DE2521618B1 - Vorrichtung zum Messen oder Einstellen von zweidimensionalen Lagekoordinaten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen oder Einstellen der zweidimensionalen Lagekoordinaten eines Objektträgers, die die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale aufweist.

Bei solchen bekannten Vorrichtungen sind zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Maßstäbe vorgesehen, deren Verlängerung sich in der Achse eines mit einer Meßmarke ausgestatteten Mikroskops schneiden, wobei diese Anordnung so gewählt ist, um das Abbesche Komparator-Prinzip für beide Koordinaten erfüllen zu können. Jeder dieser Maßstäbe wirkt zusammen mit einem Ableseindex, wobei die Ableseindices als Striche ausgebildet sind, die sich über die gesamte Meßlänge der anderen Koordinatenrichtung erstrekken.

Es ist möglich, die Maßstäbe fest auf einer Unterlage anzuordnen und die Ablesestriche mit dem verschiebbaren Objektträger zu verbinden (DT-OS 16 23 343). Ebenso ist es möglich, die Ablesestriche fest auf der Unterlage anzubringen und die Maßstäbe zu verschieben. In jedem Fall ist es jedoch notwendig, die Ablesung für jede Koordinatenrichtung visuell vorzunehmen. Eine solche visuelle Ablesung ist umständlich und nicht frei von subjektiven Fehlern.

Insbesondere bei Komparatoren für photogrammetrische Zwecke, die zur Ausmessung einer Vielzahl von Bildkoordinaten dienen, besteht der Wunsch nach einer automatischen Meßmöglichkeit.

Es ist eine Lösung dieses Problems bekannt, bei welcher der verschiebbare Objektträger mit einem zweidimensionalen Photozellenraster versehen ist, während ein fest angeordnetes optisches System eine Ablesemarke erzeugt und auf das auszuwertende Bild abbildet. Zugleich mit der Ablesemarke wird ein Lichtbündel erzeugt, das mit dem Strahlengang der Ablesemarke zusammenfällt und auf das Photozellenraster trifft.

Dieses Raster erzeugt dann ein die Lage der Ablesemarke charakterisierendes Signal, das eine direkte Koordinatenmessung ermöglicht (DL-PS 1 08 147). Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß sie durch die Verwendung von Photozellenrastern sehr aufwendig ist und daß die Genauigkeit der Messung direkt von der Anzahl der verwendeten Photozellen abhängt.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Messen oder Einstellen der zweidimensionalen Lagekoordinaten eines Objektträgers zu schaffen, die eine automatische, genaue und jederzeit reproduzierbare Messung ermöglicht und die trotzdem mit einem technisch einfachen und wenig aufwendigen Aufbau auskommt.

Ausgehend von einer Vorrichtung, bei der zwei rechtwinklig zueinander auf einer Unterlage fest angeordnete Meßraster vorgesehen sind, deren Kreuzungspunkt mit einer Meßmarke zusammenfällt und die mit jeweils einem mit dem auf der Unterlage verschiebbaren Objektträger verbundenen Ableseindex zusammenwirken, der sich über die gesamte Meßlänge der anderen Koordinatenrichtung erstreckt, wird die gestellte Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß jeder Ableseindex als Abtastraster ausgebildet ist, und daß zwei diesen Abtastrastern zugeordnete photoelektrische Sensoren derart angeordnet sind, daß sie zusammen mit dem Objektträger in den beiden Koordinatenrichtungen verschoben werden und in jeder Lage des Objektträgers Licht durch die zugeordneten Meß- und Abtastraster erhalten, so daß sie bei Verschiebung des Objektträgers ein Signal zum Zählen der überfahrenen Striche der Meßraster liefern.

Jedes Abtastraster besteht vorteilhafterweise aus mehreren parallel zueinander verlaufenden Strichen, deren Abstand und Dicke dem zugeordneten Meßraster entspricht. Dabei ist es zweckmäßig, die Abtastraster durch Aufdampfen herzustellen und sie direkt auf dem Objektträger oder dem Objekt selbst aufzubringen.

Bei der Messung wird der Objektträger gegenüber der Meßmarke bewegt Dabei bewegen sich die Abtastraster über die Meßraster, wobei in jeder Lage des Objektträgers jedem Meßraster ein Abtastraster zugeordnet ist. Die Sensoren, die bei Messung im Auflicht nur aus einer Lichtquelle und einem photoelektrischen Empfänger bestehen, liefern dabei ein Signal, das direkt das Zählen der überfahrenen Striche des Meßrasters und über einen nachgeschalteten Interpolator auch die Ermittlung von Zwischenstellungen von Meß- und Abtastraster ermöglicht.

Die neue Vorrichtung bringt den Vorteil mit sich, daß zum Messen oder Einstellen der zweidimensionalen Lagekoordinaten eines Objektträgers dieser nur gegen-

über der Meßmarke verschoben werden muß, während alle anderen die Meßgenauigkeit beeinflussenden Komponenten fest angeordnet sind. Dies ermöglicht einen technisch einfachen Aufbau, der eine sehr hohe Langzeitkonstanz gewährleistet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch zur Messung im Durchlicht ausgebildet sein. In diesem Fall sind Lichtquelle und Empfänger auf verschiedenen Seiten der Raster angeordnet.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der F i g. 1 und 2 der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Prinzip-Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Ansicht von oben,

F i g. 2 einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie II-HderFig.l.

