DE3922365A1 - Contactless measurer for lengths and length changes esp. of rails - uses light source, paralleling lens, deflectors, receiver in housing and reflectors on object - Google Patents
Contactless measurer for lengths and length changes esp. of rails - uses light source, paralleling lens, deflectors, receiver in housing and reflectors on objectInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum berührungslosen Messen von Längen und Längenänderungen von Meßobjekten. Ihr Einsatzgebiet erstreckt sich auf Gebiete von Wissenschaft und Technik, vorallem auf solche Gebiete, in denen eine Messung von Längen und Längenänderungen infolge äußerer Belastungen der Meßobjekte notwendig ist, wie z. B. infolge äußerer Temperatur- oder Krafteinwirkung. Die Einrichtung ist geeignet, das Spannungs-Dehnungs-Verhalten, das Kriechen, Schwinden oder die Wärmeausdehnung von Materialien und Gegenständen vorallem im Bauwesen zu ermitteln.The invention relates to a device for contactless Measuring lengths and changes in length of measuring objects. your Field of application extends to areas of science and Technology, especially in those areas where a measurement of lengths and changes in length due to external loads the test objects is necessary, such as. B. due to external Effect of temperature or force. The facility is suitable for stress-strain behavior, creep, Shrinkage or the thermal expansion of materials and To determine objects especially in construction.
Optoelektronische Meßverfahren und Einrichtungen zum Bestimmen von Längen und Längenänderungen an belasteten Werkstoffproben bieten eine Reihe von Vorteilen gegenüber mechanischen Verfahren und Einrichtungen, wie gute Langzeitstabilität, Rückwirkungsfreiheit, günstige Vorausset zungen für die Automatisierbarkeit u. a. m.Optoelectronic measuring methods and devices for Determine lengths and changes in length on loaded Material samples offer a number of advantages over mechanical processes and facilities, such as good Long-term stability, no effects, low prerequisite tongues for automatability u. a. m.
Aus der DE-OS 23 22 804 und der DD-PS 2 09 261 sind für derartige Messungen interferometrische Lasermeßsysteme auf der Basis der Intererenzstreifenzählung bekannt, bei welchen ein Meßreflektor entlang der zu messenden Strecke geführt wird. Um eine hohe Meßgenauigkeit zu erreichen, muß der Reflektor mit hoher Genauigkeit unterbrechungs- und störungsfrei geführt und positioniert werden, was einen hohen technischen Aufwand bedeutet und eine reduzierte Meßdynamik ergibt.From DE-OS 23 22 804 and DD-PS 2 09 261 are for such Measurements based on interferometric laser measurement systems of the interference strip count, in which a Measuring reflector is guided along the distance to be measured. In order to achieve high measuring accuracy, the reflector with high accuracy uninterrupted and trouble-free be guided and positioned, which is a high technical Effort means and results in reduced measurement dynamics.
Die Vorrichtung gemäß der DD-PS 2 39 657 zur Messung relativer Längenänderungen auf einer Prüfkörperoberfläche basiert auf der Erfassung der Kontraständerung von am Prüfling angebrachter Meßmarken. Die hierbei naturgemäß auftretenden Anwendungsprobleme bei unzureichender Beleuchtung bzw. Zugänglichkeit der Prüflingsoberfläche im Falle des Auftretens unterschiedlicher Medien im Strahlengang begrenzen die Applikationsbreite des entsprechenden Verfahrens und der Vorrichtung auf ausgewählte Einsatzfälle.The device according to DD-PS 2 39 657 for measuring relative Changes in length on a test specimen surface are based on the detection of the change in contrast of the test object attached measuring marks. The naturally occurring here Application problems with insufficient lighting or Accessibility of the test surface in the case of Limit the appearance of different media in the beam path the range of applications of the corresponding method and Device for selected applications.
