DE2757585A1 - Einrichtung zum selbsttaetigen ausrichten eines laserstrahls auf ein ziel - Google Patents

Description

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D; ίΐ.-lng. G. SchUcbS <>" ^C1 Dm«»U:cN Claudiusweg 17A

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Deutsche Patentamt;

Zv/ei briiok-jiuj truHe 12
OCX)O München 2

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Ihr /ι·κiion Ihr Schreiben Mein Zeichen M 361 hl fa.j 21.12.1977

Ut tr.ttt: Patentanmeldung

Anmelder: OFPICi-] HATIONAL U'ETUDES ET DE RECHERCHJEö AEHOoPATIΛLES, Chatillon (Prankreich)

Einrichtung zum selbsttat i ^pn Ausrichten eines Luüerstrahl.a auf ein Ziel

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum selbsttätigen Ausrichten eines Laserstrahls auf ein Ziel. Da3 Ziol kann insbenond:.re ortsfest sein. Dies ist z.H. der Fall, wenn ein Spiegel uuf einem Bauwerk befestigt ist, dessen Deformationen man mit Hilfe einor Coliim-tionsncthotäo HKsaen will. Der Laser steht dann auf einen festen Gestell, aber en ii?t wichtig, daß der Laserstrahl :-f;Lb:i t tat ig oder von Hand auisiiexichtot bleibt auf don dpi «gel, »lau it die Kessuagen nicht auf Grund der Pchlausrichtung mit Pohlern behaftet, sind. Das Ziel kann m;ch bev/eglich 3ein. Dies ist der Pail bei einem bateliiten, den man mit einem Laserstrahl verfolgt. Der Laserstrahl ist dann auf einem Drehkranz montiert, -ier am Höhenwinkel und Azimut, entweder von Hand oder automatisch nach einem vorbestimmten Programm bewegt wird. Mehr oder weniger große Richtfehler sind unvermeidbar, sei es auf Gxnind von Fehlern des Bedienenden, sei es weil ^as Programm nichb allen Ursachen

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fur d.j *Wtr l.j .vi jluilii's "M: c." Or> hrt niTcfn^-:r.·. d-jr Oeuhcho Ρί¹ Mr;m. iMi.':ammer ■ Gori' hl-.str.nd für Leistung und Zahlung: Darms1i:dt

Ci-.pi.;.i>o im Ff .n-iiroUior hatvri koiir« r chlsvorMrKflichu Wiikung!

Brie? vorn ? 1.1 2. 197 7 Blatt -2"' Dipl.-Ing. G. Schlieb:

en das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt

von Bev/ogungsänd erungen des Satelliten Rechnung tragen kann.

^äu:j dem Artikel von Ahiaod ERt^Z-A, erschienen in der Revue "Λ.ρι lied Optics", März 1976, Band 1'3, Nr. '), Seiten 656 bis 660, if;t eine Einrichtung sum selbsttätigen Ausrichten oineo Laserstrahls bekannt. Diese Einrichtung ent-.hält einen ünpfänger, der einen Teil des vom Z.i el reflektierten Laserlichts auffängt, einen Generator für Weehselstroiusignnle und mit diesen veri-undene Kreise , die um 90 phasenverschobene Wechselstromsignale an zwei Y/egn teuervorrichtungc.n geben, um dem Laserstrahl eine Taumelbewegung zu erteilen, und zwei Phasendetektoren, die das vom Empfänger gelieferte Signal synchron detektieren t.nd jeweils Komponenten dieses Signals in Phase nut den Taun:elsignalen an die eine und an die andere Vorrichtung zur Wegsteuerung geben, um die Achse der Taumelbewegung des Laserstrahls in das Zentrum dos Zieles zu bringen. Dem Aufsatz ist nicht su entnehmen, ob die Steuervorrichtungen mechanischer Art sind und die Taumel'bewegung dem Laser selbst aufdrücken oder ob es elektro-optische Ablenkmittel 3ind, die auf den Laserstrahl selbst einwirken. Unabhängig davon hat eine solche Vorrichtung erhebliche Nachteile: Wenn die Steuervorrichtungen mechanischer Art sind, so kann die Frequenz der Taumelbewegung nicht hoch sein, da sonst der Laser beschädigt würde, und außerdem müßte das den Laser tragende Gestell kompliziert und kostspielig νerden;

wenn die Steuerorgane elektro-optische, in den Laser integrierte Ablenkmittel sind, wird wiederum dessen Konstruktion kompliziert und teuer, und Lichtvorluste durch Divergenz oder Diffusion sind unvermeidbar.

Andererseits ist aus der französischen Patentschrift 2 ?85 626 eine optische Schwenkvorrichtung mit einem

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an das Devi toe}.· ο Patentamt, München Patentanwalt

AbDenkspie^el bekannt, der von einem Gelenklager getragen wird unö von zwei Antrieben aus dimorphen piezoelektrischen Kristallen, die im rechten Winkel mit Bezug auf das Gclenl: anneordnet sind, um zwei orthogonal zueinaxider liegende Achten geschwenkt wird, die durch die Fußpunkte dieser Antriebe und das Gelenk bestimmt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Vorrichtung so weiterzubilden, daß sie in einer Einrichtung zum selbsttätigen Ausrichten eines Laserstrahls auf ein Ziel als eine präzise, verhältnismäßig leichte und wirtschaftliche Richtvorrichtung dienen kann, die rasch auf Nachführsipnale anspricht, keine merkbare optische Verschlechterung des Laserstrahls hervorruft und keine Veränderungen am Laser selbst und an seinem Traggestell erfci-derlich macht.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung au» von einer Einrichtung mit einem Empfänger, der einen Teil des vom Ziel reflektierten Laserlichtes auffängt und ein Empfangssignal liefert, mit einer im Laserstrahl angeordneten Richtvorrichtung und mit einer elektrischen Einrichtung, die aus dem Empfangssignal Nachführsignale erarbeitet und diese derart auf die Richtvorrichtung aufbringt, daß der Laserstrahl ständig auf das Ziel gerichtet bleibt. Erfindungsgemäß ist die Richtvorrichtung ein Spiegel, der von einem Gelenk und zwei piezoelektrischen Bauelementen als Stützen getragen ist, die mit dem Gelenk ein orthogonales Achsensystem für Schwenkbewegungen des Spiegels bilden, und die elektrische Einrichtung enthält einen Rechner, der aus dem Empfangssignal ein erstes Nachführsignal erarbeitet, das dem einen Bauelement zugeführt wird, und ein zweites Nachführsignal, das dem anderen Bauelement zugeführt wird. Die Richtvorrichtung kann ohne

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Brief von 21.1 2.1 977 Blatt >Jr- Dlpl.-Ing. G. Schlieb»

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Wechselstrora-Taumelsignale auskommen, und ihre geringe Trägheit und hohe Ansprecherapfindlichkeit lassen sie auch auf höherftequente Taumelsignale ansprechen.

