DE736346C - Stereoskopisches Messgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein stereoskopisches Meßgerät zur Auswertung stereoskopisch erhaltener Abbildungen, Diagramme oder ähnlicher zweidimensionaler Aufzeichnungen, das eine genaue Messung in einer dritten Dimension ermöglicht. Solche Geräte finden Verwendung bei der Untersuchung" von Gußteilen mittels Röntgenstrahlen oder bei derRöntgendurchleuchtung des menschlichen Körpers, wo es darauf ankommt, den Ort eines Fremdkörpers oder einer Fehlstelle, die sich im Innern des zu untersuchenden Körpers befindet, zu bestimmen. Bei solchen Untersuchungen ist es nicht immer möglich, durch Aufnahmen in swei zueinander senkrechten Richtungen die Lage eines Punktes im Innern des zu untersuchenden Körpers festzustellen. Es bedeutet also eine wesentliche Vereinfachung des Verfahrens, durch Verschiebung des zu

ito untersuchenden Körpers oder, wo das nicht möglich ist, durch Verschiebung der Röntgenstrahlenquelle zwei Aufnahmen des betreffenden Gegenstandes zu machen und diese Aufnahmen mit einem stereoskopischen Meßgerät auszuwerten.

Zu diesem Zweck sind stereoskopische Meßgeräte bekannt, bei denen über einem festen Träger der stereoskopischen Aufnahmen zwei parallele, als Halbbilder der stereoskopischen Meßmarke dienende Fäden sowohl gemeinsam miteinander als auch gegeneinander verschiebbar angeordnet sind und in Verbindung mit dieser Fadenanordnung eine Meßvorrichtung zur Ermittlung der Parallaxe vorgesehen ist.

Zur Ermittlung des der Parallaxe entsprechenden Höhenwertes ist erfindungsgemäß bei- einem derartigen Meßgerät der Parallaxenmeßvorrichtung eine geometrische Rechenvorrichtung zugeordnet, die aus einem weite-

ren Faden besteht, der einerseits mit dem Parallaxenrahmen und andererseits mit einem senkrecht zu einer ortsfesten Schiene entsprechend der Basis einstellbaren Teil verbunden ist und über einer längs der Schiene verschiebbaren Skala spielt. Ein besonderer Vorteil dieses Gerätes ist, daß durch die vor der Auswertung der Stereoabbildungen vorzunehmende Xulleinstellung des Gerätes dieses ίο den jeweiligen Aufnahmebedingungen in bezug auf Abstand der Strahlenquelle vom Versuchsgegenstand und der seitlichen Verschiebung der Strahlenquelle bzw. des zu untersuchenden Körpers leicht angepaßt werden kann.

Vor der Beschreibung des Gerätes soll das der Meßeinrichtung zugrunde liegende Prinzip an Hand der in den Abb. 6 bis 10 dargestellten Strahlengänge erläutert werden. Abb. 6 stellt einen Schnitt durch die gedachte Einrichtung dar, in dem mit31 und 32 die beiden Abbildungen und mit 24 der zwischen diesen Abbildungen senkrecht zur Ebene derselben befindliche, beiderseitig reflektierende Spiegel bezeichnet sind. Die Augen des Beobachters befinden sich in 43 und 44. Eine kleine Kugel, die in dem zu untersuchenden Körper eingebettet liegt, is.t auf dem Bild 31 bei D", auf dem Bild 32 bei D' abgebildet, Der Beobachter, der in Richtung der Platte 32 schaut, sieht mit dem linken Auge gespiegelt das Bild 31, mit dem rechten Auge das Bild 32 direkt und hat somit den Eindruck, daß sich diese Kugel im Schnittpunkt der Strahlen d'" (der Verlängerung der reflektierten Strahlen d") und d' im Punkt D befindet. Der räumliche Eindruck dieses stereoskopischen Bildes hängt dabei von der Wahl des Abstandes D' zu D'" ab.

