DE2515587A1

DE2515587A1 - Einrichtung zur anzeige von abweichungen eines lagebezugselements von der deckung mit einer bezugsachse

Info

Publication number: DE2515587A1
Application number: DE19752515587
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: UK Secretary of State for Trade and Industry
Current assignee: UK Secretary of State for Trade and Industry
Priority date: 1974-04-11
Filing date: 1975-04-10
Publication date: 1975-10-30
Also published as: GB1493244A; US3998554A; JPS519845A

Description

PATS WTAWWAtT	HOLZEK
DIPLu ING. K.	SJBURG
80 AUG	LSEn-STKASSB 1*
rHixappur κ - wjh	H, TItIf

M. 560

Augsburg, den 9. April 1975

The Secretary of State for Trade and Industry in Her Britannic Majesty's Government of the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland, 1, Victoria Street, London, S.W.I.,

England

Einrichtung zur Anzeige von Abweichungen eines Lagebezugselements von der Deckung mit einer Bezugs achse

Die Erfindung betrifft eine, ein afokales optisches System aufweisende Einrichtung zur Anzeige von Abweichungen eines Lagebezugselements von der Deckung mit einer relativ

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feststehenden Bezugsachse.

Viele Maschinen weisen ein bewegliches Teil auf, welches einer vorgegebenen geradlinigen oder nichtgeradlinigen Bahn oder einer Umlaufbahn folgt, wobei die Bewegung dieses Teils innerhalb gewisser vorgegebener Bahntoleranzgrenzen verlaufen soll, Viele Werkzeugmaschinen weisen bewegliche Maschinen ti sehe auf, auf den entweder das Werkstück oder das Werkzeug aufgespannt ist, und andere Maschinen besitzen Teile, die einer genauen geradlinigen oder nicht geradlinigen Bahn folgen sollen« Abweichungen des beweglichen Maschinenteils von seiner vorgeschriebenen Bahn können Maschinenüberlastungen oder eine fehlerhafte Bearbeitung hervorrufen. Bei der Bearbeitung von großen Metallrohlingen muß der vom Maschinen ti sch zurückgelegte Weg einer großen Präsmaschine oft innerhalb geringer Bahn tole ranze η liegen.

Auf dem Gebiet der Vermessung ist es oft wünschenswert, die Trennung eines Punktes von einer Bezugsachse oder alternativ die Trennung von aufeinanderfolgenden Punkten von einer Bezugsachse beobachten zu können» Außerdem ist es wünschenswert, die MöglichKeit zu haben, die gegenseitige Neigung zweier schiefer Achsen zueinander feststellen zu können. Weist die Bezugsachse eine beträchtlich größere

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Länge als etwa ein Meter auf, so sind einfache optische Systeme mit beispielsweise einer oder zwei dünnen Linsen land einem Lichtstrahl normalerweise zur Festlegung der Achse und zur Anzeige von Positions- oder Winkelabweichungen von dieser Achse unannehmbar schwerfällig»

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Einrichtung so auszubilden, daß entweder Lageabweichungen von Punkten von einer bestimmten Bezugsachse oder Winkelabweichungen zwischen dieser Bezugsachse und anderen Achsen feststellbar sind» .

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist eine Einrichtung der eingangs dargelegten Art gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das afokale optische System den Vergrößerungsfaktor Eins hat und mindestens drei Linsen aufweist, die auf einer gemeinsamen, normalerweise auch durch das Lagebezugselement verlaufenden, optischen Achse angeordnet sind, daß weiter der minimale, vom optischen System erzeugte Objekt-Bild-Abstand mindestens das Fünffache des Abstands der beiden äußeren Linsen des Systems beträgt, und daß das optische System die relativ feststehende Bezugsachse als durch das Objekt und eine Bildbezugsppsition verlaufende Linie herstellt und Abweichungen des Lagebezugs-

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elements von der pecäamg Mit- der Be-zugsaetase. darcll· die .- ■-afoweichuragstjedingteii ¥erse!iielii3ng§em ässrisäaeia. dem tatsächlichen