Vorteilhaft sind, um eine präzise Positionierung des Spiegels unter dem Einfluß der Nachführsignale 2u erreichen, die piei5oe?.ektrischen Bauelemente piezoelektrische Säulen, deren Achsen senkrecht zur Spiegelfläche stehen und deren Länge sich in Abhängigkeit von den Nachführsignalen ändert.

Um dem Spiegel die Taumelbewegungen zu erteilen, enthält die elektrische Einrichtung einen Generator für ein erstes und ein zweites Wechselstromsignal, einen ersten Steuerkreis, der das erste Signal auf eines der beiden Bauelemente gibt, und einen zweiten Steuerkreis, der das zweite Signal auf das andere der beiden Bauelemente gibt, so daß der Spiegel eine doppelte Oszillationsbewegung um die beiden Achsen des Achsensystems ausführt und der Empfänger einen Lichtstrom mit einer ersten und einer zwei ten Yi'echselstromkomponente empfängt und ein elektrisches Empfangssignal mit einer ersten und einer zweiten Wechselstromkomponente liefert, und einen Detektor, der aus der ersten Wechselstronkomponente das erste Nachführsignal für das eine der beiden Bauelemente und aus der zweiten Wechselstromkomponente das zweite Nachführsignal für das andere der beiden Bauelemente bildet.

Vorteilhaft werden die Referenzfrequenzen der Detektoren mit Beschleunigungsmessern gewonnen, die mit dem Spiegel zusammengebaut sind, statt sie am Ausgang des Generators abzugreifen. Auf diese Weise lassen sich die Fehler eliminieren, die durch die Ansprechverzögerung der Richtvorrichtung als Ganzes gegenüber den Signalen, die ihr zugeführt werden, entstehen.

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Brief vom 21.12. 1977 Blatt ¹I Dlpl.-Ing. G. Schliebs

an das Deutsche Patentamt, L'-jn^hen Patentanwalt

Y/ill man ohne Taumelbewegungen des Spiegels auskommen, so enthält die elektrische Einrichtung erfindungsgemäß einen Sampler, der zu vorgegebenen Zeiten Stichproben des Empfangssignals überträgt, oinen Codierer, der die Stichproben in numerische Signale umsetzt, einen Rechner_: der aus den numerischen Signalen Stichproben erster und zweiter numerischer Steuersignale erarbeitet, und zwei Decodierer, die die numerischen Steuersignale in analoge Nachführsignale umsetzen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und Zeichnung. In dieser zeigen:

Pig. 1A, B schematisch und im Blockdiagrama ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem der Spiegel der Richtvorrichtung durch

zwei Wechselstromsignale unterschiedlicher Frequenz gesteuert wird, um dem Laserstrahl eine Taumelbewegung zu erteilen;

Fig.. 2A, B Einzelheiten des Spiegels und der elektrisehen Geräte;

Pig. 3 das Blockschaltbild eines Rechners für das erste Beispiel;

Pig. 4 das Blockschaltbild eines weiteren Rechners für das erste Beispiel;

Pig. 5 schematisch und im Blockdiagramm ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem der Spiegel der Richtvorrichtung durch zwei um 90° phasenverschobene elektrische Signale gleicher Frequenz gesteuert

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Brief vom 21.12.1977 Blatt &~ Dipl.-Ing. G. SciiHeb»

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wird, um dea Laserstrahl eine Taumelbewegung zu erteilen;

Piß. 6 das Blockschaltbild eines Rechners für das zweite Ausführungabeispiel;

Fig. 7 das Funktionsschema ein*s numerischen Rechners für ein drittes Ausführungsbeispiel, bei welchem der Laserstrahl keiner Taumelbewegung unterworfen wird;

Fig. 8 vier Diagramme der Stellungen der Zentren des Laserlichtflecks und des Zieles relativ

zueinander während des Kachrichtens rait der Vorrichtung nach Fig. 7.

Um die beiden Ausführungsbeispiele zu erläutern, bei denen dem Spiegel Taumelbewegungen erteilt werden, sei angenommen, daß die Energie im Querschnitt des Laserstrahles eine Gauß'sche Verteilung habe, so daß der rechnerische Nachweis verhältnismäSig einfach wird. Die Erfindung eignet sir:h aber in gleicher V/eise auch für andere Energieverteilungen; die RLchtgenauigkeit bleibt in der Größenordnung der Hälfte des Lichtfleckhalbmessers in der Zielebene.

Bevor die Ausführuugsbeispiele in den Fig. 1A bio 2B näher betrachtet werden, bei welchen dem Spiegelträger Vibratioiisbewegungen unterschiedlicher Frequenzen orteilt werden, um den Laserstrahl eine Taumelbewegung ausführen zu lassen, wird zunächst rechnerisch die Möglichkeit nachgewiesen, daß sich mit elektrischen Kreisen aus den Wechselkomponenten des vom Empfänger aufgefangenen Signals Steuerungssignale für das Nachführen des Spiegels gewinnen lassen.

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Brief vom 21.12.1977 Bleu ψ Dlpl.-Ing. G. ScMlebs

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Ein Laser vom Typ TEM liefert eine Intensität I mit einer im wesentlichen Gauß'sehen Verteilung als Punktion des radialen Abstandes von der Strahlachse:

T-T ο —2 f

worin P der radiale Abstand

2 und & die Breite der Gaußkurve bei i/e ist.

Die Gaußkurve sei beim Wert P =& abgeschnitten. Die Emissi onsleidtung P ist dann

ρ _ JLSI. (_t _ JL) _ 0.865 P

worin P die Laserleistung ist.

Die Lichtverteilung E in der Zielebene wird durch das erwähnte Abschneiden kaum gestört und ist in erster Näherung ebenfalls gaußisch.

worin P ' der Abstand vom Zentrua de3 Laserlichtfleckes, X die Wellenlänge des Lasers und
L die Übertragungsentfernung ist.

x, y seien die Koordinaten des LaserfleckZentrums auf den Achsen Ox, Oy des Zieles. Das für die Nachführung erforderliche Fehlersignal wird erhalten, indem man dem Laserfleck periodisch 7wei gleichzeitige Verschiebungen um eine Gleichgewichtsposition (x_Q, y_Q) längs der Achsen Ox, Oy erteilt:

χ = X₀ + A sinW-jt

y = y₀ + B sinü₂t

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Brief vom 21 . 1 2. 1 9 /7 Blatt S Dipl.-Ing. G. Scfillebs

an das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt

worin A, B die Amplituden der Schwingungen und lh -j, Lüp die Winkelfrequenzen der beiden Bewegungen sind. Im folgenden wird A=B genommen, 30 daß die Richtgenauigkeit in beiden Achsen gleich ist. Jedoch ist dies keine notv/endige Bedingung.

Die Nachführung besteht darin, x_Q, y_o zu Null zu machen.

Im ersten Au sführungs bei spiel v/erden ω₁, U>₂ unterschiedlich gewählt, um die Nachführung in χ und y entkoppeln zu können. Das vom Detektor gelieferte Signal hat die

Form

2 I (x +A sin oj„ t)* + (y ·:- A sin

Γ(χ_ο + A sin OJ₁O² +

S = S₀X e

2A (sin c*>..t + sxn -oJgt;

S=S^e

<r

xe

k A(x sin tJ. t + y sin

x e

Verlangt man im praktischen Pail eine Genauigkeit von 50 ini c ro radians, so ist A klein gegen ^¹ und daa Signal läßt eich in eine Summe zerlegen:

σ"¹

S=SXe ο

j 1 - ²—^₂- (sin²u_nt + sin²u>₂t)

A 2

8 0 9 8 2φ/ Ο 8 A 8

Brief vom 21.12.1977 Blatt S)T

an da.3 Deutsche Patentamt, München Patentanwalt

ρ λ

Die Terice höherer Ordnung (A /β" und höher) sind vernachlässigt. Die Signalkomponenten bei den Frequenzen 0, ^/21T , üip/ZlT , ^/if , Ü>₂/iT sind dann in erster Näherung gleich

^Co = ^So'^e ςι η <_\ . 4- = ·. on 1 \ · /

σ-*

sinu t _	_ 4	A	C	O	o xo	sin uj	Ί*
		A	C	I *	α-2 ο yo	sin u)	2*
sinojpt — cos2öJ2t =	A2	C	cos2c	j .j ΐ
— ο /,I J- _	A2	C	crt2 cos 2	!«V

Wenn eine der Koordinaten (x , y ) negativ ist, ist die Signalkomponente bei der entsprechenden Frequenz in Phase mit der Erregung, und sie ist in Gegenphase, wenn die Koordinate positiv ist. Die Phase der Komponente bei den Frequenzen to-j/iT und ID₂/^ hangt nicht von χ , y ab.

In einem ersten Anwendung3fall des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung werden die Signale bei den Winkelfrequenzen ü^j und t*2 synchron detektiert^ indem man sie mit dem Referenzsignal sin U>..t oder sin^p* während einer A.nzahl N Perioden dieses Signals multipliziert. Bekanntlieh ist

sin(«'<>₁t)x sin(iOt)dt = O siu/ O₁

/ siU= W

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Biief vom 21.12.1977 Blatt 1&* Dipl.-Ing. G. Schllebs

an das Deutsche Patentamt, nUnonen Patentanwalt

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Die Fehlersignale sind dann nach der synchronen Detektion gleich:

yg)

h NAS X_{n 1}) (k Λ C_o x_o/V'²) = - —^ ^e

S (y_o) = -(^ ² '

Die Kurven (3) und (4) haben als Funktion von x_Q und y_Q die Form einer Ableitung der Gaußkurvtjmit positiven und negativen Maxima für

x = ± (Τ·/2 bzw. y = - C/2. ο ο

Daraus folgt
S₁ (oder S₂) —* 0 für

χ (oder y ) —> unendlich.

Die Nachführung findet nur statt, solange Jx |<.<Ö/2 ist, und nan rauJ? dem Richtsystem ein Ablenksystem hinzufügen, um das Ziel zu erfassen.

In einem zweiten Anwendungsfall des ersten Ausführungsbeispiels kann man statt einer Synchrondetektion die Amplitude der bei den Modulationsfrequenzen detektierten Signale durch die Gleichstromkomponente teilen, d.h. man bildet Fehlersignale

T-Ic /c

T₁ - C₁/^

ν= |v^co| =

er-·²

Diese Signale sind zu χ und y für alle Werte porpoi'tional.

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Brief vom 21.12.1977 Blatt M" DlpWng. α Schilob»

an das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt

In dem ersten Ausführung be.ispi el nach Fig. 1A bis 2B besteht die Einrichtung aus einem Laser 1, einem Fokussiert eieskop 2, einem Planspiegel 5 und einer Schwingungs- und liachführvorriohtung 4 für den Spiegel. Der Spiegel 3 ist von einem ausrichtbaren Halter 44 getragen, der auf einer Grundplatte 5 an drei Punkten befestigt ist. Einer dieser Punkte ist ein elastisches Gelenklager 40, das als Drehpunkt dient. Die beiden anderen Befestigungcpunkte sind durch Säulen 41, 42 piezoelektrischer Keramiken gebildet.

Eine solche Säule 41 ist in Fig. 2A dargestellt. Sie besteht aus einer hohlzylindrischen Säule 411 aus einer piezoelektrischen Keramik, die zur Nachführung im Richtwinkel dient, in Reihe mit einer Scheibe 412 aus piezoelektrischer Keramik; mit der dem Spiegel eine Schwingung um eine Achse erteilt wird. In Fig. 1B sind die Scheibm412, 422 mit dem Halter 44 über Kugelkopflager 44, 46 verbunden. Wie Fig. 2B zeigt, bilden die Achsen der Säulen und die Scheibenmittelpunkte mit dem Zentrum des elastischen Gelenklagers 40 einen rechten Winkel, so daß die von den beiαen Säulen und Scheiben erzeugten Schwenkbewegungtsn des Spiegels 3 um zwei senkrecht zueinander liegende Achsen 47, 48 stattfinden. Die piezoelektrischen Scheiben 412 und 422 werden von zwei Verstärkern 96, 96' erregt, die die von zwei Quarzoszillatoren 95i 95' erzeugten Signale der Frequenzen &*/2Φ und w /21Γ verstärken und Spannungen um 2000 Volt liefern« Die piezoelektrischen Säulen 411 und 421 werden von zwei Verstärkern 94, 94' erregt, die die Fehlersig-

3C nale zweckmäßig auf einen mittleren Pegel von 1500 Volt verstärken.

