DE3315702A1

DE3315702A1 - Optische einrichtung und messverfahren zur benutzung mit einer laser-messeinrichtung

Info

Publication number: DE3315702A1
Application number: DE19833315702
Authority: DE
Inventors: Martin R. 06897 Wilton Conn. Hamar
Original assignee: Hamar M R
Current assignee: Hamar Laser Instruments Inc
Priority date: 1982-05-24
Filing date: 1983-04-29
Publication date: 1983-11-24
Anticipated expiration: 2003-04-30
Also published as: US4483618A; GB2121165A; GB2166548B; CA1189316A; GB2121165B; GB8524803D0; GB2166548A; DE3315702C2; GB8309194D0

Description

-8-Be s ehre!bung

Die Erfindung befaßt sich mit einer Laser-Meßeinrichtung und betrifft insbesondere eine Laser-Meßeinrichtung, mit welcher aus einem Abstand die Position eines Gegenstands gemessen wird·

Laser-Meßeinrichtungen sehen die Ablenkung eines Laser-Strahls um einen Winkel von genau 90 vor, indem sie ein Penta-Prisma benutzen, welches gedreht wird zum Schwenken einer flachen Ebene rechtwinklig zu dem Eingangs-Laser-Strahl. Solche Einrichtungen sind beschrieben in der US-PS 4- 297 OJI, auf deren gesamte Offenbarung 'hier Bezug genommen wird.

Insbesondere können die oben erwähnten Laser-Ausrichteinrichtungen einen einzigen Laser-Strahl benutzen zur Erzeugung einer Vielzahl von parallelen Ebenen an irgendeinem gewünschten Ort entlang der Laser-Strahl-Achse, wobei jede der Ebenen senkrecht zum Laser-Strahl liegt und diese infolge dessen wechselseitig zueinander paral-IeI verlaufen, wobei dies innerhalb sehr hoher Toleranzen möglich ist, das heißt, in der Größenordnung von kleinen Bruchteilen einer Bogen-Sekunde. Die parallelen Ebenen werden erzeugt, indem ein Penta-Prisma um 360 ° gedreht wird, wobei das Penta-Prisma den einfallenden Laser-Strahl um einen Winkel von 90 reflektiert.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Technik zur Messung des Abstands entlang der Laser-Strahl-Achse zwischen zwei Punkten auf einem Gegenstand unter Benutzung der oben erläuterten Laser-Ausrichteinrichtungen anzubieten.

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Erfindungsgemäß umfaßt eine Laser-Meßeinrichtung zur Messung des Abstands zwischen zwei Punkten auf einem Gegenstand entlang einer ersten Achse eine Laser-Quelle, ein Penta-Prisma-Modul, einen Schlitten, auf dem das Penta-Prisma gleitend verschiebbar ist, und eine Skala. Die Laser-Quelle liefert einen einfallenden Laser-Strahl im wesentlichen parallel zur ersten Achse. Der Penta-Prisma-Modul reflektiert den einfallenden Laser-Strahl um einen Winkel von 90°. Das Penta-Prisma-Modul ist drehbar zur

Iο Erzeugung einer Ebene im wesentlichen rechtwinklig zu dem einfallenden Laser-Strahl unter Ausnutzung des reflektierten Laser-Strahls. Der Schlitten bzw. Support, auf dem der Penta-Prisma-Modul angeordnet ist, ermöglicht die' Bewegung des Moduls im wesentlichen parallel zur ersten Achse, bis eine Ausrichtung des von dem Modul erzeugten reflektierten Strahls mit dem ersten der zwei Punkte festgestellt wird. Der Modul wird dann weiter bewegt, bis eine zweite Ausrichtung des reflektierten Strahls mit dem zweiten der zwei Punkte festgestellt wird. Eine Anzeigeeinrichtung wie ein Zeiger oder dergleichen, der mit dem Modul betriebsmäßig verbunden ist, zeigt auf der Skala die Orte des Moduls an, die zu der ersten und zweiten Ausrichtung führen. Der Abstand zwischen den zwei Punkten entlang der ersten Achse kann dann bestimmt werden aus den zwei Punkten auf der Skala.

Weiterhin ist erfindungsgemäß ein Verfahren zum Messen des Abstandes zwischen zwei Punkten auf einem Gegenstand entlang einer ersten Achse vorgesehen, bei dem ein von einer Quelle kommender Laser-Strahl in einem Penta-Prisma reflektiert wird zur Schaffung eines reflektierten Laser-Strahls senkrecht zu dem von der Quelle kommenden Laser-Strahl. Das Penta-Prisma wird dann im wesentlichen parallel zu dem von der Quelle kommenden Laserstrahl bewegt, bis eine erste Ausrichtung des reflektierten Laser-Strahls mit einem ersten der zwei Punkte festgestellt wird. Das Penta-Prisma wird dann weiter im wesentlichen parallel zu dem von der Quelle kommenden Laser-Strahl

-ΙΟΙ bewegt;, bis eine zweite Ausrichtung des reflektierten Laser-Strahls mit einem zweiten der zwei Punkte festgestellt wird. Die Positionen des Penta-Prisma-Moduls, die zu der ersten und zu der zweiten Ausrichtung führen, werden entlang einer Skala abgelesen, die im wesentlichen parallel zu dem von der Quelle kommenden Laser-Strahl angeordnet ist, wodurch der Abstand zwischen den zwei Punkten gemessen wird.

Wenn die Einrichtung in einer solchen Weise benutzt wird, sind Quellen für Meßfehler vorhanden, die - obgleich klein - von Bedeutung sein können, insbesondere im Hinblick auf die mit solchen Laser-Ausrichteinrichtungen erreichbare Präzision. Wenn beispielsweise die Position einer Kante eines Pestkörper-Gegenstands in der Mitte der ebenen Fläche, die die Kante bildet, gemessen werden muß, dann muß der Null-Teil oder Zentral-Teil des oben erwähnten optischen Detektors von dem genauen zu messenden Punkt versetzt sein aufgrund der körperlichen Ausdehnung des Detektors. Weiterhin ist es oftmals notwendig, die Position des Innenraums einer Bohrung oder einer anderen Hohlraumanordnung zu messen, die für den optischen Detektor körperlich nicht zugänglich ist. In solchen Fällen muß der Detektor an einem geeigneten Ort nahe der Bohrung positioniert werden und müssen die relativen Orte der Bohrung und des Detektors geschätzt und kompensiert werden. Beide Techniken werden zu einem begrenzenden Faktor für die Präzision und Genauigkeit, die mit Laser-Meßeinrichtungen erreichbar sind.

