DD147574A1 - Optische anordnung zur neigungsmessung - Google Patents

Abstract

Eine optische Anordnung zur Neigungsmessung enthaelt ein Abbildungssystem mit zwei pendelnden Reflexionselementen und ist insbesondere fuer Vermessungsgeraete geeignet. Es ist eine einfachere und fuer optoelektronische Neigungsanzeige besonders geeignete Anordnung zu schaffen. Aufgabe ist es, die optische Anordnung so auszubilden, dasz von einer Marke zwei vollstaendige Abbildungen auf zwei nebeneinander angeordneten Fotoempfaengern erzeugt werden. Diese Aufgabe wird dadurch geloest, dasz eines der beiden Reflexionselemente eine Hauptspiegelungsebene hat, die mit der Hauptspiegelungsebene des anderen Reflexionselements und der dazu parallelen Ebene der Pendelbewegung einen Winkel einschlieszt, dessen Groesze von der Brennweite des optischen Systems und dem Abstand der beiden Fotoempfaenger abhaengt.

Description

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Titel: Optische Anordnung -zur Neigungsmessung

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung zur Neigungsmessung bei der ein optisches System auf zwei.Fotoempfängern je ein Bild einer Marke erzeugt und das optische System zwei starr miteinander verbundene, in einer Ebene pendelnd aufgehängte Reflexionselemente enthält, von denen das eine eine gerade Anzahl und das andere eine ungerade Anzahl von Reflexionsflächen aufweist· Die optische Anordnung kann in den verschiedensten Geräten, insbesondere aber. in Vermessungsgeräten Verwendung finden«

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Es ist bereits ein Schnittbild-Nivelliergerät bekannt, bei dem in einer Hälfte des Nivellierstrahlenganges eine gerade und in der anderen Hälfte eine ungerade Anzahl von Reflexionsflächen pendelnd aufgehängt ist- Durch die Erzeugung zwei visuell zu erfassender, gegeneinander verschiebbarer Schnittbilder erübrigt sich die Verwendung einer Ablesemarke oder eines Fadenkreuzes. Bei der Abbildung eines Ob- jektes findet eine Überlagerung der Bilder des-Objektes statt, so daß diese Anordnung für die optoelektronische Er-, fassung der Bilder nicht geeignet ist. Außerdem ist es bekannt, mit Hilfe von Keilen einen Strahlengang in Abhängigkeit von der Neigung eines Gerätes abzulenken. Dabei sind jedoch zusätzliche optische Elemente zur Bildtrennung vorgesehene Eine Neigung .wird nicht gemessen.,

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Ziel der Erfindung:

Durch die Erfindung sollen die aufgezeigten Mangel beseitigt und die optoelektronische Neigungsanzeige ermöglicht bzw« -vereinfacht werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Aufgabe der Erfindung ist es, eine optische Anordnung zur Neigungsmessung so auszubilden, daß es möglich ist, ein Objekt in der Objektebene auf zwei in der Bildebene quer zur Pendelebene nebeneinander liegende Fotoempfänger voll- ständig abzubilden· Gleichzeitig sollen F_ehlereinflüsse, die durch unvorhergesehene Verlagerungen von Bauteilen der optischen Anordnung hervorgerufen werden, weitestgehend behoben werden

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eines der Reflexionselemente eine Hauptspiegelungsebene hat, die mit der Hauptspiegelungsebene des anderen Reflexionselementes und der dazu parallelen Ebene der Pendelbewegung einen Winkeloceinschließt, dessen Größe von der Brennweite f des optischen Systems und dem Abstand d der beiden Fotoempfänger abhängt» Der Winkel ist gegeben durch die Bezie-

d Ϋ hung c* = γη? , worin ρ der Umrechnungsfaktor von Bogen- in Winkelmaß ist· Durch diese Anordnung ist es möglich eine Marke vollständig auf die nebeneinander liegenden Fotoempfänger abzubilden und den seitlichen Abstand der Fotoempfänger zu überbrücken, ohne daß sich die Abbildungsstrahlengänge beeinflussen« Der Abstand der beiden Marken-. bilder parallel zur Schwingungsebene der pendelnd aufgehängten Reflexionselemente kann mikrometrisch ausgemessen werden«

