DE3037246A1

DE3037246A1 - Verfahren zum ausmessen der lage eines index

Info

Publication number: DE3037246A1
Application number: DE19803037246
Authority: DE
Inventors: Wieland Dr. Feist; Dipl.-Phys. Franz DDR 6900 Jena Kebschull
Original assignee: Jenoptik Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1979-10-10
Filing date: 1980-10-02
Publication date: 1981-05-07
Also published as: DD146494A1; CH650333A5; US4355901A

Description

Verfahren zum Ausmessen der La,°:e eines Index

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum wiederholten Ausmessen der Lage eines zu Schwingungen angeregten Index in einem Intervall einer Te Hang, bei dem eine Impulszählung durch einen otartimpuls begonnen und einen Stopimpuls beendet und die Impulszählung mit der Frequenz des Ausmessens wiederholt wird. Das Verfahren ist insbesondere zur Winkelmessung mit geodätischen Instrumenten bestimmt. Es ist immer dann anwendbar, wenn ein Ableseindex an einem Pendel-lTeigungskompensator oder-Feigungsmesser angeordnet ist und zu unerwünschten 3cnwindungen angeregt wird.

Bekanntlich wird zur Stabilisierung der Ziellinie eines 5Tivellierinstrumentes oder des Index für die Vertikalwinkelanzeige in einem Theodolit ein Pendel verwendet, das die die Ziellinie beeinflussenden optischen Elemente trägt und trotz Dämpfungseinrichtung durch Windeinfluß und Bodenerschütterungen leicht in horizontale und vertikale Schwingungen versetzt wird, deren Frequenzen von der Länge des Stativs abhängen, auf dem sich das geodätische Instrument befindet, und deren Amplituten von der Intensität der Erregung abhängen.

Durch die Horizontalschwingungen wird das Pendel und damit der Index zu Schwingungen um die Pendelachse angeregt, so daß die Genauigkeit der Winkelmessung beeinträchtigt oder eine genaue Winkelmessung unmöglich gemacht wird. Das trifft insbesondere^ bei der objektiven Winkelmessung zu, bei der stets die augenblickliche Auslenkung des Index als Keßwert erfaßt, angezeigt, registriert und/oder weiterverarbeitet wird, so daß der mittlere Ablesefehler weit größer als bei der visuellen Anzeige ist. Zur Verminderung des mittleren Ablesefehlers sind eine '■/ielzahl objektiver Messungen durchzuführen, wodurch die Gesamtmeßzeit erheblich erhöht wird.

Es ist auch schon versucht worden, durch die Ausbildung des Pendels oder die Anordnung geeigneter Dämpfungsmittel den Einfluß von Fremdschwingungen zu reduzieren. Dadurch wurde jedoch

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entweder die Einspielgenauigkeit zu gering oder die Einspielzeit zu groß.

Durch die Erfindung soll ein neuer ¹^eg eingeschlagen werden, der die Nachteile der bekannten Lösungen vermeidet und den Einfluß von Fremd schwingungen- im wesentlichen auszuschalten gestattet.

Ausgehend von der Tatsache, daß die Frequenz der auf das Pendel wirkenden Fremdschwingungen nur von der Stativlänge bestimmt wird, net sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, durch die Herstellung einer Eeziehunr zwischen dem Vorgang des Ausmessens der Lage des Index im Intervall und den Ai'remdschwingungen den Einfluß dieser Fremdschwingungen ohne Rücksicht auf die Ausbildung und Dämpfung des Pendels zu eliminieren.

Ge-näß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Frequenz des Ausmessens geregelt und mit der Frequenz der Fremd schwingungen synchronisiert wird. Dabei kann die Frequenz des Ausmessens auch ein ganzzahliges oder anderes geeignetes Vielfaches der Frequenz der Schwingungen betragen. Die RegelT3.n_c: der Frequenz des Ausmessens kann von Hand oder automatisch erfolgen. Da. die objektive, optoelektronische Ausmessung der Lage eines Index in einem Teilungsintervall ohnehin wiederholt erfolgt, ist es möglich, die Anzahl der Messungen so zu wählen, daß der Mittelwert aus der Anzahl der Ausmessungen je Fremdschwingung dem wahren Meßwert zumindest sehr nahe kommt. Die Regelung kann mittels eines Regelgliedes von Eand oder mittels eines Schwinge mgs aufnehme rs automatisch erfolgen. Durch die Erfindung ist es erstmalig möglich, den Meßvorgang so zu beeinflussen, daß eine hohe Sinspielgenauigkeit und eine geringe Einspielzeit erreicht und daß der Einfluß von Fremdschwinrrungen vermieden wird.

Die Erfindung wird en Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

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BAD ORIGINAL

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?ig.1 eine optische Anordnung in einem Winkelmeßgerät, Fig. 2 ein Diagramm für die Frequenzregelung von Hand und Fig. 3 ein Diagramm, für die automatische Frequenzregelung.

In Fig.1 sind mit K-K und S-S die Kippachse "bzw. Stehachse eines in Teilen dargestellten Theodolits bezeichnet, dessen nit einer Teilung 26 versehener Höhenkreis 3 koaxial zur Tipp— achse Y-.K gelagert ist. Eine Lampe 1 beleuchtet, über einen Kondensor 2 die Ablesestelle des Höhenkreises 3, der ein Ablre— seindex 4 a.uf einen Träger 5 zugeordnet ist. Der Träger 5 ist an einem Pendel 6 befestigt, das mit einem Ereuzbandgelenk 7 en einem Gehäuseteil 8 des Theodolits aufgehängt ist..Der Index 4 und die Ablesestelle des Höhenkreises 3 werden über Prismen 9,10 ein Objektiv 11 und eine schwenkbare Planplatte 12 in die Ebene von Fotoempfängern 13 abgebildet, die auf einem gemeinsamen Träger 14 angeordnet sind. Die Planplstte 12 ist mit einer Teilung 15 versehenen Scheibe 16 a.uf einer zur Fippachse E-K parallelen Achse 17 befestigt, die in einem Lager 18 drehbar ist und ton einem Motor 19 angetrieben wird. Die Lampe 1 beleuchtet über Prismen 2ö,21 mit einem Teil ihres Lichtes einen Ausschnitt der Teilung 15 auf "der Scheibe 16, der sich vor dem H¹Otoempfanger 22 befindet. Der Index 4 wird über ein Prisma 2? und ein Objektiv 24 auf einen Differenz— fotoempf anger 25 abgebildet;'. "^KJAnstelle der Lampe 1 ka.nn auch eine Diode verwendet werden. *~ '-"

Die Planplatte 12 rotiert ständig und führt dabei den Index 4 sowie das Intervall der Teilung 26, in dem er sich befindet, ständig über die Fotoempfänger 13 hinweg. Dabei wird durch einen Intervallstrich'ein Startsignal und durch den Index 4 ein Stopsignal gegeben. Zwischen beiden Signalen formt der Differ— enzfotoempfänger 22 auf G-rund der sich vor ihm vorbeibewegenden Striche der Teilung 15 Impulse, deren Anzahl die Lage des Index 4 im jeweiligen Intervall der Kreisteilung 26 bestimmt xmä interpoliert. Außerdem wird ein Teil des Strahlenganges vom Index 4 zum· Differenzfotoempfänger 25 geleitet, der' in Abhängigkeit von der"Lage des Indexbildes 4 Impulse erzeugt, die

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einem Schwingungsaufnehmer (Fig.2) zugeführt werden.

In Fig. 2 ist ein Schwingungsaufnehmer 27 über einen Verstärker 28, der gleichzeitig einen Phasenschieber aufweist, mit einem Analog—Digital—handler 29 elektrisch verbunden. Ein Teiler oder Vervielfacher 30 für die Frequenz ist einerseits an den Wandler 29 und anderseits einen von Hand zu bedienenden Regler (Potentiometer) 31 angeschlossen. Vom Teiler 30 führt eine Verbindung über einen Sinuswandler (Tiefpaß) 32, einen Verstärker 33 zu einem Motor 34, der ein Planplattenmikrome— ter ähnlich dem in Fig. 1 dargestellten antreibt. Die Digitalwerte des Wandlers 29 werden über den Teiler 30 und den Sinuswandler 32 zur Änderung der Spannung des Motors 34 im Verstärker 33 benutzt. Ändert sich die Frequenz/des Pendels 6 (Fig.1), so muß das Potentiometer 31 verstellt werden. Da.durch werden die vom Teiler 30 gewandelten Signale geregelt und nachfolgend die Drehzahl des Motors verändert.

In Fig.3 treibt ein Motor 35 eine Zählscheibe 36 an, die mit lichtdurchlässigen Schlitzen 37 versehen ist. Durch jeweils einen dieser Schlitze 37 fällt das Licht von einer Lampe 38 auf einen Fotoempfänger 45 und erzeugt in diesem in Abhängigkeit von der Frequenz der Zählscheibe 36 Spannungsimpulse, die in einem Verstärker 39 verstärkt, über einen Teiler 40 einem phasenempfindlichen Frequenzregler 41 zugeführt werden. Der Frequenzregler 41 ist außerdem mit einem Signalaufnehmer 42 (Differenzfotoempfänger in Fig.1) über einen Verstärker 43 verbunden und erhält vom Teiler 40 wie vom Signalaufnehmer 42 elektrische Signale. Über einen Gleichspannungsverstärker 44 ist der Frequenzregler 41 an den Motor 35 angeschlossen. Den Verstärkern 39 und 43 kann jeweils ein Analog-Digital-Wandler nach; eordnet sein. Die mechanischen Schwingungen des Index 4 (Fig.1) werden durch den Signalaufnehmer 42 in elektrische Signale der Frequenz f. umgewandelt und über den Verstärker 43 dem Frequenzregler 41 zugeführt. Eine durch die Drehzahl des Motors 35 bestimmte Frequenz f , wird über die Zählscheibe 36, den Fotoempfänger 45 und den Verstärker 39 hergeleitet.

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Der Teiler 40 bewirkt durch Frequenzteilung eine Frequenz f ,

die der Frequenz f. entspricht und in den Frequenzregler 41 gelangt. Der Frequenzregler 41 erzeugt je nach der tfberein— Stimmung der Frequenzen f. und f an seinem Ausgang ein
Gleichspannungssignal zur Uaehsteuerung der Motordrehzahl.

Bei einer Gleichheit beider Frequenzen f. und f ergibt sich

ι ζ

eine Regelspannung 0.

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ORIGINAL INSP£CT£D

Claims

Patentansprüche;

Verfahren zum wiederholten Ausmessen der Lage eines zu Schwingungen angeregten Index in einem Intervall einer Teilung, "bei dem eine Impulszählung durch einen Start— ImPi¹Is begonnen und durch einen Stopimpuls "beendet und die Impulszählung mit der Frequenz des Ausmessens wiederholt wird, gekennzeichnet dadurch, daß die Frequenz des Ausmessens geregelt und mit der Frequenz der Schwingungen synchronisiert wird.

Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Frequenz des Ausmessens ein geeignetes Vielfaches
der Frequenz der Schwingungen beträgt.

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ORIGINAL INSPECTED