DE2945175A1

DE2945175A1 - Messvorrichtung

Info

Publication number: DE2945175A1
Application number: DE19792945175
Authority: DE
Inventors: Neil Rutherford Laidlaw; Alexander Turnbull Shepherd
Original assignee: Ferranti PLC
Current assignee: Ferranti International PLC
Priority date: 1978-11-11
Filing date: 1979-11-08
Publication date: 1980-05-22
Also published as: GB2034880B; GB2034880A; IT7950792A0; SE7909251L; JPS5571902A; IT1120878B

Description

Patentanwälte Dipl. Ing. Hans-Jürgen MttHtr Dr. rer. nat. Thomas Berendt „ ,,

Dr -Ing. Hans Leyh 6OhO I /3 Se38 O8MSndien80

Unser Zeichen: A 14 328 Dr.Be/sa

Ferranti Limited

Hollinwood, Lancashire, England

Meßvorrichtung

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung, insbesondere eine Vorrichtung zur Durchführung linearer Messungen in zwei Dimensionen (d.h. an Flächengebilden).

Es gibt viele Arten von Vorrichtungen für lineare Messungen in zwei Dimensionen, obwohl viele dieser Vorrichtungen komplizierte und aufwendige Vorrichtungen darstellen, die für dreidimensionale Messungen vorgesehen sind. Es besteht daher ein Bedarf für wenig aufwendige aber genaue Messvorrichtungen für Messungen in zwei Dimensionen. Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer derartigen Vorrichtung.

Erfindungsgemäß wird eine Messvorrichtung geschaffen, die gekennzeichnet ist durch eine Fläche, auf welcher ein zu messender Gegenstand aufgebracht werden kann, ein optisches Gitter, daß sich über das brauchbare Gebiet der Fläche erstreckt, wobei das Gitter aus zwei Gruppen von dicht aneinander angeordneten parallelen Linien besteht, die sich senkrecht zu zwei Achsen in einem bekannten Winkel zueinander erstrecken, eine Stützvorrichtung, die bezüglich der Fläche in einer Ebene beweglich angeordnet ist, welche die beiden Achsen enthält und eine Sonde trägt, die oberhalb der Fläche angeordnet ist, sowie durch einen ersten und einen zweiten Lesekopf, welche von der Stützvorrichtung getragen werden und jeweils ein Index-Gitter, eine Lichtquelle und einen lichtempfindlichen Detektor aufweisen, die zusammen so angeordnet sind, daß sie mit dem optischen Gitter zusammen-

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arbeiten, um elektrische Signale abzuleiten, die Bewegungen eines Indexpunktes anzeigen, wobei diese in der Ebene der Index-Gitter und auf der Achse der Sonde bezüglich zur Fläche in einer Richtung parallel zu der einen oder der anderen der beiden Achsen angeordnet sind und wobei das Index-Gitter des ersten Lesekopfs eine Gruppe von dicht aneinander angeordneten parallelen Linien trägt, die im wesentlichen senkrecht zu der einen der Achsen ausgerichtet und um diese Achse zentriert sind und das Index-Gitter des zweiten Lesekopfs eine Gruppe dicht aneinander angeordneter paralleler Linien trägt, die im wesentlichen senkrecht zu der anderen Achse und um diese andere Achse zentriert angeordnet sind.

Vorzugsweise sind die beiden Achsen senkrecht zueinander angeordnet.

Gewöhnlich wird das optische Gitter unter der fläche befindlich sein, um zu vermeiden, daß ein Teil des Gitters durch den zu messenden Gegenstand beschädigt wird. Das optische Gitter kann entweder ein reflektierendes oder ein durchlässiges Gitter sein, obwohl die Verwendung eines reflektierenden Gitters zu einer einfacheren mechanischen Anordnung führt.

Die Erfindung wird anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Es bedeuten

Figur 1 eine schematische Seitenansicht einer Form der Messvorrichtung,

Figur 2 eine Aufsicht auf die Messvorrichtung gemäß Figur 1,

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Figur 3 und

Figur 4 vergrößerte Aufsichten von alternativen Leseköpfen gemäß den Figuren 1 und 2 und

Figur 5 eine Aufsicht auf eine zweite Form einer Messvorrichtung.

Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 ist erfindungsgemäß eine Basis 10 mit Führungsschienen 11 vorgesehen, wobei die Räder 12 eines Wagens 13 über diese Schienen 11 laufen. Der Wagen 13 ist in der Lage, seitlich auf den Wagenachsen 14, mit denen gegenüberstehende Räderpaare 12 verbunden sind, zu gleiten. Auf dem Wagen befindet sich eine Fläche 15, auf welcher ein zu messender Gegenstand aufgebracht werden kann. Die Unterseite der Fläche 15 trägt ein reflektierendes Gitter 16 mit über Kreuz angeordneten Linien, wovon ein Teil in Figur 2 dargestellt ist. Das Gitter hat die gleichen Dimensionen wie das brauchbare Gebiet der Fläche 15 und umfaßt zwei Gruppen von dicht aneinander angeordneten parallelen Linien, wobei die beiden Gruppen von Linien im rechten Winkel zueinander stehen. Auf einem starren StUtzarm 17 oberhalb der Basis 10 befindet sich eine Sonde 18 und mit der Basis 10 unterhalb dea Wagens ist eine Sockelplatte 19 verbunden, die zwei Leseköpfe trägt. Die Achse der Sonde 18 definiert einen Indexpunkt, der sich in der Ebene der Leseköpfe befindet.

Wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, ist der Wagen 13 längs der «inen Achse auf den Führungsschienen 11 beweglich und ebenfalle auf den Achsen 14 in Richtung einer senkrecht dazu stehenden Achse beweglich. Die Mittel zum Bewegen und Ausrichten des Wagens sind nicht im Einzelnen dargestellt und es sind hierfür viele alternative Anordnungen möglich.

Figur 3 zeigt eine vergrößert· Aufsicht auf die Sockelplatt· der Figuren 1 und 2. Wie bereits erwähnt trägt die Sockelplatt« 19 zwei Leseköpfe 21 und 22. Der Lesekopf 21 ist

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derjenige, der verwendet wird, um Bewegungen des Wagens parallel zur Y-Achse aufzufinden und umfaßt ein Gitter mit dicht aneinander angeordneten parallelen Linien 23 mit dem gleichen Zeilenabstand wie derjenige des kreuzweise angeordneten Linien- bzw. Strichgitters 16. Die Linien 23 erstrecken sich senkrecht zur Y-Achse und sind um die Y-Achse zentriert. Der andere Lesekopf 22, der derjenige ist, der verwendet wird, um Bewegungen des Wagens parallel zur X-Achse aufzufinden, besitzt ein Gitter mit dicht aneinander angeordneten parallelen Linien 24 mit dem gleichen Zeilenabstand wie das Linien- bzw. Strichgitter 16 mit kreuzweise angeordneten Linien. Die Linien 24 erstrecken sich senkrecht zur X-Achse und sind um die X-Achse zentriert. Jeder Lesekopf umfaßt ebenfalls eine Lichtquelle und lichtempfindliche Detektoren. Solche Leseköpfe gehören zu demjenigen Typ, der häufig bei Meßsystemen mit zwei Gittern verwendet wird und sie werden nicht im Einzelnen beschrieben. In ähnlicher Weise ist die elektrische Schaltung, die erforderlich ist, auf die Ausgabedaten der Leseköpfe anzusprechen, an sich bekannt. Da die Linien 23 und 24 den gleichen Zeilenabstand wie diejenigen des Gitters 16 mit kreuzweise angeordneten Linien aufweisen, müssen die Gitter der beiden Leseköpfe etwas abgeschrägt sein, um den erforderlichen Perlmutt-Randeffekt zu erzeugen. Die beiden Gruppen von Gittern können gemäß einer alternativen AusfUhrungsform parallele Linien mit einem geringfügig unterlichen Zeilenabstand aufweisen oder sie können Linien tragen, die jeweils durch einen Viertel—Zeilenabstand abgestuft sind.

Die Sonde 18 sollte vorzugsweise in senkrechter Richtung einstellbar sein, so daß sie dicht an die Oberfläche des zu messenden Gegenstand herangebracht werden kann. Sie kann in Form einer optischen Zielvorrichtung mit Fadenkreuz vorliegen. Jeder der beiden Leseköpfe kann derart angeordnet seil), daß die aufzuzeichnende Indexmarkierung innerhalb des Ge-

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biets des Lesekopfes liegt, wie in Figur 4 dargestellt ist.

Wenn die Leseköpfe wie oben angegeben hinsichtlich der Indexmarkierung angeordnet sind, werden die Fehler aufgrund einer falschen Ausrichtung des Wagens durch Drehung um eine senkrechte Achse auf ein Minimum vermindert.

Figur 5 erläutert eine alternative Ausführungsform der Erfindung, wobei die Fläche 15 über die Basis 10 beweglich angeordnet ist und ihre Ausrichtung mittels eines Pantographs beibehalten wird, der zwei Paare parallel zueinander angeordneter Verbindungen 25 und 26 aufv/ei st. Das eine Verbindungspaar 25 ist mit dem einen Ende der Fläche 15 verbunden, während das andere Verbindungspaar 26 mit der Basis 10 verbunden ist.

Anstelle der fixierten Sonde und der fest angeordneten Leseköpfe und einer beweglichen Fläche gemäß obiger Beschreibung kann die Fläche in ihrer Lage fest angeordnet sein. Es kann dann ein geeigneter starrer Rahmen verwendet werden, um die Sonde und die Leseköpfe zu tragen, der so angeordnet ist, daß er sich bewegen kann unter Aufrechterhaltung der Ausrichtung zwischen den Lesekopfgittern und dem Gitter aus kreuzweise übereinanderliegenden Linien.

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Claims

2945Ί7§

Patentansprüche

MeBvorrichtung, insbesondere zur linearen Vermessung von Flächengebilden, gekennzeichnet durch eine Fläche (15) zum Aufbringen eines zu messenden Gegenstandes, einem optischen Gitter (16), das sich über das brauchbare Gebiet der Fläche (15) erstreckt, wobei das Gitter aus zwei Gruppen von eng nebeneinander angeordneten parallelen Linien bzw. Strichen besteht, die sich senkrecht zu zwei Achsen in einem bekannten Winkel zueinander erstrecken, eine Stützvorrichtung, die bezüglich der Fläche (15) in einer Ebene beweglich ist, welche die beiden Achsen enthält, und eine Sonde (18) trägt, die oberhalb der Fläche (15) angeordnet ist, sowie einem ersten (21) und einem zweiten (22) Lesekopf, die von der Stützvorrichtung getragen werden und jeweils ein Index-Gitter (23,24) sowie eine Lichtquelle und einen lichtempfindlichen Detektor umfassen, welche zueinander derart angeordnet sind, daß sie mit dem optischen Gitter zusammenarbeiten und elektrische Signale, welche Bewegungen eines Indexpunktes anzeigen, ableiten, wobei diese in der Ebene der Index-Gitter und auf der Achse der Sonde angeordnet sind, die bezüglich der Fläche (15) in einer Richtung parallel zu der einen oder anderen der beiden Achsen sich befindet, wobei das Index-Gitter (23) des ersten Lesekopfes (21) eine Gruppe dicht aneinander angeordneter paralleler Linien trägt, die im wesentlichen senkrecht zu einer der Achsen und zentriert zu dieser Achse ausgerichtet sind und wobei das Index-Gitter (24) des zweiten Lesekopfes (22) eine Gruppe dicht aneinander angeordneter paralleler Linien trägt, die im wesentlichen senkrecht zu der anderen Achse und zentriert um diese andere Achse ausgerichtet sind.

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TED
2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Achsen senkrecht zueinander angeordnet stehen.
3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Gitter ein unter der Fläche (15) befindliches reflektierendes Gitter darstellt.
4. Meßvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trägervorrichtung vorgesehen ist, die die Sonde (18) und die Leseköpfe (21,22) trägt und daß ein Wagen (13) vorgesehen ist, der über die Fläche (15) in Richtungen parallel der beiden Achsen beweglich ist.
5. Meßvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pantograph mit zwei Paar paralleler Verbindungen (25, 26) vorgesehen ist, die die Fläche (15) mit dem Stützgerüst (10) verbindet, um die Ausrichtung der Leseköpfe zu gewährleisten.

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