DE1423111A1 - Lichtelektrische Einrichtung zur Pruefung von Kreisteilungen - Google Patents

Description

• Lichtelektrische Einrichtung zur Prufung von Kreis teilungen.
• (Zusatz zu Patent .... (Anmeldung .............. (int.Nr. 3708-A1/2)) Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit Verbesserungen an lichtelektrischen Einrichtungen zur Prüfung von Kreis teilungen nach dem Hauptpatent. Der dort vorgeschlagene Kreisteilungsprüfer dient dasu, die Wuberst aufwendige und zeitraubende Qualitätgrüfung der Kreisteilungen zu beschleunigen und zu automatisieren. Die bei eine derartigen Kreisteilungsprüfer verwandten Abtasteinrichtungen sind so eingerichtet, daß das Bild einer Teilungsmarke und seine engere Umgebung durch bildaufteilende Mittel in zwei Teilbilder serlegt wird und die diesen teilbildern zugeordneten Fotoströme niteinander verlichen werden. Die Ablage des Teilungsstriches der Kreisteilung bezüglich der die Bildaufteijung vornehmenden Trennungskante dotumentiert sich dann in der analogen Unteschiedlichkeit der beiden Fotoströxe. Es ist bei derartigen Einrichtungen im allgemeinen die Differenz der Fotoströme, die als Kriterium herangezogen wird. Ist diese Di@ferenz Null, so liegt Koinzidenz zwischen @eilstrich und Trennungskante vor. @un kann zwar diese eine Einstellung eindeutig angezeigt werden fiir eine genaue Angabe der Ablage aus der Fotostromdifierenz aber müssen die @e@nlinien der @otozellen hinrei-@nend linear sein bzx. durch zusätzliche mittel abgestimmt werden.
• Auße@de@ kommt hinzu, daß eine solche Einrichtung nur dann funktioniert, wenn die Fortschaltimgulse so geartet sind, dai3 das Bild eines @dilstriches in jedem Fall die bildaufteilende Trennungskante einschließt. Liegt dagegen die Trennungskante au@erhalb des Teilstrichbildes, so ist eine eindestige Zuordnung zwischen der Fotostromdifferenz und der Ablage mehr eben. Die Verdrehung muß also sehr enau eingehalten werden, Diese beiden forderungen sind Jedoch mit einem nicht unerheblichen Aufwand verknüpft. Die Aufgabe der Lrfindung bestand nun darin, die foto-elektrische Anzeigemethode durch eine "Nullmethode" zu ersetzen.
• Erfindungsgemäß wird eine licht elektrische Einrichtung nach dem Patent.... zur Prüfung von Kreisteilungen, insbesondere von Präzisionskreisteilungen für geodätische oder astronomische Instrumente vorgeschlagen, bei der zur Ermittlung der Ablagen von vorzugsweise um 180° gegeneinander versetzter Teilungsmarken der Kreisteilung mehrere über den Umfang der zu prüfenden Kreis teilung um feste Winkel gegeneinander versetzte objektiv wirksame Abtastorgane vorgesehen sind, die das Bild einer Teilungsmarke und deren engere Umgebung durch bildaufteilende Mittel in zwei Teilbilder zerlegen, wobei die den Teilbildern zugeordneten Etotosträme zur Bestimmung der Ablage der Teilungsmarken benutzt werden, die sich dadurch kennzeichnet, daß im Abbildungsstrahlengang der Abtastorgane ein optisches Ablenkelement vorgesehen ist, durch welches die Koinzidenz zwischen der Teilungsmarke und der die Fildaufteilung vornehmenden Trennungskante herbeigeführt wird0 Handelt es sich speziell um eine Einrichtung, bei der vier Abtasteinrichtungen paarweise auf je einem Durchmesser der Kreisteilung sich gegenüberstehen, bei denen planparallele Platten als Ablenkelemente diene, deren jeweilige Verschwenkungen ein Maß für die Ablagen ist, so wird vorgeschlagen, diese Verdrehungen automatisch dadurch motorischen Antrieb herbeizuführen.
• An Hand der Zeichnungen soll die neue Einrichtung erläutert werden; alle weiteren rfindungseinzelheiten werden sich dann im Zusammenhang damit ergeben. in Figur 1 ist eine Kreisteilung mit Abtastmitteln dargestellt.
• In den Figuren 2 und 3 ist eine Einrichtung mit motorischer Yerschwenkung der planparallelen Ablenkplatte dargestellt und zwar wird bei figur 2 ein lichtelektrisches Zweikanalsyste:ii, in Figur 3 ein lichtelektrisches Einkanalsystem benutzt.
• In Figur 1 seinen 1, 2, 3 und 4 die objektiv wirksamen Abtasteinrichtungen, 5 sei der zu prüfende Teilkreis mit der Teilung 6.
• 7, 8, 9 und 10 seien die Bildfelder der Abtasteinrichtungen. 11 sind die Teilstrichbilder, die bei geeigneter Beleuchtung z.B. dunkel auf hellem Grund erscheinen. Der Winkel 8, unter dem sich die Durchmesser 1 - 2 und 3 - 4 schneiden, ist dabei ein Vielfaches des Teilungsintervalles. Die Bildfelder 7, 8, 9 und 10 werden in ihrer Mitte längs der Linie 12 geteilt. Im allgemeinen wird dann der Stich 11 eine ungleiche Lichtverteilung auf den Bildfeldhälften 13,14 hervorrufen. Die den beiden Bildfeldhälften zugeordneten Lichtströme werden durch nachgeschaltete Fotoelemente erfaßt und zur Anzeigte gebraoht.
