DE3520120A1 - Device for observing the measuring field on a spectral measuring head - Google Patents
Device for observing the measuring field on a spectral measuring headInfo
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Abstract
Description
Einrichtung zur Meßfeldbeobachtung Device for measuring field observation
an einem Spektralmeßkopf Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Meßfeldbeobachtung an einem Spektralmeßkopf, der mit einer Lese-Optik, einem Strahlenverzweigungssystem auf der Basis von Strahlungsteilern und/oder Interferenz-Farbteilern sowie mit Meßfiltern und hinter diesen angeordneten Fotoempfängern ausgerüstet ist. Der Spektralmeßkopf wird bestimmungsgemäß für die Erfüllung von Meßaufgaben in Verbindung mit unterschiedlichen Beleuchtungs- und Durchleuchtungseinrichtungen sowie in unterschiedlichen Positionen eingesetzt und ist auch für den Einbau in Apparaturen und Maschinen verwendbar, wo visuelle Direktbeobachtungen im allgemeinen nicht möglich sind. on a spectral measuring head The invention relates to a device for measuring field observation on a spectral measuring head with reading optics, a Beam branching system based on beam splitters and / or interference color splitters and is equipped with measuring filters and photo receivers arranged behind them. The spectral measuring head is intended for the fulfillment of measuring tasks in connection with different lighting and fluoroscopy devices as well as in different Positions and can also be used for installation in equipment and machines, where direct visual observations are generally not possible.
Die Notwendigkeit einer Meßfeldbeobachtung durch die Lese-Optik hindurch ergibt sich zum einen daraus, daß das Meßobjekt fokussiert werden muß, zum anderen aber auch daraus, daß bestimmte Stellen eines Meßobjekts cxakt in das verhältnismäßig kleine Meßfeld gebracht werden müssen, was nur mit der vergrößernden Betrachtung durch die Lese-Optik hindurch zu erreichen ist; bei in Bewegung befindlichen Meßobjekten, z.B. laufenden Materialbahnen, kommt es vor, daß Messungen ausgelöst werden sollen, sobald Stellen mit bestimmten Kriterien in das Meßfeld eingelaufen sind, was ohne ständige direkte oder indirekte Meßfeldbeobachtung durch die Lese-Optik hindurch nicht möglich ist.The need for measuring field observation through the reading optics results on the one hand from the fact that the measurement object has to be focused, on the other hand but also from the fact that certain points of a measurement object cxakt in the proportionate small measuring field must be brought, what only with the magnifying view can be reached through the reading optics; for moving objects to be measured, e.g. running material webs, it happens that measurements are to be triggered, as soon as places with certain criteria have entered the measuring field, what without constant direct or indirect measuring field observation through the reading optics not possible.
Bei den meisten Spektralmeßgeräten müssen die Proben in eine lichtdicht verschließbare Probenkammer eingesetzt werden, und es besteht weder Notwendigkeit noch Möglichkeit einer Meßfeldbeobachtung. Es gibt auch Geräte, bei denen das Meßobjekt vor der Messung nach besonderen Markierungen oder mit Hilfe eines Peilstrahls standrichtig in die Meßebene gebracht wird, wozu es keiner in das Meßgerät selbst integrierten Beobachtungseinrichtung bedarf. Andererseits lassen sich aber Aufgaben der oben beschriebenen Art mit derartigen Visier- oder Meßfeld-Markier-Einrichtungen nicht lösen.Most spectral meters must place the samples in a light-tight manner lockable sample chamber can be used, and there is no need possibility of measuring field observation. There are also devices in which the test object before the measurement according to special markings or with the help of a bearing beam is brought into the measuring plane, for which no one integrated into the measuring device itself Observation facility is required. On the other hand, however, the tasks above described type with such visor or measuring field marking devices not to solve.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung an einem Spektralmeßkopf zu schaffen, die mit Hilfe der Leseoptik einerseits eine direkte visuelle Meßfeldbeobachtung bei den verschiedenen vorgesehenen Meßkopf-Positionen erlaubt, andererseits aber auch die Anbringung einer Miniatur-Fernsehkamera zur indirekten Meßfeldbeobachtung auf einem Fernseh-Monitor zuläßt. An Stelle eines vollständigen Video-Systems muß natürlich auch ein einfaches photoelektronisches System auf der Basis eines ausreichend segmentierten Fotoempfängers anbringbar sein.The invention is accordingly based on the object of a device to create on a spectral measuring head that with the help of the reading optics on the one hand a direct visual measuring field observation at the various intended measuring head positions allowed, on the other hand, but also the attachment of a miniature television camera for allows indirect measuring field observation on a television monitor. Instead of one Complete video system must of course also have a simple photoelectronic System based on a sufficiently segmented photoreceptor be attachable.
Diese Aufgabe ist mit einer Einrichtung zur Meßfeldbeobachtung nach der Erfindung durch die irn Kennzeichen des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmale gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Unteransprüchen.This task is based on a device for measuring field observation of the invention by the features listed in the characterizing part of the main claim solved; advantageous developments result from the subclaims.
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, das Beobachtungsfenster an d e r Stelle des Meßkopfs anzuordnen, an der die optische Achse der Lese-Optik die der Optik gegenüberliegende Stirnseite des Meßkopf-Körpers durchstößt. Bei dem Meßkopf, der als Beispiel der zeichnerischen Darstellung in den Figuren 1 - 8 zugrundeliegt, trifft das von der Lese-Optik gebildete und in Richtung der optischen Achse das Strahlenverzweigungssystem durchlaufende Lichtbündel zuletzt auf den bei (5) eingebauten Farb- oder Strahlungsteiler; der von diesem Teiler reflektierte Teil des Lichtbündels erreicht das Meßfilter (6) und den Fotoempfänger (7), der durchgelassene Teil das Beobachtungsfenster (3).It has proven to be useful to open the observation window at d e r position of the measuring head to be arranged at which the optical axis of the reading optics the the end face of the measuring head body opposite the optics penetrates. With the measuring head, which, as an example, is the basis of the graphic representation in Figures 1 - 8, that is what is formed by the reading optics and in the direction of the optical axis The light bundles passing through the beam branching system last on the one built in at (5) Color or radiation splitter; the part of the light beam reflected by this splitter reaches the measuring filter (6) and the photo receiver (7), the let through part the Observation window (3).
Nun liegt es in der Natur der Sache, daß für die Anwendbarkeit einer Miniatur-Fernsehkamera die Meßkopfposition als solche keine Rolle spielt; die Kamera muß lediglich auf dem Meßkopfgehäuse in der optischen Achse der Lese-Optik zentriert und sicher fixiert sein.Now it is in the nature of things that for the applicability of a Miniature television camera the measuring head position as such does not matter; the camera only has to be centered on the measuring head housing in the optical axis of the reading optics and be securely fixed.
Für die Fixierung sowohl der Miniatur-Fernsehkamera als auch der optischen Mittel zur Vereinfachung der visuellen Beobachtung sind erfindungsgemäß Einschubleisten (9) oder ähnliche Halteelemente vorgesehen, die auf der Meßkopf-Stirnseite beiderseits des Beobachtungsfensters montiert sind.For fixing both miniature television cameras and optical ones Means for simplifying the visual observation are slide rails according to the invention (9) or similar retaining elements are provided on both sides of the measuring head face of the observation window are mounted.
Die direkte visuelle Beobachtung des Meßfelds auf einer in das Beobachtungsfenster (3) eingesetzten Mattscheibe (4) bereitet je nach Meßkopf-Position kleinere oder größere Schwierigkeiten: das von der Lese-Optik auf die Mattscheibe (4) entworfene Bild ist nämlich nur bei einer Blickrichtung lotrecht zur Mattscheiben-Ebene optimal sichtbar; diese Blickrichtung läßt sich aber bei einigen Meßkopf-Positionen nur schwer, bei anderen jedoch überhaupt nicht einhalten. Es bedarf daher der Einschaltung optischer Umlenkmittel, um für jede der hauptsächlich in Frage kommenden Meßkopfpositionen eine einwandfreie Direkt-Beobachtung sicherzustellen.The direct visual observation of the measuring field on one in the observation window (3) used ground glass (4) prepares smaller or smaller depending on the measuring head position greater difficulties: the one designed by the reading optics on the focusing screen (4) The picture is only optimal if you are looking perpendicular to the plane of the screen visible; however, this viewing direction is only possible with some measuring head positions difficult, but not at all with others. It therefore requires involvement optical deflection means for each of the main measuring head positions in question ensure perfect direct observation.
Diese Positionen sind für die Meßart A Vertikalmessung: optische Achse der Lese-Optik verläuft senkrecht; das Meßfeld liegt unter der Lese-Optik; B Horizontalmessung: die optische Achse der Lese-Optik verläuft waagerecht, das Meßfeld liegt in der gleichen Höhe wie die Lese-Optik; C Invertierte Messung: die optische Achse der Lese-Optik verläuft senkrecht, aber das Meßfeld liegt über der Lese-Optik.These positions are for measurement type A vertical measurement: optical axis the reading optics run vertically; the measuring field is under the reading optics; B horizontal measurement: the optical axis of the reading optics runs horizontally, the measuring field lies in the same height as the reading optics; C Inverted measurement: the optical axis of the Reading optics run vertically, but the measuring field is above the reading optics.
Es wurde gefunden, daß für die Vertikalmessung (Meßart A) ein einfacher Schrägeinblick von 450, zuweilen auch 600 vorteilhaft ist, daß für die Horizontalmessung (Meßart B) ein Schräg-Umkehr-Einblick von ca. 1350 in Kombination mit einer Winkel-Orientierung erforderlich ist, und daß für die invertierte Messung (Meßart C), ein Steil-Umkehr-Einblick ca. 1500 notwendig ist. Dabei soll jeweils bei einer Änderung der Meßkopfposition auch ohne weiteres die neue Einblickrichtung einstellbar sein.It has been found that a simple one for vertical measurement (measurement type A) Angled view of 450, sometimes even 600, is advantageous for the horizontal measurement (Measurement type B) an oblique reverse view of approx. 1350 in combination with an angular orientation is required, and that for the inverted measurement (measurement type C), a steep-reverse view 1500 is necessary. In doing so, each time there is a change in the measuring head position the new viewing direction can also be easily adjusted.
Erfindungsgemäß wird der für Meßart A vorgesehene einfache Schrägeinblick mit einem Doppelprisma (nach Bauernfeind) ausgeführt, wobei zwischen 450 und 600 gewählt werden kann. Jedes Doppelprisma ist in einem Gehäuse fixiert, dessen seitliche Nuten ein Einschieben in die Einschubleisten (9) gestatten.According to the simple angled view provided for type of measurement A. executed with a double prism (after Bauernfeind), whereby between 450 and 600 can be chosen. Each double prism is fixed in a housing, the side of which Grooves allow insertion into the slide-in strips (9).
An der Seite der Lichtaustrittsfläche des Doppelprismas ist am Prismengehäuse eine ringförmige Aufnahme (13) angebracht, in die eine Lupe (15) oder ein Okular zur Meßfeldbeobachtung bei stärkerer Vergrößerung einzusetzen ist.On the side of the light exit surface of the double prism is on the prism housing an annular receptacle (13) is attached, into which a magnifying glass (15) or an eyepiece is to be used for measuring field observation at higher magnification.
Der für die Meßart B notwendige Schräg-Umkehreinblick wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in die ringförmige Aufnahme (13) ein 900 -Reflexionsprisma eingesetzt wird. Auf der Basis des 450-Doppelprismas ergibt sich aus dieser Prismenkombination ein Gesamt-Umlenkwinkel von 1350. Dabei ermöglicht die ringförmige Aufnahme (13) eine Richtungsorientierung durch Drehung des 90°-Reflexionsprismas.The oblique reversal view necessary for measurement type B is according to the invention achieved in that in the annular receptacle (13) a 900 -reflective prism is used. This prism combination is based on the 450 double prism a total deflection angle of 1350. The ring-shaped receptacle (13) enables a directional orientation by rotating the 90 ° reflection prism.
Der für die Meßart C erforderliche, noch steilere Umkehrwinkel von 1500 wird ohne weiteres dadurch erreicht, daß als Basis das 600-Doppelprisma (18) in die Halteleisten (9) eingesetzt wird, dem wiederum das 90 O-Reflexionspr isma vorgeschaltet wird.The even steeper reversal angle of 1500 is easily achieved by using the 600 double prism (18) as a base. is inserted into the retaining strips (9), which in turn is the 90 O reflection principle is connected upstream.
Einzelheiten der Erfindung sind veranschaulicht in den Figuren 1 - 8: Fig. 1 zeigt die Rückansicht eines Spektralmeßkopfs bei abgenommenem Meßkopfdeckel. wodurch das eingebaute optische und Strahlen-Verzweigungssystem sichtbar ist. Im einzelnen ist bezeichnet mit 1 die optische Achse der Lese-Optik 2 und mit 3 das Beobachtungsfenster an der Stirnseite des Meßkopfkörpers; Fig. 2 zeigt in Seitenansicht einen in der Linie A - B gelegten Schnitt durch den Meßkopfkörper und den Deckel 8; damit ist die Aufteilung eines Endbündels des Strahlenverzweigungssystems durch den Strahlungsteiler 5 gezeigt, wobei der gespiegelte Teil des Bündels das Meßfilter 6 und den Fotoempfänger 7 erreicht, der durchgelassene Teil das Beobachtungsfenster 3, in das eine herausnehmbare Mattscheibe 4 eingesetzt ist; Fig. 3 zeigt in perspektivischer Darstellung die obere Stirnfläche des Spektralmeßkopfs mit dem Beobachtungsfenster 3 und den aufmontierten Einschubleisten 9 zur Aufnahme einer Miniatur-Fernsehkamera, wie in Fig. 4 dargestellt ist, oder zur Aufnahme von die visuelle Beobachtung vereinfachenden optischen Mitteln, wie in den Figuren 5 - 8 dargestellt ist.Details of the invention are illustrated in Figures 1- 8: Fig. 1 shows the rear view of a spectral measuring head with the measuring head cover removed. whereby the built-in optical and ray branching system is visible. in the individual is denoted by 1 the optical axis of the reading optics 2 and 3 the Observation window on the face of the measuring head body; Fig. 2 shows in side view a section in the line A - B through the measuring head body and the cover 8th; thus the division of an end bundle of the beam branching system is complete the beam splitter 5 is shown, the mirrored part of the beam being the measuring filter 6 and the photo receiver 7 reached, the let through part the observation window 3, in which a removable ground glass 4 is inserted; Fig. 3 shows in perspective Representation of the upper face of the spectral measuring head with the observation window 3 and the mounted slide-in strips 9 for holding a miniature television camera, as shown in Fig. 4, or for recording simplifying visual observation optical means, as shown in Figures 5-8.
Fig.4 zeigt ebenso wie Fig. 3 die obere Stirnfläche des Spektralmeßkopfs, jedoch mit in die Einschubleisten 9 eingesetzter Miniatur-Fernsehkamera 10; Fig, 5 zeigt in Seitenansicht ein über dem Beobachtungsfensters in die (nicht dargestellten) Einschubleisten eingesetztes Prismengehäuse 11, in dem das 450-Doppelprisma 12 aufgenommen ist, das einen 450-Schrägeinblick von vorn und damit ein besonders bequemes Arbeiten bei der Vertikalmessung (Meßart A) ermöglicht; der Strahlengang im Prisma ist als gestrichelte Linie dargestellt; Fig. 6 zeigt die gleiche Anordnung wie Fig. 5, jedoch zusätzlich vor dem 45°-Doppelprisma eine ringförmige Aufnahme 13 für den Tubus 14, an dessen Ende ein als Lupe oder Okular wirkendes optisches System 15 zur Beobachtung des Meßfelds bei stärkerer Vergrößerung angebracht ist; Fig. 7 zeigt eine Anordnung zur Horizontalmessung (Meßart B), für die die Darstellung in Draufsicht gewählt wurde: vor dem 450-Doppelprisma 12 ist in der ringförmigen Aufnahme 13 der Prismenhalter 16 eingesetzt, in dem ein 90°-Reflexionsprisma 17 eingebaut ist; die ringförmige Aufnahme macht eine Drehung des Prismenhalters zur Einstellung der günstigsten Einblickrichtung möglich; diese Prismenkombination ergibt einen Einblickwinkel von 1350, der sich besonders gut für die Horizontalmessung eignet; Fig. 8 zeigt in Seitenansicht eine Anordnung zur Messung mit invertiertem Meßkopf (Meßart C); bei dieser Art von Messungen ist ein möglichst steiler Einblickwinkel vorteilhaft, der erfindungsgemäß dadurch erreicht wird, daß ein 60 0 -Doppelprisma 19 im Prismengehäuse 18 an Stelle des bei anderen Meßarten verwendeten 450-Doppelprismas eingesetzt wird; in Verbindung mit dem auch hier zu verwendenden 90°-Reflexionsprisma 17 ergibt sich ein Einblickwinkel von 1500.Like FIG. 3, FIG. 4 shows the upper end face of the spectral measuring head, but with the miniature television camera 10 inserted into the slide-in strips 9; Fig, 5 shows a side view of an above the observation window into the (not shown) Slide-in strips inserted prism housing 11, in which the 450 double prism 12 is received is, that a 450-angled view from the front and thus a particularly comfortable work enabled for vertical measurement (measurement type A); the beam path in the prism is as dashed line shown; FIG. 6 shows the same arrangement as FIG. 5, however an additional ring-shaped receptacle 13 for the tube 14 in front of the 45 ° double prism, at its end an optical system 15 acting as a magnifying glass or eyepiece for observation of the measuring field is attached at higher magnification; Fig. 7 shows an arrangement for horizontal measurement (measurement type B), for which the representation in plan view is selected was: in front of the 450 double prism 12 is the prism holder in the ring-shaped receptacle 13 16 used, in which a 90 ° reflection prism 17 is installed; the ring-shaped Recording makes a rotation of the prism holder to set the most favorable viewing direction possible; this prism combination results in a viewing angle of 1350, which is particularly suitable for horizontal measurements; Fig. 8 shows a side view Arrangement for measurement with inverted measuring head (measurement type C); with this type of measurement a viewing angle that is as steep as possible is advantageous, which in accordance with the invention thereby it is achieved that a 60 0 double prism 19 in the prism housing 18 in place of the 450 double prism used for other types of measurement is used; in connection With the 90 ° reflection prism 17, which is also to be used here, a viewing angle is obtained from 1500.
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1985
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Also Published As
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| DE3520120C2 (en) | 1987-07-09 |
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