DE1673846A1 - Optisches Ausrichtverfahren mit Anordnung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents
Optisches Ausrichtverfahren mit Anordnung zur Durchfuehrung des VerfahrensInfo
- Publication number
- DE1673846A1 DE1673846A1 DE19681673846 DE1673846A DE1673846A1 DE 1673846 A1 DE1673846 A1 DE 1673846A1 DE 19681673846 DE19681673846 DE 19681673846 DE 1673846 A DE1673846 A DE 1673846A DE 1673846 A1 DE1673846 A1 DE 1673846A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- arrangement
- intensity
- elements
- laser
- diffraction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q23/00—Arrangements for compensating for irregularities or wear, e.g. of ways, of setting mechanisms
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
- G01B11/27—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C1/00—Measuring angles
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
- G06V10/20—Image preprocessing
- G06V10/24—Aligning, centring, orientation detection or correction of the image
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Description
1*73846
Anmelder: Vertreter:
Dr. Hans-Dieter Betz Dipl.-Pfcys. J* Hofer
6800 Kannheim 41 Patentingenieur
Maikammerstraße 21 7082 überkochen
Am Ahornrain 9
Optisches Ausrichtverfahren mit Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung
zum optischen Ausrichten räumlich -getrennter Elemente, (z«B. Targets).
Bei dem herkömmlichen Justierverfahren mit Hilfe eines
Justierfernrohres sind höchstens Genauigkeiten voii ca. 10""* rad zu erzielen.
Die bekannte Methode der gespannten Braßte läßt sich hochstens
auf Entfernungen von einigen 100 m anwenden»
Ferner ist es bekannt, einen Lichtstrahlengang durch die
JNiillebene des Lichtes, die durch die' Interferenz aweier
gegenphasiger Lichtbündel z.B. mit Hilfe von "e&jdiisensionalea11
Fhasenplatten erzeugt wird, zu kennzeichnen ( vgl« H,. Wolter,
Annalen der Physik 6, 1950, Seiten 34-1-368). . :
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein optische* Aus-
* ί - ■
richtverfahren zn schaffen, bei dem noch in einige» l|il<>*'
raetern Entfernung Target-Verschiebungen von ca, ö,Ot !*ffl
(10 l-Rd) sicher nachzuweisen «lad.
1 P' 60S X
209809/0A57
Erreicht wird dies nach der· Erfindung dadurch., daß ein
mit Hilfe eines Phasenelementes struktuierter Laserstrahl verwendet wird, in dessen Intensitätsminimum die auszurichtenden
Elemente eingebracht werden. Die Feinverstellung der Targets erfolgt dabei vorzugsweise
unter Beobachtung des Symmetriezustandes eines Blendenbeugungsbildes.
Die detektion des Beugungsbildes kann dabei visuell od'er auch
mit Hilfe photoelektrischer Abtasteinrichtungen erfolgen.
Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen neben der Einfachheit und Genauigkeit des Verfahrens darin, daß die Geometrie
einer entsprechenden Anordnung weitgehend variabel gewählt werden kann und eine Ausrichtung sowohl in kurze Entfernung
als auch über einige Kilometer hinweg mit nahezu gleichbleibender Genauigkeit durchgeführt werden kann.
Me Erfindung sei nun an Hand der Pig. 1-6 dargestellten Ausführungsbeispieleii näher erläutert:
In der Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung schematisch in
Seitenansicht dargestellt.
Mit 1 ist eine Laserstrahlungsquelle bezeichnet, die"ein gerichtetes
Bündel 2 weitgehend kohärenter Strahlung konstanter Amplitude aussendet. Das Strahlungsbündel wird.mit Hilfe einer
Phasenplatte bekannter Bauart, welche beispielsweise aus einem durchsichtigen Träger 3& und einer darauf angebraobten A, /2 -
-^3 209809/0457 - 5 -
Schicht 5b besteht, in zwei kohärente Teile entgegengesetzter Phase aufgespalten.
Eine Draufsicht auf eine sogenannte "eindimensionale" Phasenplatte,
welche bei einer Ausrichtung von Targets in einer Dimension, etwa senkrecht zur Zeichenebene, Verwendung finden,
ist in der Fig. 2 dargestellt. Mit 5c ist die Grenzlinie der Jl/2-Schicht bezeichnet ( Gebiet des Phasensprunges). In Fig.
1 ist beispielsweise eine derartige Phasenplatte senkrecht zum Strahlungsverlauf eingebracht, derart, daß die Grenzlinie
5c senkrecht zur Zeichenebene verläuft und das Strahlungsbündel
2 etwa halbiert wird.
In beliebiger Entfernung hinter der Phasenplatte entsteht auf Grund von Fresnel'sehen Beugungserscheinungen eine Intensitätsverteilung der Strahlung, die entsprechend dem Verlauf der Grenzlinie
5c der 31/2-Schicht ein zentrales absolutes Intensitätsminimum 0 aufweist.
Dies läßt sich durch einfin den Strahlengang ( in Fig. 1 durch
die gestrichelte Linie 41 angedeutet) eingebrachten Auffangschirm
4- leicht nachweisen und ist in Fig. 5 durch die den Intentsitätsverlauf
aufzeigende Kurve 5 beispielsweise dargelegt.
In der Anordnung nach Fig. 1 ist ferner eine, das auszurichtende Target symbolisierende Blende 6 mit einem Spalt von der Breite d
( Längsausdehnung des Spaltes senkrecht zur Zeichenebene ) im Intensitätsminimum
O der Strahlung angeordnet. Das an dieser Blende 6.entstehende Beugungsbild wird auf dem Auffangschirm 7 beobachtet.
Hat nun dabei die Mittellinie 8 des Spaltes 6 von dem Verlauf der
Minimumlinie O einen kleinen Abstand Δ. , so beobachtet man auf
209809/0457 bad
1873846
dem Auffangschirm einen Intensitätsverlauf 9» wie er in der
Fig. 4 beispielsweise dargestellt ist. Die Lage des zentralen Minimums O1 entspricht dabei der der Linie 0 in Fig. 1. Die
beiden dem zentralen Minimum ©' benachbarten Maxima der Intensitat
unterscheiden sich dabei beispielsweise durch einen Betrag A] .
Verschiebt man nun unter Beobachtung des Beugungsbildes auf dem
Schirm 7 die Blende 6 so lange in Richtung der Pfeile 10 biß ein symmetrisches Beugungsbild entsteht, etwa wie in Fig. 5 durch den
™ Intensitätsverlauf 9' aufgezeigt (δ ^J = 0), dann sind die Mittellinien
8 des Spaltes 6 und die Minimum!inie 0 in Deckung gebracht,
d.h. das durch den Spalt dargestellte Target auf die Bezugsebene 0 ausgerichtet,
Die Auswertung der Intensitätsverhältnisse kann an Stelle einer visuellen Beobachtung auch mit Hilfe von relativ zum Laserstrahlengang
verschiebbaren photoelektrischen Empfängern 11 (Fig. 1) erfolgen.
W Selbstverständlich läßt sich auch eine Ausrichtung von Targets,
wie "sie m"it der Anordnung nach Fig. 1 lediglich in einer bestimmten
Dimension durchgeführt werden kann, durch Drehung aller Elemente um 90° in einer zur ersten senkrechten Dimension ausführen.
Das Prinzip der vorliegenden Erfindung gestattet jedoch die Ausnutzung
des Vorteils, diese beiden Vorgang« in einer Antir&mmg
gleichzeitig vorzunehmen.
Einer derartigen zweidimensionalen Ausrichtung dient beispielsweise
eine Anordnung, wie sie lh Fig. 6 schematioch ün<S in räum-
209809/0457
1673646
licher Sicht dargestellt ist.
Mit 1 ist wiederum die-Laserstrahlungsquelle bezeichnet. Die
"zweidimensionale" Phasenplatte 3' weist nun swei mit \ /2-
Schichten bedeckte Zonen 3'b auf, die derart versetzt angeordnet
sind, daß zwei senkrecht aufeinander stehende Grenzlinien 3x
bzw. 3y entstehen, an welchen Phasensprünge von 180° auftreten. Stellt man nun in das Intensitätsminimum ( gekennzeichnet durch
die Achse ζ ) des Fresnel'sehen Beugungsbildes eine Blende 6'
mit quadratischer Apertur, so beobachtet man auf dem Auffang- %
schirm 71 ein "Strichkreuz" X,Y, welches dem Verlauf der sich
kreuzenden Achsen der Intensität 0 des Beugungsbildes entspricht, sowie vier Intensitätsmaxima I, II, III und IV.
Ist das Zentrum der Apertur der Blende 61 (stellvertretend für
das auszurichtende Target) genau auf die Achse ζ ausgerichtet,
dann ist die auf dem Schirm 7' erscheinende Beugungsfigur völlig symmetrisch und die vier Intensitätsmaxima I, II, III, IY sind
gleich groß. Andernfalls treten ähnliche Asymmetrieeffekte auf, wie sie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 geschildert wurden. ™
Der Asymmetrieeffekt bei Justierung der Blende -ist eia direktes
Maß für die Abweichungen von den Bezugslinien, auf di* eingestellt
wird.
Zur Veranschaulichung der Größe dieses AsymmetrieeftCekrfcde sei
beispielsweise angegeben, daß bei einer Anordnung geeIA J1Ig,
mit Spal.tbreite der Blende 6 von d * 1 am und einer Xi»jfUtieru&$
des Blondenspaltes vond = 0,01 mm in beliebiger Entfernung von
der Strahlungsquelle 1 eine Intensitätsaeymeetrie A/J}
Ί etwa 10 % auftritt. ·
-n,^oou: 209809/0457
-β- 1673848
Da es bei dem zu beobachtenden Asymmetrieeffekt lediglich auf
eine Relativverschiebung von Beugungsspalt und Intensitätsmini-πμβ/
des strukturierten Laserstrahles ankommt, können selbstverständlich
der Beugungsspalt und der Beobachtungsschirsi auch feststehend
angeordnet sein und ein oder mehrere Phasenplatten ( die nun die auszurichtenden Targets darstellen) eingebracht werden,
ohne daß sich an dem beschriebenen Verfahren etwas ändert.
Die letztgenannte Anordnung hat noch den Vorteil, daß eine Viel~
™ zahl von Elementen mit einer einzigen Lageranordnung ausgerichtet
werden kann.
Die Divergenz des Laserstrahles läßt sich in an sich bekannter Weise durch Einfügung eines auf «*>
eingestellten Teleskopes in den Strahlengang herabsetzen.
Bei den Anordnungen nach der Erfindung wird das Teleskop dabei zweckmäßig zwischen Strahlungsquelle und der ersten Phasenplatte
eingefügt, da andernfalls das entstehende Minimum mitvergrößert wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist selbstverständlich nicht an die Ausrichtung von Targets, wie sie in den Ausführungsbeispiel en
verwendet wurden, gebunden, sondern läßt sich überall dort ait Vorteil
anwenden, wo es gilt irgendwelche Elemente einer Anordnung exakt aufeinander auszurichten, wie z.B. beim Justieren von Fo-
• #
kusaierelementen eines Linearbeschleunigere, beim Auerichten von
Zielmarken bei geodätischen Vermessungen, beim Führott Ton fttnnelbohrmaschinen,
beim Ankoppeln von Flugkörpern, etc.
209809/0457
BAD
Claims (5)
1. Verfahren zum optischen Ausrichten von räumlich getrennton
Elementen, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Hilfe eines Phasenelementes struktuierter Laserstrahl "verwendet wird, in dessen
Intensitätsminimum die auszurichtenden Elemente eingebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur M
Feineinstellung ein Beugungsbild symmetriert wird.
3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Laser mit weitgehend kohärenter
Strahlung, in dessen Strahlengang mindestens eine Phasenplatte, mindestens eine Beugimgsblende und Mittel zur Detektion der Intensitätsverhältnisse
eingebrächt sind.
M. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
Laser und Phasenplatte ein Teleskop eingefügt ißt.
5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß photoelektrische Abtastelemente zur Detektion des Beugungsbildes in der Beobachtungsebene angeordnet sind.
Neue Unterlagen (Art τ f 1 At», a Mn 1
JHc/Gol
209809/0457
Leerseite
COPY
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEB0096728 | 1968-02-20 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1673846A1 true DE1673846A1 (de) | 1972-02-24 |
DE1673846B2 DE1673846B2 (de) | 1976-09-09 |
Family
ID=6988878
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19681673846 Ceased DE1673846B2 (de) | 1968-02-20 | 1968-02-20 | Anordnung zum optischen ausrichten von raeumlich getrennten elementen mit hilfe eines laserstrahles |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3617135A (de) |
DE (1) | DE1673846B2 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2500151A1 (fr) * | 1981-02-18 | 1982-08-20 | Zeiss Jena Veb Carl | Dispositif opticoelectrique pour realiser un alignement precis et pour mesurer la linearite |
DE3704313A1 (de) * | 1986-11-20 | 1988-06-01 | Krupp Gmbh | Beruehrungsloses optisches verfahren zur bestimmung von gegenstaenden |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2607280C3 (de) * | 1976-02-23 | 1978-08-31 | Laser-Licht Gmbh, 2000 Hamburg | Vorrichtung zum Ausrichten eines Laser-Leitstrahlgerätes zu einem an anderem Ort aufgestellten Richtgerät |
DE69803459T2 (de) | 1998-10-30 | 2003-02-13 | Datalogic S.P.A., Lippo Di Calderara Di Reno | Optisches Gerät und Verfahren zum Anvisieren und visuellen Anzeigen eines Auslesebereichs |
