DE1472292B - Autokollimator - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Autokolli- Die Bilder des erzeugenden Fadenkreuzes 13 und mator mit einem Bezugsfadenkreuz, in dessen Bild des erzeugenden Fadenkreuzes 20 werden dann von ein zweites, von einem Meßgerät beaufschlagtes den Reflektoren 19 bzw. 24 durch das Objektiv-Fadenkreuz eingespiegelt wird. linsensystem 18 zum Strahlenteiler 17 reflektiert, von

Bekannte Geräte dieser Art besitzen zwei Faden- 5 dem sie zum Okular 10 zurückgeworfen werden, in

kreuze, deren Bilder in den Strahlengang eines dem sie vom Auge 25 des Beobachters oder der

Okulars eingeblendet werden. Dabei ist das eine Bedienungsperson als Bilder 13' und 20' betrachtet

Fadenkreuz einer Bezugsgröße und das andere werden.

Fadenkreuz der Meßgröße zugeordnet. Bei diesen Ein festes Okular-Fadenkreuz ist bei 12 im Blick-Geräten wird entweder das Meßfadenkreuz selbst io feld des Okulars 10 vorgesehen, in dem das erzeu- oder sein Bild durch den Einfluß einer vorgenom- gende Ablese-Fadenkreuz 12' durch die Projektionsmenen Messung in seiner relativen Lage verändert. linse 44 projiziert wird; dabei wird Licht für diesen Durch mechanische Verstellung werden dann beide Zweck von der Lichtquelle 45 geliefert und durch 45 Fadenkreuze zur Deckung gebracht und der Verstell- zerstreut oder gefiltert. Das Projektionssystem 46, weg als proportionales Maß für die Messung ab- 15 45,12', 44 kann geknickt ausgebildet sein und parallel gelesen. zur Achse des Autokollimators liegen, indem man

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, der- einen Spiegel zwischen die Projektionslinse 44 und

artige Geräte in sich eichbar oder justierbar zu den Strahlenteiler 17 setzt. Oder aber es kann bei

machen und die Ablesesicherheit und -genauigkeit Verwendung eines Fadenkreuzes mit dunklen Linien

zu erhöhen. 20 ein reelles Fadenkreuz an der Stelle 12 angebracht

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung werden, und das Hilfsprojektionssystem 64, 45, 12'

vor, daß ein zweites Bezugsfadenkreuz vorgesehen und 44 kann fortfallen.

ist, dessen Bild über einen feststehenden Spiegel in Wenn das ganze System rein optisch aufgebaut

den Strahlengang eingeblendet wird. ist oder für seine erste Einstellung von einer optischen

Eine weitere Steigerung der Ablesegenauigkeit ist 25 Einstellung abhängt, ist es wünschenswert, farbige dadurch möglich, daß beispielsweise dem zweiten Bilder zu haben, um der Bedienungsperson anzu-Bezugsfadenkreuz ein Farbfilter vorgeschaltet und zeigen, von welchem Spiegel oder Reflektor das ein Farbfilter gleichen Durchlässigkeitsbereiches in Signal kommt. Das kann geschehen, indem man dem Strahlengang nachgeschaltet ist, während dem farbige Lichtquellen in dem Autokollimator ver-Meßfadenkreuz ein Farbfilter mit einem anderen 30 wendet oder die zurückgeworfenen Bilder filtert, Durchlässigkeitsbereich vorgeschaltet und in dem wenn man die Farbfilter 26 und 27 in Kontrast-Strahlengang ein gleiches Farbfilter nachgeschaltet ist. farben in optischer Ausrichtung mit den Reflektoren

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der 19 bzw. 24 verwendet.

Zeichnungen beispielsweise näher erläutert, und zwar In dem Ausführungsbeispiel sind beispielsweise die

zeigt 35 Filter 26 und 42 als Rotfilter und die Filter 27 und

F i g. 1 schematisch die räumliche Anordnung der 43 als Grünfilter ausgebildet. Sie können von irgend-

Teile eines erfindungsgemäßen Autokollimators, welchen Kontrastfarben sein.

