DE2448743C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen des Winkels zwischen einer Linie und einer Bezugsrichtung - Google Patents

Description

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zu vermessende Linie (2) auf der Photokathode einer Fernsehaufnahmeröhre (17) abgebildet und auf einem Monitor (19) sichtbar gemacht wird.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Beobachtungsebene festgestellten Winkelabweichungen elektronisch gemessen werden und die abgeleiteten elektrischen Signale zur automatischen Justierung der vermessenen Linie (2) dienen.

6s Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen des Winkels zwischen einer Linie und einer Bezugsrichtung, durch Abbildung oder Beobachtung der Linie durch ein vergrößerndes optisches System insbesondere bei der Justage von Magnetkopfen von Magnetplattenspeichern.

Bei der Herstellung und Justage von Praz.s.onsgeraten beispielsweise bei· der Justage der Magnetkopfe von Magnetplattenspeichern, müssen vielfach zwei oder mehr Achsen parallel, senkrecht oder unter einem anderer. Winkel aufeinander ausgerichtet werden. Insbesondere bei der Justage der Magnetköpfe von Magnetplattenspeichern mit sehr hoher Spe.cherd.chte Ld die zulässigen Abweichungen von der Parallelität zwischen dem Schrdb-Lese-Spalt des Magnetkopfes und der Radiuslinie der Magnetplatte so klein, daß sie mit herkömmlichen Winkelmessern nicht gemessen werden konnten. Die Ausrichtung erfolgt daher be. den bekannten Vorrichtungen mit Hilfe eines mit einem Fadenkreuz versehenen Mikroskops, wöbe, der Magnelspalt oder eine Kante des Magnetkopfes bei visueller Beobachtung auf das Fadenkreuz ausgerichtet wurde. Da die Winkelabweichung ΔΦ mit der lateralen Abweichung Δνder einzujustierenden Kante durch die Bez.ehun*4» = '/2 ■ Länge der Kante · arc/ΔΦ verbunden ist ist leicht einzusehen, daß bei den im Blickfeld eines stark vergrößernden Mikroskops unterzubringenden Kantenlängen nur Winkeleinstellungen mit relativ geringer Genauigkeit möglich sind. Soll z. B. eine 350 μηι lange Kante auf 0,5° parallel zu einer Linie ausgerichtet werden muß es möglich sein, laterale Verschiebungen der Kantenenden mit einer Genauigkeit von weniger als 1 5 μ zu erkennen. Die Meßgenauigkeit laßt sich zwar'durch eine starke Vergrößerung des verwendeten Mikroskops, bei der nur ein Teil der Kante im Bildfeld sichtbar ist, und durch wiederholte Verschiebungen des Fadenkreuzes in Richtung der zu justierenden Kanten in gewissem Umfang erhöhen, doch sind dieser Erhöhung eier Meßgenauigkeit, abgesehen von dem erforderlichen hohen Zeitaufwand, relativ enge Grenzen gesetzt. . ,,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bzw. eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welches zur Messung extrem kleiner Winkel geeignet ist, wobei bei relativ kleinem apparativem Aufwand Wir.kelmessungen mit einer Genauigkeit von weniger als einer Winkelminute ohne zeitraubende Einstellungen schnell und ohne Ermüdung des Bedienungspersonals durchgeführt werden können. Dabei soll die Messung der Winkel und ihre Justage voll automatisiert werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 bzw. Anspruch 2 beschriebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Da bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nur die Endbereiche der zu vermessenden Linie im Bildfeld nebeneinander sichtbar gemacht werden, können die zur Bestimmung des Winkels der Linie zu erfassenden seitlichen Abweichungen in der Beobachtungsebene mit Hilfe nahezu beliebig stark vergrößernder Objektive gut erfaßt und erforderlichenfalls anschließend durch fernsehmäßige Abtastung und Wiedergabe auf einem Monitor auf elektronischem Wege weitervergrößert werden. Durch Auswertung der Fernsehsignale ist es weiterhin möglich, die Winkelmessung digital durchzuführen oder von diesen Signalen Steuergrö-

Qen abzuleiten, durch die eine automalische Justage durchgeführt werden kann.

Die Erfindung wird anschließend an Hand der Figuren näher erläutert. Es zeigen

Fig. IA bis IC schematische Darstellungen einer Vorrichtung zur Erläuterung der Erfindung mit verschiedenen Lagen einer ein Objekt darstellenden '.inie sowie ihrer Abbildungen bei geradem und bei geknicktem Strahlengang,

F i g. 2A bis 2C schematische Darstellungen der Vorrichtung nach F i g. 1 mit einem zusätzlichen halbdurchlässigen Spiegel mit verschiedenen Lagen einer ein Objekt darstellenden Linie sowie ihrer Abbildungen bei geradem und bei geknicktem Strahlengang,

Fig. 3A bis 3D schematische Darstellungen eines Ausführungsbeispiels der Erfindung mit verschiedenen Lagen einer in einer Objektebene liegenden Linie sowie ihrer Abbildungen im geraden und geknicktem Strahlengang,

Fig.4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.

An Hand der Fig. IA bis IC werden die der Erfindung zugrunde liegenden Verhältnisse erläutert. Ein in einer Objektebene 1 liegender, durch eine Linie 2 angedeuteter Spalt eines Magnetkopfes wird durch eine Linse 3 über einen Spiegel 4 in einer Bildebene 6 als Linie 7 abgebildet. Bei fehlendem Spiegel 4 würde in einer Bildebene 8 eine Abbildung 9 der Linie 2 entstehen. Bei der in F i g. 1A dargestellten Lage der den Magnetspalt darstellenden Linie 2 besteht ihre Abbildung

7 in der Bildebene 6 aus einer senkrecht nach oben weisenden Linie. Wird die Linie 2, wie in F i g. 1B dargestellt, um 90° gedreht, so besteht ihre Abbildung 7 in der Bildebene 6 aus einer waagerecht nach vorn weisenden Linie.

Wird die Linie 2, wie in Fi g. IC dargestellt, in der Objektebene 1 beispielsweise um 45° gedreht, so weist die in der Bildebene 6 entstehende Abbildung 7 die in der F i g. IC gezeigte Lage auf. Die Darstellungen der Abbildungen 9 der Linie 2 in den gedachten Bildebenen

8 sollen das Verständnis der Konstruktion der Abbildungen erleichtern.

Die in den F i g. 2A bis 2C dargestellte Vorrichtung gleicht der in den Fig. IA bis IC darges'ellten Vorrichtung bis auf einen als halbdurchlässigen Spiegel 5 ausgebildeten Strahlenteiler, der mit dem Spiegel 4 einen Winkel von etwa 20° einschließt. Durch diesen Strahlenteiler entstehen in der Bildebene 6 zwei Abbildungen 7 und Tb der Linie 2, die, wenn die Linie 2 senkrecht zur Kippachse K des Spiegels 4 und des Strahlentellers 5 liegt, in einer gemeinsamen Geraden liegen. Wird, wie aus F i g. 2B ersichtlich, die Linie 2 um einen Winkel von 90° gedreht, so entstehen zwei waagerechte übereinanderliegende Abbildungen Ta und Tb der Linie 2. Entsprechend liegen die Verhältnisse bei der in F i g. 2C dargestellten Lage der Linie.

Bei dem in den F i g. 3A bis 3D dargestellten Ausführungsbeispiel wird die in der Objektebene t liegende Linie 2 über eine erste Linie 3 in einer Zwischenbildebenc 10 und durch eine zweite Linse 11 über eine aus (<o einem Umlenkspiegel 4 und einem mit diesem einen Winkel von etwa 20° einschließenden halbvcrsüberten, als Strahlenteiler 5 wirkenden Spiegel bestehende Kombination in einer Bildebene 6 abgebildet. Die beiden in der Bildebene 6 entstehenden Abbildungen TA und 7ßdcr Linie 2 liegen in einer Geraden, wenn die Linie 2 genau senkrecht zur Kippachsc K der Spiegel 4, S ViCVi. In der Zwischenebenc 10 ist eine Maske 12 angeordnet, die den Mittelbereich der Abbildung der Linie 2 ausblendet, so daß in Abwesenheit der Spiegel 4 und 5 in der Bildebene 8 nur der Anfang und das Ende der Linie abgebildet wurden. Der Winkel zwischen dem vollständig reflektierenden Spiegel 4 und dem halbdurchlässigen Spiegel 5 ist so bemessen, daß die in der gedachten Ebene 8 weit auseinanderliegenden Abbildungen des Linienanfangs und des Linienendes in der Bildebene 6 durch das Zusammenwirken der beiden Abbildungen Ta und Tb zusammenrücken, so daß ihr seitlicher Abstand, der eine Funktion des Winkels Φ zwischen einer zur Kippachse K der Spiegel 4 und 5 senkrecht stehenden Ebene und der Lage der Linie 2 in der Objektebene 1 ist, besonders leicht gemessen oder geschätzt werden kann. Da der Anteil der in der Bildebene 6 abgebildeten Linienlängen gemessen an der ganzen Linie nahezu beliebig klein gemacht werden kann, ist es möglich, durch eine sehr starke Vergrößerung der beiden für die Messung allein maßgebenden Abschnitte der zusammengerückten Abbildung der beiden Linienenden, das Auflösungsvermögen der Vorrichtung ganz wesentlich zu erhöhen. Wird zwischen Ende und Anfang der in Fig. 3D in der Ebene 6 abgebildeten Linie eine waagerecht verlaufende Skala angeordnet, so kann diese unmittelbar in Graden des Winkels Φ geeicht werden, der von der Linie 2 und einer zur Kippachse K senkrecht liegenden Bezugsebene gebildet wird. Bezüglich einer ins einzelne gehenden Beschreibung der F i g. 3A bis 3D wird auf die Beschreibung der F i g. IA bis 2C verwiesen, in denen einander entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Das in F i g. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel besteht aus der in F i g. 3D mit gestrichelten Linien 13 umgebenen Vorrichtung, mit deren Hilfe die Kante eines auf einer Magnetspeicherplatte liegenden Magnetkopfes 15 über eine Linse 16 auf der Photokathode einer Fernsehkameraröhre 17 abgebildet wird. Die Kippachse K der in Fig.3D dargestellten, von der gestrichelten Linie 13 umgebenen Vorrichtung liegt senkrecht zu der mit der Zeichnungsebene und dem Radius R der Magnetspeicherplatte 14 parallelen Ebene. Der Ausgang der Fernsehkameraröhre 17 ist über ein Kabel 18 mit einem Monitor 19 verbunden, auf dessen Bildschirm ein vergrößertes Bild der in der Bildebene 6 entstehenden Abbildungen Ta und Tb einer Bezugslinie des auf der Magnetspeicherplatte 14 liegenden Magnetkopfes 15 erscheint. Wie aus der Beschreibung der Fig. IA bis 3D hervorgeht, ist der seitliche Abstand zwischen den Liiiienelementen Ta und Tb eine Funktion des Winkels Φ, der durch eine zur Kippachse K senkrechte Ebene mit dem abgebildeten Linienelement (z. B. Linie 2 oder Kante des Magnetkupfes 15) gebildet wird. Um die Kante des Magnetkopfes 15 oder eine darauf befindliche Bezugslinie (entsprechend einer Linie 2) genau mit dem Radius auszurichten — dieser liegt genau senkrecht zu den Aufzeichnungsspuren der Magnetspeicherplatte 14 —, wird der Magnetkopf 15 so lange um seine senkrechte Ai_hse gedreht, bis die Linienelementc Ta und Tb am Bildschirm des Monitors 19 genau übereinanderliegen. Zur Erleichterung der Ausrichtung ist eine Linie 20 eines Fadenkreuzes vorgesehen. Im Bereich 21 kann, wie schon gesagt, eine in Graden des Winkels Φ geeichte Skala angebracht werden. Durch die Ausblendung des Mittelteils der Abbildung der Linie 2 mittels der Blende 12 und mit Hilfe der beiden Spiegel 4,5, von denen einer halbdurchlässig ist, ist es möglich, die beiden für die Winkelmessung maßgebenden Endbereiche

