-
Meßgerät für statistisches Messen Die Erfindung betrifft ein Meßge.rät
mit Maßanzeige und einer Vorrichtung zur Einstufung der Meßergebnisse in verschiedene
Klassen mit einem die Stellung eines Lichtzeigers auf einer Anzeigeskala beeinflussenden
Prüftaster sowie einem vom Prüftaster gesteuerten Lichtzeiger, der ein aus mehreren
Teilen zusammengesetztes lichtempfindliches Element beaufschlagt, dessen einzelne
Teile der Breite einer Klasse entsprechen, und einem mit dem lichtempfindlichen
Element verbundenen Zählwerk.
-
Derartige Geräte sind an sich bereits bekannt. Ein solches Gerät weist
z. B. neben der Maßstabskala des Meßinstruments eine zweite Skala mit einer Klasseneinteilung
auf. Die an dieser zweiten Skala abgelesenen Werte werden notiert und nach Abschluß
der Messung statistisch ausgewertet. Dazu ist jedoch eine beträchtliche Rechenarbeit
zu leisten. Um diese Arbeit zu erleichtern, sind bereits Zählwerke hergestellt worden,
die von dem Bedienenden entsprechend dem an der Klassenskala abgelesenen Wert zu
bedienen sind.
-
Es ist ferner ein Gerät bekannt, bei dem ein von einem Prüftaster
gesteuerter Lichtzeiger ein aus mehreren Teilen zusammengesetztes lichtempfindliches
Element beaufschlagt, dessen einzelne Teile der Breite einer Klasse entsprechen.
Das lichtempfindliche Element ist mit einem Zählwerk verbunden.
-
Diese Geräte weisen jedoch entweder wie die zuerst genannte Art den
Nachteil einer erheblichen zusätzlichen Rechenarbeit auf, oder aber sie sind, wie
beispielsweise das Gerät der an zweiter Stelle genannten Art, nur für ganz bestimmte
Toleranzen und Klassen verwendbar.
-
Diese Nachteile werden bei dem Meßgerät nach der Erfindung vermieden
durch eine Verstellvorrichtung für das lichtempfindliche Element zurVerstellung
in Richtung der optischen Achse der mit dem zweiten Lichtzeiger versehenen optischen
Einrichtung.
-
Durch Verstellung dieses Elementes in Richtung der optischen Achse
des von dem Prüftaster gesteuerten Lichtzeigers ist es möglich, durch Änderung der
Lichtzeigerlänge dasGerät auf verschiedeneTole.ranzbereiche (p-Bereiche) einzustellen.
Es ist dabei zweckmäßig, im Strahlengang dieses Lichtzeigers Umlenkelemente vorzusehen,
die derart in Abhängigkeit von der Einstellung des lichtempfindlichen Elementes
verstellbar sind, daß die optische Weglänge der diesen Lichtzeiger enthaltenden
optischen Einrichtung konstant ist. Es ist vorteilhaft, an der Verstellvorrichtung
Rasteinrichtungen zur Einstellung bestimmter u-Bereiche vorzusehen. Selbstverständlich
bleibt dabei der Vorteil des Geräts erhalten, daß auch beliebige Zwischenwerte der
u-Bereiche einstellbar sind. Das lichtempfindliche Element selbst ist mit einem
elektromechanischen Zählwerk verbunden. Es ist zweckmäßig, die Verbindung des lichtempfindlichen
Elementes mit dem Zählwerk derart umschaltbar auszubilden, daß entweder die Klassenhäufigkeit
oder die Summenhäufigkeit der Meßwerte am Zählwerk ablesbar ist. Das Zählwerk kann
entweder aus einer der Anzahl der Einzelelemente des lichtempfindlichen Elementes
entsprechenden Zahl von Einzelzählwerken oder aus einer entsprechenden Zahl von
Einzelspeichern bestehen, die wahlweise an eine Anzeigevorrichtung anschaltbar sind.
