DE3742701A1 - Verfahren und vorrichtung zur feinausrichtung einer lichtemittierenden einrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, wie es im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben wird, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Erfindung kann auf jede Vorrichtung, die einen schmalen Licht­ strahl zur Reflexion gegen einen Reflektor emittiert, wie ein prisma od.dgl., insbesondere ein Würfeleckprisma, zur Feinaus­ richtung gegen den Reflektor angewandt werden, aber ist besonders für die Feinausrichtung eines Entfernungsmessers, insbesondere eines elektronischen Entfernungsmessgeräts von Phasenvergleichs­ typ, nachstehend EDM-Gerät genannt, bestimmt. Der in diesem Zusammenhang öfters verwendete Reflektor ist ein auf dem Messpunkt angeordnetes Würfeleckprisma.

Um genaue Messergebnisse zu erreichen, soll der Messtrahl den Reflektor so zentral wie möglich treffen. Die Messentfernung ist oft gross, in der Größenordnung von mehreren Kilometern, und der Reflektor hat verhältnismässig geringe Abmessungen, insbesondere unter Berücksichtigung der grossen Messentfernung. Eine korrekte Ausrichtung eines EDM-Instruments ist von fundamentaler Bedeutung, um bei der Entfernungsmessung ein richtiges Messergebnis zu er­ zielen. Bei einem EDM-Instrument wird ein mit einem hochfrequenten Signal, wie einem Puls- oder Sinussignal von etwa 300 kHz bis 30 MHz, modulierter Lichtstrahl ausgesandt. Das vom Sender ausgehende Signal stellt somit modulierte elektromagnetische Pulse oder Wellen dar. Dieses Signal wird am hinteren Endpunkt der Mess­ strecke vom Reflektor reflektiert und zu einem Detektor in einem Empfänger zurückgesandt.

Eine korrekte Ausrichtung eines EDM-Instruments gegen den Reflektor ist von fundamentaler Bedeutung, um bei der Entfernungsmessung ein richtiges Messergebnis zu erzielen. Dies ist davon abhängig, dass sowohl die Lichtquelle (z.B. die Leuchtdiode, der HeNe-Laser od.dgl.) als auch der Detektor über die aktive Oberfläche Phasen­ schwankungen haben. So hat das modulierte, von verschiedenen Teilen der Senderquelle ausgesandte Licht etwas verschiedene Phasenwinkel. Das abgetastete elektrische Signal am Detektor des Empfängers hat somit etwas verschiedene Phasenwinkel, was davon abhängig ist, wo auf die Detektoroberfläche die empfangene Strahlung einfällt. Da der Phasenunterschied zwischen dem aus­ gesandten und dem empfangenen Licht zur Bestimmung des Abstandes verwendet wird, können die obengenannten Phasenschwankungen Messfehler verursachen, wenn das Gerät fehlausgerichtet ist, da dies bedeutet, dass verschiedene Teile der Oberfläche der Sender­ quelle und des Empfängerdetektors verwendet werden.

Ein weiterer und der wichtigste Grund, weshalb eine genaue Ausrichtung erwünscht ist, besteht darin, dass eine äusserst genaue dreidimensionale Positionierung eines Ziels oder mehrerer Ziele in vielen Zusammenhängen erfolgt. Dabei ist eine genaue Bestimmung des Vertikal- und Horizontalwinkels des Messgeräts von grosser Bedeutung. Eine wichtige Anwendung, wo dies erfor­ derlich ist, liegt in der Durchführung von Messungen mit einem gewissen Zeitintervall gegen eine Anzahl Messpunkte in einem gewissen Gelände, um während der Zwischenzeit etwaige Boden­ bewegungen zu untersuchen.

In dem schwedischen Patent 74 07 387-5 (= deutschem Patent 25 21 067.7) wird eine Anordnung beschrieben, in der die Bedie­ nungsperson mit Hilfe eines Tons, der eine höhere Frequenz hat je stärker das zurückkehrende reflektierte Signal ist, das Gerät gegen ein Prisma feinausrichtet. Es gibt auch andere Feinaus­ richtungssysteme, die das Gerät automatisch gegen einen Reflektor einstellen können. Es ist diesen früheren Systemen gemeinsam, dass man allein nach dem Punkt sucht, wo das zurückkehrende Signal maximal ist.

