DE1937465A1 - Vorrichtung zum Feststellen kleinster Neigungen eines Objektes gegenueber einer Ebene - Google Patents

Description

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ORIGINAL

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Daraus 1st exeiohtlioli* ü&B @im MmMstnis- für eine wirtsokaftlieh brauchbare, tragbar« ¥os3?ieirtoiig zues leetstellen dar" Schrägstellung eines- Objektes geges-Sber einer Sbene besteht,' die eine hohe Genauigkeit !melts*«· : ■ . "

Salier-ist ®@ Aufgebe ter ErfimiüBg, -ein® Y*srb#es©rt# fosricb tiing srars Feststellen kleisster neigasgeiriskel tines Ob^ktee 2m schaff^a₈, äie- ffiif holier Sesanigk^it arbeitet to4 gtaägsM koiEpakt Ist üscL min gssSfämiü. ga^iEges 0eiri@ht aufweist, um -ale .tragbar® Einheit'Vertrendfrfc zu werden* luiesd©® soll die

forriektiiiig mit Ei.fliehst geringeiß Bnergiearbeiten·.

wird eirt ^T* cSitric siam Postetellen <:LeIoeis©£ Cbie^fc-p äje^itt-es der Eosirosta? ?^¹ Tor™ S.a.© ©iac Moiit^csÄle B'*£x-'slst₉ welche si&j^. Liohtsit siaaai Q^esscimitt ccglll. äer rcal'_aü"eas Iz. Iner ä oliuo Tcrrlnserte ^.tnze-^^s^j besitz ^₀ die TcL^rieirtjing eia@E. fofccldr?ri~i.I - jBae^i der ix. qIäos TQxfeestimits * Ζε^ T-riitCuer c-se

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stellt wsrfien sollsr sngecirdiifit. AuBesdeiE lot eis- 2 geBshes-j &£g d@a Me «t strahl aax axe TorberÜQEte ereta des fotoelektrisßliä^ JasrgiausamBälerß lenki^ weoi di® Oierfläche des Objekt©© -zitat aasiir Eorizontalen Terstell™ ist wobei -daa Pendel/eise- AMLezüsrnng, weBlgetens ©Ines Seil#a des üiohtstrahlee τοη ä®r Torbestinrfren ersten .!lache .des foto»» elektrisohen EnarglenswasÄlers bewirkt_y. wesM die oberfläche; dee Objektes* eine neigasg gegesSber der-üorisistales. *_ · „

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ORIGINAL

j woäns©h. ma «si&e lästig®: ä@r g

am Ausgang des fotoelektslse&en ®mergie^s®f3J2tl®rs.

Zum besseren Yerstäadsis d#E Erfindung irirä dis-solbe im Verbindung nit &ex-^:Zeiolismig xtBhss feeBeariebsn^iamd zwar zeigt

Fig. 1 ®in@ sohematieo^« Darstellung eines xesdp Mode, di® Torteilnaft für die y©rriohtung gemäß der Erf infeng Terwendet werden kann,

I¹Ig. 2 ein BlagrasiEs, aus dem die typisoka LiohtT«ri;«ilung des pasall©! zur £-1 ~ Ebene oder der Terbindnngsfläob® ä®m in EIg. 1 dargestellten Diode ausgebenden MsMts g®g@aiiber der Bioke der Ver-' blndvingSQ-tclle ©€@e ¥$rbindungs£iä©b.e zu erkennen.

ist, - ■-'■"■;".■■■■.' '.■■■■■ ^;- ':*■■'. ■■

Hg« 5 ein Bifegggoa des, M@M©ibgabe ia. Ei®litiing der '

Terfeiadungsfläobe der der X-.oder

ig. 4 ein© eaJaauMMlisii® Msiobt^: ©iaesr tlektroluminesEierendeB Biete In Terbindnsg Bit einer an . ein® Seitenwand der Biode ang®fe»®®liten Liobt- -blend©₉ weloti® ©laea sohlitsflSraigeB Lichtstrahl

Fig. 5 ein Biagrasäsj ä@r Terteilting dees Spektrums pieabsn elekts®l«BineBzierenden Dioden tand einer

Fig· 6 ein® sQ&asistisöli« Barst ellung der Grundlagen der

, wobei eine elektroluminesierende Diode rbindting seit einem doppelten η-ρ-η-ΐΌΐο-

"fesaasistor s®ta8i3&1risclL in der Betriebestellung

äargeetellt ist^ . . . ■ . -.*·'4" "-■.*"'-_:

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V 1337465

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fig. 7 eine abgewandelte Ausführungsforaj eines fotoelektrisohen Energieumwandlers oder einer feto-Diode, die in Terminating mit der Torliegenden Erfindung verwendet werden kann,

Js'ig« 8 bis 12 Tersoliiedene Ausführungsforaen der Erfindung in soheiaati scher Darstellung«

fig· 13 eine soheuatisehe darstellung einer bevorzugten AusfübrungsffOrm der Anordnung der fotoelektrisohen EnergieuiBwandler,

Pig» 14 ein Blookdiagrama einer Servovorrichtuag, in welcher die Erfindung untergebraoiit werden kann, um ©in® Einstellvorriobtung zu schaffen,

Pig. 15 einen senkrechten Schnitt durch eine weitere Ausfuhrungsfores der Erfindung und

iig. 16 einen Quersohnitt naoh Mnie 16-16 aus Fig. 15·

Zum ])urohfuhren der Erfindung wird eine Moht^uelle verwendet, die einen Lichtstrahl aussendet, dessen Querschnitt wenigstens in einer Eiohtung reduzierte Absaeseuagen aufweist· Der Querschnitt des Lichtstrahles kann beispielsweise sohlitzförarig sein oder die lorm eines angeschnittenen Kreises besitzen. Jede geeignete Siohtquelle kann für diesen Zweck verwendet werden. Da die Durchführung der Erfindung jedoch von dem Wanderü eines optischen Bildes der Lichtquelle über eine empfindliche Fläche eines fotoelektrisohen Energie-wandlers in Abhängigkeit von der; Jn eigung einer fläche, au f der j ede s Element angeordnet ist, abhängt, sollte die Querschnittsflache des LichtStrahles so gewählt sein, daß der Energiewendler gut auf den Lichteinfall anspricht, um genau voneinander getrennte Ausgangssignale zwischen unterschiedlichen Liohteinfallpositionen zu erhalten. Eine bevorzugte Lichtquelle besitzt eine \ \ \ ■■: ; ■■ "^:- ' ■:■' : - - " ■.■■ - :^; ■; - - 5 -

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SAD ORIGINAL

	1937465	•. -
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elektroluiaiaesEierende.Di@ä®s di® ©in .Haltt	p©ktral"b@reioh od*r
bindung ist, weloher lieht im elehfbaren' S]	Läßt© d©!1 Terbiadiiag
■nahe der Infxftxetes* Strahlen tos der* Öb@r£:	3hti2®§ raster- S-fero»
•V auBBoaäst, wenn ii® letzter® im ¥@rwär.tsri«
• gesetzt- wird· . '■".."■	3szi€ir®adea Diode 1,
Pig. ·1 zeigt den Körper ©ines ©!©fetrolisajiac	Lg® ftrfeisduagsstel-
di© eine schattiert 'angedeutete- fläehenart:
Ie2 besitzt« Es.wird ang@aomB@ag da§ di® K	fiehtiBäg an di® ¥er-
d&dtiroh -erreicht wird,/te£: mmn ia -Torwarte]	anl®g"la - wodtiröh-
bindingssteile 2 ein® ©Isktrisoh© Spannung	a ia -"@ia@r Ebene-
Moht senkrecht ■ anar StröEsriohttiag trad "dani^	Ll© ®i3sg€)@aadt vird?
parallel sra fläohen©rtig@a Yerbindungsste*	HalMsit ©2?kr i ©tall--
jedoch bewirkt d©r höh© Breohoagsiadei: d©&	Strahlen innerhalb"
körpers eine großer® Ireotaig d@i priniäE©a	2l@n von all®a Ober-
des Halbleiterkristallk5rp©r@-9 so" daß·. Stsai	sörperβ eatepr©ohead.
flächen des-die.Diod© 1 blldeadea Isistalll	/erden» Uaabhäagig
d©n Pfeilen P^ - Pg aus Iigo 1 aieg©esE<ät ΐ	niohtff -tmxde fe@ob- -
(äaYon? ob dies© Erkläriaag rlohtig ist oä©r.	ι 4ie.P£@ile P1;-- -P^
achtets daß di® Intensität fes -ia die dtirol	ia© der Terb'indiingB«
angedeutete MelxtTmg9 "doho parali©! ■ siar S"b<	lie Sbet© gemäB .
stell© 2p auggesaadtea. Mohtes eis©■-dtiroh-c	Lt Al>Bäies© di© ;
!ig» 2 angedeutete YertiaiXirag hat s Xir©"b.@i ü,:	3® goeSß. '3?ig· 1 :
Dicke ä@T Verbinauagsstell® oder di© 2«Ä©hi	Le© ia ä®T Mitte ■..'
■ uriedergibt* Di® *£i@htiat'©asität.;.@rr.@iQht "a,]	fe in HiohtuBg der ..
der Verbindungsstelle i"hE liasiawra ΒΚά siaki	^®n ab* ■ " -"-.'■■
Z-Achee aus Jig» 1 g©eeh©a. aaqh "bgifita Seil	ΙΧ®έ nit einer
■ ¥enn man einen foto©l©ktri@'ch@a £a©rgi@waac	©ia®s Saite- der
Empfindlichkeit®sotej©ll© E- ia. loatakt.. äit	ι 2". bringt9 siasst
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■ der Eaergiswaadlor" arar äas Y@n]®in®T Mcfc©	r®rwend©t"" üam tiaea
wand ausgehend© Licht bm^ (si@h©"P'ig9 2)o 1	^p däseon Empfiad-
Energiewandler mit größ©sts iäsjpfindliohkei*	W-Saergietraoaler
lichkeitsschwell© 3ög" beträgt» bö pprietht. de	...■■." -s.-:; ■
auf Moht einer größeren Diofc© dg" aae

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Obwohl der genaue Wert dieses wirksamen Bereiches von der Ausbildung» insbesondere der Dicke der /Verbindungsstelle 2 der Diode 1 abhängt; liegt ein typischer Wert für handelsübliche eX®lctrolumin®szente Dioden in der Größenordnung von 20 bis 30 /U« Hierdurch ergibt sich ein Kontrast zur Verteilung des in Riohtusg der Pfeile P₅ und Pg, d.h. senkrecht zur Piäohe der Verbindungsstelle ausgesandten lichtes. Die Vertei« lung des in dieser Richtung auegesandten lichtes ist in flg.

dargestellt«und ©0 ist ersichtlich, daß eine flache gleichmäßige liohtvest®iliaag über die gesamte X-X-Bbene gegeben ist.

Während man 'bisher bei elektrolutBineszenten Dioden das in

ausgesandt® lichju Richtung der Pfeil® Pr. und Pg^wegen fies- besseren'wirkung»-" grade© der -lumineszenz" über di© Jfläo he verwendete, benutzt/ dl®. Erfindung in - ihrer-.bevöxstigten Ατιsführungsform äas ia. ^: einer der duseii .&1q" ifella P^ ~ P*- anged-siattteii Richtungen 'ausgehende M-©M_e so öe,ß-die- elektroluminesgeiite- Diode wirksee« als s@fes dfeäe "Sinien-licht^üelle ,-'ve3ri7®adet werden 'kann·

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gsastige el©S£trolisiiin@s2i@nt@ Diode 1,- an ad ®ii?a Mel$blende 3 angefeacht ist· Di@ ^:3. teflalfit/sleii dabei-'.in-dichtem bsw· engen? Eio-nts&t. lit dss" 9Stspi?eQfe.@ndea"Seitenwand "der Diods»- um eine Ste©miag d©g MsMgtiaBles'zu /vermeiden,- Eine derartige Sicht-' blende @do "dglο kann durch bekennte fotografische Verfahren -.-■ hergestoMt werdtn© Si® JDichtblende '3-bösitzi»-einen'.Schlitz- 4jder sich goaISB©oh.t zur Ebene'-'der Haupt -fläche der lTerbiadungsstelle 3 eEsüsseokt. * Da die wirksame OberfΙδαΐΐβ des von der ¥erbindungsst©ll© aasgesandten lichtes ia Richtung der Dick© der Tarbinduagsstelle aus den oben in Verbindung.-mit I¹Ig. 2 ". erläutertem-Grlai©a begrenzt. isi_r- erhält pan d^rch" die weit@xa Begrenzung des ausgesandten'/Irich/Bos in Säiigsrlöhtung der dur©li die lichtblende 3'abgedeckten'seitenwand einen sehr dünnen lichtstrahl. Der Schlitz 4 kann aaeh durch ®in© üadelöffnuBg in der lichtblend® 3 ersetzt werdsn» Wenn man beispielsweise die Sehlitzbreite bzw. den iiadeloffnungBdurehffiesser auf

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Li ciit quell en auf diese Art und Weise berat eilen kann« Bei einen Beispiel erzeugt® man ein® lichtquelle in einen Halter oder Ge häuse mit den Abmessungen von 5. χ 5 χ 5 mau Wenn man ein« Wolf·· ramlampe verwendet, um eine M oat quelle gleicher Qualität zu erzeugen, kann die so entstehende Vorrichtung nicht unter Abmessungen Ton 10 mm 0 ζ 40 hub Höhe verkleinert werden· Außerdem ist die durch eine Diode gebildete !lichtquelle unempfindlich gegen Titrationen und Stöße«

Der oben angegebene Tergleioh stellt Jedoch, keine Begrenzung der Erfindung auf die Verwendung einer ©lektrolusäiaeszierenden Diode als lichtquelle dar. Obwohl eine übliche lichtquelle wie eine Wolframlampe größere Abmessungen und einen größeren. Energieverbrauch wie eine Diodenliehtquelle aufweist, ist es auch, möglich, eine punktförmige-lichtquelle mit einer Wolframlampe zu bauen, wenn man beispielsweise in das das licht abschirmende Gehäuse eine lichtblende mit einer i<*ad©lö"ffnung einbaut xsuä die Torrichtung so anbringt, daß das Bild des neben bzw· nahe der Hadelöffnung in einem Brennpunkt gefaßt wird. Auf diese Weise kann eine stabile Torriohtung gebaut werden^ die auch tragbar ist. Is versieht sich alsoY daß die Erfindung auch mit einer anderen lichtquelle., als einer elektrolutBineesentsn Diode durchgeführt w©rä@n kaanj obwohl -eine eiektr-plii^izLesz-ente'Diode, la-der. naoh-f olgenöLext Besehrei-.' bung als bevorzugt® lichtquelle besprochen

In 11g· 6 ist die■ Anwendung der Erfindung zvi® Ermitteln Neigung nur in einer Richtung^^ dargestellt, wozu sau auch eine libelle verwenden, kann· Gemäß Fig* 6 ist ein© ©lektroluniineszierende Diode 1 nit einer Terbinaiingsstslle 2 fest mit dem Boden eines &ehäuB©s 6 derart verbunden, daß ©in.® Seitenfläehe der Diode über ein®? öffnung oder einem Schlitz 5 im Boden d@s .Gehäuses.-6'liegt. ^;:Dle-Diode- ist an einen nicht dargestellten Stromkreis angeschlossen, so daß durch sie in Torwartsriohtung ©in Stroia fließt. Auch ist die Diode so angeordnet, daß sich di© Terbindungsstelle 2 senkrecht zum Boden des Gehäuses 6

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SADORIGINAL

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erstreckt, so daß die Diode als linienförmige lichtquelle wirkt. Die Schlitzbreit® ist wesentlich, gxttdex als die wirksame Breite der linienförmig®!! Lichtquelle im Sinne der wirksamen Strahlungsintensität oberhalb der Empfindlichkeitsgrens® eines angeschlossen©!! foto©lektrisohen Energiewandlers» der " i.ra vorliegenden Beispiel ein. !fototransistor* 7 "ist«

Der als Detektor wirkende !fototransistor 7 "besitzt einen gemeinsamen !Träger aus Halbleitermaterial mit n-leitfähigkeit, in welchen Akzeptorverunreinigungen eindiffundiert sind, um swei voneinander entfernt® Btreioha mit p«-leitfähigkeit zu bilden, die durch ©inen Streifen B des Materials des Trägere voneinander getrennt sind, In diese Bereiohe mit p-!eitfähigkeit sind DonatorTerunreinigiangen ©indiffundiert, so daß in den Akzeptorverunreinigungen zwei Bereioli® mit n-Iieitfähigkeit entstehen.

Wie aua Pigs 6 zu erkennen ist_? liegen die Bereich.® mit p— leitfähigkeit in den Absohnitten A und Ö auf einander gegenüberliegenden Seiten des Streifens B frei* An die oben liegenden Bereiohe mit gleitfähigkeit sind Kontakt© angebraont, von denen Drähte zu voneinander getrennten Klemmen laufen, die zusammen mit an den gemeinsamen !Träger angeschlossenen Klemmen Klemmenpaare a und b bilden. Im Betrieb sind beide Klemmenpaare a und b über Spannungsquellsn, die in Serie mit Widerständen geschaltet sind, verbunden,und die Yerbindungen zwischen den Spannungsquellen und den Widerständen sind vorzugsweise durch, ein Galvanometer miteinander verbunden«

Die Anordnung ist derart„ daß wenn Licht von der ¥&rbindungsstelle 2 parallel zu deren Ebene auf den Streifen B geworfen wird,, kein Strom über die beiden Klemmenpaarβ a und b fließt. Wenn das lioht jedoch, auf einen der Abschnitt© A oder 0 fällt, weil das Gehäuse 6 oder der !Fototransistor 7 verschwenkt oder gekippt ist, fließt ein entsprechender Strom in d®si über di® Klemmenpaare a oder b angeschlossenen Stromkreis·

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Daraus ergibt sich,/wenn das Gehäuse 6 so angebracht ist, daß der Schlitz 5 mit dem Streifen B fluchtet und an einem Pendel hängt, so daß die Yerbindungssteile 2 in der Senkrechten gehalten 1st, jed® Abweichung des Fototransistors 7 aus der Horizontalen festgestellt und in einen entsprechenden Stromfluß' im Stromkreis einer der Klemaienpaare a oder Jb umgewandelt werden kann* Der Streifen B ist ein unempfindlicher Bereich, der eins Breite in der Größenordnung von 20 - 30 /U besitzen kann.

Pig· 7 zeigt einen zusammengesetzten Siliziunädttektor 8 mit p-n-Yerfeindung, der ähnlich arbeitet wie der Pototransistor 7 gemäß Pig« 6, Der Detektor 8 besitzt zwei Schichten A¹ und G* mit ^-leitfähigkeit und einen Träger mit n-leitfähigkeit, wobei die Schichten A¹ und 0} durch einen Abstandsstreifen B' von-jeinander getrennt sind. Die Verwendung und Arbeitsweise dieses Detektors ist ähnlich dem vorstehend beschriebenen fototransistor 7.

Pig. 8 bis 12 zeigt verschiedene Ausführungsformen der Erfindung in schemati scher Darstellung.

Gemäß Pig. 8 ist ein Detektor aus einem optischen Prisma 13 und zwei fotoelektrischen Snergiewandlern 14 und 15 gebildet. Bin nicht dargestelltes optisches System wird verwendet, um das Bild einer linearen lichtquelle, beispielsweise einer lichtquelle gemäß Pig. 6, die direkt Über dem Prisma. 13 an dessen Scheitelpunkt bzw· Spitze angeordnet ist, in einem Brennpunkt zusammenzufassen. Zweckmäßig ist die Lichtquell© an einem Pendel angebracht, das aus einem Hohlzylinder. be-'-.. steht, in dem das optische System untergebracht ist» Das Pendel ist außerdem mit einem Gelenkpunkt an" seinem oberen Ende versehen, wobei dieser Gelenkpunkt bzw· dieses Gelenk drehbar auf einem Objekt angebracht ist, dessen Λ ©igung zur Horizontalen festgestellt werden soll. D®r Detektor bildet mitsamt dem Prisisa 13 und den Energiewandlern H und 15 ein® kompakte

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Baueinheit, deren Abmessung in der Größe von 25 x 25 mm mit -einer Höhe von 10 - 15 mm liegt. Diese Baueinheit wird auf dem Objekt angeordnet· Eine derartige Anordnung ermöglicht die präzis® Peststellung der Neigung des Objektes gegenüber der Horizontalen,, Sowohl das hohle Pendel als auoh die Detektorbau einheit können in einem Gehäuse gemäß Fig. 15 und 16 untergebracht sein· In diesem JPalle ist es lediglich notwendig, das Gehäuse auf das Objekt zu setzen* Bei der Anordnung gesaäß 71g» 8 brauchen die SnergiewandXer 14 und 15 keine PototEansistoren ©der Siliaiumfötozeileii <- wie in Fig_e 6 und dargestellt «-■ sein, vielmehr wird man eher fotoelektrisch®

verwenden« ,

Gesäß Hg« 9 besitzt die Yorriohtung eine linear® bzw* streifenförmig© Mehtquell© 9_S die von einer el©ktrolumineszierenden Mode gebildet' -wird* w©loh® ani freien Ende ©ines Pendels &ng®braoht igt ₉ das an ©intai Punkt 10 am zn übtrprHfenden Objekt geleiikig angsbz&oht ist« Das Pendel ist in Riohtung des Doppelpfeil®© D eolmealcbar .aufgehängt.- Die YorriobtOng bt-Bitst auß@sö©ns ©ines D©t@kte-s? ti,. d@r me ©iaesi fototransistor gemäß Figi 6 oder.ein«? Sili&inmfotoselX« gemaJ'^ig· 7 besteht Der Detektor 11 ist gegenttbes fitr Ilohtqnelle-auf d©a! Objekt ©ng@bj?aobt<, ¥@bs im Betrieb äi® Obetttläohe, auf d©r 'sich äsr ©insa Eziergi@wandldr bilä©nde. 3D@t@kt©r. befindet ₉ ©ia®a Winkel u SUi? HQKisoaiialQn ©iaaiüiät_f wandert das voa"d@r linearen Xioh.tquelle ®^s@ugt© Bild über di© Qbsrfläohe d©& Energi©»» tg S t ^rob@i %& äws Abstand swisoh:exL d@s Auf-d@a ?@ndels ^nd d©r Oberfläche des ist»' Bi@e® Yergehiibiang d©s Bildes ist s

l©a n®u-tx:al©n od@3? uneoipfindllohen Streifen B B*. au£ ©in© d®r "b©id@a, Seiten in die ©rapfinäli©h.©n B©-

"bswo A⁸ οά©Ε G bgw» &⁸ (siehe Pig» .6 land 7) au ver--Bin an" d@n Kleisss^apaar®» a und h entstehendes Differentlalsignal kann 'verstärkt werden, um einen Servomotor in Betrieb zxt aetsen,' der das Objekt tragend© Einstellschrauben.

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6ADGRlGIfJAi.

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«S3- ^yefr». «*=»

antreibt, um" .somit -j ©de f©e-fcg.@etellt@.JCiigi3iig d-es Objekt ©a

- (fig.. 14)'

Pig« 10 zeigt, "ein® Ammadlimg dta? Voj*aiAohtuag sue Hg. 9* "bet cl-Q.B 3?e&&©! atso einmal BGliXsylind^s" g@Ml&et-ist, Ib sioli ©ia© liEseKe essif« eti?©lfeatCfsffiige oüm? ©in© ge " Liefet^ ell q" 9 am öfteren lad© imd .eine J¹Q]EIi sei er«'

linse 12 ata liäteros End© 'beflsiöet« Bas PoadoX ist s©l oinoe Enslri; IO atäfgsi ¹SHgY:-. Bis ÄEfeeiwiToiss ist'. SJwili öle iQE ?0E2?ieliti3ng όμθ !"'Ig* -S-_g Jeöoeii. wIeö. "bei des tiiR^ gevrM FJ.go 10 ©ine Y©i?!)GSf3QEte G-eafötsigfcelt © '{5t;ii eiiiO: smiIbbq Molate«reiraHg- T02M.M"©ri'₉ die. "bei cl©3 sii-alitesi^ gQüäS Figo S tifirorseiftliei? ayftsitt* Wessa ciss i?ös(l oE^/Ulmi'© üJiä im Tc^lc^mmg alt fiß* 14 aSiies liec

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Pendel an einem Punkt 10 versohwenkbar aufgehängt, us in einer senkrechten Ebene zu schwingen, die duroh den Doppelpfeil E angedeutet ist# Gemäß fig. 11 wird ein Ton einer linearen Üohtquelle 9 ausgehender lichtstrahl in einem Brennpunkt gebündelt auf einen Spiegel 16 mittels einer lins© 17 geworfen. Der Spiegel 16 ist am Pendel 18 andessen Aufhängepunkt 10 Gefestigt» Die ganze Anordnung ist auf der horizontalen Oberfläche eines Objektes angebracht. Wenn das Objekt in einem .Neigungswinkel cf gegenüber der wahren Horizontalen liegt, "bewegt sioh das auf dem Detektor 11 erscheinende Bild der iiohtqueile um eine Strecke von 2 ^ %E@$ wobei %M^ der Abstand^zwischen den Elementen 9 und 11 und dem Spiegel 16 ist, wenn man annimmt, daß sioh beide Elemente 9 und 11 im selben Abstand vom Spiegel 16 befinden. Diese Elemente können jedooh auch in untersohiedliohen Abständen vom Spiegel 16 angeordnet sein.

Pig. 12 zeigt eine Abwandlung der Yorriohtung aus Pig« 11, wobei der Spiegel 16 gemäß Pig« 11 durch einen horizontalen Spiegel 20 ersetzt wurde, welcher am freien Ende des Pendels

19 befestigt ist* Zusätzlich ist ein geneigt angeordneter Spiegel 21 im Liohtpfad zwieohen der linse 17 und dem Spiegel

20 angeordnet.

Die Anwendung der einen oder der anderen inlig, 11 und 12 dargestellten Vorrichtungen hängt von den einzelnen Anwendungsfällen ab, obwohl bei der Anordnung gemäß lig. 12 ein größerer Neigungswinkel eine Veränderung der länge des licht-Pfades hervorruft* Der hauptsächliche Torteil der ein Pendel und einen Spiegel aufweisenden Yorriohtung besteht darin, daß man eine vergrößerte Empfindlichkeit aufgrund der üDatsaohe erhält, daß der Effekt der neigung verdoppelt wird.

13 zeigt, daß die empfindliche Oberfläohe eines Pototransistors oder einer Silfeiurafotozelle 22 in vier Pläohen 23, 24, 25 und 26 unterteilt werden kann» die voneinander durch kreuzförmig angeordnet® unempfindlich© Bereiche 27 mit einer Breite von 20^ 3ö yu getrennt sind. _ ₁₃ '

Die AuegangBsignal© dieser vier Pläohen 23 - 26 werden getrennt voneinander in nioht dargestellte äußere Stromkreise eingegeben j vtm eine Anzeige der neigung der Oberfläche eines untersuchten Objektes in zwei 2513 einander senkrecht verlaufenden Ebenen zu erhalten. Dies erreicht man, wenn man eine punktförmig© Lichtquelle wie in fig· 4 gezeigt verwendet und durch Bestimmung der-Anordnung der punktförmigen Lichtquelle gegenüber dem Energiewandler, so daß in Abwesenheit eines aus der Neigung der Objektoberfläche entstehenden Einflusses der von der Lichtquelle ausgehende Lichtstrahl einen punktförraigen Querschnitt aufweist und an der Kreuzungsstelle der unempfindlichen Bereiohe 27 auftrifft· Wenn entweder die Lichtquelle oder der Energiewandler dem Einfluß der neigung der Objektoberfläche unterworfen ist und die relative Lage dieser Seile zueinander verändert wird, trifft der Lichtstrahl eine der fläoben 23 - 26 stärker als die anderen, so daß das dadurch entstehende Ungleichgewicht der Ausgangespannungen der verschiedenen empfindlichen fläohen eine Anzeige dafür ist, in welcher Richtungdie Oberfläche des Objektes hauptsächlich geneigt ist·

Aus Pig· 14 ist zu erkennen, daß der Servomechanismus einen Detektor 11, einen Servoverstärker 51/ einen Servomotor 52, einen Verzögerungs- oder Bremsmeohanisraus 53 und uivellierschrauben 54 aufweist· Diese einzelnen Bauteile arbeiten entspreohend der zeichnerischen Darstellung zusammen, um die gewünschte Einstellung des untersuchten Objektes selbsttätig zu erzeugen·

In fig· 15 und 16 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, welche einen Energiewandler wi® die SiIiziumfotoztlle 22 gemäß Mg· 13 in Verbindung mit einer punkt« förffiigen Lichtquelle gemäß fig· 4 aufweist» Di® dargestellte Vorrichtung besitzt einen im Querschnitt rechteckigen Rahmen 28 mit offenen Enden, der in einem ähnlichen äußeren Rahmen 29 am oberen End® dieses äußeren Rahmens über Wälzlager 30 versohwenkbar aufgehängt ist. Im inneren Rahman 28 ist ein (Dräger

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Andererseits ist es auch möglich., eine hohe Präzision aufweisende Libellen mit einem verhältnismäßig großen Krümmungsradius an ihren rohrförmigen Enden in einer Kammer zu verwenden, die auf einer konstanten Temperatur gehalten wird und keinen Schwingungen und Peubhtigkeitseinflüssen unterworfen ist. Libellen mit einer kleinsten Skaleneinteilung von einigen Sekunden oder weniger sind auf dem Markt erhältlich und können für diesen Zweok verwendet werden.

Die Meßvorriohtung wird auf einer solchen nivellierten Platte mit glatter Oberfläche angeordnet, woraufhin man den Einstellvorgang vervollständigt. Wenn die Vorrichtung einmal kallibriert oder geeicht 1st,kann man mit der Meßvorriohtung jederzeit die .Neigung jeder zu untersuchenden Oberfläche feststellen* ohne weiteren Einstellungen vornehmen zu müssen·. Diβ Vorrichtung wird deshalb nach dem Kallibrieren ©der Elchen in einem Gehäuse versiegelt oder plombiert·

Gemäß einem Au sfuhrungsbeispiel besaß die Vorrichtung ein© Größe von 60 χ 40 χ 40 mm mit einem Abstand von 50 mm von den Wälzlagern 32 des Pendeleoder Trägers 31 zur Oberfläche des Energiewandlers 35· Der von der Lichtquelle 34 ausgesandte Lichtstrahl hatte einen Querschnitt mit einem Durchmesser von 30 /U, und die Breite der unempfindlichen Bereiche gemäß »!ig, 13 betrug 4OyU. Es wurde ein MvelliervoEgang oder Einstellvorgang mit dieser Vorrichtung naoh dem in Pig» 14 dargestellten Sohema durchgeführt, um die Neigung einer Pläehe gegenüber der Horizontalen von ί 30 min auf - 5 see und kleiner zu verringern. Die für diesen Mvelliervorgang benötigte Zeit betrug etwa Io see. ..'. ■;.; ' .-■■ ;'·■■_■ ;■ ■'/ / _v '■"■-""\. " ^:

'Somit ist ersichtlich, daß duroh die Erfindung eine kompakte, tragbare Vorrichtung hoher Empfindlichkeit mit niedrigem Energiebedarf zum Feststellen der neigung einer untersuchten Pläohe in einer oder zwei Richtungen gesohaffen wurde. Zusätzlioh kann

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das .Nivellieren selbst durch Anwendung der Erfindung sehr erleichtert werden·

Gegenüber den dargestellten und erläuterten Ausführungsbeisple len sind zahlreiohe Abwandlungen möglich· So kann der Energiewandler drei empfindliche fläohen oder !Deilflachen gegenüber vier gemäß Mg* 13 besitzen, die durch unempfindliche Bereiohe voneinander getrennt sind, um in Verbindung mit einem Dreipunktträgermeohanismus verwendet zu werden. Die Vorrichtung gem&ß der Erfindung kann auoh dort angewendet werden, wo man bisher Iaβerteehnik, Xransitteohnik und Sheodolitteohnlk angewendet hat, wobei duroh die Erfindung Verbesserungen der Empfindlichkeit und der benötigten Hivellierzeit erzielt werden·

Patentansprüche: π η Q ft 1 κ / η L 1 η

Claims (1)

1. (1.) Vorrichtung zum Peststellen yon kleinsten .Neigungen der Oberfläche eines Objektes gegenüber der Horizontalen, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Lichtquelle, die einen Lichtstrahl mit einem wenigstens in einer Richtung in seinen Abmessungen verringerten oder reduzierten Querschnitt aussendet, und einen fotoelektrisohen Energiewandler an einer -vorbestimmten Stelle gegenüber der Lichtquelle aufweist, wobei der Lichtstrahl normalerweise auf eine vorbestimmte erste fläche bzw. einen ersten Bereioh (27) des fotoelektrisohen Energiewandlers geriohtet ist, um ein optisches SiId der Lichtquelle auf diesem ersten Bereioh zu erzeugen^und der Energiewandler neben dem ersten Bereioh einen zweiten Bereioh bzw. eine zweite Pläohe (23 bis 26) aufweist, die eine anders Lichtempfindlichkeit als die erste Fläoh© oder der erste Bereioh besitzt, wobei der Lichtquelle und/ oder der Energiewandler auf der Oberfläche des Objektes, dessen Neigung zur Horizintalen festgestellt werden soll, physikalisch angeordnet ist, und daß sie ein Pendel besitzt, das den Lichtstrahl auf den ersten fläohenbereioh des Energiewandlers lenkt, wenn die zu prüfende Oberfläche keine neigung gegenüber der Horizontalen besitzt, hingegen wenigstens einen Seil des Liohtetrahles von dem vorbestimmten ersten Fläohenbereioh ablenkt, wenn die zu prüfende Oberfläche eine neigung gegenüber der Horizontalen aufweist, so daß sioh an den Ausgangsklemmen (a, b) des Energiewandlers eine Anzeige bzw. ein Anzeigesignal dieser Neigung ergibt«

   2· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine elektroluminesetnte Diode (1) aufrweist, die in Betrieb elektrisch in Torwärteriohtung vorgespannt ist, und daß der verwendete Lichtstrahl von einer Xante der Verbindungsstelle (2) der Diode (1) praktisch parallel zur Hauptebene der Verbindungsstelle ausgeht.

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   3. Vorrichtung nach. Anspruch. 1 oder 2, dadurch gekennzeioh.-net, daß der fotoelektrisch© Energiewandler ein Halbleiterelement mit p-n-Verbindung aufweist, das auf einfallendes licht anspricht, um ein elektrisches Ausgangesignal zu liefern. ■-..■"

   4· Vorrichtung nach Anspruoh 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterelement (22) eine Vielzahl von lichtempfindlichen Pläohenbereiohen (23 bis 26) aufweist, die durch zwischen ihnen angeordnete lichtunempfindlicne Bereiche (27 voneinander getrennt sind·

   5· Vorrichtung naoh einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, daduroh gekennzeichnet, daß zwischen der Lichtquelle und dem fotoelektrischen Energiewandler zusätzlich ein optisohei System (12, 17, 33) angeordnet ist.

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