DE1473011C - Vorrichtung zum Bestimmen der Lage einer Strichmarke - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung ner als die Strichmarkenbreite ist und daß im Licht-

zum Bestimmen der Lage einer Strichmarke, ζ. B. strahl eine in Richtung der durch die Spalte gegebe-

eines Maßstabstriches, eines beleuchteten Spaltes nen Bezugslinie schwingende Blende vorgesehen ist.

oder eines Interferenzstreifens in bezug auf eine Durch die beschriebene Ausbildung der beiden Spalte

durch einen Spalt vorgegebene Linie. 5 ist erreicht, daß ein Spalt nur eine und der zweite

Zur Bestimmung der Lage einer Strichmarke, z. B. Spalt nur die dieser gegenüberliegende Kante der

auf einem Längenmaßstab, sind verschiedene licht- Strichmarke erfaßt.

elektrische Verfahren, wie z. B. photometrische Ver- Es ist eine Vorrichtung zur Feststellung des fahren, bekannt. Bei diesen wird im allgemeinen eine Durchgangs einer bewegten Strichmarke durch eine dunkle Marke mit hellem Umfeld in einen die Be- io vorbestimmte Bezugslinie bekannt, bei welcher diese zugslinie definierenden Spalt abgebildet, der breiter, . Bezugslinie durch zwei Spalte definiert ist, die diaaber etwas weniger lang als die Strichmarke ist. Eine metral: zu dieser Bezugslinie angeordnet sind. Die helle Marke mit dunklem Umfeld wird in eine der Spalte sind so ausgebildet, daß sie in genauer Mittel-Spaltebene entsprechende Ebene abgebildet. . , stellung zur Strichmarke jeweils genau zur Hälfte

Bei den bekannten photometrischen Anordnungen 15 diese Marke erfassen. Zur Feststellung der Lage der wird das von der Spaltebene — oder der ihr ent- bewegten Strichmarke sind zwei Photozellen vorsprechenden Ebene — ausgehende Licht z.B. durch gesehen, so daß die erzielbare Genauigkeit begrenzt ein Prisma in zwei Strahlengänge aufgeteilt. ist. Bei der Messung ist der Nulldürchgang einer

Im Fall der dunklen Marke mit hellem Umfeld Steuerkurve festzustellen, was nur mit relativ großem

werden die beiden Strahlenbündel durch die jeweils 20 Aufwand möglich ist.

durch den Spalt und die Strichmarke begrenzten Demgegenüber liefert die mit nur einer Photozelle Flächen gebildet und durch die Prismenflächen in arbeitende Vorrichtung nach der Erfindung im Falle voneinander verschiedene Richtungen abgelenkt. Im des Abgleiche, d. h. wenn die Strichmarke genau auf Fall der hellen Marke mit dunklem Umfeld erfolgt der Bezugslinie liegt, eine reine Gleichspannung. Nur die Strahlenteilung an der Prismenkante. Die Licht- 35 bei einer Abweichung von dieser Stellung wird eine ströme der beiden Strahlenbündel werden mitein- Wechselspannung erzeugt, deren Amplitude der Abander verglichen; die Bezugslage der Strichmarke ist weichung der Strichmarke proportional ist. Die PoIadann erreicht, wenn beide Lichtströme gleich sind. rität der Wechselspannung hängt von der Richtung Bei Verschiebung der Strichmarke aus der Bezugs- der Abweichung ab. Eine daraus resultierende Einlage heraus ändern sich die Lichtströme gegensinnig. 30 stellung auf das Verschwinden der Wechselspannung

Bei der Zweizellen-Gleichlichtmethode werden die ist sehr genau und relativ einfach durchzuführen,

beiden Lichtbündel auf je eine Photozelle geleitet, Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich

wobei die beiden Photozellen in Differenz geschaltet damit die Lage einer Strichmarke sehr genau bestim-

sind. Obwohl mit diesem Verfahren nur eine relativ - men, ohne daß viele optische Elemente erforderlich

geringe Genauigkeit erreicht werden kann, wird es 35 sind. Durch besondere Ausbildungsformen der

wegen der hierzu erforderlichen einfachen Einrich- Spalte und gegebenenfalls der Blende und durch

tung auch für Meßaufgaben angewendet. verschiedene Relativschwingbewegungen dieser Teile