F i g. 2 einen Grundriß der in F i g. 1 gezeigten Auf diese Weise können die Farbfilter 26 und 27

Ausführung der Erfindung, nur die gewünschte besondere Farbe durchlassen, die

F i g. 3 eine Seitenansicht der in F i g. 1 und 2 40 dem besonderen Bezugsspiegel und Signalspiegel zugezeigten Ausführung der Erfindung, geordnet werden soll. Während das vom Autokolli-

Fig. 4 und 5 je eine Ansicht der bei der Aus- mator ausgehende Licht zwei Farben enthält, ist das

führung der Erfindung nach den F i g. 1 bis 3 ver- von den Reflektoren 19 und 24 zurückgeworfene

wendeten Fadenkreuze, Licht, je nachdem, welcher Spiegel dazwischenge- f\

Fig. 6 eine Schnittansicht einer möglichen An- 45 schaltet ist, gefärbt, da die andere Farbe absorbiert/

Ordnung zweier Fadenkreuze vor einem Okular sowie wird.

Fig. 7 ein Abbild der durch die Okularanordnung Bei Verwendung nur einer farbigen Lichtquelle mit

nach Fig. 6 sichtbaren Bilder. Emission in mehreren definierten Wellenlängen kön-

In der Zeichnung, welche die Erfindung in An- nen die Filter dann benötigt werden, um zwischen

wendung auf einen Autokollimator zeigt, bezeichnen 50 den Farben zu unterscheiden. Sie brauchen nicht so

gleiche Bezugszeichen gleiche Teile in allen Ab- stark zu sein, daß sie von sich aus monochroma-

bildungen. tisches Licht bilden. Beispielsweise läßt ein Gelbfilter

Beider Ausführungsform der Erfindung gemäß den ein Band von Gelb bis Rot durch; es läßt aber nur

F i g. 1 bis 5 werden die beiden Bilder der Faden- monochromatisches Rot durch, wenn es sowohl blaue

kreuze visuell durch das Okular betrachtet, das im 55 als auch rote Spektrallinsen durchlassen soll und

ganzen mit 10 bezeichnet ist und die Okularlinsen 11 andere nicht vorhanden sind,

sowie das Okular-Fadenkreuzblid 12 umfaßt. Wenn bei der Verwendung von Licht aus zwei ver-

Ein Bild des erzeugenden, einstellbaren Faden- schiedenen Farben äußerste Genauigkeit gefordert

kreuzes 13 wird von einer Lichtquelle 14 über ein wird, wird es notwendig sein, die Geometrie des Sy-

Filter 42, ein Projektionslinsensystem 15 und durch 60 stems der besonderen benutzten Wellenlänge anzu-

den Strahlenteiler 23, den Strahlenteiler 17 und die passen. Das bedeutet, daß eine chromatische Ab-

Objektivlinse 18 auf den Reflektor 19 geworfen. erration des Brennpunktes der Objektivlinse berück-

Ein Bild des erzeugenden, einstellbaren Faden- sichtigt werden muß, und vielleicht muß das Fadenkreuzes 20 wird von einer Lichtquelle 21 durch das kreuzmikrometer so eingestellt werden, daß die verFilter 43 und das Projektionslinsensystem 22 auf den 65 schiedenen Abstände von der Linse zum Bild ausge-Strahlenteiler 23 geworfen, von dem es durch den glichen werden können.

Strahlenteiler 17 und die Objektivlinse 18 zum Der Zweck der Erfindung besteht darin, die VerReflektor 24 zurückgeworfen wird. Schiebung der beiden Bilder gleichzeitig zu messen.