In F i g. 1 ist mit 1 eine feste Unterlage bezeichnet, auf welcher zwei Meßraster 2 und 3 fest so angeordnet sind, daß ihr Kreuzungspunkt mit einer Meßmarke 4 zusammenfällt. Diese Meßmarke kann beispielsweise durch ein Strichkreuz verifiziert sein, das in der Okularebene eines Beobachtungsmikroskops angeordnet ist.

Auf der Unterlage 1 ist ein Objektträger 5 so angeordnet, daß er in den beiden Koordinatenrichtungen χ und y verschiebbar ist. Aus Gründen der Vereinfachung sind in der Darstellung der F i g. 1 alle Führungsund Antriebselemente für die Verschiebung des Objektträgers 5 nicht dargestellt. Auf dem Objektträger 5 ist beispielsweise ein photogrammetrisches Bild 6 angeordnet, dessen Bildpunktkoordinaten bestimmt werden sollen.

Mit dem Objektträger 5 fest verbunden bzw. direkt auf ihm aufgebracht sind zwei Abtastraster 7 und 8, die sich über die gesamte Meßlänge der anderen Koordinatenrichtung erstrecken. Jedes dieser Abtastraster besteht aus mehreren parallel zueinander verlaufenden Strichen, deren Abstand und Dicke dem zugeordneten Meßraster entspricht, wie dies vor allem aus F i g. 2 ersichtlich ist.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind unterhalb der Meßraster 2 und 3 zwei Sensoren 9 und 10 so angeordnet, daß sie zusammen mit dem Objektträger 5 in den beiden Koordinatenrichtungen verschoben werden. Diese Sensoren bestehen aus einer Lichtquelle und einem photoelektrischen Empfänger.

Bei einer Verschiebung des Objektträgers 5 gegenüber der Meßmarke 4 bewegen sich die Abtastraster 7 und 8 über die Meßraster 2 und 3, wobei in jeder Lage des Objektträgers 5 das von einem der Sensoren 9 oder 10 ausgehende Licht durch die zugeordneten Meß- und Abtastraster fällt, so daß ein Signal erzeugt wird, das die Bildkoordinaten χ und /direkt digital festlegt.

Der Sensor 10 ist mit einem Interpolator 11 verbunden, welcher zur Interpolation des Sensor-Signals und damit zur Ermittlung von Zwischenstellungen von Meß- und Abtastraster dient. Der Interpolator Il liefert direkt ein digitales Signal, welches die y-Koordinate angibt. Dieses Signal wird einem Anzeigegerät 12 zugeführt. Dem Anzeigegerät 12 wird zugleich über einen hier nicht dargestellten Interpolator, welcher mit dem Sensor 9 verbunden ist, das digitale Signal zugeführt, welches die x- Koordinate anzeigt.
Die hier dargestellte und beschriebene Vorrichtung ermöglicht eine sehr genaue Messung von zweidimensionalen Lagekoordinaten, wobei eine Meßgenauigkeit von 1 μπι ohne weiteres erreichbar ist. Der Abstand zwischen den einander zugewandten Meß- und Abtastrastern 2, 7 bzw. 3,8 ist durch die Ausbildung der Maßstäbe und durch die zu erzielende Genauigkeit festgelegt. Der sich daraus ergebende Abstand läßt sich mit technisch einfachen Mitteln über einen großen Verschiebebereich des Objektträgers 5 einhalten, so daß ohne weiteres Bilder der Größe 250 χ 250 mm ausgemessen werden können. Damit ist die neue Vorrichtung ganz besonders als Komparator für photogrammetrische Zwecke geeignet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Messen oder Einstellen der zweidimensionalen Lagekoordinaten eines Objektträgers, bei der zwei rechtwinklig zueinander auf einer Unterlage fest angeordnete Meßraster vorgesehen sind, deren Kreuzungspunkt mit einer Meßmarke zusammenfällt und die mit jeweils einem mit dem auf der Unterlage verschiebbaren Objektträger verbundenen Ableseindex zusammenwirken, der sich über die gesamte Meßlänge der anderen Koordinatenrichtung erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ableseindex als Abtastraster (7, 8) ausgebildet ist, und daß zwei diesen Abtastrastern zugeordnete photoelektrische Sensoren (9, 10) derart angeordnet sind, daß sie zusammen mit dem Objektträger (5) in den beiden Koordinatenrichtungen (X, Y) verschoben werden und in jeder Lage des Objektträgers (5) Licht durch die zugeordneten Meß- und Abtastraster (2, 7 bzw. 3,8) erhalten, so daß sie bei Verschiebung des Objektträgers (5) ein Signal zum Zählen der überfahrenen Striche der Meßraster (2,3) liefern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Abtastraster (7,8) aus mehreren parallel zueinander verlaufenden Strichen besteht, deren Abstand und Dicke dem zugeordneten Meßraster (2,3) entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastraster (7, 8) direkt auf dem Objektträger (5) oder auf dem Objekt selbst aufgebracht sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Meß- und Abtastraster (2, 3 und 7, 8) auf einander zugewandten Flächen von Unterlage (1) und Objektträger (5) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sensor (9,10) elektrisch mit einer Anordnung (11) zur Interpolation seines Ausgangssignals verbunden ist.