Weitere Meßfehler können in dem Fall erzeugt werden, wenn ein Gierungs- bzw. Viersetzungsfehler beim Ablesen vorhanden ist aufgrund einer abgeschrägten bzw. winkligen Versetzung des Schlittens, auf dem die Penta-Prisma-Anordnung bewegt wird. Insbesondere wird eine Bestimmung der relativen Stellung der erzeugten Ebene erreicht durch Ablesen von der erwähnten Skala. Die Skala kann irgendeine bekannte Positions-Anzeige-Einrichtung, wie

eine übliche graduierte Skala, ein Laser-Interferometer, ein Zahnstangentrieb oder dergleichen sein. Die Ebenen werden erzeugt und die Penta-Prisma-Anordnung entlang dem Schlitten bewegt, bis ein Null-Ausgang durch den zugeordneten Detektor erzeugt wird, zu welcher Zeit die Position der Penta-Prisma-Anordnung entlang der Skala registriert wird, indem der Ort einer an dem Penta-Prisma-Modul angebrachten Zeigerspitze oder eines Anzeigers auf der Skala untersucht bzw. festgestellt wird. Wenn der Schlitten, auf dem sich das Penta-Prisma bewegt, nicht genau geradlinig ist, kann ein Gierungsfehler bzw. Versetzungsfehler auftreten, aufgrund dessen die Zeigerspitze bzw. der Anzeiger einen falschen Ort auf der Skala anzeigt.

Aufgabe der Erfindung ist es somit weiterhin, die mit den oben erläuterten Laser-Meßeinrichtungen erreichbare Präzision und Genauigkeit zu steigern.

Erfindungsgemäß ist hierzu eine Fühlsonde vorgesehen, die im wesentlichen an irgendeinem Ort auf einem zu messenden Gegenstand leicht angeordnet werden kann und eine virtuelle Position des Detektors an irgendeinem gewünschten Ort liefert. Weiterhin ist ein Schiitten-Versetzungskompensator zur Kompensation irgendwelcher Nicht-Linearitäten in dem Schlitten für das Penta-Prisma-Modul vorgesehen.

Außerdem ist erfindungsgemäß ein Verfahren zur Verringerung des Meßfehlers in einer Laser-Ausrichteinrichtung vorgesehen, indem eine virtuelle Detektorposition an dem genauen, zu messenden Ort erzeugt wird. Überdies ist erfindungsgemäß ein Verfahren zur Kompensation einer Gierung bzw. Versetzung aufgrund von Nicht-Linearitäten in dem Penta-Prisma-Modul-Schlitten vorgesehen.

Erfindungsgemäß umfaßt eine optische Einrichtung zur Benutzung mit einem Laser im weiten Sinne einen optischen

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Detektor mit einem Targetpunkt, zumindest einen Spiegel und eine Sonde, die von dem optischen Detektor getrennt ist und an einem gewünschten Meßpunkt angeordnet werden kann. Der optische Detektor, der Spiegel und die Sonde sind relativ zueinander derart angeordnet, daß der Targetpunkt des optischen Detektors an dem gewünschten Meßpunkt virtuell lokalisiert ist, wenn die Sonde auf dem gewünschten Meßpunkt angeordnet ist.

IQ Gemäß einer wesentlichen Eigenschaft der optischen Einrichtung wird der virtuelle Punkt des Targetpunkts des optischen Detektors an dem gewünschten Meßpunkt durch Bewegungen der optischen Einrichtung im wesentlichen nicht beeinflußt, so lange die Sonde auf dem gewünschten Meßpunkt verbleibt. Dies wird erreicht, indem der Abstand zwischen einem gegebenen Punkt auf dem Spiegel und dem Ende der Sonde im wesentlichen gleich dem optischen Abstand zwischen dem gegebenen Punkt auf dem Spiegel und dem Targetpunkt gemacht wird. Die relativen Winkel der Sondenachse und der Achse des optischen Pfads müssen nicht auf irgendeinen besonderen Wert fixiert sein. Außerdem funktioniert die Einrichtung ebenso gut mit irgendeiner Zahl von Spiegeln.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung umfaßt die optische Einrichtung einen Kollimator zur Feststellung des Einfallswinkels des Laser-Strahls auf die Einrichtung. Der Kollimator umfaßt einen Strahlungs-Teiler, der zwischen dem Spiegel und dem ersten optischen Detektor angeordnet ist und einen ersten Anteil des Laser-Strahls zu dem optischen Detektor hindurchtreten läßt und einen zweiten Anteil des Laser-Strahls zu einer zweiten optischen Einrichtung über eine fokussierende Linse reflektiert. Der optische Detektor ist im wesentlichen im Brennpunkt der Linse angeordnet, wodurch der zweite optische Detektor den Einfallswinkel des Laser-Strahls auf die optische Einrichtung feststellen kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Peststellen des in Erscheinung tretenden Orts eines Laser-Strahls relativ zu einem gewünschten Target vorgesehen, bei dem zumindest ein Spiegel 'in einem vorgewählten Abstand von dem gewünschten Meßpunkt angeordnet wird, der Laser-Strahl von dem Spiegel weg reflektiert wird und der Ort des reflektierten Laser-Strahls relativ zu einem optischen Detektor festgestellt wird, der körperlich von dem gewünschten Meßpunkt entfernt und optisch von dem Spiegel getrennt ist, und zwar im wesentlichen um den vorgewählten Abstand.

Fundamentalerweise ist ein solcher optischer Detektor an dem gewünschten Meßpunkt virtuell lokalisiert, wenn ₁g der Spiegel in dem vorgewählten Abstand von dem gewünschten Meßpunkt angeordnet ist.

Erfindungsgemäß ist bei dem Meßverfahren weiterhin vorgesehen, daß der Einfallswinkel des Laser-Strahls auf den ersten optischen Detektor festgestellt wird. Der Einfallswinkel kann bestimmt werden, indem ein Strahlungsteiler zwischen dem Spiegel und der ersten optischen Einrichtung angeordnet wird, der einen ersten Anteil des Laser-Strahls zu dem ersten optischen Detektor hindurchtreten läßt und einen zweiten Anteil des Laser-Strahls zu einem zweiten optischen Detektor über eine fokussierende Linse reflektiert, und indem der zweite optische Detektor im wesentlichen im Brennpunkt der Linse angeordnet wird, so daß der zweite optische Detektor den Einfallswinkel feststellen kann.

Erfindungsgemäß umfaßt ein Versetzungs-Pehler-Kompensator zur Benutzung mit einer Laser-Meßeinrichtung ein Gehäuse, das im wesentlichen angrenzend an eine Skala in dem Meßsystem angeordnet wird, einen optischen Detektor mit einem Targetpunkt, zumindest einen Spiegel, der einen Laser-Strahl zu dem optischen Detektor reflektiert, und eine auf dem Gehäuse angeordnete Anzeigeeinrichtung,

wobei der optische Detektor und der Spiegel auf dem Gehäuse relativ derart angeordnet sind, daß der Abstand zwischen einem gegebenen Punkt auf dem Spiegel und der Anzeigeeinrichtung im wesentlichen gleich dem optischen Abstand zwischen dem gegebenen Punkt und dem Targetpunkt ist. Die oben mit Bezug auf den optischen Detektor erläuterten Prinzipien und Wirkungsweisen sind in gleicher Weise gültig für den Versetzungs-Fehler-Kompensator.

jQ Schließlich ist erfindungsgemäß ein Verfahren zum Feststellen eines Fehlers in der angezeigten Position auf einer Meßskala vorgesehen, der durch eine Anzeigeeinrichtung erzeugt wird, die auf einem drehbaren Penta-Prisma in -einer Laser-Meßeinrichtung betriebsmäßig angeordnet ist, in welcher das Penta-Prisma einen einfallenden Laser-Strahl im wesentlichen rechtwinklig zu dem einfallenden Laser-Strahl reflektiert, bei welchem Verfahren zumindest ein Spiegel in einem vorbestimmten Winkel und einem vorbestimmten Abstand relativ zu der angezeigten Position auf der Skala angeordnet wird, ein optischer Detektor mit einem Targetpunkt in einer vorbestimmten Position relativ zu dem Spiegel und der angezeigten Position angeordnet wird, das Penta-Prisma derart gedreht wird, daß der von dem Penta-Prisma reflektierte Laser-Strahl weiterhin von dem Spiegel reflektiert wird, und der Ort des durch den Spiegel reflektierten Laser-Strahls relativ zu dem optischen Detektor festgestellt wird, um dadurch den Fehler zu bestimmen. Das Anordnen der Elemente erfolgt derart, daß der Abstand zwischen einem gegebenen Punkt auf dem Spiegel und der angezeigten Position im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen dem gegebenen Punkt und dem Targetpunkt ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt:

Pig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Laser-Meßeinrichtung,

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer virtuellen Detektorsonde gemäß der Erfindung,

Pig. 3 eine scheraatische geometrische Konstruktion, die das Prinzip der virtuellen Detektorsonde gemäß der Erfindung veranschaulicht,

Pig. 4- einen schematischen Querschnitt, der eine mögliche Benutzung der in Pig. 2 dargestellten virtuellen Detektorsonde veranschaulicht,

Pig. 5 eine schematische Ansicht einer virtuellen

Detektorsonde gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Pig. 6 eine schematische Ansicht einer virtuellen

Detektorsonde gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

Pig. 7 eine weitere schematische geometrische Konstruktion, die das Punktionsprinzip der virtuellen

Detektorsonde veranschaulicht,

Pig. 8 eine schematische geometrische Konstruktion, die die Benutzung eines Kollimators in Verbindung mit der virtuellen Detektorsonde veran

schaulicht ,

Pig. 9a und 9"b eine schematische Darstellung des Prinzips des in Verbindung mit den virtuellen Detektorsonden verwendeten Kollimators,

Pig· 10 eine Draufsicht der in Pig. 1 dargestellten Laser-Meßeinrichtung, in der im Detail der .Fehler gezeigt ist, der durch eine Gierung bzw. Versetzung in dem Penta-Prisma-Modul erzeugt wird, und

Pig. 11 eine schematische Veranschaulichung des Schi itten-Versetzungs-Kompensators gemäß der Erfindung, der Versetzungsfehler, wie sie in Pig. dargestellt sind, feststellt und kompensiert.

Pig. 1 zeigt eine Laser-Meßeinrichtung gemäß der Erfindung zur Bestimmung des Abstandes entlang der X-Achse zwischen Target-Punkten 10 und 12 an besonderen Orten auf einem Festkörper-Gegenstand 14·. Die in Pig. 1 dargestellte besondere Einrichtung ist nur ein Ausführungsbeispiel. Einrichtungen und Verfahren gemäß der Erfindung eignen sich zur Anwendung bei vielen anderen Typen von Laser-Meß- und -Ausricht-Systemen, wie sie Fachleuten bekannt sind.

Die Laser-Meßeinrichtung umfaßt einen Laser 16, der einen Laser-Strahl 18 erzeugt, der für die nachfolgende Erläuterung als entlang der X-Achse erzeugt angenommen wird, wie dargestellt.

Das Ausrichtsystem umfaßt außerdem einen Penta-Prisma-Modul oder mehrere davon, wie es symbolisch bei den Punkten 20 und 20' dargestellt ist. Die tatsächliche Messung zwischen den Punkten 10 und 12 entlang der X-Achse wird auf einer Meßskala 22 ausgeführt, die im wesentlichen parallel zur X-Achse angeordnet ist.

Die Meßeinrichtung mißt den Abstand in X-Richtung zwischen den Punkten 10 und 12 in der folgenden Weise. Detektoren 24 und 26, die eine "Null"- oder Tot-Zentrum-Stellung eines an diese angelegten Ebenen Lichtstrahlbündels feststellen, werden so nahe an den Punkten 10 und 12 angeordnet, wie es körperlich möglich ist. Obgleich die Detektoren 24· und 26 als Vier-Quadranten-Typ dargestellt sind, können andere bekannte Typen von Detektoren benutzt werden.

Um den Abstand in X-Richtung zwischen den Punkten 10 und 12 zu messen, wird der Penta-Prisma-Modul 20 anfangs in der allgemeinen in der Pig. 1 gezeigten Nachbarschaft angeordnet und in einer Sichtung entlang der X-Achse ausgerichtet, während er um die X-Achse gedreht wird, so daß er eine Ebene 28 senkrecht zur Achse des Laser-Strahls

erzeugt. Die Position des Modul 20 entlang der X-Achse wird so eingestellt, daß ein Null-Ausgang vom Detektor erzeugt wird, wodurch die Ausrichtung damit angezeigt wird. Der Ort der Ebene 28 in der X-ßichtung kann infolgedessen bestimmt werden, indem die Position eines Markierungsglieds bzw. Anzeigers 21, das bzw. der an dem Modul 20 angebracht ist, auf der Meßskala 22 registriert wird. Nach Fig. 1 fällt bzw. zeigt der Anzeiger 21 auf den Punkt 30 auf der Meßskala 22.

Das Penta-Prisma 20 wird dann in der X-ßichtung auf einen (nicht gezeigten) Penta-Prisma-Modul-Schlitten auf den Laser 16 zu in die durch die Bezugsziffer 20' gezeigte allgemeine Nachbarschaft bewegt. Alternativ können getrennte Penta-Prismen benutzt werden. In einer ähnlichen Weise wird der Ort des Penta-Prismas derart eingestellt, daß die von ihm erzeugte Ebene 32 eine Null-Anzeige am Detektor 26 hervorruft. Die Stellung des Anzeigers 21' in der X-Richtung wird am Punkt 34 auf der Meß-Skala 22 abgelesen.

Bei Benutzung des Penta-Prisma-Moduls, wie es in der US-PS 4 297 031
und der Patentanmeldung der Anmelderin vom selben Tage mit der US-Priorität 24. Mai 1982, Aktenzeichen 381 079 (unser Aktenzeichen: H 154-0) beschrieben ist, ist es sichergestellt, daß wirklich flache, parallele Ebenen 28 und 32 geschwenkt bzw. erzeugt werden, die beide innerhalb extrem hoher Genauigkeit bzw. extrem enger Toleranzen senkrecht zur Laserstrahlachse 18 liegen.

Eine Quelle für Meßungenauigkeiten liegt bei der in der Fig. 1 dargestellten Einrichtung in der genauen Anordnung und in den körperlichen Abmessungen der Detektoren 24 und 26. Da der Detektor 24 nicht im Totpunkt am gewünschten Meßpunkt 10 angeordnet werden kann, muß der Benutzer die tatsächlichen körperlichen Abmessungen des Detektors kompensieren, indem er den Ort des Target-Punkts 10

bestimmt. Dies erfolgt typischerweise, indem einfach der Abstand des zu messenden Punkts (Punkt 10) vom Tot-Zentrum bzw. Tot-Punkt des Detektors, im Falle der Fig. 1, die Dimension bzw. der Abstand "d" abgezogen wird, um dadurch eine ersichtliche Messung der Position der Ebene 28 am Punkt 30' zu erzeugen. Im Falle der Messung des Target-Punkts 12, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, versucht der Benutzer einfach, das Zentrum des Detektors 26 mit dem Punkt 12 in X-Eichtung derart auszurichten, daß kein solcher Kompensationsfaktor für die Messung von Punkt 12 beachtet werden braucht.

Durch Bestimmung der Punkte 10 und 12 in der oben beschriebenen Weise wird ein gemessener Abstand D™ vom Punkt 30' zum Punkt 34 festgestellt, wie in Fig. 1 dargestellt. Jedoch kann der tatsächliche Abstand D^ zwischen den Punkten 10 und 12 von dem gemessenen Abstand abweichen aufgrund eines Fehlers S, bei der Bestimmung der besonderen Abmessungen des Detektors 24 oder bei dessen Anordnung nahe dem Punkt 10, und eines Fehlers £ aufgrund der entfernten Anordnung des Detektors 26 relativ zum Punkt 12. Der Fehler β kann entstehen entweder aufgrund einer ungenauen Ausrichtung des Detektors 26 mit dem Punkt 12 oder aufgrund der Tatsache, daß die Bohrung, in welcher der Punkt 12 gelegen ist, nicht exakt parallel zur Z-Achse liegt.

Die virtuelle Detektorsonde gemäß der Erfindung erlaubt eine Geradeaus-Feststelltechnik bzw. direkte Meßtechnik, die solche Fehler im wesentlichen beseitigt, indem ein virtueller Punkt eines Detektors an einem Punkt vorgesehen wird, der auf Abstand von dem tatsächlichen Ort von diesem liegt. Nach Fig. 2 umfaßt die virtuelle Detektorsonde 36 einen Hauptkörper 38 mit einem darin ausgebildeten Fenster 40, einem voll reflektierenden Spiegel 42, einem optischen Detektor 44 und einer Sonde bzw. einem Tastkopf 46. In dem Fall der in Fig. 2 dargestellten virtuellen Detektorsonde ist ein einzelner Spiegel 42 unter

-20-einem Winkel von 45° relativ zu den Achsen des Hauptkörpers 38 ¹^-Hd der Sonde 46 angeordnet. Wie es jedoch, anhand der weiteren Ausführungsformen der Erfindung klar wird, ist ein einzelner Spiegel unter einem Winkel von 45 relativ zu den Teilen des Hauptkörpers und der Sonde nicht erforderlich. Das einzige Erfordernis der virtuellen Detektorsonde gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Abmessungen R. und Ey im wesentlichen gleich sind. R,. ist der tatsächliche Abstand zwischen irgendeinem XO besonderen Punkt (das heißt Punkt 48) auf dem Spiegel und dem Targetpunkt (Totζentrum bzw. Totpunkt) des Detektors 44 und R ist der Abstand von demselben Punkt auf dem Spiegel zum Ende des Sondenteils 46.

Die virtuelle Detektorsonde 36 kann in Verbindung mit der in Fig. 1 dargestellten Meßeinrichtung in der folgenden Weise benutzt werden. Anstelle der Detektoren 24 oder 26, die nur mit Abstand relativ zu den gewünschten Meßpunkten 10 und 12 angeordnet werden können, wird die Spitze 50 des Sondenteils 46 an dem gewünschten Meßpunkt 10 oder 12 angeordnet und der Laser-Strahl 18 wird durch das Fenster 40 zum Spiegel 42 gerichtet. Die virtuelle Detektorsonde erzeugt eine virtuelle Stellung 52 des Detektors 44, wobei die virtuelle Stellung 52 einen Totpunkt am Punkt 50 der Spitze der Sonde aufweist. Wenn somit der Strahl 18 mit der virtuellen Stellung 52 auf Totpunkt ausgerichtet ist, dann wird auch eine Totpunkt-Anzeige vom Detektor 44 erzeugt. Mit anderen Worten, die tatsächliche Stellung des Detektors 44 kann als zu der virtuellen Stellung 52 projiziert gedacht werden. Somit kann ein optischer Detektor auf virtuelle Weise exakt angeordnet werden an den gewünschten Meßpunkten 10 oder 12 oder irgendeinem anderen Punkt, der andernfalls für einen Detektor körperlich nicht zugänglich wäre.

Die virtuelle Detektorsonde ist ihrer Funktion nach viel näher als eine einfache Reflexion eines Strahls 18 zu einer geeigneteren Stelle. Indem spezifischerweise die

Werte von R^ und Ry als im wesentlichen identisch gestaltet werden, wird eine perfekte Kompensation der Bewegung der Sonde um den Punkt 50 erzeugt, wie es anhand von Fig. 3 erläutert wird.

Fig. 3 ist eine symbolische Darstellung der in Fig. 2 gezeigten Anordnung. Wenn zuerst angenommen wird, daß die Achse der Sonde 46 anfänglich parallel zur X-Achse liegt und daß der Strahl 18 zu dem Targetpunkt 50 gerichtet ist, dann ist der Spiegel 42 unter 45° relativ zum Laser-Strahl 18 ausgerichtet, so daß der Laser-Strahl direkt zu dem Totzentrum-Punkt des Detektors 44 reflektiert wird. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel ist eine Drehung der virtuellen Detektorsonde um den Punkt 50 durch die Z-Achse (Bewegung in der X-Y-Ebene) gezeigt.

Dadurch erfolgt eine Translation der Sonde 46 zu dem Ort 46', eine winklige und räumliche Translation des Spiegels 42 in die Position 42' und eine zugeordnete Änderung des Abstands Ry in R'yi und eine Translation des Totzentrum-Punkts des Detektors 44 zu dem Ort 44'. Durch die winklige und räumliche Translation des Spiegels 42 in die Stellung 42' wird eine zugeordnete Translation des reflektierten Laser-Strahls zu dem Pfad 18' und eine zugeordnete Änderung des Abstands E, in R¹^ erzeugt.

Nach Fig. 3 ist der reflektierte Laser-Strahl 18' noch zu dem Totpunktteil 44' des Detektors gerichtet. Wenn somit die Werte von R. und Ry gleich sind (wie es in der Fig. 2 gezeigt ist), kompensiert die Translation des reflektierten Strahls 18' aufgrund der Drehung um den Punkt 50 vollständig die zugeordnete Translation des Totzentrum-Punkts 44', wobei die neuen Werte R\ und R'y ebenfalls gleich sind. Diese Analyse trifft in gleicher Weise zu für eine Drehung in irgendeiner Richtung um den Punkt 50, solange die Spitze 50 der Sonde fixiert ist.

Jedoch selbst eine kleine relative Translation der Laser-Strahl-Achse vom Punkt 50 führt dazu, daß der reflektierte Strahl 18 (oder 18') auf einen anderen Punkt als dem Totzentrum-Punkt 44 (oder 44') fällt. Dies ist exakt das

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gewünschte Ergebnis, da andernfalls der einfallende Laser-Strahl 18 nicht auf dem Target-Punkt 50 fallen würde, wenn sie relativ bewegt worden sind.

Die virtuelle Detektorsonde kann somit als eine Einrichtung angesehen werden, mit der ein optischer Detektor an die Spitze 50 des Sondenteils 46 projiziert werden kann, ohne daß ein Detektor an diesem Punkt körperlich angeordnet werden muß. Somit wird, indem die Detektor- ^q sonde 46 an irgendeinem Ort im Raum oder auf einer Oberfläche oder in einem Gegenstand angeordnet wird, der tatsächliche Detektor zu der bei 52, Fig. 2, angegebenen virtuellen Stellung projiziert.

Die Anwendung der virtuellen Detektorsonde bei der in Pig. 1 gezeigten Anordnung ist in Fig. 4 dargestellt. Die Sonde 46 kann tatsächlich bzw. körperlich in der den Targetpunkt 12 enthaltenden Bohrung angeordnet werden, wodurch die Sondenspitze 50 an dem Targetpunkt positioniert wird, um an diesem den virtuellen Detektor vorzusehen. So lange die Sondenspitze 50 an dem Meßpunkt bleibt, wird das Totzentrum des Detektors 44 zum Meßpunkt 12 projiziert, wobei eine Bewegung in irgendeiner Richtung um den Punkt 12 auf die Messung keinerlei Einfluß hat.

In den S¹Ig. 5 und 6 sind alternative Ausführungsformen einer virtuellen Detektorsonde gezeigt, die die gleichen Prinzipien enthalten, wie sie bei der in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsform verwendet worden sind. Infolgedessen werden die Unterschiede zwischen den alter nativen Ausführungsformen erläutert, während die obige Analyse ebenso für die alternativen Ausführungsformen gilt.

Als erstes braucht der Spiegel nicht notwendigerweise unter einem Winkel von 45° relativ zu dem Sondenteil und dem Hauptkörper der virtuellen Detektorsonde angeordnet

sein. Nach Pig. 5w3isteine virtuelle Detektorsonde 54 einen Winkel von mehr als 90° zwischen dem Hauptkörper 56 und dem Sondenteil 58 auf. Der Spiegel 60 ist unter einem solchen Winkel angeordnet, daß der einfallende Laser-Strahl 18, der durch ein Fenster oder eine Öffnung 62 hindurchgeht, auf den Spiegel derart einfällt, daß der Winkel zwischen einfallendem und reflektiertem Strahl überlicherweise kleiner als 90° ist, obgleich Winkel von mehr als 90 bei besonderen Ausrichtungen der Sonde 54

jQ erreichbar sind. Das einzige Erfordernis für die Sonde besteht darin, daß die Abstände R. und Ry im wesentlichen gleich sind, wobei R^ und Ry in gleicher Weise wie anhand von Pig. 2 definiert sind. Somit können die relativen Winkel zwischen dem Hauptkörper und den Sondenteilen so

■j^g ausgelegt werden, daß besondere geformte Gegenstände gemessen werden können.

Zum zweiten braucht die virtuelle Detektorsonde nicht auf einen einzigen Spiegel beschränkt sein. Es kann irgendeine Anzahl von Spiegeln, wie gewünscht, verwendet werden. Bei der in der Fig. 6 dargestellten Ausführungsform werden drei solcher Spiegel 64, 66 und 68 im Hauptkörper 70 verwendet. Der Abstand Ry wird in der gleichen Weise wie bei den ersten zwei Ausführungsformen bestimmt, jedoch muß der Abstand R. bestimmt werden, indem die Teilpfade R1-R3 addiert werden, um die gesamte Pfadlänge oder den optischen Abstand vom Spiegel 64 zur Oberfläche des Detektors 44 festzulegen. Da die gesamte Pfadlänge in eine kompakte Struktur "gefaltet" ist, ist die in Fig.

dargestellte Ausführungsform von Nutzen, wenn eine lange Sonde 72 erforderlich ist.

Die in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsformen können so kombiniert werden, daß eine ungerade Zahl von Spiegeln in dem Hauptkörper unter von 45° abweichenden relativen Winkeln angeordnet sind. Außerdem kann wenigstens einer der Spiegel so ausgerichtet sein, daß der optische Pfad dreidimensional, das heißt, aus der Ebene

«V * w

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der Zeichnung heraus verläuft, ohne daß die Funktionsweise der Sonde nachteilig beeinflußt wird.

Eine weitere Ausführungsform einer virtuellen Detektorsonde wird nachfolgend .anhand der Fig. 7 bis 9 erläutert. Fig. 7 veranschaulicht das Prinzip der virtuellen Detektorsonde in einer Weise, ähnlich der anhand der Fig. 3 veranschaulichten. Beide einfallenden Laser-Strahlen 18 und 19 sind zum Punkt 50 gerichtet und werden infolgedessen vom Spiegel 42 in der Weise reflektiert, daß die reflektierten Strahlen 18' und 19' beide zum Totzentrum des Detektors 44 gerichtet sind, wie es jeder einfallende Strahl, der zum Punkt 50 gerichtet ist, unabhängig von seiner Ausrichtung tut.

Wenn die Ausrichtung ebenso wie das Kreuzen des Strahls mit dem Punkt 50 festgestellt werden soll, kann die in Fig. 8 dargestellte Anordnung benutzt werden. Zusätzlich zum Spiegel 42 und Detektor 44 werden ein zusätzlicher Strahlungs-Teiler-Spiegel 74, eine sphärische Linse 76 und ein optischer Detektor 78 verwendet, die als ein Kollimator funktionieren. Insbesondere ist der Detektor 78 im Brennpunkt der Linse 76 angeordnet und ist die Linse 76 so ausgerichtet, daß ein Strahl, der eine vorbestimmte Ausrichtung und nur diese vorbestimmte Ausrichtung hat, auf den Totzentrum-Targetpunkt des Detektors 78 fällt. Nach Fig. 8 ist die Linse 76 so ausgerichtet, daß nur zum Strahl 18 parallel verlaufende Strahlen auf den Targetpunkt des Detektors 78 fallen. Zwischen der Linse 76 und dem Detektor 78 kann wahlweise ein Spiegel 80 angeordnet sein, um die Gesamtabmessung der Sonde zu verringern. Der optische Abstand zwischen dem Spiegel 42 und dem Detektor 78 sollte im allgemeinen Bereich der Abstände Ry und R, liegen, um beste Ergebnisse zu erzielen. Dieser Abstand muß jedoch in keiner Weise exakt sein.

Wie die Fig. 9a und 9b veranschaulichen, fallen aufgrund der Anordnung des Detektors 78 um Brennpunkt der Linse

alle parallel zu dem vorgewählten Strahl 18 verlaufenden Strahlen auf den Totzentrums-Punkt des Detektors 78» während alle anderen Strahlen, wie der Strahl 19? woandershin fallen. Fig. 8 veranschaulicht, daß beide Strahlen 18 und 19 eine Totzentrums-Anzeige am Detektor 44 aufgrund ihrer Ausrichtung zum Punkt 50 hervorrufen, während nur der vor-ausgewählte Strahl 18 auch eine Totzentrums-Anzeige am Detektor 78 erzeugt. Auf diese Weise ist die virtuelle Detektorsonde mit einem Kollimator kombiniert, um nicht nur das Schneiden des Strahls mit dem Punkt 50 sondern auch das Schneiden aus einer "besonderen Richtung festzulegen. Aufgrund der Kombination der virtuellen Detektorsonde mit dem Kollimator gemäß Fig. 8 kann nicht nur die richtige Stellung der Bohrung in 5¹Ig. 1 sondern auch leicht festgestellt werden, ob die Bohrung parallel zum Laser-Strahl liegt. Viele andere Anwendungsmöglichkeiten für die Kombination von virtueller Detektorsonde und Kollimator sind verwirklicht.

Eine weitere Anwendung der virtuellen Detektorsonde als ein Schlitten-Gier-Kompensator wird anhand der Fig. 10 und 11 erläutert. Fig. 10 ist eine Draufsicht auf eine in Fig. 1 dargestellte Anordnung. Das Penta-Prisma in der Stellung 20' wird um die Laser-Strahl-Achse gedreht, um die Ebene 32 zu erzeugen, und die Stellung des Penta-Prismas wird entlang der Laser-Strahl-Achse eingestellt, bis von dem Detektor am Target 12 eine Null-Anzeige erzeugt wird. Nach dem Ausrichten der Ebene 32 mit dem Target 12 wird die Stellung des Penta-Prisma-Moduls entlang der Laser-Strahl-Achse auf der Skala 22 mittels des Anzeigers 21', der an dem Penta-Prisma-Modul fixiert ist, abgelesen. Durch Ablesen der Stellung des Anzeigers 21' entlang der Skala 22 kann der relative Ort des Targetpunkts 12 entlang der Laser-Strahl-Achse bestimmt werden.

Das Penta-Prisma kann dann entlang einem symbolisch dargestellten Schlitten 85 in die Stellung 20 bewegt werden,

um dadurch die Position des Targetpunkts 10 zu bestimmen. Vie dargestellt hat das Penta-Prisma eine Gierung bzw. Versetzung erfahren entweder aufgrund einer Nichtlinearität im Schlitten 85 oder aufgrund einer ungenauen Anordnung des Penta-Prismas, wenn getrennte Penta-Prismen verwendet werden. Obgleich ein Versetzungsfehler aufgetreten ist, bleibt die Ebene 28 senkrecht zu dem Eingangs-Laser-Strahl 18, wie mehr im einzelnen in der oben erwähnten US-PS 4 297 O31

beschrieben ist. Aufgrund des Versetzungsfehlers liegt der Anzeiger 21 nicht in derselben Ebene wie die erzeugte Ebene 28. Somit zeigt der Anzeiger 21 eine Stellung des Targets 10 entsprechend dem Punkt 82 auf der Skala 22 an, während dem Targetpunkt der Punkt 84 auf der Skala tatsächlich entspricht, wobei der Punkt 84· in derselben Ebene wie die Ebene 28 liegt. Der Versetzungsfehler ist mit 6 dargestellt, was zu einem gemessenen Vert Dn* führt, der beachtlich verschieden von dem tatsächlichen Wert

D. sein kann.

Eine alternative Ausführungsform der virtuellen Detektorsonde kann angewendet werden, um solche Fehler in einer direkten Weise festzustellen und zu korrigieren. Nach Fig· 11 umfaßt ein Schlitten-Versetzungs-Kompensator 86 ein Gehäuse 88 mit einem Fenster 90 an einem Teil von diesem. In dem Gehäuse 88 und relativ zum Fenster 90 sind ein Spiegel 4-2 und ein Detektor 44- angeordnet, die beide den zugeordneten, anhand der Fig. 2 und 3 erläuterten Strukturen entsprechen. Der Spiegel 42 und der Detektor 44 sind in dem Gehäuse relativ zum Punkt 50 derart angebracht, daß ein gegebener Punkt auf dem Spiegel sich im gleichen Abstand vom Punkt 50 und vom Totζentrum des Targets 44 befindet, so daß fi. gleich Ry ist. Wenn dies der Fall ist, dann ist der Detektor 44 virtuell auf der Skala 22 angeordnet, wobei das Totzentrum des Detektors am Punkt 50 lokalisiert ist.

Im Betrieb wird der Schlitten-Versetzungs-Kompensator auf der Skala 22 derart angeordnet, daß der Punkt 50 mit dem Punkt 82, wie er durch den Anzeiger bestimmt ist, fluchtet. Indem das Penta-Prisma 20 gedreht wird, bis es den Strahl 18' erzeugt, der in den Kompensator 86 eintritt, wird ein Fehlersignal proportional zu irgendeinem Versetzungsfehler erzeugt. Jeder einfallende Laser-Strahl, der die Punkte 82 oder 50 kreuzt, erzeugt eine Null-Fehler-Anzeige am Detektor 44. Wenn jedoch das Penta-Prisma 20 den in Ii¹Xg. 10 gezeigten Versetzungsfehler aufweist, dann wird der von dem Benta-Prisma 20 erzeugte Laserstrahl 18' zum Punkt 84 auf der Skala

anstatt zu dem Punkt 82 gerichtet, und zwar aufgrund des Versetzungsfehlers. Der Fehler bzw. das Fehlersignal Λ wird durch den Detektor 44 erzeugt, wodurch eine direkte Anzeige des Versetzungsfehlers £. vorgesehen ist. Das Signal Δ kann umgekehrt zu dem Versetzungsfehler £ gerichtet werden, um dadurch den Fehler automatisch zu kompensieren.

Die Benutzung des oben beschriebenen Schlitten-Versetzungs-Kompensators ist sehr geeignet für eine extrem präzise und genaue Anzeige auf der Skala 22. Anstelle eines einfachen Drehens des Penta-Prismas, bis der Laser-Strahl auf die Skala auffällt, was zu einem relativ breiten Flecken auf der Skala 22 (und infolgedessen zu einer Verringerung der erreichbaren Genauigkeit des Systems) führt, kann durch Anordnen des Schlitten-Versetzungs-Kompensators 86 auf der Skala eine direkte und genaue Anzeige vom Detektor 44, die kennzeichnend für den Fehler in der durchgeführten Messung ist, direkt erhalten werden. Dies trifft selbst dann zu, wenn es körperlich nicht möglich ist, den Laser-Strahl 18 auf die Skala zu richten, aufgrund der besonderen Ausrichtung der Skala, einer Begrenzung des Drehwinkels des Penta-Prismas oder eines Hindernisses zwischen Penta-Prisma und Skala. In einem solchen Fall kann der Kompensator 86 leicht zur

-28-

Kompensation solcher Situationen angepaßt werden, indem die Techniken angewendet werden, die in Verbindung mit der virtuellen Detektorsonde beschrieben worden sind. Das heißt, die Abstände K. und Ry ebenso wie die Ausrichtung des Spiegels 4-2 und die Zahl der Spiegel können so eingestellt werden, daß der Detektor 44- von einem geeigneteren ürt aus auf die genaue Position auf der Skala projiziert wird.

IQ Die Präzision und Genauigkeit, die bei Verwendung der oben beschriebenen erfindungsgemaßen Techniken erreicht werden können, gehen weit über das hinaus, was bisher möglich war, obgleich die Benutzung der virtuellen Detektorsonde und des Schlitten-Versetzungs-Kompensators

!5 anhand der in Pig. 1 gezeigten Meßanordnung beschrieben worden sind, können die virtuelle Detektorsonde und der Schlitten-Versetzungs-Kompensator unabhängig in anderen Systemen benutzt werden, falls dies erwünscht ist.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

( 1.^Optische Einrichtung zur Benutzung mit einem Laser, gekennzeichnet durch einen ersten optischen Detektor mit einem Targetpunkt, zumindest einen Spiegel, der einen Laser-Strahl zu dem ersten optischen Detektor reflektiert, und eine Sonde, die von dem ersten optischen Detektor unabhängig ist und an einem gewünschten Meßpunkt angeordnet werden kann, wobei der erste optische Detektor, der Spiegel und die Sonde relativ zueinander derart angeordnet sind, daß der Targetpunlct des ersten optischen Detektors an dem gewünschten Meßpunkt virtuell lokalisiert ist, wenn die Sonde an dem gewünschten Meßpunkt angeordnet ist.

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2. Optische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der virtuelle Ort des Targetpunkts des ersten optischen Detektors an dem gewünschten Meßpunkt von Bewegungen der optischen Einrichtung im wesentliehen unbeeinflußt ist, so lange die Sonde an dem gewünschten Meßpunkt bleibte

3. Optische Einrichtung zur Benutzung mit einem Laser, gekennzeichnet durch einen ersten optischen Detektor mit einem Targetpunkt, zumindest einen Spiegel, der einen Laser-Strahl zu dem ersten optischen Detektor reflektiert, und eine Sonde, die von dem ersten optischen Detektor getrennt ist und an einem gewünschten Meßpunkt angeordnet werden kann, wobei der Abstand zwischen einem gegebenen Punkt auf dem Spiegel und dem Ende der Sonde im wesentlichen gleich dem optischen Abstand zwischen dem gegebenen Punkt und dem Targetpunkt ist.

4·. Optische Einrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß der Targetpunkt des ersten optischen Detektors an dem gewünschten Meßpunkt virtuell lokalisiert ist, wenn die Sonde auf dem Target angeordnet ist, wobei der virtuelle Ort des Targetpunkts auf dem gewünschten Meßpunkt bei Bewegungen der optischen Einrichtung im wesentlichen unbeeinflußt ist, so lange die Sonde auf dem gewünschten Meßpunkt verbleibt.

5. Optische Einrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Spiegel vorgesehen sind.

6. Optische Einrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Spiegel vorgesehen ist.

7· Optische Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand zwischen dem gegebenen Punkt und dem Ende der Sonde im allgemeinen entlang einer ersten Achse und der optische Abstand im

allgemeinen entlang einer zweiten Achse gegeben sind, wobei der Winkel zwischen der ersten und der zweiten Achse näherungsweise 90° beträgt.

8. Optische Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem gegebenen Punkt und dem Ende der Sonde im allgemeinen entlang einer ersten Achse und der optische Abstand im allgemeinen entlang einer zweiten Achse gegeben sind, und daß der Winkel zwischen der ersten und der zweiten Achse wesentlich größer als oder kleiner als 90° ist.

9. Optische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen Kollimator zur Feststellung des Einfallswinkels des Laser-Strahls auf die Einrichtung.

10. Optische Einrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Kollimator einen Strahlungs-Teiler-Spiegel umfaßt, der zwischen dem einen Spiegel und dem ersten optischen Detektor angeordnet ist und einen ersten Anteil des Laser-Strahls zu dem ersten optischen Detektor hindurchtreten läßt und einen zweiten Anteil des Laser-Strahls zu einem zweiten optischen Detektor über eine fokussierende Linse reflektiert und daß der zweite optische Detektor im wesentlichen im Brennpunkt dieser Linse angeordnet ist, so daß der zweite optische Detektor den Einfallswinkel des Laser-Strahls auf die optische Einrichtung feststellen kann.

11. Verfahren zum Feststellen des offensichtlichen Orts eines Laser-Strahls relativ zu einem gewünschten Meßpunkt, dadurch gekennzeichnet, daß

(i) zumindest ein Spiegel in einem vorgewählten Abstand von dem gewünschten Meßpunkt angeordnet wird,

(ii)' der Laser-Strahl von diesem Spiegel reflektiert

wird, und

(iii·) der Ort des reflektierten Laser-Strahls relativ zu einem ersten optischen Detektor festgestellt wird, der körperlich von dem gewünschten Meß-

• punkt entfernt und optisch von dem Spiegel im ■ wesentlichen um den vorgewählten Abstand getrennt ist.

IQ 12ο Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste optische Detektor an dem gewünschten Meßpunkt virtuell lokalisiert ist, wenn der Spiegel um den vorgewählten Abstand von dem gewünschten Meßpunkt entfernt angeordnet ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Reflektierens das Reflektieren des Laser-Strahls von einem einzigen Spiegel umfaßt.

14·. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß 'der Schritt des ßeflektierens das Reflektieren des Laser-Strahls durch mindestens zwei Spiegel umfaßt·.

15· Verf.ahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfallswinkel des Laser-Strahls auf dem ersten optischen Detektor festgestellt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15₅ dadurch gekennzeichnet, daß "zum Feststellen des Einfallswinkels ein Strahlen-Teiler-Spiegel zwischen dem einen Spiegel und dem ersten optischen Detektor angeordnet wird, der einen ersten Teil des Laser-Strahls zu dem ersten optischen Detektor hindurchtreten läßt und einen zweiten Teil des Laser-Strahls zu einem zweiten optischen Detektor über eine fokussierende Linse reflektiert, und daß der 'zweite optische Detektor im wesentlichen im

Brennpunkt der Linse angeordnet wird, so daß der zweite optische Detektor den Einfallswinkel feststellen kann.

17. Optische Einrichtung zur Benutzung mit einer Laser-Meßeinrichtung, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, das im wesentlichen benachbart zu einer Skala in der Meßeinrichtung angeordnet werden kann, einen optischen Detektor mit einem Targetpunkt und durch zu-

!0 mindest einen Spiegel, der einen Laser-Strahl zu dem optischen Detektor reflektiert, wobei der optische Detektor und der eine Spiegel auf dem Gehäuse relativ derart angeordnet sind, daß der Targetpunkt an einem vorbestimmten Punkt auf der Skala virtuell lokalisiert ist, wenn das Gehäuse auf der Skala angeordnet ist.

18. Optische Einrichtung zur Benutzung mit einer Laser-Meßeinrichtung, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, das im wesentlichen angrenzend an eine Skala in der Meßeinrichtung angeordnet werden kann, einen optischen Detektor mit einem Targetpunkt, zumindest einen Spiegel, der einen Laser-Strahl zu dem optischen Detektor reflektiert, und einer Anzeigeeinrichtung, die an dem Gehäuse angeordnet ist, wobei der optische Detektor und der eine Spiegel an dem Gehäuse relativ derart angeordnet sind, daß der Abstand zwischen einem gegebenen Punkt auf dem einen Spiegel und der Anzeigeeinrichtung im wesentlichen gleich dem optischen Abstand zwischen dem gegebenen Punkt und dem Targetpunkt ist.

19· Verfahren zum feststellen eines Fehlers in einer Laser-Meßeinrichtung, bei welcher ein drehbares Penta-Prisma einen einfallenden Laser-Strahl im wesentlichen rechtwinklig zu dem einfallenden Laser-Strahl reflektiert, bezüglich der angezeigten Position auf einer Meßskala, wie sie durch eine Anzeigeeinrichtung gegeben wird, die auf dem Penta-Prisma betriebsmäßig angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Spiegel unter einem vorbestimmten Winkel und in einem vorbestimmten Abstand relativ zu der angezeigten Stellung auf der Skala angeordnet wird, daß ein optischer Detektor mit einem Targetpunkt in einer vorbestimmten Position relativ zu dem einen Spiegel ■ und der angezeigten Position angeordnet wird, daß das Penta-Prisma derart gedreht wird, daß der von dem Penta-Prisma reflektierte Laser-Strahl weiterhin durch den einen Spiegel reflektiert wird, und daß der Ort des durch den einen Spiegel reflektierten Laser-Strahls relativ zum optischen Detektor festgestellt und dadurch der Fehler bestimmt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Spiegel und der optische Detektor so angeordnet werden, daß der Abstand zwischen einem gegebenen Punkt auf dem einen Spiegel und der angezeigten Position im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen dem gegebenen Punkt und dem Targetpunkt ist.

21. Laser-Meßeinrichtung zur Messung des Abstandes zwischen zwei Punkten auf einem Gegenstand entlang einer ersten Achse, gekennzeichnet durch eine Laser-Quelle, die einen einfallenden Laser-Strahl im wesentlichen parallel zu der ersten Achse erzeugt, durch ein Penta-Prisma-Modul, welches den einfallenden Laser-Strahl zur Erzeugung eines reflektierten Strahls reflektiert und drehbar ist zur Erzeugung einer Ebene im wesentlichen rechtwinklig zum einfallenden

Laser-Strahl unter Benutzung des reflektierten Strahls, durch einen Schlitten, auf dem der Penta-Prisma-Modul gleifbar angeordnet ist und im wesentlichen parallel zu der ersten Achse bewegt werden kann, bis eine erste Ausrichtung des reflektierten Strahls mit einem ersten der zwei Punkte festgestellt wird und weiter bewegbar ist, bis eine zweite Ausrichtung des reflektierten Strahls mit dem zweiten _;der zwei Punkte festgestellt wird, durch eine Skala, die im wesentliehen parallel zu der ersten Achse angeordnet werden kann, und durch eine Anzeigeeinrichtung, die mit dem Modul arbeitsmäßig verbunden ist zur Anzeige der Orte des Moduls auf der Skala, die zu der ersten und ' zweiten Ausrichtung führen.

22. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung ein Zeiger bzw. Peilzeiger ist.

23. Verfahren zum Messen des Abstandes zwischen zwei Punkten auf einem Gegenstand entlang einer ersten Achse, dadurch gekennzeichnet, daß ein von einer Quelle kommender Laser-Strahl in einem Penta-Prisma reflektiert wird zur Schaffung eines reflektierten Laser-Strahls senkrecht zu dem von der Quelle kommenden Laser-Strahls, daß das Penta-Prisma im wesentlichen parallel zu dem von der Quelle:kommenden Laser-Strahls bewegbar ist, bis eine erste Ausrichtung des reflektierten Laser-Strahls Mt einem ersten der zwei Punkte festgestellt wird, daß das Penta-Prisma weiter im wesentlichen parallel zu dem von der Quelle kommenden Laserstrahl bewegt wird, bis eine zweite Ausrichtung des reflektierten Laser-Strahls mit dem zweiten der zwei Punkte festgestellt wird und daß die Stellungen des Penta-Prisma-Moduls, die zu der ersten und zu der zweiten Ausrichtung führen, entlang einer Skala abgelesen· bzw. registriert werden, die im wesentlichen parallel zu dem von der Quelle kommenden Laser-Strahl „angeordnet ist.