DE1623400C3 - Vorrichtung zur Ablesung von Kreisteilungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung zur Ablesung und Interpolation einer auf einem Träger angeordneten, an den vollen Teilungsintervallen bezifferten und an markierten Teilen dieser Intervalle unbezifferten Kreisteilung mit einem optischen System zur Abbildung zweier um 180° winklig gegeneinander versetzter Ablesestellen der Teilung und ihrer Bezifferung in eine eine Gesichtsblende enthaltende Bildebene und mit in den Abbildungsstrahlengang dieses Systems eingreifenden optischen Mikrometermitteln zur meßbaren und gegenläufig verlaufenden Verschiebung der Bilder beider Ablesestellen in dieser Bildebene, bei der im Gesichtsfeld der Vorrichtung neben Bildern der Teilstriche beider Ablesestellen und der Bezifferung der Teilstriche einer Ablesestelie die Ziffern einer die unbezifferten Bruchteile des bezifferten Intervalls anzeigenden ortsfest angeordneten Hilfsskala sowie die einer die Verstellung der optischen Mikrometermittel anzeigenden Meßskala sichtbar sind.

Zur mikrometrischen Ablesung von Kreisteilungen an zwei winklig gegeneinander versetzten Ablesestellen der Teilung nach dem bekannten Koinzidenzverfahren (deutsche Patentschrift 4 25 790) ist es bekannt (schweizerische Patentschrift 3 89 256), die Anordnung derart zu treffen, daß im Gesichtsfeld der Ablesevorrichtung neben Bildern der Teilstriche nur Zahlen sichtbar sind, die die Teilkreisstellung anzeigen. Jede Ablesung und Interpolation von Skalen ist dabei entbehrlich, da auch die Mikrometerstellung im Gesichtsfeld voll digital angezeigt wird. Zum Aufbau derartiger Vorrichtungen ist die Verwendung von Teilungen notwendig, die an allen Teilungsmarkierungen voll beziffert sind und die zur Herbeiführung einer eindeutigen Anzeige auch in den halben Teilungsintervallen beziffert sein müssen.

Bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art (»Allgemeine Vermessungsnachrichten« 1966, Heft 12, S. 491 und 492) besteht die ortsfest angeordnete Hilfsskala aus einer senkrechten Ziffernreihe, deren sämtliche Ziffern dauernd sichtbar bleiben. Die jeweils abzulesende Ziffer der Kreisteilung wird neben die Hilfsskala projiziert. Abzulesen ist diejenige Ziffer der Hilfsskala, neben der sich die Ziffer der Kreisteilung befindet. Eine genügend zuverlässige Zuordnung zwischen der von der Kreisteilung her projizierten Ziffer zu einer Ziffer der Hilfsskala ist nur möglich, wenn dje Ziffern der Hilfsskala in einer senkrechten Reihe angeordnet sind und die projizierte Ziffer nahe bei den Ziffern der Hilfsskala erscheint.

Auch dann noch kann es zu fehlerhaften Ablesungen kommen, da im Blickfeld des Ablesenden außer der richtigen Ziffer noch neun weitere Ziffern erscheinen.

Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, eine optische Vorrichtung zur mikrometrischen Ablesung von Kreisteilungen nach dem Koinzidenzverfahren anzugeben, bei dem das Meßergebnis im Gesichtsfeld der Ablesevorrichtung trotz unvollständiger Bezifferung der Teilung selbst voll digital und unverwechselbar eindeutig erscheint. Eine solche Vorrichtung weist den Vorzug auf, daß Kreisteilungen üblichen Aufbaues, bei denen also markierte Bruchteile des Teilungsintervalls nicht beziffert sind, in der Weise abgelesen werden können, daß das Ergebnis voll in digitaler Schreibweise erscheint, und es wird deshalb die Herstellung voll bezifferter Teilungen, die mit hohen Ausschußquoten verbunden ist, vermieden. Die Erfindung ist dabei besonders an Theodoliten üblicher Bauart mit Mitteln zur Koinzidenzablesung von zwei um 180° winklig gegeneinander versetzten Ablesestellen ihrer Kreisteilungen von Bedeutung.

Es wird zur Lösung dieser Aufgabe eine optische Vorrichtung der eingangs näher bezeichneten Art vorgeschlagen, welche sich erfindungsgemäß dadurch kennzeichnet, daß auf dem Träger der Kreisteilung in den Bereich der Hilfsskala abgebildete Blenden angeordnet sind, die lichtundurchlässige Bereiche zur Abdeckung der nicht zu lesenden Ziffern der Hilfsskala und lichtdurchlässige Bereiche aufweisen, die den bezifferten Teilungsintervallen des Trägers zugeordnet sind.

Die Zeichnungen dienen zur Erläuterung der Erfindung.

F i g. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Ausführungsbeispieles;

Fig.2, 3 und 4 erläutern Einzelheiten dieser Vorrichtung.

In Fig. 1 ist mit 1 der gläserne Teilungsträger einer

Seitenkreisteilung eines Theodoliten in einer Seitenansicht geschnitten bezeichnet. Auf der Oberfläche 2 des Trägers 1 ist auf einem Umfang die Kreisteilung angeordnet. Sie ist mittels einer Beleuchtungsvorrichtung 3 beleuchtet, und es ist die beleuchtete Ablesestelle 4 der Teilung über das Prisma 5 mittels eines abbildenden optischen Systems 6, 7 und über die spiegelnde Fläche eines Prismas 8 in die Nähe der Teilung einer zweiten Ablesestelle 9 abgebildet. Die Teilstriche der Ablesestelle 9 sind zusammen mit ihrer Bezifferung und dem Bild der Ablesestelle 4 über das Umlenkprisma 10 mittels des optischen Systems 11 in einer Ebene 12 abgebildet. Mit 13 ist eine Planparallelglasplatte bezeichnet, die an einem Bauteil 14 befestigt ist, welches durch nicht dargestellte Antriebsmittel um eine Achse 15 drehbar gelagert ist. Die Ebene der Platte 13 wird dabei um diese Achse gekippt, und der Kippwinkel der Platte 13 wird mittels einer Meßskala gemessen, welche auf einer Glasplatte 16 angeordnet ist. Die Meßskala ist auf der der Bildebene 12 zugewandten Seite der Platte 16 angeordnet und kann im Gesichtsfeld dieser Bildebene durch ein optisches Betrachtungssystem 17 beobachtet werden.

Die Abbildungsstrahlengänge, die den Ablesestellen 4 und 9 zugeordnet sind, verlaufen im Bildraum des Systems 11 eng nebeneinander und durchsetzten die Planparallelglasplatte 13. Der eine der beiden Abbildungsstrahlengänge durchläuft hinter der Planparallelglasplatte 13 ein Abbesches Umkehrprisma 18, in welchem er an drei Spiegelflächen reflektiert ist. Das Prisma 18 bewirkt deshalb an dem Abbildungsstrahlengang eine Seitenvertauschung.

Der der Ablesestelle 9 zugeordnete Abbildungsstrahlengang läuft an dem Prisma 18 vorbei und tritt über die Fläche 19 in das Prisma 20 einer aus diesem Prisma und einem zweiten Prisma 21 bestehenden Prismenkombination ein. Er wird dort an einer Spiegelfläche 22 zur Eintrittsfläche 19 zurück reflektiert und von dort aus nach abermaliger Reflektion an der Prismenfläche 23 in Richtung der optischen Achse des Systems 17 unterhalb der Prismenkante 24 des Prismas 20, welche senkrecht auf der Zeichenebene steht, aus dem Prisma 20 herausgeführt.

Der Abbildungsstrahlengang, welcher das Prisma 18 durchsetzt, durchläuft das Prisma 20 und wird an der Prismenfläche 25 des Prismas 21 in Richtung der Achse des Systems 17 reflektiert, wobei er oberhalb der Prismenkante 24 aus der Prismenkombination 20, 21 austritt. Die Anordnung ist dabei derart getroffen^daß die Teilstriche der Ablesestellen 4 und 9 an der Prismenkante 24 einander gegenüberstehend erscheinen.

Die Fig.2 zeigt in Draufsicht einen Ausschnitt aus der auf dem Träger 1 aufgebrachten Teilung in Verbindung mit Blenden. Der Träger ist mit einer in fünf Teilintervalle aufgeteilten Gradteilung versehen, bei der die Teilstriche 30 der vollen Grade beziffert sind. Die Teilstriche der Bruchteile des Gradintervalls sind unbeziffert. In unmittelbarer Nachbarschaft der Teilung sind die genannten Blenden angeordnet, deren lichtundurchlässige Bereiche mit 31 bezeichnet sind. Diese können z. B. durch Aufdampfen eines Metalls od. dgl. auf die entsprechenden Teile des Trägers fotomechanisch hergestellt werden. Die Schicht 31 deckt die unmittelbare Umgebung der Bezifferung ab und läßt Teilbereiche 32 frei. Die Lage der Teilbereiche 32 ist den Ziffern der Teilung eindeutig zugeordnet, wobei sich die durchsichtigen Bereiche 32 in regelmäßigen Abständen auf dem Umfang der Teilung wiederholen.

Die der Bildebene 12 zugeordnete Fläche des Prismas 20 trägt die aus F i g. 3 ersichtliche, aus Ziffern gebildete Hilfsskala 40, und es ist in der Bildebene 12 selbst eine Gesichtsfeldblende angeordnet. Die Form der Blende ist der Fig.4 entnehmbar. Die Blende 35 weist die vier rechteckigen lichtdurchlässigen Bereiche 36, 37, 38 und . 39 auf.

In dem Bereich 36 erscheinen die an der Prismenkante 24 einander mit Rücksicht auf die Physiologie des Auges in tatsächlich senkrechter Lage gegenüberstehenden Bilder der Teilstriche der Teilung, in dem Bereich 37 erscheint die Bezifferung der Teilung 1, und es ist die Öffnung 38 so angeordnet, daß sie in der Bildebene 12 mit der Bezifferung der auf dem Prisma 20 angeordneten Hilfsskala 40 zusammenfällt. In der Ausnehmung 39 der Blende 35 ist die auf der Glasscheibe 16 angeordnete Meßskala, die die Lage der Planparallelglasplatte 13 anzeigt, sichtbar.

Die Anordnung ist so getroffen, daß die durchsichtigen Teile 32 der Blenden 31 in der Öffnung 38 erscheinen, während die undurchsichtigen Teile der Blenden 31 die nicht anzuzeigenden Ziffern der Hilfsskala 40 überdecken.

Die beschriebene Anordnung arbeitet in üblicher Weise: Bei vorgegebener Stellung des Teilkreises 1 relativ zum Ablesesystem werden durch Drehen des Bauteils 14 um die Achse 15 und Schwenkung der Glasplatte 13 die in der Bildebene 12 an der Trennkante 24 in der Blendenöffnung 36 sichtbaren Teilstriche gegeneinander so lange verschoben, bis sie in gegenseitiger Verlängerung angeordnet sind. Die in den Öffnungen 31,32 und 39 erscheinenden Zahlen (z. B. 123, 1523°) ergeben dann aneinandergereiht die Teilkreisstellung.

Die Blenden 31 können (auch in abweichender Form) an anderer Stelle des Teilungsträgers (auch auf der der Teilung abgewandten Seite des Trägers) angeordnet sein. Zu ihrer Abbildung kann ein gesondertes optisches System vorgesehen sein, so daß die Abbildung der Blenden auch mit einer Vergrößerung möglich ist, die von der Vergrößerung des die Teilung des Trägers abbildenden optischen Systems verschieden ist. Es sind Anordnungen ausführbar, die eine Justierung zwischen der Lage des Teilungsbildes in der Bildebene 12 und der Lage des Bildes der Blenden 31,32 zulassen.

Auch kann der Teilkreis an Stelle der einfachen Strichteilung eine Doppelteilung, z. B. in Form einer einfachen Strichteilung kombiniert mit einer Doppelstrichteilung, aufweisen, so daß ein Doppelstrich gegen einen einfachen Strich in der Bildebene des Systems verschoben wird und das Einfangen des Strichs mit dem Doppelstrich möglich ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Optische Vorrichtung zur Ablesung und Interpolation einer auf einem Träger angeordneten, an den vollen Teilungsintervallen bezifferten und an markierten Teilen dieser Intervalle unbezifferten Kreisteilung mit einem optischen System zur Abbildung zweier um 180° winklig gegeneinander versetzter Ablesestellen der Teilung und ihrer Bezifferung in eine eine Gesichtsfeldblende enthaltende Bildebene und mit in den Abbildungsstrahlengang dieses Systems eingreifenden optischen Mikrometermitteln zur meßbaren und gegenläufig verlaufenden Verschiebung der Bilder beider Ablesestellen in dieser Bildebene, bei der im Gesichtsfeld der Vorrichtung neben Bildern der Teilstriche beider Ablesestellen und der Bezifferung der Teilstriche einer Ablesestelie die Ziffern einer die unbezifferten Bruchteile des bezifferten Intervalls anzeigenden ortsfest angeordneten Hilfsskala sowie die einer die Verstellung der optischen Mikrometermittel anzeigenden Meßskala sichtbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Träger (1) der Kreisteilung in dem Bereich der Hilfsskala (40) abgebildete Blenden (31, 32) angeordnet sind, die lichtundurchlässige Bereiche (31) zur Abdeckung der nicht zu lesenden Ziffern der Hilfsskala (40) und lichtdurchlässige Bereiche (32) aufweisen, die den bezifferten Teilungsinte.rvallen des Trägers (1) zugeordnet sind.

2. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abbildung beider Ablesestellen (4, 9) der Teilung und der Blenden (31, 32) in die Bildebene (12) der Vorrichtung ein einziges optisches System (11) vorgesehen ist.

3. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abbildung der Blenden (31, 32) gesonderte optische Abbildungssysteme vorgesehen sind.

4. Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstriche (30) der Teilung im Gesichtsfeld der Ablesevorrichtung an der Trennkante (24) in vertikaler Richtung einander gegenüberstehen.