Beschleunigungsmesser 431 und 432, deren Anker von dem

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an da3 Pcmtcche Patentamt, München Patentanwalt

Halter 44 und deren Spulen von der Grundplatte 5 getragen werden, nehmen die Referenzsignale der Frequenzen ΐύ*/2ΤΤ und to ρ /2^ auf.

Der Empfänger der reflektierten Strahlung (Fig. 3) ist beiden Kanälen in χ und y gemeinsam. Er besteht aus einem Strahlungsdetektor 80 und einem Vorverstärker 81. Letzterer ist einerseits mit einem Schwellwertvergleieher 82, der die Richtvorrichtung unterhalb eines vorgegebenen Pegels der reflektierten Strahlung arretiert, und anderer seits mit zwei Bandpaß-Verstärkern 83 und 83' verbunden, die auf die Winkelfrequenzen <*>.. und to_? abgestimmt sind und die Fehlersignale in χ von denen in y trennen. Mit jedem dieser Verstärker beginnt ein Kanal, in welchem das Fehlersignal behandelt wird, und zwar Kanal 10 für das Fehlersignal in a_q und Kanal 10' für das Fehlersignal in y_Q (Fig. 1B); beide Kanäle sind gleich aufgebaut und unterscheiden sich in der Zeichnung nur durch den Index (Fig. 3).

Im folgenden wird nur der Kanal 10 beschrieben. Er enthalt einen Verstärker 84 für das vom Beschleunigungsmesser 431 gelieferte Referenzsignal ai^/217 , einen Analog-Multiplizierkreis 85 für das gefilterte Fehlersignal und das Referenzsignal, einen Sampler mit Speicher 87 > einen spannungsgesteuerten Oszillator 88, einen Vorzeichendetektor 89, dessen Aufgabe es ist, die Polarität des synchron detektierten Fehlersignals zu erkennen, einen Vor- und Rückwärtszähler 90, zu dessen beiden Eingängen für Vorwärtszählung und Rückwärtszählung zwei vorgeschaltete UND-Tore 91 und 92 den Zugang öffnen, die von dem Vorzeichendetektor 89 gesteuert werden, einen Digital/Analog-Wandler 93 und einen Hochspannungsverstärker 94, der die piezoelektrische Säule 411 speist.

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Brief von 21.12.1977 Blatt ΉΓ Dlpl.-Ing. G. Schliefe«

an das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt

Die von den Meßfühlern 431 und 432 gelieferten und in den Verstärkern 84, 84' verstärkten Signale werden von Impulsformern 97, 97' in Rechteckimpulse umgesetzt und in eine Logik 100 eingegeben. Der Ausgang des Schwellwercvorgleiehern 82 ist mit dieser Logik verbunden, um sie zu sperren, sobald das detektierte reflektierte Signal unterhalb der Schwelle liegt. Die Logik steuert die Integrationsdauer, während der die Integrierkreise 86, 86* arbeiten, und deren Entladung, die Zeitpunkte der Stichprobennahme der Sampler 87, 87' sowie die Leerung der zu diesen Samplern gehörigen Speicher und schließlich die Öffnungsdauer der UND-Tore 91, 91', 92, 92* und da3 Rücksetzen auf Null der Vor- und Rückwärtszähler 90, 90'.

Wie Fig· 4 zeigt, wird das vom Vorverstärker 81 gelieferte Signal einem Tiefpaßfilter 98 und zwei Banclfiltern 83, 83* zugeführt, von denen das Filter 83 auf die Winkelfrequenz ti»- und das Filter 83' auf die Winkelfrequenz Co₂ abgestimmt ist. Die Ausgänge der Filter 98 und 83 einerseite und 98* und 83' andererseits sind mit je einem Amplitudenteiler 99, 99' verbunden, welche die noch zu definierenden Signale T^ und T₂ erzeugen. Die Ausgänge der AmpliLudenteiler 99» 99' sind ihrerseits jeweils mit einem der Sampler 87, 87' verbunden, vgl. Fig. 3, aus der der weitere Aufbau der Kanäle zu entnehmen ist.

In oiner pxaktischen Ausführung der Einrichtung hatten ihre Bausteine die im folgenden angeführten Abmessungen und Eigenschaften:

- j^tand zwischen den Achsen der piezoelektrischen Säujjjl 41 _f 4? und dein elastischen Gelenk 40: 5 cm

- Jifl]il-zvlinier 411. 421 aus piezoelektrischer Keramik:

- Länge : 9 cm

- Wandstarke : 2 mm

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Brief vom 21.12.1977 Blüh !>-'

das Deutsche Patentamt, München

Dlpl.-Ing. G. Schl-ebs

Patentanwalt

- Außenhaibraesser	: 7 nun	dick
- Dichte	: 7,1
- Dielektrizitätskonstante	: 1600
- Modul nach You η %	55 1O9 N/m2
- relative Längenänderung	: -200 10"*12mA
Piezoelektrische Scheiben 412, 422
- Dicke	3 mm
- Außenhalbmesser	. 8 mm
- Dichte	■ 7,1
- Dielektrizitätskonstante	; 1600
- Modul nach Young	: 50 109 N/m2
- relative Längenänderung	480 10~12 m/V
Spiegel
- Dicke	1 cm
- Halbmesser	: 5 cm
- Material	optisches Glas
Elastisches Gelenk 40:
- Rückführdrehmoment	1,15 104" m.N/rad
- Material	• Stahl
Resonanzfrequenz des Spiegele 3 allein:
- etwa 800 Hz
Beschleunigungsmesser 431, 432:
- Sochskant, 23 mm lang, 10 mm
- Meßbereich 50000 - 20000 g
- Empfindlichkeit 0,06 g
- Eigenfrequenz 40 kHz
- Steilheit 10 /us

- Fotodetektor 80:

- Durchlass-Bereich 1 MHz .

- Rausch-Äquivalent (NEP) 10 ³W/(Hz)^1/2

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Briof vom 21.12.1977 Blatt "L§- Dlpl.-Ing. G. Schriebe

cn das Deutsche Patentamt, München prtentanwait

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Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die bereits im ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Bausteine sind hier mit gleichen Bezugs zeichen versehen, nämlich

- der Spiegel 3, sein Halter 44 und die Grundplatte 5.