-
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel für ein Meßgerät nach
der Erfindung dargestellt. Das Meßgerät weist dabei neben dem für die optisch-elektrische
Auswertung der Meßergebnisse erforderlichen Lichtzeiger eine weitere, an sich bekannte
optische Einrichtung zur unmittelbaren Anzeige der Meßwerte auf einer Ableseskala
auf. Im einzelnen zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch ein Meßgerät nach der Erfindung,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für die Verstellvorrichtung für das lichtempfindliche
Element und die optischen Umlenkelemente, Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel
für die Verstellvorrichtung für das lichtempfindliche Element und die optischen
Umlenkelemente, Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel für die Verstellvorrichtung,
Fig.5 und 6 zwei Ausführungsbeispiele für die Blenden zur Erzeugung der Lichtzeiger,
Fig. 7 eine Ansicht des lichtempfindlichen Elementes und Fig. 8 bis 10 Schaltskizzen
für das elektromechanische Zählwerk.
Im Ansatz 1 des Gehäuses
2 ist eine Lichtquelle 3 zur Beleuchtung einer Blende 4 angeordnet.
Die Blende 4 weist als Meßmarken entweder zwei Schlitze 5 und 5 a (Fig. 5)
oder einen Schlitz 5 und, auf transparentem Untergrund, eine Strichmarke
5 b (Fig. 6) auf, die mittels eines Objektivs 6 auf ein lichtempfindliches
Element 7 bzw. eine Anzeigeskala 8 abgebildet werden.
-
Im Abbildungsstrahlengang der einen Meßmarke 5 a bzw.
5 b sind ein von einem schwenkbaren Hebel 9 getragener Spiegel
10 sowie ein zweiter, im Gehäuse 2
starr befestigter Spiegel
11 angeordnet.
-
Im Abbildungsstrahlengang der zweiten Meßmarke 5 sind zwischen dem
Objektiv 6 und dem Spiegel 10 zwei Umlenkprismen 12 und 13 vorgesehen,
von denen das eine, 13, verschiebbar gelagert ist. Der schwenkbare Hebel
9 steht mit dem Meßtaster 14 in kraftschlüssiger Verbindung. Das lichtempfindliche
Element 7 ist, gegenläufig zu dem Umlenkprisma 13,
verschiebbar gelagert.
-
In den Fig. 1 bis 4 ist der Spiegel 10 zwecks übersichtlicher Darstellung
als ein aus zwei geringfügig gegeneinandergeneigten Flächen bestehender Oberflächenspiegel
gezeichnet.
-
Das lichtempfindliche Element 7 ist in eine der gewünschten Klassenanzahl
entsprechende Zahl von gegeneinander isolierten Teilelementen 7a bis
7 m
unterteilt (s. Fig. 7). Der Abstand der Teilelemente 7a
bis 7 m voneinander ist kleiner als das Bild 5 c der Meßmarke
5.
-
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Beim Absenken des
Meßtasters 14 auf das zu prüfende Objekt 14a nimmt der Hebel
9 und damit der Umlenkspiegel 10 eine dem Maß des Prüfobjekts 14 a entsprechende
Stellung ein. Dadurch wird die Meßmarke 5 a (bzw.
5 b) auf eine der Stellung des Spiegels 10 entsprechende Stelle
der Anzeigeskala 8 abgebildet, die in an sich bekannter Weise als reine Meßskala
oder auch als in Klassen unterteilte Skala ausgebildet sein kann.
-
Die andere Meßmarke 5 wird gleichzeitig auf eine der Stellung
des Spiegels 10 entsprechende Stelle des lichtempfindlichen Elements
7 abgebildet. Durch die Belichtung eines der Teilelemente 7a bis 7 m wird
ein Impuls erzeugt, der entweder auf ein dem Teilelement zugehöriges Zählwerk oder
einen zugehörigen Speicher gegeben wird.
-
Wie weiter unten ausführlich dargestellt wird, sind in der elektrischen
Schaltung Maßnahmen vorgesehen, die bei gleichzeitiger Belichtung von zwei benachbarten
Teilelementen nur den Meßimpuls durchlassen, der von dem etwas stärker belichteten
Teilelement kommt. Die Teilelemente entsprechen bestimmten Klassen, so daß durch
die Impulszählung automatisch die Klassenzugehörigkeit registriert wird.
