DE749437C - Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Kruemmung von gezeichneten Kurven - Google Patents

Abstract

Elasto-optischer Krümmungsmesser. Eine verspiegelte Blattfeder wird durch Lenker einer vorgegebenen Kurve entsprechend eingestellt und deren Krümmungsradius durch Reflexion eines durch einen Spalt fallenden Lichtstrahles bestimmt. Große Meßgenauigkeit bei schwachen Krümmungen.

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Krümmung von gezeichneten Kurven Zur Bestimmung der Krümmung einer graphisch vorgegebenen Kurve sind Kurvenlineale mit konstanter oder gesetzmäßig sich ändernder Krümmung bekannt, die so an die Kurve angelegt werden, daß sie in einem möglichst großen Bereich mit der Kurve überein stimmen, worauf der Krümmungsradius für den jeweiligen Bereich der Übereinstimmung am Lineal abgelesen werden kann. Dieses Verfahren hat jedoch nur geringe Genauigkeit. Meist bestimmt man die Kurve in der Weise, daß man die Kurve, gegebenenfalls unter Venvendung von Differenzierapparaten, zweimal differenziert (val. H o r t - T h o m a, »Die Differentialgleichungen der Technik und Physik, 3. Aufl., Leipzig I939, S. 62 ff.), ein Verfahren, das viel Zeit erfordert und dessen Genauigkeit wesentlich von der graphischen Darstellung der ersten Ableitung, die notwendig gemacht werden muß, abhängt.
• Die Erfindung betrifft nun ein demgegeniiber neuartiges Verfahren, nach dem die I(rümmung einer Kurve ohne großen Zeitaufwand mit guter Genauigkeit unmittelbar dadurch gemessen werden kann, daß erfindungsgemäß die vorgegebene Kurve zunächst mit der einen Kante eines verspiegelten elastischen Bandes zur Deckung gebracht und daß sodann die Krümmung des elastischen Bandes mit Hilfe einer bekannten optischen Einrichtung ausgemessen wird. Die Bestimmung des Isrümmungshalbmessers dieses Bandes geschieht in folgender bekannter Weise (vgl. z.B. Iiohlrausch, Lehrbuch der praktischen Physik, I4.Aufl., I923, S. 342 bis 344, Abschnitt II, und Journal of scientific Instruments, Bd. 5, 1928, Heft 7, 5. 209 bis 213). Bringt man vor einem Hohlspiegel einen leuchtenden Gegenstand an, beispielsweise einen leuchtenden Spalt, und fängt das durch Reflexion am Spiegel entstehende Bild auf, dann läßt sich der Krümmungsradius des Spiegels aus den Abständen zwischen Spalt und Spiegel und Spaltbild und Spiegel nach den aus der geometrischen Optik bekannten Beziehungen berechnen. Diese Beziehungen werden besonders einfach, wenn Spalt und Spaltbild auf einem Radiusvektor des Spiegels liegen. Fällt dann insbesondere das Spaltbild in die Ebene des Spaltes, dann ist der Abstand dieser Ebene vom Spiegel gleich seinem Krümmungsradius.
• Für schwache Krümmungen, bei denen der dem Krümmungshalbmesser gleiche Abstand von Band und Spalt zu groß werden würde, kann zwischen beide auf die Dreikantschiene noch eine Zylinderlinse passender Brennweite aufgesetzt werden, die jenen Abstand auf ein handliches Maß verkürzt. Durch eine solche Zylinderlinse wird im übrigen auch die Messung von gegen den Spalt hin lionvexl Krümmungen ermöglicht.
• Dementsprechend besteht erfindungsgemäb die Anordnung zur Ausübung des neuen Verfahrens im wesentlichen aus einem in einem starren Gestell einstellbaren spiegelnden elastischen Bande, vor dem eine Lichtquelle, z. B. ein leuchtender Spalt, und eine Beobaciittings einrichtung für das von dem spiegelnden Band erzeugte Bild angeordnet sind. Diese Teile der Anordnung werden zweclimäßigerweise auf der Dreikantschiene einer optischen Bank gegeneinander verschiebbar angebracht.
• In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt. Die Abb. 1, 2 und 3 zeigen das Gestell mit dem Band und der Einstellvorrichtung in Vorder-, Seiten-und Gruiidansicht. Das Band F ist in dem starren Gestell 0 befestigt, das durch die Schlittenführung H und die Achse J mit dem stabilen Fuß AXr verbunden ist. Der Fuß K ist so ausgebildet, daß er auf die Dreikantschiene einer optischen Bank aufgesetzt werden kann. Die Schlittenführung H und die Achse J dienen dazu, das gekrümmte Band derart zu verschieben. daß sich der leuchtende Spalt in der Kurvennormalen des Punktes befindet, in dem die Krümmung gemessen werden soll. An dem Gestell G sind zwei Stützen N vorgesehen, an denen die Lenker L zum Halten und Führen des Bandes F angeordnet sind. Hierdurch ist ein Verkanten des Bandes unniöglich gemacht. Bei der Einstelleinrichtung E werden Bolzen D durch Schrauben O in entsprechenden Passungen bewegt. Auf den Bolzen sind jeweils zwei dünne, mit kugeligem Kopf versehene Stifte T, und zwar je einer vor und hinter dem Bande, in der Weise befestigt, daß die Kugelig genau in Höhe der Bandmitte stehen.
• Die Einstellung des Bandes auf eine gegebene Kurve erfolgt mittels der Schrauben O in der Weise, daß ein Diapositiv der Kurve auf das Band aufgelegt wird und seine Oberkante durch Betätigen der Einstelivorrichtung mit der Kurve zur Übereinstimmung gebradit wird.
• Die Gesamtanordnung des Erfindungsgegenstandes ist in den Abb. 4 und 5 beispielsweise für größere Radien in Seitenansicht und Aufsicht schematisch dargestellt.
• Von einem oder mehreren durch eine Lichtquelle Q beleuchteten Spalten S fallen Lichtstrahlen durch eine Zylinderlinse Z auf das gekrümmte Band F, von dem mittels der Blende B ein schmaler Bereich ausgeblendet ist. An dem Bande F werden die Strahlen reflektiert und ergeben nach nochmaligem Durchgang durch Z auf der WIattscheibe Al, die in der Ebene des Spaltes liegt, bei geeigneter Linsenstellung ein Bild des Spaltes, das über ein Umlenkprisma P mit einem Mikroskop A von etwa lo- bis lofacher Vergrößerung betrachtet wird. Z wird nun auf der Dreikantschiene so lange verschoben, bis das Bild auf der Mattscheibe die größte Schärfe hat. Dann berechnet sich der Krümmungsradius aus der Beziehung R = x -worin R der Krümmungsradius, x der Abstand zwischen Linse und Band, « der Abstand zwischen Linse und Mattscheibe und f die Brennweite der Linse Z sind. Dahei hat R positives Vorzeichen, wenn das Band, von der Lichtquelle gesehen, konkav durchgekrümmt ist wie in Abb. 4 und 5, negatives Vorzeichen entsprechend für konvexe Kri mung.
• Die Meßgenauigkeit des lArümmungsmessers kann mit etwa 3°lo vom absoluten Wert der Krümmung angegeben werden.- Damit ist besonders für schwache Krümmungen eine Genauigkeit erzielt, die mit keinem hisher bekannten Verfahren erreichbar ist.
• PATENTAXSPRÜCHE: I. Verfahren zur Messung der Krüm mung von gezeichneten Kurven, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Kurve zunächst mit der Kante eines verspiegehen elastischen Bandes zur Deckung gebracht und daß sodann die Krümmung des elastischen Bandes mit Hilfe einer bekannten optischen Anordnung ausgemessen wird.

Claims (1)

1. 2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein in einem starren Gestell (0) einstellbares verspiegeltes elastisches Band, vor dem eine Lichtquelle, z. B. ein leuchtender Spalt, und eine Einrichtung zur Beobachtung des von dem spiegelnden Band erzeugten Lichtquelleu bildes augeordnet sind.

   ,. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das verspiegelte elastische Band mittels Lenker (L) aufgehängt ist.

   4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Einstellen des Bandes lediglich an einer Seite angeordnet sind, so daß der Raum vor der Spiegelfläche für die optische Messung frei bleibt.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das starre Gestell (G) in der Längsrichtung des elastischen Bandes verschiebbar und um eine zur Erzeugenden der Mantelfläche des Bandes parallele Achse drehbar ist.

   Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschriften ..... Nr. 29 8I8, 259887, 380 528, 426 654; USA.-Patentschnft ........ Nr. 1 o7g 953; I(ohlrausch, Lehrbuch der praktischen Physik, I4.Aufl. (1923), S.342ff.; Journal of scientific Instruments, Bd. 5 (I928), Heft 7, S.2o9 bis 213.