Sehr große Genauigkeiten sind mit der Einzellen- zueinander läßt sich die erfindungsgemäße Vörrich-

Wechsellichtmethode zu erzielen, bei der die Licht- tung leicht verschiedenen Anforderungen anpassen,

ströme z. B. mittels einer rotierenden Sektorblende 4° Die Erfindung wird an Hand der Fig. 1 bis 7 der

moduliert und dann durch optische Vorrichtungen, _ Zeichnungen erläutert, in denen beispielsweise Aus-

wie z. B. Prismen und/oder Spiegel, auf einem -führungsformen der Erfindung schematisch dargestellt

Photoempfänger, ζ. B. der Kathode einer Photozelle, sind. Es zeigt . -.:■.-*.—^_:_—;- -

wieder zusammengeführt werden. Dieses Verfahren Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsge-

erfordert jedoch für die Teilung und Wieder- 45 mäßen Vorrichtung in Draufsicht,

zusammenführung der Strahlen einen verhältnis- Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der

mäßig großen Aufwand an optischen Elementen. Fig. Ij '

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fig. 3 eine weitere Ausführungsform für die

Vorrichtung zum Bestimmen der Lage einer Strich- Spalte und die Blende,

marke, ζ. B. eines Maßstabstriches,,,-..eines beleuch- 5< > Fig. 4 in Seitenansicht.schematisch einen in seiner

teten Spaltes oder "eines InterferenzstreifeM in bezug Breite justierbaren Spalt, ''■■",

auf eine durch einen Spalt vorgegebene Linie zu Fig. 5 eine Variante der Ausführungsform nach

schaffen," bei der mit geringem apparativem Auf- Fig.2,

wand eine große .Meßgenauigkeit erreicht werden Fig. 6 eine andere Ausführungsform der neuen

kann. ' ' . ■ ; 7 55 Vorrichtung, , -'

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung, bei Fig. 7 den optischen Aufbau einer ßinzellender diese Bestimmung mittels eines einzigen, von der Wechsellichtandrdnung gemäß der Erfindung. ·

von der Strichmarke oder einem Bild der Strich- . In F i g. 1 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung der

' marke ausgehenden Strahlung beaufschlagten photo- Lage einer dunklen Strichmarke 1 auf einem hellen

elektrischen Empfängers erfolgt. Die Vorrichtung ⁶° Längenmaßstab 2 gezeigt, der sich in Richtung des

nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß Pfeiles A bewegt. Eine Platte 3 über der Strich-

zwischen der zu bestimmenden Strichmarke und dem marke 1 weist zwei Spalte 3 a und 36 gleicher Abphotoelektrischen Empfänger . zwei diametral zur messung auf, die diametral zu der mit 3 c bezeichne-Bezugslinie angeordnete Spalte gleicher Abmessung ten Bezugslinie angeordnet sind und die jeweils nur vorgesehen sind, daß der Abstand der beiden- in ⁶5 eine Kante der Strichmarke 1 überdecken. Über, den Verschiebungsrichtung einander gegenüberliegenden Spalten 3 α und 36 ist eine in Richtung des Pfeiles B äußeren Spalten-Kanten größer und der Abstand der um eine Achse 4 schwingende Blende 5 angeordnet,

beiden entsprechenden inneren Spalten-Kanten klei- die im dargestellten Beispiel so ausgebildet ist, daß

Claims (3)