Bild und der BildöezugsposifcJLon dars teilt»-_: -, ■· ■

Genoaß einer.Ausführangsform,eier- Erfiiaöimg weist-das. optische SjsteM .eiiaen ¥ergrSiBei*Mii^l'afe:t;or wn msaass-Eiaas;- -; auf imd das, Jkagetoezugseleaient; is lt.. ein _:Beaiig5pi3ialct₃-dessen- -..--Abweichungep vob «äer.Beziigsaelase ^om op-tisclaen Sjrstesi-..-.-.

angezeigt.werden, , ■ - -. ■-·, ..-..·- ■; ·...· _^:

Bei einer weitereii-Aiiisi^iarMjaESfOrm ü&t Eriiaattoiag weis*- .. das opt is-ehe System einem YergrSi^rBngsfaiatoi» vom.plias Siias -.. auf und das LagebeziagseleiseBt ist eiiae ,Sefereirazacäase*. deren ..-Winke lab weichimgen von der genannten. Be-ziagsac3ase i/om optischen System angezeigt werden» Diese Winikelalhweictoiamgen entsprechen der 25ei_;gi3ng der Beftea?enza-iäase aiitfc Bezug auf ..-. . ■ die Bezugsaehse,

Das optische System weist Torz«igsweise optische Elemente auf, die vorzugsweise drei oder mehreren optisch dinnen-Linsen mit gemeinsamer optischer Achse äquivalent sind. Die äußeren Linsen sind dabei Sammellinsen und die inneren . Linsen sind entweder Sarnmel- oder lerstreiaiangslinsen, derart.

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daß sich ein Vergrößerungefaktor des optiscnen Systems von plus Eins zur Anzeige von Wijikelabweichungen oder von minus Eins zur Darstellung von Veraeiiiebongen ergibt.

Ein zur Darstellung von Winkelabweichungen.geeignetes optisches System mit einem Vergrößerungsfaktor von plus Eins weist vorzugsweise drei Sammellinsen mit gemeinsamer optischer Achse auf, wobei die äußeren Linsen optisch dünn und durch die Summe ihrer Brennweiten plus das Vierfache der Brennweite der inneren linse voneinander getrennt sind, und deren innere Linse entweder optisch dick oder dünn ist und _<von den äußeren Linsen jeweils einen Abstand aufweist, der gleich dem Doppelten ihrer eigenen Brennweite plus der Brennweite der betreffenden äußeren Linse ist» Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die innere Linse eine Glaskugel. -..-: ;

Alternativ dazu weist «in Linsensystem mit einem Vergrößerungsfaktor von plus Eins zwei optisch dicke Linsen auf» die im wesentlichen die 5¹Orra von Zylindern mit konvex kugeliger Grundfläche aqfWexöen und einander beinahe berühren, wobei ihre Achsen koaxial verlaufen und die optische⁷ Achse . bilden und die Krümmungsradien der genannten Grundflächen so gewählt sind, daß die Anordnung der oben beschriebenen

ORiGINALfNSPEOTED

Anordnung der drei dünnen Linsen optisch äquivalent ist.

Ein zur Anzeige von Verschiebungen geeignetes optisches System mit einem Vergrößerungsfaktor von minus Eins weist vorzugsweise drei Linsen mit gemeinsamer optischer Achse auf, von denen die beiden äußeren Linsen als gleiche, optisch dünne Sammellinsen ausgebildet und durch die Summe ihrer Brennweiten voneinander entfernt sind und von denen die innere Linse als optisch dicke oder dünne Sammellinse ausgebildet und in der gemeinsamen Brennebene der beiden äußeren Linsen angeordnet ist.

Ein alternatives optisches System mit einem Vergrößerungsfaktor von minus Eins weist zwei optisch dicke Linsen auf, die jeweils im wesentlichen die Form eines Zylinders mit kugeligen Grundflächen aufweisen, von denen eine Grundfläche konkav und die andere Grundfläche konvex ist. Die beiden kolinearen Zylinderachsen bilden die optische Achse„ Die konkaven Zylxndergrundflächen berühren einander und die Krümmungsradien der Grundflächen entsprechen denjenigen der oben beschriebenen optisch äquivalenten drei Linsen,

Einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen

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beispielsweise beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schematise» einen Frasmaschinen-

tisch und einen Fräskopf zusammen mit einem Werkstück und einem optischen Lageüberwaehuiigssystem nach der" Erfindung,