der Linie nebeneinander sichtbar zu machen, so daß nahezu beliebig hohe Vergrößerungen und damit Meßgenauigkeiten möglich werden, was bei einer Abbildung der ganzen Linie wegen des begrenzten Bildfeldes nicht möglich ist. Durch eine geeignete Bemessung

des durch die Spiegel 4, 5 gebildeten Winkel; möglich, die Abbildungen 7 ,·(. 7 b gegeneinande verschieben, daß sie sich auf dem Schirm des M im Bereich 21 teilweise oder ganz überlappen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche: ^"^

1. Verfahren zum Messen des Winkels zwischen einer Linie und einer Bezugsrichtung durch Abbildung oder Beobachtung der Linie durch ein vergrößerndes optisches System, dadurch gekennzeichnet, daß die zu vermessende Linie (2) in einer Zwischenebene (10) abgebildet wird, daß der Mittelteil der Abbildung der Linie (2) ausgeblendet und die nur den Linienanfang und das Linienende enthaltende Abbildung über einen AblenkspiegeJ (4) und einen mit diesem einen kleinen Winkel einschließenden halbdurchlässigen zweiten Spiegel (5) in einer Beobachtungsebene (6) abgebildet wird, und daß durch geeignete Bemessung des durch den Ablenkspiegel (4) und den halbdurchlässigen Spiegel (5) gebildeten Winkels die eine Seite der einen Abbildung (7a) um die gegenüberliegende Seite der anderen Abbildung (7b) bei Beibehaltung des dem zu messenden Winkel (Φ) proportionalen seitlichen Abstandes der beiden Abbildungen (7a. 76) in der Beobachtungsebene (6) nahe zusammengerückt oder überlappt werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Objektiv (3), eine in der Bildebene (10) des Objektivs angeordnete, den Mittelbereich der Abbildung der Linie (2) ausblendende Maske (12), eine im Abbildungsstrahlengang hinter der Maske angeordnete Linse (U), einen darüberliegenden, mit der optischen Achse des Objektivs (3) und der Linse (11) einen Winkel von angenähert 45° bildenden Spiegel (4) und einem mit diesem einen kleinen Winkel einschließenden halbdurchlässigcn zweiten Spiegel (5) zur Übertragung zweier Abbildungen (7a, 7b) der in der Zwischenbildebene (10) vorliegenden Abbildung in eine Beobachtungsebene (6).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der von den beiden Spiegeln (4,5) eingeschlossene Winkel und die von den beiden Spiegeln mit der optischen Achse gebildeten Winkel in einer Ebene liegen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene, in der der von den beiden Spiegeln (4, 5) eingeschlossene Winkel und die von den beiden Spiegeln mit der optischen Achse gebildeten Winkel liegen, die Bezugsrichtung darstellt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spiegel (4, 5) einen Winkel von 20° einschließen.