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   sie in ihren Extremlagen jeweils einen Halbspalt ab- Statt einer schwingenden Blende kann auch ein

   deckt. Über der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung be- rotierender Unterbrecher benutzt werden. Falls erfindet sich eine Lichtquelle, unter ihr ein Photo- forderlich kann die abgewinkelte Blende auch durch empfänger. Auf den Photoempfänger fällt also das eine Schwingblende ersetzt werden, die von vornaus.den durch die Kanten der Spalte 3a und 3b und 5 herein eine Parallelbewegung ausführt. die Strichmarkenkanten begrenzten Flächen austre- In Fig. 6 ist eine Vorrichtung gezeigt, die insbe-

   tende Licht, in den Extremlagen der Blende 5 also sondere bei schwacher Beleuchtungsstärke, bei der nur. jeweils durch einen Spalt austretende Licht In man darauf angewiesen ist, das vorhandene Licht den Zwischenstellungen kommen Lichtanteile von optimal auszunutzen, mit Vorteil angewendet wird, beiden Spalten auf dem Photoempfänger, d.h., es io Bei dieser Anordnung sind die beiden Spalte50α erfolgt eine Summierung der Gleichlichtsignale. und 50 b in der in Richtung des Pfeiles B schwingen-

   Weicht die Strichmarke 1 von der Bezugslinie 3 c den Blende 55 gebildet, während eine Platte 53 nur ab, d.h. liegt sie nicht symmetrisch zu den Spalten die Außenkanten der. Strichmarke 1 abdeckt. Die 3 a und 3b_K dann sind, die beiden durch diese Spalte Spalte 50 c und 506 schwingen bei dieser Ausfüh-, tretenden Lichtströme verschieden. Dadurch wird 15 rungsform praktisch in Richtung der Längsachse der dem Gleichlicht ein Wechsellicht überlagert, das ein Strichmarke 1. Die Wirkungsweise ist dieselbe wie Maß für die Lichtstromdifferenz und damit für die diejenige der Vorrichtung nach Fig. 1. Ablage der Strichmarke ist. Der zeitliche Verlauf der In F i g. 6 ist ein Beispiel für den optischen Aufbau

   so* am Photoempfänger entstehenden Wechselspan- der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Die nung ist entsprechend dem zeitlichen Verlauf der »° Wendel der Lichtquelle 60 wird von den optischen .. Blendenschwingung vorzugsweise sinusförmig. Gliedern 61 und 62 nach Unendlich abgebildet. Das

   ~y Bei der Abtastung von Interferenzstreifen kann es Glied 62, bildet die öffnung von 61 in die Meßebene zweckmäßig sein, falls nicht auf dunkle, sondern auf 63 ab, so daß hier eine gleichmäßige Ausleuchtung helle Streifen eingestellt werden soll, eine Platte 13 erzielt wird. Die auf dem Maßstab 64 in der Meßnach Fig. 3 mit zwei Spalten 13a und 136 zu-ver- *5 ebene 63 liegende Strichmarke 1 wird durch das Obwenden, die um mehr als eine Spaltbreite gegenein- jektiv 65 in die Platte 66 abgebildet, über der sich die ander diametral zur Bezugslinie 13 c angeordnet sind. Blende 35 befindet Das hinter dem Objektiv 65 Mit einer solchen Vorrichtung wird der Mittelteil des liegende Wendelbild 67 wird durch die Optik 68 auf (hellen) Streifens ausgeblendet, so daß die den die lichtempfindliche Fläche 69 eines Photoempfän-Gleichstromanteil bildende Gesamthelligkeit niedrig 3° gers abgebildet. Das hierbei entstehende Wendelbild gehalten werden kann. 67'setzt sich aus den durch die öffnungen der Platte

   Bei. dunklen Strichmarken in hellem Umfeld kann 66 gebildeten zwei Teilstrahlen zusammen. Die Meßdie Forderung bestehen, daß bei fehlender Strich- einrichtung ist in gleicher Weise auch für eine Aufmarke von dem Photoempfänger kein oder ein ganz lichtbeleuchtung geeignet, wenn dafür gesorgt wird, bestimmtes, z.B. für Schreiberbewegungen ausnutz- 35 daß in der Meßebene eine gleichmäßige Ausleuchtung bares Signal abgegeben wird, d. h., die beiden Licht- vorhanden ist. \

   ströme, die im Falle fehlender Strichmarke allein Im optischen Strahlengang ist eine Planglasplatte

   durch die Spalte bestimmt sind, sollen entweder 70 angedeutet Dies soll darauf hinweisen, daß durch gleich sein oder in einem bestimmten Verhältnis zu- optische Mittel, die von der hier beschriebenen Meßeinanderstehen. Es ist daher zweckmäßig, wenigstens 40 einrichtung über Verstärker und Nachlaufrnotor geeinen der beiden Halbspalte in seiner Breite justier- steuert werden, eine selbsttätige Einstellung auf eine bar zu machen. Eine einfache^Anordnung hierzu zeigt Strichmarke mit Meßwertanzeige möglich ist. Hierfür V Eig. 4 im Schnitt. Der in_der,-Blende 23_ liegende__.:sind spezielle Einrichtungen bekannt, die jedoch alle Spalt 23α ist so breit wie maximal erwünscht Auf. mit einer Meßeinrichtung arbeiten, mit Hilfe derer seiner linken Seite wird er durch eine mittels* der 45 es möglich ist, eine Strichmarke mit hoher Reprodu-Schraube 24 in Richtung des Doppelpfeiles C ver- zierbarkeit auf eine Bezugslinie einzustellen. Mit der λ schiebbäre Kante 25 abgedeckt, so daß er beliebig erfindungsgemäßen Vorrichtung werden ohne große schmal gemacht werden kann. Schwierigkeiten Reproduzierbarkeiten von 100 AE

   Bei der iii Fig. 1 gezeigten Vorrichtung entsteht erreicht. . _; ·

   durch die bei Auslenkung der Blende5 auftretende 5» : ; '■ -

   Schräglage auch bei gleichen Lichtströmen in den ; Patentansprüche:

   Spalten 3a und 3 b ein Signal mit der Blenden-;, V - ν

   frequenz. Da dieses Signal durch eine kleine Ablage 1. Vorrichtung zum Bestimmen der Lage einer

   der Strichmarken kompensiert werden kann, äußert Strichmarke, z.B. eines Maßstabsstriches, eines

   .: j es sich als Nullagenversetzung der Strichmarken, 55 beleuchteten Spaltes oder eines Interferenzstreiderart, daß diese nicht exakt auf ihre Schwerlinie ein- fens in bezug auf eine durch einen Spalt vorge-

   gestellt werden. Bei gleichbleibender Strichmarken- gebene Linie mittels eines einzigen, von der von

   j breite ist dieser Effekt ohne Bedeutung. Bei Ände- der Strichmarke oder einem Bild der Strichmarke

   ·.'■"■ rung der Strichmarkenbreiten entsteht aber ein ge- ausgehenden Strahlung beaufschlagten photo-

   , ringer Fehler, der durch eine abgewinkelte Blende 60 elektrischen Empfängers, dadurch gekennbeseitigt werden kann. Eine solche Blende ist in zeichnet, daß zwischen der zu bestimmenden

   Fi g. 5 gezeigt. Die durch die Abwinklung der Blende Strichmarke (1) und dem photoelektrischen Emp-

   35 entstehende Parallelverschieburig der Blende über . fänger zwei diametral·zur Bezugslinie (3c) arige-

   der Spaltebene, d. h. der Ebene der Plattet, bewirkt ordnete Spalte (3a, 36) gleicher Abmessung voreine gleichmäßige Abschattung der Spalte über ihre 65 gesehen sind, daß der Abstand der beiden in Ver-■ gesamte Länge und damit eine exakte Einstellung auf Schiebungsrichtung einander gegenüberliegenden

   ;."-. die Strichmarkenschwerpunkte auch bei unterschied- ' äußeren Spaltenkanten größer und der Abstand licher Strichmarkenbreite. . der beiden entsprechenden inneren Spaltenkanten

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   kleiner als die Strichmarkenbreite ist und daß im Lichtstrahl eine in Richtung der durch die Spalte gegebenen Bezugslinie schwingende Blende (5) vorgesehen ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalte (3 a, 36) um eine Spaltbreite gegeneinander versetzt sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalte (13 a, 13 δ) Um mehr als eine Spaltbreite gegeneinander versetzt sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen