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Optische Entfernungs-Meßvorrichtung Das Messen von Entfernungen mittels
optischer Meßvorrichtungen beruht auf der bekannten Distanzgleichung D = K - L +
k für waagerechte Visuren und D = K # L cos2 9p -E- k cos p für geneigte
Visuren, wobei D die zu messende Entfernung, L der im Fernrohr erscheinende
Lattenabschnitt zwischen den beiden parallelen distanzmessenden Fäden, K die Multiplikationskonstante,
k eine additionelle Konstante und p den Neigungswinkel gegen die Horizontale bedeutet.
Ist die Multiplikationskonstante z. B. ioo, so ist der Lattenabschnitt L, wenn von
der additionellen Konstanten k abgesehen wird, der hundertste Teil der zu messenden
Distanz.
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Der beim Ablesen des Lattenabschnittes begangene Fehler wird für die
wirkliche Entfernung selbstverständlich hundertmal größer. Wird nun der Lattenabschnitt
mit der ablesbaren Genauigkeit von Zentimeter und schätzungsweise von Millimeter
angegeben, so erhält man die waagerechte Entfernung ausgedrückt in Meter und schätzungsweise
in Dezimeter.
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Zweck der Erfindung ist es nun, auch die Millimeter und auch Bruchteile
eines Millimeters unmittelbar ablesen zu können, so daß man also bei einer Multiplikationskonstante
xoo die zu messende Entfernung bis auf Zentimeter genau ermitteln kann. Erreicht
wird dies durch eine Einrichtung an dem Fernrohr des Meßinstrumentes, die zwei Träger
mit je einem parallel zu den' distanzmessenden Fäden liegenden Faden enthält, welche
Träger senkrecht zu den distanzmessenden Fäden verschiebbar sind. Die Antriebsvorrichtungen
der beiden Träger sind dabei derart miteinander verbunden, daß, wenn der eine Träger
verschoben wird, der andere in einem bestimmten, gegebenenfalls verschieden einstellbaren
Verhältnis rascher als der erste verschoben wird. Die Verschiebung des einen Fadens
um ein zu messendes Teilstück der Skala des im Fernrohr erscheinenden Lattenbildes
wird also durch die gleichzeitig erzeugte Bewegung des anderen Fadens in einem vielfachen
und daher genau ablesbaren Maß wahrnehmbar gemacht. Die nicht mehr unmittelbar ablesbaren
Abstände der distanzmessenden Fäden von den ihnen zunächst liegenden Teilstrichen
des Skalenbildes können dann durch die angedeutete Einrichtung dadurch ablesbar
gemacht werden, daß man den einen der beweglichen Fäden über die kurze, nicht ablesbare
Strecke der Lattenskala bewegt, wodurch der zweite bewegliche Faden eine Strecke
durchläuft, die ein Vielfaches der von dem erstgenannten'Faden durchlaufenen kleinen
Strecke ist, und bei dem Übersetzungsverhältnis von z. B. i zu io"kann man bereits
Skalenabschnitte ablesen, die sonst nur
schwer geschätzt werden
können. Selbstverständlich kann man aber auch das Übersetzungsverhältnis größer
annehmen, und es ist klar, daß man auf diese Weise jede praktisch in Betracht kommende
Genauigkeit der Ablesung erreichen kann.
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Die Abb. i bis 3 zeigen eine Ausführungsform der Einrichtung gemäß
der Erfindung, die mit einem optischen Entfernungs-Meßinstrument vereinigt ist;
und zwar stellt Abb. i eine Ansicht und die Xbb. 2 und 3 zwei Seitenansichten bei
verschiedenen Stellungen der Fadenträger dar.
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In dem Gehäuse i sind zwei Trägerpaare 2, 2 und 3, 3 lotrecht geführt,
und jedes dieserPaare enthält zwischen sich ausgespannt einen waagerechten Faden
4 bzw. 5, so daß diese beiden Fäden 4, 5 parallel zu sich selbst durch die Träger
auf- und abwärts bewegt werden können. In dem Gehäuse i ist schließlich noch ein
dritter waagerechter Faden 6 unbeweglich gespannt.
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Die Bewegung der Trägerpaare 2, 2 und 3, 3 wird von einer Welle 7
abgeleitet, auf der zwei einarmige Hebel 8 von größerer Länge und zwei einarmige
kürzere Hebel g befestigt sind. Die längeren Hebel 8 greifen zwischen Anschläge
ro der Träger 2 und die kürzeren Hebel g zwischen Anschläge il der Träger 3, derart,
daß durch Drehen der Welle 7 in dem einen oder anderen Sinn die Träger 2, 3 durch
die Arme 8, g gehoben oder gesenkt werden, und zwar wegen der Verschiedenheit der
Länge der Hebel 8 und g die Träger 2 mit größerer Geschwindigkeit als die Träger
3.
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Der Antrieb der Welle 7 geschieht durch ein auf ihr sitzendes Schneckenrad
12, das durch eine von dem Knopf 13 aus zu drehende Schnecke 14 angetrieben wird.
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Die Verhältnisse sind nun so gewählt, daß in der Normalstellung die
beiden beweglichen Fäden 4 und 5 mit dem feststehenden Faden 6 zusammenfallen (s.
Abb.2). Wird dann der Knopf 13 so gedreht, daß die Fäden 4 und 5 aufwärts bewegt
werden, so legt der Faden 4 immer ein bestimmtes Vielfaches der Bewegung des Fadens
5 zurück, und zwar in Abhängigkeit von dem Längenverhältnis der Hebel 8 und g.
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An Abb. 4 soll nun die Art der Verwendung dieser Vorrichtung erläutert
werden. Im Okular des Fernrohres ist bekanntlich ein Fadenkreuz angeordnet, das
aus den distanzmessenden Fäden, und zwar dem unteren, a, dem oberen, b, und dem
mittleren, c, und ferner einem lotrechten Faden d, besteht. Im Okular erscheint
auch das Bild der Distanzplatte e, und das Messen geht nun so vor sich, daß man
die Lage jedes der distanzmessenden Fäden a, b und c auf der Skala des Lattenbildes
e genau abliest, dann das zwischen den distanzmessenden Fäden a, b liegende
Skalenstück berechnet und den Betrag in die eingangs angeführte Distanzgleichung
einsetzt.
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Wenn nun bei der Beobachtung der Lage der distanzmessenden Fäden auf
dem Skalen-Bild ein Faden, wie z. B. a, nicht gerade durch einen Teilstrich des
Skalenbildes hindurchgeht, sondern etwa um einen Bruchteil x der kleinsten Skalenteilung
unterhalb des nächsten Teilstriches gelegen ist, und wenn auch die anderen distanzmessenden
Fäden in ähnlicher Weise um Bruchteile der kleinsten Teilung von einem Teilstrich
entfernt sind, so wäre es normalerweise nötig, diese Bruchteile zu schätzen. Die
oben geschilderte Vorrichtung ermöglicht aber nun, daß der feststehende Faden 6
mit dem distanzmessenden Faden, dessen genaue Lage bestimmt werden soll, z. B. a,
der von dem nächsten Teilstrich um die Strecke x entfernt ist, zum Zusammenfallen
gebracht wird, da die ganze Vorrichtung lotrecht verstellbar gemacht ist. Dann werden
auch die beweglichen Fäden 4 und 5 mit dem distanzmessenden Fäden a zum Zusammenfallen
gebracht und schließlich der Faden 5 so weit abwärts bewegt, bis er mit dem nächsten
vorhandenen Teilstrich der Latte zusammenfällt, also um den Betrag x. Zur gleichen
zeit legt aber der bewegliche Faden 4 ein Vielfaches der Strecke x zurück, das an
der Skalenteilung genau abgelesen werden kann, und die sich ergebende Zahl braucht
nur auf Grund des bekannten Übersetzungsverhältnisses der beiden Bewegungsvorrichtungen
wieder auf das richtige Maß reduziert zu werden, um die Größe x genau zu finden,
die sonst nur schätzungsweise hätte angegeben werden können.
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In gleicher Weise kann man auch die genaue Lage des oberen distanzmessenden
Fadens b und des mittleren Fadens c festlegen, indem man die Fäden 6, 4, 5 mit diesen
Fäden b, c aufeinanderfolgend zum Zusammenfallen bringt und den Faden 5 so weit
verschiebt, bis er mit dem nächsten Teilstrich zusammenfällt.
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Das Übersetzungsverhältnis soll bei sehr stark voneinander verschiedenen
zu messenden Entfernungen nicht immer das gleiche sein; bei größeren Entfernungen
soll auch das Übersetzungsverhältnis größer werden, weil sonst auch der Weg des
rascher laufenden Fadens 4 noch zu klein wäre, um eine genaue Ablesung zu ermöglichen.
Andererseits könnte ein zu großes Übersetzungsverhältnis bei kleinen Entfernungen
den Nachteil haben, daß der rascher bewegliche Faden 4 mitunter ganz aus dem Gesichtsfelde
herauskäme. Es wird daher nötig sein, für sehr stark voneinander verschiedene Entfernungen
derartige Einrichtungen mit verschiedenem Ubersetzungsverhältnis zu verwenden oder
aber die Einrichtung so auszugestalten,
daß das Übersetzungsverhältnis
geändert werden kann, wozu es ja sowohl in der Feinmechanik als auch im Maschinenbau
genügende Vorbilder gibt.
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Die Vorrichtung kann in baulicher Beziehung verschiedenartig ausgeführt
werden. Anstatt der zwischen Trägern gespannten Fäden können auch Glasplatten mit
eingeritzten Strichen verwendet werden. Wünscht man die Vorrichtung zu vereinfachen,
so kann der feststehende Faden 6 auch wegbleiben; doch muß man dann die Ausgangsstellung
der beiden beweglichen Fäden mit dem Auge festhalten.