DE1498092B2 - Digitales Längenmeßgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein digitales Längenmeßgerät, bestehend aus einer linearen, optisch, abtastbaren, ebenen Skala mit mehreren in Längsrichtung mit Abstand getrennten Teilungsstrichen, ,ferner aus einem Gehäuse, das dieser Skala gegenüberliegend, wahlweise längsbewegbar gelagert ist, einer Abtastvorrichtung, die auf dem Gehäuse beweglich angebracht ist und die Skala optisch abtastet, sowie aus einer Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Impulse in Abhängigkeit von der Bewegung der Abtasteinrichtung.

Meßgeräte für präzise Längenmessungen rinden weitverbreitet Anwendung. Beispielsweise ist es bei vielen Arbeitsvorgängen von Werkzeugmaschinen erforderlich, das.Werkzeug in bestimmte Abstandsstellungen mit einer größeren Genauigkeit, als sie bei visueller Durchführung erreichbar ist, einzustellen. Auf dem Gebiet der Photogrammetric müssen präzise Abstandsmessungen zwischen Punkten auf einer Photographie vorgenommen werden, was insbesondere bei kernphysikalischen Untersuchungen von großer Bedeutung ist, bei denen Filmaufnahmen von der Bewegung der Kernteilchen in Einrichtungen wie einer Blasenkammer gemacht werden. Sehr genaue Messungen sind-ebenfalls-bei der Prüfung von Präzisionsteilen erforderlich, bei denen die Koordinaten von Lochzentren oder anderen Dimensionen auf extreme Toleranzen hin überprüft werden müssen.

Es ist bekannt, für derartige Präzisionsmessungen einen entlang einer -gegebenen Achse bewegbaren Meßkopf zu verwenden. Hierbei werden Einrichtungen zur digitalen oder sonstigen Meßwertangabe vorgesehen, welche die exakte Stellung des Meßkopfes im Verhältnis zu einer' Bezugsstellung oder einer Skala anzeigen, die längs der Bewegungsachse angeordnet ist. Wenn beispielsweise Löcher mit genauer Lokalisierung in einem Blechmaterial gebohrt werden müssen, kann das Material fest auf einer horizontalen Arbeitsfläche oder einem Tisch festgeklemmt werden, welcher derart ausgebildet ist, daß Horizontalbewegungen in zwei zueinander senkrechten, mit X und Y bezeichneten Richtungen möglich sind.

Bei einer bekannten typischen Ausführungsform

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einer solchen Maschine ist der bewegliche Tisch in Verwendung einer rotierenden, mit einem Schlitz .^-Richtung auf einem beweglichen Zwischenschlitten versehenen Scheibe der freie Segmentraum zwischen verfahrbar, der seinerseits in F-Richtung verfahrbar den beiden Elementen periodisch mit einem Lichtam festen Maschinenbett gelagert ist. Die relative strahl durchfahren, der durch einen sphärischen Stellung oder Verlagerung in ΑΓ-Richtung kann be- S Spiegel aufgefangen und auf einer Fotozelle gerichtet stimmt werden, indem auf dem Tisch ein Meßkopf in wird, welche Impulse liefert, deren Dauer gleich der Meßanordnung für eine auf dem Schlitten befestigte Durchgangszeit des Lichtstrahles durch den freien Skala angeordnet wird oder umgekehrt. Die Bewe- Segmentraum ist und damit ein analoges Maß für den gung in Y-Richtung kann mittels einer Skala und Winkelabstand zwischen den beiden Elementen dareines Meßkopfes, die auf dem Bett und dem Wagen io stellt. Dieser Impuls wird zur Steuerung eines mit angeordnet sind, gemessen werden. Wenn die Arbeits- hoher Frequenz schwingenden Oszillators verwendet, fläche bewegt wird, ermöglichen die Meßköpfe eine und es wird die Anzahl der Schwingungen gezählt, genaue Einstellung des Bohrers hinsichtlich des auf die der Oszillator während der Aussteuerung durch der Arbeitsfläche befestigten Materials. Ähnliche den analogen Impuls ausführt. Dieses bekannte Meß-Anordnungen können für andere Werkzeugmaschi- 15 gerät ist jedoch zur linearen Längenmessung nicht nen, wie Fräsmaschinen, Lehrenbohrmaschinen, geeignet. Bei großen Meßstrecken müßte dieses Meß-Drehbänke u. dgl., vorgesehen werden. Photogram- gerät, insbesondere sein Auffangspiegel, äußerst groß metrische Messungen erfordern einen ähnlichen X-Y- gebaut werden. Kleine Strecken, z. B. in der Größen-Maschinenaufbau und eine ähnliche Anordnung von Ordnung von Mikron, lassen sich wegen der Beuzwei Sätzen von Köpfen und Skalen; im Betrieb wer- 20 gungserscheinungen an engen Spalten in der dort den dabei die auf einem photographischen Film oder beschriebenen Weise nicht messen,
einer Platte befindlichen Kennmale durch eine Be- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein dienungsperson in Koinzidenz mit einer festen opti- digitales Längenmeßgerät zu schaffen, welches einen sehen Bezugsachse gebracht, wonach die Z-Y-Ko- großen Meßbereich und eine Genauigkeit in der ordinatenmessungen vorgenommen und registriert 25 Größenordnung von einem Mikron besitzt und bei werden. Bei einer einfachen Einrichtung zur Über- welchem die Fehlerquellen, die bei den bekannten prüfung von Teilen kann eine einachsige Meßvor- Längenmeßgeräten auf Grund der dort vorgesehenen richtung, wie ein Höhenmaßstab, vorgesehen werden kummulierenden Erfassung der Meßstrecke auftremit einem Meßkopf, der mit dem beweglichen EIe- ten, vermieden sind.

ment oder der Probe verbunden ist, und mit einer 30 Ausgehend von einem digitalen Längenmeßgerät

Skala, die an einem festen Träger befestigt ist. der eingangs genannten Art, wird diese Aufgabe er-

Es sind für die vorbeschriebenen Präzisionsmes- findungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abtasteinsungen geeignete Längenmeßgeräte bekannt, die ein richtung um eine Achse drehbar ist, die lotrecht zu optisches System zur Zählung von Lichtimpulsen be- der Skala gerichtet ist, daß die Abtasteinrichtung sitzen, die durch die Relativbewegung zwischen Git- 35 einen Körper besitzt, der zusammen mit ihr drehbar tern erzeugt werden. Dort ist ein Gitter am Meßkopf ist und mehrere parallele, äquidistante Linien aufgelagert und längs einer Achse beweglich, auf der weist, die sich im rechten Winkel zu einer Drehachse ein stationäres Gitter angeordnet ist. Die Anzahl der erstrecken, daß eine erste Vorrichtung zur Beleuchbei einer Bewegung des Kopfes längs der Achse ge- tung dieses Körpers während dessen Drehbewegung zählten Impulse gibt die Stellung des Kopfes in bezug 40 um eine weitere Vorrichtung zur Erzeugung und auf diese Achse an. Es ist aber zu beachten, daß die Abbildung eines Bildes dieses Körpers auf sich selbst Zuverlässigkeit dieses, die Meßstrecke kummulierend vorgesehen sind, und daß die elektrische Impulsvorerfassenden Systems von dem Gedächtnis oder dem richtung mit einem lichtempfindlichen Körper verse-Speicher für die während der Bewegung des Kopfes hen ist, der so angeordnet ist, daß er betätigbar ist, gezählten Impulse abhängt. Infolgedessen können 45 sobald die zwischen den auf dem Körper und dem unbemerkte Netzstörungen, elektrisches Rauschen Bild befindlichen vorhandenen Zwischenräume zu- oder andere äußere Störungen Pseudoimpulse oder sammenfallen.

Fehlimpulse bedingen, was sich dann auf die Zahl Das Längenmeßgerät nach der Erfindung weist

der gespeicherten Impulse auswirkt und ungenaue den besonderen Vorteil auf, daß der Meßwert jeweils

Stellungsangaben verursacht. Darüber hinaus können 50 originär nur aus der Stellung des Meßwertes heraus

sich Ungenauigkeiten daraus ergeben, daß die Quer- gewonnen wird und daß es auf die Messung keiner-

bewegung zu schnell erfolgt und hierbei die Impuls- lei Einfluß mehr hat, wie der Meßkopf in jeweilige

zählkapazität des Systems überschritten wird. In allen Meßstellung gebracht worden ist und welche Effekte

diesen Fällen hängt die Stellungsanzeige von der während der Verschiebung des Meßkopfes vorgele-

Anzahl der während der Bewegung des Kopfes ge- 55 gen haben. Der Meßwert wird bei der Erfindung also

zählten Impulse ab, und es ist daher möglich, daß nicht mehr durch kumulative Speicherung eines

Ungenauigkeiten in der Stellungsangabe bzw. Ein- Meßkopf-Verschiebeweges, sondern nur noch auf

stellung unentdeckt bleiben. Diese Unzuverlässigkeit Grund der endgültigen Meßstellung des Meßkopfes

macht es erforderlich, mehr als eine Ablesung für gewonnen.

eine bestimmte Messung vorzunehmen, um sicher- 60 Weitere Erfindungsmerkmale des digitalen Länzustellen, daß die Ablesung, auf die man sich ver- genmeßgerätes sind in den Unteransprüchen angelassen will, nicht durch die beschriebenen Ungenauig- geben,
keiten beeinträchtigt ist. Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines in

Durch die US-PS 2 420 013 ist ferner ein Meß- der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels gerät zur Messung des Winkelabstandes zwischen 65 näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt
zwei relativ zueinander dreheinstellbaren Elementen F i g. 1 eine perspektivische Darstellung eines bebekannt, welches einen digitalen Ausgang für den zu weglichen Meßkopfes und einer Skala,
messenden Winkelabstand liefert. Dort wird unter F i g. 2 eine perspektivische schematische Darstel-

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lung einer optisch-mechanischen Interpolations-Ab- ist es möglich, den Betrag der Längsverschiebung des

tasteinrichtung,' Meßkopfes zwischen zwei Skalenstellungen anzuge-

F i g. 3 in Seitenansicht einen Querschnitt durch ben. Wenn der Meßkopf 23 mit einer Werkzeug-

den Meßkopf, maschine, einer Prüfeinrichtung od. dgl., wie zuvor

F i g. 4 eine Querschnittsansicht gemäß der Linie S beschrieben, verbunden ist, können demnach Entfer-

4-4 in Fig. 3, nungen gemessen oder Stellungen bezüglich der

F i g. 5 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, ge- Skala für die verschiedenen vorerwähnten Zwecke

maß der Linie 5-5 in F i g. 4, zur Anzeige gebracht werden.

F i g. 6 einen Teilquerschnitt gemäß der Linie 6-6 Der Meßkopf erfüllt zwei Hauptaufgaben. Eine

in Fig. 3, *o Aufgabe besteht in einer genauen Messung und An-

F i g. 7 einen Teilquerschnitt gemäß der Linie 7-7 gäbe des Abstandes zwischen der Skalenstellung des

in Fig. 3, Gehäuses und einem nächsten Teilungsstrich 24. Die

F i g. 8 eine Teilseitenansicht gemäß der Linie 8-8 zweite Aufgabe besteht darin, anzugeben oder zu

in Fig. 4, identifizieren, welcher Teilungsstrich 24 derjenige ist,

F i g. 9 eine Teilaufsicht auf eine Skala, die von der 15 von dem aus der Abstand der Skalenstellung gemes-

durch die Linie 9-9 in F i g. 8 angedeutete Ebene aus sen worden ist. Vorzugsweise wird der Abstand zwi-

gesehen ist, sehen der Skalenstellung und dem am niedrigsten

Fig. 10 eine Teilansicht, von der durch die Linie numerierten Teilungsstrich der beiden beidseitig der

10-10 in Fig. 3 angegebenen Ebene aus gesehen, Skalenstellung nächstliegenden Striche gemessen.

