DD228054A1 - ARRANGEMENT FOR ANGLE MEASUREMENT, ESPECIALLY FOR GEODAETIC DEVICES - Google Patents

ARRANGEMENT FOR ANGLE MEASUREMENT, ESPECIALLY FOR GEODAETIC DEVICES Download PDF

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DD228054A1
DD228054A1 DD26896384A DD26896384A DD228054A1 DD 228054 A1 DD228054 A1 DD 228054A1 DD 26896384 A DD26896384 A DD 26896384A DD 26896384 A DD26896384 A DD 26896384A DD 228054 A1 DD228054 A1 DD 228054A1
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pitch
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pitch circle
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DD26896384A
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Wieland Feist
Erhard Seidenschnur
Helmut Glass
Original Assignee
Zeiss Jena Veb Carl
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C1/00—Measuring angles
    • G01C1/02—Theodolites
    • G01C1/06—Arrangements for reading scales

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Winkelmessung mit einem rotierenden Teilkreis und optoelektronischen Abtastsystemen. Sie ist in allen geodaetischen und feinmesstechnischen Geraeten zur Messung von Horizontal- und Vertikalwinkeln anwendbar. Die Erfindung hat das Ziel, eine Winkelmessung mit hoeherer Genauigkeit, Messsicherheit sowie geringem Aufwand an Messmitteln fuer alle Genauigkeitsstufen unter Ausschaltung von Teilungsfehlern durchzufuehren. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einer Messung mit einer Grob- und Feinmessstufe gleichzeitig mit der Winkelbestimmung den Einfluss der Kreisteilungs- und Ablesefehler zu eliminieren, ohne vollstaendige Rotationen des Teilkreises. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass fuer den rotierenden Teilkreis mindestens eine absolut codierte Teilung konzentrisch zur Messteilung vorgesehen ist, dass die Teilstriche des Teilkreises an der einen Ablesestelle den Index fuer die Teilungen der anderen Ablesestelle oder umgekehrt bilden, dass die Winkelgroesse zwischen festen und drehbaren Abtastsystemen aus der Ablesung der codierten Teilung und der Interpolationsmessung ermittelt und die Mess- und codierte Teilung gleichzeitig von den Abtastsystemen gelesen wird.The invention relates to an arrangement for angle measurement with a rotating pitch circle and optoelectronic scanning systems. It is applicable in all geodetic and precision measuring devices for the measurement of horizontal and vertical angles. The invention has the goal of performing an angle measurement with higher accuracy, reliability and low cost of measuring means for all accuracy levels under elimination of pitch errors. The object of the invention is to eliminate the influence of the circular graduation and reading errors in a measurement with a coarse and fine measuring stage simultaneously with the angle determination, without complete rotations of the pitch circle. The problem is solved in that for the rotating pitch at least one absolutely coded pitch is provided concentrically to the graduation, that the graduations of the pitch circle at one reading point the index for the pitches of the other reading or vice versa form that the angular size between fixed and rotatable Scanning systems from the reading of the coded division and interpolation measurement determined and the measuring and coded division is read simultaneously by the scanning systems.

Description

-2- 689 63-2- 689 63

(Phasenmeßverfahren) Durch die Phasenmeßverfahren wird eine höhere Auflosung und eine Genauigkeitssteigerung der inkrementalen Ablesung erreicht Die inkrementalen Teilkreisableseverfahren haben den Nachteil, daß sie laufend Strom benotigen, da alle optoelektronischen und elektronischen Bauelemente standig in Betrieb sind, weil eine laufende Vor- und Ruckwartszahlung bei jeder Winkelanderung erfolgt Weiterhin ist nach jedem Einschaltvorgang der Nullpunkt zu suchen und nach jedem Ausschaltvorgang dann eine Winkelzuordnung aufgehoben(Phase measurement method) The phase measurement method achieves a higher resolution and an increase in precision of the incremental reading. The incremental partial circuit reading methods have the disadvantage that they constantly require power, since all optoelectronic and electronic components are constantly in operation, because an ongoing prepayment and backward payment at each Furthermore, the zero point must be searched for after each switch-on procedure and then an angle assignment is canceled after each switch-off process

Jede Bewegungsanderung und Geratedeformation fuhrt zu zusätzlichen Anzeigeanderungen Die absoluten Ableseverfahren besitzen diese Nachteile nicht Um den Aufwand an Spuren fur eine absolute Kodierung einzuschränken, verwendet man serielle Kodierungen, die dynamisch abgelesen werden Diese Absolutablesesysteme entsprechen in ihrer Genauigkeit den optisch visuellen Ablesemethoden Wahrend die inkrementalen Ableseverfahren eine Integration der Einzelteilungsfehler ermöglichen, ist das bei den Absolutableseverfahren nicht möglich Der Summenteilungsfehler muß hier durch die Verstellung des Teilkreises von Hand, wie ζ B bei Theodoliten üblich, eliminiert werden Aus der CH PS 372 847 ist eine Einrichtung zur Prüfung von Kreisteilungen bekannt, mit der der Teilungsfehler von Teilkreisen mit einem rotierenden Teilkreis ermittelt wird In der DD-PS 117 115 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung fur die Umsetzung von Winkeln in numerische Werte und fur die Kodierung von Winkeln beschrieben Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß es vollständig inkremental arbeitet und alle Unsauberkeiten im Ablesesystem sowie alle kurzzeitigen Deformationen die Meßergebnisse beeinflussen und die Messungen an verschiedenen Teilungen durchgeführt werden müssenEach change of motion and device deformation leads to additional display changes The absolute reading methods do not have these disadvantages To limit the expenditure of tracks for an absolute coding, one uses serial codings, which are read dynamically These absolute readings systems correspond in their accuracy to the optically visual readout methods While the incremental readout methods one The cumulative pitch error must here by the adjustment of the pitch circle by hand, such as ζ B in the theodolites usual eliminated. From CH PS 372 847 a device for testing circular graduations is known, with the the pitch error of pitch circles with a rotating pitch circle is determined in DD-PS 117 115 a method and apparatus for the conversion of angles into numerical values and for the coding of angles is described D This method has the disadvantage that it operates completely incrementally and all uncleanliness in the reading system and all short-term deformations influence the measurement results and the measurements must be carried out at different pitches

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung hat das Ziel, die genannten Nachteile zu beseitigen und eine Winkelmessung mit höherer Genauigkeit, Meßsicherheit sowie geringem Aufwand an Meßmitteln fur alle Genauigkeitsstufen unter Ausschaltung von Teilungsfehlern, durchzufuhrenThe invention has the aim of eliminating the disadvantages mentioned and an angle measurement with higher accuracy, reliability and low cost of measuring means for all levels of accuracy under elimination of pitch errors, durchzufuhren

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Winelmessung mit einem rotierenden Teilkreis so zu gestalten, daß bei einer Messung mit einer Grob- und Feinmeßstufe gleichzeitig mit der Winkelbestimmung der Einfluß der Kreisteilungs- und Ablesefehler eliminiert wird, ohne daß eine vollständige Rotation des Teilkreises notwendig ist Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelost, daß fur den rotierenden Teilkreis zur inkrementalen Strichteilung konzentrisch mindestens eine absolut codierte Teilung vorgesehen ist, daß die Teilstriche des rotierenden Teilkreises an der einen Ablesestelle den Index fur die Teilungen der anderen Ablesestelle oder umgekehrt bilden und daß nur die im Kodeintervall ermittelten Interpolationswerte gemittelt werden, daß die Winkelgroße zwischen den festen und den drehbaren Abtastsystemen aus der Ablesung der codierten Teilung und der Interpolationsmessung ermittelt wird und daß die Meßteilungen und die absolut codierten Teilungen gleichzeitig von den festen und den drehbaren Abtastsystemen gelesen wird Vorteilhaft ist es, daß die Teilungen des rotierenden Teilkreises nach einem Rechnerprogramm abgetastet werden, welches eine Funktion in Abhängigkeit vom Teilungsfehler des Teilkreises darstellt, daß die Lesungen des rotierenden Teilkreises durch eine Nullmarke, die ein zusätzlicher Teilstrich oder ein vorgegebenes Kodewort ist, ausgelost werden und daß die drehbaren und festen Abtastsysteme zur Abtastung der Radius- und Durchmesserlinien des Teilkreises im Auflicht- oder Durchlicht ein- und dieselbe Teilung von unten nach oben abtasten Außerdem ist es vorteilhaft, daß die Teilungsintervallwerte Mittelwerte darstellen, die aus der Anzahl der Einteilungsintervalle der Meßteilung gebildet werden, die die Lange eines Kodewortes umfaßt, daß die Interpolationsintervallwerte Mittelwerte darstellen, die aus der Anzahl der Interpolationsintervalle der Meßteilung gebildet werden, die auch die Lange eines Kodewortes umfaßt, daß die Teilungsintervall- und Interpolationsintervallwerte mit den Abtastsystemen an den festen oder drehbaren Radius- oder Durchmesserlimen des Teilkreises abgelesen werden und die Mittelwerte der Winkelgroße bestimmen, daß weiterhin beidseitig zur absolut codierten Teilung konzentrisch mindestens eine inkremental Strichteilung und/oder zur inkrementalen Strichteilung beidseitig konzentrisch mindestens eine absolut codierte Teilung vorgesehen ist und daß der Interpolationswert der Winkelgroße durch Quotientenbildung aus den Mittelwerten der Teilungsintervall und Interpolationsintervallwerte erhalten wird Von Vorteil ist es auch, daß die Koinzidenz der Nullmarke mit der Marke des festen Abtastsystems die Lesung der absolut codierten Teilung an der Marke des drehbaren Abtastsystems auslost und daß das Rechnertaktsignal die Lesung der absolut codierten Teilung an der Marke des festen Abtastsystems und des drehbaren Abtastsystems gleichzeitig auslost und der Gradwert der Winkelgroße aus der Differenz beider Lesungen gebildet wird Durch die Erfindung ist es möglich, die Winkelmessung mit einem rotierenden Teilkreis in einer Grob und Feinmeßstufe so durchzufuhren, daß bei einer Messung gleichzeitig mit der Winkelbestimmung der Einfluß der Kreisteilungs- und Ablesefehler eliminiert wird, ohne daß eine vollständige Rotation des Teilkreises notwendig ist Dadurch erhöht sich die Genauigkeit und Meßsicherheit und es ist möglich, die Winkelmessung mit einem geringeren Aufwand an Meßmitteln und kleineren Teilkreisen durchzufuhrenThe invention has for its object to make an arrangement for winelmessung with a rotating pitch circle so that is eliminated at a measurement with a coarse and Feinmeßstufe simultaneously with the angle determination of the influence of the Kreisteilungs- and Ablesefehler without a complete rotation of the pitch circle According to the invention, this object is achieved in that concentric at least one absolutely coded division is provided for the rotating pitch circle for incremental pitch graduation, that the graduations of the rotating pitch circle at one reading point the index for the divisions of the other reading point or vice versa form and that only the interpolation values determined in the code interval are averaged, that the angular size between the fixed and the rotatable scanning systems is determined from the reading of the coded division and the interpolation measurement and that the graduations and the absolutely coded division It is advantageous that the pitches of the rotating pitch circle are scanned according to a computer program, which represents a function of the pitch error of the pitch circle, that the readings of the rotating pitch circle by a zero mark, the additional graduation line or codeword, and that the rotatable and fixed scanning systems scan the radius and diameter lines of the pitch circle in incident or transmitted light and scan the same pitch from bottom to top. It is also advantageous that the pitch interval values are averages represent, which are formed of the number of division intervals of the measurement division, which includes the length of a codeword, that the Interpolationsintervallwerte represent mean values, which are formed from the number of interpolation intervals of the measurement division, which is also the length of a code word means that the division interval and Interpolationsintervallwerte are read with the sampling systems on the fixed or rotatable radius or Durchmesserlimen of the pitch circle and determine the average values of the angular size, that further on both sides of the absolute coded division concentric at least one incremental line pitch and / or for incremental pitch It is also advantageous that the coincidence of the zero mark with the mark of the fixed scanning system indicates the reading of the absolutely coded graduation triggering the mark of the rotatable scanning system and that the computer clock signal simultaneously triggers the reading of the absolute encoded graduation at the mark of the fixed scanning system and the rotatable scanning system, and the grad The invention makes it possible to carry out the angle measurement with a rotating pitch circle in a coarse and fine measuring stage so that the influence of the circular pitch and read errors is eliminated during a measurement simultaneously with the angle determination, without that a complete rotation of the pitch circle is necessary This increases the accuracy and accuracy and it is possible to perform the angle measurement with a lower cost of measuring means and smaller pitch circles

