zur Leuchtband-Meßwertanzeige sind als eigenständige elektronische Lösungen bekannt.

In der DE-AS 22 33 765 wird eine Einrichtung zur Anzeige einer Meßspannung in Form eines Leuchtbandes beschrieben, dessen Länge der Meßspannung proportional ist und aus zahlreichen aneinandergereihten Leuchtsegmenten besteht, die über zugehörige Schalter mit einer Erregerspannung verbunden sind, wobei jeder dieser Schalter als Komparator wirkt, der eine dem jeweiligen Leucht-

segment zugeordnete Referenzspannung mit der Meßspannung vergleicht und das Leuohtsegment an eine Energiespannung legt, wenn die Meßspannung größer als die Referenzspannung ist. nachteilig bei dieser Lösung ist, daß der Meßwert.nur in einer Ordinate angezeigt wird und einen hohen gerätetechnischen Aufwand erfordert.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung "besteht darin, eine Meßeinrichtung zur optoelektronischen Lagebestimmung von aufgeweiteten ko-TO härenten Lichtbündeln, vorzugsweise Laserstrahlen au schaf- J. fen, die mit erheblich geringeren gerätetechnischeu Aufwand herzustellen ist und bei einfacher Bedienung auch im praktischen Betriebseinsatz die geforderte Meßgenauiglceit sichert.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringen ge- : rätetechnischen Aufwand die Lage eines-kohärenten Lichtbündels optoelektronisch in zwei Koordinaten zu erfassen, geringe Abweichungen vom Zielpunkt auf der gesamten Länge

PQ· dea Lichtbündels sichtbar darzustellen und Überschreitungen >, des zulässigen Toleranzbereiches anzuzeigen· Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem Empfänger je zwei im Abstand des halben Lichtbündeldurchmessers paarweise in der x- und j-Achse konzentrisch zu einem Mittelpunkt M angeordnete Potodioden senkrecht aufeinanderstehend angeordnet sind, wobei die auf die paarweise gegenüberstehenden Fotodioden auftreffende Strahlungsenergiedifferena, die mit einer elektronischen Schaltung in eine analoge elektrische Größe umgewandelt, ein Maß für die Abweichung in x- und j-Richtung vom Mittelpunkt M darstellt, das auf einen mit Lichtemitterdioden aufgebauten Quasileuchtbandkreuz visuell mit Toleranzbereichsgrenze und -Überschreitung einstellbar angezeigt wird.

Auf dem Leuchtbandkreuz ist die Richtungsabweichung eines nach dem Reflexionsverfahren einjustierten kohärenten Lichtbündels mit Amplitudenabhängigkeit der Strahlungsenergie senkrecht zur Ausbreitungsrichtung durch Länge und Richtung der aufleuchtenden Leuchtbänder in x- und j-Richtung ablesbar, wobei die Lichtbandlänge die Auflösung der Anzeige beeinflußt und Toleranzbereichsüberschreitungen richtungsabhängig angezeigt werden. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß unmittelbar vor, zwischen und nach Meßvorgängen mit einem kohärenten Lichtbündel, vorzugsweise aufgeweiteten Laserstrahl, die Strahllage und damit die Richtungsabweichungen ständig W kontrollier- und meßbar sowie über größere Entfernungen visuell einfach ablesbar gestaltet ist und damit Strahllagekontrolle und Meßrorgang an beliebiger Stelle des Lichtbündels vom gleichen Ort erfolgen kann* Ein Einsatz als Meßeinrichtung zur Strahlmittelpunktbestimmung über die gesamte Liehtbündeilänge ist denkbar. Insgesamt wird mit dieser Meßeinrichtung bei: geringen technisch-ökonomischen Aufwand die Lage des aufgeweiteten kohärenten Lichtbündels ständig meß- und kontrollfähig gestaltet.

Ausführungsbeispiel

' Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbei-3piel näher erläutert.

Pig. 1 zeigt das Prinzip der Meßeinrichtung

Fig. 2 zeigt schematisch die Anordnung der Fotodioden

Pig. 3 zeigt schematisch das Quäsileuchtbandkreuz

Pig. 4 zeigt das elektrische Blockschaltbild

Das in der Pig. .1 dargestellte Prinzip der Meßeinrichtung . zeigt die Anordnung des Empfängers 1 im kohärenten kreisförmigen Lichtbündel und die über ein flexibles 'Kabel 2 angeschlossene ortsveränderliche Anzeigeeinheit 3.

Am Empfänger ist stirnseitig eine Halterung 4 wahlweise für Justagespiegel oder Abschirmung 5 gegen Premdlicht befestigte In Pig. 2 ist der Empfänger 1 mit der paarweisen konzentrischen Anordnung der Fotodioden 6 um den Mittelpunkt M der

Q5 x- und y-Achae dargestellt. Die in Pig. 3 gezeigte Vorderansicht der Anzeigeeinheit 3 wird bestimmt durch die aus Leuchtdioden 7 bestehenden Quasileuchtbänder 9 mit Mittel-' punktanzeige 8, die ein Zielkreuz bilden. Die Quasileuchtbänder 9 sind entsprechend den Meßachsen des Smpfängers 1 angeordnet mit Toleranzbereichsüberschreitungsanzeige 10 und mit Warnblinkanzeige 13 für nicht zulässige Betriebsbedingungen.

: Aus den in Pig. 4 gezeigten Blockschaltbild ist die elektrische Punktion der Heßanordnung ersichtlich. Der Smpfänger 1, in dem die auf die vier Fotodioden 6 auftreffende

Strahlungsenergie in eine dieser proportionale elektrische Größe umgewandelt wird, ist über ein:flexibles Kabel 2 mit den vier Eingangskanälen der Anzeigeeinheit 3 gekoppelt, in der durch die Bewertungsschaltung, bestehend aus den Differenzverstärkern horizontal/vertikal, mit.Toleranzbereichseinstellung, die der Strahlabweichung in x- and j-Richtung proportionale Spannung erzeugt wird. Die Aussteuerbaugruppen für horizontale und vertikale Strahlauslenkung bewirken ein Aufleuchten der im Bereich

-25 11 und 12 angeordneten Leuchtdioden, wobei die aufleuchtenden Bereiche der Quasileuchtbänder 9 die Größe der Strahlauswanderung im eingestellten Gesanittoleranzbereich richtungs abhängig anzeigen. .'. '.. .. Stimmt die Lage des Lichtbündels in der Zielebene mit der vorher einjustierten Lage des Smpfängers 1 überein, leuchtet die Mittelpunktanzeige 8 auf, eine Überschreitung des zulässigen Toleranzbereiches läßt die betreffende Toleranzbereichsüberschreitungsanzeige TO aufleuchten. Nichtzulässige Betriebsbedingungen werden durch die Warnblinkanlage 13 angezeigt.

Claims (2)

1. Erf indungsansprach

   1. Meßeinrichtung zur optoelektronischen Lagebestimmung eines aufgeweiteten kohärenten Lichtbündels, vorzugsweise durch Laserstrahl erzeugter Fluchtachse in einer Zielebene senkrecht zur Fluchtachse dadurch ge- - kennzeichnet, daß in einem Empfänger (1) je zwei im Abstand des halben Strahlbündeldurohmessers konzentrisch zum Mittelpunkt (M) senkrecht aufeinanderste-. hende Fotodioden (6) angeordnet sind, wobei die zwei paarweise senkrecht zueinander im Empfänger (1) angeordneten; Fotodioden ein in der Zielebene um den Mt-

   . telpunkt (M) beliebig einstellbares Zweikoordinatenmeßsystem bilden, der Empfänger (1) mit der ortsveränderlichen Anzeigeeinheit (3) durch ein flexibles Kabel (2) elektrisch verbunden ist und das auf der Frontplatte der Anzeigeeinheit (3) eis in gleicher Koordinatenlage angeordnetes, aus Leuchtdioden bestehendes Quasileüchtbandkreuz (9), die Strahllage mit vom 2oleranzbereich und Leuchtdiodenansahl abhängiger Auflösung meßbar anzeigt. .
2. 2. Meßeinrichtung nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß die in einer Ebene angeordneten Fotodioden (6) des elektrisch auf den Mittelpunkt (M) abgeglichener! Empfängers(1) mit einem einsetzbaren planparallelen Spiegel senkrecht zur Strahlachse justiert sind.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen I