DE2435570C2 - Teilkreis für Winkelmeßgeräte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Teilkreis Für Winkelmeßgeräte mit binärer, vorzugsweise dualer oder dualtetratischer Teilung der einzelnen Teilkreisintervalle.

Es sind Teilkreise mit ganz oder teilweise vercodeter Teilung bekannt die in geoJätisch-d Winkelmeßinstrumenten zur Ermittlung untJ/oder Registrierung der Winkelanzeige Verwendung finden. .· üf den Teilkreisen sind mehrere Codespuren nebeneinanderliegend angeordnet, die der Bezeichnung der Teilkreisintervalle dienen. Werden beispielsweise auf einem Teilkreis die einzelnen Grade bezeichnet, so sind bei einer bestimmten Codierungsart mindestens 10 Codespuren nebeneinander angeordnet. Jeder Codespur muß mindestens ein optisch-elektronisches Ableseelement zugeordnet sein. Das bedeutet einen hohen Aufwand bei der Herstellung des Teilkreises und des Ablesesystems. Durch eine systematische Verteilung der Codefelder innerhalb der Codespuren hat man zwar bereits deren Anzahl ebenso wie die Anzahl der Ableseelemente reduziert. Beispielsweise kann die Darstellung einer Unterteilung des Teilkreises auf 10 Minuten mit nur 4 Codespuren erfolgen; jedoch sind auch in diesem Fall die Ansprüche an die optische Homogenität und Größe des Teilkreises, die Anzahl der aufzubringenden Zeichen sowie die Anzahl der Ableseelemente noch sehr hoch, so daß diese technische Lösung keinesfalls als günstig angesehen werden kann.

Es ist aach bereits bekannt, Teilkreise mit nur einer Teilungsspur herzustellen, bei der jedem Teilungsstrich eine visuell und optisch-elektronisch lesbare, nach dem Dezimalsystem aufgebaute Informationsmarkierung zugeordnet ist. Dadurch werden zwar an den Sauberkeitsund Homogenitätsbereich des Teilkreises geringere Anforderungen gestellt. Die Größe des Teilkreises sowie der Aufwand an optisch-elektronischen Mitteln zur Ablesung der Teilkreisanzeige wird dadurch jedoch nicht verringert.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Teilkreis so zu gestalten, daß seine Größe und die Zone der optischen Sauberkeit bei seiner Herstellung wie auch die Anzahl der optisch-elektronischen Elemente erheblich verringert werden.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jedes Teilkreisintervall in einer Spur in so viele Teile unterteilt ist, wie zur eindeutigen binären Darstellung der jeweiligen Teilkreisstelle notwendig sind, daß der Teilung ein Taktgeber zugeordnet ist, der jedes Teilkreisintervall in die gleiche Anzahl von Teilen unterteilt und daß die Teilungskonstante der "^eilung

ίο und des Taktgebers im wesentlichen übereinstimmen. Auf diese Weise wird die Teilkreiscodierung in nur einer Spur untergebracht und damit die Herstellung des Teilkreises und seine Einordnung in ein Anzeige-, Ablese- oder Registrien,ystem erheblich vereinfacht

ι ϊ Bei Anwendung des Teilkreises ist es möglich, die bisher übliche statische Parallelanzeige an mehreren nebeneinanderliegenden Codtspuren durch eine zeitlich gestaffelte Ablesung an einer Codespur zu ersetzen. Wenn in dieser Beschreibung von »Unterteilung« und »Teilungskonstanten« die Rede ist, so bedeutet dies, daß jedes Teilkreisintervall durch entsprechende Markierungen in eine bestimmte Anzahl von Teilen unterteilt ist, daß die Lage der Taktierungen des Taktgebers mit der Lage aller möglichen Markierungen innerhalb eines Teilkreis-Intervalls im wesentlichen synchronisiert ist und daß bei Auslassung von Markierungen zur Darstellung einer bestimmten Anzeige diese Markierungen vom Taktgeber angegeben werden. Zur Realisierung des Taktgebers ist vorteilhaft auf dem Teilkreis eine zweite Teilung mit der gleichen Teilungskonstanten wie die erste Teilung vorgesehen, deren einzelne Teile die Teile der erstgenannten Teilung innerhalb eines Teilungsintervalls jeweils zur gleichen Anzahl ergänzen. Dadurch ist für die Anzahl der Impulse innerhalb eines Teilkreisin-

M tervalls gleichzeitig eine Kontrolle gegeben. Der erfindungsgemäß ausgebildete Teilkreis ist vorteilhaft in Winkelmeßgeräten mit optischer Mittelbildung unter Benutzung zweier diametral liegender Ablesestellen verwendbar. Beim erfindungsgemäßtjn Teilkreis ist also die vercodete Bezifferung der einzelnen Teilkreisintervalle in Form von regelmäßig angeordneten und ausgebildeten Markierungen im jeweiligen Teilkreisintervall selbst vorgesehen. Die Markierungen selbst können Striche sein, die entweder lichtdurchlässig auf

■>'> dunklem Grund oder lichtundurchlässig auf lichtdurchlässigem Grund sind.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. I einen erfinöungsgemäßen Teilkreis,

ίο F i g. 2 die Darstellung eines Winkels.

Fig.3 zwei Teilkreisausschnitte bei diametraler Ablesung.

H"ig.4 die Anwendung des Teilkreises zur Winkelmessung in zwei zueinander rechtwinkligen Ebenen,

v> F i g. 5 eine Teilansicht entlang der Linie 5-5 in F i g. 4.

In Fig. I ist ein Teilkreis 1 mit einer als 20°-Skala

dienenden Spur 2 und zwei der Winkeldarstellung und Taktgebung dienenden Spuren 3,4 dargestellt. In jedem Gradintervall befindet sich in den Spuren 3,4 die gleiche Anzahl von zehn Strichen, die im Intervall winkelmäßig im wesentlichen gleiche Abstände voneinander haben. Die Anordnung und Anzahl der in der Spur 3 befindlichen Striche stellt den Winkelbetrag des im Uhrzeigersinn vorangegangenen Gradstriches dar. Die

ft5 Gradstriche 5 verlaufen zum Mittelpunkt 6 des Teilkreises 1 hin durch alle Spuren. Für die Erfindung ist die Zuordnung von visuell lesbaren Zahlen zu den Gradstrichen 5 unerheblich.

Zur Darstellung des jedem Gradstrich zugeordneten Winkelbetrags genügt an sich die Spur 3. Die Spur 4 dient zusammen mit der Spur 3 zur Taktierung und Kontrolle. Zwischen zwei benachbarten Gradstrichen befindet sich nämlich stets die gleiche Anzahl von Taktierungsstrichen.

In F i g. 2 sind zwei Spuren 3,4 mit den Gradstrichen 5 dargestellt, von denen die Spur 3 die Winkelanzeige codiert beinhaltet und die Spur 4 die Anzahl der Codierungsstrii-he der Spur 3 zwischen zwei benachbar- in ten Gradstrichen 5 zur festen Anzahl zehn ergänzt. Dies gilt unter der Voraussetzung, daß durch die Markierung in der Spur 3 400s auf 1 β genau dargestellt werden sollen. Sind auch noch die 10° genau darzustellen, müßten zwischen zwei Gradstrichen maximal vierzehn Interval-Ie vorgesehen sein. Die zwischen den Gradstrichen 5 in Fig. 2 in der Spur 3 angeordneten Codestriche bezeichnen 193«. Die Ablesung der Anzeige erfolgt an einem nicht dargestellten Index.

F i g. 3 zeigt zwei gleiche Paare tO, 11 von Spuren 12, 13, 14. 15, 16, 17, die voneinander durch eine Trennungsiinie 18 getrennte und durch ein Abiesefenster 43 sichtbar diametral liegende Stellen des in F i g. 1 dargestellten Teilkreises sind. Die Teilung 11 ist die Originalteilung, zu der die Teilung 10 als diametral 2i liegende Indexteilung dient. Die in Klammern gesetzten Gradzahlen an den Gradstrichen 19 sind zur Erläuterung angegeben, sie können auch weggelassen werden. Die Spuren 12 und 15 sind 20^c-Teilungen zur nicht weiter zu erläuternden Interpolation. Da sich die 20^c-Teilungen ebenso wie die Teilungen der übrigen Spuren gegenläufig bewegen, ist eine Anzeige auf 10° genau möglich.

Die Spuren 14, 17 stellen die Codierungen der Bezifferungen für den jeweils vorangegangenen Grad- v, strich dar. Die Spuren 13, 16 enthalten Ergänzungsstriche für die Codierungsspuren 14, 17, so daß die Spuren 13 und 14 bzw. 16 und 17 zwischen zwei Gradstrichen jeweils zehn Striche aufweisen. Im übrigen gilt im wesentlichen das zu F i g. 1 Gesagte.

Die Lesung des Gradwertes beginnt mit dem ersten im Ablesefenster 43 sichtbaren Gradstrich (398ε in Fig.3) der Originalteilung 11 und endet btim zweiten sichtbaren Gradstrich (399b). Mit der Lesung des Gradwertes an der Originalteilung 11 beginnt auch die Zählung dar ^-Impulse in der 2CK-SpUr 15. Dabei wird der den Start auslösende Gradstrich nicht mitgezählt. Nach Abschluß der Ermittlung des Gradwertes wird vom folgenden Gradstrich (199?) der Indexteilung 10 an der codierte Gradwert mitgelesen und ein Vergleich mit dem Gradwert der Originalteilung 11 vorgenommen. Die Verpleichslesung mit Dekadenvergleich wird solange wiederholt, bis die Is-Werte aus der Vergieichslesung mit den aus der Originallesung übereinstimmen. Dann wird die Zehnminutenzählung mit dem nächsten Gradstrich (198«) der Indexteilung gestoppt. Die Zahl der zwischen Start und Stop liegenden 2(K-SIrIcHe gibt den Zehnminutenwert an. Übersteigt sie den Wert 10 (U), so wird der an der Originalteüung ermittelte Gradwert um Ie erhöht. Die restlichen lO^lmpuIse kommen als !(^Intervalle zur Anzeige. Demzufolge würde die Ablesung gemäß Fig.3 lauten: 399,2s. Eine weitere Interpolation und Verfeinerung der Ablesung kann mit im einzelnen hier nicht erläuterten Mitteln erfolgen. Die Länge des Ablesefensters 43 parallel zur ei Trennkante 18 muß so groß sein, daß mindestens vier Gradstriche einer Spur erscheinen.

Die F i g. 4 und 5 beinhalten einen Horizontalkreis 20 und einen Vertikalkreis 21 eines im übrigen nicht dargestellten Winkelmeßgerätes, die im wesentlichen mit dem Kreis 1 (Fig. I) übereinstimmen, und von denen jeder um eine Achse X-X bzw. Y-Y drehbar gelagert ist. Dem Horizontalkreis 20 sind eine Lichtquelle 22, zwei Umlenkprismen 23, 24 und zwei zweigliedrige Abbildungssysteme 25, 26 zugeordnet. Die Stellen 27,28 befinden sich in der dingseitigen bzw. bildseitigen Brennebene des Abbildungssystems 25. Dem Vertikalkreis 21 mit Codespuren 39 sind zwei Umlenkprismen 29, 30 zugeordnet, zwischen denen ein Abbildungssystem 31 angeordnet ist, in dessen dingseitiger Brennebene eine Stelle 32 und in dessen bildseitiger Brennebene eine Stelle 33 des Vertikalkreises 21 liegt. Der Beleuchtung des Vertikalkreises 21 dient eine Lichtquelle 38. Die bildseitige Brennebene des Abbildungssystems 31 ist gleichzeitig dingseitige Brennebene eines Abbildungssystems 34. Zwischen den Abbildungssystemen 26 und 34 ist eifi Spiegel 35 angeordnet, der zu den miteinander fluchtenden optischen Achsen O-O dieser Abbüdungssysteme um 45° „^neigt ist und mit Hilfe eines Motors 36 zu Drehungen um eine Achse Z-Z veranlaßt wird, die zur Achse O-O rechtwinklig gerichtet ist. Dem Spiegel 35 sind eine Blende 41, ein Abbildungssystem 42 und fünf lichtelektrische Empfänger 37 .iachgeordnet. Die Blende 41 befindet sich in den bildseitigen Brennebenen der Abbüdungssysteme 26 und 34 und in der dingseitigen Brennebene des Abbildungssystems 42, in dessen bildseitiger Brennebene die lichtelektrischen Empfänger 37 angeordnet sind. Eine elektronische Recheneinheit 44 zur Bildung der Winkelanzeige ist den lichtelektrischen Empfängern 37 nachgeordnet.

Die Stelle 27 des Horizonialkreises 20 wird über das mit einer Dachkante versehene Umlenkprisma 23 durch das Abbildungssystem 25 und über das rechtwinklige Umlenkprisma 24 in die Ebene der Stelle 28 abgebildet. Die dabei an der Stelle 28 entstehenden Bilder sind infolge der Dachkante des Prismas 23 gegenläufig zur dort befindlichen Kreisteilung. Über den ständig rotierenden Spiegel 35 bildet das Abbildungssystem 26 dL Stelle 28 mit dem Bild der Stelle 27 auf die Blende 41 ab. von wo das Abbildungssystem 42 ein Bild auf den lichtelektrischen Empfängern 37 erzeugt. Dabei wird auf jeden der lichtelektrischen Empfänger 37 eine Spur abgebildet, und zwar werden von einer der Stellen, z. B. von der Stelle 27, alle drei Spuren und von der anderen nur die die Codierung und Taktierung enthaltenden Spuren abgebildet. Vergleicht man diesen Sachverhalt mit F i g. 3, so werden beispielsweise die Spuren 15, 16, 17 auf drei Empfänger und die Spur 13, 14 auf den vierten und fünften Empfänger abgebildet.

Ähnlich wird die Stelle 32 über das eine Dachkante lufv eisende Umlenkprisma 29 durch das Abbildungssystem 31 und über das rechtwinklige Prisma 30 in die Ebene der Stelle 33 des Vertikalkreises 21 abgebildet, so daß beide Stellen bzw. ihre Bilder gegenläufig nebeneinander liegen. Die Abbildung der Stellen 32 und 33 geschieht über das rechtwinklige Prisma 40 durch das Abbildungssystem 34 über den Spiegel 35 auf die Blende 41 und von da durch das Abbildungssystem 42 auf die lichtelektrischen Empfänger 37 in gleicher Weise wie für den Horizontalkreis 20. Die Abbildung beider Teilkreise auf die lichtelektrischen Empfänger 37 erfolgt alternierend. Infolge des ständig rotierenden Spiegels 35 wird nicht nur der abzulesende Teilkreis ständig gewechselt, sondern es wird auch zur Messung jede Teilkreisstelle ständig über die Blende 41 und damit

über die lichtelektrischen Rmpfänger 37 hinweggefiihrt und damit die sich wiederholende zeitlich aufeinanderfolgende Ablesung innerhalb der Spuren gewährleistet. Die Erfindung ist nicht an die dargestellten Ausführungsbeispiclc gebunden. Sie ist z. B. hinsichtlich der Anzahl der in einem Gradintervall der Originalieilung befindlichen Codierungsstriche, hinsichtlich der Anzahl der Spuren auf dem Teilkreis und/oder hinsichtlich der Zuordnung des Ableseindex und des Taktgebers zur Originalteiliing vielfältig variierbar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Teilkreis für Winkelmeßgeräte mit binärer, vorzugsweise dualer oder dualtetratischer Teilung der einzelnen Teilkreisintervalle, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Teilkreisintervall in einer Spur in so viele Teile unterteilt ist, wie zur eindeutigen binären Darstellung der jeweiligen Teilkreisstelle notwendig sind, daß der Teilung ein Taktgeber zugeordnet ist, der jedes Teilkreisintervall in die gleiche Anzahl von Teilen unterteilt, und daß die Teilungskonstante der Teilung und des Taktgebers im wesentlichen übereinstimmen.

2. Teilkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf dem Teilkreis eine zweite Teilung mit der gleichen Teilungskonstanten wie die erste Teilung befindet, deren einzelne Teile die Teile der ersten Teilung innerhalb eines Teilungsintervalls jeweils zur gleichen Anzahl ergänzen.

3. Teilkrek nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß öeide Teilungen als Taktgeber dienen.

4. Teilkreis nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung in einem Winkelmeßgerät mit optischer Mittelbildung.