Fig. 11 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 10, so Folglich würde beispielsweise durch die erste Auf-

F i g. 12 ein Blockschaltschema der elektronischen gäbe die Angabe geliefert, daß die Skalenstellung

Schaltung und des logischen Systems, das in Verbin- des Meßkopfes 562 Mikron von dem niedrigst nume-

dung mit dem Meßgerät verwendet wird, rierten nächstliegenden Teilungsstrich 24 entfernt ist,

Fig. 13 eine Reihe von Schaubildern, die die Wir- und durch die zweite Aufgabe würde die Anzeige kungsweise des in Fig. 12 gezeigten Schaltschemas »5 erhalten, daß dieser letztgenannte Teilungsstrich beidarstellen, spielsweise 11 Millimeter weg vom Nullpunkt der

Fig. 14 eine schematische Darstellung eines Im- Skala liegt. In diesem Beispiel wäre die Skalenstel-

pulsgenerators, lung des Meßkopfes bezüglich der Nullmarke mit

Fig. 15 eine schematische Darstellung eines opti- 0,011562 Meter angezeigt.

sehen Systems, das eine Ausführungsform eines Im- 30 Die vorerwähnte erste Aufgabe kann als Inter-

pulsgenerators zeigt, der für das vorliegende Meß- polation der Skalenstellung zwischen zwei in Abstand

gerät verwendet wird, voneinander liegenden Teilungsstrichen 24 gekenn-

Fig. 16 eine schematische Darstellung eines opti- zeichnet werden. Dementsprechend stellt der Teil des

sehen Systems, das eine andere alternative Ausfüh- Gerätes 21, der diese erste Aufgabe ausführt, eine

rungsform eines Impulsgenerators für das vorliegende 35 Interpolations-Abtasteinrichtung dar und ist im fol-

Meßgerät enthält, genden kurz als »Digitalinterpolator« bezeichnet. Der

F i g. 17 a eine schematische Darstellung eines op- Ausdruck digital wird verwendet, da das Gerät untischen Systems, das eine weitere alternative Ausfüh- mittelbar eine ziffernmäßige Wiedergabe der interrungsform eines Implsgenerators für das vorliegende polierten Skalenstellung ergibt, die im obigen BeiMeßgerät enthält, 40 spiel 562 Mikron war. Der Digitalinterpolator ver-

Fig. 17b eine schematische Darstellung, die zur mag, wie nachfolgend beschrieben, die Skalenstellung

Erläuterung der Ausführungsform nach Fig. 17a über einen Digitalbereich von 1000 Mikron, was

dient, einem Abstand von einem Millimeter zwischen zwei

Fig. 17c eine weitere schematische Darstellung benachbarten Teilungsstrichen 24 entspricht, und mit

zur Erläuterung der Ausführungsform nach Fig. 17 a. 45 einer Genauigkeit von + 0,4 Mikron anzuzeigen,

Das in Fig. 1 gezeigte Längenmeßgerät 21 weist welche die durch die Herstellungsverfahren für die eine insgesamt längliche stationäre Skala 22 und Skala 22 bedingte Auflösungsgrenze darstellt,
einen Meßkopf 23 auf, der in Richtung der Skala Die zweite vorerwähnte Aufgabe besteht darin, längsbewegbar gelagert ist. Wie am besten aus F i g. 9 den für jeden Teilungsstrich 24 auf der Skala 22 vorzu ersehen, weist die Skala 22 eine erste Vielzahl 50 gesehenen individuellen Code, vergleiche die linke von in Längsabständen voneinander angeordneten Seite der Skala in F i g. 9, zu ermitteln, und die diese Teilungsstrichen 24 auf. Für die Zwecke der Be- Aufgabe ausführende Code-Abtasteinrichtung ist im Schreibung wird angenommen, daß die Teilungs- folgenden als »Stufenkodierer« bezeichnet. Es ist zu striche 24 in 1-Millimeter-Abständen voneinander beachten, daß die Präzisionseigenschaften des vorangeordnet und fortlaufend wie bei einer motorischen 55 liegenden Meßgerätes von der Genauigkeit abhängt, Skala numeriert sind, obwohl zu beachten ist, daß mit der die Skalenstellung zwischen den Teilungsdas Gerät auch leicht für Messungen im englischen strichen 24 interpoliert wird, weshalb der Digital-System oder mit in verschiedenen Abständen ange- interpolator den Hauptbestandteil des Gerätes darordnete Markierungen geeignet ausgebildet werden stellt.

kann. Der Meßkopf 23 kann in irgendeiner üblichen 60 Digitalinterpolator
Art gelagert werden, um die vorerwähnte Längs-

bewegbarkeit zu erzielen, beispielsweise durch eine Der Digitalinterpolator gemäß der vorliegenden Gleitlagerung auf einer Längsstange oder in einem Erfindung umfaßt als Hauptelement eine Abtast-Längskanal, einrichtung, die beweglich an dem Meßkopf 23 ge-

Jeder Längsstellung des Meßkopfes 23 entspricht 65 lagert ist. Für jede gegebene Skalenstellung des Meßeine Stelle auf der Skala 22, und eine solche Stelle kopfes 23 besitzt die bewegliche Abtasteinrichtung ist im folgenden als Skalenstellung des Gehäuses be- einen Bereich von Stellungen, von denen jede einer zeichnet. Durch Ermittlung zweier Skalenstellungen Stellung auf der Skala entspricht und die eine erste

und zweite Stellung umfassen, die einmal der Ska- zylindrischer Körper aus Glas od. dgl. ausgebildet ist, lenstellung des Gehäuses und zum anderen der Stel- ist mit seiner Achse um einen Winkel gegenüber der lung des nächstliegenden Teilungsstriches 24 entspre- Drehachse 27 geneigt, wodurch die Bilder 24 a der chen, von dem aus die Entfernung der Skalenstellung Bezugsmarkierungen 24 gezwungen werden, sich auf zu messen ist. Es sind eine erste und zweite Anzeige- 5 einer im wesentlichen kreisförmigen Bahn zu bewevorrichtung vorgesehen, die anzeigen, wenn sich die gen, die in einer von der Skala einen Abstand auf-Abtasteinrichtung an jeweils einer der vorerwähnten weisenden Bildebene liegt, wobei die Bilder 24 a ersten' und zweiten Stellungen bezüglich des Meß- parallel bleiben, wenn das Bild der gesamten Skala kopfes befindet. Eine Meßvorrichtung ist vorgesehen, rotiert. Die Bahn des Skalenbildes ist in den Fig. 10 um das Maß der Bewegung der Abtasteinrichtung zu io und 11 durch einen Kreis 33 dargestellt, der die bestimmen. Eine dritte Anzeigevorrichtung, die von Bahn des oberen Endes des Bildes 24 a' für eine entder ersten und zweiten Anzeigeeinrichtung und der gegen dem Uhrzeigersinn gerichtete Drehbewegung Meßeinrichtung abhängt, ist vorgesehen, um das Maß des Abtasters 26 wiedergibt, wie in den Fig. 4, 6 der Bewegung der Abtasteinrichtung zwischen deren und 7 gezeigt. Die Markierungen 24 sind, wie dargeerster und zweiter Stellung anzuzeigen. Die Meßbe- 15 stellt, durchweg dünne Linien, und die Längsbewewegung der Abtasteinrichtung zwischen ihrer ersten gung auf der Skala 22 verläuft senkrecht zu diesen und zweiten Stellung ist derart, daß sie den Längs- Markierungen. Jeder Punkt auf dem Skalenbild steht skalenabstand zwischen der Skalenstellung des Ge- in Beziehung zu dem vorerwähnten gegebenen Punkt häuses und dem nächsten Bezugs-Teilungsstrich an- auf dem Abtaster 26, und die Bewegungskompozeigt. »0 nente der Bilder 24 a entspricht folglich der Be-

Bei einer bevorzugten, nachfolgend beschriebenen wegungskomponente des angenommenen Punktes Ausführung der Erfindung besteht die bewegliche parallel zur Skalenachse. Wie noch erklärt wird, be-Abtasteinrichtung aus einem drehbar im Meßkopf stimmt die Orientierung des Körpers 31 die Lage 23 gelagerten Teil, wie die Hülse 26 (F i g. 3) — im des Punktes am Abtaster 26, zu dem das Skalenbild folgenden Abtaster 26 genannt —, der um eine 25 in Beziehung steht.

Achse 27 drehbar gelagert ist, welche im wesent- Ein fester, den Bildern 24 a nächstliegender Punkt

liehen senkrecht zur Ebene der Skala 22 steht. Die wird verwendet, um die Drehstellung des Abtasters Längsachse der Skala 22, die nachfolgend als Ska- in bezug auf die Skalenstellung einer Markierung 24 lenachse bezeichnet ist, wird als eine senkrecht durch zu kennzeichnen. Im einzelnen, wenn der Abtaster die Markierungen 24 verlaufende Linie angenommen. 30 derart angeordnet ist, daß ein gegebenes Bild 24 a Das Gehäuse 23 ist gegenüber der Skala derart an diesen stationären Punkt angrenzt, dann wird die orientiert, daß die Drehachse 27 die Skalenachse Stellung des Abtasters als mit der Skalenstellung der senkrecht schneidet. Ein Antrieb, z. B. ein Motor 28, speziellen, am stationären Punkt abgebildeten Marist auf dem Gehäuse 23 gelagert, und ein Antriebs- kierung 24 korrespondierend bezeichnet. Wie in den riemen 29 bewirkt eine kontinuierliche Drehung des 35 Fig- ²> ³> 10 und 11 gezeigt, bildet die Kante 107 Abtasters. Es ist zu beachten, daß ein gegebener eines am Gehäuse 23 befestigten Körpers 108 den Punkt auf dem Abtaster, der auf einem Kreis in einer vorerwähnten stationären Punkt; die Kante 107 ist Ebene parallel zur Skala 22 rotiert, eine Längskom- geradlinig und parallel zu den Bildern 24 a ausgerichponente der Bewegung parallel zur Skalenachse be- tet. Wenn daher also ein Bild 24 a mit der Kante 107 sitzt. Durch Bestimmung des Maßes der Drehung 40 fluchtet, befindet sich der Abtaster in einer der des Abtasters 26 ist es möglich, die entsprechende Längsskalenstellung der zugehörigen Markierung 24 Komponente der Längsbewegung für den vorerwähn- korrespondierenden Drehstellung. Zum Zwecke der ten Punkt am Abtaster zu bestimmen. Wenn bei- Beschreibung wird diese Drehstellung des Abtasters spielsweise die Drehbewegung des Abtasters 26 im als dessen Stoppstellung bezeichnet. Winkelmaß gemessen wird, dann ist die Längskom- 45 Die Winkelstellung des Skalenbildes, bezogen auf ponente der Bewegung dieses Punktes eine einfache seine Kreisbahn, ist in den Fig. 10 und 11 durch den Sinusfunktion des Winkels zwischen einem Durch- Pfeil 34 dargestellt und im folgenden als Abtastmesser durch diesen Punkt und der Querachse. Es richtung bezeichnet. Wenn man die Bahn 33 der ist deshalb möglich, Drehstellungen des Abtasters oberen Ecke des Bildes 24a'in den Fig. 10 und 11 zu erhalten, die den Längsstellungen des gegebenen 50 betrachtet, dann ist die in diesen Figuren gezeigte Punktes entsprechen, welche wiederum eine lineare Abtastrichtung 30°, bezogen auf einen Durchmesser, Funktion der Längsstellungen und Abstände auf der der parallel zu den abgebildeten Markierungen verSkala 22 darstellen. läuft. Die Bewegungskomponente eines Bildes senk-Bisher wurde nur auf einen Punkt auf dem sich recht zur Kante 107 entspricht dem Sinus des von drehenden Abtaster eingegangen, der eine Längs- 55 der Abtastrichtung (Pfeil 34) und der Kante 107 bewegungskomponente parallel zur Skalenachse be- eingeschlossenen Winkels oder dem Kosinus des von sitzt, wenn sich der Abtaster dreht. Um die Dreh- dem Pfeil 34 und einer senkrecht zur Kante 107 bewegung des Abtasters in Beziehung zu den ent- verlaufenden Linie eingeschlossenen Winkels. Der sprechenden Längsstellungen auf der Skala zu brin- Pfeil 34 und seine Bewegung entsprechen somit dem gen, ist ein optisches System vorgesehen, das ein 60 Durchmesser des Abtasters 26. optisches Bild der Skala erzeugt, das sich in Über- Das soeben beschriebene optische System dient einstimmung mit der Drehbewegung des Abtasters dazu, die Drehstellungen des Abtasters für jede gebewegt. Dies wird durch einen schräggestellten gebene Skalenstellung des Meßkopfes in Beziehung Brechungskörper 31, der am Boden des Abtasters 26 zu Längsstellungen auf der Skala zu bringen. Wenn drehfest angebracht ist, und durch eine Fokussier- 65 ein gegebenes Bild 24 a auf die Kante 107 ausgerichlinse 32 erreicht, die derart angeordnet ist, daß sie tet ist, dann ist die Drehstellung des Abtasters als mit ein optisches Bild der Skala 22 erzeugt, wie in den der speziellen in Fluchtung mit der Kante 107 abge-Fig.2, 10 und 11 gezeigt. Der Körper 31, der als bildeten Markierung korrespondierend bezeichnet.