Bei einem aus der DE-PS 30 33 103 bekannten Verfahren und einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahren sind an einem Meßobjekt zwei Meßmarken angebracht, die von einer Lichtquelle beleuchtet werden und deren optische Abbilder zur Abstandmessung benutzt werden. Diese Meßeinrichtung wird auf das Meßobjekt aufgesetzt, und sie umfaßt eine optische Einrichtung mit zwei Mikroskopkanälen, derart, daß die Distanz der Achsen dieser Kanäle dem Anstand der Meßmarken bezogen auf den Meßbereich entspricht. Beide Mikroskopkanäle sind einem Okularabschnitt zugeordnet, wobei die Mikroskopstrahlengänge gleichzeitig oder nacheinander mittels entsprechender optischer Elemente ein das Okular lenkbar sind. Jedem Mikroskopkanal ist eine mechanisch oder ther misch getrennte Auflichtbeleuchtungseinrichtung zugeordnet. In a method known from DE-PS 30 33 103 and one Establishment of the procedure are at one Measuring object two measuring marks attached by one Light source are illuminated and their optical images for Distance measurement can be used. This measuring device is on the test object is placed on, and it includes an optical Device with two microscope channels, such that the Distance of the axes of these channels to the position of the measuring marks corresponds to the measuring range. Both microscope channels are assigned to an eyepiece section, the Microscope beam paths simultaneously or one after the other corresponding optical elements steer the eyepiece are. Each microscope channel is a mechanical or ther assigned mixed separately incident lighting device.
Diese Einrichtung ist für ganz spezielle Anwendungsfälle einsetzbar, insbesondere für die Prüfung von Schienen.This device is for very special applications can be used, especially for testing rails.
Zur fotoelektrischen Erfassung der Lage von Meßmarken sind die verschiedensten Empfängeranordnungen, wie z. B. Kreis- Kreisring-Detektor, analog arbeitende positionsempfindliche Dioden oder auch CCD-Arrays auf Gebieten des technischen Messens bekannt.For the photoelectric detection of the position of measuring marks are the most diverse receiver arrangements, such as. B. circular Annular ring detector, analog working position sensitive Diodes or CCD arrays in the fields of technical Known.
Verfahren, die die Lichtbeugung an einem Spalt zur Längenmessung im Zusammenwirken mit CCD-Arrays benutzen sind aus "Technisches Messen" 54, (1987), 10, Seiten 375-381 bekannt. Die hohen Anforderungen an die Konstanz des Lichtes und an die Güte der optischen Komponenten beeinträchtigen die Anwendung unter rauhen Einsatzbedingungen.Techniques that use light diffraction at a slit Use length measurement in conjunction with CCD arrays from "Technisches Messen" 54, (1987), 10, pages 375-381 known. The high demands on the constancy of light and affect the quality of the optical components Use under harsh operating conditions.
Es ist das Ziel der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und mit einer Einrichtung zum Messen von Längen und Längenänderungen an Meßobjekten eine hohe Reproduzierbarkeit der Meßergebnisse und eine hohe Meßdynamik zu erreichen und den Automatisierungsgrad der Messungen zu erhöhen, bzw. eine Automatisierung zu ermöglichen.It is the object of the invention to overcome the disadvantages of the prior art Eliminate technology and with a device for measuring of lengths and changes in length of objects to be measured a high Reproducibility of the measurement results and high measurement dynamics to achieve and the degree of automation of the measurements increase or enable automation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum berührungslosen Messen von Längen und Längenänderungen von meßmarkentragenden Meßobjekten zu schaffen, die mit optischen und fotoelektrischen Mitteln Messungen höchster Genauigkeit auch unter Belastung, Abschluß oder unter extremen Umweltbedingungen ermöglicht.The invention has for its object a device for contactless measurement of lengths and changes in length to create measuring objects carrying measuring marks, which optical and photoelectric means measurements of the highest Accuracy even under load, completion or under extreme environmental conditions.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Einrichtung zum berührungslosen Messen von Längen und Längenände rungen, umfassend mindestens zwei am Meßobjekt angeordnete und von einer Lichtquelle über optische Glieder beleuchtete, die eingestrahlten Lichtbündel reflektierende Meßmarken oder Reflektoren und die von den Meßmarken oder Reflektoren reflektierten Lichtbündel vereinigende und auf positionsem pfindliche fotoelektrische Empfänger lenkende, optische Ele mente, wobei die Meßmarken oder Reflektoren in einem den Meßbereich bestimmenden Abstand voneinander am Meßobjekt angeordnet sind, dadurch gelöst, daß auf einem Gestell oder Bett eines Meßgerätes eine ther misch invariante Platte fest vorgesehen ist, die von einem Gehäuse umgeben ist und an welcher eine Aufnahme befestigt ist, die eine Lichtquelle, eine parallelisierende Optik und einen, im Zusammenwirken mit nachgeordneten Umlenkelementen Lage- und Richtungsänderungen des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtbündels kompensierenden und die Lichtbündel stabilisierenden Strahlenteiler trägt, wobei die Umlenkele mente bzw. die Reflektoren untereinander und die fotoelek trischen Empfänger untereinander in einem konstanten, Meßbe reiche begrenzenden Abstand auf der Platte angeordnet sind, der zum Abstand der am Meßobjekt angeordneten Reflektoren korreliert ist, und daß den Reflektoren mindestens ein gemeinsamer oder jedem der Reflektoren mindestens ein positions- oder strahl lageempfindlicher, fotoelektrischer Empfänger zugeordnet ist.According to the invention, this object is achieved in a device for contactless measurement of lengths and lengths stations, comprising at least two arranged on the measurement object and illuminated by a light source via optical links that beam of light reflecting measuring marks or reflecting Reflectors and those of the measuring marks or reflectors reflected light bundles uniting and on position sensitive photoelectric receivers directing optical ele elements, the measuring marks or reflectors in one Distance determining distance from each other on the measurement object are arranged solved by that a ther on a rack or bed of a measuring device mixed invariant plate is provided by a Housing is surrounded and to which a receptacle is attached which is a light source, a parallelizing optics and one, in cooperation with downstream deflection elements Changes in position and direction of the light source outgoing light beam compensating and the light beam stabilizing beam splitter carries, the deflecting elements or the reflectors with each other and the photo elec trical receiver with each other in a constant, meas rich limiting distance are arranged on the plate the distance between the reflectors arranged on the measurement object is correlated and that the reflectors have at least one common or each of the reflectors has at least one position or beam position-sensitive, photoelectric receiver assigned is.
Vorteilhaft ist es, wenn die Lichtquelle ein Laser ist.It is advantageous if the light source is a laser.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Strahlenteiler ein gleichschenkliges rechtwinkliges Prisma mit teildurchlässig verspiegelten Kathetenflächen und ein Rhomboidprisma um faßt, wobei das Rhomboidprisma an der der Lichtquelle zuge wandten Kathetenfläche des Prismas angeordnet ist, daß die von dieser Kathetenfläche des Prismas entfernte Fläche des Rhomboidprismas teildurchlässig verspiegelt ist und ein Auskoppelprisma trägt, daß an der der Lichtquelle abgewandten Kathetenfläche des Prismas ein rechtwinkliges Auskoppelprisma mit seiner Hypo tenusenfläche angekittet ist, an welchen ein 90°-Umlenkprisma angeordnet ist, wobei das 90°-Umlenkprisma mit einer seiner Kathetenflächen mit einer Kathetenfläche des Auskoppelprismas verbunden ist, und daß an der zur Lichteintrittsfläche des Rhomboidprismas parallelen Lichtaustrittsfläche ein weiteres 90°-Umlenkpris ma mit einer seiner Kathetenflächen angeordnet ist.It is also advantageous if the beam splitter is on isosceles right-angled prism with partially permeable mirrored catheter surfaces and a rhomboid prism summarizes, the rhomboid prism on the light source facing catheter surface of the prism is arranged, that the distance from this catheter surface of the prism The surface of the rhomboid prism is partially reflective and wearing a coupling prism, that on the catheter surface facing away from the light source Prismas a right-angle coupling prism with its hypo is cemented on the tenus surface, on which a 90 ° deflection prism is arranged, the 90 ° deflection prism with one of its Catheter surfaces with a catheter surface of the coupling prism connected is, and that on the light entry surface of the rhomboid prism parallel light exit surface another 90 ° deflection prism ma is arranged with one of its catheter surfaces.
Eine vorteilhafte Ausführung ist dadurch gekennzeichnet, daß den am Meßobjekt angeordneten Reflektoren die Lichtbün del auf einen gemeinsamen fotoelektrischen Empfänger lenken de, optische Umlenkelemente im Form von Spiegeln oder Prismen nachgeordnet sind, und daß der fotoelektrische Empfänger in einer um eine Achse drehbaren Halterung des Meßgerätes gelagert ist, derart, daß nacheinander die von den Reflektoren zurückgeworfenen Licht bündel den Empfänger beaufschlagen.An advantageous embodiment is characterized in that that the reflectors arranged on the measurement object are the light beam Direct the del onto a common photoelectric receiver de, optical deflection elements in the form of mirrors or prisms are subordinate, and that the photoelectric receiver in one about an axis rotatable mounting of the measuring device is mounted such that successively the light reflected by the reflectors bundle the receiver.
Vorteilhaft ist es ferner, wenn als positions- und strahlla geempfindliche fotoelektrische Empfänger Kreis-Kreisring- Detektoren, Sektorfotoempfänger oder CCD-Anordnungen vorgese hen sind.It is also advantageous if as position and beam sensitive photoelectric receiver circular-circular Detectors, sector photo receivers or CCD arrangements are provided hen are.
Diese Einrichtung erlaubt es, mit relativ geringem technischen Aufwand Messungen von Längen und -änderungen mit hoher Genauigkeit an Meßobjekten unter Belastung, Abschluß oder unter extremen Umweltbedingungen auszuführen. Diese hohe Genauigkeit wird u. a. dadurch erreicht, daß die Reflektoren und Umlenkelemente, die die Lichtbündel zu den Empfängern lenken, räumlich fest und in festem gegenseitigen Abstand zueinander angeordnet sind, so daß durch mechanische Führungen bedingte Meßfehler vermieden werden. Durch Vermeidung beweglicher Teile wird mit der Meßeinrichtung eine hohe Meßdynamik erreicht.This facility allows for relatively little technical effort measurements of lengths and changes with high accuracy on test objects under load, conclusion or under extreme environmental conditions. This high Accuracy is u. a. thereby achieved that the reflectors and deflecting elements that direct the light beams to the receivers steer, spatially fixed and at a fixed mutual distance are arranged to each other so that by mechanical Measurement errors caused by guides can be avoided. By Avoid moving parts with the measuring device high measurement dynamics achieved.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigtThe invention is based on an exemplary embodiment are explained in more detail. In the drawing shows
Fig. 1 schematisch den Aufbau der erfindungsgemäßen Einrich tung,Schematically tung Fig. 1 shows the structure of the Einrich invention,
Fig. 2 schematisch den Strahlengang der Einrichtung mit vier Reflektoren und Fig. 2 shows schematically the beam path of the device with four reflectors and
Fig. 3 den Strahlengang mit einem rotierenden fotoelektri schen Empfänger. Fig. 3 shows the beam path with a rotating photoelectric rule's receiver.
Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung zum berührungslosen Messen von Längen und Längenänderungen ist auf einem Gestell 1 oder Bett eines Meßgerätes angeordnet. Sie umfaßt eine Halterung 2, an der eine in einem Gehäuse 3 befindliche Platte 4 aus einem thermisch invarianten Material, z. B. Invar, in einer symmetrierenden Lagerung 5 befestigt ist. Mit dieser Lagerung 5 sind das Gehäuse 3 und eine Aufnahme 6 fest verbunden, auf welcher eine Lichtquelle 7, vorzugsweise ein Laser, eine das von der Lichtquelle 7 ausgehende Lichtbündel parallelisierende Optik 8, z. B. ein Kollimator, und ein Strahlenteiler 9 angeordnet sind. An der dem Strahlenteiler 9 zugewandten Seite sind mindestens zwei optische Umlenkelemen te 10; 11 vorgesehen, die die den Strahlenteiler verlassenden Lichtbündel auf Reflektoren 12; 13 richten, welche am Prüf ling oder Meßobjekt 14 in einem konstanten, den Meßbereich der Einrichtung begrenzenden Abstand befestigt sind. Dabei ist jedem der Umlenkelemente 10; 11 ein Reflektor 12; 13 am Meßobjekt zugeordnet. Das Meßobjekt 14 ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, auf dem Gestell 1 angeordnet und von einer, ebenfalls auf dem Gestell 1 befindlichen Umhüllung 15 umge ben, die es ermöglicht, Messungen am Meßobjekt 14 auch unter besonderen, z. B. thermischen, Bedingungen durchzuführen. Das Gehäuse 3 und auch die Umhüllung 15 besitzen lichtdurchläs sige Fenster 16; 17; 18; 19, durch welche die auf die Reflek toren 12; 13 gerichteten und von diesen reflektierten Licht bündel ungehindert hindurchtreten können.The device shown in Fig. 1 for contactless measurement of lengths and changes in length is arranged on a frame 1 or bed of a measuring device. It comprises a holder 2 on which a plate 4 located in a housing 3 made of a thermally invariant material, for. B. Invar, is fixed in a symmetrical bearing 5 . With this storage 5, the housing 3 and a seat 6 are firmly connected, on which a light source 7, preferably a laser, the light emanating from the light source 7 light beam parallelizing optical system 8, eg. B. a collimator, and a beam splitter 9 are arranged. On the side facing the beam splitter 9 at least two optical Umlenkelemen te 10; 11 provided, which the beam leaving the beam splitter on reflectors 12; 13 align which are attached to the test object or test object 14 at a constant distance which limits the measuring range of the device. Each of the deflection elements 10; 11 a reflector 12; 13 assigned to the measurement object. The measurement object 14 , as can be seen from FIG. 1, is arranged on the frame 1 and is surrounded by a sheath 15 , also located on the frame 1 , which enables measurements on the measurement object 14 to be carried out even under special, e.g. B. thermal conditions. The housing 3 and the casing 15 have translucent window 16; 17; 18; 19 , through which the gates on the reflectors 12; 13 directed and reflected by these reflected light bundles can pass through unhindered.
Die von den Reflektoren 12 und 13 reflektierten Lichtbündel werden direkt (Fig. 1) oder über, den Reflektoren 12 und 13 im Strahlengang nachgeordnete, weitere optische Umlenkelemente 20; 21; 22; 23 (Fig. 3), z. B. Prismen oder Spiegel, auf einen gemeinsamen fotoelektrischen Empfänger 24 (Fig. 3) oder auf je einen gesonderten fotoelektrischen Empfänger 25; 26 (Fig. 1) gelenkt. Diese fotoelektrischen Empfänger 24; 25 und 26 sind positions- oder strahllageempfindliche Empfänger, mit denen die Position der reflektierten Lichtbündel bestimmt werden kann. Diese Empfänger 24; 25 und 26 sind mit einer Auswerteeinrichtung 27 verbunden, die in Verbindung mit einem Rechner 28 aus den Fotoströmen der Empfänger 24; 25; 26 die Abstände oder Abstandsänderungen der Reflektoren 12 und 13 am Meßobjekt 14 ermittelt. Erfaßt wird dabei die Lage der Leistungsschwerpunkte der reflektierten Lichtbündel auf den Empfängern. Die Lage dieser Leistungsschwerpunkte liefert bei bekanntem Abstand der Empfängernullpunkte und bekanntem Übertragungsfaktor ein Maß für die absolute Länge sowie für die Bezugslänge der durch die Reflektoren 12 und 13 begrenzten Strecke. Tritt eine Verschiebung der Reflektoren 12 und 13 relativ zueinander auf, so wird aus der Lageänderung der Leistungsschwerpunkte der Lichtbündel auf den Empfängern 24; 25 und 26 die absolute oder relative Länge oder Längenänderung des Meßobjektes 14 bestimmt. In dieser Fig. 1 sind der Einfachheit halber nur zwei Umlenkelemente 10 und 11 dargestellt. Es können jedoch auch, wie es im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben ist, vier Umlenkelemente und diesen zugeordnete Reflektoren vorgesehen werden.The reflected by the reflectors 12 and 13, light beams are directly (Fig. 1) or via the reflectors 12 and 13 arranged downstream in the beam path, further optical deflecting elements 20; 21; 22; 23 ( Fig. 3), e.g. B. prisms or mirrors, on a common photoelectric receiver 24 ( Fig. 3) or on a separate photoelectric receiver 25; 26 ( Fig. 1) steered. This photoelectric receiver 24; 25 and 26 are position or beam position sensitive receivers with which the position of the reflected light bundles can be determined. This receiver 24; 25 and 26 are connected to an evaluation device 27 which, in connection with a computer 28, from the photo streams of the receivers 24; 25; 26 determines the distances or changes in distance of the reflectors 12 and 13 on the measurement object 14 . The position of the centers of gravity of the reflected light bundles on the receivers is recorded. With a known distance between the receiver zero points and a known transmission factor, the location of these power centers provides a measure of the absolute length and of the reference length of the distance delimited by the reflectors 12 and 13 . If there is a displacement of the reflectors 12 and 13 relative to one another, the change in position of the power focal points becomes the light beam on the receivers 24; 25 and 26 determines the absolute or relative length or change in length of the measurement object 14 . For the sake of simplicity, only two deflection elements 10 and 11 are shown in this FIG. 1. However, as described in connection with FIG. 2, four deflection elements and reflectors assigned to them can also be provided.
In Fig. 2 ist der Strahlengang einer Einrichtung mit vier am Meßobjekt 29 befestigten Reflektoren 30; 31; 32; 33 und diesen nachgeordneten fotoelektrischen Empfängern 34; 35; 36, 37 dargestellt. Das von der Lichtquelle 7 ausgesandte Lichtbündel passiert die Optik 8 und wird im Strahlenteiler 9 in vier Teillichtbündel aufgespalten, welche durch Umlenkelemente 38; 39; 40; 41, z. B. Spiegel oder Prismen, zu den Reflektoren 30; 31; 32; 33 gelenkt werden.In FIG. 2, the beam path is a device having four measurement object 29 on the fixed reflectors 30; 31; 32; 33 and these photoelectric receivers 34; 35; 36, 37 shown. The light beam emitted by the light source 7 passes through the optics 8 and is split into four partial light beams in the beam splitter 9 , which are separated by deflection elements 38; 39; 40; 41 , e.g. B. mirrors or prisms, to the reflectors 30; 31; 32; 33 are steered.
Der Strahlteiler 9 ist so aus einzelnen Prismen zusammengesetzt, daß er in besonders vorteilhafter Weise die Aufspaltung des einfallenden Lichtbündels in vier Teillichtbündel bewirkt und im Zusammenhang mit den nachgeordneten Umlenkelementen 10 und 11 diese Lichtbündel symmetriert und von Einflüssen befreit, die von evtl. Lage- und Richtungsänderungen des einfallenden Lichtbündels herrüh ren. Der Strahlenteiler 9 umfaßt vorzugsweise ein gleich schenkliges rechtwinkliges Prisma 42 mit teildurchlässig verspiegelten Kathetenflächen 43 und 44 und ein Rhomboidpris ma 45, welches an der der Lichtquelle zugewandten Katheten fläche 43 des Prismas 42 angeordnet ist. Die von der Kathe tenfläche 43 entfernte Fläche 46 des Rhomboidprismas 45 ist teildurchlässig verspiegelt, und an ihr befindet sich ein Auskoppelprisma 47. An der der Lichtquelle 7 angewandten Kathetenfläche 44 ist ein rechtwinkliges Auskoppelprisma 48 mit seiner Hypotenusenfläche angeordnet, an welchem ein 90°- Umlenkprisma 49 angekittet ist. Dieses 90°-Umlenkprisma 49 ist mit einer seiner Kathetenflächen mit einer Kathetenfläche des Auskoppelprismas 48 verbunden. An der zur Lichteintritts fläche 50 des Rhomboidprismas 45 parallelen Lichtaustritts fläche 51 ist ein weiteres 90°-Umlenkprisma 52 mit seiner Kathetenfläche angeordnet.The beam splitter 9 is composed of individual prisms in such a way that it splits the incident light bundle into four partial light bundles in a particularly advantageous manner and, in connection with the downstream deflecting elements 10 and 11, symmetrizes these light bundles and frees them from influences which may result from location and Changes in direction of the incident light beam herrüh ren. The beam splitter 9 preferably comprises an isosceles right-angled prism 42 with partially reflective mirrored catheter surfaces 43 and 44 and a rhomboid prism 45 which is arranged on the light source facing catheter surface 43 of the prism 42 . The surface 46 of the rhomboid prism 45 which is removed from the surface 43 is partially transparent, and there is a coupling-out prism 47 on it . A rectangular decoupling prism 48 with its hypotenuse surface, on which a 90 ° deflection prism 49 is cemented, is arranged on the catheter surface 44 used for the light source 7 . This 90 ° deflection prism 49 is connected with one of its catheter surfaces to a catheter surface of the coupling-out prism 48 . At the surface to the light entrance 50 of rhomboid prism 45 parallel light exit surface 51 is arranged with its cathetus another 90 ° -Umlenkprisma 52nd
In dem in Fig. 3 schematisch dargestellten Strahlengang der erfindungsgemäßen Einrichtung ist ein rotierender fotoelektrischer Empfänger 24 vorgesehen, auf den die von den am Meßobjekt befestigten Reflektoren 53; 54; 55 und 56 reflektierten Teillichtbündel über die Umlenkelemente 20; 21; 22 und 23 gelenkt werden. Der Empfänger 24 ist auf einer Achse 57 befestigt, die in einer im Gestell 1 des Meßgerätes fest angeordneten Halterung 58 drehbar gelagert ist, wobei die Achse 57 durch einen nicht dargestellten Motor angetrieben wird. Bei dieser Ausführungsform wird der Empfänger 24 nacheinander durch die einzelnen Teillichtbündel beaufschlagt. Die dabei von dem Empfänger 24 zeitlich versetzt erzeugten elektrischen Signale werden gespeichert und der Auswerteeinrichtung 27 zugeführt und im Rechner 28 zur Bestimmung der Längen und Längenänderungen am Meßobjekt weiterverarbeitet.In the beam path of the device according to the invention, shown schematically in FIG. 3, a rotating photoelectric receiver 24 is provided, onto which the reflectors 53; 54; 55 and 56 reflected partial light beams via the deflection elements 20; 21; 22 and 23 are steered. The receiver 24 is fastened on an axis 57 which is rotatably mounted in a holder 58 which is fixedly arranged in the frame 1 of the measuring device, the axis 57 being driven by a motor (not shown). In this embodiment, the receiver 24 is acted upon successively by the individual partial light beams. The electrical signals generated by the receiver 24 at different times are stored and fed to the evaluation device 27 and further processed in the computer 28 to determine the lengths and changes in length on the measurement object.