Fig. 2 ein Linsensystem mit drei dünnen

Linsen mit äußeren Samrne!linsen und einer inneren Zerstreuungslinse,

Fig. 3 ein dünnlinsiges System mit drei

Sammellinsen,

Fig. i} ein zur Anordnung nach Fig. 2

optisch äquivalentes, zwei dicke Linsen aufweisendes optisches System,

Fig. 5 ein dem in Fig. 3 gezeigten

System optisch äquivalentes System mit zwei dicken Linsen,

- 7 -98 447096 8

Fig., 6 ein vierlinsiges System,

Figo 7 eine praktische Ausführungsform

des in Fig„ 6 dargestellten Systems, und

Fig. 8 eine alternative mittlere Linse

mit Linsenhalter für die in Fig_a 7 dargestellte Anordnung, um ein au dem in Fig„ 3 gezeigten System äquivalentes System herzustellen.

Fig. 1 zeigt schematisch ein optisches System 1 nach der Erfindung, welches starr auf dem Maschinentisch 2 einer Fräsmaschine 3 montiert ist. Ein Objekt 4 und ein Bildgerät 5 sind in der optischen Achse des optischen Systems angeordnet und fluchten mit dem Fräskopf 6 der Fräsmaschine 3, so daß der Fräskopf 6 sich also zwischen dem Objekt 4 und dem Bildgerät 5 befindet. Da sich der Maschinentisch 2 am Fräskopf 6 vorbeibewegt, werden Abweichungen des Masehinentisehes 2 von der gewünschten Bahn mit Bezug auf den Fräskopf 6 durch Lageänderungen des Bildes des Objektes 4 auf dem Bildgerät 5 angezeigt. Die Fräsmaschine 3, der Fräskopf 6,

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das Objekt 4 und das Bildgerät 5 sind relativ zueinander unbewegliche Der Fachmann wird einsehen, daß eine Anzahl von verschiedenen Aus führungs formen für das Objekt 4 und das Bildgerät 5 im Rahmen der Erfindung möglich sind» Das Objekt 4 kann beispielsweise ein beleuchtetes Visierloch oder der Brennpunkt eines divergierenden Laserstrahls sein, der durch das optische System 1 hindurchverläuft. Das Bildgerät kann einfach als Skalenplatte ausgebildet sein, auf welcher eine Nullmarke angebracht ist und die Abweichung des Bildes gemessen werden kann. Alternativ dazu kann eine fotoelektrische Einrichtung zur Abtastung des Bildes Anwendung finden und daraus eine analoge oder digitale Positionsanzeige abgeleitet werden.

Bei einer praktischen A us führungs form der Erfindung, beispielsweise bei der in Pig. I dargestellten Anordnung, muß das optische System 1 ausreichend weit versetzt angeordnet sein, damit es während der Bewegung des Maschinentisches 2 am Fräskopf 6 vorbeilaufen kann. Außerdem verschiebt sich das Bild auf dem Bildgerät 5 in Abhängigkeit von Abweichungen der optischen Achse des optischen Systems (der die Mittelpunkte der Linsen verbindenden Linie) von der Deckung mit der das Objekt 4 mit der ursprünglichen Lage des Bildes verbindenden Linie. Da die Bewegung des

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Maschinentisches in diesem Falle mit Bezug auf den Präskopf überwacht werden muß, ist es deshalb notwendig, daß die Schneidstelle des Präskopfes 6 auf der das Objekt 4 mit der Originallage des Bildes verbindenden Linie liegt_e Zusätzlich ist es erforderlich, ein geeignetes Lagebezugs element festzulegen, d.h. einen Referenzpunkt oder eine Referenzachse, welcher bzw. welche bezüglich des Maschinentisches feststeht und zweckmäßig mit der optischen Achse des optischen Systems auf dem Maschinentisch zusammenfällt. Verschiedene Beispiele eines optischen Systems 1 werden nachstehend mehr im einzelnen besehrieben.