JP2004037317A (ja) * | 2002-07-04 | 2004-02-05 | Murata Mfg Co Ltd | 三次元形状測定方法、三次元形状測定装置 |
US20040207847A1 (en) * | 2003-04-18 | 2004-10-21 | Hardy Joseph A. | Apparatus and methods for alignment of optical barrier apparatus |
DE102004028191B4 (de) * | 2004-06-08 | 2007-06-14 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Verfahren und Vorrichtung zur quantitativen Erfassung der Lage der optischen Achse eines optoelektronischen Sensorsystems |
US9290891B1 (en) * | 2013-11-20 | 2016-03-22 | Buck Wayne Caswell | Laser guide apparatus, system and method for asphalt paving equipment |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3240108A (en) * | 1961-02-13 | 1966-03-15 | Space General Corp | Optical analyzer |
-
1968
- 1968-02-20 DE DE19681673846 patent/DE1673846B2/de not_active Ceased
- 1968-05-10 US US728208A patent/US3617135A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2500151A1 (fr) * | 1981-02-18 | 1982-08-20 | Zeiss Jena Veb Carl | Dispositif opticoelectrique pour realiser un alignement precis et pour mesurer la linearite |
DE3704313A1 (de) * | 1986-11-20 | 1988-06-01 | Krupp Gmbh | Beruehrungsloses optisches verfahren zur bestimmung von gegenstaenden |
US4921352A (en) * | 1986-11-20 | 1990-05-01 | Fried. Krupp Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung | Contactless optical process for identifying objects |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1673846B2 (de) | 1976-09-09 |
US3617135A (en) | 1971-11-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60310107T2 (de) | Bistatische laser radareinrichtung | |
DE102007003586A1 (de) | Automatische Kollimationsvorrichtung für ein Vermessungsgerät | |
CH697500B1 (de) | Verfahren zur Bestimmung der Abmessung eines unrunden Querschnitts eines Strangprofils, insbesondere eines Flachkabels oder Sektorkabels. | |
DE3913988A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum vermessen von strassen bezueglich achsenlaenge, breite und hoehe bzw. steigung | |
DE102010043469A1 (de) | Optische Positionsmesseinrichtung | |
DE1673846A1 (de) | Optisches Ausrichtverfahren mit Anordnung zur Durchfuehrung des Verfahrens | |
DE2210681A1 (de) | Einrichtung zur beruehrungslosen messung | |
DE102009016858A1 (de) | Verfahren zum Kalibrieren eines Probentisches eines Metrologiesystems sowie Metrologiesystem mit einem Probentisch | |
DE2758149C2 (de) | Interferometrisches Verfahren mit λ /4-Auflösung zur Abstands-, Dicken- und/oder Ebenheitsmessung | |
EP1287313B1 (de) | Optischer entfernungsmesser | |
DE2723095A1 (de) | Vorrichtung zur fortlaufenden messung des abstandes eines bauwerkes von einer vertikalen | |
EP0128119B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Fokussieren eines Lichtstrahls, auf ein Objekt | |
DE102004050428B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Darstellung der Wirkrichtung eines Arbeitsmittels | |
EP1204845A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum erfassen eines biegewinkels an einem werkstück | |
DE2607280C3 (de) | Vorrichtung zum Ausrichten eines Laser-Leitstrahlgerätes zu einem an anderem Ort aufgestellten Richtgerät | |
DE2335227A1 (de) | Verfahren zur ausrichtung der winkellage eines werkstueckes mit optisch erfassbaren strukturen relativ zu einer bezugsrichtung sowie einrichtungen zu dessen durchfuehrung | |
DE1813743B2 (de) | Anordnung zur Abtastung eines Feldes in zwei Richtungen | |
DE69314348T2 (de) | Interferometrische messvorrichtung | |
DE1473931A1 (de) | Einrichtung zur fortwaehrenden Ermittlung der Istlage eines beweglichen Geraetes in einem Bezugskoordinatensystem | |
DE102005020844B3 (de) | Genauigkeitsverbesserung von Robotern | |
DE3402178A1 (de) | Vorrichtung zum projektionskopieren von masken auf ein werkstueck | |
DE102016206144A1 (de) | Positionsmessanordnung und Verfahren zum Betrieb einer Positionsmessanordnung | |
DE3928064A1 (de) | Lichtelektrische positionsmesseinrichtung | |
DE19819025B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Vibrationskompensation eines Objektes relativ zu einem Referenzobjekt | |
DE102006041657A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Ausrichten einer ebenen Tischoberfläche |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
BHV | Refusal |