Es ist besonders vorteilhaft, bei der erfindungsgemäßen Einrichtung als positions- und strahllageempfindliche fotoelektrische Empfänger 24; 25; 26; 34; 35; 36; 37 Kreis- Kreisring-Detektoren, Sektorfotoempfänger, CCD-Anordnungen oder andere geeignete Empfänger vorzusehen.It is particularly advantageous in the device according to the invention as a photoelectric receiver 24; 25; 26; 34; 35; 36; 37 circular-circular ring detectors, sector photo receivers, CCD arrangements or other suitable receivers.
Claims (5)
daß auf einem Gestell (1) oder Bett eines Meßgerätes eine thermisch invariante Platte (4) fest vorgesehen ist, die von einem Gehäuse (3) umgeben ist und an welcher eine Aufnahme (6) befestigt ist, die eine Lichtquelle (7), eine parallelisierende Optik (8) und einen, im Zusammenwirken mit nachgeordneten Umlenkelementen (10; 11) Lage- und Richtungsän derungen des von der Lichtquelle (7) ausgehenden Lichtbündels kompensierenden und die Lichtbündel stabilisierenden Strah lenteiler (9) trägt, wobei die Umlenkelemente (10; 11; 38; 39; 40; 41) bzw. die Reflektoren (12; 13; 30; 31; 32; 33) unter einander und die fotoelektrischen Empfänger (25; 26; 34; 35; 36; 37) untereinander in einem konstanten, Meßbe reiche begrenzenden Abstand auf der Platte (4) angeordnet sind, der zum Abstand der zum Meßobjekt (14; 29) angeordneten Reflektoren (12; 13; 30; 31; 32; 33) korreliert ist, und
daß den Reflektoren (12; 13; 30; 31; 32; 33) mindestens ein gemeinsamer (24) oder jedem der Reflektoren (12; 13; 30; 31; 32; 33) mindestens ein positions- oder strahllageempfindlicher, fotoelektrischer Empfänger (25; 26; 34; 35; 36; 37) zugeordnet ist.1.Device for the contactless measurement of lengths and changes in length comprising at least two measuring objects arranged on the measurement object and illuminated by a light source via optical elements, reflecting the irradiated light beams or measuring marks or reflectors and the optical elements directing the measuring marks or position-sensitive photoelectric receivers, the measuring marks or Reflectors are arranged at a distance from one another which determines the measuring range, characterized in that
that a thermally invariant plate ( 4 ) is permanently provided on a frame ( 1 ) or bed of a measuring device, which is surrounded by a housing ( 3 ) and to which a receptacle ( 6 ) is attached which is a light source ( 7 ), a parallelizing optics ( 8 ) and one, in cooperation with downstream deflection elements ( 10; 11 ) changes in position and direction of the light beam ( 7 ) emitting light compensating and the light beam stabilizing beam splitter ( 9 ), the deflection elements ( 10; 11; 38; 39; 40; 41 ) or the reflectors ( 12; 13; 30; 31; 32; 33 ) with each other and the photoelectric receivers ( 25; 26; 34; 35; 36; 37 ) with each other in a constant , Meßbe rich limiting distance are arranged on the plate ( 4 ), which is correlated to the distance of the reflectors ( 12; 13; 30; 31; 32; 33 ) arranged to the measurement object ( 14; 29 ), and
that the reflectors ( 12; 13; 30; 31; 32; 33 ) have at least one common ( 24 ) or each of the reflectors ( 12; 13; 30; 31; 32; 33 ) at least one photoelectric receiver ( 25 ; 26; 34; 35; 36; 37 ) is assigned.
daß der Strahlenteiler (9) ein gleichschenkliges rechtwinkliges Prisma (42) mit teildurchlässig verspiegelten Kathetenflächen (43; 44) und Rhomboidprisma (45) umfaßt, wobei das Rhomboidprisma (45) an der der Lichtquelle (7) zugewandten Kathetenfläche (43) des Prismas (42) angeordnet ist,
daß die von dieser Kathetenfläche (43) des Prismas (42) entfernte Fläche (46) des Rhomboidprismas (45) teildurchlässig verspiegelt ist und ein Auskoppelprisma (47) trägt,
daß an der der Lichtquelle (7) abgewandten Kathetenfläche (44) des Prismas (42) ein rechtwinkliges Auskoppelprisma (48) mit seiner Hypotenusenfläche angekittet ist, an welchem ein 90°-Umlenkprisma (49) mit einer seiner Kathetenflächen mit einer Kathetenfläche des Auskoppelprismas (48) verbunden ist, und
daß an der zur Lichteintrittsfläche (50) des Rhomboidprismas (45) parallelen Lichtaustrittsfläche (51) ein weiteres 90°-Umlenkprisma (52) mit einer seiner Kathetenflächen angeordnet ist.3. Device according to claim 1 and 2, characterized in
that the beam splitter ( 9 ) comprises an isosceles right-angled prism ( 42 ) with partially translucent mirrored catheter surfaces ( 43; 44 ) and rhomboid prism ( 45 ), the rhomboid prism ( 45 ) on the catheter surface ( 43 ) of the prism ( 43 ) facing the light source ( 7 ) 42 ) is arranged
that the surface ( 46 ) of the rhomboid prism ( 45 ) removed from this catheter surface ( 43 ) of the prism ( 42 ) is partially reflective and carries a coupling-out prism ( 47 ),
that at which the light source (7) facing away from cathetus (44) of the prism (42), a rectangular Auskoppelprisma (48) is cemented with its hypotenuse face, on which a 90 ° -Umlenkprisma (49) with one of its leg surfaces with a cathetus of the Auskoppelprismas ( 48 ) is connected, and
that a further 90 ° deflection prism ( 52 ) with one of its catheter surfaces is arranged on the light exit surface ( 51 ) parallel to the light entry surface ( 50 ) of the rhomboid prism ( 45 ).
daß den am Meßobjekt angeordneten Reflektoren (53; 54; 55; 56) die Lichtbündel auf einen gemeinsamen fotoelektrischen Empfänger (24) lenkende, optische Umlenkelemente (20; 21; 22; 23) in Form von Spiegeln oder Prismen nachgeordnet sind, und
daß der fotoelektrische Empfänger (24) in einer um eine Achse (57) drehbaren Halterung (58) des Meßgerätes gelagert ist, derart, daß nacheinander die von den Reflektoren (53; 54; 55; 56) zurückgeworfenen Lichtbündel den Empfänger (24) beaufschlagen.4. Device according to claim 1 to 3, characterized in
that the reflectors arranged on the measurement object ( 53; 54; 55; 56 ), the light beams on a common photoelectric receiver ( 24 ) directing optical deflection elements ( 20; 21; 22; 23 ) in the form of mirrors or prisms are arranged, and
that the photoelectric receiver ( 24 ) is mounted in a holder ( 58 ) of the measuring device which can be rotated about an axis ( 57 ), in such a way that the light beams reflected by the reflectors ( 53; 54; 55; 56 ) successively act on the receiver ( 24 ) .
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD32251988A DD277507A1 (en) | 1988-12-02 | 1988-12-02 | DEVICE FOR CONTACTLESSLY MEASURING LENGTHS AND LENGTH CHANGES |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3922365A1 true DE3922365A1 (en) | 1990-06-07 |
Family
ID=5604517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19893922365 Withdrawn DE3922365A1 (en) | 1988-12-02 | 1989-07-07 | Contactless measurer for lengths and length changes esp. of rails - uses light source, paralleling lens, deflectors, receiver in housing and reflectors on object |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD277507A1 (en) |
| DE (1) | DE3922365A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11147456B2 (en) | 2013-02-22 | 2021-10-19 | Koninklijke Philips N.V. | Marker with light emitting area for use in determining vital sign information |
-
1988
- 1988-12-02 DD DD32251988A patent/DD277507A1/en not_active IP Right Cessation
-
1989
- 1989-07-07 DE DE19893922365 patent/DE3922365A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11147456B2 (en) | 2013-02-22 | 2021-10-19 | Koninklijke Philips N.V. | Marker with light emitting area for use in determining vital sign information |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DD277507A1 (en) | 1990-04-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |