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Anordnung zur genauen Winkelmessung
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mit hoher Auflösung Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur genauen
Winkelmessung, worunter auch ein genaues Teilen eines Kreises zu verstehen ist,
unter Verwendung elektronischer Bauteile. Eine bekannte Anordnung dieser Art verwendet
einen Impulsgeber, der bei Überstreichen eines vollen Kreises 1000 Impulse abgibt,
von denen soviel Impulse an einen Zähler gelangen, wie in einem einstellbaren Frequenzteiler
ein wählbares Teilungsverhältnis eingestellt ist. Wenn zur Abfrage des Impulsgebers
Hallgeneratoren benutzt werden, ergibt sich eine Abgabe von 172 800 Pulsen pro Umdrehung
des Teilapparates,womit eine Teilgenauigkeit von 15 Winkelsekunden erreichbar ist
(DT-AS 1235 602).
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Ferner werden nach dem Stande der Technik zur Kreisauflösung Codierscheiben
benutzt, die eine drei- bis vierstellige Dezimalzahlenauflösung erreichen. Für jede
Dezimalstelle, die man mehr erreichen wollte, müsste die Codierscheibe in ihrem
Umfang auf das zehnfache vergrößert werden. Auch fototechnisch sind Grenzen gesetzt,
da die Feinkörnigkeit der Fotoschichten begrenzt ist.
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Andere Möglichkeiten wie z.B. Präzisionsdrehwiderstände zeigen einmal
ihre Fehler darin auf, daß die Widerstandsbeschichtung unterschiedliche Dicken aufweist
sowie die zusätzlichen Beschaltungsmöglichkeiten durch Konstantspannungsgeräte und
Anzeigegeräte zusätzlich ihre Fehler aufweisen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur genauen
Winkelmessung mit theoretisch unbegrenzter Auflösung zu schaffen, deren Wirkungsweise
höchsten Anforderungen genügt und geeignet ist für wissenschaftliche Zwecke, für
die Vermessungstechnik, im Bauwesen als Nivelliergerät oder dergleichen.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht aus den im Anspruch 1 angegebenen
Merkmalen. Das Lösungsprinzip der Erfindung besteht - funktionell ausgedrückt -
darin, daß eine hohe Grundfrequenz, die um Zehnerpotenzen größer ist als die Gradzahl
des Kreises (3600 bezw.4000) einerseits einem digitalen Zähler zugeführt wird und
andererseits über eine Frequenzteilung zum Antrieb eines Synchronmotors dient, der
einen ein schmales Lichtband aussendenden Lichtsender dreht.
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Die Umdrehungszahl des Synchronmotors bezw. des Lichtsenders ist im
Verhältnis der Frequenzteilung mit der hohen Grundfrequenz verkettet, sodaß jedem
Bogenwinkel, den das rotierende Lichtband zwischen zwei Augenblicksstellungen beschreibt,
eine Impulssumme der Grundfrequenz entspricht. Um diese Impulssumme dem Zähler zuzuleiten,
sind zwei raumbewegliche Lichtempfänger vorgesehen, die Signale abgeben, wenn sie
von dem rotierenden Lichtband bestrichen werden. Die Lichtempfänger liegen auf den
Schenkeln des zu messenden Winkels, dessen Scheitel der Rotationsmittelpunkt des
Lichtbandes ist. Der in Rotationsrichtung des Lichtbandes zuerst beaufschlagte Lichtempfänger
gibt einen Auslöseimpuls ab, der letztlich über bekannte elektronische Bauteile
eine Torschaltung öffnet, die einen Durchgang der Grundfrequenz zum Zähler freigibt.
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Der zweite Lichtempfänger erzeugt ein Stoppsignal, das das Tor schließt,
sodaß am Anzeigeteil des Zählers, der eine der Grundfrequenz entsprechende Zählfrequenz
hat, der gemessene Winkel angezeigt wird. Da das Lichtband ständig rotiert, wird
dem Zähler bei jeder Umdrehung des Lichtsenders eine dem zu messenden Winkel entsprechende
Impulssumme der Grundfrequenz zugeführt. Um zu vermeiden, daß im Anzeigeteil des
Zählers diese Impulssummen bei jeder Lichtbandrotation addiert werden, ist dem Zähler
zweckmässig ein Speicher zugeordnet, der jede Impulssumme speichert und erst nach
einem und jedem folgenden Auslösesignal des zuerst vom Lichtband beaufschlagten
Lichtempfängers die gespeicherte Grundfrequenzlmpulssumme aus dem vorherigen Zählvorgang
unter Löschung der gespeicherten Impulssumme an das Anzeigeteil übergibt, sodaß
der Speicher zur Aufnahme einer neuen Impuls summe frei ist. Auf diese
Weise
ergibt sich eine Daueranzeige des zu messenden Winkels.