Die Art der vom optischen System 1 angezeigten Abweichungen hängt von der Bauart des verwendeten optischen Systems ab. Fig. 2 zeigt ein optisches System 1 mit dem dazugehörigen Strahlengang, welches zur Anzeige seitlicher und vertikaler Abweichungen geeignet ist„ Dabei handelt es sich um ein afokales Linsensystem mit der Vergrößerung minus Eins, welches aus zwei gleichen Sammellinsen 8 und 9> die einen das Doppelte ihrer Brennweite P. betragenden Abstand aufweisen, und einer in der Mitte zwischen diesen beiden Linsen 8 und 9 angeordneten Zerstreuungslinse 10 mit einer Brennweite f. besteht. Diese drei Linsen haben eine gemeinsame optische

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Achse 11. Es sei nun ein auf der optischen Achse 11 liegender Objektpunkt 12 mit dem Abstand a + 2P von der mittleren Linse 10 und ein entsprechender Bildpunkt 13 mit einem Abstand d + 2 P₁ von der Linse 10 betrachtet. Wenn das von der Linse 8 erzeugte virtuelle Bild des Objektpünktes 12 in einem Punkt 14 liegt, der von der Linse 10 den Abstand b hat, und das virtuelle Objekt für die Linse 9 in einem Punkt 15 mit dem Abstand C von der Linse 10 liegt, so ist bei Anwendung des Newton¹sehen Abbildungsgesetzes auf die äußeren Linsen 8 und 9 ersichtlich, daß

ab = cd = P₁ ² (1)

und die auf die mittlere Linse 10 angewandte allgemeine Abbildungsgleichung ergibt

1 + 1 1

b c ⁼ " S₁ (2)

Polglich ist

¹I

so daß sich als Abstand S zwischen dem Objektpunkt 12 und

- 11 -

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dem Bildpunkt 13 ergibt:

2 ^;

Gleichung 4 zeigt, daß S für alle Paare der Werte a und d konstant ist und daß folglich das Linsensystem entlang der irgendein Objekt mit seinem Bild verbindenden Linie . bewegt werden kann, ohne daß die Größe oder Scharfeinstellung des Bildes beeinflußt werden.

Befindet sich der Objektpunkt 12 außerhalb der optischen Achse 11 und weist von dieser einen Abstand h auf, liegt aber noch im Feldbereich des Linsensystems, so ist auch der entsprechende Bildpunkt 13 um einen Abstand h von der optischen Achse versetzt, wobei die Verschiebungsrichtung zwar parallel, jedoch in entgegengesetztem Sinne zu derjenigen des Objektpunktes 12 ist. Wenn umgekehrt das Linsensystem unabhängig vom Objekt und dem Bildgerät angeordnet ist, so ergibt eine Querverschiebung des Linsensystems bezüglich der optischen Achse eine BiIdverschiebung, die das Zweifache der Systemverschiebung beträgt. Da weiterhin die einen von der optischen Achse versetzten Objektpunkt mit seinem Bildpunkt verbindende Linie die optische Achse in der Mitte zwischen Objekt und Bild schneidet, beeinflußt eine Kipp-

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bewegung des Linsensystems das Bild nicht, wenn die Kippachse in der Mitte zwischen Objekt und Bild liegt.

Ist das optische System nach Fig. 2 in der in Fig. gezeigten Weise eingebaut, so erzeugt eine seitliche oder senkrechte Verschiebung des optischen Systems 1 die doppelte Verschiebung der Bildlage, was anzeigt, daß der Maschinentisch 2 sich relativ zum Fräskopf 6 verschoben hat. Wird die Bildlage auf einem Bildschirm angezeigt, so muß der Bildschirm überwacht werden, um die Maschine 3 wieder zurückzustellen. Bei Verwendung fotoelektrischer Bildabtastmittel können diese entweder mit einem Alarmgeber gekuppelt sein oder einen Teil einer Servostrecke bilden, welche die relative Lage des Fräskopfes und des Werkstückes wieder einstellte Da die Lage des von dem in Figo 2 dargestellten Linsensystem erzeugten Bildes unabhängig von einer Neigung oder Kippung um die Mitte des Objekt-Bild-Abstandes ist und da der Fräskopf 6 sich in der Mitte zwischen Objekt und Bild befindet, ist die Bildlage auch von einer Neigung des Maschinentisches um den Fräskopf herum unabhängig. Diese Neigung kann gesondert überwacht werden.

Fig» 3 zeigt ein Linsensystem und den dazugehörigen

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Strahlengang einer zur überwachung der Neigung des Maschinentisches 2 in Fig. 1 geeigneten Einrichtung, Dieses Linsensystem weist drei Sammellinsen auf, nämlich zwei gleiche Sammellinsen 16 und 17 mit Brennweiten F₂, die symmetrisch auf beiden Seiten einer dritten Sammellinse 18 mit der Brennweite f„ angeordnet sind. Die drei Linsen 16, 17 und 18 haben eine gemeinsame optische Achse 19. Es sei nun ein Objektpunkt 20 betrachtet, der mit einem Abstand a + P„ von der Linse 16 auf der optischen Achse 19 liegt. Die Linse 16 erzeugt ein virtuelles Bild 21 des Objektpunktes 20, welches einen Abstand b + P„ von der Linse 16 aufweist. Die Linse 18 erzeugt aus dem virtuellen Bild 21 ein reelles Bild 22, welches einen Abstand c + P₂ von der Linse 17 aufweist« Die Linse 17 erzeugt von dem Bild 22 ein reelles Bild 23 mit einem Abstand d + F_? von der Linse 17o

Das Newton'sehe Abbxldungsgesetz ergibt dann a b = c d = P₂ ² (5)

und die allgemeine Abbildungsgleichung ergibt für die mittlere Linse 18:

(6)

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Aus Gleichung 6 ergibt sich:

(7)

Aus den Gleichungen 5 und 7 ergibt sich als Abstand S zwischen dem Objektpunkt 20 und dem Bildpunkt 23:

S = 4(P₂ + f₂) + — (8)

Der Bildpunkt 23 wird durch Querverschiebungen des Linsensystems innerhalb des Feldbereiches nicht beeinflußt, jedoch verschiebt ein Kippen des Linsensystems das Bild um einen Betrag, der gleich dem Produkt aus dem Drehwinkel und dem Abstand S zwischen dem Objektpunkt 20 und dem Bildpunkt 23 ist_e Diese Neigungsempfindlichkeit ist für sämtliche Axialstellungen des Systems gleich.

Vier Maschinentischbewegungsmöglichkeiten, nämlich seitliche und vertikale Verschiebung, Kippen und Schwenken, können gesondert überwacht werden, wenn ein verschiebungsempfindliches optisches System und ein neigungsempfindliches System nach den Fig. 2 und 3 nebeneinander auf einem beweglichen Maschinentisch, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, angeordnet werden. Ein

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fünfter Bewegungsgrad, nämlich Rollbewegungen,, können gleichzeitig durch Einbau eines Polarisators in eines der optischen Systeme und durch Abtasten von Polarisations-änderungen des Bildes am Detektor überwacht werden.

Pig« 4 zeigt zwei dicke Linsen, die zu der in Pig» 2 dargestellten Anordnung optisch äquivalent sind. Die massive Konstruktion gemäß Fig. 4 ist einfacher optisch auszurichten, jedoch sind die Linsen nicht handelsüblich. Die Wahl der Krümmungsradien der sphärischen Brechungsflächen 24 der Linsen 25 hängen von den erforderlichen Brenn längen ab und sind für den Fachmann auf dem Gebiet der Optik durch Anwendung der bekannten Linsenformeln, die aus der Standardliteratur auf dem Gebiet der Optik entnommen werden können, leicht berechenbar.

Fig. 5 zeigt ein ähnliches optisches System mit zwei dicken Linsen, welches zu der in Fig. 3 gezeigten Anordnung optisch äquivalent ist. Zwei Glaszylinder 26 weisen konvex sphärische Grundflächen 27 auf und sind koaxial mit Bezug auf eine optische Achse 28 angeordnet. Parallelstrahlen 29 und 30 zeigen den Strahlengang durch das System.

Fig. 6 zeigt ein vier Linsen aufweisendes dünnlinsiges

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System, welches aus zwei Rückseite an Rückseite angeordneten Teleobjektiven besteht und zur Anordnung nach Pig, 2
optisch äquivalent ist. Jeweils zwei Sammellinsen 31 und zwei Zerstreuungslinsen 32 sind symmetrisch in einer
optischen Achse 33 angeordnet. Lichtstrahlen 34 und 35 zeigen den Strahlengang durch das System«

Bei den oben beschriebenen Linsensystemen sind noch keine Einzelheiten bezüglich der Montage und der lagemäßigen Justierung der Linsen erörtert worden,, Die Fig„ und 8 zeigen eine praktische, nach dem Baukastensystem ausgeführte Vorrichtung zur Halterung der Linsen der in den Fig. 2, 3 und 6 dargestellten Systeme. Gemäß Fig. sind achromatische Doppellinsen 41 in Linsenhalterungen montiert. Die Linsen 41 gehören der Binokularobjektiv-Bauart an. Die Linsenhalterungen 42 sind so bearbeitet, daß sie genau zylindrische Mantelflächen 43 aufweisen und der optische Mittelpunkt 44 jeder Linse 41 in der Achse 45 der zylindrischen Mantelfläche 43 liegt. Die Linsenhalterungen 42 weisen genaue Gleitsitze in einem Flußstahlrohr 46 auf, dessen Innenflächen in den Bereichen der Rohrenden 47 bearbeitet sind. Diese bearbeiteten Innenfläehenbereiche 47 halten die Achsen 45 und die Flächen zueinander koaxial, weshalb die optischen Mittelpunkte 44 der

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Linsen 41 in der gleichen Achse liegen. Die Linsenhalterungen 42 sind innerhalb der Flächen 47 axial justiert und die abgeschrägten Schultern 48 des Rohres 46 ermöglichen so viel axialen Spielraum, daß die Linsen 41 korrekt fokussiert werden können. Die Linsenhalterungen 42 werden in ihrer korrekten Lage mit Hilfe von Schrauben 50 festgeklemmt. Die Linsenhalterungen 42 können auch mit Schrauben 51 versehen sein, an welchen nicht dargestellte Mittel zum Herausziehen der Linsenhalterungen befestigt sein können.

Ein weiterer Linsenhalter 53 ist mittels Positionierungs schrauben 52 innerhalb des Rohres 46 gehaltert. Dieser Linsenhalter 53 trägt zwei Zerstreuungslinsen 54 aus Quarzglas, zwischen denen symmetrisch eine Blende 55 angeordnet ist. Diese Anordnung ergibt eine Vergrößerung von minus Eins.

Die Linsen 54 und die Blende 55 sind symmetrisch mit Bezug auf eine Achse 56 angeordnet und die Positionierungsschrauben 52 dienen dazu, die Achse 56 in Deckung mit der gemeinsamen Achse 45 der Linsenhalterungen 42 zu bringen. Das optische System nach Fig. 7 entspricht demjenigen gemäß Fig. 6 mit Hinzufügung der Blende 55. Die Blende 55 bestimmt den Mittelpunkt des Systems, welcher dem Unendlichen

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zugeordnet ist, d.h_e parallele Lichtstrahlen haben hier ihren Brennpunkt. Die Blende 55 hält Streulicht zurück und bestimmt einen konstanten Winkel, der eine gleichbleibende Bildintensität für alle Objekt-Bild-Entfernungen ergibt. Zum Ausrichten des Systems nach Fig. 7 ist es lediglich notwendig, die Anordnung so zu treffen, daß Licht von einer punktförmigen Lichtquelle in der Achse der Linsen durch das System hindurchtritt* Wenn das Linsensystem gedreht wird, dreht sich auch das vom System hergestellte Bild der Lichtquelle, wenn die Achse der Linsen 54 nicht mit derjenigen der Linsen 41 zusammenfällt.» Das Linsensystem kann in V-förmigen Lagerkörpern gelagert werden, um es leicht drehen zu können. Die Positionierungsschrauben werden so lange eingestellt, bis die genannte Bedingung erfüllt ist.