Zur Festlegung dieses Punktes D, insbesondere seines Abstandes von der Ebene der Bilder 31 und 32, dienen nun zwei Meßfäden 50 und 51, die unmittelbar vor den Bildern 31 und 32 bewegt werden können. Durch die Verknüpfung der Sinneseindrücke, die das linke und das rechte Auge vermitteln, wird je nach Lage der beiden Fäden 50 und 51 der Beobachter nun ebenfalls bezüglich des Meßfadens den Eindruck gewinnen, als befände er sich irgendwo im Raum \'or dem Bild 32. In der Abb. 6 wird der Faden an der Stelle des Schnittpunktes der Strahlen b'", der rück- \ wärtigen Verlängerung von b", und V an der _; Stelle 51 im Bildraum erscheinen. Werden _; nun die beiden Meßfäden symmetrisch zum , Schirm 24 hm bewegt, wie dies in Abb. 7 dargestellt ist, so wandert das räumlich erscheinende Bild des Meßfadens in derselben Ebene ebenfalls in Richtung auf den Spiegel 24. In ; der in der Abb. 7 dargestellten Stellung erscheint der Meßfaden direkt in der Richtung der Kugel D hinter derselben. Wie aus dem folgenden ersichtlich ist, gilt ganz allgemein, daß sich das räumliche Bild des Fadens in einer zu der Ebene der Bilder 31 und 2>² parallelen, also horizontalen Ebene bewegt, wenn die beiden Fäden in einander entgegen-, gesetzter Richtung und um gleiche Stücke verschoben werden.

j Wie aus Abb. 8 ersichtlich ist, kann durch eine Verschiebung ■ der beiden Meßfäden 50 und 51 um denselben Betrag in derselben Richtung nach links oder nach rechts erreicht ' werden, daß der Schnittpunkt der Strahlen b'" und b' auf den Beobachter zu oder von ihm weg wandert. In der Abb. 8 entspricht einer Verschiebung der Meßfäden aus den Stellungen 50 und 51 in die Stellungen 50,, und 5 i_f£ eine Verlagerung des räumlich erscheinenden Bildes der Kugel von D nach G.

\'erschiebt man jedoch die beiden Fäden aus den in Abb. 8 gezeigten, in bezug auf den Spiegel 24 unsymmetrischen Stellungen 50 und 51 um gleiche Beträge gegeneinander, so ergibt sich der in Abb. 9 dargestellte Zustand, daß der Bildpunkt D längs einer zu der Bildebene 31 und 32 parallelen Ebene 38 gewandert ist. Es folgt somit aus Abb. 8 und 9. daß das Bild des Meßfadens an jeden beliebigen Punkt im Bildraum und somit auch in Deckung gebracht werden kann mit dem zu vermessenden Punkt des zu untersuchenden Gegenstandes.

Mit Hilfe der im folgenden beschriebenen Meßeinrichtung wird durch die Betätigung der Meßorgane, mittels der die Koinzidenz zwischen dem zu vermessenden Punkt und dem Bild des Fadens erreicht wird, gleichzeitig die gewünschte Messung des tatsächlichen Abstandes des zu vermessenden Punktes von einer bestimmten Ebene, meist der Grundfläche des untersuchten Gegenstandes durchgeführt.

Abb. ι zeigt eine Gesamtansicht des Gerätes. Es besteht aus einer Wanne 10. die von seitlichen Stützen 12 und 13 getragen wird. In der Wanne sind verschiedene Lichtquellen angeordnet, mittels deren die zwischen zwei durchsichtigen Platten 28 und 29 (s. Abb. 2) gelegten Bilder oder photographisehen Platten beleuchtet werden. Die Stützen 12 und 13 tragen einen Rahmen 15. 16, 17, 18, in den mittels der Träger 23 ein Rahmen 20 eingehängt ist, der in sich einen gegenüber diesem beweglichen inneren Rahmen 21 aufweist. Senkrecht zu dem Rahmen 20 ist ein Spiegel 24 angeordnet, der seitlich noch in zwei Führungen 26 ruht. An dem Rahmen wird der Spiegel durch zwei Klemmschrauben 27 und 28 festgehalten. Wie aus Abb. 3 ersichtlich ist, werden die beiden stereoskopischen Aufnahmen 31 und 32 des zu unter-

suchenden Gegenstandes zu beiden Seiten des Spiegels symmetrisch zu demselben, 6' und 6", auf der durchsichtigen Platte aufgelegt. Unnötiges Licht wird durch die Blenden 33 und 34 ferngehalten. Parallel zur Spiegelfläche sind über die Bilder 31 und 32 zwei Meßfäden 50 und 51 gespannt, die an Schnurläufen 60 so befestigt sind, daß sie gleichzeitig gleichmäßig auf den Spiegel zu oder von ihm weg bewegt werden können. Man kann aus der in Abb. 3 dargestellten Rollenführung 61 ersehen, daß bei geeigneter Verbindung der Meßfäden 50 und 51 mit dem äußeren oder inneren Strang des endlosen ig Schnurlaufs 60 diese gewünschte Bewegung der Meßfäden erreicht wird. Der m Abb. 5 dargestellte Schnitt durch die Abb. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Verbindung zwischen dem Faden 50 und dem Schnurlauf 60. Eine so Verschiebung der beiden Fäden in derselben Richtung wird jedoch dadurch erreicht, daß der bewegliche Rahmen 21, mit dem die Meß- -fäden über den Schnurlauf verbunden sind, als Ganzes in dem äußeren Rahmen 20 verschoben wird. Diese Verschiebung, die nach beiden Seiten erfolgen kann, wird durch eine Stellschraube 68 (Abb. 3, 12, 15) bewirkt.

Durch diese zwei Bewegungsmöglichkeiten der Meßfäden 50 und 51 wird, wie oben an Hand der Abb. 6 bis 9 gezeigt wurde, erreicht, daß sich das Stereobild des Meßfadens sowohl parallel zu der Bilderebene 31 und 32 als auch in Richtung auf den Beobachter zu .bewegen kann.

Die Abb. 10 bis 16 sollen die Wirkungsweise der Meßeinrichtung im einzelnen erklären.

Abb. 10 zeigt den zu untersuchenden Körper 70 mit der Fehlstelle G₁ deren Abstand X von der Grundfläche des Körpers gemessen werden soll. Bei einer ersten Durchleuchtung mit der Röntgenstrahlenquelle 73 wird die Fehlstelle auf dem Röntgenfilm in G' abgebildet. Bei einer zweiten Durchleuchtung mit der Röntgenstrahlenquelle 74 erfolgt die Abbildung in G". Der Abstand Vg der beiden Bildentstehungspunkte G' und G" ist eine Funktion der Verschiebung der Röntgenstrahlenquelle A₁ des Abstandes Brennfleck-Film B₁ des Abstandes des zu untersuchenden Körpers yom Film C und der unbekannten Entfernung X der Fehlstelle vom Rand des Versuchskörpers. Diese Abhängigkeit wird in mathematischer Form wiedergegeben durch die Gleichung

^ B-Vg

A+ Vg

= C.

Da A, B und C bekannte Größen sind, läßt sich X berechnen, wenn Vg bekannt ist. Diese Berechnung von X liefert das vorliegende Meßgerät auf mechanischem Wege unter Verwendung der auf optischem Wege ermittelten Größe von Vg.

Der Teil des Meßgerätes, der diese Auf- 6g gäbe erfüllt, ist in den Abb. 11 und 12 dargestellt. Wie schon oben erwähnt, besteht das eigentliche Meßsystem aus einem bei der Messung feststehenden und einem beweglichen Teil. An dem feststehenden Teil ist ein Maßstab 76 befestigt, der an der rechten Seite des festen Rahmens 20 angebracht ist. Im rechten Winkel zu diesem Maßstab und auf diesem verschiebbar ist ein zweiter Maß-. stab 77 vorgesehen (Abb. 16). Auf dem Maßstab 76 ist verschiebbar eine Skala 80 angeordnet. Wie aus Abb. 16 ersichtlich, läuft über dem Maßstab 80 ein Meßfaden 83, der mit Hilfe eines beweglichen Reiters 84 mit seinem einen Ende an dem Maßstab 77 be- ⁸°~ festigt ist. An seinem unteren Ende ist der Meßfaden 83 auf einer Rolle 88' aufgewickelt, von der er mit Hilfe einer Federkraft unter Spannung gehalten wird. Die Rolle 88 sowie der Stift 86 (Abb. 12 und 15), über den der Meßfaden gespannt wird, sind auf einer Platte 87 angebracht, die starr mit dem beweglichen Rahmen 21 verbunden ist. Wird somit der bewegliche Rahmen 21 mittels der Schraube 68 nach links oder rechts bewegt, so bewegt sich der Meßfaden über der Skala 80.

Um das Ineinandergreifen der Ablesevorrichtung und des stereooptischen Teiles des Meßgerätes zu verstehen, muß man sich die Wirkungsweise der Ablesevorrichtung vergegenwärtigen. Für eine Auswertung zweier Röntgenbilder, wie sie etwa mit der Anordnung gemäß Abb. 10· gewonnen werden, ist es notwendig, die Meßeinrichtung diesen aus Abb. 10 ersichtlichen Aufnahmebedingungen anzupassen. Dies geschieht dadurch, daß der Reiter 84, an dem das Ende des Meßfadens 83 befestigt ist, so auf dem Maßstab 77 eingestellt wird, daß der Abstand von dem Maßstab 76 der Verschiebung A der Röntgenstrahlenquelle nach Abb. 10 entspricht. Der Meßarm77 wird darauf so weit auf dem Maßstab 76 verschoben, daß der auf diesem abgelesene Wert der bekannten Entfernung B der Röntgenstrahlenquelle vom Film entspricht. Schließlich wird die Skala 80 so eingestellt, daß der Nullpunkt 90 dieser Skala an einer Stelle des Maßstabes 76 liegt, die dem Wert C₁ dem Abstand des Prüflings von dem Film, entspricht.

Die Kopplung zwischen dem optischen Teil und der eigentlichen Meßeinrichtung wird nun dadurch erreicht, daß die letztere mittels der Einstellschraube 68 in die Nullstellung gebracht wird, d. h. daß der Meßfaden S3 deti Nullpunkt der Skala 80 bei 90 schneidet. In dieser Stellung der Ablesevorrichtung sollte

nun das stereoskopische Bild des Meßfadens 50-51 sich in der Bodenebene des räumlichen Bildes des Prüflings befinden. Ist dies nicht der Fall, so kann das durch eine Versehiebung des mit dem äußeren Rahmen 20 fest verbundenen Spiegels 24 erreicht werden. Dabei bleibt die Lage der Meßfäden 50 und 51 in bezug auf den Spiegel 24 unverändert. Diese Einstellung, die eine Voraussetzung für ein richtiges Arbeiten des Meßgerätes ist, kann zweckmäßig dadurch erreicht werden, daß man z. B. im Falle einer Röntgenuntersuchung in der Bodenebene des Prüflings eine kleine Bleikugel (D in Abb. 10) unterbringt, die auf den Röntgenbildern als solche leicht identifiziert werden kann. In dieser Stellung des Meßgerätes entspricht die geometrische Anordnung der Maßstäbe und des Meßfadens nach Abb. 11 und 12 den Verhältnissen der Abb. 10, so daß der Schnittpunkt des Fadens 83 mit der Mittellinie der Skala 80 dem Schnittpunkt des Strahles 96 mit dem Strahl 75 in der Bodenebene des Prüflings 70 entspricht. Das heißt mit anderen Worten: Die Nullinie der Skala 80 stellt die Bodenebene des Prüflings dar.

Wenn nun mittels der Schraube 68 der Rahmen 21 nach links bewegt wird, so bewegt sich das untere Ende des Meßfadens 83 ebenfalls nach links und in der Stellung, in der das Bild des Meßfadens 50-51 am Ort der zu vermessenden Fehlstelle ist, gibt der Schnittpunkt des Meßfadens 83 mit der Skala 80 die Entfernung X von der Grundfläche des Prüflings an, in der sich die Fehlstelle befindet.

Um mit dem Meßarm JJ die der tatsächlichen Entfernung B (Abb. 10) entsprechende Einstellung vornehmen zu können, müßte der Maßstab 76 sehr lang sein. Um trotz einer kleineren Ausführung dieses Maßstabes j6 dem Meßstaben 83 die Lage zu geben, die er entsprechend dem tatsächlichen großen Wert von B einnehmen müßte, ist auf dem Meßarm JJ ein Reiter 84 vorgesehen, dessen obere Kante als Kreisbogen ausgebildet ist mit einem Radius, der der gewünschten Verlängerung des Maßstabes 76 entspricht (Abb. 16). Das obere Ende des Meßfadens ist dann lose über eine Rolle, wie aus Abb. 11 und 14 ersichtlich, mit dem Reiter 84 verbunden. Solange diese künstliche Verlängerung des Maßstabes 76 nicht benötigt wird, wird das obere Ende des Meßfadens durch eine federnd ausgebildete Halterung 102 festgehalten.

Dieses Meßgerät kann nicht nur, wie in der beispielsweise beschriebenen Ausführung, für Röntgenuntersuehungen, sondern auch mit Vorteil für Auswertung stereoskopischer Luftaufnahmen verwendet werden. In diesem Fall sind die als bekannt vorauszusetzenden Größen, die Flugzeughöhe, die auf dem Maßstab 76 abgetragen wird, die Kamera verschiebung zwischen zwei Aufnahmen, die auf dem Maßstab Jj abgetragen wird, und die Höhe irgendeines auf dem Bild erscheinenden Punktes, die bei der Nulleinstellung des Meß-' gerätes berücksichtigt wird. In diesem Falle entfällt eine der Größe C (Abb. 10) entsprechende Größe, so daß die Skala 80 entbehrlieh ist.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   i. Stereoskopisches Meßgerät zur Be-Stimmung der Höhenlage eines Punktes, bei dem über dem festen Träger der stereoskopischen Aufnahmen zwei parallele, als Halbbilder der stereoskopischen Meßmarke dienende Fäden sowohl gemeinsam miteinander als auch gegeneinander verschiebbar angeordnet sind und eine Gießvorrichtung zur Ermittlung der Parallaxe vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Parallaxenmeßvorrichtung (68j eine geometrische Rechenvorrichtung zur Ermittlung des der Parallaxe entsprechenden Höhenwertes zugeordnet ist, die aus einem weiteren Faden (83) besteht, der einerseits mit dem Parallaxenrahmen (21) und andererseits mit einem senkrecht zu einer ortsfesten Schiene (j6) entsprechend der Basis (A) einstellbaren Teil (84) verbunden ist und über einer längs der Schiene (76) verschiebbaren Skala (80) spielt.

   2. Stereoskopisches Meßgerät nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erzeugung der stereoskopischen Meßmarke dienenden parallel zueinander angeordneten Fäden (50, 51) mit Hilfe eines endlosen Schnurlaufes (60) verstellbar sind.

   3. Stereoskopisches Meßgerät nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Stereobildern senkrecht zu der Ebene dieser Bilder ein gleichläufig mit den parallelen Fäden (50,

   51) verschiebbarer Spiegel (24) derart angeordnet ist, daß mit dem einen Auge das eine stereoskopische Halbbild unmittelbar und mit dem andern Auge ein virtuelles Bild des anderen stereoskopischen Halbbildes gesehen wird.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

   Bl(ILlN. GEDRUCKT IN DER AEICIIS