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Die Verkettung des Antriebes des Synchronmotors beza. des Lichtsenders
über die Frequenzteilung mit dem Grundoszillator hat den Vorteil, daß bei Frequenz
abweichungen sich ein jeder Frequenzabfall sofort auf die Umdrehungszahl des Motors
auswirkt, womit sichergestellt ist, daß er in der Zeiteinheit stets um einen Bogenwinkel
dreht, der einer bestimmten Impuls summe der Grundfrequenz zugeordnet ist. Der Synchronmotor
kann auch mit einer zusätzlichen Schwungmasse gekoppelt sein, die eine drehschwingungsfreie
Rotation des Lichtbandes fördert.
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Wenn ein Oszillator zur Erzeugung einer Grundfrequenz im Megahertzbereich
verwendet wird, beispielsweise 360 oder 400 MHz, so ist eine Kreisauflösung von
360 bezw. 400 Millionen Teilen erreichbar.
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Um die metrische Kreisteilung von 4000 zu berücksichtigen, ist der
Grund-Oszillator zweckmässig zur wahlweisen Abgabe einer Grundfrequenz von 360 oder
400 MHz umschaltbar.
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Ober die Wahl der Frequenzteilung wird die Drehzahl des Synchronmotors,
der den Lichtsender unmittelbar antreibt, in der Zeiteinheit der Grundfrequenz bestimmt,
beispielsweise 1 oder 2 oder mehr Umdrehungen pro Sekunde. Empfohlen wird eine Frequenzteilung
auf 100 Hz, die über einen Leistungsoperationsverstärker dem Synchronmotor zugeführt
wird, der 100-polig ist. In diesem Fall dreht sich der Synchronmotor bezw. das Lichtband
einmal in der Sekunde um 360 bezw. 400°. In der gleichen Sekunde gibt der Oszillator
360 bezw. 400 Millionen Impulse ab, was 1 Million Pulse pro Grad entspricht. Da
der digitale Zähler eine entsprechende Zählfrequenz hat und wenn der Anzeigeteil
9-stellig ist, wird bei den angegebene Zahlenwerten eine Meß- und Anzeigegenauigkeit
von 1 Millionstel Grad erreicht. In dem Maße, wie eine um Zehnerpotenzen niedrigere
Grundfrequenz gewählt wird oder die Stellenzahl im Anzeigeteil verringert wird,
kann man die Kreisauflösung je nach den gegebenen Anforderungen niedriger vorgeben.
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Einzelheiten über die Umsetzung der Auslöse- und Stoppimpulse der
beiden Lichtempfänger zur Freigabe bestimmter Impulssummen der Grundfrequenz für
den Zähler sind in den Ansprüchen 6 bis 8 angegebern
Anspruch 9
behandelt eine erfindungsgemäße Anordnung zur Winkelmessung auf große Entfernungen
der Lichtempfänger vom Lichtsender unter Einsatz von Laserlicht, bei der die Lichtempfänger
als-transportable Einheiten im Gelände frei aufstellbar sowie mit Sendern ausgestattet
sind, um die empfangenen-laser-lichtsignale bezw.
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die hierauf beruhenden Auslöse- und Stoppsignale drahtlos an die elektronische
Baugruppe zu übermitteln. Es versteht sich, daß bei dieser Ausführungsform der Anordnung
das rotierende, parallel zur Rotationsachse fokussierte schmale Lichtband in der
Ebene der Rotationsachse divergieren muss, um verschiedene Höhenlagen der aufgestellten
Lichtempfänger zu berücksichtigen.
