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Prüfvorrichtung für einen Schwenkspiegel, insbesondere
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für einen stabilisierten Schwenkspiegel im Spiegel kopf eines Periskops
Prüfvorrichtung
für einen Schwenkspiegel, insbesondere für einen stabilisierten Schwenkspiegel im
Spiegelkopf eines Periskops.
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Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung für einen Schwenkspiegel,
insbesondere für einen stabilisierten Schwenkspiegel im Spiegelkopf eines Periskops,
der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.
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In bestimmten Einsatzbereichen von Schwenkspiegeln, z.B. bei Anordnung
im gemeinsamen Ausblickkopf für ein Zielfernrohr und einen opto-elektronischen Entfernungsmesser,
ist eine exakte und lagerichtige Spiegelbewegung eine zwingende Voraussetzung. Es
besteht daher die Notwendigkeit, den gewünschten Bewegungsablauf des montierten
Schwenkspiegels zu prüfen, um ggf. ihn selbst oder seine Schwenkachse zu justieren
und seine räumliche Ausrichtung zu verschiedenen optischen Bezugsachsen sicherzustellen.
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Es sind sogenannte Autokollimatoren bekannt, mit welchen eine winkelgerechte,
z.B. parallele oder rechtwinklige Ausrichtung verschiedener Teile zueinander möglich
ist. Ein solcher Autokollimator weist ein Autokollimationsfernrohr und mindestens
einen Fixspiegel auf, dessen plane Spiegelfläche auf das Autokollimationsfernrohr
ausrichtbar ist. Der oder die Fixspiegel werden an den auszurichtenden Teilen vorübergehend
befestigt. Eine Lichtquelle im Autokollimationsfernrohr beleuchtet eine dort angeordnete
Kollimator-Strich-
platte. Das von der Kollimator-Strichplatte ausgehende
Lichtbündel gelangt über ein Objektiv zum Fixspiegel, wird an dessen Spiegeifläche
reflektiert und gelangt zurück zum Objektiv, das die Kollimator-Strichplatte auf
einer Okular-Strichplatte abbildet. Die Lage der Abbildung der Kollimator-Strichplatte
zur Teilung der Okular-Strichplatte ist ein Maß für die Ausrichtung der Teile.
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Ein solcher Autokollimator läßt in Anwendung auf einen Schwenkspiegel
zwar die Prüfung der Ebenheit und der Ausrichtung eines solchen Schwenkspiegels
in einer bestimmten festen Position zu, ist aber nicht zur Prüfung des exakten Bewegungsablaufes
des Schwenkspiegels braucht bar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Prüfvorrichtung der
eingangs genannten Art zu schaffen, welche ein Vermessen des Bewegungsablaufs eines
Schwenkspiegels in einfacher und vor allem zeitsparender Weise ermöglicht.
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Diese Aufgabe ist bei einer Prüfvorrichtung der im Oberbegriff des
Anspruchs 1 definierten Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil
des Anspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung hat den Vorteil, daß nach einmaligem
Einbringen des Schwenkspiegels in die Prüfvorrichtung und Ausrichten seiner Schwenkachse
innerhalb der Prüfvorrichtung die Spiegelbewegung über den gesamten Schwenlcbereich
exakt vermessen werden kann.
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Eine Abweichung aus einer gewünschten Bewegungsrichtung, z.B. eine
seitliche Abweichung von dem Lotablauf des Scllwenkspiegels, kann in jeder Schwenkposition
des Schwenkspiegels schnell und sehr genau festgestellt
werden.
Dabei ist cs ausrcichend, den Bewegungsablauf diskontinuierlich, also punktweise,
zu prüfen. Bei entsprechend feiner Teilung der Spiegelflächenabschnitte des Fixspiegels
oder bei entsprechend großem Bildfeldwinkel des Autokollimationsfernrohrs ist auch
eine kontinuierliche bzw. quasikontinuierliche Vermessung möglich. Die Messung kann
auf engstem Raum durchgeführt werden. Die Prüfzeit ist extrem klein. Eine Justierung
des Schwenkspiegels in seiner Aufhängung ist ohne Trennung von der Prüfvorrichtung
möglich, so daß nach evtl.
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erforderlicher Justierung des Schwenkspiegels sich ohne Zeitverlust
und ohne Montageaufwand ein weiterer Prüf-Vorgang anschließen kann. Da in der Prüfvorrichtung
nur feststehende Bauelemente vorhanden sind, ergibt sich nach einmaliger Justierung
der Prüfvorrichtung eine hohe Langzeitstabilität.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den
Ansprüchen 2 bis 6, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird.
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Dic Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
im folgenden näher boschieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Prüfvorrichtung
bei eingesetztem Schwenkspiegel in schematischer Darstellung, Fig. 2 einen Längsschnitt
eines Autokollimationsfernrohrs der Prüfvorrichtung gemäß Fig.l in schematischer
Darstellung, Fig. 3 ein sich durch optische Überlagerung ergebendes Bild einer Kollimator-Strichplatte
und einer Okular-Strichplatte in dem Autokollimationsfernrohr gemäß Fig. 1 und 2,
schematisch
dargestellt, Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Fixspiegels mit Spiegelgehäuse
und Justierspiegel der Prüfvorrichtung gemäß Fig. 1.
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Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Prüfvorrichtung für einen Schwenkspiegel
10 dient insbesondere der Vermessung und Kontrolle des Bewegungsablaufs des Schwenkspiegels
10 innerhalb seines Schwenkbereichs. Solche Schwenkspiegel, bei welchen die Forderung
nach einem exakten Bewegungsablauf, z.B. Lotablauf, bestehen, finden sich z.B. in
Periskop-Spiegelköpfen, die gleichzeitig zum Umlenken des Strahlengangs von opto-elektronischen
Entfernungsmessern dienen. Zur Anderung der Ausblickrichtung werden die Schwenkspiegel
um eine vertikale und/oder horizontale Schwenkachse geschwenkt.
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Die Prüfvorrichtung weist ein Autokollimationsfernrohr 11 und einen
Fixspiegel 12 mit auf das Autokollimationsfernrohr 11 ausgerichteter Spiegelfläche
24 auf.
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Der Schwenkspiegel 10 wird in die Prüfvorrichtung derart eingebracht,
daß er sich im Strahlengang zwischen Autokollimationsfernrohr 11 und Fixspiegel
12 befindet, wobei letztere im wesentlichen rechtwinklig zueinander ausgerichtet
sind.
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Der Aufbau eines Autokollimationsfernrohrs 11 ist bekannt und in Fig.
2 lediglich der Vollständigkeit halber schematisch dargestellt. Ein Objektiv 18
projiziert in bekannter Weise eine über ein Grünfilter 14, einen Kondensor 15 von
einer Lampe 13 beleuchtete Rollimator-Strichplatte 16 über einen Teilerwürfel 17
ins Unendliche. Das von dem Objektiv 18 ausgehende Lichtbündel wird von der Spiegelfläche
24 des Fixspiegels 12 in das Objektiv 18 zurück reflektiert und von diesem
auf
einer Okular-Strichplatte 20 abgebildet. Diese Abbildung der Kollimator-Strichplatte
16 wird durch ein Okular 19 betrachtet. Ein durch das Okular 19 sehender Betrachter
sieht nunmehr in optischer Überdeckung die Okular-Strichplatte 20 und die Abbildung
der ollimator-Strichplatte 16. Eine solche optische Überdeckung bei ausgerichtetem
Fixspiegel 12 ist in Fig. 3 schematisch dargestellt.
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Die Olcular-Strichplatte 20 weist zwei im Abstand voneinander angeordnete
parallele Strichlinien auf, deren gegenseitiger Abstand die zulässige Toleranz der
Spiegelabweichung von der exakten Ausrichtung vorgibt. Diese Strichlinien sind in
Fig. 3 ausgezogen dargestellt und mit 21, 22 bezeichnet. Die Kollimator-Strichplatte
16 weist eine einzige Strichlinie auf, die bei optischer Überdeckung der beiden
Strichplatten sich längs der parallelen Strichlinien 21, 22 der Okular-Strichplatte
20 erstreckt und zu diesen parallel ist. Diese von der Strichlinie der Kollimator-Strichplatte
16 in dem optischen Bild erzeugte Linie ist in Fig. 3 liniert gezeichnet und durch
die Bezugszahl 23 kenntlich gemacht.
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Die im wesentlichen quer zur Achse 27 des Autokollimationsfernrohrs
11 ausgerichtete Spiegelfläche 24 des Fixspiegels 12 weist eine Vielzahl, hier sieben,
von planen Spiegelflächenabschnitten 25 auf, die derart aneinander gereiht und zueinander
geneigt sind, daß der Querschnitt der Spiegelfläche 24 - in Richtung der Achse 27
des Autokollimationsfernrohrs 11 gesehen -einen einwärts geneigten Polygonzug bildet
(Fig. 1 und 4). Die Normalen der planen Spiegelflächenabschnitte 25 laufen dabei
aufeinander zu und liegen in einer oder mehreren parallelen Ebenen, die parallel
zu einer durch die Achse 27 des Autokollimationsfernrohrs 11 hindurchgehenden Ebene
ausgerichtet sind. Die Spiegelflächenab-
schnitte 25 sind als langgestreckte
Rechtecke ausgebildet, deren Längsseiten 26 quer zur Achse 27 des Autokollimationsfernrohrs
11 ausgerichtet sind und die mit ihren Längsseiten 26 aneinanderliegen. Alle Spiegelflächenabschnitte
25 weisen die gleichen Abmessungen auf und schließen den gleichen stumpfen Neigungswinkel
miteinander ein. Der Neigungswinkel gibt den Prüf-Schrittwinkel für den Schwenkspiegel
10 vor, d.h. den Winkel, um welchen der Schwenkspiegel 10 bei der Vermessung seines
Bewegungsablaufs schritt- oder stufenweise geschwenkt werden muß. Dieser Prüf-Schrittwinkel
ist gleich der Differenz aus einem rechten Winkel (900) und dem halben Neigungswinkel
der Spiegelflächenabschnitte 25. Anders ausgedrückt schließen die auf den Spiegelflächenabschnitten
25 errichteten Normalen einen Winkel miteinander ein, der gleich dem doppelten Prüf-Schrittwinkel
des Schwenkspiegels 10 ist.
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Wie Fig. 4 zeigt, ist der Fixspiegel 12 in einem Spiegelgehäuse 28
fest angeordnet. Zur Ausrichtung des Fixspiegels 12 und des Autokollimationsfernrohrs
11 zueinander ist an dem Spiegelgehäuse 28 eine Paßaufnahme 29 in einer vorbestimmten
Ausrichtung zur Spiegelfläche 24 vorgesehen. In diese Paßaufnahme 29 kann ein Justierspiegel
30 eingesetzt werden, mit Hilfe dessen das Spiegelgehäuse 28 und damit die Spiegelfläche
24 des Fixspiegels 12 exakt zur Achse 27 des Autokollimationsfernrohrs 11 ausgerichtet
werden kann. Nach erfolgter Ausrichtung wird der Justierspiegel 30 wieder entfernt.
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Üblicherweise ist der Schwenkspiegel 10 mit seiner Schwenkachse 31
(Fig. 1) in einem der Übersichtlichkeit halber hier nicht dargestellten Gehäuse
angeordnet. In diesem Fall kann das Spiegelgehäuse 28 als Adapter derart ausgebildet
sein, daß beim Aufsetzen des Gehäuses mit Schwenkspiegel 10 auf das Spiegelgehäuse
28 in ei-
ner vorgegebenen Position der Schwenkspiegel 10 sich
in richtiger Relation zu dem Fixspiegel 12 befindet.
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Ein solcher Adapter kann selbstverständlich auch ein gesondertes Bauteil
bilden, in welches dann sowohl das Spiegelgehäuse 28 als auch das den Schwenkspiegel
10 enthaltene Gehäuse in vorgesehenen Paßaufnahmen lagegerecht eingesetzt werden
können.
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Der Prüfvorgang eines Schwenkspiegels läuft in folgender Weise ab:
Das Autokollimationsfernrohr 11, der Fixspiegel 12 und der Schwenkspiegel 10 werden
mit Hilfe eines hier nicht dargestellten Adapters in eine in Fig. 1 dargestellte
Zuordnung zueinander gebracht. Mit Hilfe des in die Paßaufnahme 29 eingeschobenen
Justierspiegels 30 wird bei eingeschalteter Lampe 13 des Autokollimationsfernrohrs
11 der Adapter mit dem darin fixierten Spiegelgehäuse 28 und dem Schwenkspiegel
10 zu dem Autokollimationsfernrohrs 11 oder umgekehrt ausgerichtet. Dabei wird der
Adapter - und damit der im Spiegelgehäuse 28 liegende Fixspiegel 12 - so lange verschoben,
bis die Strichlinie 23 in Fig. 3 exakt in der Mitte zwischen den beiden Strichlinien
21, 22 liegt. Nunmehr wird der Schwenkspiegel 10 stufenweise über seinen gesamten
Schwenkbereich geschwenkt, wobei in jeder Schwenkposition, im vorliegenden Beispiel
sind sieben Schwenkpositionen vorgesehen, geprüft wird, ob die von der Autokollimator-Strichplatte
16 erzeugte Strichlinie 23 sich in dem Bereich zwischen den beiden von der Okular-Strichplatte
erzeugten Strichlinien 21, 22 befindet.
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Solange dies der Fall ist, liegt der Bewegungsablauf des Spiegels
innerhalb der vorgeschriebenen Toleranzgrenzen. Schiebt sich die Strichlinie 23
aus diesem Bereich seitlich hinaus und über eine der beiden Strichlinien 21, 22
hinweg, so ist dies ein Zeichen für eine
unzulässige seitliche
Abweichung der Spiegelbewegung von dem vorgeschriebenen Lotablauf. Der Schwenkspiegel
10 muß neu justiert werden, wobei er in der Prüfvorrichtung verbleiben kann. Anschließend
wird der Bewegungsablauf des nachjustierten Schwenspiegels 10 neu geprüft und vermessen.
Durch Vorsehen einer Skalierung auf der Okular-Strichplatte 20 kann zusätzlich der
Grad der Abweichung der Spiegelbewegung angezeigt werden, so daß damit gleichzeitig
der Grad der erforderlichen Nachjustierung festgestellt werden kann.
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Die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung ist nicht auf das vorstehend
beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.
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So kann mit dieser Prüfvorrichtung nicht nur der Bewegungsablauf von
Schwenkspiegeln geprüft werden, sondern, wie ohne weiteres ersichtlich, auch der
Bewegungsablauf von allen schwenkbeweglichen optischen Umlenkelementen, wie z.B.
Prismen, Reflexionsflächen od. dgl..