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In dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 werden führt und die sich ergebende Differenz, die auch als

zwei Bilder durch die beiden Spiegel 19 und 24 in eine Winkelgröße auftreten kann, abgelesen werden,

den Autokollimator reflektiert. Eine vollständige Servo-Arbeitsweise erfordert

Eines der Bilder möge das Bild vom Bezugsspiegel ein lichtempfindliches Fadenkreuz, und ein von ihm

19 und das andere das Signalspiegelbild eines op- 5 ausgehendes Fehlersignal treibt einen Servomotor,

tischen Meßwandlers sein. Die Nachführung des Be- um den Fehler auf Null zu verringern. Es wäre dann

zugsbildes zum Meßbild kann von Hand vorgenom- wahrscheinlich notwendig, das erste »Anschließen«

men und nach Entfernen des Auges vom Okular von visuell vorzunehmen, weil eine Farbkennzeichnung

einer Skala abgelesen werden. Bei manueller Nach- von einem farbblinden lichtempfindlichen Empfänger

führung können von den Stellmitteln her elektrische io nicht wahrgenommen wird, obwohl es möglich wäre,

Differenzbilder beaufschlagt werden. Die Ablesung einen farbempfindlichen Empfänger für das Abtasten

kann auch ganz automatisch sein, wobei ein licht- der Fadenkreuzbilder zu verwenden,

empfindliches Fadenkreuz in Abhängigkeit von einem Eine Unterteilung des erzeugenden Fadenkreuzes

Servo-Fehlersignal bewegt wird und die Abtastung in halbe Felder würde die automatischen Verfahren

des Verschiebeweges durch Differentialtransfor- 15 in der Weise vereinfachen, daß farbempfindliche Foto-

matoren erfolgt. zellen unnötig wären. Doch bleibt eine Farbfilterung

Das grundsätzliche, durch diese Ausführungsform der Lichtquellen und Spiegel notwendig, der Erfindung vorgeschlagene Verfahren besteht Für ein rein optisch aufgebautes System sollten die darin, zwei Bezugsfadenkreuze 12', 13 zu benutzen Fadenkreuze möglichst helle Linien auf einem und ein einziges Meßfadenkreuz 20 zu verwenden. 20 dunklen Feld aufweisen. Dunkle Linien auf einem Das zweite Bezugsfadenkreuz und das Meßfaden- hellen Feld ergeben zwei sich überschneidende Felder kreuz sind für sich verschiebbar. Jedes von ihnen, verschiedener Farben und damit eine Verwirrung, kann die Hälfte des Sichtfeldes einnehmen, oder sie Helle Linien auf einem dunklen (nicht notwendigerkönnen das ganze Feld bedecken, wobei eines für den weise völlig schwarzem) Feld weisen Linien auf, die Bezugsspiegel und das andere für den Signalspiegel 25 leicht voneinander zu unterscheiden und zu identibenutzt wird. fizieren sind.

Das als Ablesefadenkreuz 12' bezeichnete Bezugs- Je nach der gewünschten Empfindlichkeit kann das

fadenkreuz kann einen Hinweis auf die Farben haben, Fadenkreuz 12' eine einfache, sich kreuzende Linie

andernfalls muß die Bedienungsperson sich erinnern sein oder irgendeine Doppelform haben und mit einer

können, welches der farbigen Fadenkreuze wozu ge- 30 Einteilung versehen sein,

hört. Eine Form gekreuzter Doppellinien ist in F i g. 1

Beim Gebrauch eines rein optisch aufgebauten und 5 gezeigt.

Autokollimators nach der Erfindung bewegt die Be- Ein Ablesefadenkreuz mit hellen Linien kann dadienungsperson die beiden erzeugenden Fadenkreuze, durch erzeugt werden, daß ein Bild eines Dunkelfeldbis ihre Bilder zwischen die Doppellinien des Ablese- 35 Fadenkreuzes doppelt projiziert wird, fadenkreuzes fallen. Zum leichteren Einstellen und Das Bild, das dann als ein helles Ablesefadenkreuz Ausrichten des Autokollimators zu den Spiegeln benutzt wird, kann in der Größe einstellbar gemacht können in bekannter Weise bei den erzeugenden werden, indem das Fadenkreuz und seine Projektions-Fadenkreuzen eine zweite Linie rechtwinklig zur linse bewegt werden, Auf diese Weise kann ein erersten angebracht und eine zweite Doppellinie mit 40 zeugendes Fadenkreuz, das beispielsweise eine Milliderjenigen des Ablesefadenkreuzes gekreuzt vorge- metereinteilung hat, so eingestellt werden, daß es der sehen werden. Diese Anordnung wird benutzt, um Empfindlichkeit eines Wandlers angepaßt ist, der den diejenige Achse des Autokollimators auszurichten, Signalspiegel 24 steuert. ;, \ von der keine Signale zu empfangen sind. In der Ausführungsform nach F i g. 6 und 7 Sind

Eine elektrische Ablesung kann auf verschiedene 45 die Fadenkreuze als im Okular vorhanden ange'brd-

Weise erreicht werden. net und mit einem Mikrometer für Direktablesung

Es ist möglich, Differentialtransformatoren in die versehen dargestellt. Die übrige Anordnung ist in der Fadenkreuzeinrichtung einzubringen und ihre Aus- Weise vereinfacht, daß hier die erzeugenden Fadengangsleistungen zu subtrahieren, wobei die Aus- kreuze nicht beweglich zu sein brauchen, gangssignale Wechseltromspannungen oder nach ihrer 5° Bei dieser Ausführung der Erfindung besitzt das Umformung Gleichstromspannungen sein können. Okular 10 Linsen 11, um die beiden Fadenkreuze Ein Gleichstrom-Differenzsignal kann einen Digital- gleichzeitig zu beobachten. Das Okular 10 sitzt an voltmeter für eine Ablesung der Differenz zwischen einem Gehäuse 28, in das der Stellknopf 29 eingeden Fadenkreuzstellungen antreiben, und nach schraubt ist, der eine Mikrometereinteilung haben Eichung zeigt es die Differenz zwischen dem 55 kann und die Schraube 30 dreht, die sich an den be-Schwenkwinkel des Bezugsspiegels und dem des Si- weglichen Träger 31 legt und ihn bewegt, der an gegnalspiegels an oder Größen, die auf diese Winkel federten Rückstellelementen 32 und 33 gelagert ist, bezogen sind. die ihrerseits mittels Stützen 34 und 35,4 mit dem

Andere Verfahren zum Abtasten der relativen Lage Gehäuse 28 verbunden sind und das Fadenkreuz 35 der Fadenkreuze sind: Dehnungsmesser an Biege- 6° tragen.

platten, welche die wandernden Fadenkreuze tragen Der Träger 36,4 sitzt oder ist federnd auf bieg-

und führen; eine Codierung des Drehwinkels der samen, rückfedernden Teilen 36 und 37 gelagert, die

Mikrometerscheibe zum Antrieb eines Digitalrechners mit dem Gehäuse 28 verbunden sind und das Faden-

und eines Druckers; ein von einem Mikrometer ge- kreuz 38 tragen, oder er ist federnd auf den Stützen triebenes Schrauben-Potentiometer (Helipot). 65 36 und 37 gelagert und kann mittels einer Schraube

Eine mechanische Subtraktion der dem relativen 39 eingestellt werden, die in die Mutter 39 a ge-

Verschiebeweg der Fadenkreuze entsprechenden Si- schraubt ist, indem der die Skala 41 tragende Knopf

gnale kann durch Hebel und Hebelgestänge ausge- 40 gedreht wird. Eine Drehung des Knopfes 40 be-

wegt den Träger 36 α, auf welchem das Fadenkreuz 38 sitzt.