Fig. 8 zeigt einen alternativen mittleren Linsenhalter 57, der den Linsenhalter 53 in Fig_e 7 ersetzen kann, so daß dann eine Vergrößerung von plus Eins ebenso wie beim System nach Fig. 3 erzielt wird. Der Linsenhalter 57 trägt eine Sammellinse in Form einer Glaskugel 58. Eine Blende 59 bestimmt einen oder zwei Punkte, die bei dieser Anordnung dem Unendlichen zugeordnet sind. Die Ausrichtung der Anordnung erfolgt ebenso wie beim System nach Fig, 7· Die Glaskugel 58 ist zweckmäßig zu montieren und ergibt keine

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sphärische Aberration, wenn sie in der Mitte zwischen Lichtquelle und Bild angeordnet ist. Die Blende 59 bestimmt einen konstanten festen Winkel für das in die Glaskugel 58 ■ einfallende Licht, und Streureflexionen werden verringert»

Die oben beschriebene Erfindung eignet sich zur dynamischen oder statischen Bestimmung von Lagefehlern«, Die gemäß der Erfindung vorgesehenen Linsensysteme können an beweglichen Teilen angeordnet sein, um die Bahngenauigkeit festzustellen, oder können alternativ dazu an Punkten angeordnet sein, deren Fluchtung geprüft werden muß.

Ein grundsätzlicher Vorteil der Erfindung liegt in den kleinen Abmessungen der Einrichtung im Vergleich zum Objekt-Bild-Abstand_e

Selbstverständlich können auch komplexere Systeme mit mehreren Linsen Anwendung finden, vorausgesetzt, daß diese Systeme afokal sind und eine Vergrößerung von entweder plus Eins oder minus Eins aufweisen« Die oben beschriebenen Systeme sind jedoch zu bevorzugen, da sie kompakt, billig und verhältnismäßig leicht auszurichten sind« Es ist auch ein dünnlinsiges System mit zwei Linsen denkbar, jedoch zeigt eine Betrachtung der optischen Eigenschaften eines

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solchen Systems, daß für die zur Anzeige kleiner Abweichungen erforderliche vernünftig große Objekt-Bild-Entfernung ein zweilinsiges System unerwünscht groß und unhandlich ist.

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Claims

Sl

Patentansprüche

. f 1. /einrichtung zur Anzeige von Abweichungen eines Lagebezugselements von der Deckung mit einer relativ feststehenden Bezugsachse, mit einem afokalen optischen System, dadurch gekennzeichnet, daß das afokale optische System (1) den Ve r größe rungs faktor Eins hat und mindestens drei Linsen aufweist, die auf einer gemeinsamen, normalerweise auch durch das Lagebezugs element verlaufenden optischen Achse angeordnet sind, daß weiter der minimale, vom optischen System erzeugte Objekt-Bild-Abstand mindestens das Fünffache des Abstanas der beiden äußeren Linsen des Systems beträgt, und daß das optische System die relativ feststehende Bezugsachse als durch das Objekt und eine Bildbezugsposition verlaufende Linie herstellt und Abweichungen des Lagebezugselements von der Deckung mit der Bezugsachse durch die abweichungsbedingten Verschiebungen zwischen dem tatsächlichen Bild und der Bildbezugsposition darstellt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System -(1) eine Vergrößerung von plus Eins

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aufweist und daß das Lagebezugselement eine Referenzachse ist,
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System (1) zwei äußere Linsen (16, 17) und eine innere Linse (18) aufweist, von denen die äußeren Linsen Sammellinsen sind, die optisch dünn sind und einen Abstand von mehr als der Summe ihrer Brennweiten besitzen, und von denen die innere Linse ebenfalls eine Sammellinse ist und optisch dick oder optisch dünn und so angeordnet ist, daß sie den Brennpunkt einer der äußeren Linsen im Brennpunkt der anderen äußeren Linse abbildete
4« Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System die Vergrößerung minus Eins hat und das Lagebezugselement ein Referenzpunkt ist.
5· Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System zwei äußere, optisch dünne Sammellinsen (8, 9)» deren Abstand gleich der Summe ihrer Brennweiten ist, und eine innere Zerstreuungslinse (10) aufweist, die im gemeinsamen Brennpunkt der beiden äußeren Linsen angeordnet ist«

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6. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System zwei optisch dicke Linsen (26) aufweist, die jeweils durch Anordnung sphärischer B re chungs fläche η (27) an den Grundflächen von Glaszylindern gebildet sind.
7β Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System zwei Rückseite an Rückseite angeordnete Teleobjektive (41) aufweist»
8. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Linsen (41) in innerhalb eines Rohres (46) angeordneten Linsenhalterungen (42) gehaltert sind und daß die innere Linse bzw, die inneren Linsen in einem innerhalb des Rohres justierbar angeordneten Linsenhalter (53) angeordnet ist bzw» sind»

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