9 ίο

Wenn der Abtaster rotiert, kann gegebenenfalls ein Linien dargestellt ist, eine Bewegung des Bildes 24 a' weiteres Bild 24 a auf die Kante 107 ausgerichtet bewirkt, die genau gleich dem Abstand zwischen werden; die Drehstellung des Abtasters entspricht diesem Bild und der Kante 107 ist und der bei sich dann der Skalenstellung der neuen Markierung 24, in seiner Startstellung befindenden Abtaster vorhandie in exakt einem Millimeter Abstand von der zuerst 5 den ist. Damit wird die Drehbewegung des Abtasters auf die Kante 107 abgebildeten Markierung steht. gemessen und angezeigt, wobei die Messung unmittel-Wenn der Abtaster sich zwischen diesen beiden Stel- bar in eine digitale Wiedergabe der Längskomponente lungen dreht, bei denen die Bilder 24 α nebenein- der Bewegung des Skalenbildes übersetzt wird,
anderliegender Markierungen 24 auf die Kante 107 Ein ebenes Steuerglied 35 ist am Abtaster 26 drehausgerichtet sind, dann hat sich der Abtaster über io fest gelagert und weist eine Vielzahl paralleler Linien einen Bereich von Drehstellungen bewegt, der mit 36 auf, wie am besten aus den F i g. 2 und 7 hervorden Längsstellungen auf der Skala 22 zwischen zwei geht. Bei einer bevorzugten Ausführungsfonn sind Markierungen 24 korrespondiert. Der Abstand einer die Linien 36 als übliche Ronchi-Linien ausgebildet, gegebenen Skalenstellung von einer speziellen Mar- die aus nebeneinanderliegenden, abwechselnd durchkierung 24 ist deshalb unmittelbar proportional zum 15 sichtigen und undurchsichtigen Längsbereichen glei-Abstand zwischen dem Bild der Markierung 24 und eher Breite bestehen, wie dies durch die durchsichder Kante 107, wobei die Drehstellung des Abtasters tigen Bereiche 37 und die undurchsichtigen Bereiche mit der gegebenen Längsskalenstellung korrespon- 38 dargestellt ist. Die Zahl dieser Linien 36, die auf diert. einem festen durch die Drehachse 27 verlaufenden

Um den Abstand der Skalenstellung des Meß- ao Durchmesser bei einem gegebenen Bruchteil einer

kopfes von der nächsten Bezugsmarkierung zu mes- Drehbewegung an einem bestimmten Punkt auf

sen, ist es notwendig, eine beliebige Drehstellung des diesem Durchmesser vorbeigehen, ist eine lineare

Abtasters als mit der Skalenstellung des Meßkopfes Funktion des Sinus des Winkels zwischen den Linien

korrespondierend festzulegen. Aus noch zu erklären- und diesem festen Durchmesser. Die Zahl der Linien,

den Gründen wird diese beliebige Stellung so ge- 35 die bei einem bestimmten Bruchteil der Drehbewe-

wählt, daß eine Abtastrichtung von genau 30°, wie gung gezählt werden, hängt von dem radialen Ab-

in den Fig. 10 und 11 gezeigt, vorliegt, und diese stand zur Drehachse27 ab, bei dem die Linien ge-

Stellung wird als Startstellung des Abtasters bezeich- zählt werden. Es ist deshalb zu beachten, daß der

net. Immer wenn sich der Abtaster in seiner Start- Winkel zwischen der Abtastrichtung und der Kante

stellung befindet, korrespondiert seine Drehstellung 30 107 genau gleich dem soeben definierten Winkel der

mit der Skalenstellung des Meßkopfes. Folglich liegt, Linien 36 ist, d. h., daß dann, wenn diese Winkel bei

wenn, wie z.B. in Fig. 10 gezeigt, der Abtaster in sich drehendem Abtaster in Phase liegen, die Anzahl

seiner Startstellung ist und ein Bild 24 a auf die Kante der gezählten Linien eine lineare Funktion der Be-

107 ausgerichtet ist, die Skalenstellung des Meß- wegungskomponente des Skalenbildes senkrecht zur

kopfes exakt auf der zugehörigen Markierung 24. 35 Kante 107 ist. Wenn der Punkt, an dem die Linien

Dies ist durch die Definition begründet, daß die Dreh- gezählt werden, derart angeordnet ist, daß genau

stellung des Abtasters mit der Markierung 24 korre- 1000 Linien gezählt werden, wenn sich der Abtaster

spondiert, wenn das Bild mit der Kante 107 fluchtet. von einer Stopstellung zur nächsten bewegt, dann

Daher fällt die Startstellung, wie gezeigt, mit der gibt die Anzahl der gezählten Linien die Entfernung

Stopstellung zusammen. Wenn der Meßkopf bezug- 40 der Skalenstellung des Gehäuses von einer gegebenen

lieh der Skala 22 in Längsrichtung bewegt wird, so Markierung 24 in Bruchteilen von V1000 des Gesamt-

daß sich die Skalenstellung des Meßkopfes an irgend- abstandes zwischen zwei Markierungen an. Da die

einem Punkt zwischen zwei Markierungen 24 befin- Markierungen einen gegenseitigen Abstand von 1 mm

det, dann kann das Skalenbild wie in Fig. 11 ge- aufweisen, wird die Skalenstellung des Gehäuses in

zeichnet werden, wenn der Abtaster sich in seiner 45 Mikrometer bestimmt.

Startstellung befindet. Das Bild 24α'in Fig. 11 weist Die hier beschriebene Einrichtung, die die Zahl einen Abstand von der Kante 107 auf, der eine line- der Steuerlinien angibt, die an einem vorbestimmten are Funktion des Abstandes der Skalenstellung des Punkt vorbeigehen, ist nachfolgend mit Steuerimpuls-Meßkopfes von der zugehörigen Skalenmarkierung System bezeichnet. Die Einrichtung, die angibt, wenn 24 bildet. Wenn daher der Abstand zwischen der 5° sich der Abtaster in seiner Startstellung befindet, ist Kante 107 und dem Bild 24 a' gemessen wird, kann mit Startimpuls-System bezeichnet. Die Einrichtung, der Abstand der Skalenstellung des Meßkopfes von die angibt, wenn sich der Abtaster in seiner Stopder Markierung 24 bestimmt werden. Das heißt, wenn stellung befindet, ist mit Stop-Impuls-System bedas Bild 24 a' von der Kante 107 seinen Abstand zeichnet.

gleich einem Bruchteil des Gesamtabstandes zwischen 55 Steuerimpuls-Svstem
einem Paar von Bildern 24 a aufweist, dann ist der

Abstand der Skalenstellung des Meßkopfes von der Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß eine

zugehörigen Markierung 24 exakt der gleiche Bruch- Präzisionseinrichtung zur Zählung der Linien, die

teil des Gesamtabstandes zwischen einem Paar von einen gegenüber dem Steuerglied festen Punkt pas-

Markierungen 24. 60 sieren, vorgesehen werden muß. Im Prinzip könnte

Um genaue Messungen der Skalenstellung des diese natürlich mit einem groben mechanischen Zähl-

Meßkopfes durchzuführen, muß das Ausmaß der system durchgeführt werden, bei dem die Linien

Bewegung des Abtasters von seiner Startstellung zu durch parallele Rippen und Nuten gebildet werden

seiner Stopstellung exakt gemessen werden. Im ein- und die Zähleinrichtung aus einer Raste besteht, die

zelnen heißt das, daß die Drehung des Abtasters von 65 an den Rippen erfaßt. Für Präzisionsmessungen sind

seiner Startstellung, die in Fig. 11 durch das in jedoch solche mechanische Systeme völlig unbefrie-

vollen Linien dargestellte Skalenbild angegeben ist, digend. Insbesondere um eine Auflösung von einem

zu seiner Stopstellung, die durch die gestrichelten Mikrometer bei der Interpolation zwischen zwei

Marken 24 zu erzielen, ist es notwendig, tausend Linien bei einem Drehinkrement von weniger als 180° zu zählen. Diese Messung kann durch Verwendung eines optischen Systems in Zusammenwirkung mit den auf dem Steuerglied angebrachten Ronchi-Linien durchgeführt werden.

Für eine einfache Ausführungsform mit Ronchi-Linien könnten eine Lichtquelle auf einer und ein Photodetektor auf der anderen Seite des Steuergliedes vorgesehen werden, wobei ein Visierloch zwischen der Lichtquelle und dem Detektor angeordnet wäre, um den Punkt festzulegen, an dem die Linien gezählt werden. Jede an der Lochöffnung vorbeigehende Linie würde einen elektrischen Impuls am Detektor auslösen, der eine Linie anzeigen würde. Diesem System haften jedoch Nachteile an, die dessen Einsatz für Messungen mit höchster Präzision unmöglich machen. Da die öffnung extrem klein ist, kann ein Schmutzfleck oder Staub auf den durchsichtigen Linien oder winzige Kratzer an den undurchsichtigen Linien, die sie durchsichtig machen, ungenaue Impulszählungen hervorrufen.

Eine Ausführungsform, bei der die durch das Visierloch bedingten Nachteile behoben sind, könnte eine Schlitzöffnung verwenden, die auf die Länge eines transparenten Bereiches statt auf einen winzigen Punkt ausgerichtet würde. Eine Schlitzöffnung stellt jedoch insofern eine Schwierigkeit dar, als sich bei Drehung des Steuergliedes auch die Winkellage der Linien ändert und daß deshalb die Schlitzöffnung ständig parallel mit den Linien gedreht werden müßte. Ein solches System könnte durch ein zweites Drehglied mit exakt gleichem Ronchi-Liniennetz erreicht werden, das derart das Steuerglied überlappt, daß die Linien parallel liegen. Diese Anordnung ist schematisch in Fig. 14 gezeigt, in der das Steuerglied 35 in Richtung des Pfeiles um seine Achse 27 drehbar dargestellt ist. Das Drehglied 39 kann sich um seine Achse 41 in Richtung des gezeigten Pfeiles drehen. Diese Dreh- und Steuerglieder 39 bzw. 35 rotieren in derselben Richtung und mit derselben Geschwindigkeit, so daß dort periodisch eine Überlappung der transparenten Bereiche auf Dreh- und Steuerglied und dann eine Überlappung von undurchsichtigen Bereiches des einen dieser beiden Körper mit durchsichtigen Bereichen des anderen auftreten. Die Linien von Dreh- und Steuerglied 39 bzw. 35 bewegen sich quer übereinander, um diesen Blendeneffekt zu erzielen. Licht, das durch das Drehglied und das Steuerglied bei jeder Überlappung der transparenten Bereiche fällt, stellt eine »Linie« dar, und die Stellung der Achse 41 bestimmt die Anzahl der »Linien«, am Steuerglied 35, die bei einem gegebenen Inkrement der Drehung gezählt werden. Man erkennt, daß die Anzahl der gewählten Linien abnimmt, wenn die Achse 41 in radialer Richtung näher an die Achse 27 herangeführt wird. Das Ergebnis ist analog der Heranführung des vorerwähnten Visierloches radial zur Achse 27, und wirkungsgemäß entspricht die Achse 41 der Lage eines solchen Visierloches.

Bei der Verwirklichung des in Fig. 14 dargestellten und soeben beschriebenen Systems tritt insofern eine Schwierigkeit auf, als daß ein Synchronisiergetriebe höchster Präzision verwendet werden muß, damit sich das Drehglied 39 und das Steuerglied 35 in der gewünschten Weise drehen. Abgesehen von den dadurch entstehenden Kosten, würde jedoch die hierdurch erreichbare Genauigkeit schlechter sein als bei dem nachfolgend beschriebenen, optische Impulse liefernden Blendensystem.

Zur Vermeidung der letztgenannten Nachteile wird die Funktion, die das Drehglied 39 ausübt, von einer

5 optischen Einrichtung übernommen, die aber keine sich bewegenden, mechanischen Elemente außer dem Steuerglied 35 selbst erfordert. Diese optische Einrichtung besteht grundsätzlich aus einer Vorrichtung zur Überlagerung der Oberseite des Steuergliedes 35

ίο mit einem Bild des Steuergliedes, wobei das Bild an die Stelle des Drehgliedes 39 tritt. Das Bild rotiert in exakter Synchronisation mit dem Steuerglied, aber die überlagerten Bildlinien bewegen sich quer zu den Linien selbst in der gleichen Weise, wie dies oben bei Fig. 14 bezüglich des Steuergliedes 35 und des Drehgliedes 39 beschrieben wurde. Wenn die durchsichtigen Bereiche auf die undurchsichtigen Bereiche des Steuergliedes abgebildet werden, fällt kein Licht durch das Steuerglied. Wenn die Abbildungen der

ao transparenten Bereiche exakt auf die transparenten Bereiche ausgerichtet sind, dann ist das durch das Steuerglied fallende Licht ein Maximum.

Eine Grundausführung des soeben beschriebenen optischen Systems ist in F i g. 15 gezeigt, bei der eine sphärisch gekrümmte Hohlspiegelfläche 42 mit Abstand von einem Photodetektor 43 angeordnet ist. Das Steuerglied 35 liegt zwischen dem Photodetektor 43 und der Hohlspiegelfläche 42 in einem Abstand r von letzterer, der dem Krümmungsradius dieser Hohl-Spiegelfläche 42 gleich ist. Das Steuerglied 35 weist abwechselnd die beschriebenen undurchsichtigen Bereiche 38 und durchsichtigen Bereiche 37 auf. Eine Lichtquelle 47 ist koaxial zur Hohlspiegelfläche 42 angeordnet, wobei der Photodetektor den halben Lichtkegel der Lichtquelle abdeckt. Die verbleibende Hälfte des Lichtkegels ist, wie gezeigt, an dem Photodetektor 43 vorbei durch die transparenten Bereiche des Steuergliedes hindurch auf die Hohlspiegelfläche 42 gerichtet. Diese Fläche 42 liefert eine Abbildung der transparenten Bereiche in einer Ebene, die dem dem Photodetektor 43 gegenüberliegenden Teil des Steuergliedes überlagert ist. Wenn sich das Steuerglied dreht, bewegen sich die durch das Licht der Quelle 47 erzeugten Bilder der transparenten Bereiche quer zu den Bereichen selbst, wie zuvor an Hand Fig. 14 beschrieben. Wenn die Bilder der transparenten Bereiche mit den transparenten Bereichen fluchten, dann zeigt der Photodetektor 43 durch einen elektrischen Impuls an, daß Licht von der Lichtquelle 47 durch das Steuerglied 35 reflektiert worden ist. Ein ständiges Drehen des Steuergliedes bewirkt periodische Lichtimpulse, die durch den Photodetektor 43 angezeigt werden und die exakt der Anzahl der transparenten Bereiche entsprechen, die eine Linie passieren, welche senkrecht zur Hohlspiegelfläche 42 und zur Ebene des Steuergliedes 35 liegt. Diese Impulse sind in der Beschreibung mit Steuerimpulsen bezeichnet.