Mittels des Okulars 10 können die beiden Fadenkreuze 35 und 38 gleichzeitig durch die Okularlinsen 11 beobachtet werden, und beim Gebrauch wird das Fadenkreuz 35 mit dem einen Bezugsbild und das Fadenkreuz 38 mit dem Signalbild in Deckung gebracht.

Da die Mutter 39 α für die Schraube 39 mit dem Träger 31 fest verbunden ist und von dem Bezugsfadenkreuz 35 mitgenommen wird, ergibt das Mikrometer 41 eine Direktablesung des Abstandes der Bilder 1 und 2.

Das Okular mit der Anordnung nach F i g. 6 kann bei geänderter Anordnung der Objektivlinse 18 (die ein gewöhnliches Teleskop aus dem Autokollimator macht) und bei Ausschaltung der Lichtquellen 14 und 21 an Hand der beiden Fadenkreuze zum Messen des Abstandes irgendwelcher zweier Bilder benutzt werden, die man im Blickfeld des Okulars erscheinen läßt.

Durch Einsetzen von Filtern in die Fadenkreuzträger oder durch doppeltes Filtern der Lichtquelle und durch Begrenzen des Fadenkreuzfeldes 38 auf eine Hälfte und des Fadenkreuzes 35 auf die andere Hälfte des Gesamtfeldes kann die Einrichtung des Okulars nach F i g. 6 an Stelle der Fadenkreuze 13 und 20 und der zugeordneten Lichtquellen, Filter und des Strahlenteilers 23 benutzt werden, um die Ergebnisse der ersten Ausführungsform der Erfindung zu erhalten. Der Vorteil liegt in der Verwendung einer einzigen Stellschraube 29 zur Differenzbildung; ein Nachteil ist die Beschränkung auf Halbfeld-Fadenkreuze.

Für ein dynamisches Arbeiten können stroboskopische Lichtquellen bei allen erwähnten Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden.

Claims (9)

Patentansprüche: 40

1. Autokollimator mit einem Bezugsfadenkreuz, in dessen Bild ein zweites, von einem Meßgerät beaufschlagtes Fadenkreuz eingespiegelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Bezugsfadenkreuz (13) vorgesehen ist, dessen Bild (13') über einen feststehenden Spiegel (19) in den Strahlengang eingeblendet wird.

2. Autokollimator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild (20') eines dritten Fadenkreuzes (20) über einen von einem Meßgerät beaufschlagten Spiegel (24) in den Strahlengang eingeblendet wird.

3. Autokollimator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenkreuze (12', 13, 20) beleuchtet sind.

4. Autokollimator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Bezugsfadenkreuz (13) ein Farbfilter (42) vorgeschaltet und ein Farbfilter gleichen Durchlässigkeitsbereiches (26) in dem Strahlengang nachgeschaltet ist, während dem Meßfadenkreuz (20) ein Farbfilter (43) mit einem anderen Durchlässigkeitsbereich vorgeschaltet und in dem Strahlengang ein gleiches Farbfilter (27) nachgeschaltet ist.

5. Autokollimator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeschalteten Farbfilter (26, 27) in dem Bereich zwischen den Spiegeln (19 und 24) und einem Strahlenteiler (17) angeordnet sind, der die Bilder (13', 20') der Fadenkreuze aus dem Strahlengang reflektiert.

6. Autokollimator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einblendung aller Bilder in den Strahlengang eines Okulars (10) ein gemeinsamer Strahlenteiler (17) vorgesehen ist.

7. Autokollimator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Bezugsfadenkreuze (13, 20) mit einer Stellvorrichtung (29, 40 in Fig. 6) verbunden ist, die mit Rückstellelementen (32, 33; 36, 37) zusammenarbeiten.

8. Autokollimator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung mindestens eine Meßskala (41) umfaßt.

9. Autokollimator nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung (40) des Signalfadenkreuzes (38) von der einstellbaren Halterung des Bezugsfadenkreuzes (35) getragen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen