DE1548729A1

DE1548729A1 - Optische Pruefvorrichtung

Info

Publication number: DE1548729A1
Application number: DE19661548729
Authority: DE
Inventors: Muir Douglas Willia Ballantyne; Crosland Richard Graham; Williamson David Theodo Nelson
Original assignee: Molins Machine Co Ltd
Current assignee: Molins Machine Co Ltd
Priority date: 1965-08-04
Filing date: 1966-08-02
Publication date: 1969-11-13
Also published as: SE335433B; DE6605546U; BE685002A; NL6610887A; GB1159033A; US3384755A; CH468629A

Description

Optisch©

Die !Erfindung 'betrifft eine optische PrQgvozriohtimg sur Verwendung in MeBevoxviohtuagea-, b.B· 3ort_s wo e» gewünscht wird, eine Relativbewegung zwischen awei CJegöastÖiidlea durch Zfthleii der Anzahl von Markierungen auf einer Skala »u messen« die eich an einst! fed-ten Pimkt

In solchen TorriolitunSdn voroen iierJcÖ!imXieb6rw6i£i@ optische Systeme mit Sohlitsen verwendet und mit Mnsen, die ein ia~ bild äes Skala auf einen fotoelektvleeben Qbesfvage? -richten. a Jj Ich ti Syeteme sind relativ komi/iüx uni koatspi^lig^ Wenn es mÖgl.icb 1st» @in# Skala mittels immh§ebmiä<m M@bts au l>et rächt en * ämh wi-:-»i 3:i&@ rtlatif Mlllge imi einfache Anordnung von Schlitzen dicht an der Skala ausreichen ι aber in vielen praktischen Anwendungafällen einer solchen Vorrichtung muss reflektiertes Licht benutzt werden und wenn sich eine Lichtquelle und ein Betrachter auf der gleichen Seite der Skala befinden nUasen, so können nicht beide dicht an der Skala angeordnet sein und deshalb sind wiederum komplexere optische Systeme erforderlich.

BAD

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In des* deutschen f&te&t (M &1 625 XX*/42ix) let eine optische £irtlfirox&icli$ii8e offeabs&t, dta eine erste lioht-Oberflftefce von ra 4er form äea su, prüfenden kc<xiu"'-R$&t$rer fern aufweist, ferner «Ine Mehrzahl von iiolitl3iii®nd@n Mbbsu_s ^firon Jade alt einem finde in dieear Oberfläche angeordnet ist, und weiter Mittel mm Ballen ä-b£ woamm Buden der Faeexn in aolahen isas sie s^aaisiäöst awdi. Qartippezi Ijildeiij, rappe β tr, υ weite.v« licktdinroiiläeeigt Ot>©r~ bilde'!; wiä sie ?as«3si se aiageerd&et nisd, daee

&&£ fäsi&y%& 'Wün^insmü&T ar^feiuten Bereichen der erateß lichtduseiilSesi^n uberflhohe sogeordnet eind und eehlldselisli uie ^aneinander entfernten Bereiche auch Bndan iron Fa^emi aus aumlndest einer anderen Gruppe enthalten«

Hit »liohtleitenden .?&ββ.τ^^ιΒ emu Faetrn au» traa«par«ateai Material gemeint_y die geeignet sind* Moht τοη einea Ende au» anderen ohne wesentlichen Verlust duroh ihre Seitenwände su übertragen« 3>iee ist der !'all bei federn Strang oder jeder fae&r aus transparentem Katerial, die einen Breohungsindox besitst, der wesentlich höher ist als der der umgebenden Luft oder eines sonstigen umgehenden Mediums t da dann kein nennenswerter Anteil der Lichtstrahlen, die durch eine Stirnfläche des Stranges oder der Faser eintreten, deren Wände in einem ausreichend kleinen Einfallswinkel (gemessen von der Senkrechten)

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, um durch die Seitenwinde durchgelassen mi werden· Die Fasern, die im vorliegenden Falle ssu verwenden sind» werden sweekcässig in dichter Berührucg innerhall) ihrer Gruppen gehalten und deshalb ist es vorsusiehen, «usammengeeetEte oder ummantelte Fasern zu, verwenden, ß.B. (Ras* fasern, die jeweils ummantelt sind mit einem Glas, das einen genügend abweichenden Brechungsindex aufweist, um so eine interne Reflection an den Zwisehenflachen ewischen den beiden Glassorten sicherzustellen· Es ist sehr eweekmässig, wenn solche «usammengeseteten Fasern in vielfaserigen Anordnungen vorliegen, von denen jede eine Mehrzahl von Fasern mit einer gemeinsamen Ummantelung aufweisen· Solche Anordnungen sind Lommereiell erhältlieh in Sandform und enthalten eine Mehrsahl (im allgemeinen Keim oder ewulf) paralleler, in gleiohmässigen Abständen angeordneter Fasern, die in ihrer gemeinsamen Umhüllung eingekapselt sind. Solche Anordnungen (die im folgenden einfach als "Bänder*¹ beseiohnet werden) sind einfacher su handhaben als einzelne Fasern, die im allgemeinen einen Durchmesser von ungefähr einem Achtel Millimeter haben und es ist wesentlich einfacher, die Enden der Fasern systematisch gu gruppieren, wenn man solche Bänder verwendet, als wenn man eineeine Fasern verwendet, die KU Bündeln zusammengefasst sind. Die Stirnflächen der Fasern sind notwendigerweise quer eur Länge der Fasern geschnitten und sind verzugsweise geschliffen und poliert, entsprechend den Anforderungen an sogenannte "optische Ebenen"»

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Es ist nun gefunden worden, dass eine Abwandlung einer solchen Torrichtung vorteilhaft in !"lesevorrichtungen verwendet werden kaiin« z.B. beim Betrachten einer Skala. Im allgemeinen befindet sich eine solche Skala auf einer ebenen Oberfläche und die erste lichtdurchlässige Oberfläche ist ebenfalls eben, aber es sind auch andere Anordnungen möglich, z.B. können beide Oberflächen koaxial zylindrisch sein·

Gemäss der Erfindung weist eine Messvorrichtung mit einer Skala und einer Prüfvorrichtung eine Mehrzahl lichtleitender Pasern auf, wobei ein Ende jeder Paser in einer zusammengesetzten lichtdurchlässigen Fläche gegenüber der Skala angeordnet ist, ferner Mittel, die die anderen Enden der Fasern in solchen Stellungen halten, dass sie zumindest zwei Gruppen bilden, wobei jede Gruppe eine weitere lichtdurchlässige Oberfläche bildet, ferner eine Lichtquelle, die einer dieser weiteren Oberflächen gegenüberliegt, und schliesslich eine fotoelektrisch® Zelle oder dgl., die jeder der verbleibenden weiteren Oberflächen gegenüberliegt, wobei die Enden der Fasern der ersten Gruppe in der zusammengesetzten Oberfläche entlang Linien angeordnet sind, die den Markierungen auf der Skala entsprechen, und wobei diese Linien oder Streifen auch Enden von Fasern aus zumindest einer anderen Gruppe enthalten.

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Bei einer einfachen AuaführungBform der Erfindung let die Skala als reflektierender Raster ausgebildet, d.h. sie weist parallele Streifen auf, die abwechselnd reflektierend und !lichtreflektierend sind. Die PrUfYOrrichtung hat dann zwei Gruppen von Pasern und in der zusammengesetzten Oberfläche nehmen die Enden der Fasern der beiden Gruppen abwechselnde parallele Streifen ein, deren Breite der der Streifen der Skala entspricht· Der Abstand zwiaohen der Skala und der zusammengesetzten Oberfläche wird sehr klein gehalten und ist vorzugsweise ▼on der gleichen Grössenordnung wie die Breite eines Streifens auf der Skala; dann wird, wenn die Skala quer über die zusammengesetzte Oberfläche in einer Richtung quer zu den Streifen bewegt wird, die fotoelektrisch« Zelle intermittierend beleuchtet· Dies geschieht, weil Licht von der Lichtquelle durch die lasern einer Gruppe BU der zusammengesetzten Oberfläche gelangt und von dort zur Skala; von der Skala reflektiertes Licht hat daß Bestreben zu streuen und deshalb erreicht ein Seil dieses lichts !Fasern der zweiten Gruppe in benachbarten Streifen der zusammengesetzten Oberfläche· Die Liohtmenge, die so wandert, variiert entsprechend der relativen Stellung der Streifen der Skala einerseits und der zusammengesetzten Oberfläche andererseits und dementsprechend wird bei einer Relativbewegung zwischen der Skala und der zusammengesetzten Oberfläche, die sich auf eine Hehrzahl von Streifenbreiten erstreckt, eine zyklische

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Variation ö.er . Jeleuchtung der fotoeleirtriachen Zelle auftreten (imä daher von deren elektrischem Aus&angsnigaül} \rie hf . beksmiijon Syst ©wan ₉ flic zwei Ub-rclagerflaetar verjvsnrl Jn₉ drroh die Licht hindiirchgeht *

'XfrjwDU:. ;' doch \>±τ?ϊ! «ILs auiaiiirinsEgeaetatsi öl,^fIaC?:- •jLsr 'PsUiVf3iJ:.L:!:vi;ung :^;:a oi:wi? .3r-):;.te aw.gslblldei;_: tile

Streif3ns) da Slialii gltiohi- ¹JiTiI di45 Enden der I'a von. 2-/r.ui firapc η ije.i?i.f3n in abv/eohselndtm HeIIiQn₃ parallel KU rim Strel ?::. der iüale entlang dar BiiaaiamengesetBten Ober.Pläch«, »α'.,-·03?αηΘί·.Β Die zuataanengesotate OlseriläcJie kann deshalb -. η Miajjuum von zvel R3ih«n von fararenden aufweisen, v/o'b S jsde Eeihe die Enösn von Faserr. aus einer anderen Gruppe oder anderen Gruppen aufweist. Tcr^ugsweise jedoch ist di-i Anordnung oymetrisch, 2«B, kann die zusainmr5ngesetisi;.^:i Oberfläche aus droi Beihen von Ppnerondon gebildet Ί/οϊνΙ&ϊ.. Die Pasern der beiden äusseren Reihen bilden dann :i:\\.e (fruppe, darea. weitere lichtdurchlUsBige Oberfläche ii'j· rdchtcuelle gegenüberliegt, wlDirend die Jfaaorn der Lern-' cen Haihe sins zureite -xrui)pe bilflsn, diß einer fotoel2iil:!?i3ch£n ZaIl-3 ijugöordnot ist, Eins anders Möglichkeit o«2"äsht darin _t die Fassrsiden däir beiden örupx>eri in d-:; sueaaimsngeES'csten Oberfläche eatßprechenl den ä^hwars-xz ι id woiaeen Quadraten eiass Schachjretteε anzi^x'dner., 'l,.i:« so, lass ^asorsndea, τοη den heilen !ϊχτ^ροη in j idf·!· B.eir-i r>bV3G]iselx. aiid ai»,üh in linlon que.:? su de.-i ₃ Me.j: ."■'ststss:© üacrdni·^^ jeäool«. lot atwe."'· ssh»/i.i-

/0i» 1 S ^{BAD 0RlGINAU}

Bei einer weiteren AusfUhrungsform der Erfindung werden fünf EaBer&nu:?en gebildet. Wie suvcr haben die Fasern einer Gruppe TUden, die jede zweite parallele Reihe in der zusajnmci·?:-jetaten Oberfläche biiden_f während ihre anderen Enc.on ier Lichtquelle gegenüberliegen« 3io ver«* ■bleibenden Par um bilden die ä&swischenliegende Reihe oder Reihen von ΙηΛ m und Bind ao angeordnet, dass d;!.e Fasern jeder der eiile.ren vier Gruppaa .linden in einer unterschiedlichen £:ne der zueammengiäsetaten Obexfloche haben, d.h. die Enden: die den vier Gruppen ztigehöran_fi nehmen Tier Seile &3? Länge der Reihe oder Reihen ein. Die ausannnengesQtEi;;;. Oberfläche ist relatir isur Skala so angeordnet, ά&εε Hire jeveiligan St.vaifen etwas relativ zueinander gone igt sind und wezrn. eine Relativbewegung zwischen der Skala und der zusammengesetzten Oberfl¹' in vorbesobriebener Weise auftritt, so entstehen optische Streifenwirkur.-]:en oder Randeffekte, wie bei einem Paar entsprechend zugeordneter Raster. Im Falle von Rastern kann man beobachten, dass die Streifen über die überlagerten Resten wandern, wobei nich solche Streifen quer zu den Strei.fer. der Raster erstrecken und entlang der Länge der St-::e: fen wandern. Bei der Torrichtung nach der Erfindung Lami man diesen Effekt nicht sehen, aber ein entsprechendes Ergebnis wird bezüglich der Änderung der Beleuchtung der verschiedenem Zonen der zusammengesetzten Oberfläche während der vorerwähnten Relativbewegung erraifiht. Die vier Zonen können verschieden

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ausgewählt werden, aber es 1st voreueiehen, sie eo auasuwählen, daee die Byklisohe Beleuchtung jeder Zone wehrend einer solchen Relativbewegung um 90°, 180° und 270° vereetzt oder phasenverschoben ist gegenüber der der anderen Zonen.

Se hat eich als vorteilhaft herausgestellt, eine erhebliche Ansahl von fasern eur Übertragung des Llohts zu der oder jeder fotoelektrisohen Zelle oder dgl· au verwenden. Jedoch begrensen praktische Überlegungen die Zahl der verwendbaren Fasern» wenn die Enden aller solcher lasern eusanmen mit den Snden der Fasern, die Licht von der lichtquelle zu der Skala übertragen, einem eineigen Streifen der Skala gleichzeitig gegenüberliegen sollen. Bine BweokmSssige Lösung dieses Problems ist darin eu erblicken» dass man praktisch die tsueanmengesetBte lichtdurchlässige Oberfläche in mrel oder sehr Bereiche teilt ι die In Abetänden voneinander liegen· Z.B. können swei oder mehr .!"aeeranordnungen verwendet werden, deren jede eine eliuieaiie EeUw ran Te&em der Gruppe enthält, di* der fotoelsktrischen Seile eugeordnet ist, die Kwieohen swel MiMm liegt, tie der ^ioht<iueU# eugeordnet «lad, wobei die Äadeß der dr@i leiS&en einen Seil der wtftamtmgegsstetesi ObtrfXäoh® bildssi m& Sm @1hais Streife» äer S&süm

Di· Aaordmtö^«^ sind m m&fiest, iaee bSm

parallel «ffigeortnet sind m& in iJwrkfinden entlang der

BAD ORIG'NAL

Lunge der Skala. Solange die Abstünde (gemessen »wischen den Zentren entlang der Skala) mischen jedem Paar von Anordnungen ein gonzsahliges Vielfaches der Breite von swei Streifen (einem hellen und einem dunklen) der Skala ist ₉ werden beide oder alle Anordnungen in Phase arbeiten.

Solche Anordnungen sind besonders einfach her austeilen, wenn Bänder im oben beschriebenen Sinne verwendet werden anstelle von einzelnen fasern oder faseretft&ngen» da jede Reihe von fasern durch ein Band oder durch mehrere Seite an Seite gelegte Bänder gebildet werden können. Die Anordnungen » gleioh ob aus Bändern oder aus Eineelfaeera, können an Abstandsgliedem befestigt werden, die ohne Beschädigung der von ihnen getragenen Anorflnvngw befestigt werden können« wobei die Abmessungen der Abstande» glieder dann die relative Lage der verschiedenen Anordnungen bestimmen.

Bin· einfache Torrn eine· Abstandsgeld·· ist» was man al· eine dickt rechteckige Abstandsecheibe beeeiohnen kann» und «war von solcher Orusse, dass eine der Jaseranordnungen auf ihrer oberen Oberfläche getragen werden kann» wobei unbedeckte Grenzstreifen auf 3 »der Seit· der Anordnung freibleiben·

Die untere Oberfläche de· Abstandegliedes ist »it einem •entralen lanal versehen, dessen Breit· und liefe etwas gröaser ist als das der laeeranordnungen; das Abstand*-

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glied kann deshalb auf βία entsprechendes Abstandaglied aufgesetzt werden, das ebenfalls eine Faseranordnung trägt, und wird dann gestutzt von den unbesetzten Grenzstreifen auf dsr oberen Oberfläche des letzteren Abstandagliedea. Bine beliebige Zahl solcher Abstandeglieder kann aufeinandergestapelt werden und die Paßtranordnungen sind jeweils von der nächsten !faseranordnung um die Bloke dea Abstandsgliedea entfernt, das die obere der Anordnungen trägt« Ub genaue Abstände zu sichern, Miesen die Abatandsglieder feat anainandergehalten werden. Sine gewUnaohte Ausrichtung der Anordnungen kann durch genaue Dimensionierung der Abstandsglieder erreioht werden, die in einem Gehäuse von entsprechenden Innenabmcissungen aufgenommen werden können.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nun ein bevorzugtes Ausfuhrungsbeisplel derselben anhand der beiliegenden sohematischen Zeichnungen beschrieben, und zwar stellen dar

figur 1 eine Aufsicht auf eine AusfUhrungsfoxn einer Torrichtung nach der Erfindung,

Vigor 2 eine Setailanaioht eines Seilee τοη figur 1 im Schnitt,

figur 5 «ine Seitenansicht einer abgewandelten, komplexeren Ausftthrungsform·

figur 4 «ine Aufsicht auf eine Torrichtung nach figur 3,

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Figur 5 ein Schema _f das die Beziehung «wischen den Faserenden und der Skala in der Vorrichtung nach Figuä 3 Erstellt,

Figur 6 einen Seil der ssusaimnengeeeteten Oberfläche

der 'Vorrichtung nach Figur 3 und die Anordnung der lasern darin»

Figur 7 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Art der Ausbildung eines Seiles der Torrichtung aacia Figur 3» und

Figur 8 ein Schema einer gegenüber Figur 3 abgewandelten

Vie zunächst aus den Figuren 1 und 2 iu ersehen» weist die dargestellte Yosviehfeuitg ®1bs Skala 1 auf, die einer -BueasimengeeetBteni 2±eht&^.2l3l§0Bigea Oberfläche 2 gegenüberliegt. Me Obesxllc': g ist die ein» fläche eines Bloskes 3$ der aur e^eir Metesiilil ummantelter Glasfasern bestthtf die in SöMtteja;; ©iss igls oiagelcapselt ©lad und y.93?es U^ ja ^i ",¹H jtic'^Licj^iiibT^.s^es ©berfllöhe ala Qftipulit 3>oae:i !»'?·> ^ei'.jöt 'f'lT'l ölö ^aI? ami?

isst Μ&β:ε·ΰ Wm β$3βΛ ^w«·

Ϊ 7 j €i· ^%«itt2?e liöMtea»alSeeii# Öästrflieheii 8 al 9 bilden, äi« el£flS3«lte tine 2«φβ 1δ uaA ©ines? JMeelÄiziseiiia Zeil® 11 gfi

BAD

Die Enden der Fasern« die sur Gruppe 4 Eueammtngefaflst sind, sind in abwechselnden parallelen Streifen der Oberfläche 2 uid die Enden der zur Gruppe 5 ßusanmengefassten Fasern auf den dazwischenliegenden Streifen der Oberfläche 2 angeordnet. Dies ist deutlicher au ersehen aus Figur 2, in der die Gruppen, eu denen die Fasern laufen, durch Klammem mit dem Beeugszeiohen 4 und 5 versehen sind. Ebenfalls aus Figur 2 ist jbu ersehen, dass die Breit) der Streifen von Fasern der Breite der Streifen auf d<sr Skala 1 entsprechen.

Wenn die Skala 1 sich horieontal in ihrer eigenen Ebene bewegt, wie durch den Pfeil 12 angedeutet, so werden die Streifen der Skala 1 und der Oberfläche 2 sioh zyklisch in Stellungen bewegen, in denen sie einmal miteinander ausgerichtet sind und ein anderes Mal nicht miteinander ausgerichtet sind. In jedem Augenblick wird Licht aus der 3jampe durch die Fasern der Gruppe 4 laufen und durch die »ugehörigen Streifen der Oberfläche 2 austreten als oin etwas divergierender Strahl, in bekannter Weiße, und kann dann reflektierende oder niohtreflektitrende Streifen der Skala 1 treffen, entsprechend der Lage dar Simla 1 sur Oberfläche 2 in dt* Jeweiligen Augenblick. Wenn solches Licht von einem reflektierenden Streifte auf der Skala 1 reflektiert wird, kann ·■ «in Streifen der Oberfläche 2 erreichen, das lasern der Orupp· 5 enthält, und in dl··«« Falle wird solch·· reflektiert·· Licht dl« fotoelektrisch« ϊ·11β 11 erreichen. Dl· maximal« Beleuchtung der Zeil· 11 wird ersielt, w«nn der reflekti·-

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jfi

rende Streifen der Skala 1 aymetrisoh über einer Grease swisohen benachbarten Streifen der Oberfläche 2 angeordnet ist} eine minimale Beleuchtung der Zelle 11 wird erzielt, wenn die Streifen der Skala 1 und der Oberfläche miteinander ausgerichtet sind wie in ligur 2· Der EInfaohhelt halber kann man daher davon ausgehen, dass jeder Streifen der Oberfläche 2 nioht allein fasern einer Gruppe sugeordnet ist; aber statt dessen kann man einen Streifen auch als mehrere Reihen von Vaserenden der Gruppe 4 Susannen mit benachbarten Reihen von !Faserenden der Gruppe 5 betrachten· Venn man annimmt» dass die Ober» fläone 2 in dieser Weise in Streifen geteilt 1st, so ergibt sieht dass die maximale Belichtung der Zelle 11 einer Ausrichtung der Streifen der Oberfläche 2 und der Skala entspricht.

Auf diese Weise ergibt eine kontinuierliche Bewegung der Skala 1 an der Oberfläche 2 vorbei eine Bjklieohe Belichtung der Zelle 11» die deshalb ein pulsierendes elektrisches Ausgangssignal abgibt, dessen Prequena die Geschwindigkeit der Bewegung der Skala 1 wiedergibt· Die Gesamtaahl der Impulse hu irgendeiner Zelt repräsentiert die Gesamtversohlebung der Skala 1 während dieser Zeit.

Die Torstehende Beschreibung anhand von Sigur 1 und 2 betrifft eine einfach· for» der Vorrichtung, die jedoch nicht sehr wirkungsvoll ist· Ilöht aus den Taeorn der

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Gruppe 4 gelangt in die Fasern des Gruppe 5 la nennenswertem Masse nur zwischen den Fasern an den Kanten der Streifen der Oberfläche 2·

In den Figuren 3 bis 7 ist eine komplexere Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt» Die Elemente dieser AusfUhrungsform, die denen der einfachen Torrichtung nach, den Figuren 1 und 2 entsprechen, sind wirkungsvoller angeordnet. Wie sunäohat aus der Aufsicht in Figur 4 au ersehen, enthält ein Block 9a (entsprechend einem Block 3 in Figur 1) nur drei Reihen Ton Fasern· Sie Fasern der äusseren Reihen sind in einer Gruppe 4 Busammengef asatt wie luvor, und sind der Lichtquelle zugeordnet, während die Fasern der zentralen Reihe BU einer Gruppe 15 (entsprechend der Gruppe 5 In Figur 1) gehören und einer fotoelektrisch^ Zelle zugeordnet sind, hler der Zelle 111· Die Breite der drei Reihen entspricht der eines Streifens auf der Skala 1· Ee ist leicht zu sehen» dass (wenn man nur die bislang erwähnten Seile der Figur 4 betrachtet) «ine maxi aale Belichtung der Zelle 111 erzielt wird, wenn ein. Idohtstreifen der Skala 1 ausgerichtet 1st alt des Block 3a, und dass eine minimale Belichtung dann eintritt, wenn tin dunkler Streifen so ausgerichtet 1st.

Die Anordnung von Faserenden in der Oberfläche des Blockes 3a ist In Figur 6 dargestellt, in der die Fasergruppen-BeBugszeiohen τοη Figur 3 gezeigt «lud, um dl·

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verschiedenen Faserenden «u identifizieren. Hieraus ergibt sioh konstruktionemäseig, dass der Block 3a drei Faserreihen aufweist} jede Reihe von Fasern hat vier Abschnitte, die vier au erläuternden Zonen entsprechen, wobei jeder Abschnitt durch eines der oben beschriebenen Bänder gebildet wird, d.h. die Fasern der Gruppe sind eingehüllt in eine gemeinsame Umhüllung· Die drei Bänder am unteren linde von Figur 6 sind mit den Besugseeichen Ti, 3?2 und T3 versehen. Der Block selbst wird durch dessen eines geeigneten Kapselmittels um die Busammengebauten Bändor gebildet. (Im Handel erhältliche Faserbänder enthalten u.U. nicht genügend Fasern, so dass ein einzelnes Band einen vollständigen Abschnitt bilden könnte; dann sind zwei oder mehr Bänder Seite an Seite erforderlich, um einen Abschnitt su bilden).

£8 folgt nun die Beschreibung der allgemeinen Ausbildung, wie sie In den Figuren, 3 bis 7 dargestellt ist. Die Fasern, die nach Figur 1 alle In der Gruppe 5 enthalten waren, sind hier in vier Gruppen 15, 25» 35» 45 angeordnet alt sugehörigen Fotosellen 111» 211» 311» 411 für die verschiedenen Zmwa der Oberfläche 2. Die gemannten Zonen sind im veeeatlitilini iioriEontale Rechteoke, die Jeweils 9i& Viestel tee Mmltikaae tor Oberfläche 2 tinaehmes,* Ms faisergn,pp· 15· 1st i»r oberetsn dieser Zonen zugeordnet, €1® 0-nipp« 23 t@s aftohsteii $m* darunter, die Gruppe B i@2? irittem Sene töe ötea ma die öruppa der untersten Zmm,

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Xn anderer Weise ausgedrückt entspricht jede Zone der Oberfläche 2 genau der Oberfläche 2 nach Figur 1 und 2· In der obersten Zone führen die Fasern au den Gruppen 4 und 15, in der nächsten Zone darunter au den Gruppen 4- und 25 t

Bei dieser Ausführungsfoxm der Vorrichtung besteht ein geringer aber wesentlicher Untersollied In der relativen Anordnung der Skala 1 und der Oberfläche 2 und «war darin, dass die Streifen der beiden Glieder nicht alle vertikal sind. Der Block 3 (hier in sswei Abschnitten 3a, 3b) ist verkantet, so dass die Streifen der Oberfläche leioht geneigt sind, wobei der ffeigungswinkel so 1st, dass am oberen Rande der Oberfläche jeder Streifen derselben horizontal um swei Streifenbreiten versetat ist, verglichen mit seiner Lage am unteren Rande der Oberfläche 2. Dies ist in Figur 5 dargestellt.

Die Wirkung dieser geringen Feigung ist ähnlich der von zwei überlagerten Rastern. Wie aus Figur 5 eu ersehen, wenn man annimmt, dass dieses Schema ewei Raster mit abwechselnden undurchsichtigen und klaren Streifen darstellt, so kann man in jedem Augenblick in gewissen Ebenen oder Höhenlagen sehen, dass die Streifen der beiden Raster Übereinstimmen, klar über klar, undurchsichtig über undurchsichtig, eo dass ein maximaler Llohtdurehlaes möglich, ist. Auf halbem Wege swisohen jeder solchen Ebene und der nächsten sind die Bänder vollständig nicht

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übereinstimmend und es kann dort kein Licht durchtreten· ' Der Übergang vom maximalen au dem Hull-Durohlass lot fortschreitend entlang der Länge der Streifen. Bei horizontaler Bewegung sswischen den Rastern ergibt sich die Erscheinung von hellen und dunklen Streifen, die sich etwa vertikal bewegen. In Zonen, wie denen der oben beschriebenen Oberfläche 2 wird daher eine zyklisohe Beleuchtung stattfinden, wenn sich die Skala 1 horizontal bewegt, aber zwischen jeder der Zonen und ihrer benachbarten Zone wird die Phase einer solchen zyklischen Beleuchtung um 90° verschieden sein, d.h. wenn ζ.B. die oberste Zone als Standard (0°) genommen wird, so wird die Beleuchtung von fortschreitend darunter liegenden Zonen um 90°, 180° und 270° in der Phase verschoben sein»

Anordnung der Fasern in der Oberfläche 2 der Vorrichtung nach den Figuren 3 bis 7 gibt mit der Skala 1 einen Effekt» der ähnlich demjenigen der beiden gerade besprochenen Raster ist. Dementsprechend wird die Torrlohtung naoh den Figuren 3 bis 7 bei horizontaler Bewegung der Skala 1 entsprechend pulsierende elektrische Auegangesignale aus den vier fotoelektrischen Zellen 111, 211, 311, 411 ergeben, aber diese Auegangssignale werden von verschiedener Phase sein wie oben beschrieben; wenn das Ausgängseignal der Zelle 111 als Standard genommen wird, so werden die Auegangesignale der Totoeellen 211, 311, 411 um 90^ό, 180° und 270° in der Phase versohoben sein.

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Dleee Art τοη vielfachem phasenbezogenem Auegangaelgnal ist als zweekmässig bekannt, wenn eine Vorrichtung In automatischen ElnstellmeohaniBiaen verwendet wird.

Die Aiiegangssignale der fotoelektrisohen Zelle können zwar auoh getrennt verwendet werden, aber es 1st zweckmassig, die Zellen in Paaren zu verwenden, und zwar die Zelle 111 mit der Zelle 311, die Zelle 211 mit der Zelle 411, um nur zwei elektrische Ausgangeelgnale in Leitungen X und ΐ zu erhalten* Die tatsächliche Art der Verbindung 1st bekannt als eine Schaltung "gegensinnig In Reihe", d.h. εο dass, wenn $ ede Zelle eines verbundenen Paares Identisch beilohtet wird, das elektrische Ausgangsaignal infolge identischer Spannungen von beiden Zellen» die subtrahierend verbunden werden, Hull ist. Das Resultat ist dann, dass, wenn die Skala sich am Block 2 vorbeibewegt, wechselnde elektrische Ausgangesignale alt 90° Phasenverschiebung bei X und X erscheinen.

Bislang ist vorzugsweise auf die figuren 3 und 5 Bezug genommen worden, aber figur 4 stellt die Tatsache dar,

dass bei dieser Art der Vorrichtung der Block 3 in zwei oder mehr Seilen ausgebildet 1st. Ib. figur 4 sind zwei Seile 3a und 3b dargestellt. Die beiden Teile sind identisch miteinander und die fasern dieser Seile sind identisch angeordnet in den Jasergruppen und daher mit den Lichtquellen und den verschiedenen. Fotozellen (in figur 4 ist nur eine der Zellen, nämlich die Zelle 111

■a .

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dargestellt mit ihres sugehurigen Block 15} die übrigen Zellen und Blöcke sind natürlich .in niedrigeren Ebenen entsprechend angeordnet). Beide Seile 3a und 3b sind gegenüber einem dunklen Streifen der Skala 1 dargestellt _v d.h. diese Seile sind -voneinander entfernt um einen Abstand (Mittenabstand), der einem ganscahligen Vielfachen der Breite von zwei Streifen der Skala entspricht und daher ist in jedem Augenblick die Belichtung der Zelle 111 mit Licht, das durch den Blockteil 3a läuft, gleich der Belichtung mit Licht, das durch den Blookteil 3b gelangt» d.h., dass ewei Blockteile vorgesehen werden, verdoppelt den Effekt auf die Zelle verglichen mit dem Effekt» den man erhält, wenn nur einer der Seile 3a, 3b vorgesehen wäre. Entsprechend können drei oder mehr voneinander entfernte Blockteile vorgesehen werden, um eine drei- oder mehrfache Wirkung auf jede Fotozelle au erhalten.

Figur 7 illustriert eine Ausbildungeart für eine Mehrzahl voneinander entfernter Biookteile, wie sie bei der gerade beschriebenen Torrichtung erforderlich sind. Es 1st ssu erkennen, dass die Blockteile 3a und 3b beide 2.B. durch Klebstoff an der oberen Fläche einer Abstandsseheibe 201 "mw. 202 befestigt sind. Jede dieser Scheiben besteht aus Stahl und ist von rechteckiger Form (betrachtet parallel zur Ebene der Zeichnung); die obere Fläche jeder Scheibe ist eben, desgleichen Ihre vier Kanten oder Schmalseiten. Die untere Oberfläche hat

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to

jedoch einen zentralen Kanal 203 solcher Abmessungen, dass, wenn die Scheiben aufeinandergestapelt werden, jeder Blockteil 2a, 3b in dem Kanal 203 der nächst oberen Scheibe liegt, wobei letztere auf nichtbedeckten Grenzstreifen der oberen Oberfläche der unteren Scheibe aufliegt* Jede gewünschte Zahl solcher Scheiben kann aufeinandergeatapelt werden, entsprechend der Zahl von verwendeten Blookteilen; als Aueführungsbeispiel sind hler zwei weitere Biookteile dargestellt, die eine Gesamtzahl von Tier ergeben. Fünf Scheiben sind jedoch dargestellt, deren oberste keinen Blockteil auf ihrer oberen Oberfläche trägt, sondern mir einen Schute darstellt für den obersten Blockteil, der sich auf der oberen Pläche der nächstunteren Abstandsscheibe befindet.

Der Stapel von Scheiben 1st in der.dargestellten Welse eingeschlossen in ein Gehäuse 210 von rechteckigem Quer» schnitt, um die Abstandascheiben und damit die Block» teile genau auszurichten. Das Gehäuse 210 hat eine Stirnfläche 212, die im wesentlichen offen ist, um die lichtdurchlässigen Oberflächen (z.B. die Oberflächen 2a, 2b) der verschiedenen Blockteile offen zu lassen. Diese offene Stirnfläche 212 ist jedoch von Planschen 213 begrenzt, die von den angrenzenden Flächen vorstehen, um eine zwangsläufige Festlegung der Stellung des Stapels von Scheiben und Blockteilen zu ergeben. Zwsokmässig wird, wenn einmal di.s ganze Anordnung richtig im Gehäuse 210

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montiert ist und die Faserbänder, die aus den verschiedenen Blookteilen vorstehen, richtig angeordnet sind, der gesamte verbleibende Raum im Behälter mit irgend einem Fällmittel gefüllt, z.B. einem Epoxydharz, und ein Deckel 211 wird dann auf das Gehäuse 210 aufgesetzt. Das Gehäuse ist ausreichend gross, um an den Seiten des Stapels von Scheiben, die von der offenen Fläche 212 wegliegen, die Bänder in ihren Gruppen 15, 25, 35t 45 (Figur 3) anordnen ssu können und richtig eu gruppieren und die Offnungen 215 einer Seitenwand des Gehäuses mit den anderen Enden der Faserbänder eu füllen, so dass die weiteren lichtdurchlässigen Oberflächen jeder Gruppe von Faserbändern in einer der öffnungen 215 gebildet werden. Die fotoelektriaohen Zellen 111, 211, 311 und 411 (in Figur 7 nicht dargestellt) werden dann auf oder neben der Aussenseite des Gehäuses 210 montiert, ausgerichtet mit den öffnungen 215· Entsprechend ist eine weitere öffnung (in Figur 7 nicht dargestellt) in einer anderen Seitenfläche des Gehäuses 210 vorgesehen, un die Faserbänder der Gruppe 4 in ähnlicher Weise aufzunehmen und die Lichtquelle ist dann auf oder neben dieser anderen Seitenfläche des Gehäuses montiert·

Wie aus Figur 8 eu ersehen, jselgt diese einen Seil einer weiter ausgearbeiteten Anordnung, die im wesentlichen der nach Figur 3 entspricht. Haoh Figur 8 ist Vorsorge getroffen sum Betrachten einer Skala in 16 Zonen, anstelle der vier Zonen nach Figur 3·

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Betrachtet man die oberste Gruppe von Tier Zonen, so sind die entsprechenden Fasern in Gruppen 15» 25» 35, 45 den Zellen 111, 211, 311 und 411 wie vorbesohrieben zugeordnet· Diese Anordnung ist in gleicher Reihenfolge wiederholt in jeder folgenden Gruppe von vier Zonen. Insgesamt also ist die Zelle 111 augeordnet der ersten, fünften, neunten und dreizehnten Zone (wenn man Ton dem oberen Hand der Figur aus nummeriert), die Zelle 211 ist zugeordnet der ssweiten, sechsten, sehnten und vierzehnten Zone, usw.. In jeder Gruppe von vier Zonen 1st die relative Anordnung der Fasern und der Skala so wie in Figur 5 dargestellt, d.h. der Winkel der Heigung der Faserreihen relativ au der Skala ist der gleiohe wie in Figur 5, so dass über die geseilten seohsehn Zonen die seitliche Verschiebung der Faserreihen relativ zu den Reihen der Skala acht Streifenbreiten beträgt.

Die Arbeltsweise einer Torrichtung, die nach Figur 8 ausgebildet ist,, entspricht im wesentlichen der nach Figur 3. Jedoch ist die Seohzehn-Zonen-Anordnung immer dann vorteilhaft, wenn lokale tJngleiohmässigkeiten in der Skalenmarkierung auftreten können, 2.B. infolge schmutziger Stellen wie etwa Olspritzer. Solche Markierungen können bei der Tier-Zonen-Anordnung nur eine Zone und damit die Arbeitsweise der Torriohtung ernsthaft beeinträchtigen. Bei der Sechzehn-Zonen-Anordnung ergibt eine Markierung, die den Durchtritt von Licht in

_A , « , _ft / , r BAD ORIGINAL 909846/04 1 5

eine Zone vollständig blockiert,, einen Dehler im gangssign&l der zugehörigen fotaelektrioclien Zolle von nur ginem Yi©r?ta7.· Wenn ein ölfleok odes ein anderer Peliler vsrholimiBmasaig gross ist und daher mehrere Zonen beeinträchtigt (und wenn di© Zellen wie in figur 3 verbunden sind}» so wird sich ein gewisser Auegleich der Fehler ergebest.

Yielo andere Ausftüirungsforsnstn der Vorrichtung können im Bereich der Erfindimg gösch&ffran werden. S.B. kann die susemesgssetZte Oberfläche bo susammengasetKte

lnder aufweisen, dass sin Streifen ₉ der der Licht« sugeordnet ist, auf soinen beiden Seiten durch weitere Streifen begrenzt vrird_p die veraohiedenen fotoelektriscben 2el3.en zugeordnet sind und die elektrischen Ausgangssignale der letzteren können einem Differentialverstärker sugefUhrt werden, wobei die Breiten der Streifen so ausgewählt Bind, dass, wenn immer die Be~ lichtung eine?! dar weiteren Streifiaansteigt, die des anderen absinken muss. Bei dieser Anordnung ist es vorzuziehen, daßß die Streifen der zusammeagesetzten Oberfläche nur Sralb so breit wie die Streif an auf der Bind.

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Claims

I Darf nicht geändert werden

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Patentansprüche

1. Messvorrichtung mit einer Skala und einer Prüfvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfvorrichtung eine Sehrzahl von liohtleitenden Fasern aufweist t wobei ein Ende jeder Paser in einer zu-8an?meng©eststen lichtdurchlässigen Oberfläche gegenüber dar BlZBla. eingebettet ist, dass Mittel vorgesehen 3.1ndn die die anderen Enden der Fasern in solchen Stellungen halten, dass sie zumindest zwei Gruppen bilden, wobei jede Gruppe eine weitere lichtdurchlässige Oberfläche bildet» und dass eine Lioht~ qualle QlRQr der weiteren Oberflächen gegenüberliegt» äau··,; eine fotoelektrische Zelle oder dgl. jeder der verbleibenden weiteren Oberflächen gegenüberliegt» öase die Enden der Fasern der ersten Gruppe in ier F/ttsaanaengesetztea. Oberfläche in Streifen oder Linien angeordnet sind, die Markierungen auf der Skala ent sprechen, und dass jede der Mnion oder Streifen Baden τοη Fasern von zumindest ©iner anderen Gruppe entMli;.

2. Torrichtung nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der zusammengesetzten Oberfläche der eines Streifens auf der Skala gleicht und dass die Faserenden in Reihen angeordnet sind* die sich längs der Oberfläche erstrecken, wobei abwechselnde Reihen τοη Indt-H ;?a&ö» υοϊα Fasern der ersten Gruppe

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■und die verbleito^ncEe Εθϋιβ ode» Ιβϋιβϊ* Sstei von faaern-. der aaderaa femppe ofier

3«. Vorrichtung nach icnepeuoh 2» feterÄ getaniseieiüie-S _ε dass die irerbleibende Reihe ©der Reihern Snäea voa faeex» vrm Tier anderen Gruppen entbaLten und ü&bb die suesffimengesetzte Oberfläclie reJ^tiir sea? Skala so. angeordnet ist, dass ilire jsweiligea Streifen £sueinander etwas geneigt sind.

4· Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch ge dass die Faserenden, die den Tier Gruppen zugeordnet aind, vier Seile der Länge der verbleibenden Reihe oder Reihen einnehmen und dass die Steigung svisohen den jeweiligen Streifen so ist» düse die Streifen relativ um awei Streifenbreiten an einem Rande der jsueammengeeetsten Oberfläche gegenüber ihren jeweiligen Stellungen am anderen Rande der ftueanaaengeeeteten Oberfläche verschoben sind.

5t Torrichtung nach Anspruch Z₉ dadurch gekennzeichnet, dass die Faserenden jeder der Tier Gruppen Tier in Abständen voneinander befindliche Seile der !finge der verbleibenden Reihe oder Reihen einnehmen, wobei eine der Gruppen dem ersten, fünften, neunten und zwölften Seil zugeordnet ist (wenn man Ton einem Ende der Reihe oder der Reihen aus nummeriert),

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und eine weitere dieser Gruppen dem zweiten? sechsten zehnten, dreizehnten Seil zugeordnet ist xiaw._; um: wobei infolge der neigung swischen den jeweiligen Streifen die Streifen relativ zueinander um acht Streifenbreiten versetzt eind«

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Endteile der fasern, die jede der lichtdurchlässigen Oberflächen bilden, in Material wie Kunstharz eingekapselt sind, um einen Block eu bilden, wobei eine Hache des Blockes die lichtdurchlässige Oberfläche bildet.

7« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammengesetzte Oberfläche in zwei oder mehr voeinander entfernten Seilen ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7> dadurch gekennzeichnet, dass jeder leil der zusammengesetzten Oberfläche von einer Fläche eines besonderen Blockes gebildet wird»

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der getrennten Blocks mit daswiaohenliegenden Abstandsgliedern zu einem Stapel verbunden sind, der in einem Gehäuse mit einer offenen Seite gehalten wird, die Zugang zu den lichtdurchlässigen Oberflächen der Blöcke gestattet.

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10. Yorriohtung nach Aneprueh 9, dadurch gekenasotelmet, dass die Abstandsglieder rechteckige Scheiben sind; wobei jeder Block auf einer Pläche einer der Scheiben befestigt 1st, wobei Grenzstreifen auf jeder Seite des Blocks freigelassen sind und wobei die gegenüberliegende Eläche jeder Scheibe einen zentralen Eanal von ..einer Sreite und üüofe hat, die etwas grosser ist als die der genannten Blöcke.

11, Yorriehtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest swei fotoelektrische Zellen mit elektrisch untereinander verbundenen Aus-* gangsleituxigen vorgesehen sind»

12» Vorrlchtwiig nach inapruah 4 (oder 5) und 11, gekennaeiehnet, dass vier fotoelaktrische gellen in Paaren miteinander verbunden eind, tiobei die Zellen jedes Paa??es gegeneinnig isa. Seihen geschaltet siM und viobei die vier fellen so angeordnet sind, dass, wenn die Skala eich relativ mm susaramengeeetstea Oberfläche bewegt; _r die Zellen variierende elektrische Ausgangssignale ©raeugen mit relativen Phasen von 0°, 90⁰J₁ 180° uni 270° und die Ausgangssignale d©r Zellen jeden Paares in der Phase um 180° verschoben sind.

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13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet» dasB die Paeern in bendföniigen Mehrfaohanordnungen angeordnet sind, deren jede eine Mehrzahl von in einer gemeinsamen TMriillung einge» kapselten Fasereträngen enthält.

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