• In Figur 2 ist 5 wieder der Teilkreis mit den Teilstrichen 6. Dieser wird durdh die Beleuchtungseinrichtung 15 beleuchtet und durch die Linse 16 in die Ebene der Blende 17 abgebildet. Der von dieser erzeugte Bildausschnitt wird durch die Linse 18 ein zweites Mal abgebildet. In dieses Bild greift die halbverspiegelte Prismafläche 19. Die eine Hälfte der Abbildungsstrahlen trifft das Fotoelement 20, die andere das Fotoelement 21. Durch die nachgeschalteten Ger@te 22 und 23 wird der Motor 24 gesteuert der die im Abbildungsstrahlengang befindliche planparallele Platte 25 verschwenkt. 26 ist ein Zählwerk, welches die Verschwenkung registriert.
• Die Einrichtung arbeitet nun so, daß die planparallele Platte so lange verdreht wird (und dadurch gleichzeitig die Abbildungsstrahlen parallel versetzt), bis die beiden otozellen Lichtstromgleichheit anzeigen.
• In. der Figur 3 unterscheidet sich der lichtelektrische Aufbau nur dadurch von dem der Figur 2, da@ dort die @bbildungsstrahlen nach der Aufteilung über Umlenkelemente @@, 27, 2t3 und 29 durch eine rotierende, teilweise durchsichtige Scheibe 30 geschickt werden, die abwechselnd die eine bzw. die andere Hälfte der Abbildungsstrahlen freläßt. Durch ein nachgeschaltetes Fotoelement 31 werden die ineinandergrei@enden @ich@wechselströme erlaßt und steuern wieder @ber die Geräte 32, 33 den otor 24, der die Verachwenkung der planparallelen Platte 25 ebenso wie in Figur 2 vornimmt.
• Bezeichnet man die Verdrehungswinkel der vier Abtasteinrichtungen mit xl, x2, w3 und s4, so ist der Ausdruck x = (x4-x3) - (x2-x1) ein Maß für den Winkelfehler, der durch eine einmalige Eichung der Mikrometer und Division durch den Ableseradius der Kreisteilung unmittelbar.in das Bogenmaß. überführt werden kann. Es ist natürlich ohne weiteres möglich, mit dem Kreisteilungsprüfgerät ein Rechenwerk zu koppeln, welches aus den Verdrehungsinkeln 11 bis w4, die zu Jeder Messung gehören, unmittelbar den Winkelfehler ausrechnet.
• Bei derartigen Prüfverfahren interessiert öfters eine weitere Größe, nämlich der Durchmesserfehler, Dieser wird nach bekannten Rechenverfahren ausgerechnet, und er gibt an, wie groß der Fehler des winkels ist, den die Verbindungslinie zweier gegenüberliegender Teilstriche mit einer Referenzlinie (z.B. der Verbindungslinie des 0.- und des T .- Striches) bilden soll. delbstverständlich können auch solche an sich bekannte Rechengeräte vorgesehen werden, die diese Durchmesserfehler ausrechnen.
• Ein weiterer Erfindungsgedanke ist in folgendem zu sehen: Ist man in der Lage, die Kreisteilung zwischen den Messungen genau um einen ganz bestimmten Winkel zu verdrehen, so kann auf diese Weise die Lichtstromgleichheit einer Abtasteinrichtung (z.B. der Linrichtung 1) herbeigeführt werden. Zu diesem Zweck wäre dem Grobschaltwerk eine Feineinstellung in bekannter Weise zu überlagern (etwa durch ein Planetengetriebe), die von der foto-elektrischen Abtasteinrichtung gesteuert wird. Dann ist eine Verdrehung der planparallelen Mikrometerplatte dieser Abtasteinrichtung zwecks Herstellung der Lichtstromgleichheit nicht mehr erforderlich, x1 wäre Null und der Winkelfehler x würde um dieses Glied reduziert werden.
• Eine weitere Vereinfachung des Ausdruckes x kann erfindungagemäß dadurch herbeigeführt werden, daß die Mikrometer zweier benachbarter Abtasteinrichtungen, entweder 1 und 4 oder 2 und 3, starr oder über eine elektrische Welle derart miteinander verbunden werden, daß eine Verdrehung z. B der Platte der Einrichtung 1 in der einen Richtung eine gleich große Verdrehung der Platte der Einrichtung vier in der anderen Richtung zur Folge hat. Der Ausdruck für x wird nämlich durch derartige Kombinationsverdrehun-en nicht gewandert, da die darin auftretende Summe x1 + x4 dann immer Null ist. Mit Hilfe des Feintriebwerkes und der beschriebenen Mikrometerkopplung ist es nun möglich, zwei Abtasteinrichtungen mit den abgebildeten Teilstrichen zur Koinzidenz zu bringen. Die Größe x braucht dann nur noch aus 12 und x3 gebildet zu werden. Dadurch vereinfacht sich natürlich der nachgeßchaltete Rechen- und Registrieraufwand erheblich. belbstverstandlich ist auch hier wieder - ebenso wie beim Hauptpatent - die Registrierung der anfallenden Ergebnisse entweder in kontinuierlicher oder digitaler Form möglich.
• Bbenso ist es denkbar, die verschiedenen Rechen- und Anzeige-Geräte miteinander zu kombinieren, z.B. also einerseits den Durchmesserfehler bestimmen und anzeigen zu lassen und an anderer Stelle den Winkelfehler. Natürlich können auch zusätzliche visuelle Ablesemikroskope vorgesehen sein, durch die die BildSelder direkt betrachtet werden können.

Claims (1)

1. Patentansprüche.

   Lichtelektrische Einriohtung nach dem Hauptpatent (Anmeldung ..................... (int.Rr. 3708 - A 1/2)) zur Prüfung von Kreisteilungen, insbesondere von Präzisionskreisteilungen für geodätische oder astronomische Instrumente, bei der zur Ermittlung der Ablagen von vorzugsweise um 1800 gegeneinander versetzter Geilungsmarken (6) der Kreisteilung (5) mehrere über den Umfang der zu prüfenden Kreisteilung um feste Winkel gegeneinander versetzte objektiv wirksame Abtastorgane (1,2,3,4) vorgesehen sind, die das Bild einer Teilungsmarke (11) und deren engere Umgebung durch bildaufteilende kittel in zwei Teilbilder (13,14) zerlegen, wobei die den Teilbildern zugeordneten Fotoströme zur Bestimmung der Ablage der Teilungastriche (11) benutzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß im Abbildungsstrahlengang der Abtastorgane ein optisches Ablenkelement- (25) vorgesehen ist, durch welches die Koinzidenz zwischen der Teilungsmarke (11) und der die Bildaufteilung vornehmenden Trennungskante herbeigeführt wird.

   Lichtelektrische Einrichtung nach Anspruch 1 mit vorzugsweise vier sich paarweise auf Je einem Durchmesser der Kreisteilung gegenüberstehenden Abtasteinrichtungen (1,2,3,4), bei denen planparallele Platten (25) als Ablenkelemente dienen, deren Verschwenkungen ein man für die Ablagen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehungen automatisch durch motorischen Antrieb (24) erfolgen.

   Lichtelektrische einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Anzeige- und/oder Registriermittel (26) vorgesehen sind.

   Lichtelektrische Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Rechenwerke zur Bestimmung des Winkelfehlers und/oder des Durchmesserfehlers vorgesehen sind.

   Licht elektrische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden durch die Blldtrennungskante aufgeteilten Lichtströme einer Abtasteinrichtung Je zwei lichtelektrische Elemente (20,21) beaufschlagen.

   Lichtelektrische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden durch die Bildfrennungskante aufgeteilten Lichtströme einer Abtasteinrichtung abwechselnd ein lichtelektrisches Element (31) beaufschlagen, Lichtelektrische Einrichtung nach einem der AnsprUche 1 bis 6, bei der ein Fortschaltwerk vorgesehen ist, welches eine automatische Verdrehung der Kreisteilung (5) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Fortschaltwerk eine Feineinstellung für die Kreisteilung (5) gekoppelt ist.

   Liohtelektrische Einrichtungrnch einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, datS die planparalle-len Platten (25) zweier benachbarter Abtasteinrichtungen 80 miteinander gekoppelt sind daß eine Verdrehung der einen Platte in der einen Richtung automatisch eine Verdrehung der anderen Platte nach der anderen Richtung zur Folge hat.