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Anspruch 10 kennzeichnet ein Kompaktgerät zur Winkelmessung mit zwei
an konzentrischen drehbaren Tragringen festgelegten Lichtempfängern, welche Bauart
nach Anspruch 11 und 12 als Theodolit ausgestaltet sein kann. Die Merkmale der Ansprüche
13 und 14 betreffen ein Nivelliergerät, vergleichbar einer Wasserwaage, das in der
Bautechnik Verwendung finden kann.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele einer Anordnung
gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen Fig.1 ein Ausführungsbeispiel zur
Winkelmessung auf große Entfernung mit der prinzipiellen Darstellung der elektronischen
Schaltung sowie des Antriebes- für den Lichtsender Fig.2 eine Ausführungsform für
den rotierenden Lichtsender, Fig.3 einelschaubildliche Darstellung des mechanischen
Teils des Kompaktgerätes zur Verwendung als Theodolit, im senkrechten Schnitt durch
das Gehäuse sowie die die Lichtempfänger tragenden Tragringe, Fig.4 eine vereinfachte
Draufsicht auf das Gerät nach Fig.3 zur Erläuterung der Wirkungsweise, und Fig.S
und 6 ein Nivelliergerät oder Fluchtmeßgerät als Ersatz einer Wasserwaage, jedoch
mit genauer Anzeige von Ab-.weichungen.
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In Fig.1 sind zwei Baugruppen durch strichpunktierte Linien umgrenzt
und zwar umfassen diese Baugruppen ein Elektronikteil 1 mit dem Grund-Oszillator
2 und ein mechanisches Teil 3 zur Aussendung eines rotierenden Lichtbandes 4. Diese
beiden Baugruppen sind bei jedem
dargestellten Ausführungsbeispiel
vorhanden. Zur Anordnung nach Fig.1 gehören zwei im Gelände frei aufstellbare Lichtempfänger
5 und 6, die auf das mechanische Teil 3 ausgerichtet werden, um von dem rotierenden
Lichtband 4 bestrichen werden zu können.
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Das Elektronikteil 1 wird wie folgt beschrieben: Der Grundoszillator
2 ist eingerichtet zur wahlweisen Abgabe einer Grundfreuquenz von 360 oder 400 MHz,
was durch den Schalter 7 angedeutet ist. Die Grundfreuquenz wird sowohl einem Frequenzteiler
8 als auch einem NAND-Glied 9 mit negativer Ausgangsspannung zugeleitet, das ein
Tor darstellt. Der Frequenzteiler 8 ist ebenfalls mit einem Umschalter 10 ausgerüstet,
um die jeweils vom Oszillator 2 abgegebene Grundfrequenz auf eine Frequenz von 100
Hz herunterzuteilen. Die zweite Eingangs spannung für das Tor 9 wird von einer Kippstufe
in Form einer Flip-Flop-Schaltung 12 bereitgestellt, die das Tor 9 in bestimmten
Zeitabschnitten zum Durchgang der über den Abzweig 13 herangeführten Grundfrequenz
aus dem Oszillator 2 öffnet und schließt.
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Ausgangsseitig ist das Tor 9 an einen digitalen Zähler 14 angeschlossen,
dessen Zählfrequenz der Grundfrequenz entspricht. Dem Zähler ist ein Speicher 15
sowie ein Anzeigeteil 16 zugeordnet, dessen Stellenzahl neun ist und somit der Stellenzahl
der Grundfrequenz von 360,000,000 bezw 400,000,000 Hz entspricht.
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Unter der Voraussetzung, daß über die Leitung 17 der Kippstufe 12
die Signale zugeführt werden, die diese im Sinne der Öffnung des Tors 9 zum Kippen
bringt, ist ein von dieser Leitung 17 zum Speicher -15 führender Abzweig 18 vorgesehen.
Auf die beiden RC-Abgleich glieder 19 und 20 innerhalb des Elektronikteils 1 wird
später eingegangen.
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In den mechanischen Teil 3 geht ausser der Netz- bezw. Batteriespannung
über die Leitung 22 die Ausgangsfrequenz von 100 Hz aus dem Frequenzteiler 8 ein,
die in einem Leistungsoperationsverstärker 23, der auch im Elektronikteil 1 liegen
könnte, so verstärkt wird, daß sie einen 100-poligen Synchronmotor 24 treibt.