Eine im Aufbau einfache und sicher wirkende optische Anordnung ergibt sich , wenn das Reflexionselement mit der ungeraden Anzahl von Reflexionsflächen ein rechtwinkliges. Prisma ist, dessen Hypotenuse die Reflexionsflache ist und mit dreieckigen Seitenflächen einen von 90° abweichenden

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Winkel einschließt* E-ine Verringerung der optischen Glieder ergibt sich in einer Autokollimationsanordnung, wenn die Reflexionselemente eine ebene Reflexionsplatte und ein gleichschenkliges trapezförmiges Prisma sind,dessen Schenkel unter einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind und auf dessen Deckfläche die Reflexionsplatte so aufgekittet ist, daß sie mit den trapezförmigen Seitenflächen ι von 90° abweichende Winkel einschließt· Befinden sich die Reflexionselemente gemäß einer weiteren Ausführungsform im parallelen Strahlengang, so erzeugt beim Ausschwingen der Reflexionselemente das Reflexionselement mit der geraden Anzahl von Reflexionsflächen keine Ablenkung und das Reflexionselement mit der ungraden Anzahl von Reflexionsflächen eine winkelmäßige Ablenkung des jeweiligen Ab- bildungsstrahlenganges·

Ausführungsbeispiel: .

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine .erste optische Anordnung in Seitenansicht, Pig· 2 dieselbe optische Anordnung in Vorderansicht, Fig· 3 die wesentlichen Teile einer zweiten optischen

Anordnung in Seitenansicht und Fig. 4 diese Teile in Vorderansicht· In den Fig. 1 und 2 befindet sich eine Lichtquelle 1 in der Brennebene eines Kondensors 2, dem eine Strichplatte 3 mit einer Marke 4 nachgeordnet ist. Die Marke 4 befindet sich in der dingseitigen Brennebene eines Objektivs 5, mit dem ein weiteres Objektiv 6 korrespondiert. Zwischen beiden Objektiven sind im parallelen Strahlengang zwei starr miteinander gekoppelte Reflexionselemente, ein rechtwinkliges Prisma T und ein Pentaprisma 8, vorgesehen. Das rechtwinklige Prisma 7 besitzt eine reflektierende Hypotenusenfläche 9, die ^zur Zeichenebene in Fig« 1 und damit zu den Dreieckflächen- 10 und 11 nicht senkrecht steht. Die Reflexionselemente 7;8 sind auf ein Stuhl 12 angeordnet, der

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die beiden Teile 13»14 eines an einer Basis 15 mittels 'Kreuzfedergelenken 16; 17 aufgehängten zweiteiligen Pendels miteinander verbindet. In der bildseitigen Brennebene des Objektivs 6 befinden sich zwei Potoempfänger Ί9;20· Zwischen dem Objektiv 6 und den Fotoempfängern 19;20 ist die planparallele Platte 21 eines -optischen Mikrometers vorgesehen« Die Platte 21 ist mit einer Passung 22 und Achszapfen 23;24 in Lagern 25;26 gelagert. Ein Motor 27 treibt über den Achszapfen 23 die Platte 21 zu Drehungen um eine Achse X-X.

Dabei-dreht sich synchron mit der Platte 21 eine am freien Ende des Achszapfens 24 befestigte Zählscheibe 28 mit Markierungen 29· Eine Lichtquelle 30 dient zur Beleuchtung der Markierungen 29 die sich gegenüber einem Potoempfanger bewegen.

Die Wirkungsweise der in den Fig. 1 und 2 beschriebenen Anordnung ist folgende: Die von der Lichtquelle 1 über den Kondensor 2 beleuchtete Marke 4 wird durch die Objektive 5;6 mit der gewinkelten optischen Achse 0-0 in die Ebene der Fotoempfänger 19;20 abgebildet. Dabei gelangt ein Teil des Abbildungsstrahlenganges nach zweimaliger Reflexion im Pentaprisma 8 zum Potoempfanger 19 und der andere Teil des Abbildungsstrahlenganges nach Reflexion an der Hypotenusenfläche 9 zum Fotoempfänger 20. Die pyramidal geneigte Fläche 9 bewirkt, daß der entsprechende Abbildungsstrahelngang auf den aus Platzgründen außerhalb der optischen Achse 0-0 befindlichen Fotoempfänger 20 trifft. Beim Einschwingen des Pendels 13;14 mit den Reflexionselementen 7;8 in eine neue Gleichgewichtslage ändert sich infolge der ung^radzahligen Anzahl von Reflexionen des Abbildungsstrahlenganges im Prisma 7 die Lage des Bildes der Marke 4 gegenüber dem Fotoempfänger 20« Hingegen verändert sich die Lage des Markenbildes gegenüber dem Fotoempfänger 19 infolge der geradzahligen Anzahl der Reflexionen des Abbildungsstrahlenganges im Pentaprisma 8 nicht. Durch ständige Drehung der Platte 21 bewirkt der Mo.tor 27 eine ständige Abmessung des

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Abstandes der beiden.Markenbilder parallel zur Pendelebene· Dabei werden die optischen Impulse der Zahnscheibe durch den Potoempfänger 31 in elektrische Impulse umgeformt und in einer nicht dargestellten Auswerteelektronik gezählt. Der Zählvörgang wird eingeleitet, wenn sich das eine Markenbild am Potoempfänger 20' vorbeibewegt, und er wird gestoppt, wenn sich das andere Markenbild am Fotoempfänger 19 vorbeibewegt

In den Fig. 3 und 4 sind die von Pig. 1 und 2 abweichenden Teile einer erfindungsgemäßen optischen Anordnung dargestellt, wobei das Prinzip der Autokollimation zur Anwendung kommt. Einem Kollimatorobjektiv 32 mit der optischen Achse A-A ist ein gleichschenkliges trapezförmiges Prisma 33 nachgeordnet, dessen Schenkelflächen 34135 rechtwinklig zueinander gerichtet sind. An seiner Deckfläche 39 ist das Prisma 33 mit einer Reflexionsplatte 36 versehen, die nicht rechtwinklig zu den Trapezflächen 37;38 gerichtet ist. Dadurch entsteht an der Deckfläche 39 eine Schrägfläche, die dafür sorgt, daß ein an ihr reflektierter lichtstrahl nicht in der mit der Zeichenfläche in Pig. 3 zusammenfallender Hauptspiegelungsebene des Prismas 33 verläuft, sondern, wie in Pig. 4 angedeutet, einen Winkel mit der optischen Achse A-A einschließt. Hingegen verlaufen die an den Schenkelflächen 34;35 reflektierten Lichtstrahlen in der Hauptspiegelungsebene. Im übrigen ist der Aufbau und die Wirkungsweise ähnlich wie zu Pig. 1 und 2 beschrieben.

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Claims (3)

1. Erfindungsanspruch: ·

   1. Optische Anordnung zur Neigungsmessung bei der ein optisches System auf zwei Fotoempfängern je ein Bild einer Marke erzeugt und das optische System zwei starr miteinander verbundene, in einer Ebene pendelnd aufgehängte Reflexionselemente enthält, von denen das eine eine gerade Anzahl und das andere eine ungerade Anzahl von Reflexionsflächen aufweist, gekennzeichnet dadurch, daß eines der Reflexionselemente eine H_auptSpiegelungΒΙΟ ebene hat, die mit der H_auptspiegelungsebene des anderen Reflexionselements und der dazu parallelen Ebene der Pendelbewegung einen Winkel einschließt, dessen Größe von der Brennweite des optischen Systems und dem Abstand der beiden Fotoempfänger abhängt«

   2· Optische Anordnung gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Reflexionselement mit der ungeraden Anzahl von Reflexionsflächen ein rechtwinliges Prisma ist, dessen Hypotenuse die Reflexionsfläche ist und mit den dreieckigen Seitenflächen einen von 90° abweichenden Winkel einschließt. '
2. 3. Optische Anordnung gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Reflexionselemente eine ebene Reflexionsplatte und ein gleichschenkliges trapezförmiges Prisma sind, dessen Schenkelflächen unter einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind und auf dessen Deckfläche die Reflexionsplatte ao aufgebracht ist, daß sie mit den _t trapezförmigen Seitenflächen von 90° abweichende Winkel einschließt«

   4· Optische Anordnung gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Reflexionselemente im parallelen Strahlengang angeordnet sind.
3. 29.November 1979

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