DE3733833A1

DE3733833A1 - Fotoelektrisches wegmesssystem fuer durchlicht

Info

Publication number: DE3733833A1
Application number: DE19873733833
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Boehme; Renate Gaebel; Konrad Dipl Ing Steps; Hermann Dipl Phys Merkel
Original assignee: Jenoptik Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1986-12-01
Filing date: 1987-10-07
Publication date: 1988-06-16
Also published as: DD254773A1

Description

Die Erfindung betrifft ein fotoelektrisches Wegmeßsystem für Durchlicht, vorzugsweise für Meßgeräte und Werkzeugmaschinen.

Aus der DE-OS 19 32 079 ist ein fotoelektrisches Meßsystem für Durch licht bekannt, bei welchem Lichtquelle und Empfängeranordnung auf einer Seite eines mit einer Teilung versehenen Durchlichtmaßstabes angeordnet sind. Ein optisches Abbildungs- und Reflexionssystem ist auf der gegen überliegenden Seite des Maßstabes vorgesehen, derart, daß ein der Licht quelle gegenüberliegender Teil des Maßstabes auf einen der Empfängeran ordnung gegenüberliegenden Teil des Maßstabes abgebildet wird.

Nachteilig ist bei diesem Meßsystem das Vorhandensein des kompliziert aufgebauten Reflexionssystems, welches aus Umlenkspiegeln und Abbildungs systemen besteht und erheblichen Raum einnimmt.

Bei der in der DE-AS 28 39 880 beschriebenen Vorrichtung zur Bestimmung der Lage eines Gegenstandes sind eine Lichtquelle und ein mit dem Gegen stand verbundener Maßstab mit Rasterteilung vorgesehen. Lichtquelle und fotoelektrische Empfängeranordnungen befinden sich auf einer Seite des Maßstabes. Auf der anderen Seite des Maßstabes ist ein konkaver Reflek tor vorgesehen, der mit den Empfängeranordnungen verbunden ist und das den Maßstab passierende Licht zurückwirft. Der konkave Reflektor bildet die Rasterteilung des Maßstabes auf sich selbst ab.

Nachteilig ist hier vor allem, daß, um eine Abbildung der Rasterteilung auf sich selbst mit Hilfe des konkaven Reflektors in einem entsprechen den Verhältnis und entsprechender Güte zu erreichen, der Reflektor einen relativ großen Abstand vom Maßstab besitzen muß. Bei einem Abbildungs maßstab von 1 : 1 muß der Abstand dem Krümmungsradius des konkaven Reflektors entsprechen.

Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen, und ein einfaches, multivalent einsetzbares, hoch auflö sendes Meßsystem für Durchlicht zu schaffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein fotoelektrisches Meßsystem für Durchlicht zu schaffen, welches kleine Abmessungen besitzt, aus ein fachen Teilen aufgebaut ist und eine multivalente Nutzung sowohl in offener als auch in gekapselter Bauweise auch in Verbindung mit langen Maßstäben erlaubt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem fotoelektrischen Meßsystem für Durchlicht, umfassend einen mit einer Rasterteilung versehenen trans parenten Maßstab und einen relativ zum Maßstab in dessen Längserstreckung verschiebbaren Abtastkopf, welcher mindestens eine Lichtquelle, einen Kondensor, ein Abtastraster und mindestens eine fotoelektrische Empfänger- anordnung umfaßt, wobei Lichtquelle, Kondensor und Empfängeranordnung auf einer Seite des Maßstabes angeordnet sind, dadurch gelöst, daß auf der dem Abtastkopf gegenüberliegenden Seite des Maßstabes ein Planspiegel reflektor angeordnet ist, der mit dem Abtastkopf fest verbunden ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn ein rasterfreier Planspiegelreflektor auf einer Seite des Maßstabes und auf der anderen Seite des Maßstabes eine mit einem Raster versehene Abtastplatte vorgesehen sind, wobei Planspie gelreflektor und Abtastplatte in unmittelbarer Nähe des Maßstabes ange ordnet sind.

Eine andere vorteilhafte Ausführung besteht darin, daß der Planspiegel reflektor ein Abtastraster aus nicht reflektierenden und reflektieren den Strichen, vorzugsweise auf seiner dem Maßstab zugewandten Seite, besitzt.

Vorteilhaft ist es ferner, wenn der Maßstab als ein an sich bekanntes optisch transparentes, biegsames, vorzugsweise elastisches Band ausge bildet ist.

Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Planspiegelreflektors ist es möglich, ökonomische und technisch vorteilhafte Meßsysteme für Durch licht in kleinen Abmessungen herzustellen.

Die Grundstruktur des Abtastkopfes ist multivalent nutzbar, sowohl in Durch- als auch in Auflichtmeßsystemen.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher er läutert werden. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 den Grundaufbau des Meßsystems,

Fig. 2 ein Meßsystem mit rasterfreiem Planspiegelreflektor und

Fig. 3 ein Meßsystem mit Planspiegelreflektor mit Abtastraster.

Das im Grundaufbau in Fig. 1 dargestellte Meßsystem für Durchlicht be steht aus einem Abtastkopf 1, der durch ein Befestigungsteil 2 mit einem Planspiegelreflektor 3 fest verbunden ist. Zwischen dem Austrittsfenster 4 des Abtastkopfes 1 und dem Planspiegelreflektor 3 ist ein mit einer Raster teilung 5 versehener Maßstab 6 angeordnet, wobei der Abtastkopf 1 relativ zum Maßstab 6 in dessen Längserstreckung verschiebbar ist. Vorteilhaft sind der Maßstab 6 mit Meßgerät oder der Werkzeugmaschine und der Abtast kopf 1 mit dem Teil verbunden, dessen Stellung relativ zum Maßstab 6 be stimmt werden soll.

Gemäß Fig. 2 umfaßt der Abtastkopf 1 eine oder mehrere Lichtquellen 7, eine oder mehrere Empfängeranordnungen 8 und einen Kondensor 9, der vorzugs weise mit dem Austrittsfenster 4 des Abtastkopfes 1 verbunden ist. Das Austrittsfenster 4 besitzt auf seiner, dem Maßstab 6 zugewandten Fläche ein Raster 10 und stellt somit funktionell die bei diesen Meßsystemen übliche Abtastplatte 11 dar. Alle diese Teile sind auf einer Seite des Maßstabes 6, der mit der Rasterteilung 5 versehen ist, angeordnet, wo bei Lichtquelle 7 und Empfängeranordnung 8 vorteilhaft auf einer Leiter platte 12 angeordnet sind. Auf der gegenüberliegenden Seite des Maßstabes 6 ist ein rasterfreier Planspiegelreflektor 13 angeordnet, der, wie zu Fig. 1 beschrieben, am Abtastkopf 1 befestigt ist. Seine reflektierende Fläche 14 ist dem Maßstab 6 zugewandt.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Meßsystem ist der Kondensor 9 direkt mit mit rasterlosen Austrittsfenster 4 verbunden. Auf der dem Austritts fenster 4 gegenüberliegenden Seite des Maßstabes 6 ist ein Planspiegel reflektor 15 angeordnet, welcher auf seiner dem Maßstab 6 zugewandten Fläche ein aus reflektierenden und nichtreflektierenden Strichen be stehendes Abtastraster 16 besitzt.

Bei den Meßsystemen nach den Fig. 2 und 3 sind die optisch wirksamen Reflexionsflächen der Planspiegelreflektoren 13 und 15 dem Maßstab 6 unmittelbar benachbarte, desgleichen die Lichtaustrittsfläche des Aus trittsfensters 4 (Fig. 3) oder die das Raster 10 tragende Fläche der Abtastplatte 11.

Es ist vorteilhaft, wenn der Maßstab 4 als ein an sich bekanntes, trans parentes, biegsames, vorzugsweise elastisches Band ausgebildet ist, welches in an sich bekannten Führungselementen, die die Planlage sichern, im Abtastkopf 4, zumindestens im Bereich des Planspiegelreflektors 13; 15, geführt ist.

Das von der Lichtquelle 7 ausgehende Beleuchtungslichtbündel wird durch den Kondensor 9 parallelgerichtet, und durchläuft das Austrittsfenster (Fig. 3) oder die Abtastplatte 11 (Fig. 2) und den transparenten Maß stab 6. Am Planspiegelreflektor 13 bzw. 15 wird das Licht reflektiert und durch den Maßstab 6 und den Kondensor 9 auf die Empfängeranordnung 8 zurückgeleitet. Der durch die Rasterteilung 5 des Maßstabes 6 und durch das Raster 10 der Abtastplatte 11 bzw. durch das Abtastraster 16 des Planspiegelreflektors 15 modulierte Lichtstrom bewirkt, daß durch die Empfängeranordnung 8 entsprechende elektrische Abtastsignale erzeugt werden, die zur Ermittlung der Position des entsprechenden Maschinen teils in bezug auf den Maßstab 6 einer nicht dargestellten Verarbei tungseinheit zugeführt werden.

Claims

1. Fotoelektrisches Meßsystem für Durchlicht, umfassend einen mit einer Rasterteilung versehenen transparenten Maßstab und einen re lativ zum Maßstab in dessen Längserstreckung verschiebbaren Abtast kopf, welcher mindestens eine Lichtquelle, einen Kondensor, ein Abtastraster und mindestens eine fotoelektrische Empfängeranordnung umfaßt, wobei Lichtquelle, Kondensor und Empfängeranordnung auf einer Seite des Maßstabes angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Abtastkopf gegenüberliegenden Seite des Maßstabes (6) ein Planspiegelreflektor (13, 15) angeordnet ist, der mit dem Abtastkopf (1) fest verbunden ist.

2. Meßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein raster freier Planspiegelreflektor (13) auf einer Seite des Maßstabes (6) und auf der anderen Seite des Maßstabes (6) eine mit einem Raster (10) versehene Abtastplatte vorgesehen sind, wobei Planspiegel reflektor (13) und Abtastplatte (11) in unmittelbarer Nähe des Maß stabes (6) angeordnet sind.

3. Meßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Plan spiegelreflektor (15) ein Abtastraster aus nicht reflektierenden und reflektierenden Strichen, vorzugsweise auf seiner dem Maß stab (6) zugewandten Seite, besitzt.

4. Meßsystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Rasterteilung versehene Maßstab (6) als ein an sich bekanntes optisch transparentes, biegsames, vorzugsweise elastisches Band aus gebildet ist.