Ein Nachteil der oben angegebenen Feinausrichtungssysteme besteht darin, dass die Strahlausrichtung mit gewissen Toleranzen ausge­ führt werden kann, d.h. es gibt einen gewissen Unsicherheits­ bereich um den zentralen Einstellungspunkt herum, wo das emp­ fangene Signal eine beinahe genauso große Amplitude hat wie bei dem exakt zentralen Ausrichtungspunkt. Die Ausrichtung endet daher allem Anschein nach an einem Punkt etwas seitlich des zentralen Ausrichtungspunktes. Dieses Verhältnis ist davon abhängig, ob die Kurvenform, die man über die Amplitude als Funktion des Ausrichtungswinkels beim Abtasten über das Prisma in irgendeiner Richtung erhält, glockenförmig mit relativ breiter Spitze und langen Flanken ist.

Ein seit langem gehegter Wunsch ist die weitere Erhöhung der Aus­ richtungsgenauigkeit. Dies wird mit einem Ausrichtungsverfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen kennzeichnenden Merkmalen erreicht. Weitere Merkmale und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens werden in den übrigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend unter Hinweis auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen

Fig. 1a und 1b eine Kurvenform über die Signalamplitude des empfangenen Signals als Funktion des Ausrichtungswinkels des Geräts mit symmetrisch bzw. asymmetrisch angeordneten Messpunkten, und

Fig. 2 ein Blockschaltbild über ein Gerät mit einer Ausführungs­ form einer erfindungsgemässen Vorrichtung.

In Fig. 1a und 1b wird ein Diagramm über die Signalstärke des empfangenen Signals als Funktion der Winkellage des Geräts gezeigt, wenn die Ausrichtung des Geräts zur Messung gegen einen Reflektor, wie ein Würfeleckprisma, in irgendeiner gewählten Richtung geändert wird. Bei der Winkellage j _M ist das Gerät direkt auf die Mitte des Reflektors ausgerichtet. Die Punkte P 1 bis P 5 bzw. P 1′ bis P 5′ stellen Messpunkte bei der Feinausrichtungs­ messung dar. Dies wird später in der Beschreibung näher erklärt werden. Die Spitze der Kurve ist verhältnismässig flach. Erfin­ dungsgemäss macht man mindestens eine Mess-Sequenz mit Winkelver­ schiebungen des Geräts in jeder von zwei orthogonalen Richtungen und für jede Mess-Sequenz in einer Verschiebungsrichtung Messungen in einer vorbestimmten Anzahl Winkellagen. Die Anzahl der Winkel­ lagen für eine Mess-Sequenz kann sich auf drei und noch mehr belaufen, aber vorzugsweise fünf. Die Winkel zwischen den ver­ schiedenen Ausrichtungslagen ϑ ₁ bis ϑ ₅ bzw. j ₁′ bis ϑ ₅′in einer Mess-Sequenz sind vorzugsweise gleich; dies ist jedoch nicht notwendig, sondern man kann beispielsweise kleinere Winkel weiter hinaus von der Mitte wählen. Die Signalstärke des abge­ tasteten Signals wird ermittelt, und erfindungsgemäss wird auch der Unterschied der Signalstärke zwischen jedem Paar von Messungen unter Indizierung des Zeichens berechnet. Eine nähere Beschreibung der Signalbehandlung und des Arbeitsverlaufes folgt weiter unten in der Beschreibung.

In Fig. 2 wird schematisch ein EDM-Instrument vom phasenver­ gleichenden Typ gezeigt, das mit der erfindungsgemässen Feinaus­ richtungsanordnung versehen ist. Der Sender des Entfernungs­ messers ist mit 1 bezeichnet. Dieser Sender umfasst teils eine Strahlungsquelle, wie eine Glühbirne, Quecksilberlampe, Leucht­ diode, insbesondere IR-Diode, Laser od.dgl., und teils eine Modulationsvorrichtung, welche die ausgesandte Strahlung mit einem hochfrequenten Signal moduliert. Das ausgesandte Signal 2 wird am hinteren Endpunkt der Mess-Strecke von einem Würfeleck­ prisma 3 reflektiert und gegen einen Empfänger 4 zurückgesandt.

Der Empfänger 4 enthält einen Detektor zur Umwandlung der ein­ tretenden modulierten Strahlung in ein elektrisches Signal. Der Detektor kann entweder direkt neben dem lichtemittierenden Element des Senders oder koaxial um dieses herum angebracht sein. Beide Anordnungen sind üblich. Das vom Detektor des Emp­ fängers 4 abgegebene Signal wird, gegebenenfalls nach Verstärkung und/oder einer anderen einleitenden Signalbehandlung, wie Diskri­ minierung anderer einfallender Strahlung als der ausgesandten modulierten Strahlung, im Empfänger 4, in die Auswertungskreise 5 des Entfernungsmessers eingegeben. In diese wird auch das Modula­ tionssignal vom Sender 1 eingegeben. Die Auswertungskreise ent­ halten neben Elementen wie Oszillatoren, Phasendetektoren, Resolver usw. auch einen Computer zur Berechnung des Abstandes und des Ausrichtungswinkels in Horizontal- und Vertikalrichtung usw. Das oben Angegebene gehört zur bekannten Technik für Ent­ fernungsmesser und wird daher nicht näher beschrieben.

Ausser dass das vom Empfänger 4 abgegebene Signal in die gewöhn­ lichen Auswertungskreise 5 des EDM-Instruments eingegeben wird, wird es erfindungsgemäss auch in eine Schaltung eingegeben, die eine Gleichrichteranordnung 6, um das Durchschnittsniveau der Lichtstärke des empfangenen Signals zu ermitteln, einen Digital- Analog-Umsetzer 7 und eine Steuereinheit 8 umfasst. Die Steuer­ einheit 8 ist vorzugsweise ein Computer mit einem Programm, das die erfindungsgemäss ausgeführten Ermittlungs- und Steuerfunk­ tionen ausführt. Die Steuereinheit kann dabei entweder ein separater Computer sein. Es ist auch möglich, die Steuer­ funktionen mit Hilfe eines Teilprogrammes in dem im Instrument enthaltenen gewöhnlichen Computer (im Block 5 enthalten) aus­ zuführen.

Die Steuereinheit 8 gibt seinerseits Steuersignale teils an eine Vorrichtung 9 zur Umwandlung eines Ausgangssignals zwecks Vertikalsteuerung in ein Signal, das für einen Vertikalsteuer­ motor 12 zur Steuerung einer Ausrichtungseinrichtung 11 des Instruments in vertikaler Richtung geeignet ist, und teils an eine Vorrichtung 10 zur Umwandlung eines Ausgangssignals zwecks Horizontalsteuerung in ein Signal, das für einen Horizontal­ steuermotor 13 zur Steuerung der Ausrichtungseinrichtung 11 des Instruments in horizontaler Richtung geeignet ist, ab. Die Aus­ richtungseinrichtung 11 ist um den Sender 1 und den Empfänger 4 herum als ein gestrichelter Block markiert, um anzuzeigen, dass diese Einheiten mit der Ausrichtungseinrichtung fest verbunden sind und somit von dieser versetzt werden. Teile der im Block 5 enthaltenen Kreise und übrige Teile sind auch normalerweise in derselben mechanischen Einheit wie die Elemente 1 und 4 unter­ gebracht, auch wenn dies nicht gezeigt wird.

Die Steuereinheit 8 arbeitet mit Servosteuerung der Ausrichtungs­ motoren 12 und 13. Daher werden Geber (nicht gezeigt) in der Ausrichtungseinrichtung 11 der vertikalen und der horizontalen Ausrichtung ausgenutzt. Das Gebersignal zur vertikalen Ausrich­ tung ist an eine Einheit 14 zur Umwandlung in eine geeignete Form zum Eingeben in die Steuereinheit geschaltet. Das Geber­ signal zur horizontalen Ausrichtung ist an eine Einheit 1 S zur Umwandlung in eine geeignete Form der Steuereinheit 8 geschaltet. Die Geber sind normalerweise in einem Entfernungsmess-Instrument enthalten und brauchen nicht näher beschrieben zu werden. Die Servosteuerung von Gleichstrommotoren 12, 13 mit Anzeige der genauen Lage der Ausrichtungseinrichtung 11 ist der Verwendung von Schrittmotoren vorzuziehen; aber auch die Anwendung von Schrittmotoren liegt im Rahmen der Erfindung.

Bei der Servosteuerung, um beispielsweise die Ausrichtung in Vertikalrichtung zu ändern, erzeugt die Steuereinheit B intern einen Soll-Wert. Sie erhält einen Ist-Wert vom Ausgang der Einheit 14 und erzeugt vorzugsweise ein Signal mit einem solchen Wert, dass sie von der Einheit 9 in eine Gleichspannung umgewandelt wird, die zum Unterschied zwischen Ist-Wert und Soll-Wert im wesentlichen proportional ist, wo jedoch etwaige Filtereffekte des Motors auch berücksichtigt worden sind. Geeigneter Algorithmus dieser Berechnung ist von dem verwendeten Motor abhängig und ist im Computer gespeichert.

Die Steuereinheit 8 arbeitet wie folgt:
Das EDM-Instrument muss zuerst von dem ausgesandten Format ein reflektiertes Signal empfangen, um die Feineinstellung in Gang zu setzen. Dazu wird zunächst in an sich bekannter Weise ent­ weder manuell oder automatisch eine Grobeinstellung vorgenommen. Diese wird nicht näher beschrieben, da sie keinen Teil der eigent­ lichen Erfindung ausmacht. Wenn man vom Reflektor einen Reflex erhalten hat, ist es möglich, aber nicht durchaus notwendig, das Instrument eine erste grobe Entfernungsberechnung machen zu lassen. Die Winkel zwischen den verschiedenen Winkeleinstellungen können darauf unter Verwendung der Messergebnisse dieses Abstands berechnet werden, um die Ausrichtungen gegen verschiedene Punkte möglichst gleich über das Prisma verteilt zu erhalten, sei es nahe an oder weit von dem Instrument untergebracht. Die prisma­ versehenen Messpunkte sind jedoch in den meisten Fällen in einem so grossen Abstand vom Messinstrument angeordnet, dass die Unter­ schiede der geeigneten Winkeländerungen für verschiedene Abstände unbedeutend werden. Die Erfindung wird daher vorzugsweise mit im voraus festgelegten Winkeländerungen zwischen den verschiedenen Messungen zur Feinausrichtung ausgeführt.

Die Feinausrichtung wird separat in vertikaler und horizontaler Richtung ausgeführt. Erfindungsgemäss ist dabei die Reihenfolge willkürlich. Angenommen, dass sie zuerst in horizontaler Richtung erfolgt: Die Steuereinheit 8 fängt dann damit an, für einen bestimmten Winkel nach einer Richtung, z.B. nach links, einen Sollwert zu setzen und über die Einheit 9 die Servosteuerung des Motors 12 vorzunehmen, bis der Wert des Signals von der Einheit 14, der Ist-Wert, gleich dem Soll-Wert ist. Ein Mess­ signal wird ausgesandt. Die Signalstärke wird von der Steuer­ einheit 8 in einem in der Einheit enthaltenen Speicher registriert, im Falle dass ein vom Prisma reflektiertes Signal empfangen wird. Dann wird dieselbe Sequenz wiederholt, so dass die Steuereinheit erneut die Ausrichtungseinrichtung 11 in derselben Richtung über den gleichen Winkel steuert, und die Signalstärke eines etwaigen empfangenen Signals registriert wird. Die Sequenz wird zu im voraus bestimmten Malen, z.B. fünfmal, wiederholt, unter der Voraussetzung dass ein reflektiertes Signal empfangen wird.

Sollte bei einer Messung gegen eine eingestellte Ausrichtung ein Signal nicht empfangen werden, wird die Ausrichtung des Instru­ ments anstatt in derselben Richtung wie vorher an eine Winkel­ lage auf der anderen Seite der Ausrichtung, welche die Ausgangs­ lage darstellte, versetzt, und die Mess-Sequenzen werden nun in dieser Richtung fortgesetzt, bis die im voraus bestimmte Anzahl Messungen vorgenommen worden ist.

Bei der ersten Mess-Sequenz in einer Richtung (z.B. horizontal) kann es vorkommen, dass die Ausrichtung in der anderen Richtung orthogonal zu der ersten gegenüber der Zentralpunkteinstellung der beiden orthogonalen Winkeländerungsrichtungen ziemlich viel versetzt ist. In einem derartigen Fall kann es geschehen, daß man die Reflexion vom Reflektor lediglich von einem oder einigen Messpunkten erhält. Wenn dies der Fall ist, d.h. wenn man für die ausgesandten Mess-Signale in allen Ausrichtungen einer Mess­ sequenz in einer Winkeländerungsrichtung des Instruments keinen Reflex erhält, berechnet die Steuereinheit 8 die Ausrichtung auf eine Winkellage zwischen den äussersten Ausrichtungen, für die ein Reflex erreicht worden ist, und steuert den Motor 12 so, dass die Ausrichtungseinrichtung 11 an diese Ausrichtung versetzt wird. Von dieser Lage geht die Steuervorrichtung 8 darauf über, eine Ausrichtungssequenz derselben Art in der zu der ersten Ausrichtung orthogonalen Winkeländerungsrichtung auszuführen. Wenn dann diese fertig ist, wird die Ausrichtungsmessung in der ersten Winkel­ änderungsrichtung erneut nun ausgehend von der erhaltenen Zentral­ punktlage in der anderen Winkeländerungsrichtung ausgeführt und zweckmässig so, dass diese Zentralpunktlage den Mittelpunkt der ausgeführten Serie von Messpunkten darstellt.

Während einer Ausrichtungssequenz mit Messung der Lichtstärke des empfangenen reflektierten ausgesandten Signals in einer Anzahl Ausrichtungslagen wird der Wert der Lichtstärke in jedem Mess­ punkt gespeichert. Der Unterschied zwischen den Lichtstärken zwischen sämtlichen angrenzenden Punkten wird mit Ermitteln des Zeichens berechnet. Die Messpunkte können auf der Glocken­ kurve über Signalamplitude als Funktion des Ausrichtungswinkels verschiedentlich verteilt sein, wie aus einem Vergleich zwischen Fig. 1a und 1b hervorgeht. In Fig. 1a sind die Messpunkte P 1 bis P 5 um die Zentralpunktausrichtung der in Betracht kommenden Winkelverstellungsrichtung herum symmetrisch angeordnet, und in Fig. 1b sind die Messpunkte P 1′ bis P 5′ asymmetrisch angeordnet.

Da die Punkte über die Kurve asymmetrisch angeordnet sein können, wie aus Fig. 1b ersichtlich, und die Form der Kurve etwas von Fall zu Fall abweichen kann, kann man die Ausrichtungswinkellage ϑ _M nicht allein dadurch direkt entscheiden, dass eine Glocken­ kurve gelegt wird, so dass sie durch die erhaltenen Messwerte der Messpunkte durchläuft, und die Zentralpunktausrichtung ϑ _M durch Vergleiche zwischen symmetrisch angebrachten Punkten der durch die Messpunkte gezogenen Kurve berechnet wird. Statt dessen untersucht die Steuereinheit, welcher von den berechneten Unter­ schiede am grössten ist. In dem in Fig. 1b gezeigten Falle ist die Strecke zwischen P 3′ und P 4′ am grössten. Sollte dieser Unterschied um mehr als einen im voraus bestimmten Wert von dem grössten Unterschiedswert mit einem anderen Zeichen abweichen, d.h. zwischen Punkten, die dem Mittelpunkt gegenüberliegen, so würde von der Steuereinheit 8 die Ausrichtungseinrichtung 11 versetzt werden (durch die vorerwähnte Servosteuerung des jewei­ ligen Motors), damit die äusseren Punkte P 1′ und P 2′ in der Richtung versetzt werden, die eine sich den Signalstärken der Punkte mit dem berechneten grössten Unterschied nähernde Signalstärke ergibt. In Fig. 1b ändert sich somit die Ausrichtung der Messpunkte P 1′ und P 2′ nach aussen, in die Lagen P 1′′ und P 2′′, so dass sie weiter unten an der linken Seite der Kurve gelangen.

Diese Verstellung kann gegebenenfalls mehr als einmal ausgeführt werden müssen, damit der Unterschied zwischen den gemessenen Lichtstärken zwischen den Punkten P 3′ und P 4′ sowie zwischen P 1′′ und P 2′′ und vorzugsweise, aber nicht unbedingt, zwischen den Punkten P 1′′ und P 4′ sowie zwischen den Punkten P 2′′ und P 3′ untereinander in vorbestimmten Grenzen liegen wird. Dann wird die Lage der Winkellage ϑ _M berechnet. Dies kann in im wesentlichen zwei verschiedenen Arten vorgenommen werden. Einerseits stellt die Steuervorrichtung zwei Gleichungen für gerade Linien auf, wobei die eine durch die Punkte geht, die bei der ersten Ausrichtungs-Sequenz den grössten Unterschied hatte (P 3′ und P 4′), und die zweite durch die versetzten Punkte (P 1′′ und P 2′′) geht. Dann wird der Kreuzungspunkt zwischen den Linien berechnet. Andererseits wird die Winkellage in der Mitte zwischen den Winkellagen der entsprechenden Punkte auf jeder Linie zwischen den betreffenden Messpunkten berechnet (d.h. z.B. zwischen P 1′′ und P 4′ bzw. zwischen P 2′′ und P 3′), aber auch zwischen anderen Punkten gleicher Lichtstärke auf den Linien. Es ist auch möglich, alle die drei obengenannten Berechnungen vorzunehmen und eine Mittelwertberechnung der Ergebnisse zu machen. Wenn man, wie in dem oben beschriebenen Falle, die Flanken der Kurve gefunden hat, kann man eine sehr hohe Ausrichtungsgenauig­ keit erreichen, indem zusätzliche Messungen mit verschiedenen Ausrichtungen vorgenommen werden, um die entsprechenden Mess­ punkte auf den beiden Flanken zu finden. Da man erfindungsgemäss nach Punkten auf einem stark geneigten Kurventeil sucht, wird das Ergebnis viel genauer, als wenn man nach einem Punkt auf einem schwach geneigten Kurventeil sucht, worum es sich handelt, wenn man allein nach dem Ausrichtungswinkel sucht, wo die Signal­ stärke am grössten ist. Es liegt somit auch im Rahmen der Erfin­ dung, wenn eine Flanke der Kurve aufgefunden worden ist (mit den Punkten P 3′ und P 4′ in Fig. 2), allein einen Messpunkt (z.B. P 1′′ in Fig. 2) zu bewegen, so dass er auf die andere Flanke gelangt und dann auf dieselbe Signalamplitude wie vor­ zugsweise denjenigen der Punkte auf der ersten Flanke, welche die niedrigere Signalamplitude hat. Die oben beschriebene Aus­ führung mit dem Bewegen von zwei Punkten (P 1′′ und P 2′′) ist jedoch vorzuziehen.

Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, anstatt wie oben beschrie­ ben die Anpassung der Punkte an zwei gerade Linien auszuführen, die Kurvenanpassung an einen Teil der Kurve oder an die ganze Kurve, z.B. mit der geringsten Quadratanpassung an ein Polynom, durchzuführen. Es ist dabei von wesentlicher Bedeutung, dass die Messpunkte auf den Kurvenflanken (d.h. die Messpunkte, die eine niedrigere Lichtstärke haben als die für einen oder einige Messpunkte höchste, gemessene Lichtstärke, aber höher als ein vorbestimmtes niedrigstes Niveau) die höchste Faltung erhalten. Derartige Berechnungen zur Durchführung der Kurvenanpassung lassen sich in den Computer 8 leicht programmieren. Das Polynom der Kurve kann in einem Speicher des Computers liegen. Das Programm des Computers kann in diesem Falle so ausgeführt sein, dass der Computer, wenn die Messpunkte der ersten Mess-Sequenz auf die Kurve stark schrägverteilt enden, wie in Fig. 1b, zuerst die wahrscheinliche Zentralpunktlage berechnet und dann eine neue Mess-Serie mit wenigstens einigen der Messpunkte derart versetzt durchführt, dass man die zuerst berechnete Zentral­ punktlage die Messpunktlage des mittleren Messpunktes der neuen Mess-Serie darstellen lässt, welche die Grundlage der eigent­ lichen Zentralpunktlageberechnung bilden darf.

Der beschriebene Arbeitsverlauf kann natürlich mannigfach variiert werden. Die Feineinstellung kann beispielsweise mit einer Sequenz mit dem gewöhnlich vorkommenden Feinausrichtungs­ vorgang mit der Suchenach der Lage maximaler Lichtstärke anfangen, um sowohl in Vertikal- als auch in Horizontalrichtung die Zentralpunktlage zu finden, und darauf kann man die erfindungs­ gemässe Feinausrichtung mit Ausrichtung in einer gewählten Anzahl Winkellagen jederseits der beider ersten Feinausrichtungssequenz erhaltenen Ausrichtung ausführen, um die Flanken der Kurve zu finden, und die endgültige genaue Feinausrichtung anhand der darauf vorhandenen Messpunkte ausführen.

Wesentlich für die Erfindung ist somit, dass die Messung gegen Punkte auf der in Fig. 1a und 1b gezeigten Kurve erfolgt, wo eine geringe Änderung des Ausrichtungswinkels eine grosse Änderung der Lichtstärke ergibt, und dass der Ausrichtungswinkel zur Messung gegen die Zentralpunktlage auf der Grundlage der Ergeb­ nisse der Messung gegen gerade solche Punkte berechnet wird.

Es lässt sich natürlich auch denken, dass man in gewissen Beziehungen nur eine genaue Winkelbestimmung von allein dem Horizontal- oder allein dem Vertikalwinkel haben muss. In einem solchen Falle wird natürlich die erfindungsgemässe Winkelbestim­ mung lediglich in der gewünschten Winkelbestimmungsrichtung durchgeführt.

Die Stärke des empfangenen Signals ist leider nicht nur von der Ausrichtungslage gegen den Reflektor 3 abhängig. Sie ist auch von den verschiedenen Witterungsverhältnissen, die sich sehr schnell ändern können, wie Luftturbulenz, Sicht, Temperatur usw., stark abhängig. Aus diesem Grunde werden gemäss einer Weiterentwicklung mehrere Messungen gegen jeden Punkt durchge­ führt, jedenfalls für die Messpunkte, auf denen die Berechnung der Zentralpunktlage basieren soll. Entweder werden vielfache Messungen gegen jeden Punkt direkt bei der Messung gerade dieses Punktes gemacht, oder auch wird jede Mess-Sequenz der verschie­ denen Messpunkte mehrmals mit Versetzung dazwischen durchgeführt. Ersteres ist aus messtechnischen Gründen vorzuziehen und bedeutet weniger Verschleiss der mechanischen Drehungsausrüstung. Es ist auch möglich, vielfache Messungen abwechselnd für die Punkte zuerst auf der einen Flanke und dann auf der anderen durchzu­ führen, wenn man geeignete, den Punkten der Kurvenflanken ent­ sprechende Ausrichtungen gefunden hat.

Viele Abänderungen sind im Rahmen der Erfindung möglich.

Claims (14)

1. Verfahren zur Feinausrichtung einer lichtemittierenden Einrichtung gegen einen Reflektor, welche Einrichtung einen Sender, der einen schmalen Strahl elektromagnetischer Strahlung emittiert, und einen Empfänger, um nach Reflexion am Reflektor den emittierten Strahl zu empfangen, sowie eine Schaltung, um die Stärke des empfangenen reflektierten Strahls zu ermitteln, enthält, dadurch gekennzeichnet, dass durch Winkelverstellungen der lichtemittierenden Einrichtung Aus­ richtungen für Punkte auf einer Kurve der empfangenen Licht­ stärke als Funktion der Ausrichtung ermittelt werden, welche Punkte auf mindestens zwei Teilen der Kurve liegen, welche Kurventeile die Ausrichtungswinkelachse der Kurve im Bereich der Ausrichtungswinkel, wo die maximale empfangene Licht­ stärke erhalten wird (Zentralpunktausrichtung), symmetrisch liegen, und welche Kurventeile Kurvenflanken dar­ stellen, die im Verhältnis zum Kurventeil um die Zentralpunkt­ ausrichtung starkt geneigt sind, und dass die Berechnung der Lage der Ausrichtung gegen die Zentralpunktausrichtung durch Analyse der bei der Messung erhaltenen Werte, welche die auf­ gesuchten Punkte der Kurvenflanken darstellen, durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinausrichtung in mindestens einer Mess-Sequenz längs einer oder je einer von zwei orthogonalen Winkelverstellungsrichtungen für die lichtemittierende Einrichtung erfolgt, in der jede Mess­ sequenz längs je einer der Winkelverstellungsrichtungen Messungen in einer im voraus bestimmten Anzahl Winkellagen umfasst.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Ausrichtungsmessungen für mindestens zwei Punkte jeder Kurven­ flanke durchgeführt werden, daß die Neigungen zwischen den aufgesuchten Punkten jeder Kurvenflanke berechnet und eine Linie für jedes paar von Punkten im Koordinatensystem der genannten Kurve berechnet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die genaue Zentralpunktausrichtung durch Berechnung des Schnitt­ punktes zwischen den Linien berechnet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die genaue Zentralpunktausrichtung durch Berechnung des Aus­ richtungswinkels in der Mitte zwischen den Ausrichtungswinkeln für Punkte auf den beiden Linien derselben Strahlstärken berech­ net wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messpunkte einer vorbestimmten Kurvenform von im wesentlichen Glockenform angepasst werden, wobei die Messpunkte, die auf den Flanken der Kurve liegen und eine niedrigere Lichtstärke haben als die für einen oder einige Messpunkte höchste gemessene, aber höher als ein vorbestimmtes niedrigeres Niveau, eine höhere Faltung als übrige Messpunkte erhalten.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Messungen gegen jeden Messpunkt durchgeführt werden und die empfangene Strahlstärke für jeden Messpunkt von dem Mittelwert der gemessenen Strahlstärken dieses Messpunkts gebildet wird.

8. Vorrichtung zur Feinausrichtung einer lichtemittierenden Einrichtung gegen einen Reflektor, welche Einrichtung einen Sender, der einen schmalen Strahl elektromagnetischer Strahlung emittiert, und einen in fester mechanischer Relation zum Sender untergebrachten Empfänger, um nach Reflexion gegen den Reflektor den emittierten Strahl zu empfangen, sowie eine Schaltung, um die Stärke des empfangenen reflektierten Strahls zu ermitteln, enthält, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung (8), die das Signal von der strahlstärkeangezeigten Schaltung (6) empfängt und ein Signal für eine Ausrichtungseinrichtung (11-15) zum Steuern der Ausrichtung der lichtemittierenden Einrichtung abgibt sowie die Ausrichtungseinrichtung (11-15) zur Ausrichtung in einer im voraus bestimmten Anzahl Winkellagen steuert, um Messungen in diesen Lagen durchzuführen, anhand der Signale von der strahlstärkeangezeigten Schaltung (6) entscheidet, welche von den durchgeführten Messungen auf zwei symmetrischen Flanken einer Kurve über die Strahlstärke als Funktion des Ausrichtungs­ winkels liegen, die Ausrichtungseinrichtung zu erneuten Aus­ richtungswinkeln zur Messung steuert, wenn die Messpunkte nicht nach im voraus bestimmten Bedingungen auf jeder Flanke der Kurve liegen, um die Messpunkte auf wenigstens der einen Flanke zu bewegen, bis die Bedingungen erfüllt sind, und die Winkellage zur Messung gegen einen zentralen Punkt, die Zentralpunktausrichtung, auf dem Reflektor anhand der Anord­ nung der Messpunkte auf den Kurvenflanken berechnet und die Ausrichtungseinrichtung zu der berechneten Zentralpunktaus­ richtung steuert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (8) mindestens eine Mess-Sequenz in jeder von zwei orthogonalen Winkeländerungsrichtungen mit Berechnung der Zentralpunktausrichtung der beiden Winkeländerungsrichtungen durchführt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (8) entscheidet, ob Messpunkte nach der Bedingung, dass für wenigstens vier Messpunkte für jedes Paar angrenzender Punkte die Neigung im Koordinatensystem der Kurve zwischen den Punkten gleich oder beinahe gleich sein soll, auf den beiden Kurvenflanken angeordnet sind, und dass die Steuereinheit (8) durch jedes Paar der Punkte gezogene Linien berechnet.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (8) wenigstens den Ausrichtungswinkel des Schnittpunktes zwischen den Linien berechnet.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (B) den Ausrichtungs­ winkel zwischen den Ausrichtungswinkeln für die gleiche Strahl­ stärke darstellende Punkte auf den Linien berechnet.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (8) eine Kurvenform vom im wesentlichen Glocken­ formtyp hat, die in einem Speicher gespeichert ist, und die während einer Mess-Sequenz erhaltenen Messpunkte der gelagerten Kurven­ form anpasst, während den Messpunkten, die auf die Flanken der Kurve gelangen, eine höhere Faltung gegeben wird, und die Aus­ richtungseinrichtung zur erneuten Mess-Sequenz wenigstens für Messpunkte auf oder nahe an der einen Kurvenflanke steuert, wenn die Messpunkte auf die Kurvenform schrägverteilt enden.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (8) die Strahlstärke für jeden Messpunkt als Mittelwert zwischen mehreren Messungen des betreffenden Messpunkts berechnet.