DE2653545C2 - Photoelectric reflected-light distance measuring device - Google Patents
Photoelectric reflected-light distance measuring deviceInfo
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Description
χ = " mit χ = "with
a = opiisch wirksamer Luftabstand zwischen Referenz- und Maßstabgitter,a = optically effective air gap between Reference and scale grids,
ν = ' " = Verzerrungsfaktor ν = '"= distortion factor
y = Abstand der durch beide Gitter erzeugten Vernier-Streifen und mit y = distance between the vernier strips generated by both grids and with
dsi als optisch wirksame« Gitterkonstante des Maßstabgitters (12), die mit der optisch wirksamen Gitterkonstante du des Referenzgitters (11) durch dsi as the optically effective «grating constant of the scale grating (12), which corresponds to the optically effective grating constant du of the reference grating (11)
du — d\i(\ + yjverknüpft ist. du - d \ i (\ + yj is linked.
2. Fotoelektrische Auflic:<t-Wegmeßeinrichtung nach Anspruch i, daüu^ch gekennzeichnet, daß zwischen Referenz- und Maß iabgitter eine Linse (18) angeordnet ist, die durch Lupenwirkung eine optisch wirksame Gitterkonstante des Maßstabgitters (12') erzeugt, die größer als die des Referenzgitters (11) ist.2. Photoelectric Auflic: <t-Wegmeßeinrichtung according to claim i, daüu ^ ch characterized that A lens (18) is arranged between the reference and measurement grid, which by means of a magnifying glass effect optically effective grid constant of the scale grid (12 ') generated which is greater than that of the reference grid (11) is.
3. Fotoelektrische Auflicht-Wegmeßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang der das Gittersystem verlassenden Strahlenbündel eine Linse (19) angeordnet ist, die eine verkleinerte Abbildung (y1) des Vernier-Streifenmusters ^erzeugt.3. Photoelectric incident-light displacement measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that a lens (19) is arranged in the beam path of the beam leaving the grating system, which produces a reduced image (y 1 ) of the vernier stripe pattern ^.
4. Fotoelektrische Auflicht-Wegmeßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennweite /'und die Lage der Linse (19) so gewählt sind, daß ein dem Gittersystem (11,12) zugeordnetes virtuelles Vernier-Streifenmuster in der Brennebene (13")derünse(19) liegt.4. Photoelectric incident-light displacement measuring device according to claim 3, characterized in that the Focal length / 'and the position of the lens (19) are chosen so that a grid system (11, 12) is assigned virtual Vernier stripe pattern lies in the focal plane (13 ") of the nozzle (19).
Die Erfindung betrifft eine fotoelektrische Auflicht-Wegmeßeinrichtung, mit einer Lichtquelle, einem reflektierenden Maßstabgitter, einem gegenüber diesem verschiebbaren und transparenten Referenzgitter mit vom Maßstabgitter unterschiedlicher Gitterkonstante, einem Luftabstand zwischen beiden Gittern und mit mehreren in Richtung des zu messenden Weges beabstandeten fotoelektrischen Empfängern, Welche das Maßstabgitter über das Referenzgiüer abtasten.The invention relates to a photoelectric reflected-light distance measuring device, with a light source, a reflective scale grid, one opposite this movable and transparent reference grid with a grid constant that differs from the scale grid, an air gap between the two grids and with several in the direction of the path to be measured spaced photoelectric receivers, which scan the scale grid over the reference guide.
Aus der DE'PS 1040 268 ist ein Wegmeßsystem bekannt, bei dem das Maßstab- und das Referenzgitter mit ihren Teilungen parallel zueinander ausgerichtet sind und geringfügig unterschiedliche Gitterkonstanten aufweisen. Zwischen den beiden Gittern befindet sich s ein geringer Luftabstand. In dem von einer Lichtquelle ausgehenden Beleuchtungsstrahlengang sind zwei Blendenöffnungen angeordnet, durch die hindurch zwei verschiedene Felder des Gittersystems beleuchtet werden.From DE'PS 1040 268 is a measuring system known, in which the scale and the reference grid aligned with their divisions parallel to each other and have slightly different lattice constants. Between the two grids is It's a small air gap. In the illumination beam path emanating from a light source there are two aperture openings arranged through which two different fields of the grid system are illuminated will.
in Die Wegmessung erfolgt senkrecht zur Teiiungsrichtung der beiden Gitter. Dabei entsteht ein Streifenmuster, dessen Streifen parallel zur Teilungsrichtung der Gitter liegen und bei einer Relativbewegung der Gitter zueinander senkrecht zur Teilungsrichtung wandern.in The path measurement is carried out perpendicular to the direction of division of the two grids. This creates a stripe pattern, the stripes of which are parallel to the direction of division of the Lattice lie and move with a relative movement of the grids to each other perpendicular to the direction of division.
π Die erwähnten Blendenöffnungen liegen in Meßrichtung nebeneinander und haben einen solchen Abstand zueinander, daß die durch sie beleuchteten Bildausschnitte des Streifenmusters miteinander um einen Bruchteil der halben Streifenperiode außer Phase sind.π The mentioned aperture openings are in the measuring direction side by side and are at such a distance from one another that the image sections illuminated by them of the stripe pattern are out of phase with each other by a fraction of half the stripe period.
Jedem Bildausschnitt sind fotoclektrische Empfänger zugeordnet, die die bei einer Wanderung der Streifen entstehende Lichtmodulation in elektrische, phasenverschobene Meßsignale umwandeln. Durch die spezielle Anordnung der Blendenöffnungen gelingt es, aus den Meßsignalen nicht nur den Verschiebeweg des Maßstabgitters, sondern auch seine Verschieberichtung zu bestimmen. Da die Meßsignale aus Lichtflüssen abgeleitet werden, -tie unterschiedliche Teilbereiche des Gittersystems durchsetzt haben, beeinflussen lokalePhotoelectric receivers are assigned to each image section, who are those who wander through the strips convert the resulting light modulation into electrical, phase-shifted measurement signals. Due to the special The arrangement of the apertures makes it possible to use the measurement signals not only to determine the displacement of the scale grid, but also to determine its direction of movement. Since the measurement signals from light fluxes be derived, -tie have penetrated different sub-areas of the grid system, affect local
jo Unterschiede in den optischen Eigenschaften dieser Bereiche die Meßgenauigkeit. Insbesondere sind dies lokal unterschiedliche Verschmutzungen und Teilungsfehler der Gitter.jo differences in the optical properties of these Ranges the measurement accuracy. In particular, these are locally different soiling and pitch errors the grid.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, dieThe invention is therefore based on the object
ii bekannte Einrichtung so abzuwandeln, daß dieselben Meßinformationen aus nur einem Gitterabtastfeld gewonnen werden können, damit systembedingte Fehler die beiden phasenverschobenen Meßsignale in gleicher Weise beeinflussen und somit für die Meßgenauigkeit unbeachtlich sind.ii to modify known device so that the same Measurement information can be obtained from only one grid scanning field, so that system-related Errors affect the two phase-shifted measurement signals in the same way and thus affect the measurement accuracy are irrelevant.
Diese Aufgabe wird bei einer Wegmeßeinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens zwei fotoelektrische Empfänger in Lichtrichtung gemessen zumindest angenähert inThis object is achieved according to the invention in a position measuring device of the type mentioned at the outset solved that at least two photoelectric receivers measured in the light direction at least approximately in
■υ einem Abstand χ von dem Gitter mit der größeren optisch wirksamen Gitterkonstante angeordnet sind, für den gilt:■ υ are arranged at a distance χ from the grating with the larger optically effective grating constant, for which the following applies:
= mit = with
Cl ICl I.
optisch wirksamer Luftabstand zwischen Referenz- und Maßstabgitter,optically effective air gap between reference and scale grid,
' " = Verzerrungsfaktor'"= Distortion factor
Abstand der durch beide Gitter erzeugten Vernierstreifen und mitDistance between the vernier strips produced by both grids and with
als optisch wirksamer Gitterkonstante des Maßstabgitters, die mit der optisch wirksamen
Gitterkonstante du des Referenzgitters durch
du(\ + ^verknüpft ist.as the optically effective grating constant of the scale grid, which with the optically effective grating constant du of the reference grid through
du (\ + ^ is linked.
Unter optisch wirksamer Gitterkonstante du wird dabei verstanden, daß du = ^n ^ mit κ als Winkel zwischen den Strahlen mit maximaler BeugUngsintensl· tat gilt. So hat z. B. ein .j-Phasengittcr mit ausgelöschter O-ter Beugungsordnung eine optisch wirksame Gitter-The optically effective grating constant du is understood to mean that du = ^ n ^ with κ as the angle between the rays with maximum diffraction intensity. So has z. B. a .j-phase grating with canceled O-th diffraction order an optically effective grating
konstante, die der Hälfte seiner mechanischen Teilung entspricht {du = Ί i/mechanisch].constant, which corresponds to half of its mechanical division {du = Ί i / mechanical].
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Merkmalen der Unteranspruche 2 bis 4 angegeben.Advantageous embodiments of the invention are given in the features of subclaims 2 to 4.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einrichtung werden nachfolgend in Verbindung mit Figuren beschrieben. Es zeigtEmbodiments of the device according to the invention are described below in connection with Figures described. It shows
F i g. 1 eine Auflicht-Wegmeßeinrichtung, bei der das Referenzgitter uine geringfügig kleinere Gitterkonstante als das Maßstabgitter besitzt,F i g. 1 a reflected light path measuring device, in which the Reference grid u has a slightly smaller grid constant than the scale grid,
Fig.2 eine Auflicht-Wegmeßeinrichtung, bei der die Gitterkonstante des Maßstabgitters geringfügig kleiner als die des Referenzgitters ist,2 shows a reflected light path measuring device in which the Grid constant of the scale grid is slightly smaller than that of the reference grid,
Fig.3 eine Einrichtung, bei der die Gitterkonstante des Maßstabgitters durch Lupenwirkung vergrößert wird,3 shows a device in which the lattice constant the scale grid is enlarged by the effect of a magnifying glass,
F i g. 4 eine Einrichtung, bei der das Vernier-Streifensystem optisch verkleinert wird und F i g. 5 die Entstehung virtueller Vernier-Streifen.F i g. 4 shows a device in which the vernier strip system is optically reduced and F i g. 5 the creation of virtual vernier strips.
In Fig. 1 beleuchtet eine Lichtquelle 10 im Auflicht eine aus einem transparenten Referenzgitter 11 und einem reflektierenden Maßstabgitter 12 iestenende Gitteranordnung. Beide Gitter haben einen Abstand a voneinander. Die Gitterkonstante des Referenzgitters 11 ist geringfügig kleiner als die des Maßstabgitters, und zwar um den Faktor (1 — v), wobei ν einen Verzerrungsfaktor mit sehr kleinem Zahlenwert (= 0,05) darstellt. In FIG. 1, a light source 10 illuminates in incident light a grid arrangement consisting of a transparent reference grid 11 and a reflective scale grid 12. Both grids are at a distance a from one another. The grid constant of the reference grid 11 is slightly smaller than that of the scale grid, specifically by the factor (1 -v), where ν represents a distortion factor with a very small numerical value (= 0.05).
Es wurde in überraschender Weise gefunden, daß die Wirkung des Referenzgitters auf das Bele'ichtungsstrahlenbündel in diesem Fall beim ersten Gitterdurchgang vollkommen vernachlässigt werden kann, wenn die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Abstände und Gitterkonstantenverhältnisse eingehalten werden. Beim ersten Gitterdurchgang wirkt das Referenzgitter ausschließlich als Diffusor für das Beleuchtungsstrahlenbündel. Zur Bildung der Vernier-Streifen trägt es ausschließlich beim zweiten Gitterdurchgang bei, so daß die Einrichtung als echtes Zwei-Gitter-System zu behandeln ist.It has surprisingly been found that the effect of the reference grating on the exposure beam in this case can be completely neglected in the first grid pass if the distances and lattice constant ratios specified in the characterizing part of claim 1 are observed will. The first time the grid is passed through, the reference grid acts exclusively as a diffuser for the Illuminating beam. It only helps to form the vernier strips during the second grid pass so that the device is to be treated as a real two-grid system.
Das in '.· i g. 1 (du = du [1 —"]) eingezeichnete Strahlensystem veranschaulicht die Bildung der Vernier-Streifen in einer F.bene 13. Die an der. Gilterstrichen des Maßstabgitters 12 reflektierten Beleuchtungsstrahlen treten entweder durch die Lücken des Referenzgitters 11 aus dem Gittersystem aus (ausgezogene Linien) oder werden durch Stege ausgeblendet (gestrichelte Linien). Es ergibt sich eine etwa sinusförmige Helligkeitsverteilung mit ausgeprägten Maxima und Minima in der F.bene 13. Diese als Vernier-Streifen bekannten Linien wandern in der Ebene 13, wenn sich das Maßstabgitter und das Referenzgitter relativ zueinandei bewegen. Fs ist leicht zu sehen, daß sich die von den reflektierenden Gitterstegen des Maßstabgitters ausgehenden Lichtbündel entgegengesetzt /ur Richtung der Verschiebung des Maßstabgitters, aber gleichgerichtet mit einer Verschiebung des Referenzgitters bewegen.That in '. · I g. 1 (du = du [1 - "]) illustrates the formation of the vernier strips in a plane 13. The illumination rays reflected on the yellow lines of the scale grid 12 either exit the grid system through the gaps in the reference grid 11 ( solid lines) or are faded out by bars (dashed lines). The result is an approximately sinusoidal distribution of brightness with pronounced maxima and minima in level 13. These lines, known as vernier stripes, move in level 13 when the scale grid and It is easy to see that the light beams emanating from the reflective bars of the scale grid move in the opposite direction to the displacement of the scale grid, but in the same direction as the reference grid shifts.
Man erkennt ebenfalls aus dem eingezeichneten geometrischen Strahlenverlauf, daß der Abstand χ der , Ebene 13 vom Maßstabgitter, das hier das Gitter mit der größeren Gitterkonstante ist, sowohl vom Gitlerkonstantenverhältnis als auch Vom Abstand a der Gitter zueinandei' abhängt, und zwar ergibt sich die Beziehung X=", Es läßt sich aber weiter zeigen, daß derIt can also be seen from the drawn geometrical ray path that the distance χ of the, plane 13 from the scale grid, which is here the grid with the larger grid constant, depends both on the grid constant ratio and on the distance a of the grids to one another, namely the relationship X = " , But it can also be shown that the
Streifenabstand ^(Periode des Vernier-Streifenmusters) Unabhängig von a und xht und nur vom Gitterkonstantenverhältnis abhängt. Stripe spacing ^ (period of the vernier stripe pattern) Independent of a and xht and only depends on the lattice constant ratio.
Im Abstand -v erhält man maximalen Kontrast für die Vernier-Streifen. Ändern sich im Laufe des Meßvorganges die Abstände a und v, so hat das lediglich Einfluß auf -. die relativen Signalhöhen, nicht aber auf den Streifenabstand y. At a distance -v, maximum contrast is obtained for the vernier strips. If the distances a and v change in the course of the measuring process, this only has an effect on -. the relative signal levels, but not the strip spacing y.
Ordnet man daher zumindest angenähert in der Ebene 13 zwei fotoelektrische Empfänger 14, 15 in einem Abstand ungleich einem ganzzahligen Vielfachen von !,an, so werden diese bei einer RelativverschiebungTherefore, if at least approximately in plane 13, two photoelectric receivers 14, 15 are arranged in a distance unequal to an integer multiple of!,, then these become with a relative shift
zwischen Referenz- und Maßstabgitter in Abhängigkeit von der Verschieberichtung nacheinander in periodischen Abständen von den in den Vernier-Slreifen ι -, enthaltenen Lichtflüssen beaufschlagt. Für die elektronische Signalauswertung kann man den Abstand derbetween reference and scale grids, depending on the direction of displacement, one after the other in periodic Distances from the light fluxes contained in the Vernier-Slreifen ι - acted upon. For the electronic Signal evaluation can be the distance of the
beiden Empfänger gleich ^ wählen, da dann die Signalmodulation in beiden Empfängern um 90°Select both receivers to be the same as ^, since the signal modulation in both receivers is then reduced by 90 °
Ji) phasenverschoben ist. Solche Signale lassen sich in bekannter Weise besonders einfar1 zur Anzeige der Verschieberichtung der Gitter auswe'ien.Ji) is out of phase. Such signals are particularly einfar 1 auswe'ien for displaying the direction of displacement of the grid in a known manner.
Fig. 2 (du = d\i[\ + v]) zeigt im Prinzip denselben Aufbau wie Fig. I. mit dem Unterschied, daß hier dasFig. 2 (du = d \ i [\ + v]) shows in principle the same structure as Fig. I. with the difference that here the
_>) Referenzgitter 11 das Gitter mit der größeren Gitterkonstante ist. Ausgehend vom Gitter mit der größeren Gitterkonstante erfolgt die geometrische Bildung des Vernier-Streifenmusters genau wie in Fig. 1. Bei Durchleuchtung des Maßstabgitters würde_>) Reference grid 11 the grid with the larger one Lattice constant is. The geometrical one is based on the grid with the larger grid constant Formation of the vernier stripe pattern exactly as in FIG
in das Streifenmuster im Abstand χ ir der Ebene 13' erscheinen. Da das Maßstabgitter 12 reflektierend ist. mür-sen die entsprechenden Strahlenbündel an den Gitterstegen des Gitters 12 gespiegelt werden und das Streifenmuster erscheint in einer Ebene 13, dieappear in the striped pattern at a distance χ ir the plane 13 '. Because the scale grid 12 is reflective. The corresponding bundles of rays must be reflected on the bars of the grid 12 and the stripe pattern appears in a plane 13, which
i) ausgehend vom Gitter 11 den Lichtstrahlen folgend wieder den Abstand χ hat. In der Ebene 13 sind in diesem Beispiel vier fotoelektrische Empfänger 14, 15,i) starting from the grid 11, following the light rays again, has the distance χ . In this example there are four photoelectric receivers 14, 15,
16, 17 in einem Abstand von je ,angeordnet, so daß die16, 17 at a distance of each, arranged so that the
(i gewonnenen elektrischen Signale um je 90" gegeneinander phasenverschoben sind. In bekannter Weise kö' aen dann durch Gegentaktsignalauswertung die keine Signalmodulation enthaltenden Signalanteile (Gleichlichtpegel) unterdrückt werden.(i obtained electrical signals by 90 "against each other are out of phase. In a known manner, the can then by means of push-pull signal evaluation Signal components containing no signal modulation (constant light level) are suppressed.
r. Auch diese Anordnung stellt wiederum ein echtes Zwei-Gitter-System dar. Das Gitter 11 wirkt hier beim zweiten Gitterdurchgang als Diffusor. Dadurch wird allerdings der Kontrast der Vernier-Streifen durch Beugung verschlechtert. Außerdem macht der darge-r. This arrangement again represents a real two-grid system. The grid 11 acts here at second grid passage as a diffuser. This, however, shows the contrast of the vernier stripes Diffraction worsened. In addition, the
(i stellte Strahlenverlauf deutlich, daß ein Teil der in Richtung der hellen Vernier-Streifen reflektierten Lichtanteile durch das Gitter 11 ausgeblendet wird. Der Vorteil dieser Anordnung liegt jedoch in dem etwas komp-.kteren Aufbau.(i clearly showed that a part of the in The light components reflected in the direction of the bright Vernier strips are masked out by the grating 11. Of the The advantage of this arrangement, however, is the somewhat more compact structure.
γ, Der in F i g. 3 dargestellte Aufbau geht von zwei Gittern 11 und 12' tjs. von denen der Einfa:hheit halber angenommen werden soll, daß beide gleiche Gitterkon stante besitzen. Beide Gitter haben zueinander einen Abstand a' und zwischen ihnen ist eine Linse 18 angeordnet, derei. Brennweite größer als a'ist. Diese Linse erzeugt dann durch Lupenvergrößerung ein vergrößertes Bild 12 des Maßstabgitters 12' mit einer Gitterkonstante d/u, die die optisch wirksame Gitterkonslante zur Erzeugung der Vernier-Streifen darstellt. γ, which in FIG. The structure shown in FIG. 3 is based on two grids 11 and 12 'tjs. of which, for the sake of simplicity, it should be assumed that both have the same lattice constant. The two grids are at a distance a 'from one another and a lens 18 is arranged between them, derei. Focal length greater than a'ist. This lens then generates an enlarged image 12 of the scale grating 12 'with a grating constant d / u, which represents the optically effective grating constant for generating the vernier strips.
Μ Der Abstand a des Gitterbildes 12 zum Referenzgitter ist der optisch wirksame Abstand zur Ermittlung des Abstandes .v, in dem die Vernier-Streifen maximalen Kontrastes entstehen.Μ The distance a of the grid image 12 to the reference grid is the optically effective distance for determining the distance .v at which the vernier strips are at their maximum Contrasts arise.
Dieser Aufbau hat den Vorteil, daß durch Wahl der Brennweite der Linse 18 und über den Absland a'das wirksame Gitterkonstantenverhältnis, das für den Abstand der Vernier-Streifen verantwortlich ist, eingestellt werden kann. Das Referenzgitter kann unmittel- ■> bar auf die Linse 18 aufgedampft sein. Die Linse 18 wirkt außerdem als Feldlinse für das System und erhöht die Lichtstärke der Anordnung.This structure has the advantage that by choosing the focal length of the lens 18 and the Absland a'das effective lattice constant ratio, which is responsible for the spacing of the vernier strips, is set can be. The reference grid can be immediate be vapor-deposited on the lens 18 bar. The lens 18 also acts as a field lens for the system and increases the Light intensity of the arrangement.
Bei der in Fig.4 dargestellten Anordnung isl zwischen der Ebene 13 und dem Referenzgilter 11 eine in Linse 19 angeordnet, und zwar zweckmäßigerweise so, daß sie gleichzeitig als Träger für das Referenzgitter dient. Aufgrund ihrer Brechkraft erzeugt sie ein verkleinertes Bild des Vernier-Slreifchniuslers in einer Ebene 13'.In the arrangement shown in Figure 4 isl between level 13 and reference filter 11 an in Lens 19 arranged, expediently so that they also serve as a carrier for the reference grid serves. Due to its refractive power, it creates a reduced image of the Vernier-Slreifchniusler in one Level 13 '.
Man kann auf diese Weise den Streifenabstand einem •eventuell vorgegebenen Abstand der foloelektrischen Empfänger 14, 15, 16, 17 anpassen. Da die Linse in der gezeigten Anordnung auch auf das von der Lichtquelle 10 ausgehende Beleuchtungsstrahlenbündel sammelnd wirkt, erreicht man zusätzlich eine Steigerung des Signallichtflusses.In this way, the stripe spacing can be a possibly predetermined spacing of the foloelectric Adjust receivers 14, 15, 16, 17. Since the lens in the arrangement shown also points to that of the light source 10 outgoing illuminating beams collects, one also achieves an increase in the Signal light flux.
Bei den bisher betrachteten Vernier-Streifen handelt es sich ausschließlich um reelle Streifenmuster. Tatsächlich entstehen jedoch auch noch virtuelle Streifen, wie F i g. 5 veranschaulicht.The Vernier stripes considered so far are exclusively real stripe patterns. Indeed however, virtual stripes also arise, such as FIG. 5 illustrates.
Zum Verständnis denke man sich zunächst das aus cfo und dm bestehende Gittersystem wie in F i g. 1 ohne die Linse 19. Das System wird wiederum durch die Lichtquelle 10 im Zusammenwirken mit dem Gitter 11 jo diffus ausgeleuchtet. Ausgehend von den transparenter» Gitterstegen des Referenzgitters 11 lassen sich in Lichtrichtung gesehen divergente, auf die reflektierenden Stege des Maßstabgitters 12 gerichtete Lichtstrahlenbündel 20 auswählen, die sich in rückwärtiger Verlängerung in der Ebene 13 vereinigen. Dasselbe gilt für Strahlenbündel 21, die von den opaken Gilterstegen des Gitters 11 ausgehen. Das durch geometrische rückwärtige Verlängerung der bezeichneten Strahlenbündel in der Ebene 13 entstehende Streifenmuster erscheint für einen in Lichtrichlung blickenden Beobachter als virtuelles Vernier-Streifenmuster in einer Ebene 13" hinter dem Maßstabgitter 12, und zwar in einer Lage, die der Spiegelung der Ebene 13 an der Ebene des Gilters 12 entspricht.To understand this, first think of the grid system consisting of cfo and dm as shown in FIG. 1 without the lens 19. The system is in turn diffusely illuminated by the light source 10 in cooperation with the grating 11 jo. Starting from the transparent lattice webs of the reference grid 11, divergent light beam bundles 20 directed onto the reflective webs of the scale grating 12 can be selected, seen in the light direction, which bundle in the rearward extension in the plane 13. The same applies to bundles of rays 21 which emanate from the opaque gilter webs of the grating 11. The stripe pattern resulting from the geometrical rearward extension of the designated beam in plane 13 appears to an observer looking in the light direction as a virtual Vernier stripe pattern in a plane 13 ″ behind the scale grid 12, in a position that corresponds to the reflection of plane 13 at the Level of the filter 12 corresponds.
Die virtuellen Streifen können nur mit Hilfe eines optischen Abbildungssystems sichtbar gemacht werden. So lange die Wegmeßeinrichtung, wie in Fig. I und 2 dargestellt, ohne abbildende Linsen arbeitet, sind die virtuellen Streifen nicht schädlich. Häufig sind aber z. B. den fotoelektrischen Empfängern Linsen vorgeschaltet, die die zu messenden Lichtflüsse auf die lichtempfindlichen Flächen fokussieren. Bei Anordnungen mit großer Schärfentiefe (Gitter mit großer Gitterkonstaiite) kommt es dann zu einer Überlagerung des reellen und des ebenfalls aufgefangenen virtuellen Streifenbildes. Beide Streifensysteme bewegen sich bei einer Relativbewegung der Gitter gegenläufig, so daß die fotoelektrische Auswertung der laufenden Streifensysleme unmöglich wird. In einem solchen Fall ist es zweckmäßig, entsprechend der in Fig.4 gezeigten Anordnung, die Brennweite /"der Linse 19 so zu wählen, daß virtuelle Streifenebene 13" und Brennebene zusammenfallen. Dadurch wird das virtuelle Streifenmuster nach Unendlich abgebildet und stört die Signalauswertung nicht, weil die fotoelektrischen Empfänger in der Auffangebene 13' des reellen Streifensystems angeordnet sind.The virtual stripes can only be made visible with the aid of an optical imaging system. As long as the measuring device, as shown in Fig. I and 2, works without imaging lenses, the virtual stripes not harmful. Often, however, are z. B. lenses upstream of the photoelectric receivers, which focus the light flux to be measured on the light-sensitive surfaces. For arrangements with large Depth of field (grid with large grid constants) there is then a superposition of the real and of the also captured virtual stripe image. Both strip systems move with a relative movement the grid runs in opposite directions, so that the photoelectric evaluation of the running strip systems is impossible will. In such a case, it is expedient, in accordance with the arrangement shown in FIG Focal length / "of the lens 19 to choose so that virtual Stripe plane 13 "and focal plane coincide. This results in the virtual stripe pattern after Imaged infinitely and does not interfere with the signal evaluation, because the photoelectric receiver in the Interception plane 13 'of the real strip system are arranged.
Hiereu 3 Blatt ZeichnungenHere are 3 sheets of drawings
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| DE19762653545 DE2653545C2 (en) | 1976-11-25 | 1976-11-25 | Photoelectric reflected-light distance measuring device |
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-
1976
- 1976-11-25 DE DE19762653545 patent/DE2653545C2/en not_active Expired
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