- das elastische Gelenk 40, welches den Halter 44 trägt und mit der Grundplatte 5 über ein starres Stativ 49 verbunden ist,

- zwei hohlzylindrische, piezoelektrische Säulen 411 und 421, auf denen der Halter 44 in zwei Kugelkopflagern 45, 46 ruht. Für die Lage des durch die drei Gelenkpunkte 40, 45, 46 bestimmten Achsenkreuzes gilt Pig. 2B,

Man findet auch die beiden Beschleunigungsmesser 431 und 432 wieder, die mit dem Spiegelhalter 44 längs der einen und der anderen Achse X, Y verbunden sind. Jedoch fehlen die mit den Säulen 411, 421 in Reihe liegenden piezoelektrischen Scheiben (412, 422 in Pig. 1B).

In Pig. 5 sind auch (entsprechend Pig. 1B) der Strahlungsdetektor 80 für den vom Ziel reflektierten Anteil des Laserstrahles und der Vorverstärker 81, der den Pegel des vom Detektor gelieferten Signales anpaßt, eingezeichnet. Darüber hinaus enthält die Einrichtung nach Fig. 5 noch folgende Bausteine:

- Eine mit 60 bezeichnete Gruppe von Kreisen zur Detektierung der Nachführsignale aus dem Signal des Vorverotärkers 81, deren Ausgänge die Signale Smaz, Smin und Tmax liefern, deren Bedeutung weiter unten erläutert werden wird;

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Brief vom 21.12.1077 Blatt V& Dipl.-Ing. G. Schllub«.

an dan Leu U>che Patentamt, München Patentanwalt

- einen Pechner 70, der diese Signals verarbeitet und an seinem Ausgang ein Nachführsignal Sa liefert;

- einen ersten Multiplijsierkreis, dessen beido Eingänge Jeweils mit dem Ausgang des Beschleunigungsmessers 4 31 und mit dea Ausgang des Rechners 70 verbunden sind und der ein erstes Steuersignal als das Produkt aus dem Signal SlN von Beschleunigungsmesser 4 31 und dea Wachführsignals Sa liefert;

- einen zweiten Multiplizierkreis, dessen beide Eingänge Jeweils mit dem Ausgang des Beschleunigungsmessers 432 und mit dem Ausgang des Rechners 70 verbunden sind und der ein Steuersignal als das Produkt aus dem Signal COS vom Beschleunigungsmesser 432 und des Nachführsignalo Sa liefert;

- zwei Integrierkreise 50, 50', deren Eingang mit dem Ausgang eines der beiden Multiplizierkreisc 76, 76' verbunden ist;

- einen Generator, der ein Wechsel stromsignal dar Winkelfrequenz uj liefert;

- einen Phasenschieber 7, der das vom Generator 6 gelieferte Signal uraTT/2 verschiebt;

τ zwei Hochüpannungs-Differentialverotärker 55, 55'» deren beide Eingänge einerseits je?/eil3 mit dem Ausgang eines der Integrierkreise 50, 50' und andererseits zum einen mit dem Ausgang des Generators 6, zum anderen mit dem .Ausgang des Phasenschiebers 7 verbunden sind.

Mithin ist die Position des Kugelkopflagers 4 5 gesteuert durch einen ersten Nachführkanal, in dem der Beachleunigungsmesser 431, der Multiplizierkreis 76, der Integrierkreis 50, der Verstärker 55 und die piezoelektrische Säule 411 liegen, während die Position der anderen Kugelkopflager 46 gesteuert ist durch einen zweiten

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Brief vom 2 I . 1 ? . 1 977 Blatt Vf Dlpl.-Ing. G. Schlichs

an das D&utsche Patentamt, München Patentanwalt

Nachfuhrkanal, in dem dor Beschleunigungsmesser 432, der Multiplisierkreis 76', dor Integrierkreis 50' und der Verstärker 55 liegen.

-an erkennt, daß bei Abwesenheit der von den Multipliaierkreisen 76, 76· gelieforten Signale die Verstärker 55, 55' den beiden Säulen 411, 421 Deformationsschwingungen aufdrücken, die den Spiegel 3 um die beiden bereits beschriebenen orthogonalen Achsen (Pig. 2B) Schwingungen derselben Y/inkelfrequ<mz, aber um 1Γ/2 phasenverschoben ausführen lassen derart, daß der Laserlichtfleck auf dem Ziel eine elliptische Lissajoux'sehe Figur beschreibt; diese Figur v/ird zu einen Kreis, wenn die Ausgangssignale der beiden Verstärker 5!3, 55' gleiche Amplitude haben und die beiden piezoelektrischen Säulen 411, 421 gleiche Eigenschaften haben.

Das vom Strahlungsdetektor 80 aufgefangene Lichtsignal S ist also ein Y/echselstromsignal, das in der Amplitude moduliert ist und dessen mittlerer Pegel mit der Entfernung zwischen Einrichtung und Ziel und mit der Ablage des Zentrums den Laserlichtflockes vom Zentrum des Zieles abnimmt. Die Phase der Trägerwelle dieses Signales ist eine Funktion der Richtung dieser Ablage. Anders ausgedrückt nimmt der Pegel de3 Signals S v/ährend jeder Periode der Trägerwelle, d.h. wähi'end eines Umlaufs der vom Laserlichtstrahl in der Ebene des Zieles beschriebenen Figur in einem bestimmten Augenblick imax einen maximalen Augenblicksv/ert Sciax und in einem bestimmten Augenblick Tinin einen minimalen Augenblickswert Smin an. Die Lage dieser Augenblickswerte mit Bezug auf einen bestimmten Ursprung ist gegeben durch den Winkel eines Diöders, dessen Scheitel durch die den Spiegel 3 mit dem Zentrum des Zieles verbindende Achse bestimmt ist, dessen eine

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Brief vom >° 1.12.1 977 Blatt ¹^ Dlpl.-lng. G. Schllebs

an da« Deutsche Patentamt, München Patentanwalt

(Iiof orenz-)Ebeno durch die eine oder andere Schwenkachse des Spiegeln geht und doüson andere (Fueß-)Ebene durch den die Zentren von Ziel und Jachtfleck verbindenden Strahl i/chfc. Dei* Differenzbotrag SiuciX - Smin erlaubt, die Amj/iitude der Korrektur :,u bestimmen, -alt der der Spiegel lalttols der beiden piezoelektrischen o'iulen 411 und 4-21 nach zurichten ist. Dau Signal S enthält also alle Informationen, die nötig sind und einem Analog- oder numerischen Rechner erlauben, die Korrekturoingänge der Verstärker 55 und 55' au steuern.

T>io vorstehende Erläuterung setzt kein bestimmtes Profil der Energieverteilung im Querschnitt des laserutrahls und im Lanorlientflock voraus. Sie gilt sowohl für eine Gauß¹ sehe wie auch für eine andere Verteilung. Me Genauigkeit der l.iessung und der Nachführung ist tatsächlich abhängig von) Wert dos Halbmessers des Laserlichtflecka, die Streuung der Nachführung ist von der Größenordnung der Hälfte dieses Halbmessers.

Pig. 6 zeigt ein Beispiel für die Ausführung der elektrisehen Einrichtung nach I'ig. 5.

Die Baugruppe der Kreise zur Detection 60 umfaßt:

- Ein Bandpaßfilter 61, das auf die V/inkelfrequens ω abgestimmt ist und dessen Eingang mit dem Ausgang des Vorverstärkers 81 verbunden ist; - einen Abzv/eiger 62, dessen Eingang mit dem Ausgang des Filters 61 verbunden ist;

- einen Impulsgenerator 64, dessen Eingang über einen Verstärker 63 mit dem Ausgang des Abzweigers 62 verbunden ist und dessen Aufgabe es ist, jedesnal, wenn der Signalpegel am Ausgang des Abzweigers 62 einen Minimalwert (Null) annimmt - entsprechend einem extremen Augenblickswert des Signalpegels S -, und je nach

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der Richtung, in der sich dieses abgezweigte Signal ändert, entweder an einem ersten Ausgang einen Impuls Tmax - entsprechend dem Augenblick, wo der Extremwert ein Maxiraum Smax ist - oder an einem zweiten Arsgans einen Impuls Train - entsprechend dem Augenblick, wo der Extremwert ein Minimum Smin ist - zu liefern;

- einen ersten Sampler 65, dessen Signaleingang mit dem Ausgang dos Vorverstärkers 81 und dessen Impulseingang mit dem Ausgang iiraax des Impulsgenerators 64 verbunden ist und der jedesmal eine Probe Scax des Ausgangssignals dieae3 Vorverstärkers überträgt, wenn er einen Impuls Tmax erhält;

- einen zweiten Sampler 66, dessen Signaleingang mit dem Ausgang dc3 Vorverstärkers 81 und dessen Iiapulseingang mit dem Ausgang Train des Impulsgenerators 64 verbunden ist und der Jedesmal eine Probe Smin des Ausgangssignals dieses Vorverstärkers überträgt, wenn er einen Impuls Tmin erhält.

Der Rechner 70 enthält einen Subtrahierer 71, dessen beide Eingänge mit den Ausgängen der beiden Sampler 65 einerseits und 66 andererseits verbunden sind, und einen Teilerkreis 72, cessen Eingang für das Dividendensignal mit dem Ausgang des Subtrahierers 71 und dessen Eingang für das Divisorsignal mit dem Ausgang des Samplers 65 verbunden ist. Deu Pegel des Ausgangssignals Sa des Tei-Ierkreise3 72 bemißt folglich der Quotient (Smax - Smin)/ Smax. Der Ausgang des Beschleunigungsmessers 431 ist mit dem Signaleingang eines Samplers 74 verbunden, dessen Steuereingang mit dem Ausgang Tmax des Impulsgenerators 64 verbunden ist, um den (als Signal SIN bezeichneten) Wert des Ausgangssignals des Beschleunigungsmessers 432 Im Augenblick des Auftretens des Impulses Tmax zu übertragen. Der Ausgang des Beschleunigungsmessers 432 ist

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Brief vom 21. 12. 1977 ^DlaU 2& Dlp!.-Ins. G. Schließe

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mit dem Signal eingang eines Sauriers 75 verbunden, dessen Befehl «eingang ebenfalls mit dem Ausgang Tiaax des Impulsgenerators 65 verbunden ist, um den (als Signal COS bezeichneten) Wert des Ausgängenignals des Beschleunigungsmesser-432 im Augenblick des Auftretens des Impulses Tmax zu übertragen.

DJ e beiden Eingänge des Multi-Dlizierkreises 76 sind mit den Ausgängen des Samplers 74 bzw. des Teilerkreises 72 verbunden, während die beiden Eingänge des Multiplizierkreises 76' mit den Ausgängen des Samplers 75 bzw. des Teilerkreises 72 verbunden sind.

Die mit dem Ausgang des Multiplizierkreises 76 bzw. 76' verbundenen Integrierkreise 50 bzw. 50' enthalten jeder einen Verstärker 51 (51') mit variablem Verstärkungsfaktor, um den Pegel einregeln zu können, einen Integrierkreis 52 (52'), der die Verarbeitungsperiode des Nachführ-3ignalea für jede der piezoelektrischen Säulen 411 (421) bestimmt, und, wenn nötig, einen Adapter 53 (53¹)· Wie bereits anhand der Fig. 5 erläutert, ist das Ausgangssignal der Kreise 50, 50' jeweils an einen der Eingänge der Verstärker 55, 55' geführt.

Durch eine kurze Rechnung läßt sich zeigen, daß die Steuerspannungen, die von den Verstärkern 55, 55' an die Säulen 411, 421 angelegt werden, nur von dem Maß und der Richtung der mittleren Abweichung zwischen den Zentren des Zieles und des LaserIichtfleckes abhängen.

Die an die piezoelektrischen Säulen 411 und 421 angelegten Signale sind um 90° phasenverschoben, und die Bahn des Pleckzentrums in der Ebene des Zieles ist durch die Beziehungen

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χ = X₀ + A sin ( U) t) (1)

y = y_o + A cos ( U) t) (2)

gegeben, worin χ und y die kcrtesischen Koordinaten des Fleckzentruras mit Bezug auf das Zentrum des Zieles, χ
und y₀ ihre n:i oht modulierten Komponenten, A die Amplitude dor dem Laserlichtl'leck durch die Modulation erteilten Bewegung, tu die Y/inkelfrequenz und t die Zeit sind.

Wenn man eine Gauß'sche Energieverteilung in dem Laserlichtfleck voraussetzt, ist der Pegel des voni Strahlungsdetektor 81 empfangenen Signals durch ein Produkt der

Form

-2(x ²+y ²+A²) -4A (x sin ü)t+y cos <ot)
S = S_nxe ^? ^x β ^TJ?

gegeben, worin 1> die Entfernung zwischen der Einrichtung und dem Ziel ist. Der zweite Exponentialfaktor drückt
die Wirkung der Modulation atis. Die Maximal- und Minimal werte dieses zweiten Paktors zu den Zeiten Tmax und Tmin, für (iie

tg (tit) = ac_o / y₀ ist, (4)

ergeben sich aus den Gleichungen (3) und (4·) zu:

- 2 Ρ ² - 2A² + 4Af _n

Sraax = SqXo 2 _ 2 (5)

² - 2A²
3min = S_Qxe γ 2 (6)

-2f² - 2A²-4Ap

Der Wert des vom Teilerkreis 72 gelieferten Nachführsignales

Sa = (Smax - Smin) / Siaax (7)

ergibt sich dann zu

(θ)

8 0 9 8 2ψ 0 8 4 8

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den Zentren des Zieles und des Laserlichtflecks ab

Dieser Wert hängt nur noch von dem Abstand P zwischen.

Die beiden Kultiplizierkreise 76 und 76' lassen den Spiegel 3 um seine beiden senkrecht zueinander ließenden Schwenkachsen mit folgenden Geschwindigkeiten schwenken:

dx„ / dt = g . S_o . sin (ω. Tmax) (9)

O El

dy_o / dt = g . S_a . cos ( ω. Traax) (10)

Mittels einiger Abänderungen des Schemas der Fig. 6 läßt sich das Nachführsignal auch auf andere Art und Weise bestimmen, z.L. aufgrund der Beziehungen

S = Smax - Smin (11 )

el

oder S_a = Log (Smax/Smin) = 8A P _Q /χ² (12)

worin der Y/ert von S_r ebenfalls nur von dem Abstand zwi-

el

sehen den Zentren von Ziel und Laserlichtfleck abhängt.

Alle Kreise des Schecas nach Pig« 6 können die Informationen analog verarbeiten, insbesondere in den Falle, wo man das Signal S so schnell wie möglich zu erarbeiten wünscht (die Mindestdauer ist durch den Integrierkreis 52 bestimmt und offensichtlich gleich einer Feriode des Modulationssignals). Ψβηη man sich aber mit einer wesentlich längeren Integrationsdauer zufrieden geben kann, kann man die Punktionen des Rechners 70, der Wultiplizierkreise 76 und 76' und der Integrierkreise 50 und 50' auch mittels numerischer Rechner wie z.B. Mikroproze3soren realisieren, mit denen gleichzeitig auch andere Angaben wie Vorhersagen über die Geschwindigkeit oder Beschleunigung erhalten werden können.

E3 wurde an den beiden Ausführungsbeispielen gezeigt,

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Brief vom 21.12.1977 Blatt 22Τ Dlpl.-Ing. G. Schlich«

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daß man die Modulations- und Korrektursignale sowohl als Summe auf die piezoelektrischen Säulen 411, 421 allein aufbringen kann (Pig. 5) als auch getrennt über mechanisch in Reihe geschaltete piezoelektrische Elemente 411/412, 421/422 (Fig. 1B).

In Fig. 7 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt in einem Funktionsschema, das zeigt, wie man die piezoelektrischen Stützen 41 und 42 durch einen numerischen Rechner steuern kann, der direkt das vom Detektor 80 gelieferte Empfangssignal auswertet; den Stützen wird kein Wechselstrom als Modulation aufgedrückt.

Zur Vereinfachung sind die Organe und Verbindungen zur Synchronisierung der Rechenschritte und zur Speicherung weggelassen, und die parallelen Verbindungen zur Übertragungen der Bits der numerischen Wörter sind durch einfache Verbindungsstriche dargestellt.

Man findet in Fig. 7 wie in den anderen Ausführungsformen den Detektor 80 und seinen Vorverstärker 81 sowie die Hochspannungsverstärker 94· 94', die die Steuerspannungen für die Säulen 411 bzw. 421 liefern, welche den Spiegel 3 in den Ebenen X und Y (Fig. 5) ausrichten.

Nach Filterung in einem Tiefpaßfilter 21 wird das vom Vorverstärker 81 gelieferte Analogsignal auf den Eingang eines Sanipiers 22 gegeben. Die Proben werden durch einen Codierer 23 in numerische Signale umgesetzt. Dessen Ausgänge sind aiit den Eingängen eines ersten Pufferregisters verbunden, dessen Ausgänge mit den Eingängen eines zweiten Pufferregisters und mit einer ersten Gruppe von Eingängen eines Subtrahierers 26. Die Ausgänge

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des Pufferregisters 2 5 sind mit einer zweiten Gruppe von Eingängen dienes Subtrahierers verbunden. Dieser gibt die Differenz der Inhalte der beiden Register 24 und 25> in einen Speicher 27 ein.

Je nach dem Wert eines logischen Steuersignals, das sie von einem (nicht dargestellten) Taktgeber des Rechners über eine Verbindungsleitung H erhält, gibt eine Weiche 28 die Wörter, die sie aus dem Speicher 27 erhält, an einen ersten oder zweiten Decodierer 29» 29' Weiter, der die numerischen 7/örter in Analogsignale umsetzt. "Die Decodierer 29, 29' sind jeweils mit den Eingängen der Verstärker 94 bzw. 94' verbunden, die die piezoelektrischen Stützen 41 bzw. 42 steuern.

In Verbindung mit Figo 7 zeigen die Diagramme der Pig. aufeinander folgend die Positionen, die das Zentrum T des Laserlichtfleckes relativ zum Zentrum C des Zieles während einer Sequenz des Rechners im Gesichtsfeld des Detektors 80 einnehmen. Es sei vorausgesetzt, daß die X-Achse der Schwingungen des (nicht dargestellten) Spiegels 3 horizontal liegt, während die Achse Y vertikal liegt. Während einer Sequenz kann in Anbetracht der Geschwindigkeit, mit der die einzelnen Phasen der Sequenz ausgeführt werden, das Ziel C als praktisch unbeweglich im Gesichtsfeld des Detektors 80 angenommen werden. Zur Verdeutlichung sind die Abstände zwischen den Zentren C und T mit denselben Bezeichnungen versehen worden wie die entsprechenden Proben des vom Detektor 80 gelieferten Empfangssignales.