Ausfuhrungsbeispielexemplary

Die Erfindung wird nachstehend anhand der schematischen Zeichnungen naher erläutert Es zeigen Fig 1 ein Ausfuhrungsbeispiel einer Anordnung zur Winkelmessung in einem Theodolit Fig 2 eine schmeatische Darstellung der Abtastsysteme fur den TeilkreisThe invention will be explained in more detail below with reference to the schematic drawings, in which: FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an arrangement for angle measurement in a theodolite; FIG. 2 shows a smeared representation of the scanning systems for the pitch circle

Fig 3 einen Teilkreisausschnitt mit drei Teilungen und der schematischen Darstellung der Abtastsysteme Fig 4 ein Blockschaltbild des elektronischen Teiles der Anordnung3 shows a partial circuit detail with three divisions and the schematic illustration of the sampling systems. FIG. 4 shows a block diagram of the electronic part of the arrangement

Fig 1 zeigt einen Theodoliten mit bekanntem Grundaufbau, bestehend aus einem Dreifuß 1 zur Honzontierung, einer Stutze 2, einem Fernrohr 9 und einem Element 8 zur Feinverstellung der Stutze 2 zum Anzielen eines Objektes mit dem Fernrohr 9 Mit einem drehbaren Teilkreis 14, den festen Abtastsystemen 13 und 17 und die mit der Stutze 2 drehbaren Abtastsysteme 18 und 19 Im Dreifuß 1 befindet sich ein Steckzapfen 3, in dem eine Stehachsenbuchse 4 fest angeordnet ist Auf der Stehachsenbuchse 4 sind durch einen Halter 16 die festen Abtastsysteme 13 und 17 zentrisch angebracht In der Stehachsenbuchse 4 dreht sich eine Stehachse 5, in der ein Motor 6 mit den Kabelanschlüssen 7 befestigt ist Die Stehachse 5 tragt die Stutze 2 mit den drehbaren Abtastsystemen 18 und 19 und den Anschlüssen 20 und 21 fur die Stromversorgung und Signalabnahme Der Motor 6 treibt über ein Getriebe 27 und eine Kupplung 10 eine Achse 12 an, die in einem Lager 11 lauft, das fest mit der Stehachse 5 verbunden ist Die Achse 12 tragt einen Teilkreistrager 15 mit dem drehbaren Teilkreis 14 Die drehbaren und festen Abtastsysteme 18, 19, 13 und 17 haben den gleichen Abstand von der vertikalen Drehachse A-A, die durch das Zentrum der Stehachse 5 verlauft und um die sich der Theodolit mit dem Teilkreis 14 dreht Die Abtastsysteme 13 und 17 sowie 18 und 19 sind dabei diametral zueinander angeordnet Die Funktionsweise dieser Bauelemente in dem Theodolit ist bekannt und wird deshalb nicht naher beschrieben Die schematische Darstellung zur Bestimmung einer Winkelgroße α wird in Fig 2 dargestellt Auf dem drehbaren Teilkreis 14 sind Meß- und1 shows a theodolite of known basic construction, consisting of a tripod 1 for honing, a support 2, a telescope 9 and an element 8 for fine adjustment of the support 2 for aiming an object with the telescope 9 with a rotatable pitch circle 14, the fixed scanning systems 13 and 17 and the support 2 rotatable with the Abtastsysteme 18 and 19 In the tripod 1 is a plug-in pin 3, in which a standing-axis socket 4 is fixedly arranged on the standing-axis socket 4 by a holder 16, the fixed Abtastsysteme 13 and 17 are mounted centrally in the Standing axis bushing 4 rotates a standing axis 5, in which a motor 6 is fixed to the cable connections 7 The standing axis 5 carries the support 2 with the rotatable scanning systems 18 and 19 and the terminals 20 and 21 for the power supply and signal pickup The motor 6 drives over Gear 27 and a coupling 10 to an axle 12, which runs in a bearing 11 which is fixedly connected to the vertical axis 5 The Axis 12 carries a Teilkreistrager 15 with the rotatable pitch circle 14 The rotatable and fixed Abtastsysteme 18, 19, 13 and 17 are the same distance from the vertical axis of rotation AA, which passes through the center of the vertical axis 5 and the theodolite with the pitch circle 14 The scanning systems 13 and 17 and 18 and 19 are diametrically opposed to each other The operation of these components in the theodolite is known and will therefore not be described closer The schematic representation for determining an angular size α is shown in FIG. 2 On the rotatable pitch circle 14 Measuring and

-з- 689-z- 689

Kodeteilungen angeordnet, es wird deshalb zur besseren Übersicht nur die Meßteilung 24 vergrößert dargestellt, denn fur den rotierenden Teilkreis 14 ist mindestens eine absolut codierte Teilung konzentrisch zur Meßteilung vorgesehen, indem beidseitig zur absolut codierten Teilung konzentrisch mindestens eine inkrementale Meßteilung und/oder zur inkrementalen Meßteilung beidseitig konzentrisch mindestens eine absolut codierte Teilung angeordnet ist Die Durchmesserlmien 0-0 oder die Radiuslimen R werden mit den festen oder drehbaren Abtastsystemen 13, 17 oder 18, 19 abgetastet, wobei die drehbaren Abtastsysteme 18, 19 gegen die festen Abtastsysteme 13, 17 um eine Winkelgroße α gegeneinander verdreht sind Die Teilstriche des rotierenden Teilkreises 14 an der einen Ablesestelle bilden dabei den Index fur die Teilungen an der anderen Ablesestelle oder umgekehrt Die drehbaren und festen Abtastsysteme 18, 19, 13 und 17 zur Abtastung der Radius und Durchmesserlinien des Teilkreises 14 tasten im Auf- oder Durchlicht ein und dieselbe Teilung von unten und oben an Lost ein Beobachter den Meßvorgang aus, so wird der Teilkreis 14 in eine gleichförmige Rotation um die Achse A-A versetzt und die Teilungen des rotierenden Teilkreises 14 werden nach einem Rechnerprogramm abgetastet, das eine Funktion in Abhängigkeit vom Teilungsfehler des Teilkreises 14 darstellt Der Teilkreis 14 enthalt eine Teilung 24, die zur Interpolation und zur Lesung der Teilungen 25 und 26 benutzt wird und den Gon-wert des Winkels definiert (Fig 3) Bei Rotation des Teilkreises 14 durchlaufen die Teilungen 24, 25 und 26 die ihnen zugeordneten Offnungen (Ablesestellen AS) der Abtastsysteme 17 und 18 und werden in elektrische Signale umgewandelt Ein im Programm eines nicht dargestellten Mikrorechners enthaltener Befehl bewirkt die Aktivierung der dem Mikrorechner vorgeschaltenen Hardware durch Setzen des Flip-Flop 29 und bereitet die Lesung der Teilungen 24, 25 und 26 an den Ablesestellen AS 17/24, 17/25, 17/26 sowie den AS 18/24 und 18/26 vor (Fig 4)Code divisions arranged, it is therefore only shown enlarged scale for better clarity, because for the rotating pitch circle 14 is at least one absolutely coded pitch concentric to the measurement scale provided by concentric on both sides of the absolutely coded division at least one incremental graduation and / or incremental graduation At least one absolutely coded graduation is arranged concentrically on both sides. The diameter radii 0-0 or the radius R are scanned with the fixed or rotatable scanning systems 13, 17 or 18, 19, wherein the rotatable scanning systems 18, 19 counteract the fixed scanning systems 13, 17 by one The graduations of the rotating pitch circle 14 at one reading point thereby form the index for the pitches at the other reading point or vice versa. The rotatable and fixed scanning systems 18, 19, 13 and 17 for scanning the radius and diameter lines of the pitch circle 14 buttons in the transmitted or transmitted light and the same division from below and above to Lost an observer from the measurement process, the pitch circle 14 is placed in a uniform rotation about the axis AA and the pitches of the rotating pitch circle 14 are scanned for a computer program, the a function in dependence on the pitch error of the pitch circle 14 The pitch circle 14 contains a pitch 24 which is used for interpolation and reading of the pitches 25 and 26 and defines the gon value of the angle (FIG. 3) Divisions 24, 25 and 26 associated with them openings (readings AS) of the sampling systems 17 and 18 and are converted into electrical signals contained in the program of a microcomputer not shown causes the activation of the microcomputer upstream hardware by setting the flip-flop 29 and prepares the reading of divisions 24, 25 and 26 at the AS 17/24 17/25, 17/26 and AS 18/24 and 18/26 before (Fig 4)

Durchlauft danach die erste Marke der Teilung 25 die zugeordnete Öffnung der Ablesestelle AS 18/25, so steuert dieser Impuls über eine Torschaltung 28 die Torschaltungen 30 und 32 so, daß an der Ablesestelle AS 18/26 nachfolgende Teilung 26 über die Torschaltung 30 in ein Register 31 eingelesen und gleichzeitig an der Ablesestelle AS 17/24 nachfolgende Teilung 24 über die Torschaltung 32 in einem Zahler 33 registriert wird Zusätzlich wird mit diesem Impuls eine Torschaltung 34 über die Torschaltung so vorbereitet, daß die Teilung 25 an der Ablesestelle AS 17/25 diese Torschaltung passieren können Durchlauft nun eine Marke der Teilung 25 die zugeordnete Öffnung der Ablesestelle AS 17/25, so wird die Torschaltung 32 über die Torschaltung 34 gesperrt und damit die Zahlung der Teilung 24 in dem Zahler 33 beendet Der in dem Zahler 33 befindliche Wert stellt den Dezimalgradwert des Winkels α dar Mit der Koinzidenz der Marke der Teilung 25 und der zugeordneten Öffnung der Ablesestelle AS 17/25 erfolgt gleichzeitig die Öffnung einer Torschaltung 35 zur Lesung der Teilung 26 an der Ablesestelle AS 17/26 in ein Register 36 Die Lesung der Teilung 26 in die Register 31 bzw 36 wird beendet, wenn die zweite Marke der Teilung 25 mit der Ablesestelle AS 18/25 bzw AS 17/25 koinzidiert und der elektrische Impuls die Torschaltungen 30 bzw 35 sperrt Die codierten Inhalte G1 und G2 der Register 31 und 36 werden im Mikrorechner subtrahiert (G 1 - G2), wobei die Differenz den Gon-Wert des Winkels α darstellt Ist G2 großer als G1, d h die Differenz negativ, so wird zur Winkeldifferenz G1 - G2 der Vollwinkel des Teilkreises 14, ζ B 400 gon addiert Mit der Koinzidenz der ersten Marke der Teilung 25 und der zugeordneten Öffnung der Ablesestelle AS 18/25 beginnt auch die Messung des Interpolationswertes des Winkels α derart, daß die mit der ersten Marke der Teilung 25 erscheinende Marke der Teilung 24 an der Ablesestelle AS 18/24 die Zahlung der von einem Generator 39 erzeugten Impulse über eine Torschaltung 42 in einen ersten Teilungsintervallzahler 43 und die Zahlung der Generatorimpulse über eine Torschaltung 40 in einen ersten Interpolationsintervallzahler 41 freigibtThen passes through the first mark of the division 25, the associated opening of the reading point AS 18/25, this pulse via a gate 28 controls the gate circuits 30 and 32 so that at the reading point AS 18/26 subsequent division 26 via the gate 30 in a Register 31 and read at the same time at the reading point AS 17/24 subsequent division 24 via the gate 32 in a payer 33 is additionally prepared with this pulse, a gate 34 via the gate so that the division 25 at the reading AS 17/25 If this mark can pass through a mark of graduation 25 passes through the associated opening of the reading point AS 17/25, the gate 32 is blocked via the gate 34 and thus terminates the payment of the division 24 in the payer 33 The value located in the payer 33 represents the decimal degree value of the angle α With the coincidence of the mark of the graduation 25 and the associated opening of the readings At the same time, the opening of a gate 35 for reading the graduation 26 at the reading point AS 17/26 into a register 36 takes place. The reading of the graduation 26 into the registers 31 and 36 is terminated when the second mark of the graduation 25 coincides coincides with the reading point AS 18/25 or AS 17/25 and the electrical pulse blocks the gate circuits 30 and 35, respectively. The coded contents G1 and G2 of the registers 31 and 36 are subtracted in the microcomputer (G 1 -G 2), the difference If G2 is greater than G1, ie the difference is negative, then the angle of difference G1-G2 is added to the full angle of the pitch circle 14, B 400 gon With the coincidence of the first mark of the graduation 25 and the associated opening of the reading point AS 18/25 also begins the measurement of the interpolation value of the angle α such that the appearing with the first mark of the division 25 mark the division 24 at the reading point AS 18/24 the payment of a generator 39 erzeu Pulses via a gate 42 in a first Teilungsintervallzahler 43 and the payment of the generator pulses via a gate 40 in a first Interpolationsintervallzahler 41 releases

Die erste Marke der Teilung 24 an der Ablesestelle AS 17/24 sperrt die Torschaltung 40 und beendet die Zahlung der Impulse in einem Zahler 41 Der Zahlennhalt a, wird vom Rechner übernommen und gespeichert Gleichzeitig wird mit dieser ersten Marke der Teilung 24 an der Ablesestelle AS 17/24 über eine Torschaltung 44 ein zweiter Teilungsintervallzahler 45 gefüllt und eine Torschaltung 46 zur Einlesung der Generatonmpulse in einem zweiten Interpolationsintervallzahler 47 geöffnetThe first mark of the division 24 at the reading point AS 17/24 locks the gate 40 and stops the payment of the pulses in a payer 41 The number contents a, is taken over by the computer and stored at the same time with this first mark of the division 24 at the reading point AS 17/24 via a gate 44, a second Teilungsintervallzahler 45 filled and opened a gate 46 for reading the generator pulses in a second Interpolationsintervallzahler 47

Koinzidiert nach dem Weiterdrehen des Teilkreises 14 die zweite Marke der Teilung 24 mit der Öffnung der Ablesestelle AS 18/24, so sperrt der elektrische Impuls zum einen die Torschaltung 46 und beendet die Zahlung der Generatorimpulse im Zahler 47, zum anderen wird der Inhalt b, des ersten Teilungsintervallzahlers 43 in den Mikrorechner übernommen und geloscht Der Inhalt C1 des Zahlers 47 stellt die Ergänzung des Interpolationsintervallwertes zum Intervallwert dar Analog dazu beendet die zweite Marke der Teilung 24, die an der ihr entsprechenden Öffnung der Ablesestelle AS 17/24 vorbeilauft, die Zahlung des zweiten Teilungsintervallzahlers 45, in dem der Inhalt d, eines Zahlers 45 in den Rechner übernommen und der Zahler 45 geloscht wirdCoincides after the further rotation of the pitch circle 14, the second mark of the division 24 with the opening of the reading point AS 18/24, so the electrical pulse blocks the gate 46 and terminates the payment of generator pulses in the counter 47, on the other hand, the content b, The content C 1 of the payer 47 represents the addition of the interpolation interval value to the interval value. Analogously, the second mark of the graduation 24, which passes at its corresponding opening of the read-out point AS 17/24, terminates the first time interval payer 43 Payment of the second division interval payer 45, in which the content d, a payer 45 is taken into the computer and the payer 45 is deleted

Die nachfolgenden Marken der Teilung 24 wiederholen an den Ablesestellen AS 17/24 und AS 18/24 diese Meßvorgange, so daß die Zahler 41, 43, 45 und 47 standig die Werteinformationen au, b„, c„ und du an den Mikrorechner abgeben, der diese auf einem Schreib-Lese-Speicher speichert Dieser Speicher umfaßt fur die a„, b„, c„, d„ entsprechend der Kodewortlange ζ B je 10 Speicherplätze, wobei die 1 Werteinformation a, vom Zahler 41 auf den Speicherplatz M1, die 2 Werteinformation a2 auf den Speicherplatz M2, a3 auf M3 usw bis zur 10 Werteinformation a,0 auf den Speicherplatz M 10 abgespeichert wird Nach Beschreiben des 10 Speicherplatzes M 10 bildet der Mikrorechner den Mittelwert I1 der Werteinformationen a, bis a10 Der Mikrorechner steuert nun den Adressbus so, daß die 11 Werteinformation wieder auf den Speicherplatz M1 gespeichert und der Mittelwert ä2 der Werteinformation a2 bis a,, gebildet wird, daß die 12 Werteinformation auf den Speicherplatz M2 gespeichert und der Mittelwert S3 der Werteinformationen a3 bis a12 gebildet wird usw Beendet wird diese Speicherorganisation mit der Koinzidenz der dritten Marke der Teilung 25 und der entsprechenden Öffnung der Ablesestelle AS 18/25 Auf diese Weise erhalt man die gemittelten Werteinformationen I1, ä2, , I10 des ersten Interpolationsintervalls, die gemittelten Werteinformationen 5,, U2, , 510 des ersten Teilungsintervalls, die gemittelten Werteinformationen C1, C2, , C10 des zweiten Interpolationsintervalls und die ermittelten Werteinformationen (J1, 32, , cJ10 des zweiten Teilungsintervalls Die Normierung des Interpolationswertes erfolgt durch Quotientenbildung der Werteinformationen ä~„ Б„ bzw C11CJ11 = I, ,10 Durch erneute Mittelbildung dieser Quotienten ergibt sich der zum Winkel α gehörende Interpolationswert, wobei zu berücksichtigen ist, daß der Mittelwert der (c„ cf0) die Ergänzung zum Normwert darstellt und demzufolge von diesem subtrahiert werden muß, bevor die Mittelbildung mit dem Mittelwert der Quotienten (I„ Б„) erfolgtThe following marks of graduation 24 repeat at the readings AS 17/24 and AS 18/24 these measurements, so that the payer 41, 43, 45 and 47 constantly the value information a u , b ", c" and d u to the microcomputer This memory comprises for the a ", b", c ", d" corresponding to the code word length ζ B 10 memory locations, the 1 value information a, from the payer 41 to the memory location M1 , the 2 value information a 2 to the memory location M2, a 3 to M3 etc to 10 value information a, 0 stored on the memory space M 10 After describing the 10 memory space M 10, the microcomputer forms the mean value I 1 of the value information a, to a 10 The microcomputer now controls the address bus so that the 11 value information is stored again on the memory M1 and the average is formed a 2 a 2 to a ,, that stores the 12 value information to the memory location M2 rt and the average value S 3, the values of information is formed A 3 to A 12, etc. Finished is this memory organization with the coincidence of the third mark of the partition 25 and the corresponding opening of the reading site AS 18/25 In this way one obtains the averaged values information I 1, ä 2 ,, I 10 of the first interpolation interval, the averaged value information 5 1, U 2 ,, 5 10 of the first division interval, the averaged value information C 1 , C 2 ,, C 10 of the second interpolation interval and the determined value information (J 1 , 3 2 ,, cJ 10 of the second division interval The normalization of the interpolation value is effected by quotient of the value information a ~ "Б" or C 11 CJ 11 = I,, 10. By averaging these quotients, the interpolation value corresponding to the angle α is obtained in that the mean value of (c "cf 0 ) represents the supplement to the norm value and is therefore subtracted from it must before the averaging with the mean of the quotients (I "Б") takes place

Der Interpolationswert der Winkelgroße wird also durch Quotientenbildung aus den Mittelwerten der Teilungsintervall- und Interpolationsintervallwerte erhalten, indem die Teilungsintervall und Interpolationsintervallwerte mit den Abtastsystemen 13, 17, und 19 an den festen und drehbaren Radius oder Durchmesserlinien des Teilkreises 14 abgelesen werden und die Mittelwerte die Winkelgroße α bestimmen Diese Anordnung zur Winkelbestimmung ist sowohl fur Horizontal- und Vertikalwinkel anwendbar Sie wurde fur die Vertikalwinkel nicht beschrieben, da sie analog zur Horizontalwinkelbestimmung durchgeführt wirdThus, the interpolation value of the angular quantity is obtained by quoting the average values of the pitch interval and interpolation interval values by reading the pitch interval and interpolation interval values with the scanning systems 13, 17, and 19 at the fixed and rotatable radius or diameter lines of the pitch circle 14 and the averages the angular size Determine α This arrangement for angle determination is applicable for both horizontal and vertical angles. It was not described for the vertical angles, since it is carried out analogously to the horizontal angle determination

Claims (12)

1 Anordnung zur Winkelmessung, insbesondere fur geodätische Gerate,1 arrangement for angle measurement, in particular for geodetic devices, - mit einem rotierenden Teilkreis, der eine inkremental Stnchteilung als Meßteilung enthalt,with a rotating graduated circle containing an incremental graduation as graduation, - mit einem Taktgeber, der jedes Teilungsintervall in eine gleiche Anzahl von Teilen unterteilt,with a clock dividing each division interval into an equal number of parts, - mit optoelektronischen Abtastsystemen zur Messung"von Intervall- und Interpolationswerten von Teilungen, indem die Abtastsysteme diametral zur Vertiakl- oder Horizontalachse des Gerätes und um diese Achsen paarweise drehbar oder um veränderliche Winkelgroßen fest angeordnet sind,- with opto-electronic scanning systems for the measurement of interval and interpolation values of graduations, in which the scanning systems are arranged in pairs so as to be rotatable in pairs or fixed in pairs around the vertical axis or horizontal axes of the apparatus, or - mit Mitteln zur optischen Ablesung des Teilkreises- With means for optical reading of the pitch circle - und nachgeordneten Einrichtungen zur Auswertung und Anzeige von Meßwerten, gekennzeichnet dadurch,and downstream devices for the evaluation and display of measured values, characterized by - daß fur den rotierenden Teilkreis zur inkrementalen Stnchteilung konzentrisch mindestens eine absolut codierte Teilung vorgesehen ist,in that at least one absolutely coded division is concentrically provided for the incremental graduation circle, - daß die Teilstriche des rotierenden Teilkreises an der einen Ablesestelle den Index fur die Teilungen der anderen Ablesestelle oder umgekehrt bilden und daß nur die im Kodeintervall ermittelten Interpolationswerte gemittelt werden,- That the graduations of the rotating pitch circle at one reading point form the index for the pitches of the other reading point or vice versa and that only the interpolation values determined in the code interval are averaged, - daß die Winkelgroße zwischen den festen und den drehbaren Abtastsystemen aus der Ablesung der codierten Teilung und der Interpolationsmessung ermittelt wird und- That the angular size between the fixed and the rotatable scanning systems from the reading of the coded division and the interpolation measurement is determined, and - daß die Meßteilungen und die absolut codierten Teilungen gleichzeitig von den festen und den drehbaren Abtastsystemen gelesen wird- That the measuring graduations and the absolutely coded divisions is read simultaneously from the fixed and the rotatable scanning systems -1- 689 63-1- 689 63 Erfindungsanspruche:Invention claims: 2 Anordnung zur Winkelmessung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Teilungen des rotierenden Teilkreises nach einem Rechnerprogramm abgetastet werden, welches eine Funktion in Abhängigkeit vom Teilungsfehler des Teilkreises darstellt2 arrangement for angle measurement according to claim 1, characterized in that the pitches of the rotating pitch circle are scanned for a computer program which represents a function of the pitch error of the pitch circle 3 Anordnung zur Winkelmessung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Lesungen des rotierenden Teilkreises durch eine Nullmarke, die ein zusatzlicher Teilstrich oder ein vorgegebenes Kodewort ist, ausgelost werden3 arrangement for angle measurement according to claim 1 and 2, characterized in that the readings of the rotating pitch circle are triggered by a zero mark, which is an additional division or a predetermined code word 4 Anordnung zur Winkelmessung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Teilungsintervallwerte Mittelwerte darstellen, die aus der Anzahl der Einzelteilungsintervalle der Meßteilung gebildet werden, die die Lange eines Kodewortes umfaßtAn angular measurement arrangement according to claim 1, characterized in that the division interval values represent mean values formed from the number of division intervals of the measurement division comprising the length of a codeword 5 Anordnung zur Winkelmessung nach Anspruch 1 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Interpolationsintervallwerte Mittelwerte darstellen, die aus der Anzahl der Interpolationsintervalle der Meßteilung gebildet werden, die die Lange eines Kodewortes umfaßtAn angular measurement arrangement as claimed in claims 1 and 4, characterized in that the interpolation interval values represent mean values formed from the number of interpolation intervals of the measurement division comprising the length of a codeword 6 Anordnung zur Winkelmessung nach Anspruch 1, 4 und 5, gekennzeichnet dadurch, daß der Teilungsintervall- und Interpolationsintervallwert an den festen und drehbaren Abtastsystemen gebildet wirdAn angular measurement arrangement according to claims 1, 4 and 5, characterized in that the division interval and interpolation interval value is formed on the fixed and rotatable scanning systems 7 Anordnung zur Winkelmessung nach Anspruch 1, 4, 5 und 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Teilungsintervali und die Interpolationsintervallwerte mit den Abtastsystemen an den festen oder drehbaren Radius oder Durchmesserlimen des Teilkreises abgelesen werden und die Mittelwerte der Winkelgroße bestimmenAn angular measurement arrangement according to claims 1, 4, 5 and 6, characterized in that the division intervals and the interpolation interval values with the scanning systems are read off the fixed or rotatable radius or diameter ranges of the pitch circle and determine the mean values of the angular size 8 Anordnung zur Winkelmessung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß beidseitig zur absolut codierten Teilung konzentrisch mindestens eine inkremental Stnchteilung und/oder zur inkrementalen Strichteilung beidseitig konzentrisch mindestens eine absolut codierte Teilung vorgesehen ist8 arrangement for angle measurement according to claim 1, characterized in that on both sides of the absolutely coded division concentric at least one incremental Stnchteilung and / or for incremental graduation division on both sides concentrically at least one absolutely coded division is provided 9 Anordnung zur Winkelmessung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Interpolationswert der Winkelgroße durch Quotientenbildung aus den Mittelwerten der Teilungsintervalle und Interpolationsintervallwerte erhalten wirdAngular measurement arrangement according to claim 1, characterized in that the interpolation value of the angular quantity is obtained by quotient formation from the mean values of the division intervals and interpolation interval values 10 Anordnung zur Winkelmessung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die drehbaren und festen Abtastsysteme zur Abtastung der Radius- und Durchmesserlimen des Teilkreises im Auf oder Durchlicht ein und dieselbe Teilung von unten und oben abtasten10 arrangement for angle measurement according to claim 1, characterized in that the rotatable and fixed scanning systems for scanning the radius and diameter limbs of the pitch circle in the transmitted or transmitted light scan one and the same pitch from the bottom and top 11 Anordnung zur Winkelmessung nach Anspruch 1, 3 und 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Koinzidenz der Nullmarke mit der Maske des festen Abtastsystems die Lesung der absolut codierten Teilung an der Marke des drehbaren Abtastsystems auslostAn angular measurement arrangement according to claims 1, 3 and 10, characterized in that the coincidence of the zero mark with the mask of the fixed scanning system triggers the reading of the absolute coded pitch at the mark of the rotary scanning system 12 Anordnung zur Winkelmessung nach Anspruch 1, 2 und 10, gekennzeichnet dadurch, daß das Rechnertaktsignal die Lesung der absolut codierten Teilung an der Marke des Abtastsystems und der Marke des drehbaren Abtastsystems gleichzeitig auslost und der Gradwert der Winkelgroße aus der Differenz beider Lesungen gebildet wirdAn angular measurement arrangement as claimed in claims 1, 2 and 10, characterized in that the computer clock signal simultaneously triggers the reading of the absolute encoded graduation at the mark of the scanning system and the mark of the rotatable scanning system and the degree of angular magnitude is formed from the difference between the two readings Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Winkelmessung, die einen rotierenden Teilkreis enthalt, mit einem Taktgeber, der jedes Teilungsintervall in eine gleiche Anzahl von Teilen unterteilt, mit optoelektronischen Abtastsystemen zur Messung von Intervall und Interpolationswerten von Teilungen, indem die Abtastsysteme diametral zur Vertikal- oder Horizontalachse des Gerätes und um diese Achsen paarweise drehbar oder um veränderliche Winkelgroßen fest angeordnet sind, mit Mitteln zur optischen Ablesung des Teilkreises sowie nachgeordneten Einrichtungen zur Auswertung und Anzeige von Meßwerten Diese Anordnung ist in allen geodätischen und feinmeßtechnischen Geraten zur Messung von Horizontal- und Vertikalwinkeln sowie zur Absteckung und Angabe von Winkeln anwendbar, das sind ζ B Theodolite, Tachymeter, Winkelteilungsmeßgerate, Goniometer und KreisteilkopfeThe invention relates to an angular measurement arrangement including a rotating pitch circle having a clock dividing each pitch interval into an equal number of parts with optoelectronic scanning systems for measuring interval and interpolation values of pitches by scanning systems diametrically opposed to the vertical or horizontal axis the device and around these axes in pairs rotatable or fixed to variable angular sizes, with means for optical reading of the pitch circle and downstream devices for the evaluation and display of measured values This arrangement is in all geodetic and fine-measuring devices for measuring horizontal and vertical angles and Stakeout and indication of angles applicable, these are ζ B theodolites, tachymeters, Winkelteilungsmeßgerate, goniometer and Kreisteilkopfe Charakteristik der bekannten technischen LosungenCharacteristic of the known technical solutions Es ist bekannt, fur Winkelmeßgerate Teilkreise einer bestimmten Teilungsgenauigkeit zu verwenden Bei den geodätischen Geraten, mit denen Winkel gemessen werden, muß man Mehrfachmessungen durchfuhren und schaltet durch Verstellen des Teilkreises vor jeder neuen Messung spezielle Teilungsfehler aus Das ist nur bis zu einem begrenzten Umfang möglich und man erreicht nur eine bestimmte Genauigkeit Die elektrooptische Ablesung der Teilkreise gestattet es, mit ein- oder zweistufigen Ablesesystemen den Teilkreis inkremental oder absolut an mehreren Stellen abzulesen Die einstufige Teilkreisablesung ermöglicht nur eine beschrankte Genauigkeit, wenn der Teilkreis nicht zu groß werden soll Die genaueren Teilkreise werden durch ein Mikrometer in der zweiten Stufe abgelesen, indem sich die Teilkreisablesung- und Anzeige aus einer Grob- und Fernablesung zusammensetzt Die Grobablesung erfolgt durch eine inkremental und absolute Ablesung, wahrend die Feinablesung inkremental ausgezahlt wird Beide Ablesungen ergeben die Gesamtablesung (CH-PS 444 508) Die Interpolation zur Ermittlung der Fernablesung kann mit mechanischen und optischen Mitteln durchgeführt werden, oder bei einer Mehrfachabtastung des Teilkreises auch elektronischIt is known for Winkelmeßgerate to use subcircuits of a certain pitch accuracy In the geodetic devices with which angles are measured, one must carry out multiple measurements and turns off by adjusting the pitch circle before each new measurement special division errors This is possible only to a limited extent and only a certain accuracy is achieved The electro-optical reading of the partial circuits makes it possible to read the partial circuit incrementally or absolutely in several places with one or two-stage reading systems. The single-stage partial circuit reading only allows a limited accuracy if the partial circuit is not to be too large The more precise partial circuits will be read by a micrometer in the second stage, by combining the pitch reading and display from a coarse and a remote reading The coarse reading is made by an incremental and absolute reading, while the fine reading is incrementally paid at readings give the total reading (CH-PS 444 508) The interpolation for the determination of the remote reading can be performed by mechanical and optical means, or in a multiple sampling of the pitch circle also electronically
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