Ein alternatives optisches System 48 ist in Fig. 16 offenbart, bei dem der volle Lichtkegel einer Lichtquelle 49 verwendet wird im Gegensatz zur Ausführungsform nach Fig. 16, bei der nur die eine Hälfte des Lichtkegels ausgeschnitten wurde. Bei dem System 48 ist wiederum eine konkave sphärische Spiegelfläche 51 in einem Abstand r von dem Glied 35 angeordnet, der gleich dem Krümmungsradius ist, wobei ein Photodetektor 52 an der anderen Seite des Gliedes 35 angeordnet ist, der zur Erfassung des in

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einem Punkt 53 fokussierten Lichtes dient. Der Photo- liegenden Digitalinterpoliergerät ist am besten an detektor 52 ist in einem Abstand S₂ von der Fläche Hand der F i g. 2 und 3 beschrieben. Eine Lichtquelle 51 auf der Achse 54 einer Brennlinse 56 -angeordnet, 64 ist auf dem Meßkopf 23 befestigt, und ein Teil die auf der anderen Seite des Detektors liegt. Das des Lichtes ist auf einen Spiegel 66 gerichtet, der Licht der Lichtquelle 49, die in einem Abstand S₃ 5 diesen Teil des Lichtes koaxial zum Abtaster 26 auf von der Linse 56 angeordnet ist, wird unter Annahme die Skala 22 richtet. Eine Kondenserlinse 67 bündelt einer punktförmigen Lichtquelle an einem Punkt 57 das vom Spiegel 66 reflektierte Licht, und ein prismamit einem Abstand S₄ von der Linse fokussiert. Die tischer Strahlteiler 68 fängt das Licht auf und lenkt Abstände S₃ und S₄ stehen zur Brennweite (FL) der einen Teil davon radial nach außen in Richtung auf Linse durch die Gleichung io einen weiteren Spiegel 69. Der Teiler 68 besteht aus

einem Paar dreieckiger Prismen, die unter Bildung

.._!_' ι _?__ _L. einer diagonalen Lichtteilungsfläche 71 zusammen-

S₃ S₄ FL gesetzt sind und die ähnlich wie ein halbversilberter

Spiegel wirken. Ein halbversilberter Spiegel oder ein

in Beziehung. Der Brennpunkt 57 liegt in einem Ab- 15 Strahlteiler mit Uberzugsschicht arbeiten gleich gut. stand S₁ von der Fläche 51, und die Lage des Detek- Der verbleibende Teil des Lichtes wird durch die tors 52 am Punkt 53 wird durch die Gleichung Brennlinse 32 und durch die geneigte Platte 31 auf

die Skala 22 gerichtet, und seine Aufgabe ist nach-

_1 1 _J_ _ 2l folgend unter der Überschrift Stop-Impulssystem be-

S₁ S₂ r ²⁰ schrieben. Der Spiegel 69 ist derart angeordnet, daß

er den halben Kegel des durch den Strahlteiler 68

bestimmt. Das System 48 bildet das Steuerglied auf geteilten Lichtes auffängt und dieses auf das Steuersich selber in der vorbeschriebenen Weise ab, und glied 35 wirft. Die Brennlinse 61 und der ebene der Detektor 53 erzeugt Steuerimpulse in Uberein- Spiegel 59 sind am Meßkopf 23 auf der anderen Seite Stimmung mit Lichtimpulsen, die von der Fläche 51 35 des Steuergliedes 35 fest angeordnet, wie zuvor an durch das Steuerglied fallen und durch die Blenden- Hand Fig. 17 beschrieben. Die Linse 61 und der wirkung für das übergelagerte Bild hervorgerufen sind. Spiegel 59 bewirken eine Abbildung des Steuergliedes Wenn auch bei dem System 48 ein punktförmiger auf sich selbst, wie bereits beschrieben, und das bei Photodetektör 52 an Stelle eines Flächendetektors 43 der Überlappung der Abbildungen der transparenten wie in Fig. 15 verwendet ist, so muß auch bei diesem 30 Bereiche mit den transparenten Bereichen durch das System ein konkaver Spiegel vorgesehen werden. Ein Steuerglied hindurch reflektierte Licht ist insgesamt bevorzugtes optisches System 58 ist schematisch in auf den Spiegel 69 gerichtet. Der Spiegel 69 ist so Fig. 17a gezeigt, das eine ebene Spiegelfläche 59 angeordnet, daß er das Licht nur auf die Hälfte der umfaßt, die mit Abstand vom Steuerglied 35 ange- Linse 61 reflektiert, und das durch die Linse 61 auf ordnet ist, wobei eine Brennlinse 61 zwischen die 35 dem Spiegel 59 fokussierte Licht ist durch die ins-Spiegelfläche und das Steuerglied geschaltet ist. Ein gesamt halbkreisförmige Fläche 72' in F i g. 2 wiederDetektor 62 und eine Lichtquelle 63 sind auf der gegeben. Dieses Lichtsegment ist in F i g. 2 ebenfalls anderen Seite des Steuergliedes, wie dargestellt an- durch die Fläche 72 der Linse 61 dargestellt. Wenn geordnet, wobei die Lichtquelle einen Abstand S₁ dieses Lichtsegment von dem Spiegel zurück durch von der Linse und der Detektor einen Abstand S₂ 4° die Linse 61 geworfen wird, tritt es durch deren einhalten. Die Linse weist gegenüber dem Steuerglied Fläche 73 hindurch, und folglich geht es, wenn es einen Abstand L und gegenüber dem Spiegel einen durch das Steuerglied 35 zurückläuft, an der Kante 74 Abstand M auf. Das System 58 ist wiederum in des Spiegels 69 vorbei und wird also nicht von diesem Fig. 17b, und zwar um die Ebene des Spiegels 59 aufgefangen. Der Detektor 62 ist am Meßkopf 23 aufgeklappt gezeigt. Die Strecke L gibt die optische 45 derart befestigt, daß er das am Spiegel 69 vorbei-Entfernung zwischen der Linse 61 und dem fokus- gehende Licht erfaßt. Es ist zu beachten, daß das bei sierten Glühfadenbild »χ« und die Strecke L₂ die dem Gerät nach den Fig. 2 und 3 verwendete System Entfernung des fokussierten Bildes »*« zur Linse 61 a 58 im wesentlichen das gleiche ist, wie das schemaan. Es ist zu beachten, daß die Linse 61a körperlich tisch in Fig. 17a gezeigte, mit nur dem einen wichder Linse 61 gleich ist. Ebenfalls ist zu beachten, 50 tigen Unterschied, daß der zusätzliche Spiegel 69 vordaßx gesehen ist. Dieser Spiegel ermöglicht es, das Licht

2 M = L + L radial zum Steuerglied in das System eintreten zu

² lassen im Gegensatz zu Fig. 17, wo das Licht senkist. Wenn die Strecke L gleich der Brennweite F der recht zum Steuerglied einfällt. Bezüglich des Licht-Linse 61 ist, dann wird das Steuerglied in der vor- 55 Strahlteilers 68 und des Spiegels 66 ist nur zu beachbeschriebenen Weise auf sich selbst abgebildet, unab- ten, daß die Lichtquelle 64 einen Gesamtabstand S₁ hängig von der Entfernung M des Spiegels. Die Stel- von der Linse 61 einhalten muß, entsprechend der im lung des Detektors 62, der das fokussierte Bild der Zusammenhang mit der Beschreibung der Fig. 17 Lichtquelle 53 erfaßt, hängt von der Stellung des angegebenen Gleichung. "

Spiegels ab und wird bestimmt durch die Gleichung 60 im folgenden werden die konstruktiven Einzel-

heiten des vorliegenden Steuerimpulssystems beschrie-

M — _ _|_ ( * ¹^i) _|_ (F' ¹^z) ben. Ein zentraler rohrförmiger Support 76 ist starr

2 (S₁ — F) (S₂ — F) am Meßkopf 23 befestigt und wird von dem hülsen-

förmigen Abtaster 26 konzentrisch umschlossen, der

Fig. 17c zeigt, wie das scheibenförmige Steuer- 65 mittels der mit Abstand voneinander angeordneten

glied 35 auf sich selbst abgebildet wird (dargestellt Kugellager 77 und 78 auf dem Support drehbar ge-

durch die Scheibe 35 a), da L = F ist. lagert ist. Ein quer gerichteter stationärer Teil 79 des

Die Verwirklichung des Systems 58 bei dem vor- Meßkopfes 23, an dem der Support 76 hängt, ist mit

15 16

einer Bohrung 81 versehen, durch die das auf das durch eine Kondenserlinse 98 auf eine im Gehäuse Steuerglied gerichtete Licht in beiden Richtungen 23 vorgesehene Schlitzöffnung 99 wirft, wie in den fällt. F i g. 2 und 3 gezeigt. Das durch den Schlitz 99 Für eine Eichung des Steuerimpulssystems in einer gehende Licht trifft durch eine Bohrung 101 im noch zu beschreibenden Weise ist bevorzugt vorge- 5 Meßkopfteil 79 auf einen anderen am Meßkopf besehen, daß die Lage der Steuerlinse 61 und des Spie- festigten Spiegel 102, der dieses Licht radial nach gels 59 bezüglich des Steuergliedes 35 einstellbar ist. außen auf einen zweiten Schlitz 103 am Meßkopf Die Einstellung der radialen Stellung und der Dreh- wirft. Eine Brennlinse 104 ist drehfest am Abtaster Stellung dieser Linse bewirkt eine Justierung des vor- befestigt und dreht sich mit diesem auf einer Bahn, erwähnten Punktes, an dem die Linien des Steuer- 10 die zwischen Schlitz 99 und Spiegel 102 liegt. Die gliedes gezählt werden. In diesem Zusammenhang ist Brennlinse 104 ist in einer Bohrung des Steuergliedes in den F i g. 3 und 6 ein U-förmiges Glied 82 gezeigt, 35 drehfest mit dem Abtaster befestigt, so daß die das an einem Teil 83 des Meßkopfes 23 befestigt ist Linse 104 bei in Startstellung befindlichem Abtaster und das ein Paar Gabelarme 84, 86 aufweist, die den eine Abbildung des Schlitzes 99 liefert, die genau auf Abtaster 26 mit Abstand umgeben. Ein Teil 87 ist an 15 den zweiten Schlitz 103 ausgerichtet ist. Ein Photoden Enden der Arme 84 und 86 befestigt, an dem die detektor 106 ist am Meßkopf 23 befestigt und hinter Linse 61 und der Spiegel 59 gelagert sind. Das U-för- dem Schlitz 103 angeordnet, der das fokussiert«, ein mige Glied 82 ist auf dem Gehäuseteil 83 mittels Bild des Schlitzes 99 darstellende Licht bei dessen eines Paares mit Abstand angeordneter Bolzen 88,89 Durchgang durch den Schlitz 103 erfaßt. Der durch befestigt, die in Bohrungen 91,92 im Glied 82 hinein- 20 den Detektor 106 gelieferte elektrische Impuls zeigt geschraubt sind, und ein zentraler, in den Teil 83 an, daß sich der Abtaster in seiner Startstellung behineingeschraubter Bolzen 93 liegt an dem Rand 94 findet, und dieser Impuls ist hier als Startimpuls bedes Gliedes 82 an. Durch ein Anziehen einer der zeichnet.

beiden Schraubenbolzen 88,89 oder durch ein Lok- Stop-Impulssystem
kern der anderen kann das U-förmige Glied um den 35 FPj
Bolzen 93 geschwenkt werden, um eine empfindliche Das Stop-Impulssystem zeigt an, wenn sich der Einstellung der Drehstellung der Linse 61 und des Abtaster in einer Drehstellung befindet, die der Spiegels 5y in bezug auf die Achse 27 zu erhalten. Skalenlängsstellung der Markierung 24 entspricht, Eine Einstellung des zentralen Bolzens 93 ändert die die derjenigen Seite der Gehäuseskalenstellung am Radialstellung bezüglich der Achse 27. 30 nächsten liegt, die, wie zuvor beschrieben, als Stop-Die Achse der Steuerlinse 61 ist derart angeordnet, stellung des Abtasters bezeichnet ist. Der Abtaster daß sie eine im wesentlichen parallel zur Achse der ist in seiner Stopstellung, wenn ein Bild.24α sich unSkala 22 liegende Durchmesserlinie durch die Achse mittelbar neben einem vorbestimmten, gegenüber 27 schneidet, was von der erwähnten Einstellung des dem Gehäuse stationären Punkt befindet, der, wie U-förmigen Gliedes 82 abhängt. Die durch das op- 35 aufgezeigt, durch die Kante 107 eines dreieckigen tische Steuerimpulssystem hervorgerufenen Impulse Gliedes 108 am Meßkopf 23 bestimmt ist. Das Glied entsprechen den durch die durchsichtigen Bereiche 108 besitzt ein Paar von Spiegelflächen 109 und 111, dargestellten Linien, die die Achse der Steuerlinie die sich längs der Kante 107 schneiden,
passieren. Es ist zu beachten, daß eine vollständige Die Einrichtung zur Erzeugung der Bilder 24 a Abtastung der Längsskalenstellungen zwischen zwei 40 umfaßt die Brennlinse 32, die am unteren Ende des Bezugsmarkierungen nur innerhalb des einen Winkel hülsenförmigen Gliedes 76 angeordnet ist. Die gevon 180° überfahrenden Drehbereiches des Abtasters neigte Brechungsplatte 31 ist in einem Teil 112 gevorgenommen werden kann, wie vorstehend erläutert lagert, das am unteren Ende des Abtasters 26- beist, wobei allerdings die Linien nicht an den beiden festigt ist, und liegt zwischen der Linse 32 und der äußersten Enden des 180°-Drehbereiches gezählt 45 Skala 22. Der Teil des Lichtes, der durch den vorwerden sollen, da die Impulszählgeschwindigkeit bei erwähnten Strahlteiler 68 geradlinig hindurchgeht, konstanter Drehgeschwindigkeit Null erreicht und in fällt durch das hülsenförmige Glied 76, die Linse 32 der Impulszählgeschwindigkeit eine Vergrößerung und die Platte 31 auf die Skala 22. Bei der bevorjedes Fehlers bewirken wurde, der bei der vorbe- zugten Ausführungsform, die hier beschrieben ist, schriebenen Phasenbeziehung zwischen der Abtast- 50 sind die Bezugsmarkierungen 24 als reflektierende einrichtung der Impulszählung auftritt. Dementspre- Marken auf einem nicht reflektierenden Hintergrund chend sind, wie in Fig. 7 gezeigt, die Linien 36, die ausgebildet, so daß das von der Lichtquelle 64 komdurch die abwechselnd durchsichtigen und undurch- mende Licht von den Markierungen 24 reflektiert sicntigen Bereiche 37 und 38 definiert werden, nur wird. Das von den Markierungen 24 reflektierte Licht auf einem Winkelsegment des Steuergliedes 35 vor- 55 wird durch die Linsen 31 und 32 hindurch zurückgesehen, das wesentlich kleiner als 18U° ist. Wie noch geworfen und fällt auf die Fläche 71 des Strahlteilers beschrieben wird,-werden bei der dargestellten Aus- 68, der einen Teil des Lichtes in radialer Richtung führungsform Impulse nur innerhalb eines vorbe- auf den dreieckigen Körper 108 wirft. Die Brennlinse stimmten 60°-Segmentes der Steuergliedbewegung 32 und das Glied 108 sind derart angeordnet, daß während des normalen Arbeitsablaufes gezählt. 60 die Abbildungsebene der Skala 22 am Körper 108

liegt. Ein Paar Photodetektoren 113 und 114 ist am

Start-Impulssystem Meßkopf 23 befestigt und liegt frontal den Spiegelflächen 109 und 111 am Körper 108 gegenüber.

Es ist eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen, mit der Wenn ein das von der Marke 24 reflektierte Licht festgestellt werden kann, wenn sich der Abtaster in 65 repräsentierendes Bild 24 α auf die Kante 107 ausseiner vorerwähnten Startstellung befindet. Diese gerichtet ist, wird das Licht gleichmäßig von den beiumfaßt einen am Meßkopf befestigten Spiegel 97, den Flächen 109 und 111 reflektiert, so daß die der das von der Lichtquelle 64 kommende Licht Detektoren 113 und 114 jeweils elektrische Impuls-

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signale gleicher Intensität erzeugen. Eine elektro- forderlich, ein leicht abgewandeltes elektronisches nische Einrichtung erzeugt in Verbindung mit den Rechensystem zu verwenden, was bei dem im Gegen-Detektoren 113 und 114 elektrische Impulse, wenn satz zum Arbeitsvorgang als Eichvorgang bezeichein Nullausgang oder gleiche Ausgänge bei den bei- neten Verfahren an Stelle des normalerweise verwenden Detektoren vorliegen. Dieser letztgenannte Im- 5 deten elektronischen Rechensystems tritt. Beim Eichpuls wird als Stopimpuls bezeichnet, und er zeigt an, Vorgang wird das Startimpulssystem außer Betrieb daß ein Bild 24 a auf den durch die Kante 107 be- gesetzt, und die Schaltung wird verwendet, um den stimmten stationären Punkt ausgerichtet ist. Multi-Vibrator 119 auf Anzeige eines Stopimpulses

zu triggern, wodurch die Torschaltung 117 geöffnet

Logisches Interpoliersystem io wird, um mit der Zählung der Steuerimpulse zu beginnen. Die Schaltung für den Eichvorgang ist ferner

Der Abtaster dreht sich ständig, und die Steuer- dazu geeignet, den Multivibrator 119 in üblicher impulse werden festlaufend durch den Detektor 62 Weise nach Erhalt des nächsten oder des zweiten erzeugt, wenn die Linien 36 das Steuerimpulssystem Stopimpulses zu triggern, so daß die Torschaltung durchqueren. Wie in dem Blockschaltbild von 15 117 geschlossen wird. Beim Eichvorgang starten und Fig. 12 dargestellt, werden die Impulse des Steuer- beenden die Stopimpulse somit die Zählung der impulsdetektors 62 an einen Verstärker 116 geliefert, Steuerimpulse, so daß die Anzahl der gezählten der diese Impulse an eine Torschaltung 117 weiter- Impulse gleich dem Abstand zwischen zwei Markieleitet. Wenn der Abtaster seine Startstellung durch- rangen 24 ist, nämlich 1000 Mikron,
läuft, wird der durch den Startimpulsdetektor 106 ao Wenn sich das Steuersystem und die Abtastricherzeugte Startimpuls an einen Verstärker 118 ge- tung nicht in Phase befindet, dann ändert sich die liefert, der diesen an einen bistabilen Multi-Vibrator Anzahl der Impulse für die verschiedenen Stellungen 119 weiterleitet, so daß dieser ein öffnen der Tor- des Meßkopfes relativ zur Skala. Wenn der Meßkopf schaltung 117 bewirkt. Wenn die Torschaltung 117 bewegt wird, bewegt sich ebenfalls die Drehachse 27 geöffnet ist, werden die Steuerimpulse an einen Dezi- »5 relativ zur Skala, und daher werden die Bilder die malzähler 121 geleitet, der sie zählt und an ein Kante 107 bei verschiedenen Drehstellungen des digitales Sichtgerät 122 weiterleitet. Wenn der Ab- Abtasters für verschiedene Skalenstellungen des Getaster seine Stopstellung durchläuft, wird der durch häuses passieren. Um das Gerät in Phase zu bringen, das Stopimpulssystem erzeugte Impuls über einen muß die Drehstellung der Steuerlinsenachse mittels Verstärker 123 an den Multi-Vibrator 119 geleitet, 30 der Bolzen 88, 99 justiert werden, derart, daß underart, daß dieser sich in seine erste Stellung zurück- abhängig davon, wo sich das Gehäuse auf der Skala bewegt und hierdurch die Torschaltung 117 schließt. befindet, die gleiche Impulszahl während des Eich-Die Anzahl der zwischen Start- und Stopimpuls ge- Vorganges auftritt.

zählten Steuerimpulse stellt eine digitale Angabe des Wenn das System in Phase ist, dann ist eine

Skalenabstandes zwischen der Skalenstellung des 35 Eichung erforderlich, um exakt tausend Impulse als

Meßkopfes und der seitlich davon nächstliegenden Wiedergabe für eine Drehbewegung zwischen zwei

Skalenmarkierung 24 dar. Stopimpulsen zu erhalten. Dies wird durch eine Ein-

p. , stellung der Radialstellung der Steuerlinsenachse er-

^{1C un}^ reicht, wobei eine Abnahme des Radius eine nied-

Bei der bevorzugten Ausführungsform des Meß- 40 rigere Zählung und eine Vergrößerung des Radius gerätes werden die Linien 36 gezählt, wenn sie die eine höhere Zählung erbringt. Es kann erforderlich Achse der Steuerlinse 61 schneiden, die einen Punkt sein, die Phasenlage erneut nach Eichung der Radiallängs der Skalenachse in einem bestimmten radialen stellung zu überprüfen, um sicherzustellen, daß diese Abstand von der Drehachse 27 wiedergibt. Infolge- sich nicht geändert hat. Es wird erwogen, an Stelle dessen ist, wie bereits erwähnt, die Anzahl der ge- 45 des U-förmigen Gliedes 82 eine andere Einstelleinzählten Linien eine lineare Funktion des Sinus des richtung für die Justierung der Stellung der Steuer-Winkels zwischen den Linien und der Längsachse linsenachse zu verwenden. Beispielsweise würde auch der Skala. Wenn der Winkel zwischen der Abtast- eine Dreheinstellung der exzentrischen Platte 31 rerichtung und der Kante 107 in Phase mit dem Winkel lativ zur Steuerscheibe eine Einstellung der Phasenzwischen den Linien und der Skalenachse ist, dann 50 beziehung bewirken, und eine Einstellung des Neiist die Anzahl der gezählten Linien eine lineare gungswinkels der Platte 31 würde in der Tat die Funktion des Abstandes zwischen der Kante 107 und Radialstellung der Steuerlinsenachse ändern,
den Bildern 24 a. Durch die Justierung des Startimpulssystems der-

Die geneigte Platte 31 ist als ein zylindrischer art, daß der Startimpuls erzeugt wird, wenn die AbKörper ausgebildet, dessen Achse einen Winkel mit 55 tastrichtung sich bei 30° befindet, werden die Steuerder Drehachse 27 bildet und in einer Ebene liegt, die impulse über einen Bereich hinweg gezählt, bei dem einen Durchmesser senkrecht zu den Linien 36 ent- Nichtlinearitäten in der Impulszählrate auf ein Minihält. Wenn die letztgenannte Ebene exakt senkrecht mum gehalten werden. In diesem Zusammenhang zu den Linien 36 steht und wenn die Achse der wird bevorzugt, daß der gesamte Impulszählbereich Steuerlinse 32 exakt ausgerichtet ist auf die Skalen- 60 innerhalb einer Bewegung der Abtastrichtung von achse, dann sind die Steuerimpulse und die Abtast- +30 zu —30° liegt. Das heißt, daß dann, wenn die richtung exakt in Phase. Wie jedoch gezeigt wird, ist Skalenstellung des Meßkopfes 999 Mikrometer von die Lagerung der exzentrischen Platte 31 nicht we- der niedrigst bezifferten nächsten Markierung 24 entsentlich, da die Phasenbeziehung durch Einstellung fernt ist, der Stopfimpuls annähernd dann erzeugt der Drehstellung der Steuerlinsenachse mittels des 65 wird, wenn der Abtaster 60° von seiner Startstellung vorerwähnten U-förmigen Teiles 82 vorgenommen entfernt ist und wenn die Abtastrichtung bei ungewerdenkann. fähr - 30° liegt.

Für die Festlegung der Phasenbeziehung ist es er- Um eine Impulszählung innerhalb dieses Bereiches

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von 60° zu erreichen, ist es notwendig, den Winkel zwei Bildern ist oder daß eine Abtastung von

der Achse der geneigten Platte 31 gegenüber der 1000 Impulsen zwischen symmetrischen Winkelstel-

Achse 27 derart schräg einzustellen, daß der Dreh- lungen der Abtastrichtung beiderseits von 0° vor-

radius des Skalenbildes ungefähr gleich dem Abstand liegt.

zwischen den Bildern 24 a ist. Auf diese Weise be- 5 „. . „ ,.

wirkt eine 60°-Drehung des Abtasters von seiner amren-Kooierer

Startstellung aus, daß die Bilder 24 α sich ungefähr Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß es der

um den Abstand zwischen zwei Bildern bewegen. digitale Interpolator des vorliegenden Gerätes er-

Beispielsweise ist das in Fig. 10 dargestellte Skalen- möglicht, die Skalenstellung des Meßkopfes exakt in

bild mit dem Bild 24 d auf die Kante 107 ausgerich- io Beziehung zur am niedrigsten bezifferten Markierung

tet. Nachdem sich das Bild um 60° gedreht hat, ist 24 nächst der Meßkopfstellung zu bestimmen. Für

das rechts von dem Bild 24 οι gezeigte Bild 24 a" auf eine volle Ausnutzung des vorliegenden Gerätes ist

die Kante 107 ausgerichtet. es ferner notwendig, eine Einrichtung zur leichten

Es ist nicht entscheidend, daß der Radius der und schnellen digitalen Anzeige derjenigen Markie-

Skalenbilddrehung exakt gleich dem Abstand zweier 15 rung zu schaffen, von der aus die Meßkopfstellung

Bilder ist, und es ergibt sich kein Fehler, wenn der gemessen wird.

Bereich der Abtastung von 60° abweicht. Die einzig Demgemäß ist ein Stufenkodierer als Teil des hier

wichtige Bedingung besteht darin, Phasenlage und zu beschreibenden Gegenstandes vorgesehen, der

Eichung derart vorzunehmen, daß 1000 Impulse bei eine zweite Vielzahl von Bezugsmarken 126 auf der

einer Abtastung zwischen zwei Bildern erzeugt wer- ao Skala 22 längs den Markierungen 24 aufweist, wie in

den. Es tritt keine Beeinträchtigung der Genauigkeit F i g. 9 gezeigt ist. Eine Brennlinse 127 ist drehbar

auf, falls 1000 Impulse bei einer Abtastung von 59 am Abtaster befestigt und bewegt sich auf einer

oder 61° erzeugt werden. Kreisbahn über die Marken 126, auf die sie frontal

Während beim Arbeitsvorgang 1000 Impulse wäh- gerichtet ist. Im einzelnen repräsentiert jede Marke

rend einer 60°-Abtastung, beginnend von der Start- as 126 eine der Markierungen 24, und die Linse 127

stellung aus, gezählt werden müssen, ist es für den bildet einen Teil der Einrichtung zur Erfassung der

Eichvorgang erforderlich, daß die Impulse über Marken 126. Eine logische Einrichtung ist an das

einen größeren Abtastbereich hinweg gezählt werden. Steuerimpulssystem des digitalen Interpolators an-

Dementsprechend sind, wie in Fig. 2 und 7 gezeigt, geschlossen, um zu bestimmen, welche der durch die

die Linien 36 am Steuerglied über ein Winkelsegment 30 Linse 127 erfaßten Marken 126 der richtigen Mar-

von ungefähr 150° vorgesehen. Auf diese Weise ist kierung 24 entspricht. Eine Anzeigevorrichtung ist

es möglich, 1000 Impulse zu zählen, beginnend bei mit der Erfassungseinrichtung verbunden, um eine

einer Abtastrichtung irgendwo im Bereich zwischen Übersetzung der erfaßten Marke 126 in eine digitale

+ 75 und —15°. Wiedergabe der Markierung 24 zu erreichen.

Wenn die Linse 31 und das Startimpulssystem 35 Im einzelnen ist, wie am besten aus den F i g. 4, 5 1000 Impulse zwischen einer Abtastrichtung von und 8 zu ersehen, die Linse 127 auf einem am Teil + 30 und —30° abtasten können, so ist zu bemer- 112 vorgesehenen Flansch 128 befestigt. Ein Spiegel ken, daß die Skalenstellung des Meßkopfes in ein- 129 ist auf einer Seitenwand 131 des Meßkopfes fächer Weise bezüglich der Drehachse 27 des Ab- oberhalb der Skalenstufenmarken 126 befestigt, und tasters bestimmt werden kann. Genauer ausgedrückt, 40 die Linse 127 kann sich zwischen dem Spiegel 129 ist die Skalenstellung des Meßkopfes ungefähr einen und den Marken hindurchbewegen. Eine Lichtquelle halben Millimeter von der Stelle auf der Skala ent- 132 ist am Meßkopf 23 so befestigt, daß sie das fernt, an der die Achse 27 die Skalenachse schneidet. Licht abwärts auf einem halbversilberten Spiegel 133 Wenn, wie beispielsweise in F i g. 9 gezeigt, die Dreh- wirft, welcher einen Teil des Lichtes auf den Spiegel achse 27 die Skala bei 5,500 Millimetern schneidet, 45 129 reflektiert. Der letztgenannte Spiegel reflektiert dann ist die Skalenstellung des Meßkopfes 6,000 Mil- wiederum das Licht abwärts auf die Marken 126, so limeter. Diese Beziehung besteht deshalb, weil dann, daß dann, wenn die Linse 127 darunter vorbeiläuft, wenn die Achse 27 sich in der Mitte zwischen den die letztgenannten Marken beleuchtet werden. Eine mit 5 und 6 Millimeter bezeichneten Markierungen Kondensorlinse 135 ist am Meßkopf 23 befestigt und 24 befindet, die 6-Millimeter-Markierungen 24 auf 5° liegt zwischen den Spiegeln 129 und 133.
der Kante 107 abgebildet werden, wenn sich der Ab- Die Marken 126 sind vorzugsweise als reflektietaster in seiner Startstellung befindet. Wenn der Meß- rende Marken auf einem nicht reflektierenden Hinterkopf auf der Skala so bewegt wird, daß sich die grund ausgebildet und umfassen drei einzelne Längs-Achse 27 zur 6-Millimeter-Markierung bewegt, dann skalen 134, 136 und 137. Die Skala 134 zeigt die nimmt das Bild der letzteren Markierung einen pro- 55 Einer-Millimeterstelle an. Die Skala 136 gibt die portionalen Abstand von der Kante 107 ein, wenn Zehner-Millimeterstelle und die Skala 137 die Hunsich der Abtaster in seiner Startstellung befindet, wie derter-Millimeterstelle an. Das von den Marken 126 allgemein in F i g. 11 gezeigt. Wenn daher die Achse reflektierte Licht fällt durch die Linse 127 und wird 27 auf die 6-Millimeter-Markierung ausgerichtet ist, vom Spiegel 129 auf den halbversilberten Spiegel 133 dann ist die wahre Skalenstellung des Meßkopfes un- 60 reflektiert, durch den ein Teil des Lichtes hindurchgefähr 6,5 Millimeter, und folglich liegt die Abbil- tritt. Die Linsen 127 und 135 können Abbildungen dung der 6-Millimeter-Marke in einem Abstand von der Marken 126 in einer Ebene fokussieren, die auf der Kante 107 von ungefähr der Hälfte des Abstan- der anderen Seite des halbversilberten Spiegels liegt, des zwischen benachbarten Bildern. Es sei auch hier Drei Photodetektoren 138, 139 und 141 sind neben bemerkt, daß die obige Beziehung nicht unbedingt 65 der Abbildungsebene angeordnet, um die entspreexakt sein muß, da es für die Genauigkeit des Sy- chenden Abbildungen der Marken 126 der drei stems nicht wichtig ist, daß der Radius der Skalen- Skalen 137, 136 und 134 zu erfassen. Die Linse 127 bilddrehung genau gleich dem Abstand zwischen ist in einem Abstand von der Skala angeordnet, der

genau ihrer Brennweite entspricht. In ähnlicher Weise ist die Linse 135 im Abstand ihrer Brennweite von den Photodetektoren 138, 139 und 141 angeordnet. Dementsprechend richtet die Linse 127 die Lichtstrahlen von der Skala in kollimierter oder paralleler Ausrichtung auf die Linse 135, die diese Lichtstrahlen auf die Photodetektoren fokussiert. Die Linsen 127 und 135 kehren damit das Bild der Skala um, so daß die Skala 137 am Photodetektor 138 und die Skala 134 am Photodetektor 141 abgebildet werden.

Die Wirkung des vorbeschriebenen optischen Systems besteht darin, Abbildungen der Skalen 134, 136 und 137 hervorzurufen, die in Längsrichtung an ihren zugehörigen Photodetektoren vorbeibewegt werden. Dieser Effekt ist der gleiche, als ob die Photodetektoren derart angeordnet wären, daß sie das von den Skalen senkrecht aufwärts gerichtete Licht erfassen und als ob sie längs der Skala bewegt würden, um die einzelnen Skalenmarken zu erfassen, ao Um die Lichtquelle 132 maximal auszunützen, wird die Lichtquelle vorzugsweise ungefähr im Brennpunkt der Linse 135 angeordnet. Eine alternative Ausführungsform sieht drei Lampen an Stelle der einzigen Lampe 132 vor. Schlitze können von den as drei Photodetektoren vorgesehen werden, um deren Auflösung zu verbessern.

Wie in F i g. 9 gezeigt ist, weist die Millimeterskala 134 eine Vielzahl mit Abstand angeordneter, relativ dicker Marken 142 auf, die alle in Übereinstimmung mit der zugehörigen Markierung 24 beziffert sind. Zwischen jeder dicken Markierung 142 und benachbarten, nächstniedrig numerierten dicken Marke 142 ist eine Vielzahl verhältnismäßig feiner oder dünner Marken 143 vorgesehen. Die Zahl der dünnen Marken 143 ist gleich der ziffermäßigen Bezeichnung der höchst numerierten benachbarten dicken Marke 142. Beispielsweise sind fünf dünne Abstandsmarken 143 zwischen den als 5-Millimeter- und 4-Millimeter-Marke als Trigger zu wirken hat, und damit eine kor-Die Linse 127 streicht über die Skala 134 hinweg, wie in gestrichelten Linien in F i g. 9 gezeigt, und die Marken 142 und 143 werden nacheinander durch einen Photodetektor 141 erfaßt, der ein elektrisches Impulssignal für jede erfaßte Marke erzeugt. Die dicken Marken 142 rufen einen stärkeren und in der Amplitude größeren elektrischen Impuls hervor als die dünnen Marken 143. Die dicken Marken 142 liegen im wesentlichen seitlich neben ihren entsprechend numerierten Markierungen 24, und jede Marke 142 befindet sich, wie im bevorzugten Ausführungsbeispiel gezeigt, in einer Längsstellung, die dem Mittelpunkt zwischen der zugehörigen Markierung 24 und der nächsthöherbezifferten Markierung 24 entspricht. Daher liegt beispielsweise die dicke 6-Millimeter-Marke 142 in Längsrichtung zwischen den 6- und 7-Millimeter-Markierungen 24.

Die Skala 136 enthält eine Vielzahl dünner Marken 144, die in Längsrichtung zwischen dicken Marken 142 angeordnet sind. Die Anzahl der dünnen Marken 144 gibt die Zehner-Millimeterstelle an und identifiziert diesbezüglich die zugehörige Markierung 24. Ähnlich umfaßt die Skala 137 eine Vielzahl dünner Marken 146, die ebenfalls in Längsrichtung zwischen benachbarten Marken 142 angeordnet sind und zur Identifizierung der 100-Millimeter-Stelle der zugehörigen Markierung 24 dienen.

Die Erfassung einer dicken Marke 142 bewirkt, daß die Zähleinrichtungen des Stufenkodierers getriggert werden, so daß die von den dünnen Marken, die nachfolgend durch die drei Detektoren 138, 139 und 141 erfaßt werden, eine unmittelbare digitale Zählerangabe der drei wichtigsten Zahlenstellen erbringen. F i g. 9 zeigt ebenfalls dicke Marken 142 b und 142 c auf den Skalen 136 und 137. Im metrischen System dienen diese dazu, einen binären »Meter«-Kode zu schaffen, mit dem eine Verschlüsselung bis zu vier Meter Skalenlänge möglich ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein »Dreimeter«-Kode verwendet, um den unter Null liegenden Teil der Skala zu identifizieren und um wirksam zu verhindern, daß eine Verwirrung mit dem 999-Millimeter-Abschnitt der Skala auftritt. Die dicken Marken an den Skalen 136 und 137 können für andere Zwecke verwendet werden. Im englischen System ist es üblich, Fein-Abstufungsmarkierungen vorzusehen, die in Intervallen von 0,050 Zoll liegen. Eine Verwirklichung eines logischen, geraden Dezimalkodes würde Skalen zur Identifizierung von Zehntel-Zoll, Zoll und Zehn-Zoll aufweisen. Allerdings würde jedes Zehnersymbol zwei aufeinanderfolgende Halb-Zehnerabstände zu identifizieren haben. Durch Verwendung einer dicken Marke bei jeder anderen Abstandsstrecke im zentralen Zug 136 kann diese Zweideutigkeit behoben werden. Dicke Marken im äußeren Zug 137 können zur Kennzeichnung des unter Null befindlichen Teiles der Skala verwendet werden.

Die dicken Marken 142 dienen auch zur Beendigung des Zählens der dünnen Marken. Eine vollständige Skala muß eine besonders dicke Marke 142 a am Ende des niedrigstbezifferten Zuges aufweisen.

Es ist zu beachten, daß der bloße Einbau der Linse 127 nicht ausreicht, unreine Triggerung der Zähler durch die richtige dicke Marke zu bewirken. Es muß vielmehr ein logisches System vorgesehen werden, um die Zweifel darüber auszuschließen, welche dicke Marse als Trigger zu wirken hat, und'damit eine korrekte digitale Identifizierung der Markierung 24 zu erzielen, von der aus die Skalenstellung des Meßkopfes durch den Interpolator bemessen wird.

Das logische System des Stufen-Kodierers

Allgemein ausgedrückt, besteht die Hauptaufgabe des logischen Systems des Stufenkodierers darin, die Triggerung der Stufenimpulszähler entsprechend der richtigen Drehstellung des Abtasters zu steuern, und zwar durch Verwendung von Torschaltungen, die auf die durch den Interpolator angegebene interpolierte Skalenstellung ansprechen. Um das Wesen der Zweideutigkeit und die Mittel zu ihrer Behebung zu erläutern, wird angenommen, daß die Skalenstellung des Meßkopfes bei 3,259 Millimetern liegt. Wenn die Linse 127 in eine den Marken 126 gegenüberliegende Stellung gelangt, muß untersucht werden, ob die dicke 2-Millimeter- oder die dicke 3-Millimeter-Marke eine Triggerung der Stufenimpulszähler durchzuführen hat. Bei einer Skalenstellung von 3,250 Millimetern muß die erstgenannte dicke Marke die Triggerung vornehmen, während für eine 2,750-Millimeter-Stellung die letztgenannte dicke Marke als Trigger wirken muß. Das vorliegende logische System verwendet die Anzahl der gezählten Steuerimpulse, um eine proportionale Verzögerung beim Einschalten des Triggerschaltkreises zu erreichen und so die Zweideutigkeit zu beheben. Wenn 750 Steuerimpulse

zwischen Start- und Stopstellung erzeugt werden, verzögert die Einschaltlogik den Triggerschaltkreis ausreichend, so daß dieser auf die dicke 2-Millimeter-Marke anspricht. Falls jedoch nur eine geringe Anzahl von Steuerimpulsen erzeugt werden, wie beispielsweise bei der Anzeige einer Stellung von 3,250 Millimetern, dann ist die Verzögerung kürzer, und der Triggerkreis wird früh genug eingeschaltet, um sicherzustellen, daß er auf die dicke 3-Millimeter-Marke anspricht.

Im folgenden wird ausführlicher auf das Blockschaltbild nach Fig. 12 eingegangen. Der Ausgang des Startimpulsverstärkers 118 ist an einen bistabilen Multivibrator 147, wie durch den Pfeil 148 gezeigt, angeschlossen. Der Multivibrator 147 ist mit seinem Ausgang, wie durch den Pfeil 151 dargestellt, an einen Torschaltkreis 149 angeschlossen und so ausgelegt, daß der Torschaltkreis nach Triggerung durch den Startimpuls geöffnet wird. Der Steuerimpulsausgang des Verstärkers 116 ist an den Torschaltkreis 149 angeschlossen, wie durch den Pfeil 152 gezeigt, wobei die Steuerimpulse über die Leitung 154 an einen Verzögerungszähler 153 geführt werden, wenn der Torschaltkreis 149 offen ist. Der Verzögerungszähler 153 kann eine Zählung einer vorbestimmten Anzahl von Steuerimpulsen durchführen und erzeugt dann ein Ausgangssignal, das über die Leitung 157 zur Triggerung einer Schnellaufschaltung 156 verwendet wird. Fig. 13 gibt ein Schaubild 158 der Steuerimpulse 159 gegenüber einer Zeitachse 161 an, wobei die Nullstelle der Zeitachse dem Auftreten des Startimpulses entspricht. Ein weiteres Schaubild 162 zeigt das Ausgangssignal 163 der Schnellaufschaltung 156 gegenüber der gleichen Zeitachse wie im Schaubild 158.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Linse 127 am Abtaster derart befestigt, daß sie an einem Durchmesser des Abtasters liegt, der in einem Winkel von 22° zur Skalenachse orientiert ist, wenn sich der Abtaster in seiner Startstellung befindet, wie durch die diametrale Linie 164 in F i g. 9 gezeigt. Der Verzögerungszähler 153 kann 1024 Impulse zählen, bevor er die Schnellaufschaltung 156 triggert, und diese Verzögerung, die durch eine Drehstellung der Linse 127 von 61° 40' bei 1024 Impulsen wiedergegeben wird, ist in F i g. 9 durch die diametrale Linie 166 angegeben. Wie zu ersehen, ist die letztgenannte Stellung der Linse 127 der früheste Punkt, an dem eine dicke Marke 142 zwecks Triggerung der Zählkreise erfaßt werden kann. Das durch die Schnellaufschaltung 156 erzeugte Signal 163 ist vorzugsweise ein Auflaufspannungssignal, das ein Maximum erreicht und dann gleich bleibt, wie durch den flachen Teil 167 des Signals 163 im Schaubild 162 der Fig. 13 dargestellt. Die Schnellauf schaltung 156 ist so ausgelegt, daß der Auflaufteil des Signals 163 das Maximum während einer Zeitspanne erreicht, die ungefähr einer 4° 15'-Drehung des Abtasters über die durch die Linie 166 gezeigte Stellung hinaus entspricht. Ein Winkel von 4° 15' bewirkt eine Verlagerung von ungefähr einem Millimeter am Zentrum der Linse 127. Es wird bemerkt, daß in F i g. 9 die Linse 127 um einen Punkt 170 rotiert, der der Lage der Drehachse 27 des Abtasters entspricht. Der Punkt 170 liegt an der Skalenstelle von ungefähr 2,250 Millimetern, weshalb die Skalenstellung des Meßkopfes etwa bei 2,750 Millimetern liegt.

Der Ausgang des Stopimpulsverstärkers 123 ist, wie in Fig. 12 durch den Pfeil 169 gezeigt, an eine Langsamauslaufschaltung 168 angeschlossen und dient beim Auftreten eines Stopimpulses zur Triggerung des Schaltkreises 168. Das Schaubild 171 von Fig. 13 zeigt das Auftreten eines Stopimpulses 172, bezogen auf die gleiche Zeitachse wie in den anderen Schaubildern, während das Schaubild 173 das Ausgangssignal 174 der Langsamauslaufschaltung 168 zeigt. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist das

ίο Langsamauslaufsignal 174 eine Spannung mit einem Maximum 176, hervorgerufen durch das Auftreten des Stopimpulses, wonach das Signal 174 zu einer verhältnismäßig langsam abfallenden Auslaufspannung 177 wird.

Der Anstieg des Auflaufsignals 163 und der Abfall des Auslaufsignals 174 werden derart gewählt, daß die langsam auslaufende Spannung eines zur Zeit Null auftretenden Stopimpulses bei 1024 Steuerimpulsen, d. h., wenn die schnellaufende Spannung

ao anzusteigen beginnt, Null erreicht und daß die langsam auslaufende Spannung eines bei 1000 Steuerimpulsen auftretenden Stopimpulses ungefähr dann unter die schnell auslaufende Spannung fällt, wenn die schnell auslaufende Spannung ihr Maximum eras reicht.

Die Ausgänge der Auflauf- und Auslaufschaltkreise 156 und 168 werden beide an eine Spannungsvergleichsschaltung 178 angeschlossen, die dazu dient, ein Ausgangssignal 179 in Form einer Stufenfunktion zu liefern, wenn die schnellaufende Spannung größer als die langsam abfallende Spannung wird. Das Signal 179, im Schaubild 181 der Fig. 13 gezeigt, beginnt an einem Punkt 182 auf der Zeitachse für den dargestellten Stopimpuls 172. Wie durch einen Pfeil 183 gezeigt, wird das Signal 179 von der Spannungsvergleichsschaltung 178 an einen logischen »Und«-Schaltkreis 184 geliefert.

Das Signal der Spannungsvergleichsschaltung dient hauptsächlich dazu, die Erfassung der dicken Marke 142 und das nachfolgende Zählen der dünnen Marken auszulösen. Jeder der Photodetektoren 138, 139 und 141 ist an einen zugehörigen Verstärker 186, 187 und 188 angeschlossen, die wiederum letztlich an die Dezimalzähleinheiten 189, 191 und 192 zur Zählung der entsprechenden dünnen Marken 146, 144 und 143 angeschlossen sind. Die Anzahl der gezählten dünnen Marken wird jeweils an ein zugehöriges Sichtgerät 122 zur Anzeige der Hunderter-, Zehner- und Einer-Stellenwerte geliefert. Der Ausgang des Verstärkers 186 ist außer mit der Zähleinheit 189 auch an einen Detektorkreis 193 für starke Impulse angeschlossen, wie durch den Pfeil 194 gezeigt. Der Schaltkreis 193 ist so ausgelegt, daß nach Erhalt eines einer dicken Marke 142 entsprechenden Impulses vom Verstärker 186 ein Ausgangsimpuls erzeugt wird. Wie bereits erwähnt, rufen die dicken Marken einen stärkeren und in der Amplitude größeren elektrischen Impuls hervor als die dünnen Marken, und der Schaltkreis 193 enthält einen Diskriminator, der nur auf die Impulse der dicken Marken anspricht. Der Ausgangsimpuls des Kreises 193 wird an einen »Und«-Kreis 184 geführt, wie durch den Pfeil 196 gezeigt. Der Kreis 184 ruft einen Ausgangsimpuls hervor, der über die Leitung 198 an einen bistabilen Multivibrator 197 abgegeben wird. Der Ausgangsimpuls des Kreises 184 tritt nur bei gleichzeitigem Vorliegen von Signalen sowohl der Spannungsvergleichsschaltung 178 als auch des starke

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Impulse erfassenden Kreises 193 auf. Eine nachfolgend beschriebene Schaltung dient dazu, die Zählung der dünnen Marken nach Triggerung des Multivibrators 197 durch den Schaltkreis 184 auszulösen.

Die Erfassung von Marken 126 der Millimeterskala 134 durch die Linse 127 ist schematisch im Schaubild 199 dargestellt, in dem die Impulse 201 das von den dicken Marken 142 und die Impulse 202 das von den dünnen Marken 143 erhaltene Licht repräsentieren. Der Ausgang des Verstärkers 186 ist im Schaubild 203 gezeigt, wobei die elektrischen Impulse 201a und 202 a die zugehörigen Lichtimpulse wiedergeben. Der elektrische Ausgang' des Verstärkers 186 ist an einen Differenzschaltkreis 204 angeschlossen, der das im Schaubild 207 gezeigte Signal 206 erzeugt. Das Signal 206 stellt die Ableitung der Impulse von Schaubild 203 dar und umfaßt einen positiven Impuls 201 δ, welcher dem positiven Anstieg des Impulses 201a entspricht und der folglich zeitlich früher auftritt als die Spitze des Impulses

201 a. Ähnliche, in gleicher Weise zeitlich früher liegende positive Impulse 202 b entsprechen den Impulsen 202 a. Der Ausgang des Differenzierschaltkreises 204 ist an einen Impulsformer 208 über die Leitung 209 angeschlossen, wobei der Ausgang des Impulsformers 208 im Schaubild 211 dargestellt ist. Der Impulsformer 208 kann beispielsweise einen Schmitt-Trigger-Kreis enthalten, der auf ein Schneiden der Zeitachse beim abgeleiteten Signal 206 anspricht. Das Signal des Impulsformers 208 besteht aus den profilierten Impulsen 201 c und 202 c, die den positiven Impulsen 201 b und 202 b entsprechen. Der Ausgang des Impulsformers 208 ist an einen zweiten Differenzierschaltkreis angeschlossen, der zur Erzeugung des im Schaubild 214 gezeigten Signals 213 geeignet ist, welches der negativen Ableitung der Impulse 201c und 202 c entspricht. Wie aus dem Schaubild 214 zu ersehen, umfaßt das Signal 213 positive Spitzenimpulse 201 ei, die mit dem Ende der Impulse 201c zusammenfallen, und positive Spitzenimpulse

202 d, welche hier den Lichtimpulsen 202 entsprechen. Die Ausgangsimpulse 216 des Detektors 193 für

starke Impulse sind im Schaubild 217 als negative Rechteckimpulse dargestellt, die zeitlich mit den Impulsen 201 zusammenfallen. Der Ausgang des stabilen Multivibrators 197 besitzt, wie im Schaltbild 218 dargestellt, zwei Zustände, nämlich entweder Null oder ein konstantes Spannungssignal 219. Das letztere Signal wird von einem Impuls des »Und «-Schaltkreises 184 hervorgerufen, und der Multivibrator 197 kehrt bei einem nachfolgenden Impuls des Schaltkreises 184 zu seiner Nullspannung zurück.

Die Ausgangssignale der Schaltkreise 193,197 und 212 werden alle an einen Addierschaltkreis 221 abgegeben, wie durch die entsprechenden Pfeile 222, 223 und 224 gezeigt. Der Ausgang des Addierschaltkreises ist im Schaubild 227 gezeigt und entspricht genau der Summe der Signale 213, 216 und 219. Es ist ersichtlich, daß das negative Signal 219 und das Signal 216 einander genau ausgleichen können, so daß ein Impuls 201 e erzeugt wird, der genau dem Spitzenimpuls 201 d entspricht. Der Impuls 216 endet vor dem Auftreten des Spitzenimpulses 202 d, so daß Impulse 202 e erzeugt werden, die den Impulsen 202 d entsprechen, aber durchweg auf höherem Niveau liegen als die Impulse 201 e. Der Ausgang des Addierkreises 221 ist über die Leitung 229 an einen Diskriminatorkreis 228 angeschlossen, der so ausgelegt ist, daß er nur auf die Spitzenimpulse 202 e anspricht, die über einem vorbestimmten Niveau liegen, das oberhalb der Spitze der Spitzenimpulse 201 e liegt. Dementsprechend besteht das im Schaubild 232 gezeigte Ausgangssignal 231 des Diskriminators aus einer Vielzahl von Impulsen 202/, die zahlenmäßig exakt der Anzahl der den dünnen Marken zugeordneten Impulse 202 entsprechen. Der Ausgang des Diskriminators 228 ist über die Leitung 233 an die

ίο Zähleinheit 189 angeschlossen, so daß die Anzahl der dünnen Marken an das Sichtgerät 122 zur Anzeige der Millimeter-Zahlenstelle geliefert wird. Die Ausgänge der Verstärker 187 und 188 sind jeweils an Impulsformer 234 und 236 angeschlossen, die ähnlich wie der Impulsformer 208 aufgebaut sind, und deren Ausgangssignale wiederum werden an negative Differenzierschaltkreise 237 und 238 abgegeben, die Spitzensignale, ähnlich denen des Schaltkreises 212, erzeugen. Die Ausgänge der Schaltkreise

so 237 und 238 sind an Addierschaltkreise 239 und 241 angeschlossen, die das Signal 219 des Multivibrators 197 hinzuaddieren. Dementsprechend weisen die Ausgänge der Addierschaltkreise 239 und 241 Spitzenimpulse mit einem höheren Niveau auf, als dies bei nicht vorliegendem Signal 210 für die Spitzenimpulse der dünnen Marken gegeben ist. Diese Ausgänge sind an Diskriminatoren 242 und 243 angeschlossen, die nur die Spitzenimpulse hohen Niveaus erfassen. Die Ausgangssignale der Diskriminatoren 242 und 243 werden an entsprechende Zähleinheiten 191 und 192 und die dort gezählten Impulse an das bereits beschriebene Sichtgerät 122 abgegeben. Wie bereits bemerkt, können die dicken Marken 1426 und 142 c auf den Stufenskalen 136 und 137 zur Durchführung verschiedener Anzeigefunktionen dienen. Demgemäß sind Diskriminatorschaltkreise 244 und 246 für starke Impulse zwischen die Verstärker 187 und 188 und ihre zugehörigen Addierschaltkreise 239 und 241 geschaltet. Die Schaltkreise 244 und 246 sind ähnlich dem bereits beschriebenen Schaltkreis 193 aufgebaut.

Aus den vorstehenden Ausführungen ist zu ersehen, daß der Zeitpunkt, zu dem das Vergleichssignal erzeugt wird, von der Anzahl der gezählten Steuerimpulse zwischen Start- und Stopimpuls abhängt. Das bedeutet, daß dann, wenn der Stopimpuls verhältnismäßig schnell nach dem Startimpuls auftritt, das Vergleichssignal in einem relativ frühen Abschnitt des Spannungsauflaufsignals 163 erzeugt wird.

Wenn der Stopimpuls nach einer großen Anzahl von Steuerimpulsen auftritt, wie beispielsweise durch den Stopimpuls 172 a in gestrichelten Linien im Schaubild 171 gezeigt, dann wird das Vergleichssignal in einem verhältnismäßig späten Abschnitt des Schnelllaufsignals 163 als Folge des verzögerten Langsamlaufsignals 177a erzeugt.

Bei dem späten Stopimpuls 172« wird der »Und«- Schaltkreis 184 nicht betätigt, bevor der Impuls 201 einer zweiten dicken Marke (Schaubild 199) erfaßt

ist. Dementsprechend wird der Multivibrator 197 nicht vor dem zweiten dargestellten Impuls 201 betätigt, und folglich werden die dünnen Marken nicht eher gezählt, bis der zweite Impuls einer dicken Marke aufgetreten ist. Im obigen Ausführungsbeispiel

würde der Stopimpuls 172 eine interpolierte Stellung von 250 Mikrometer, entsprechend einer Stellung von 3,250 Milimetern, angeben, und demgemäß würde das Stufenkodiersystem auf den ersten gezeigten star-

ken Impuls 201 ansprechen, wonach die drei feinen Impulse 202 gezählt und danach die Ziffer »3« für die Millimeter-Zahlenstelle angezeigt würde. Das Fehlen von dünnen Marken auf den Skalen 136 und 137 würde sich in Null-Angaben für die Hunderter- und Zehner-Millimeterstelle auswirken. Wenn der spätere Stopimpuls 172 a auftreten würde, dann würde die interpolierte Stellung beispielsweise 750 Mikrometer entsprechen, und demgemäß würden nur die zwei feinen Impulse 202, die nach dem dargestellten zweiten starken Impuls 201 kommen, gezählt. Folglich würde die Stellung 2,750 Millimeter angezeigt.

Es wird bemerkt, daß der zweite Impuls des »Und«-Schaltkreises 184 dazu dient, den Multivibrator 197 in seine Nullstellung zurückzubringen. Der Multivibrator 197 ist über die Leitung 248 an einen Rückstellimpulskreis 247 angeschlossen, welcher mit dem Verzögerungszähler 153 und dem Multivibrator 147 verbunden ist, so daß diese Schaltkreise in ihre Lage zurückkehren, bevor ein Startimpuls erzeugt so wird, wenn der Multivibrator 197 in seine Nullage zurückkehrt. Sie sind folglich so eingestellt, daß sie erneut die gleichen Funktionen beim Auftreten des nächsten Startimpulses und nachfolgender Impulse in der beschriebenen Weise ausführen können. Die Rückstellung des Verzögerungszählers bewirkt die Rückstellung der Schnellauflaufschaltung. Die Langsamauslaufschaltung wird durch den nächsten Stopimpuls zurückgestellt.

Es wird bemerkt, daß die durch das Blockschaltbild in Fig. 12 dargestellten Schaltkreise in irgendeiner üblichen Weise ausgebildet sein können, wie dies dem einschlägigen Fachmann vielfach bekannt ist. Demgemäß erübrigt es sich, irgendwelche speziellen elektrischen Schaltschemata für die Schaltkreise zur Durchführung der durchaus bekannten vorbeschriebenen Trennfunktionen anzugeben.

Wirkungsweise

40

Für die Benutzung des obigen Meßgerätes wird der Meßkopf 23 in geeigneter Weise längs der ebenen Skala bewegbar gelagert, wie dies für die verschiedenen Aufgaben bei Werkzeugmaschinen bei der Photogrammetrie u. dgl. erforderlich ist. Das Gehäuse wird dann in die verschiedenen Skalenstellungen bewegt, welche genau identifiziert werden sollen.

Der Abtaster rotiert kontinuierlich und vorzugsweise mit zehn Umdrehungen pro Sekunde. Dementsprechend wird ein Startimpuls alle 100 Millisekunden ausgelöst und Steuerimpulse werden zur Zählerangabe in diesen Intervallen an ein Sichtgerät geliefert. In gleicher Weise bewirkt das Stufen-Kodierungssystem eine gleichzeitige Zählerangabe in Abhängigkeit von jeder Umdrehung des Abtasters.

Der Verschiebevorgang des Meßkopfes selbst hat natürlich keine Auswirkung auf die Zählerangabe für die Skalenstellung des Meßkopfes, da diese nicht durch das Ereignis der Verschiebung des Meßkopfes, sondern vielmehr durch die Abtasterbewegung relativ zur Skala für jede gegebene Stellung des Meßkopfes bestimmt wird. Durch die verhältnismäßig hohe Drehzahl des Abtasters können Näherungswerte bei langsamer Bewegung des Meßkopfes angezeigt werden. Eine genaue Bestimmung der Skalenstellung des Meßkopfes kann vorgenommen werden, wenn dieser bezüglich der Skala stillsteht. Da eine Messung und Zählerangabe zehnmal in einer Sekunde erfolgen, können durch Stromausfall oder andere Störungen hervorgerufene Fehlregistrierungen unmittelbar festgestellt werden.

Die elektronische Schaltung des beschriebenen Gerätes kann leicht an eine Verwendung für mehr als einen Meßkopf angepaßt werden. Insbesondere dann, wenn Meßköpfe auf ein oder mehreren Achsen verwendet werden, können diese alle an dieselbe logische Schaltung des dasselbe Sichtgerät angeschlossen werden. Durch einfache Betätigung eines Schalters kann wahlweise bestimmt werden, welcher Meßkopf an die Schaltung angeschlossen und für die Zähleranzeige am Sichtgerät verwendet werden soll.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Genauigkeit der Entfernungsmessungen längs der Skala 22 einmal von dem Auflösungsvermögen des Interpolators abhängt, der Messungen von einem Mikrometer vornehmen kann. Eine weitere Beschränkung wird durch die Genauigkeit der Skala selbst gegeben, da der Interpolator die Entfernung der Skalenstellung des Meßkopfes nur von einer Bezugsmarkierung aus mißt. Hinsichtlich der Skala ist es durch die gegenwärtigen Herstellverfahren möglich, die Bezugsmarkierungen 24 in Millimeterabständen mit einer Genauigkeit von + 2 Mikrometer je Meter Skalenlänge anzubringen.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Digitales Längenmeßgerät, bestehend aus einer linearen, optisch abtastbaren, ebenen Skala mit mehreren in Längsrichtung mit Abstand getrennten Teilungsstrichen, ferner aus einem Gehäuse, das dieser Skala gegenüberliegend wahlweise längsbewegbar gelagert ist, einer Abtastvorrichtung, die auf dem Gehäuse beweglich angebracht ist, und die .Skala optisch abtastet, sowie aus einer Vorrichtung zur',Erzeugung elektrischer \ ::;: Impulse in "Abhängigkeit "von der Bewegung der" Abtasteinrichtung, da d u rc hg e k en η ζ e ic h·- net, daß die Abtasteinrichtung (31, 32) um eine Achse (27) drehbar ist, die lotrecht zu der:Skala (22) gerichtet ist, daß die Abtasteinrichtung einen Körper (35) besitzt, der zusammen mit ihr drehbar ist und mehrere parallele und äquidistante Linien (36) aufweist, die sich im rechten Winkel ao zu seiner Drehachse erstrecken, daß eine erste Vorrichtung (64, 67, 68, 69) zur Beleuchtung dieses Körpers während dessen Drehbewegung und eine weitere Vorrichtung (59, 61) zur Erzeugung und Abbildung eines Bildes dieses Körpers auf sich selbst vorgesehen sind, und daß die elektrische Impulsvorrichtung mit einem lichtempfindlichen Körper (62) versehen ist, der so angeordnet ist, daß er betätigbar ist, sobald die zwischen den auf dem Körper und dem Bild befindliehen vorhandenen Zwischenräume zusammenfallen. . . .

2. Digitales Längenmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilderzeugungsvorrichtung ein stationäres optisches System (61, 59) aufweist, das in dem Gehäuse fest angebracht ist.

3. Digitales Längenmeßgerät nach Anspruch 2_Λ dadurch gekennzeichnet, daß das stationäre optische System auf der der ersten Vorrichtung zur Beleuchtung des Körpers gegenüberliegenden Körperseite angeordnet ist.·. : w i -,,

4. Digitales Längenmeßgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Anzeigeeinrichtung (97, 98, 99, 102, 103, 106) zur Erzeugung eines elektrischen Startimpulses, sobald sich der.

' Körper in einer Startposition befindet, und durch eine zweite Anzeigeeinrichtung (64, 68,108, 113, 114) zur Erzeugung eines elektrischen Stop-• impulsesV durch den die Drehbewegung der Ab- so tasteinrichtung (31, 32) zum Stillstand bringbar ^; ist, sobald sich der Körper in eine bestimmte

_P_osition gedreht ,hat,

5. Digitales Längenmeßgerät nach einem der Ansprüche licbis 4,..gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (121), mit der die Impulse der elektrischen Impulsvorrichtung zählbar sind.

6. Digitales Längenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper mehrere abwechselnd koplanare, lichtdurchlässige und lichtundurchlässige Streifen (37, 38) von im wesentlichen gleicher Breite aufweist.

7. Digitales Längenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Skala (22) eine zweite Reihe (134) mit Abstand getrennter Teilungsstriche aufweist, die längs der ersten Reihe Teilungsstriche (24) und außerhalb der Bahn, der Abtasteinrichtung (31, ^J 1.32) angeordnet ist,.·daß. die zweite>Reihe Teilungsstriche erste mit Abstand getrennte Zeichen (142) und zweite .Zeichen (143), die sich zwischen den ersten Zeichen befinden, aufweist, daß ferner eine zweite Abtasteinrichtung (127, 129, 132, 133, 135) vorhanden ist, die zusammen mit der ersten Abtasteinrichtung so angeordnet ist, daß sie die zweiten Zeichen (143) abtastet, daß mit der zweiten Abtasteinrichtung ein Zähler (184) in Verbindung.steht, der die Anzahl der-zweiten £» Zeichen;"die zwischen den ersten Zeichenpaaren während' eier Drehbewegung der Abtasteinrichtung erscheinen, summiert, und daß ein zweiter Zähler vorgesehen ist, der während der Drehbewegung der Abtasteinrichtung die ersten Zeichen abtastet und auf das erste Zeichen eines Paares anspricht, um dadurch den ersten Zähler in Gang zu setzen, und der außerdem auf ein-zweites erstes Zeichen anspricht, um den ersten Zähler stillzusetzen.