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Gerät zum Messen der Parallelkoordinaten der Punkte einer ebenen Fläche,
eines Meßbilds o. dgl. Die Lösung der Aufgabe, die Parallelkoordinaten der Punkte
einer .ebenen Fläche genau zu messen, ist bereits mehrfach versucht worden. Wurden
dabei besonders hohe Anforderungen an die Genauigkeit der Messung gestellt, wie
das beispielsweise beten Ausmessen photographischer Sternaufnahmen zu astronGmischen
Zwecken allgemein der Fall ist, dann war es bisher nicht gelungen, Mzßergebnisse
zu erzielen, die in bezug auf Genauigkeit den gestellten Anforderungen in jeder
Beziehung entsprachen. Man benutzte dabei in der Regel ein Meßgerät, bei welchem
ein mit zwei Maßstäben, deren Teilungen in einer gemeinsamen Ebene lag@ti, in Verbindung
stehendes Strichkreuz mit jedem der auszumessenden Punkte in Deckung gebracht wurde,
wobei die Maßstäbe g.zgenüber je einer einen Punkt bezeichn:nde.n Meßmarke entlang
der Achsenrichtungen des Koordinatensystems verschoben wurden. Je größer nun die
Abweichung eines gerade auszumessenden Punktes von der Projektion des Schnittpunktes
zweier Parallelen zu den Koordinatenachsen durch die von den Meßmarken bezeichneten
Punkte auf die zur Ebene der Maßstabteilungen parallele Ebene durch den auszumessenden
Punkt war, um so größer war auch der Meßfeliler, der sich ergab, wenn die auszumessende
Fläche im Verlaufe der Messungen nicht genau parallel ihrer nach dem Koordinatensvstem
ausgerichteten Anfangslage verblieb. Weitere Fehler schlichen sich ein, wenn die
auszumessende Fläche nicht genau parallel zu der durch die Maßstabteilung bestimmten
Ebene angeordnet oder die Maßstäbe in ihren Führungen nicht spielfrei beweglich
waren.
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Beim Gegenstande der Erfindung sind die genannten Fehler unschädlich
infolge der Anwendung des bisher auf Längenmessungen beschränkten Komparatorpri.nzips
auf Flächenmessungen. Diese erweiterte Anwendung dis Prinzips wird dadurch erreicht,
daß das Meßgerät erfindungsgemäß mit einer festen Richtmarke verstehen ist, die
als Meßlage der auszumessenden Punkte die Projektion des Schnittpunktes der beiden
den Achsenrichtungen des Koordinatensystems parallelen Geraden, die durch die von
den Meßmarken bezeicbneten Punkte bestimmt sind, auf eme zur Ebene der Maßstabteilungen
parallele Ebene bezeichnet. Das so. aufgebaute Gerät kann man zur Verminderung von
Winkelfehlern, die in Höhenunterschieden begründet sind, weiterhin vervollkommnen,
indem man, dafür Sorge trägt, daß der von. der Richtmarke bezeichnete Punkt und
damit die auszumessende Fläche in der Ebene der
Ma.Bstabteilungen
liegt. Dabei empfiehlt es sich, das Gerät mit einer zu dieser Ebene parallelen Führungsfläche
auszustatten, auf welcher der die auszumessende Fläche tragende Körper mittels einer
Parallelführung so verschieblich ist, daß die Punkte der auszumessenden Fläche die
durch die beiden 112aßstabteilungen bestimmte Ebene beschreiben. Bei einem so beschaffenen
Gerät können die verschiedenen genannten Winkelfehler die Meßergebnisse nur noch
um Beträge b.eehiflussen, die auch bei. außerordentlich hoch getriebener Meßgenauigkeit
nicht wahrnehmbar sind. Als Parallielfiihrung benutzt man ameinfachsten eine Ausführungsform,
die auf 'der Verwendung zweier Lenkerparällel.logramme beruht-Der leitende Gesichtspunkt
für den. Aufbaueines solchen Geräts besteht also darin, daß die auszumessende Fläche
jeweils in die für die Messung günstigste Lage gebracht werden kann, wobei die Maßstäbe
gleichzeitig um die diesen Verschiebungen entsprechenden Koordinatenwerte verschoben
werden. Man stattet das Gerät zweckentsprechend mit zwei deal. Winkel der Koordinatenachsen
einschließenden Richtlinealen aus, die mit dem die auszumessende Fläche tragenden
Körper verachieblich sind und deren Richtkanten so auf je einen mit einem
der Maßstäbe verbundenen Testkörper einwirken, daß die durch die Verschiebung bewirkten
Einstellungen der Maßstäbe den Koordinatenwert:en des jeweils eingestellten Punktes
des Körpers entsprechen. Dabei empfiehlt :es sich, zu vermeiden, daß die Testkörper
während aller Bewegungen mit den Linealen in Berührung stehen, weil sich dann sehr
bald auch bAei. sehr Sorgfältiger Ausführung und gehärtetem Mateiial Abnutzungsfehler
bemerkbar machen würden. Es ist deshalb angebracht, am Gerät zwei mit den Maßstäben
gekuppelte, den Richtlinealen parallele Hilfslineale vorzusehen, deren Abstand von
den Richtlinealen veränderlich ist, wodurch die Berührung,der Testkörper mit den
Richtlinealen zeitweise aufgehoben werden kann. Man wird dann. aufs Gründen möglichster
Schonung der dem eigentlichen Messen dienenden Teile beim Gebrauch des Gerätes so
vorgehen, da-P.) man die Berührung der Testkörper mit den Richtlinealen durch Veränderung
des Abstandes der Hilfslineale im allgemeinen aufhebt und nur gerade während des
Ablesevorganges der Meßergebnisse selbst stattfinden läßt.
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Würde man als Meßmarken und als Richtmarke körperliche Marken anwenden,
dann ließe es sich nicht vermeiden, daß sich jeweils zwischen den Marken und den
mit diesen zu bezeichnenden Punkten., die ja in den Teilungsebenen der beweglichen
Maßstäbe bzw. in der Ebene der gleichfalls beweglichen, ausztunessenden Fläche liegen,
Parallaxe bemerkbar machen würde. Abgesehen von. der in dieser Parallaxe begründeten
Fehlerquelle wäre bereits eine möglichst große Annäherung der Marken an diese Flächen
nachteilig, weil bei den vor den Messungen vorzunehmenden Bewegungen leicht Beschädigungen
dieser Flächen durch die Marken selbst oder etwa an den Marken haftende Staubkörper
u. dgl. eintreten könnten. Es empfiehlt sich deshalb die Anwendung an sich bekannter
optischer Hilfsmittel, durch die man parallaxefreies Zusammenfallen der Marken mit
den Bildern der betreffenden Flächen herbeiführen kann. Man ergänzt zweckmäßig das
Gerät durch drei. optische Systeme, welche die Maßstabteilungen und die auszumessende
Fläche reell abbilden, und ordnet die beiden Meßmark en und die Ri:chtinarke in
den entsprechenden Bildebenen an. Das Gerät wird besonders handlich und die Messung
sehr erleichtert, wenn man dafür sorgt, daß die drei jeweils nötigen Einstell- und
Meßbeobachtungen an einer Stelle des Gerätes gleichzeitig vorgenommen werden können,
ohne da,ß @es ,etwa erforderlich ist, .nach .einer jeden Beobachtung eine Kopfbewegung
auszuführen, durch die man die eben vorgenommene Einstellung aus dem Gesichtskreise
verliert. Um des zu erreichen, kann man zusätzliche optische Systeme vorsehen, welche
die Bilder der Maßstabteilungen nebst den Meßmarken und der auszumessenden Fläche
mit der Richtmarke in eine gemeinsame Ebene nebeneinander abbilden, so daß sie mit
Hilfe eines Beobachtungsgerätes, z. B. eines Okulars o: dgl., gleichzeitig .beobachtet
werden können.
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Auf .den Zeichnungen ist als Ausführungsbei-spiel ädex Erfindung ein
Gerät zum Messen der rechtwinkligen Koordinaten der Punkte einer .ph.otographis:chen.
Platte (z. B. astronomischer Sternaufnahmen) dargestellt. Abb. i zeigt :das Gerät
in der Draufsicht im Grundriß, Abb. a im Aufrißeinen Teilschnitt nach der Linie
A-A der Abb. i. In. Abb. 3 ist im Seitenriß ein 1VIittels,chnitt des Gerätes und
in Abb. q. im Grundriß ein T dl.scbnitt nach der Linie B-B der Abb. 3 wiedergegeben.
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Das Gerät hat eine kreisrunde Grundplatte z mit drei Füßen z. Auf
dieser Grundplatte i 'liegt zwischen. drei Haltern q., 5 und 6 eine .Glasplatte
3, - deren Oberfläche eben geschliffen und poliert ist und zur Führung eines Rahmens
7 dient, der mit drei Kwgelfüßen 8 darauf ruht und eine quadratische Öffnung 9 von
der Größe .der auszumessenden Platten i o hat. In den Ecken dieser öffnung 9 sind
vier Vorsprünge i i so vorgesehen, daß ihre Oberflächen, auf denen die einzulegende
Platte
io ruht, in einer zur Oberfläche der Glasplatte 3 parallelen Ebene liegen. Der Rahmen
7 hat einen Anguß 12, der in ein Gewicht 13 eingreift und mit einem Bolzen 14 in
eine:- Aussparung 15 des Gewichtes 13 dur:-,h zwei Stellschrauben 16 und Gegenfedern
17 gehalten wird. Am Rahmen 7 ist eitle Parallel.führu,ng- vorgesehen, die aus zwei
Lenkern 18, einem winkelförmigen Lenker i 9 und zwei weiteren Lenkern 2o besteht.
Die 1_enker 18 greifen an zwei Zapfen 21 am Rahnien 7 und all zwei Zapfen 22 am
Lenker 19 an. Dieser Lenker i9 trägt zwei weitere Zapfell 23, deren Verbindungslinie
auf der Verliilidungslinie der Zapfen 22 senkrecht steht und um welche die L nker
2o drehbar sind, die außerdem um zwei in Aufsätzen 24 der Grundplatte i gelagerte
Zapfen 25 schwingen. Die Zapfenpaare z i und 22 einerseits und 23 und 25 anderseits
bilden die Eckpunkte zii"eier Parallelogramme der genannten Lenker. Der winkelförmige
Lenker i9 ist in drei Punkten durch je einen Kugelfuß 26 auf der Glasplatte 3 gestützt.
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Am Rahmen 7 sind zwei Lineale 2; so aufgeschraubt, daß ihre Richtkanten
28 genau Senkrecht zueinander stehen. Parallel zu Richtkanten 28 sind auf einem
Sichieberrahmen 29 zwei 'Hilfslineale 3o vorgesehen, deren Abstand von den Linealen
2; durch diagonale Verschiebung des S-chi:eberrahmens z9 mittels einer durch eine
Zugfeder 31 kraftschlüssig damit gepaarten Kurvenscheibe 32 urn kleine Beträge veränderlich
ist, wobei der Scliieberrahmen 29 mittels dreier Schlitze ;3 all drei Führungsbolzen
34 geführt ist und zur Begrenzung des Drehungswinkels der Kurvenscheibe 32 zwei
Anschlagstifte 35 für einen finit ihr verbundenen Handgriff 36 angebracht sind.
Senkrecht zu den Richtkanten 28 der Lineale 2; sind in Schlittenführungen 37 zwei
Schlitten 38 verschiebbar. Diese Schlittentragen an ihren Enden Tas;tkörper 39,
die den Richtkanten 28 der Lineale 27 gegenüberstehen, und ferner federnd gelagerte
Rollenträger 4o, die mit je zwei Roillen 4i an den Hilfslinealen 3o geführt sind.
Der Abstand cler Rollen 4i von den Tastkörpern 39 ist dabei so gewählt, daß bei
derjenigen Einstellung -des Schiebe.rrahmens 29, bei welcher der Abstand der Hilfslinealle
30 von den Linealen 27 den kleinsten Wert hat, die Berührung der Tastkörper
39 mit den Linealen 27 aufgehoheil ist. In die Schlitten 38 sind Glasstäbe 42 von
rechteckigem Querschnitt eingebettet, deren untere Flächen in der Ebene der Oberflächen
der Vorsprünge i i liegen und mit Längenteilungen 43 versehen sind.
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Die Grundplatte i ist an drei Stellen durchbohrt; die Bohrungen sind
zylindrisch, und zwar liegt eine Bohrung 44 in der Mitte der Grundplatte i und zwei
Bohrungen 45 unter den Schlittenführungen 37. Die Glasplatte hat eine zur Bohrung
44 konzentrische Aussparung 46; den Bohrungen 45 entsprechen Aussparungen 47 der
Schlittenführungen 3; und Längsschlitze 48 der Schlitten 38.
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DerNullpunkt desKoordinatensystems, welches den Messungen zugrunde
gelegt wird, ist in den Schnittpunkt der Achse der Aussparung .16 mit de durch die
Oberflächen der Vorsprünge i i bestimmten Ebene gelegt. Dieser Punkt wird durch
ein unterhalb der Glasplatte 3 konzentrisch zur Aussparung 46 angeordnetes Milzrosl,:opobjehtiv
49 (Abb. 3 r und ein Spiegelprisma 5o auf einer planparallelen Glasplatte 51 abgebildet,
die eine Richtmarke 52 trägt, welche die optische Achse dieses in einem Gehäuse
53 gefaßten Systems bezeichnet. Die in der Ebene der Längenteilungen 43 gelegenen
Achsen der gen 37 schneiden sich im Ko-Schlittenführung ordinatennullpunkt und sind
demnach die Koordinatenachsen. Je ein Punkt dieser Achsen wird durch ein Mikroskopobjektiv
54 und ein Spiegelprisma 55 bzw. ein Mikroskopobjektiv 56 und ein Spiegelprisma
57 auf einer planparallelen Glasplatte 58 bzw. 59 abgebildet, wobei diese Bilder
wiederum jeweils auf den optischen Achsen liegen, die durch eine Meßmarke 6o bzw.
61 bezeichnet sind. Das optische System 54, 55, 58 ist in .einem Gehäuse 62, das
optische System 56, 57, 59 einem Gehäuse 63 gefaßt. Die Gehäuse 53, 62 und 63 münden
in ein Prismengehäuse 6.1 ein, welches gegenüber einem Stutzen 65 an der Grundplatte
i befestigt ist. Oberhalb des Stutzens 65 ist ein Plismengehäuse 66 angebracht.
In diesem Prismengehäuse 66 ist ein Prisma 67 gelagert, welches zwei spiegelnde
Flächen enthält und .ein durch den Stutzen 65 einfallendes Lichtstrahlenbündel um
etwa 30° geneigt austreten läßt. Seine Lichtaustrittsräche fällt in die Brennebene
eines Okulars 68, in welcher die Richtmarke 52 und die Meßmarken 6o und 61 nebst
den in ihren Ebenen liegenden Bildern der auszumessenden Platte io und der Längenteilungen
43 durch sammelnde Systeme 69, 7o bzw. 71 und Spiegelprismen 72, 73 bzw. 74 nebeneinander
abgebildet werden. Die auf der Lichtaustrittsfläche des Prismas 67 entstehenden
Bilder können demzufolge gleichzeitig durch das Okular 68 beobachtet werden.
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Die Längenteilungen 43 sind zweckmäßig so eingerichtet, daß der Nullpunkt
der Teilungen dann mit den Meßmarken6o und 61 zusammenfällt, wenn sich der Mittelpunkt
des Rahmens 7 mit der 'Richtmarke 52 deckt. Die Messungen ergeben dann die Koordinateliunterschiede
der Punkte der Platte io,
bezogen auf den Koordiuatennullpunkt.
Bei der Ausführung der Messungen geht man in folgender Weisse vor: Nachdem die auszumessende
Platte i o mit der Schichtseite auf die Vorsprünge i i aufgelegt ist, nimmt der
Beobachter seinen Platz am Okular 68 ein und verschiebt das Gewicht 13 mit dem dabei
mittels der Kugelfüße 8 auf der Glasplatte 3 unter Einwirkung der Parallelführung
verschieblichen Rahmen 7 von Hand so lange, bis der gerade auszumessende Punkt der
Platte ungefähr in die Achse der Aussparung 46 fällt. Zur Feineinstellung des Bildes
des Punktes auf die Richtmarke 52 benutzt man die Schrauben 16 bei ruhendem Gewicht
13. Bei allen Bewegungen des Rahmens 7 ist der Schieberrahmen z9 durch entsprechende
Einstellung des Handgriffes 36 so gegenüber dem Rahmen 7 einzustellen, daß die Hilfslineale
30 den kleinsten Abstand von den Linealen 27 haben und infolgedessen. die Berührung
der Tastkörper 39 mit den Linealen 27 aufgehoben ist. Infolge der Führung der Schlitten
38 durch die Rollen. 41 an den Hilfslinealen 3o verschieben sich die Glasstäbe 42
mit den Längenteilungen 43 bei allen Bewegungen des Rahmens 7 parallel zu deii Schlittenführungen
37.
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Ist nunmehr der auszumessende Punkt genau zur Richtmarke 52 eingestellt,
dann werden die Tastkörper 39 durch Umschlagen des Handgriffes 36 zur Berührung
mit den Richtkanten 28 der Lineale 27 gebracht, an welche sie unter dem Einfluß
der Feder 3 i stets mit gleichem Druck anliegen. Die den Meßmarken 6o und 61 entsprechenden
Werte der Teilungen 43, die im Okular 68 abgelesen werden, sind die gesuchten Koordinaten
des auszumessenden Punktes auf der Platte i o. In gleicher Weise kann nunmehr der
Meßvurgang für die übrigen auszumessenden Punkte der Platte i o wiederholt werden,
wobei vor jeder mit einer Einstellung eines anderen Punktes der auszumessenden Platte
i o verbundenen Verschiebung des Rahmens 7 die Tastkörper 39 durch Zurück-' schlagen
des Handgriffes 36 wiederum von den Richtkanten 28 abzuheben sind.
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Es steht nichts im Wege, durch einen entsprechenden Ausbau das Gerät
zur Messung schiefwinkliger Parallelkoordinaten einzurichten. Ferner können noch
Fokussiereinric:htungen für die Mikroslcopobj-ekdve und das Beobachtungsokular und
außerdem auch Justiereinrichtungen für die Richtmarke und die Meßmarken in bekannter
Weisse ohne Schwierigkeit eingebaut werden.