-
Um das Gerät für verschiedene w-Bereiche verwenden zu können, ist
das lichtempfindliche Element 7 in bezug auf den Spiegel 10 verschiebbar
gelagert. Je näher das Element 7 gegenüber dem Spiegel 10 steht, je kürzer also
der »Lichtzeiger« ist, um so größer ist der erfaßte w-Bereich und umgekehrt.
-
Wenn das Gerät in jedem l-Bereich mit der gleichen Genauigkeit arbeiten
soll, muß dafür gesorgt werden, daß die Meßmarke 5 in jedem Fall in der gleichen
Größe aus dem Element 7 abgebildet wird, d. h., daß der Abbildungsmaßstab
und damit die gesamte Länge des Abbildungsstrahlenganges erhalten bleiben rnuß.
Das wird dadurch erreicht, daß das Element 7 und das Umlenkprisma 13 gegenläufig
verschoben werden, wobei der Verschiebeweg des letzteren nur halb so groß ist wie
der des Elementes 7.
-
Das kann (nach Fig. 2) dadurch erfolgen, daß an dem auf einer Führung
21 gelagerten Element 7 ein Seilzug 22 befestigt ist, der über eine
am Gehäuse gelagerte Umlenkrolle 23 und eine zweite, an der Halterung 27 des Umlenkprismas
13 befestigte Umlenkrolle 24 geführt und mit seinem freien Ende am Träger
25
des Umlenkprismas 12 befestigt ist. Mit dem Träger 25 ist eine Führungseinrichtung
26 verbunden, auf der das (verschiebbare) Umlenkprisma 13 gelagert
ist. Die Halterung 27 steht unter der Einwirkung einer Feder 28.
-
Nach einem anderen Ausführungsbeispiel (Fig. 3) ist das Element 7
an einer Zahnstange 31 befestigt, die mit einem Zahnrad 32 im Eingriff steht. Auf
der Achse 33 des Zahnrades 32 ist ein zweites Zahnrad 34 befestigt, das nur
die halbe Zähnezahl des Zahnrades 32 aufweist und mit einer zweiten Zahnstange
35 im Eingriff steht. An der Zahnstange 35 ist die Halterung
36 für das Umlenkprisma 13 befestigt.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.4 ist ein doppelter Seilzug vorgesehen.
An dem Element 7 ist ein Zugseil 42, beispielsweise eine Stahlsaite, mittels
einer Klemmvorrichtung 41 a festgeklemmt, das einerseits über eine am Gehäuse
2 befestigte Umlenkrolle 49 und eine zweite, an der Halterung 47 des
Prismas 13 angeordnete Umlenkrolle 44 geführt und mit dem freien Ende
am Gehäuse 2 befestigt ist. Andererseits ist das Zugseil 42 über eine
dritte, ebenfalls am Gehäuse 2 gelagerte Umlenkrolle 43 sowie über
die Umlenkrolle 44 geführt und mittels einer Spannfeder 48 am Gehäuse
2 befestigt.
-
In allen drei Beispielen wird bei einer Verschiebung des Elementes
7 das Umlenkprisma 13 zwangläufig in entgegengesetzter Richtung um die halbe
Weglänge verschoben. Es ist zweckmäßig, die Führung 21 bzw. die Zahnstange
31 bzw. die Führung 41 mit Rasthalterungen zu versehen, die der Einstellung des
Elements 7
auf bestimmte -Bereiche entsprechen.
-
In der Fig. 8 ist ein Beispiel für eine geeignete Schaltanordnung
der Teilelemente 7a bis 7m unter Verwendung von Photowiderständen angegeben.
-
Die Teilelemente 7 a bis 7 m liegen einerseits an einer
gemeinsamen Stromquelle 71, andererseits jeweils über zwei Relaisschalter 72 b bis
72 m bzw. 73 a bis 73m und ein Relais 74a bis 74m an Masse.
Dabei sind die Relaisschalter 72 b bis 72 m, die von den zugehörigen Relais
74 b bis 74 m geschaltet werden, jeweils
in die Verbindung des in der Reihenfolge vorangehenden Photoelementes eingeschaltet,
während die Relaisschalter 73 a bis 73 m jeweils in die Verbindung
des nachfolgenden Photowiderstandes eingeschaltet sind. Das bedeutet beispielsweise,
daß zu dem Photowiderstand 7 d das Relais 74 d gehört, das bei Belichtung
des Photowiderstandes den Relaisschalter 72 d in der Leitung des Photowiderstandes
7c und den Relaisschalter 73 d in der Leitung des Photowiderstandes 7e umschaltet.
-
Die zweite Kontaktstellung der Relaisschalter 72 b bis
72 m ist über einen Schalter 75 mit einer zweiten Stromquelle 76 verbunden.
Die zweite Kontaktstellung der Relaisschalter 73 a bis 73 m liegt jeweils an einem
zugehörigen Zählwerk 77a bis 77m, die andererseits mit der Spannungsquelle
76 verbunden sind.
-
Die Wirkungsweise dieser Schaltanordnung ist folgende:
a)
Bei geöffnetem Schalter 75 (Stellung KI.) Wird beispielsweise der Photowiderstand
7 cf belichtet, dann fließt ein Strom durch das Relais 74d. Durch dieses
Relais werden die Schalter 72 d und 73 d in ihre zweite Schaltstellung umgelegt.
Das ist bezüglich des Schalters 72 d belanglos, da der Schalter
75 geöffnet ist und infolgedessen keine Spannung am Schalter 72d liegt.
-
Der Schalter 73d dagegen legt das Zählwerk 77d an Masse, so daß nunmehr
durch dieses Zählwerk ein Strom fließt und eine Impulszählung veranlaßt.
-
Wie bereits oben geschildert (s. auch Fig. 7), ist das Bild
5 c der Meßmarke 5 breiter als der Zwischenraum zwischen den einzelnen Teilelementen,
so daß gegebenenfalls zwei benachbarte Teilelemente gleichzeitig belichtet werden.
Durch die Einschaltung der Relaisschalter in die Verbindungen des jeweils vorhergehenden
bzw. nachfolgenden Teilelementes wird nun erreicht, daß nur von dem stärker belichteten
Photowiderstand das zugehörige Zählwerk geschaltet wird, da die Verbindung des schwächer
belichteten Photowiderstandes vor dem Ansprechen des zugehörigen Relais bereits
unterbrochen wird.
-
In dieser Stellung des Schalters 75 wird also die Klassenhäufigkeit
gezählt.
-
b) Bei geschlossenem Schalter 75 (Stellung ..`_') Bei Belichtung
des Photowiderstandes 71t wird, wie oben geschildert, das Zählwerk 77d weitergeschaltet.
Da nun aber an der zweiten Kontaktstellung des Schalters 72 d die Spannungsquelle
76 liegt, fließt nunmehr auch durch das Relais 74c ein Strom, der die Schalter
72 c und 73 c betätigt. Damit erfolgt auch eine Weiterschaltung des
Zählwerks 77c. Weiterhin werden in gleicher Weise auch die Zählwerke 77b
und 77u geschaltet. Da das Relais 74a nur einen Schalter 73u betätigt, ist nach
der Weiterschaltung des zum belichteten Photowiderstand gehörigen Zählwerks und
aller vorhergehenden Zählwerke der Meßvorgang beendet.
-
Bei geschlossenem Schalter 75 wird also die Summenhäufigkeit gezählt.
-
Es ist selbstverständlich möglich, bei etwas vergrößertem Aufwand
eine größere Empfindlichkeit der Anordnung zu erzielen, indem statt der elektromechanischen
Relais Relaisröhren, z. B. Kaltkathodenthyratrone, verwendet werden. Ebenso ist
es möglich, zum Ausgleich verschiedener Empfindlichkeiten der Teilelemente
7a bis 7m justierbare Kondensatoren in die Verbindungen einzufügen.
-
Eine Schaltung nach Fig. 8 wird jedoch nur dann befriedigende Meßresultate
liefern, wenn gewährleistet ist, daß der Meßtaster 14 zur Messung so schnell
auf das Prüfobjekt abgesenkt bzw. nach der Messung so schnell wieder abgehoben wird,
daß die Trägheit der Photowiderstände nicht überwunden wird. Ist dies nicht gewährleistet,
so muß in die Leitung zum Netzteil ein Schalter eingefügt werden, der erst bei Stillstand
des Lichtzeigers auf der Anzeigeskala 8 betätigt i wird. Dieser Schalter
kann auch durch das Auflegen des Prüfobjektes erfolgen, wenn der Schalter gleichzeitig
zum Absenken des Meßtasters 14 benutzt wird.
-
Eine derartige Schaltung ist in der Fig. 9 dargestellt. Der Meßtaster
14 ist von einer elektromagnetischen i Spule 81 umgeben, die beim
Einschalten des Gerätes den Meßtaster 14 anhebt. Wird das Prüfobjekt 14a
in die Meßstellung gebracht, dann wird dadurch ein Schalter 82 umgeschaltet.
Damit wird die Spule 81
stromlos, und der Meßtaster 14 fällt auf das
Prüfobjekt 14 a. Gleichzeitig wird ein Relais 83 an die Stromquelle
76 gelegt, das die beiden Schalter 83/71 und 83/76 betätigt. Die Trägheit
des Relais 83 genügt, um eine einwandfreie Messung zu gewährleisten.
-
Bei dieser Anordnung wird jedoch der Meßtaster 14
erst nach
dem Zurückziehen des Prüfobjektes 14a angehoben. Das läßt sich vermeiden durch eine
Anordnung nach Fig. 10, die eine Programmsteuerung darstellt. Der Meßtaster
14 ist von einem zweiarmigen Hebel 91 gehalten, dessen freies Ende
an einer von einem Motor 92 mit einem (nicht gezeichneten) Getriebe angetriebenen
Exzenterscheibe 93 anliegt. Auf der Achse der Exzenterscheibe 93 sind
noch zwei Nockenscheiben 94 und 95 befestigt, die mit zwei Kontaktsätzen
94a bzw. 95 a zusammenwirken. Ferner ist ein Schalter
96 vorgesehen, der durch das Auflegen bzw. Abnehmen des Prüfobjektes
14 a umschaltbar ist.
-
Diese Anordnung wirkt folgendermaßen: Beim Auflegen des Prüfobjektes
14a wird über den Schalter 96 und den Kontaktsatz 95 a ein
Relais 97 an die Stromquelle 76 gelegt. Das Relais 97 schaltet
darauf mittels des Relaisschalters 97a den Motor 92 an die Stromquelle
98. Durch den Motor 92 wird nun die Exzenterscheibe 93 angetrieben
und damit über den Hebel 91
der Meßtaster 14 auf das Prüfobjekt
14 a abgesenkt. Nach dem Aufsetzen schaltet die Nockenscheibe 94
den
Kontaktsatz 94a um, so daß die beiden Stromquellen 71 und 76 an die
Meßanordnung angeschlossen werden. Bei weiterer Drehung des Motors 92 wird
dann der Kontaktsatz 94 a wieder in die Ausgangsstellung gebracht und der
Meßtaster 14 wieder angehoben. Die Nockenscheibe 95 schaltet schließlich
durch Betätigung des Kontaktsatzes 95 a, der mit dem Schalter
96 in einer Wechselschaltung verbunden ist, den Motor 92 ab. Nach
dem Entfernen des Prüfobjektes 14 a läuft der Motor 92 noch einmal
an und bringt, nach der erneuten Ausschaltung durch den Kontaktsatz 95a,
durch seine Massenträgheit noch kurzzeitig weitergetrieben, die Exzenterscheibe
93 sowie die beiden Nockenscheiben 94 und 95 wieder in die
Ausgangsstellung.