DE1746232U

DE1746232U - Einrichtung zur objektiven ermittlung der lage eines mit teilungsmarkierungen versehenen massstabes.

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Publication number: DE1746232U
Application number: DE1957A0009845
Authority: DE
Original assignee: Askania Werke AG
Current assignee: Askania Werke AG
Priority date: 1957-03-22
Filing date: 1957-03-22
Publication date: 1957-06-06

Description

oder

l\mgsBiarkieruj'. ! geB. versehenem Mcstabss

Gegenstandder-Neuerung isteineEinri htungsurobjektiven

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der laer-e-Ii. lie2, versehenen

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sta. besm, insbesondege sur Bestimmung der Lage von Teiluns-

Um die durch stib ; jektive

stimmte vorgegebene Lage..

Um die durch subjektive UnsuläRglichkeiten bedingten fehler

bei der Ablesung eines Maßstabes mit Hilfe enes Ablesemikros-

kops su vermeiden sind in der Vergangenheit bereits Versuche

unternommen worden ;, um die Lage des MaBsta-bes unabhängig von

den Ermüdungserscheinungen des Beobachters objektiv su bestim-

men. Zur Erstellung der dsu notwendigen Einrichtungen sind

swei grundsätzliche verschiedene Wege beschritten orden Zu-

nächst sind Mittel vorgeschlagen orden die eine ziffernmäßi-

ge Anzeige durch einfaches Abzählen von Teilungsmarieragen

her,

gestatten wobei sich jedoch herausstel te, daß die notwendige

Interpolation swi'sohen zei aneinandergrens&Rden Teilungsmar-

kierungen praktisch nicht mit vertretbarem Aufwand durchführ-

bar :st. Andererseits Tvurdon Vorschläge gemachte deren Ziel es

gerade war eine objektive Interpolation zwischen TeiluBgsmar-

kierungen nach Art der bekannten Mikrometer auf elektrisches

beiherbeizuführen. Hierbei handlts es sieh zumeist um Tor-

richtungen bei denen ein optisches Bil des mit Teilumgsmar-

m eines

h :' ;. : des AbbildugsatxhlerTng periodisch versetseB. den Mit-

ein Maß f'Ur

Slaichsmaßstr. ben etlageführt ? rd.-. Der I'-otsstrom eines

hinter jenen Terglaichsmaßstäbes abgeordneten lichtempfindli-

chen Ele. entes K., B< einer Fotoselle ; ar'dann ein Maß für

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S tia. 3$4 r ese rom onj en fçeniSigeni as ch

nicht den besonderen Anforderungen, die an sie z. B. bei ihrer Verwendung in Winkelmeißinstrumenten oder ähnlichen Geräten, die relativ leicht und deren Einsatzort veränderlich ist, gestellt werden müssen. Abgesehen davon ; daß es Schwierigkeiten machte z.B. die zur Ablesung eines Präzisionsmaßstabes erforderliche Vergrößerung auf diesem Wege zu erzielen, ergeben sich störende Vibrationen der gesamten Einrichtung, die auf die periodische Bewegung des schvingenden den Abbildungsstrchlengang versetzenden Systems zurückzuführen sind « Die vorliegende Neuerung weist deshalb einen Weg, der diese Unzulänglichkeiten nicht aufweist und der gleichzeitig Mittel aufzeigt, die es in einfacher Weise, d. h. ohne großen Aufwand, gestatten, die Lage eines Maßstabes oder irgendeines mit Teilungsmarkierunen versehenen Objektes, z. B. eines Maschinenteiles, objektiv zu erfassen.

Gemäß der Neuerung wird eine Einrichtung zur objektiven Ermittlung der Lage eines mit Teilungsmarkierungen versehenen Maßstabes, insbesondere zur Bestimmung der Lage von Teilungsmarkierungen eines Präzisiensmaßstabes in Bezug auf eine bestimmte vorgegebene Lage, vorgeschlagen, die sich dadurch kennzeichnet, daß ein Ausschnitt des Maßstabes, der vorzugsweise eine Teilungsmarkierung und deren nähere Umgebung umfaßt, auf eine Vergleichseinrichtung derart einwirkte daß aus dem Vergleich von Strahlungsstromen, die Teilen des Maßstabausschnitts zuzuordnen sind, mittelbar oder unmittelbar die Lage des Maßstabes bzw. seiner Teilungsmarkierungen hervorgeht.

Die Neuerung soll an Hand einer Einrichtung, die es-obgleich der Vorschlag nicht an diese Mittel gebenden ist-auf lichtelektrischem Wege gestattet, die Koinzidenz einer Teilungsmarkierung mit einem Ableseindex objektiv zu kontrollieren, näher erläutert werden. Diesem Ausführungsbeispiel sind gleichzeitig

weitere Merkmale der Neuerung zu entnehmen.

zu entnehmen.

Es werde unterstellti daß die Aufgabe vorliegt, die Lage einer

Fräzisionskreisteilung, z. B<, in einem HoheiMTinkelmeßinstrument

objektiv zu bestimmen, und es bezeichnet 1 den von unten her

beleuchteten Maßstab, dessen Teilungsmrkierung 2 mit Hilfe

der Mikroskopoptik 3 das Gesichtsfeld 4 eines mit 5 angedeuteten Okulars des Ablesemikroskops abgebildet wird. Zur Interpolation zwischen zwei Maßstabsmarkierungen ist das Ablesemikroskop - wie üblich - mit einem Mikrometer 6 ausgestattet, dessen Skala 7 im Gesichtsfeld 4 des Mikroskops abgelesen werden kann. Es bezeichnet ferner 8 das optische Mittel sur meßbaren Beeinflussung der Bildlage im okular 5 und die in der Objektebene des Okulars angeordnete Glasplatte, die den Ableseindex des Mikroskops in Form der Doppelstriche 10 trägt. H kennzeichnet ein wahlweise in den Abbildungsstrahlengang einschaltbares reflektierendes optisches Element, das das Bild der Teilung entweder dem Beobachter über das Okular 5 zuführt oder aber für die Vergleichsvorrichtung 12, die der objektives Kontrolle der Koinzidenz des Bildes der Teilungsmarkierung 2 mit dem Ableseindex 10 dient, freigibt.

Die Vergleichsvorrichtung 12 besteht aus dem bildaufteilenden Element 13, das sich aus den beiden Glasprismen 13' und 13" zuscnmensetst. Als Bildtrennungskante dient im Element 13 die Begrenzung einer reflektierenden Schicht 14, die auf einer der beiden Prismenflächen aufgebracht ist. Durch 15 und 16 sind zwei lichtempfindliche Elemente, z.B. Fotodioden, gekennzeichnet, die zum Nachweis derjenigen Lichtströme dienen, die den beiden Bildhälften des unter Verwendung von 13 zerlegten Bil-

des dienen. Die Funktion der besagten Einrichtung ist die fol-

gende : Zur Ablesung des Maßstabes 1 wird in üblicher Weise vor-

gegangen,d<. h<- unter Einschaltung von 11 in den Abbildungsstrah-

lengangwird die Teilung 1 im Ablesemikroskop beobachtet und

zurInterpolation zvdschen zwei Teilungsmarkierusgen die Mar-

kierung 2 mit dem AbleseindeXy den beiden Dcppelstrichen 10y

eingefangen. Um subjektiv bedingte durch Ermüdungserscheinung

gen des Beobachters hervorgerufene Einstellfehler zu vermeiden, wird die Mikrometereinstellung unter Verwendung von 12 objektiv kontrollierte Zu diesem Zweck denkt man sich den Ableseindex 10 durch die Bildtrennungskante des bildaufteilenden Elementes 13 ersetzt und führt das Bild der Teilungsmarkierung mit ihrer engeren Umgebung über die Blende 17 der Vergleichsvorrichtung zu, in der dieses Bild in zwei Teilbilder zerlegt

unddurch Vergleich der Fotoströme beider lichtempfindlichen

Elemente die Koinzidenz der Teilungsmarkierung mit dem Ablese-

index objektiv kontrolliert werden kam, hat es etwa durch

Beobachtung eines elektrischen Anzeigeinstrumentes). das di§

Gleichheitbeider Lichtströme anzeigt, in der Hand, die Mikro-

metereinstellung zu korrigieren.

Es ist ersichtliche daß es auf diesem ege in präsiser \7eise

möglich ist, gegebenenfalls bei geeigneter Ausbildung der Tei-

lungsmarkierungen jene Fehler auszuschnlten, die auf menschli-

ehe BgSkzuführen sindy Darüber hinaus hat

die dem entsprechende Einrichtung den Vorzug daß sie unter Vermeidung von oszillierenden Elementen ausführbar ist und somit diejenigen Nachteile vermeidet die der Verwendung der bekannten Einrichtungen hindernd im Wege stehen.

Der Vorschlag ist selbstverständlich nicht an das im obigen Aus-

führunsbeispiel dargestellte Vorgehen gebunden. Vielmehr läßt

er sich unter zweckentsprechender Abwandlung der Einrichtung auch zur Kontrolle der Koinzidenz zweier Teilungsmarkierungen

beiAbleseeinrichtungen s. B. an geodätischen Winkelmeßinstru-

menten, anwenden, bei denen eine Koinzidenzablesung gegeneinander versetzter Ablesestellen vorgesehen ist. Hierzu wird zweckmäßigerweise das Bild der beiden Teilungsmarkierungen und

derenengere Umgebung der Vergleichsvorrichtung derart zugeführt

daß die Bilder der Teilungamarkierungen die sich in an sich

bekannter Weise an einer Bildtrennungskante gegenüberstehen,

an dieser Bildtrennungskante beim Bewegen des Maßstabes oder beim Betätigen des Mikrometers gleichsinnig entlanglaufen.

Weiterhin ist ersichtliche daß eine dem Vorschlag entsprechende Einrichtung auch über den Anwendungsfall der Koinzidenzkontrolle hinaus zur Bestimmung der Lageabweichung einer Teilungsmarkierung von einer vorgegebenen Lage benutzt werden kann. Bei zweckentsprechender Ausbildung der Einrichtung und der Vergleichs vorrichtung kann man z.B. indem man ein Bild der Teilungsmarkierung auf zwei eng nebeneinanderliegende lichtempfindliche

Elemente ; vorzugsweise zwei Sperrschichtfotozellen,, abbildete

objektiv die Abweichung der Max'kieyungslage von der Symmetrie-

CD

achse der beiden lichtempfindlicheR Elemente bestimmen. In die-

sem Fall wären die Fotoströme der lichtempfindlichen Elemente

unmittelbar ein Maß für die Lage der Teilungsmarkierungo

In Einrichtungent die mit einem bildaufteilenden Element ausge-

rüstetsind hat sich-wie bereits an anderer Stelle vorge-

schlagen-zum Nachweis der Lichtströme beider Bildhälften die

Verwendung lichtempfindlicher Elemente vom Einkristalltyp nach

Art der Germanium-Fotodioden als vorteilhaft erwiesen ; l wobei

es weiterhin zweckmäßig ist,, zur Vermeidung thermischer Einflüs-

se die beiden lichtempfindliches Elemente, etwa durch Einbau in

einen einzigen metallischen Körper immer auf gleichem Tempera-

turniveau zu. halten. Andererseits kann jedoch auf die Verwen-

dung zweier lichtempfindlicher Elemente in bekannter Weise ver-

zichtet werden,, indem nur ein einziges benutzt wird auf das

abwechselnd der eine und der andere der beiden Lichtstro e ge-

leitet wird. :

Weiterhin kann daran gedacht werden ? die Lfaßstäbe, die mit Eil-

Te der vorgeschlagenen Einrichtung abge3ss<3B. werden so auezu-

bilde11 daß die Beleuchtung des Maßstabes mit reflektiertem

oderdurchscheinendem Licht vermieden wird indem die ei. lun. gs-

markierungen selbstärahlend bzw selbstleuchtesd ausgebildet

sind.

SchutjEanaprüahe :

Claims

SchutzansDrH. ohe l)Einrichtung zur objektiven Ermit lung der Lage eines mit Tclusgsmarkierungen versehenen Naßstabes insbesondere der Lage vöD Teilungsiaarkieruagen eines. Präzisionsmaßstabes wie Kr&iatilung oddgl in Bezug auf eine bestimmte vorgegebene Lagedadurch gekennzeichnete daß ein Ausschnitt des Maßsta- bes. der vorzugsweise eine Teilungsmarkierung und deren nähe- reUmgebung umfaßte auf eine Vergleichsvorrichtusg derart einwirkte daß aus dem Vergleich von StrahlungsstrSBena die Teilen des MaßstabausschD-itta zuzuordnen sindg mittelbar oder unmittelbar die Lage des Maßstabes hervorgeht. 2)Einrichtung nach Anspruch 1 ; gekennzeichnet durch eine licht- elektrische Vergleichsvorrichtung zum Vergleich zweier vom Maßstabsaussclnitt ausgehender Lichtströme bei der das Bild des Ausschnittes unter Verwendung eines strahlenteilenden pbysikalischen Elementes in zwei Hälften zerlegt lxnd die von ihnenausgehenden Lichtatröme in an sich bekannter Weise ; z. B. fotoelektrisch verglichen werden 3)Einrichtung nach Anspruch 1 vorzugsweise sur Ermittlung der Abweichung der Lage einer Teilungsmarkierung von einer vorgegebenenLage : dadurch gekennzeichnet, daß das Bild ei- nerTeilungsmarkierung auf eng nebeneinanderliegende licht- empfindliche Elemente,, vorzugsweise Sperrschichifetozellen projiziert wird sodaß aus dem Vergleich der Fotoströme die- ser Elemente die Lage der Teilungsmarkierung in Besug auf die Symmetrieachse der Elemente hervorgeht. 4) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 gekennzeichaet durch die Verwendung sur objektiven Kontrolle der Koinzidenz vonTeilungsmarkierungen mit einer Indexlage Ei.Einrichtung nach Anspruch 4 gekennseichB. et durch Kombination einerlichtelektrischen Vergleiehsvorrichtung Eit einem op- tischenMikrometer. 6) Einrichtung nach Anspruch 4 und/oder 5y vorzugsweise zur 6 7E h. MS h f, m&AGer-5 y To wezze zw Kontrolle der Koinzidenz von Teilungsmarkierungen in geodä- tischen WinkelmGßinstruenten odcdgle mit Koinzidenzablesung

7i gegeneinander V9rsetster Ablesestellen). da&rnh ekesioh- . meter. 9, ein schon zu-- Überprüfung der Koinsidenlage mit-Hilfe der Vergleichs Ver- richtung erfolgt. : richttm, g eX'folbt net daß aus dem optischen AbbildungsstrahleRgang des Mikro- meters ein Teillichtstrom unter Verwendung eis. s physikali- schen strahlenteilenden Elementes abgeseigt nd sur Sontr -1- le der Koinzidenz des Bilde ? einer Teilungsmarkierug it dem -.. whlweises Einschalten eines reflektierenden optischen Ele- mentes in den Mikrometerstrahlengang sugeführt wird. bnelteg3 in den X s4ral SLzs-DÇ} zageL s N 4. 8)Einrichtung nach Anspruch 6 dadurch gekennseichnete. daß die Bilder der an einer Bildtrennungskante koinzidierenden Teil-unge- markierungen in gleicher Richtung verschiebbar sind, 9) Einrichtung nach einem der Ansprüche l bis 8 gekennzeichnet durch einen Maßstab mit selbatstrahlenden bzw selbstleuch- tenden Teilungsma ? kierungen geeigneter Formgebungo 10)Einrichtung nach einem der Ansprüche l bis 9 ? dadurch gekens- seichne daß zum Vergleich von LidhtstrSme lichtempfindli- che Elemente vom Einkristalltyp ? vorzussweise Germanium-Foto- diodenVerwendung finden.