DE966930C - Einrichtung zur Projektionsablesung der Anzeige von Messgeraeten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Projektionsablesung der Anzeige von Meßgeräten, deren beweglicher Teil unter dem Einfluß von Kräften oder anderen Meßgrößen verstellt wird, die von Instrumenten, wie Waagen, Thermometern, Barometern, elektrischen Meßgeräten usw., gemessen werden.

Bei allen solchen Instrumenten wird die Bemessung des Zeigers oder des die Anzeige vermittelnden Teiles, welches von dem Instrument verstellt wird, durch zwei Faktoren bestimmt.

Einerseits ist die Masse des lageempfindlichen Elements, welches von der Meßeinrichtung bewegt wird, klein genug zu halten, so daß seine Bewegung keine Trägheits- oder Reibungswirkungen in die Einrichtung einführt. Andererseits ist der Weg begrenzt, über den solch ein Zeiger oder eine Anzeigeskala von einem Meßinstrument bewegt werden kann. Wenn die Masse des lageempfindlichen Elements des Meßgerätes auch klein genug ist, um diesem Erfordernis zu entsprechen, gestattet sie jedoch im allgemeinen keine Anzeige von ausreichender Größe und Deutlichkeit, um Meßgrößen anzuzeigen, die über einen ausreichenden Bereich hinweg gemessen werden. Aus diesem Gründe ist es bei Meßgeräteanzeigen üblich, die Kombination einer feststehenden Anzeigeskala und eines beweglichen Zeigers anzuwenden.

Der Weg, um den sich ein Zeiger oder eine Anzeigeskala verstellt, bestimmt die Größe der An-

zeige, die mittels einer feststehenden Anzeigeskala ■und eines vorerwähnten beweglichen Zeigers gegeben werden kann, und gleichermaßen die Anzähl der Werteinheiten und den Anzeigebereich, der von einer beweglichen Anzeigeskala erfaßt wird. Da ein Meßinstrument einen Zeiger nur über einen begrenzten Weg verstellen kann, um einen genügenden Wertbereich der Meßgröße, die diesem Weg entspricht, zu erfassen, müssen die Werteiriheiten ίο verhältnismäßig klein sein. Entsprechend müssen, wenn die Anzeigeskala selbst von dem Meßgerät bewegt wird, die Werteinheiten auf der Anzeigeskala verhältnismäßig klein sein.

Um die erwähnten Nachteile zu beseitigen, sind verschiedene Einrichtungen entwickelt worden, die das Bild einer durchsichtigen Anzeigeskala entweder auf einen reflektierenden oder transparenten Schirm projizieren.

Dabei besteht die Aufgabe, insbesondere im Falle einer beweglichen transparenten Anzeigeskala, deren Bild auf einen Schirm projiziert wird, einen geeigneten, sich deutlich abhebenden feststehenden Zeiger bzw. Index zu schaffen, der auf dem Schirm dem Bild der Anzeigeskala zugeordnet ist, um die Ablesung der gemessenen Größe zu ermöglichen.

Es ist ein optisches Projektionssystem bekannt, bei dem Anzeigen an einer transparenten Anzeigeskala auf den Schirm projiziert werden, von dem sie durch einen Beobachter abgelesen werden können. Das Bild der Nullmarke — beispielsweise eines Fadens — wird zusammen mit der Anzeige so durch die optischen Elemente projiziert, daß er auf der Tafel oder dem Schirm neben den Skalenmarken erscheint. Der Faden ist an einem pendelartigen Rahmen befestigt, so daß er sich relativ zu dem optischen System bewegt, wenn das Gehäuse des Meßgerätes gekippt wird.

Weiterhin sind Projektionswaagensysteme bekannt, bei denen der Index, an welchem die projizierte Anzeige abgelesen wird, durch einen Pfeil oder Zeiger dargestellt wird, der dicht hinter dem Schirm angeordnet ist. Der Schatten des Pfeiles oder des Zeigers auf dem Schirm liegt dabei im Bild der vergrößert projezierten Anzeigeskala.

Ferner ist es bekannt, das aus Lichtquelle, Sammellinse und Vergrößerungslinse bestehende optische System in Richtung der Bewegung der zu ρrojizierenden Skala verstellbar zu lagern. Dadurch wird eine Verstellung der projizierten Nullmarke auf eine an der Mattscheibe ortsfest vorgesehene Ablesemarke erreicht, so daß die projezierte Nullmarke immer an derselben Stelle auf der Mattscheibe erscheint.

Weiterhin sind Vermessungsinstrumente bekannt, bei denen die Ablesung einer durch Prismen-Linsen-Systeme optisch abgebildeten Teilung ebenfalls an einer Ablesemarke erfolgt, welche in der Abbildungsebene der Meß teilung durch die gleichen, bereits zur Abbildung der Teilung verwendeten optischen Mittel erzeugt wird, und zwar als Abbildung eines Teiles der eigentlichen Meßteilung.

Hier knüpft die Erfindung an. Bei einer Einrichtung zur Projektionsablesung der Anzeige von Meßgeräten,' bei welcher ein dem anzuzeigenden Meßwert entsprechender Bereich einer transparenten, mit dem von der anzuzeigenden Meßgröße beeinflußten Teil des Meßgerätes \-erbundenen Anzeigeskala mittels eines von einer Lichtquelle mit Kondensor ausgehenden Lichtstrahlenbündels auf einer Projektionsebene abgebildet wird und bei welcher der Meßwert an einer von dem gleichen Lichtstrahlenbündel als Bild eines Teiles der Anzeigeskala erzeugten Ablesemarke ablesbar ist, weist erfindungsgemäß der Skalenträger konzentrisch der Anzeigeskala in unmittelbarer Nähe der abzubildenden transparenten Skalenmarken und Ziffern einen transparenten Streifen auf, der ebenfalls von dem den Skalenbereich abbildenden, durch eingeschaltete bekannte optische Mittel, z. B, Oberflächenspiegel, mehrfach umgelenkte Lichtstrahlenbündel in der Projektionsebene abgebildet wird, derart, daß von dem Skalenbereich in an sich bekannter Weise ein vergrößertes Bild erzeugt wird, während die durch die Wirkung der eingeschalteten optischen Mittel von dem den Skalenbereich abbildenden Strahlenbündel hinweggespreizten, den Streifen abbildenden Lichtstrahlen nach Ablenken durch den letzten Oberflächenspiegel durch eine go zusätzliche Prismen- und Linsenkombination so beeinflußt werden, daß auf der Projektionsebene ein feststehendes schmales streifenartiges Bild, etwa von der Breite eines Skalenmarkenbildes, erzeugt wird, welches die Begrenzung des Skalenbildes überlappt.

Die Lage des schmalen streifenartigen Bildes ist durch die Lage der optischen Elemente des Systems bestimmt und hat somit eine feststehende Beziehung zu der optischen Achse des Projektionssystems. Diese Beziehung wird nicht — wie bei dem größten Teil der bekannten Ausführungen ■— in bezug auf die projizierten Marken durch eine Bewegung des Schirmes oder des Meßgerätegehäuses beeinflußt. Das streifen artige Bild erscheint sehr klar und scharf begrenzt auf dem Schirm und ermöglicht eine genaue Ablesung, während die bekannten Ausführungen eine Ableselinie erzeugen, die den projizierten Marken sehr ähnlich ist und sich nicht deutlich abhebt.

In Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes kann dem streifenartigen Bild eine vorbestimmte Farbe gegeben werden, während die bekannten Ausführungen auf Licht und Schatten beschränkt sind, d. h. auf verschiedene Schattierungen von Schwarz und Weiß.

Weitere Merkmale der Erfindung sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen erläutert. In den. Zeichnungen stellt

Fig. I eine perspektivische Einzelansicht der wesentlichen Teile einer Projektionseinrichtung nach der Erfindung,

Fig. II eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht einer vereinfachten Form der Projektions-

einrichtung nach Fig. I dar; diese Ansicht ist im wesentlichen eine Aufsicht auf das vereinfachte System;

Fig. III ist ein Schaubild eines Teiles der Ein-S richtung, die in Fig. II dargestellt ist, und zwar ein senkrechter Schnitt durch Teile der Fig. II,

Fig. IV eine vergrößerte Teilansicht der Anzeigeskala, welche von dem beweglichen Teil eines Meßinstrumentes getragen wird,

ίο Fig. V eine vergrößerte Teilansicht des projizierten Bildes der in Fig. IV veranschaulichten Anzeigeskala, welches mittels der in Fig. I dargestellten Einrichtung auf einem transparenten Schirm hervorgebracht wurde,

Fig. VI eine perspektivische Ansicht der Teile einer Projektionseinrichtung unter Abwandlung der in Fig. I dargestellten Einrichtung zur Projektion des Bildes auf einen reflektierenden Schirm, Fig. VII eine ähnliche Ansicht wie Fig. II einer vereinfachten Form der in Fig. VI dargestellten Projektionseinrichtung,

Fig. VIII eine Ansicht ähnlich wie Fig. III, zeigt aber eine vereinfachte Projektionseinrichtung nach Fig. VII,

Fig. IX eine vergrößerte Teilansicht des Bildes der in Fig. VI veranschaulichten Anzeigeskala, so wie es erscheinen würde, wenn es durch eine Projektionseinrichtung nach Fig. VI auf einen reflektierenden Schirm projiziert würde.

Ein Teil 10, welcher eine bogenförmige Anzeigeskala trägt, ist an dem lageempfindlichen Element E eines nicht dargestellten Meßinstrumentes befestigt und kann sich schwingend in einer Ebene bewegen. Der Teil 10 trägt eine transparente Anzeigeskala 11, die mit Anzeigemarken 12 und entsprechenden Ziffern 13 versehen ist. Die Anzeigemarken 12 und Ziffern 13 entsprechen in üblicher Weise den Meßangaben je nach Art der Meßgrößen, welche von dem Instrument gemessen werden, an welchem das bewegliche Element E angeordnet ist. Die Anzeigemarken 12 und Ziffern 13 sind durchscheinend und können auf fotografischem Wege oder in anderer bekannter Weise aufgebracht werden.

Die Anzei'geskala 11 ist bogenförmig, derart, daß der Bogen um den Drehpunkt des beweglichen Elements E des Meßinstrumentes geschlagen ist, welches den Teil 10 stützt und bewegt. An dem Teil 10 ist weiterhin ein transparenter, gebogener Streifen 14 angeordnet, der einen geringfügig größeren Radius als die Außenkanten der Anzeigemarken 12 trägt.

Eine Lichtquelle, z. B. eine Lampe 15, ist innerhalb des Gehäuses der Projektionseinrichtung auf einer Seite der lotrechten Bewegungsebene des Teiles 10 befestigt. Eine Kondensorlinse 16 liegt zwischen der Lampe 15 und dem Teil 10, und Projektionslinsen 17 liegen auf der anderen Seite des Teiles 10 von der Lampe 15 und der Kondensorlinse 16. Der Glühfaden der Lampe 15 und die optischen Achsen der Linsen 16 und 17 liegen auf derselben Linie, welche an der Umfangskante des Bogens vorbeiläuft, entlang der die Anzeigemarken 12 liegen, und sind in bezug auf den Teil 10 so angeordnet, daß das durch die Anzeigemarken 12 und den gebogenen Streifen 14 projizierte Lichtstrahlenbündel durch den Streifen 14 in der Nähe der Anzeigen hindurchgeht, die dem Wert der gemessenen Veränderung entsprechen. Das durch die Anzeigetafel 11 und den Streifen 14 projizierte Strahlenbündel wird in zwei getrennte und deutlich unterscheidbar projizierte Strahlenbündel unterteilt, von denen das eine ein Bild der Anzeigemarken 12 und der Ziffern 13 erzeugt und das andere den Streifen 14 abbildet. Zum Beispiel kann angenommen werden, daß der Teil 10 sich in einer lotrechten Ebene bewegt und der hindurchprojizierte Lichtstrahl waagerecht liegt, obwohl die Umkehrung dieser zwei Bedingungen bei gewissen Meßinstrumenten ohne weiteres angewandt werden kann,

Ein erster Oberflächenspiegel 18 ist in einer lotrechten Ebene in einem Winkel von etwa 45 ° zu dem Lichtstrahl eingestellt, der durch die Linsen 17 verläuft. Das projizierte Bild wird daher etwa im rechten Winkel aus der ursprünglich durch die Linsen 17 projizierten Richtung reflektiert. Ein ähnlicher Oberflächenspiegel 19 ist so angeordnet, daß der Lichtstrahl wiederum, diesmal in lotrechter Richtung, reflektiert wird. Ein dritter Oberflächenspiegel ist zur weiteren Reflexion des Bildes der Anzeigeskala 11 und des Lichtstrahles, welcher durch den Streifen 14 verläuft, in anderer Richtung vorgesehen. Da die Lichtstrahlenbündel von den Spiegeln 18, 19 und 20 reflektiert werden, werden die Lichtstrahlen, die das Skalenbild erzeugen, weiter von dem Strahlenbündel hinweggespreizt, das durch den Streifen 14 verläuft. Wenn die beiden Strahlenbündel den Spiegel 20 treffen, sind sie daher räumlich voneinander getrennt.

Ein durchscheinender Schirm 21 ist an der Außenwand des umfassenden Gehäuses für die Einrichtung des Meß Instrumentes und die Elemente der Projektionseinrichtung befestigt und empfängt direkt das projizierte und reflektierte Bild der Anzeigeskala 11. Dieses Bild ist in Fig. I und V veranschaulicht und ist durch die Ziffern 22 gekennzeichnet. In Abhängigkeit von der Bewegungsebene des Teiles 10 und der Ebene, in der der Schirm 21 angeordnet ist, können die Spiegel 18, 19 und 20 eingestellt werden, um das Bild auf dem Schirm 21 in einer einzigen optischen Ebene zu erzeugen.

Der Lichtstrahl, der ursprünglich, durch, den transparenten Streifen 14 verlief, wurde von dem Strahl, der das Bild der Skala 11 trägt, getrennt und verläuft durch eine Prisma- und Linsenkombination 23, die zwischen dem Spiegel 20 und dem transparenten Schirm 21 liegt. Prisma und Linse 23 sind in einer leichten Hülle 24 untergebracht, um zu verhüten, daß irgendwelches Nebenlicht auf den Schirm fällt. Wie in Fig. II und III zu erkennen ist, bricht die Linsen-Prisma-Kombination 23 nicht nur den Lichtstrahl prismatisch so, daß er die Kanten des Anzeigebildes 12 überlappt, sondern richtet den Lichtstrahl in einen schmalen Streifen von derselben Breite wie das Bild der Anzeige 12, in dessen Nachbarschaft der Strahl seinen Ursprung hat (Fig. III). Die Linsen-Prisma-Kombination 23

besteht vorzugsweise aus gefärbtem Glas, um eine kontrastierende Anzeige zu erzielen. Beispielsweise vermittelt hierbei rubinrotes Glas eine sehr deutliche Anzeigemarke. Auf diese Weise wird der Lichtstrahl, der durch den transparenten Streifen 14 in der Nähe einer der Anzeigen 12 läuft, vergrößert und in unmittelbarer Nähe der Anzeige aiuf den Schirm 21 projiziert, nächst der er seinen Ursprung hat. Da der Teil 10 sich bogenförmig bewegt, wird die Anzeigeskala 11 durch das Licht geschwungen, welches von der Linse 16 gesammelt wird. Da der Streifen 14 bogenförmig ist und sich über die gesamte Länge der Anzeigen erstreckt, verläuft dauernd ein Lichtstrahl durch, den Streifen 14 und die Projektionseinrichtung und bildet eine feststehende, kontrastierende, deutlich bezeichnete und erhellte Marke 25 auf dem Schirm 21.

Die in Fig. VI veranschaulichte Projektionseinrichtung ist eine Abwandlung der vorstehend beschriebenen zur Benutzung mit einem spiegelnden Schirm. Eine Lampe 15 a ist die Lichtquelle, deren Licht durch eine Linse 16 α gesammelt wird und durch eine transparente Skala 11 a an einem bogenförmigen Teil 10 α verläuft, welcher an dem bewegliehen Element E₁ eines nicht dargestellten Meßinstrumentes befestigt ist. Die Anzeigeskala 11 α umfaßt Anzeigemarken 12 a und Ziffern 13 a. Ein transparenter, bogenförmiger Streifen 14a mit geringfügig größerem Radius als die äußersten Kanten der Anzeigemarken 12 α liegt gleichfalls in dem Weg des von der Linse 16 α gesammelten Lichtes. Projektionslinsen 17 a liegen in dem Lichtweg auf der gegenüberliegenden Seite der Bewegiungsebene des Teiles 10 α von der Linse 16 α und der Lampe 15 a.

Wie an Hand des in Fig. I dargestellten Systems erläutert wurde, verlaufen gebündelte Lichtstrahlen durch die Anzeigeskala 11 α und die Linsen 17 a und werden von Spiegeln ΐ&α, 19 α und 20 α in Richtung auf den Gehäuseteil der Einrichtung abgelenkt, wo der Schirm liegt. Die Spiegel 18 α, 19 α und 20 α sind so weit wie möglich voneinander entfernt, um die Lichtstrahlen über einen möglichst großen Abstand zu übertragen und damit eine starke Vergrößerung des Bildes der Skala 11 α zu erreichen. In dem Übertragungssystem für die Anzeige auf einem reflektierenden Schirm ist jedoch ein vierter Spiegel 26 angeordnet. Ein reflektierender Schirm 21S wird in den Weg der Lichtstrahlen gebracht, welche von dem Spiegel 26 reflektiert werden, und gestattet die Beobachtung des Projektionsbildes 22 a der Skala 11 α. Eine Öffnung 27 in dem Schirm 21 α mit größerer lotrechter Abmessung als horizontaler Abmessung ist so angeordnet, daß die dem Bild der Ziffern 13 α benachbarte Kante eine scharfe Begrenzungslinie für die Kanten des projizierten Bildes 22 a bildet. Eine Nase 28 erstreckt sich in die Öffnung 27 von der dem projizierten Bild 22a benachbarten Seite. Eine Prisma-Linsen-Kombination 23 α liegt in dem Weg des reflektierten Lichtstrahls, der durch den transparenten Streifen 14 a verläuft und, wie in Fig. VII und VIII dargestellt ist, diesen Strahl nicht nur in einer horizontalen Ebene nach dem Bild 22 a der Anzeige 12 a hin bricht, sondern auch den Strahl in einen dünnen horizontalen Anzeigestrich 25 α verschmälert, der auf den Schirm 21a in unmittelbarer Nähe der Kante des Bildes 22 a fällt. Ein Stück von nicht reflektierendem, lichtabsorbierendem Material 29, z. B. Samt, liegt unmittelbar hinter der Öffnung 27 in dem Schirm 21 α und vermeidet die Reflexion irgendeines Teiles des Bildes 22 a oder eines Teiles des Anzeigestriches 25 a, der innerhalb der Öffnung einfällt.

Die Kombination des hellen Anzeigestriches 25 α, der vorzugsweise eine deutlich kontrastierende Färbung trägt, beispielsweise Rubinrot, mit der scharf definierten Kante des Bildes 22 a, welche von der Öffnung 27 hervorgerufen wird, und dem lichtabsorbierenden Material 29 in dieser Öffnung bildet ein hellerleuchtetes und stark vergrößertes Anzeigefeld für das Meßgerät, an dessen beweglichem Element der Teil 10 α befestigt ist.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: _g

   i. Einrichtung zur Projektionsablesung der Anzeige von Meßgeräten, bei welcher ein dem anzuzeigenden Meßwert entsprechender Bereich einer transparenten, mit dem von der anzuzeigenden Meßgröße beeinflußten Teil des Meßgerätes verbundenen Anzeigeskala mittels eines von einer Lichtquelle mit Kondensor ausgehenden Lichtstrahlenbündels auf einer Projektionsebene abgebildet wird und bei welcher der Meßwert an einer von dem gleichen Lichtstrahlenbündel als Bild eines Teiles der Anzeigeskala erzeugten Ablesemarke ablesbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Skalenträger (10) konzentrisch der Anzeigeskala (n) in unmittelbarer Nähe der abzubildenden transparenten Skalenmarken (12) und Ziffern (13) einen transparenten Streifen (14) aufweist, der ebenfalls von dem den Skalenbereich (11) abbildenden, durch eingeschaltete bekannte optische Mittel (18, 19, 20), z. B. Oberflächenspiegel, mehrfach umgelenkten Lichtstrahlenbündel in der Projektionsebene (21) abgebildet wird, derart, daß von dem Skalenbereich (11) in an sich bekannter Weise ein vergrößertes Bild (22) erzeugt wird, während die durch die uo Wirkung der eingeschalteten optischen Mittel von dem den Skalenbereich abbildenden Strahlenbündel hinweggespreizten, den Streifen (14) abbildenden Lichtstrahlen nach Ablenken durch den letzten Oberflächenspiegel (20) durch eine zusätzliche Prismen- und Linsenkombination (23) so beeinflußt werden, daß auf der Projektionsebene (21) ein feststehendes schmales streifenartiges Bild (25), etwa von der Breite eines Skalenmarkenbildes, erzeugt wird, welches die Begrenzung des Skalenbildes überlappt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionsfläche als reflektierende Fläche (21 α) ausgebildet ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die spiegelnde Fläche (21c)

   eine rechteckige Öffnung (27) mit einer Nase (28) besitzt, die an der Rückseite der Fläche mit nicht reflektierendem, lichtabsorbierendem Material (29), z. B. Samt, belegt ist, derart, daß die dem Bild (22 a) der Ziffern (13 a) benachbarte Kante der öffnung (27) eine scharfe Begrenzu-ngslinie für das Bild bietet.
4. 4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prisma- und Linsenkombination (23 bzw. 23 ä) aus gefärbtem, vorzugsweise rubinrotem Glas besteht.

   In Betracht .gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 383086, 637698; britische Patentschrift Nr. 273 162; Jor dan-Eg.ger t, »Handbuch der Vermessungskunde«, 1931, Bd. II/i, S. 328 und 329.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

   © 709 682/83 9.