DD277507A1

DD277507A1 - DEVICE FOR CONTACTLESSLY MEASURING LENGTHS AND LENGTH CHANGES

Info

Publication number: DD277507A1
Application number: DD32251988A
Authority: DD
Inventors: Karl-Heinz Bechstein; Wolfgang Bernuth; Rainer Burgschat; Gert Ehlert; Guenther Schatter; Peter Schwesinger
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1988-12-02
Filing date: 1988-12-02
Publication date: 1990-04-04
Also published as: DE3922365A1

Abstract

Eine Einrichtung zum Messen von Laengen und Laengenaenderungen umfasst mindestens zwei am Messobjekt 14 angeordnete Reflektoren 12; 13, denen ueber einen Strahlenteiler 9 und Umlenkelemente 10; 11 Teillichtbuendel zugeleitet werden. Diese Reflektoren 12; 13 reflektieren die Lichtbuendel auf positionsempfindliche fotoelektrische Empfaenger 25; 26, die auf einer thermisch invarianten Platte 4 angeordnet und mit einer Auswerteeinrichtung 27 verbunden sind. Der Strahlenteiler 9 ist so aufgebaut, dass er Lage- und Richtungsaenderungen des von der Lichtquelle 7 ausgehenden Lichtbuendels kompensiert. Fig. 1A device for measuring lengths and changes in length comprises at least two reflectors 12 arranged on the measuring object 14; 13, which via a beam splitter 9 and deflecting elements 10; 11 Teilillichtbuendel be forwarded. These reflectors 12; 13 reflect the light beams on position sensitive photoelectric receivers 25; 26, which are arranged on a thermally invariant plate 4 and connected to an evaluation device 27. The beam splitter 9 is constructed so that it compensates for changes in position and direction of the Lichtbuendels emanating from the light source 7. Fig. 1

Description

Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Dio Erfindung betrifft oino Einrichtung zum beriihrungslosen Messen von Längen und Längenänderungen von Meßobjekten. Ihr Einsatzgobiot erstreckt sich auf Gebiete von Wissenschaft und Technik, vor allem auf solche Gebiete, in denen eine Messung von Längen und Längonänderungen infolge äußerer Belastungen der Meßobjekte notwendig ist, wie z. B. infolge äußerer Temperatur- odor Krafteinwirkung. Dio Einrichtung ist gooignet, das Spannungs-Dehnungs-Verhalten, das Kriechen, Schwinden oder dio Wärmoausdohnung von Materialion und Gegenständen vor allem im Bauwesen zu ermitteln.The invention relates to an oino device for non-contact measurement of lengths and changes in length of DUTs. Your Einsatzgobiot extends to areas of science and technology, especially in those areas in which a measurement of lengths and Längonänderungen due to external loads on the DUTs is necessary, such. B. due to external temperature odor force. The Dio device is gooignet, the stress-strain behavior, the creep, shrinkage or dio heat deraware of Materialion and objects mainly in the construction industry to determine.

Characteristic of the known state of the art

Optoelektronische Meßverfahren und Einrichtungen zum Bestimmen von Längen und Längenänderungen an belasteten Werkstoffprobon bieten oino Roiho von Vorteilen gegenüber mechanischen Vorfahren und Einrichtungen, wie gute l.angzoitstabilität, Rückwirkunf sfreiheit, günstigo Voraussetzungen für die Automatisierbarkeit u. a. m.Optoelectronic measuring methods and devices for determining lengths and changes in length of loaded Werkstoffprobon offer oino Roiho of advantages over mechanical ancestors and facilities, such as good l.angzoitstabilität, Rückwirkkunf freedom, favorable conditions for the automation and u. a. m.

Aus der DE-OS 2322804 und der DD-PS 209261 sind für derartige Messungen interferometrische Lasermeßsysteme auf der Basis der !nJororcnzstreifcnzählung bekannt, bei welchen ein Meßreflektor entlang der zu messenden Strecke geführt wird. Um eine hohe Meßgenauigkeit zu erreichen, muß der Reflektor mit hoher Genauigkeit unterbrechungs- und störungsfrei geführt und positioniert werden, was einen hohen technischen Aufwand bedeutet und eine reduzierte Meßdynamik ergibt. Die Vorrichtung gemäß der DD-PS 239657 zur Messung relativer Längenänderungen auf einer Prüfkörporoberfläche basiert auf der Erfassung der Kontraständerung von am Prüfling angebrachter Meßmarken. Die hierbei naturgemäß auftretenden Anwendungsprobleme bei unzureichender Beleuchtung bzw. Zugänglichkeit der Prüflingsoberfläche im Falle des Auftretens unterschiedlicher Medien im Strahlengang begrenzen die Applikationsbreite des entsprechenden Verfahrens und der Vorrichtung auf ausgewählte Einsatzfälle.DE-OS 2322804 and DD-PS 209261 disclose interferometric laser measuring systems on the basis of nanorestrict counting for such measurements, in which a measuring reflector is guided along the path to be measured. In order to achieve a high accuracy of measurement, the reflector must be performed with high accuracy interruption and trouble-free and positioned, which means a high technical complexity and results in a reduced measurement dynamics. The device according to DD-PS 239657 for measuring relative changes in length on a Prüfkörporoberfläche based on the detection of the change in contrast of attached to the test specimens. The case of naturally occurring application problems with insufficient illumination or accessibility of the specimen surface in the event of the appearance of different media in the beam path limit the range of application of the corresponding method and apparatus to selected applications.

Bei einem aus der DE-PS 3033103 bekannten Verfahren und einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind an einem Meßobjekt zwei Meßmarken angebracht, die von einer Lichtquelle beleuchtet werden und deren optische Abbilder zur Abstandmessung benutzt werden. Diese Meßeinrichtung wird auf das Meßobjekt aufgesetzt, und sie umfaßt eine optische Einrichtung mit zwei Mikroskopkanälen, derart, daß die Distanz der Achsen dieser Kanäle dem Anstand der Meßmarken bezogen auf den Meßbereich entspricht. Beide Mikroskopkanäle sind einem Okularabschnitt zugeordnet, wobei die Mikroskopstrahlengänge gleichzeitig oder nacheinander mittels entsprechender optischer Elemente ein das Okular lenkbar sind. Jedem Mikroskopkanal ist eine mechanisch oder thermisch getrennte Auflichtbeleuchtungseinrichtung zugeordnet. Diese Einrichtung ist für ganz spezielle Anwendungsfälle einsetzbar, insbesondere für die Prüfung von Schienen. Zur fotoelektrischen Erfassung der Lage von Meßmarken sind die verschiedensten Empfängeranordnungen, wie z. B. Kreis-Kreisring-Detektor, analog arbeitende positionsempfindliche Dioden oder auch CCD-Arrays auf Gebieten des technischen Messens bekannt.In one known from DE-PS 3033103 method and a device for carrying out the method, two measuring marks are attached to a test object, which are illuminated by a light source and whose optical images are used for distance measurement. This measuring device is placed on the object to be measured, and it comprises an optical device with two microscope channels, such that the distance of the axes of these channels corresponds to the propriety of the measuring marks with respect to the measuring range. Both microscope channels are assigned to an eyepiece section, wherein the microscope beam paths are simultaneously or successively steerable by means of corresponding optical elements, the eyepiece. Each microscope channel is assigned a mechanically or thermally separated incident light illumination device. This device can be used for very specific applications, in particular for the testing of rails. For photoelectric detection of the location of measuring marks are the most diverse receiver arrangements, such. B. circular annulus detector, analog operating position sensitive diodes or CCD arrays known in the fields of technical measurement.

Verfahren, d>e die Lichtbeugung an einem Spalt zur Längenmessung im Zusammenwirken mit CCD-Arrays benutzen, sind aus „Technisches Messen" 54, (1987), 10, Seiten 375-381 bekannt. Die hohen Anforderungen an die Konstanz des Lichtes und an die Güte der optischen Komponenten beeinträchtigen die Anwendung unter rauhen Einsatzbedingungen.Methods which use light diffraction at a gap for measuring the length in cooperation with CCD arrays are known from "Technisches Messen" 54, (1987), 10, pages 375-381 The high demands on the constancy of the light and on the quality of the optical components affect the application under harsh operating conditions.

Object of the invention

Es ist das Ziel der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und mit einer Einrichtung zum Messen von Längen und Längenänderungen an Meßobjekten eine hohe Rcproduzierbarkait der Meßergebnisse und eine hohe Meßdynamik zu erreichen und den Automatisierungsgrad der Messungen zu erhöhen, bzw. eiⁿ.d Automatisierung zu ermöglichen.It is the object of the invention to eliminate the disadvantages of the prior art and to achieve with a device for measuring lengths and length changes to objects to be measured, a high Rcproduzierbarkait of the measurement results and a wide dynamic range and to increase the degree of automation of the measurements, or ei ⁿ .d automation.

Essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum berührungslosen Messen von Längen und Längenänderungen von meßmarkentragenden Meßobjekten zu schaffen, die mit optischen und fctoelektrischen Mitteln Messungen höchster Genauigkeit auch unter Belastung, Abschluß oder unter extremen Umweltbedingungen ermöglicht.The invention has for its object to provide a device for non-contact measurement of lengths and changes in length of Meßmarkentragenden DUTs that allows optical and fctoelektrischen means measurements of the highest accuracy even under load, termination or under extreme environmental conditions.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Einrichtung zum berührungslosen Massen von Längen und Längenänderungen, umfassend mindestens zwei am Meßobjekt angeordnete und von einer Lichtquelle über optische Glieder beleuchtete, die eingestrahlten Lichtbündel reflektierende Meßmarken oder Reflektoren und die von den Meßmarken oder Reflektoren reflektierten Lichtbündel vereinigende und auf positionsempfindliche fotoelektrische Empfänger lenkende, optische Elemente, wobei die Meßmarken oder Reflektoren in einem den Meßbereich bestimmenden Abstand voneinander arn Meßobjekt angeordnet sind, dadurch gelöst, daß auf einem Gestell oder Bett eines Meßgerätes eine thermisch invariante Platte fest vorgesehen ist, die von einem Gehäuse umgeben ist und an welcher eine Aufnahme befestigt ist, die eine Lichtquelle, eine parallelisierende Optik und einen, im Zusammenwirken mit nachgeordneten Umlenkelementen Lage- und Richtungsänderungen des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtbündels kompensierenden und die Lichtbündel stabilisierenden Strahlenteiler trägt, wobei die Umlenkelemente bzw. die Reflektoren untereinander und die fotoelektrischen Empfänger untereinander in einem konstanten, Meßbereiche begrenzenden Abstand auf der Platte angeordnet sind, der zum Abstand der am Meßobjekt angeordneten Reflektoren korreliert ist, und daß den Reflektoren mindestens ein gemeinsamer oder jedem der Reflektoren mindestens ein positions- oder strahllageempfindlicher, fotoelektrischer Empfänger zugeordnet ist. Vorteilhaft ist es, wenn die Lichtquelle ein Laser ist.According to the invention, this object is achieved in a device for non-contact masses of lengths and changes in length, comprising at least two arranged on the measurement object and illuminated by a light source via optical members, the incident light beams reflecting markers or reflectors and reflected by the measuring marks or reflectors light bundles and unites on position sensitive Photoelectric receiver directing optical elements, wherein the measuring marks or reflectors are arranged in a measuring range determining the distance from each other arn object to be measured, characterized in that on a frame or bed of a measuring instrument, a thermally invariant plate is fixed, which is surrounded by a housing and on which a receptacle is fixed, which has a light source, a parallelizing optics and, in cooperation with downstream deflecting position and direction changes of the light source emanating from the light source carries the compensating and the light beam stabilizing beam splitter, wherein the deflecting elements or the reflectors with each other and the photoelectric receiver are mutually arranged at a constant, measuring ranges limiting distance on the plate, which is correlated to the distance of the object to be measured reflectors, and that the reflectors at least one common or each of the reflectors is associated with at least one position or beam position sensitive, photoelectric receiver. It is advantageous if the light source is a laser.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Strahlenteiler ein gleichschenkliges rechtwinkliges Prisma mit teildurchlässig verspiegelten Kathetenflächen und ein Rhomboidprisma umfaßt, wobei das Rhoinboidprisma an der der Lichtquelle zugewandten Kathetenfläche des Prismas angeordnet ist, daß die von dieser Kathetenfläche des Prismas entfernte Fläche des Rhomboidprismas undurchlässig vorspiegelt ist und ein Auskoppelprisma trägt, daß an der der Lichtquelle abgewandten Kathetenfläche des Prismas ein rechtwinkliges Auskoppelprisma mit seiner Hypotenusenfläche angekittet ist, an welchen ein 90-Umlonkprisma angeordnet ist, wobei das 90°-Umlenkprisma mit einer seiner Kathetenflächen mit einer Kathetenfläche des AusküppGlprisrnas verbunden ist, und daß an der zur Lichteintrittsfläche des Rhomboidprismas parallelen I ichtaustrittsfläche ein woitoros 90'-Umlonkprisma mit einer seiner Kathetenflächen angeordnet ist.Further, it is advantageous if the beam splitter comprises an isosceles right-angled prism with semitransparent mirrored cathode surfaces and a rhomboid prism, wherein the rhodium plating prism is disposed on the light source facing the catheter surface of the prism that the remote from this catheter surface of the prism surface of the rhomboid prism is impermeable vorspiegelt and a decoupling prism carries, that at the side facing away from the light source of the prism a rectangular Auskoppelprisma is cemented with its Hypotenusefläche, on which a 90-Umlonkprisma is arranged, wherein the 90 ° Ummprprunga is connected to one of its catheter surfaces with a Kathetenfläche the AusküppGlprisrnas, and in that a woitoros 90 'Umlonk prism with one of its catheter surfaces is arranged on the light exit surface parallel to the light entry surface of the rhomboid prism.

Eiiio vorteilhafte Ausführung ist dadurch gekennzeichnet, daß den am Meßobjekt angeordneten Reflektoren die Lichtbündel auf oinon gemeinsamen fotoolektrischen Empfänger lenkende, optische Umlenkelemente im Form von Spiegc η oder Prismen nachgoorcinot sind, und daß der fotooloktrischo Empfänger in einer um eine Achse drohbaren Halterung dt s Meßgerätes gelagort ist, derartig, daß nacheinander die von den Reflektoren zurückgeworfenen Lichtbündel den Empfänger boaufschlagen.Eiiio advantageous embodiment is characterized in that the objects arranged on the object of measurement, the light beam on oinon common photoelectric receiver steering, optical deflection in the form of Spiegc η or prisms are nachgoorcinot, and that the fotooloktrischo receiver gelagort in an imminent about an axis holder dt s meter is such that one after the reflected from the reflectors light bundles beat up the receiver.

Vorteilhaft ist es forner, wenn als positions- und strahllageempfindliche fotoelektrisch..' Empfänger Kreis-Kreisring-Detektoren, Soktorfotoompfängor oder CCD-Anordnungen vorgesehen sind.Forner is advantageous if the position and beam position-sensitive photoelectrical receivers are provided by circular-circular-ring detectors, the Soorforfotoompfängor or CCD arrays.

C'ise Errichtung erlaubt es, mit relativ geringem technischen Aufwand Messungen von Längen und Längenänderungen mit hoher Genauigkeit an Meßobjekten unter Belastung, Abschluß oder unter extremen Umweltbedingungen auszuführen. Diese hohe Genauigkeit wird u.a. dadurch erreicht, daß de Reflektoren und Umlenkelemente, die die Lichtbündel zu den Empfängern lenken, räumlich fest und in festem gegenseitigen Abstand zueinander angeordnet sind, so daß durch mechanische Führungen bedingte Meßfehler vermieden werden. Durch Vermeidung beweglicher Teile wird mit der Meßeinrichtung eine hohe Meßdynamik erreicht.C'ise construction makes it possible to carry out measurements of length and length changes with high accuracy on DUTs under load, termination or under extreme environmental conditions with relatively little technical effort. This high accuracy is u.a. achieved in that de reflectors and deflectors, which direct the light beam to the receivers, are spatially fixed and arranged in fixed mutual distance to each other, so that caused by mechanical guides measurement errors can be avoided. By avoiding moving parts, a high dynamic range is achieved with the measuring device.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigenThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the drawing show

Fig. 1: schematisch den Aufbau der erfindungsgemäßen Einrichtung,1 shows schematically the structure of the device according to the invention,

Fig.2: schematisch den Strahlengang der Einrichtung mit vier Reflektoren und Fig.3: den Strahlengang mit einem rotierenden fotoelektrischen Empfänger.2 shows schematically the beam path of the device with four reflectors and FIG. 3 shows the beam path with a rotating photoelectric receiver.

Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung zum berührungslosen Messen von Längen und Längenänderungen ist auf einem Gestell 1 oder Bett eines Meßgerätes angeordnet. Sie umfaßt eine Halterung 2, an der eine in einem Gehäuse 3 befindliche Platte 4 aus einem thermisch invarianten Material, z. B. Invar, in einer symmetrierenden Lagerung 5 befestigt ist. Mit dieser Lagerung 5 sind das Gehäuse 3 und eine Aufnahme 6 fest verbunden, auf welcher eine Lichtquelle 7, vorzugsweise ein Laser, eine das von der Lichtquelle 7 ausgehende Lichtbündel parallelisierende Optik 8, z. B. ein Kollimator, und ein Strahlenteiler 9 angeordnet sind. An der dem Strahlenteiler 9 zugewandten Seite sind mindestens zwei optische Umlenkelemente 10; 11 vorgesehen, die die den Strahlenteiler verlassenden üchtbündel auf Reflektoren 12; 13 richten, welche am Prüfling oder Meßobjekt 14 in einem konstanten, den Meßbereich der Einrichtung begrenzenden Abstand befestigt sind. Dabei ist jedem der Umlenkelemente 10; 11 ein Reflektor 12; 13 am Meßobjekt zugeordnet. Das Meßobjekt 14ist, wieaus Fig. 1 ersichtlich, auf dem Gestell 1 angeordnetund von einer, ebenfalls auf dem Gestell 1 befindlichen Umhüllung 15 umgeben, die es ermöglicht, Messungen am Meßobjekt 14 auch unter besonderen, z.B. thermischen, Bedingungen durchzuführen. Das Gehäuse 3 und auch die Umhüllung 15 besitzen lichtdurchlässige Fenster 16; 17; 18; 19, durch welche die auf die Reflektoren 12; 13 gerichteten und von diesen reflektierten Lichtbündel ungehindert hindurchtreten können.The device shown in Fig. 1 for the contactless measurement of lengths and changes in length is arranged on a frame 1 or bed of a measuring instrument. It comprises a holder 2 to which a plate 4 located in a housing 3 made of a thermally invariant material, for. B. Invar, is fixed in a symmetrizing bearing 5. With this storage 5, the housing 3 and a receptacle 6 are firmly connected, on which a light source 7, preferably a laser, an outgoing from the light source 7 light beam optics 8, z. B. a collimator, and a beam splitter 9 are arranged. At the side facing the beam splitter 9 at least two optical deflecting elements 10; 11 is provided, which leaves the beam splitter leaving bundle on reflectors 12; 13, which are attached to the test object or test object 14 in a constant, the measuring range of the device limiting distance. In this case, each of the deflecting elements 10; 11, a reflector 12; 13 assigned to the DUT. As can be seen in Fig. 1, the measuring object 14 is arranged on the frame 1 and surrounded by a sheath 15, likewise located on the frame 1, which makes it possible to take measurements on the measuring object 14 even under special conditions, e.g. thermal conditions. The housing 3 and the enclosure 15 have translucent windows 16; 17; 18; 19, through which the on the reflectors 12; 13 directed and reflected by these light beams can pass through unhindered.

Die von den Reflektoren 12 und 13 reflektierten Lichtbündel werden direkt (Fig. 1) oder über, den Reflektoren 12 und 13 im Strahlengang nachgeordnete, weitere optische Umlenkelemente 20; 21; 22; 23 (Fig. 3), z.B. Prismen oder Spiegel, auf einen gemeinsamen fotoelektrischen Empfänger 24 (Fig. 3) oder auf je einen gesonderten fotoelektrischen Empfänger 25; 26 (Fig. 1) gelenkt. Diese fotoelektrischen Empfänger 24; 25 und 26 sind positions- oder strahllageempfindliche Empfänger, mit denen die Position der reflektierten Lichtbündel bestimmt werden kann. Diese Empfänger 24; 25 und 26 sind mit einer Auswerteeinrichtung 27 verbunden, die in Verbindung mit einem Rechner 28 aus den Fotoströmen der Empfänger 24; 25; 26 die Abstände oder Abstandsänderungen der Reflektoren 12 und 13 am Meßobjekt 14 ermittelt. Erfaßt wird dabei die Lage der Leistungsschwerpunkte der reflektierten Lichtbündel auf den Empfängern. Die Lage dieser Leistungsschwerpunkte Meiert bei bekanntem Abstand der Empfängernullpunkte und bekanntem Übertragungsfaktor ein Maß für die absolute Länge sovv ^!e für die Bezugslänge der durch die Reflektoren 12 und 13 begrenzten Strecke. Tritt eine Verschiebung der Reflektoren 12 und 13 relativ zueinander auf, so wird aus der Lageänderung der Leistungsschwerpunkte der Lichtbündel auf den Empfängern 24; 25 und 26 die absolute oder relative Länge oder Längenänderung des Meßobjektes 14 bestimmt. In dieser Fig. 1 sind der Einfachheit halber nur zwei Umlenkelemente 10 und 11 dargestellt. Es können jedoch auch, wie es im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben ist, vier Umlenkelemente und diesen zugeordnete Reflektoren vorgesehen werden.The light beams reflected by the reflectors 12 and 13 are directly (FIG. 1) or via the further reflectors 20, which are arranged downstream of the reflectors 12 and 13 in the beam path; 21; 22; 23 (Figure 3), eg prisms or mirrors, on a common photoelectric receiver 24 (Figure 3) or on a separate photoelectric receiver 25; 26 (Fig. 1) steered. These photoelectric receivers 24; Figures 25 and 26 are position or beam sensitive receivers for determining the position of the reflected light beams. These receivers 24; 25 and 26 are connected to an evaluation device 27, which in conjunction with a computer 28 from the photocurrents of the receiver 24; 25; 26 determines the distances or changes in the distance of the reflectors 12 and 13 on the test object 14. The position of the power centers of the reflected light bundles on the receivers is recorded. The position of these centers of power Meiert with known distance of the receiver zero points and known transmission factor a measure of the absolute length sovv ^! e for the reference length of the limited by the reflectors 12 and 13 route. If there is a shift of the reflectors 12 and 13 relative to one another, the change in position of the power centers of the light bundles on the receivers 24; 25 and 26 determines the absolute or relative length or change in length of the test object 14. In this Fig. 1, only two deflecting elements 10 and 11 are shown for the sake of simplicity. However, it is also possible, as described in connection with FIG. 2, to provide four deflection elements and reflectors associated therewith.

In Fig. 2 ist der Strahlengang einer Einrichtung mit vier am Meßobjekt 29 befestigten Reflektoren 30; 31; 32; 33 und diesen nachgeordneten fotoelektrischen Empfängern 34; 35; 36; 37 dargestellt. Das von der Lichtquelle 7 ausgesändte Lichtbündel passiert die Optik 8 und wird im Strahlenteiler 9 in vier Teillichtbündel aufgespalten, welche durch Umlenkelemente 38; 39; 40; 41, z. B. Spiegel oder Prismen, zu den Reflektoren 30; 31; 32; 33 gelenkt werden.2, the beam path of a device with four reflectors 30 attached to the object to be measured 29; 31; 32; 33 and these downstream photoelectric receivers 34; 35; 36; 37 shown. The light beam emitted by the light source 7 passes through the optics 8 and is split in the beam splitter 9 into four partial light bundles, which are deflected by deflecting elements 38; 39; 40; 41, z. As mirrors or prisms, to the reflectors 30; 31; 32; 33 are steered.

Der Strahlenteiler 9 ist so aus einzelnen Prismen zusammengesetzt, daß er in besonders vorteilhafter Weise die Aufspaltung des einfallenden Lichtbündels in vier Teillichtbündel bewirkt und im Zusammenhang mit den nachgeordneten Umlenkelementen 10 und 11 diese Lichtbündel Symmetrien und von Einflüssen befreit, die von evtl. Lage- und Richtungsänderungen des einfallenden Lichtbündels herrühren. Der Strahlenteiler 9 umfaßt verzugsweise ein gleichschenkliges rechtwinkliges Prisma 42 mit teildurchlässig verspiegelten Kathetenflächen 43 und 44 und ein Rhomboidprisma 45, welches an der der Lichtquelle zugewandten Katheteiifläche 43 des Prismas 42 angeordnet ist. Die von der Kathetenfläche 43 entfernte Fläche 46 des Rhomboidprismas 45 ist teildurchlässig verspiegelt, und an ihr befindet sich ein Auskoppelprisma 47. An der der Lichtquelle 7 abgewandten Kathetenfiäche 44 ist ein rechtwinkliges Auskoppelprisma 48 mit seiner Hypotenusenfläche angeordnet, an welchem ein 90°-UmlenkDrisma 49 angekittet ist. Dieses 90°-Umlenkpiisma 49 ist mit einer seiner Kathetenflächen mit einer Kathetenfläche des Auskoppolprismas 48 verbunden. An der zur Lichteintrittsfläche 50 des Rhomboidprismas 45 parallelen Lichtaustrittsflache 51 ist oin weiteres 90°-Umlenkprisma 52 mit seiner Kathetenfläche angeordnet.The beam splitter 9 is composed of individual prisms that it causes the splitting of the incident light into four partial light bundles in a particularly advantageous manner and in connection with the downstream deflecting elements 10 and 11, these light bundles symmetries and freed from influences of possibly Direction changes of the incident light beam result. The beam splitter 9 preferably comprises an isosceles right-angled prism 42 with partially mirrored cathode surfaces 43 and 44 and a rhomboid prism 45 which is arranged on the cathode surface 43 of the prism 42 facing the light source. The surface 46 of the rhomboid prism 45 remote from the catheter surface 43 is partially mirrored, and has a decoupling prism 47 thereon. A rectangular decoupling prism 48 with its hypotenuse surface is arranged on the catheter surface 44 remote from the light source 7, to which plate a 90 ° deflection prism 49 is cemented. This 90 ° deflection plexis 49 is connected to one of its catheter surfaces with a catheter surface of Auskoppolprismas 48. At the light exit surface 50 of the rhomboid prism 45 parallel light exit surface 51 oin another 90 ° Umlenkprisma 52 is arranged with its catheter surface.

In dem in Fig. 3 schematisch dargestellten Strahlengang der erfindungsgemäßen Einrichtung ist ein rotierender fotoelektrischer Empfänger 24 vorgosohon, auf den die von den am Meßobjekt befestigten Reflektoren 53; 54; 55 und 56 reflektierten Teillichtbündol übor die Umlonkelomento 20; 21; 22 und 23 gelenkt werden. Der Empfänger 24 ist auf einer Achse 57 befestigt, dio in einer im Gostoll 1 dos Meßgerätes fest angeordneten Halterung 58 drehbar gelagert ist, wobei die Achse 57 durch einen nicht (largostollton Motor angotriobon wird. Bei diesor Ausführungsform wird der Empfänger 24 nacheinander durch die oinzolnon Toillichtbündcl beaufschlagt. Die dabei von dem Empfänger 24 zeitlich versetzt erzeugten elektrischen Signale werden gospoiehort und der Auswortoeinrichtung 27 zugeführt und im Rechner 28zur Bestimmung der Längen und Längenänderungen am MolSobjoktwoitorverarbeitot.In the beam path of the device according to the invention shown schematically in FIG. 3, a rotating photoelectric receiver 24 is vorgosohon, to which the reflectors 53 attached by the object to be measured; 54; 55 and 56 reflected partial light bundle over the Umlonkelomento 20; 21; 22 and 23 are steered. The receiver 24 is mounted on an axle 57 which is rotatably mounted in a fixed support 58 in the Gostoll 1 meter, the shaft 57 being not angouflared by a motor (in this embodiment the receiver 24 is successively moved by the oinzolnon The electric signals which are offset in time from the receiver 24 are applied to the goboiehort and the Auswortoeinrichtung 27 and in the computer 28 for determining the length and length changes on MolSobjoktwoitorverarbeitungot.

Es ist bosondoro vorteilhaft, bei der orfindungsgemäßon Einrichtung als positions- und strahllageempfindliche fotoelektrische Empfängor 24; 25; 26; 34; 35; 36; 37 Kreis-Kreisring-Detektoren, Sektorfotoempfänger, CCD-Anordnungen oder andere goeignoto Empfänger vorzusehen.It is bosondoro advantageous in the orfindungsgemäßon device as position and beam position sensitive photoelectric receiver 24; 25; 26; 34; 35; 36; 37 circle circular detectors, sector photo receiver, CCD arrays or other goeignoto receiver provide.

Claims

claims:

1. A device for non-contact measurement of lengths and changes in length comprising at least two arranged on the measurement object and illuminated by a light source via optical members, the incident light beam reflective markers or reflectors and the reflected from the measuring marks or reflectors light beam and guiding on position sensitive photoelectric receiver, optical Elements, wherein the measuring marks or reflectors are arranged in a measuring range determining the distance from each other on the test object, characterized in that on a frame (1) or bed of a measuring instrument, a thermally invariant plate (4) is fixedly provided by a housing (5 ) and to which a receptacle (6) is fixed, which has a light source (7), a paralleiisierende optics (8) and, in cooperation with downstream deflecting elements (10; 11) position and direction changes of the light source (7 ) outgoing Lichtbün dels compensating and the Lich ^v bundle stabilizing beam splitter (9), wherein the deflection elements (10; 11; 38; 39; 40; 41) and the reflectors (12; 13; 30; 31; 32; 33) with one another and the photoelectric receivers (25; 26; 34; 35; 36; 37) with one another at a constant spacing on the plate (4) ), which is correlated to the distance of the reflectors (12; 13; 30; 31; 32; 33) arranged to the measurement object (14; 29), and that the reflectors (12; 13; 30; 31; 32; 33) at least one common (24) or each of the reflectors (12; 13; 30; 31; 32; 33) is associated with at least one position or beam position sensitive photoelectric receiver (25; 26; 34; 35; 36; 37).

2. Device according to claim 1, characterized in that the light source (7) is a laser.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the beam splitter (9) comprises an isosceles right-angled prism (42) with partially transparent mirrored Kathetenflächen (43; 44) and Rhomboidprisma (45), wherein the Rhomboidprisma (45) at the Light source (7) zugementen catheter surface (43) of the prism (42) is arranged such that the surface (46) of the rhomboid prism (45) remote from said catheter surface (43) of the prism (42) is partially mirrored and uncoupling prism (47 ) carries, that at the light source (7) facing away from the catheter surface (44) of the prism (42) a right Auskoppelprisma (48) is cemented with its Hypotenusefläche, on which a 90 ° -Umlenkprisma (49) is arranged, wherein the 90 ° -Umlenkprisma (49) with one of its catheter surfaces with a catheter surface of the Auskoppelprismas (48) is connected, and in that on the light entrance surface (50) of the Rhomboidprismas (45) parallel to the light exit surface (51) another 90 ° deflecting prism (52) is arranged with one of its catheter surfaces.

4. Device according to Claims 1 to 3, characterized in that the reflectors (D3; 54; 55; 56) arranged on the object of measurement enclose the light bundles on a common photoelectric receiver (24), optical deflecting elements (20; 21; 22; 23). in the form of mirrors or prisms, and in that the photoelectric receiver (24) is mounted in a holder (58) of the measuring device which is rotatable about an axis (57) such that the reflectors (53; 54; 55; 56) reflected light beam to the receiver (24) act.

5. Device according to claim 1 to 4, characterized in that are provided as position and beam position sensitive photoelectric receiver (24; 25; 26; 34; 35; 36; 37) circular circular ring detectors, Sekturfotoempfänger or CCD arrays.