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Der Synchronmotor ist über eine hohle Motorwelle 25 (Fig. 2) mit einem
rotierenden Lichtsender 26 verbunden. Der Lichtsender umfasst eine Trommel mit einem
schmalen Schlitz 27, der sich axial
bezw. parallel zur Rotationsachse
erstreckt, eine Fokussier-Einrichtung 28 zur Erzeugung des schmalen und im Ausführungsbeispiel
parallel zur Rotationsachse divergierenden Lichtbandes 4, sowie einen Spiegel 29,
der in der Trommel des Lichtsenders 26 um 45° geneigt angeordnet und auf den Schlitz
27 ausgerichtet ist.
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Der Spiegel 29 wird von Dauerstrich-Laserlicht beaufschlagt, das im
Laser-Generator 30, der Lichtquelle, erzeugt und über eine Glasfaseroptik 31 durch
die hohle Motor- und Antriebswelle 25 hindurchgeleitet wird. Der geneigte Spiegel
29 ist zweckmässig etwas gewölbt, wodurch die in Fig.2 übertrieben dargestellte
Divergenz des rotierenden Lichtbandes 4 auf einfache Art und Weise erzeugt werden
kann. Die Drehrichtung des trommelartigen Lichtsenders 26 ist in Fig.1 durch den
Pfeil~ 32 angegeben.
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Die Wirkungsweise der in Fig.1 und 2 dargestellten Anordnung zur Winkelmessung
auf große Entfernung ist folgende: Es sei angenommen, daß die in unterschiedlichen
Entfernungen vom mechanischen Teil 3 aufgestellten Lichtempfänger auf den Schenkeln
34 und 35 eines rechten Winkels liegen. Im Einschaltzustand der Anordnung rotiert
das schmale Lichtband 4 in Richtung des Pfeiles 32 und trifft zunächst auf den Lichtempfänger
5, der in diesem Augenblick über einen Sender das Auslösesignal drahtlos einem Empfänger
36 übermittelt. Das Auslösesignal geht über das RC-Abgleichglied 20 und die Leitung
17 zum Flip-Flop 12 und kippt dieses um, wodurch das Tor bezw. das NAND-Gatter 9
über die Leitung 37 die zweite Eingangsspannung erhält, womit die Grundfrequenz
aus dem Oszillator 2 zum Eingang des Speichers 15 durchgeschaltet wird. Das Anzeigeteil
16 ist auf Null gestellt. Trifft das sich mit 1 Umdrehung pro Sekunde drehende Lichtband
4 auf den zweiten Lichtempfänger 6, liegt im Speicher 15 eine Impulssumme von 100,000,000
Pulsen entsprechend eines Viertels der eingestellten Grundfrequenz von 400 MHz fest,
da das Lichtband 4 zwischen den Lichtempfängern 5 und 6 eine Viertelsekunde braucht,
um den zu messenden Winkel von 100 Grad zu bestreichen. Auch vom Lichtempfänger
6 wird ein dem Lichtimpuls entsprechendes Signal drahtlos einem Empfänger 38 übermittelt,
der das Stopsignal über das RC-Abgleichglied 19 und die Leitung 39 dem Flip-Flop
12 zuführt.
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Hierdurch kippt das Flip-Flop wieder zurück und schaltet das Tor 9
zu, sodaß die Grundfrequenz-Impulssumme im Speicher 15 feststeht.
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Dieser Zählvorgang wiederholt sich bei jeder Umdrehung des Lichtsenders
26, wobei jedoch für jeden folgenden Zählvorgang vom Auslösesignal in der Leitung
17 über den Abzweig 18 ein Impuls an den Speicher 15 geht, der die gespeicherte
Impulssumme aus dem vorherigen Zählvorgang in den Anzeigeteil 16 übergibt, und zwar
bei gleichzeitiger Löschung der Impulssumme im Speicher 15, der somit zur Aufnahme
einer neuen Impulssumme frei ist. Ab der zweiten Beaufschlagung des das Auslösesignal
abgebenden Lichtempfängers 5 durch das Lichtband 4 erscheint im Anzeigeteil 16 die
Anzeige "100,000,000", da der Einfachheit halber vorausgesetzt wurde, daß der zu
messende Winkel als rechter Winkel (1000 bei metrischer Kreisteilung von 4000) vorgegeben
ist.
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ApparQKiv bedingte unterschiedliche Laufzeiten zwischen den Auslöse-
und Stopsignalen können durch die RC-Abgleichglieder 19 und 20 ausgeglichen werden.
Hierzu werden zwecks Abgleichung der Anordnung die beiden Lichtempfänger 5 und 6
genau übereinandergestellt, sodaß sie auf einer gemeinsamen radialen Fluchtlinie
zum Rotationsmittelpunkt des Lichtbandes 4 liegen. Beaufschlagt das Lichtband beide
Lichtempfänger gleichzeitig, so kommt das Flip-Flop nicht zum umkippen, was bedeutet,
daß keine Impulse in den Zähler 14 gelangen. Erscheint im Anzeigeteil 16 nicht die
Anzeige 000,000,000 , so ist dies ein Beweis dafür, daß das Flip-Flop 12 aufgrund
unterschiedlicher Laufzeit der Signale gekippt hat. Durch Verstellen eines der RC-Abgleichglieder
19 oder 20 kann das Anzeigeteil 16 auf absolute Null-Anzeige gebracht werden. Eine
kleine Verschiebung der Lichtempfänger 5 und 6 relativ zueinander löst dann einen
Zählvorgang aus, wobei am Anzeigeteil 000,000,001 oder 399,999,999 angezeigt wird,
jenachdem, in welcher Richtung die Relativ-Verstellung der beiden Lichtempfänger
5 und 6 um angenommen 1 Millionstel Grad erfolgte.
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Die Genauigkeit des Meßvorganges hängt mechanisch von der Gleichmässigkeit
der Umdrehung des Synchronmotors 24 ab, der hierzu zweckmässig mit einer zusätzlichen
Schwungmasse versehen wird.
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DieseSchwungmasse dämpft die Beschleunigungshöhepunkte des Motors.
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Die Schwungmasse kann verringert werden, wenn ein Synchronmotor mit
hoher Polzahl, z.B. mit 1000 Polen, eingesetzt wird.
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Fig.3 zeigt in schaubildlicher Darstellung und teilweise im Schnitt
den mechanischen Teil eines Kompaktgerätes, das als Theodolit 'rerwendung finden
kann. Man erkennt den Synchronmotor 24 mit mehrpc1ger Wicklung 24a und dem Ferritkern-Rotor
in Zylinderausführung 24b, der in der Senkrechten mehrpolig aufmagnetisiert ist.
Die Motor- und Antriebswelle 25 ist in einem Gehäuse 40 gelagert und trägt am oberen
Ende den trommelartigen Lichtsender 26 mit sich axial erstreckenden Lichtschlitz
27 von etwa 1 mm Breite. Diese Baueinheit umfasst zwei konzentrische drehbare Tragringe
41 und 42 für je einen der beiden Lichtempfänger 5 und 6, die derart ineinandergeschachtelt
sind, daß die beiden Lichtempfänger innerhalb der Höhe des aus dem axialen Lichtschlitz
27 austretenden Lichtbandes 4 in axial unterschiedlichen Ebenen getragen sind. Dies
wird dadurch erreicht, daß der äussere Tragring 41 von dem Gehäuse 40 getragen ist,
wogegen der innere Tragring 42 vom äusseren Tragring getragen ist. Wälzkörper 43
sorgen für einen leichten Gang der drehbaren Tragringe.
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Der innere Tragring 42 trägt ein in Fig.4 dargestelltes Meßfernrohr
45, von dem in Fig.3 lediglich zwei Füsse 44 erkennbar sind.
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Bei dem in Fig.3 und 4 dargestellten Kompaktgerät mit in unmittelbarer
Nähe des Lichtsenders 26 befindlichen Lichtempfängern 5 und 6 ist die Verwendung
von Laserlicht für das rotierende Lichtband 4 nicht erforderlich. In diesem Fall
kann die Lichtquelle eine Glühlampe sein, die in Fig.2 den Laser-Generator ersetzt
oder auch innerhalb des trommelartigen Lichtsenders 26 angeordnet sein kann, wobei
zur Vermeidung von Schleifleitungen für die Stromversorgung der Glühlampe ein Batteriesatz
in der rotierenden Trommel vorgesehen sein kann. Der äussere Deckel der Trommel
ist dann leicht abnehmbar, um die Batterien auswechseln zu können (nicht dargestellt).
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In Fig.3 sind die beiden Lichtempfänger 5 und 6 zur Null-Justierung
des Elektronikteils 1 durch Drehen der Tragringe 41 und 42 übereinandergestellt,
wozu an den Tragringen Markierungsstriche 46 angebracht sind. Diese Markierungsstriche
sind in Anbetracht der hohen Auflösung der erfindun,gs>emä^ß^en Anordnung lediglich
ein
grober Anhaltspunkt für das Übereinanderstellen der beiden
Lichtempfänger. Zur weiteren Erläuterung der Null-Justierung wird auf Fig.4 verwiesen,
in der zum besseren Verständnis die beiden Lichtempfänger 5 und 6 in Abweichung
von Fig.3 zwar radial fluchtend, jedoch auf zwei verschiedenen Kreisen dargestellt
sind.
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Es sei angenommen, daß ein Winkelot zwischen zwei Objekten 50 und
51 im Gelände zu vermessen ist, die auf den Schenkeln 34 und 35 des Winkels mit
Scheitelpunkt im Rotationsmittelpunkt des Lichtsenders 26 liegen. Das von dem inneren
Tragring 42 getragene Meßfernrohr 45 wird zunächst auf das Objekt 50 gerichtet,
wobei mit dem Pfeil 52 die Einblickrichtung angegeben ist. Daraufhin werden durch
Drehen des äusseren Tragringes 41 die beiden Markierungsstriche 46 in Deckung gebracht,
wobei die Lichtempfanger 5 und 6 ungefähr in eine gemeinsame radiale Fluchtlinie
gelangen. Am Anzeigeteil 16 wird bei dieser Grobeinstellung ein Zahlenwert erscheinen,
der durch Drehen des äusseren Tragringes 41 bei bleibender genauen Ausrichtung des
Meßfernrohrs auf das Objekt 50 auf Null gebracht werden kann. Daraufhin muss der
äussere Tragring 41 am Gehäuse 40 festgelegt werden. Lediglich der Einfachheit der
Darstellung halber ist hierzu in Fig.3 der äussere Tragring 41 an seiner unteren
Randfläche etwas konisch ausgeführt, sodaß sich zwischen dem Tragring und der äusseren
Stirnfläche des Gehäuses 40 ein keilförmiger Ringspalt 47 ergibt. In diesen Ringspalt
kann ein Keilstück 48 eingeklemmt werden, womit der äussere Tragring in seiner Drehlage
fixiert ist.
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Was die Festlegung des äusseren Tragringes 41 angeht, zeigt Fig.4
im übrigen eine Variante. Hiernach ist der äussere Tragring 41, der den Lichtempfänger
5 zur Erzeugung des Auslösesignals trägt, mit einem Kreisel 53 zur Stabilisierung
seiner eingestellten Drehlage bei der Null-Justierung versehen. Der Kreisel ist
von einem Motor 54 angetrieben und dient im übrigen auch dazu, Ungenauigkeiten aufgrund
von Verwackelungen zu vermeiden.
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Nach der Null-Justierung wird das Vermessungs-Fernrohr 45 unter Drehen
des Tragringes 42 auf das Objekt 51 gerichtet, wobei der das Stopsignal auslösende
Lichtempfänger 6 in die gestriehelt dargestellte Lage 6' gelangt. Wie im Zusammenhang
mit Fig.1 erläutert, löst das rotierende Lichtband 4 zunächst über den Lichtempfänger
5
ein Auslösesignal zum Durchschalten der Grundfrequenz auf den Zähler 14 aus, wogegen
der Lichtempfänger in seiner Stellung 6' das Stopsignal liefert, das den Zählvorgang
beendet, womit im Anzeigeteil 16 der Zahlenwert des zu messenden Winkels OC erscheint.
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In Fig.4 sind die beiden Lichtempfänger 5,6 bei der Null-Justierung
auf den Schenkel 34 des Winkels c( liegend dargestellt. Es ist einleuchtend, daß
es hierauf nicht ankommt. Zur Null-Justierung können die beiden Lichtempfänger an
jeder beliebigen Stelle des Kreises auf eine gemeinsame Fluchtlinie gestellt werden.
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Bei dem in Fig.5 und 6 dargestellten Kompaktgerät handelt es sich
um ein Nivelliergerät zur Verwendung als eine Art Wasserwaage mit hoher Präzision,
das aber auch als Winkelmessgerät eingerichtet sein kann. Einer der beiden Tragringe,
im Ausführungsbeispiel der innere, den Lichtempfänger 6 für das Stopsignal tragende
Tragring 42, ist mit einem Kreisel 53 zur Stabilisierung seiner Drehlage im Raum
versehen und besonders leichtgängig gelagert. Der andere Tragring 41 ist am Gehäuse
40 fixiert oder mit diesem einheitlich, und insoweit mit einer geraden Anlageleiste
55 zum Anlegen an die in ihrer Winkellage zueinander zu prüfenden Konstruktionsteile
56 und 57 versehen. Praktisch ist damit die Anlageleiste 55 an dem Gehäuse 40 angeformt.
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In Fig.5 ist die Anlageleiste 55 an ein horizontal verlaufendes Konstruktionsteil
56 einer Baukonstruktion angelegt. Nachdem durch durch Drehen des Tragringes 42
eine Justierung der Anzeige auf Null in der bereits beschriebenen Weise vorgenommen
wird, wobei die beiden Lichtempfänger 5 und 6 auf eine gemeinsame radiale Fluchtlinie
gestellt sind, wird der Kreisel 53 eingeschaltet, der den Tragring 42 in seiner
Drehlage im Raum fixiert. Wird das Gerät nunmehr mit seiner Anlageleiste 55 an ein
anderes Konstruktionsteil 57 angelegt, wie Fig.6 zeigt, das gegenüber der Horizontalen
in einem übertrieben dargestellten Winkel » verläuft, so wandert der Lichtempfänger
5 aus der zuvor gemeinsamen radialen Fluchtlinie aus, wogegen der Lichtempfänger
6 unter der Kreisel-Stabilisierung in seiner ursprünglichen Lage verharrt. Über
das rotierende Lichtband 4 wird somit ein Winkel p vermessen, der dem
Winkel
ß entspricht. Im vorliegenden Falle erscheint als Anzeige der Winkelabweichung gegenüber
der Lage des Konstruktionsteils 56 ein Zahlenwert entsprechend der vollen Gradzahl
abzüglich dem Winkel/3', weil der das Auslösesignal abgebende Lichtempfänger 5 gegenüber
dem Lichtempfänger 6 in Rotationsrichtung des Lichtbandes nachgeordnet ist.
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Man. kann das Konstruktionsteil 57 nunmehr so ausrichten, daß am Anzeigeteil
des Zählers wiederum die Anzeige Null erscheint, womit beide Konstruktionsteile
56 und 57 auf gleiche Neigung eingestellt sind, die nicht unbedingt horizontal oder
vertikal sein muss. Die Justierung auf die Anzeige Null kann bei jeder vorgegebenen
Neigung einer Anlagefläche erfolgen, wenn es darum geht, Konstruktions teile auf
gleiche Neigung einzurichten. Es versteht sich, daß das Gerät auch dazu verwends-bar
ist, einen lotrechten Verlauf zweier Konstruktionsteile zueinander zu prüfen oder
einzustellen. Hierbei ist dann auf die Anzeige des Viertelkreises als "Null"-Lage
abzustellen.
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Eine Verwendung des Gerätes nach Fig.5 und 6 zur absoluten Winkelmessung
ist möglich, wenn ein Justiergerät bereitsteht mit einer Anlagefläche, die in stabiler
Hängelage eines Gewichtes genau horizontal (oder vertikal) verläuft und in Ruhelage
zum Justieren des Meßgerätes fixiert werden kann. Wird das dergestalt genau auf
die Horizontale oder die Vertikale justierte Meßgerät mit seiner Anlageleiste 55
an ein Konstruktionsteil gehalten (selbstverständlich bei laufendem Kreisel 53,
der bereits bei der Justierung eingeschaltet werden muss), so wird ein Winkel in
Zahlenwerten angegeben, den das Konstruktionsteil mit der Horizontalen oder Vertikalen
einschließt.
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Mit der erfindungsgemäßen Anordnung zur genauen Winkelmessung ist
- wie ausgeführt - eine extrem hohe Kreisauflösung erreichbar. Sie kann durch die
Wahl der Grund frequenz und/oder der Stellenzahl im Anzeigeteil des Zählers oder
der Zählfrequenz des Zählers beliebig in Anspruch genommen werden. Die Anordnung
ist frei.von Nachlauffehlern und führt über den ständig rotierenden Lichtsender
und die elektronische Schaltung zu einer konstanten Anzeige des Meßergebnisses.
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