Das Diagramm der Pig. 8a stellt die erste Phase dar. Der Sampler 22 liefert eine Probe S1 entsprechend dem Abstand des Zentrums T des Laserlichtflecks (in der

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Brief vom 21.12,1977 Blatt 2^5*" Dlpl.-Ing. G. Sdtlfebs

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Position T im Augenblick der Probenahme) zum Zentrum C des Zieles. Das Pufferregister 24 ist dann mit dem "/ort 31 belegt. Der Speicher 27 liefert dann über die Weiche 28 ein Wort x1 von einem vorgegebenen Wert an der Decodierer 29, was eine Verschiebung des Zentrums T um einen Betrag x1 parallel zur Achse X nach T1 bedingt. Statt vorn Speicher 27 kann das dem Wort rJ entsprechende Steuersignal übrigens auch durch direkte Ansteuerung des Verstärkers 94 geliefert werden ebenso wie das auf den Verstärker 94' gegebene Signal y1, das in der folgenden Pha.se betrachtet werden wird. Die der neuen Position T1 des Zentrums T entsprechende Probe S2 wird voai Sampler 22 geliefert, und das entsprechende Wort wird in das Pufferregister 24 eingeschrieben, wo es den Platz des Wortes S1 einnimmt, das in das Pufferrogister 25 übertragen wird. Mithin ist im Speicher 27 die Differenz S2-S1 eingeschrieben.

Betrachtet man jetzt das Diagramm der Pig. 8B, so liefert der Speicher 27 (oder ein direkter Eingriff) des Verstärker 94* ein Steusrsignal y1, welches das Zentrum T um einen Betrag y1 parallel zur Achse Y aus der Position T1 für die !Position Ϊ2 überführt. Mittels des Samplers 22 und des Codierei's 23 wird ein dem Abstand T2-C entsprechendes Wort S3 im Pufferregister 24 registriert, während das Wort SZ in das Pul'ferregister 25 übertragen wird. Der Subtrahierer 26 berechnet nun die Differenz S3-S2, die in den Speicher 27 eingeschrieben wird.

Der Speicher 27 liefert nun über die Weiche 28 die Differenz S2-S1, die entsprechend dem Diagramm der Fig. 8c dem Zentrum T eine Korrekturverschiebung um den Betrag x2 parallel zur Achse X aufdrückt und das Zentrum T von der Position T2 in die Position T3 verschiebt. Dann

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liefert der Speicher 27 wieder über die Y/ei ehe 28 die Differenz S3-S2, die das Zentrum T entsprechend dem Diagramm der Pig. Oa parallel zur Achse Y von T3 nach T4 überführt.

Die Sequenz int nun beendet, und der Rechner ist in seineu Anfangszustand zurückgestellt, um, wenn nötig, eine neue Sequon:: zu beginnen. Auf diese Weise kann der Rechner durch successive lineare Interpolation, daa Zentrum T des Laserlichtfleeke3 zum Zentrum C des Zieles mit einem hinreichend kleinen Fehler zurückführen, bei dem er die Koinzidenz als erreicht betrachten kann. - Der Subtrahierer 2G kann übrigens durch eine Rechenschaltung ersetzt werden, die erlaubt, Korrektursignale mittels einos verdrahteten oder freien Programmes zu erarbeiten, das eine nicht-lineare Relation zwischen den aufeinander folgenden, in oen Pufferregistern 24 und 25 stehenden Signalen verwendet, mit der den Eigenschaften des Zieles (Augdehnung, Form, Albedo) und der Energieverteilung im Laserlichtflock Rechnung getragen wird.

Fig. 7 ist ein Funktionsschema= Die verschiedenen, in ihm dargestellten Funktionen können mittels eines verdrahteten Programmes oder mittels eines Mikroprozessors ausgeführt werden, dessen arithmetische und logiache Einheit die dem Subtrahierer 25 (oder einem entsprechenden Kreis) und der V/eiche 28 übertragenen Funktionen ausführt, wahrend seine Speichereinheit die den Puffex·- registern 24 und 25 und dem Speicher 27 übertragenen Funktionen ausführt.

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Le e rs e ι te

Claims (8)

Driei vorn 21.12.1977 Blatt Dip! Ing. G. Schliebs an tiys Deutsche Pauen taint, München Patentanwalt Patentensprüche

1. Einrichtung zum selbsttätigen Ausrichten eines Lacerstrahls auf ein Ziel mit einem Empfänger, der einen Teil des ν cm Ziel reflektierten. Las erlicht ei? auf fön.·; t und ein Empfangssignal liefert, mit einer im Lasevstra.nl angeordneten Richtvorrichtung und mit einer elektrischen Einrichtung, die aus dem Empfangssignal Nachführsignale erarbeitet und diese derart auf die llichtvon-ichtung aufbringt, daß der Laserstrahl ständig auf das Ziel gerichtet bleibt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Richtvorrichtung ein Spiegel (3) i3t, der von einem Gelenk (40) und zwei piezoelektrischen Baxielementen (41, 42) als Stützen getragen ist, die mit dem Gelenk (40) ein orthogonales Achsensystem (47, 48) für Schwenkbewegungen des Spiegels bilden, und daß die elektrische Einrichtung einen Rechner enthält, dex* aus dem Eapfangsfäignal ein erstes Nachfühx'signal erarbeitet, das dom einen Bauelement (41) zugeführt wird, und ein zweites Nachführsignal, das dem anderen Bauelement (42) zugeführt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrischen Bauelemente piezoelektrische Säulen (411, Ί21) sind, deren Achsen senkrecht zur Spiegelfläche stehen und deren Länge sich in Abhängigkeit von den Nachführsignalen ändert.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Einrichtung einen Generator für ein erstes und ein zweites Wechselstromsignal

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ORIGINAL INSPECTEO

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enthalt, einen ersten Steuerkreiß, der das erobo Signal auf eines der beiden Bauelemente (41) gibt, und einen zweiten Steuerkrois, der das zweite Signal auf das andere der beiden Bauelemente (4-Ό gibt, so daß der Spiegel (3) eine doppelte Oscillations bewegung um die beiden Achsen (47, 40) de:-» Achoensyoteras ausführt und der Erapfäußer (80) einen Lichtυ I rom mit einer eraten und einer zweiten Wechaelntromkomponente empfängt und ein elektrisehes Empfang signal mit einer ersten und einer zweiten Wechselstrom!'..onponente liefert, und einen Detektor, der aus der ersten Wechselstromko^ponente das erste Nachführsignal für das eine der beiden Bauelemente (41) und aus der zweiten Wechselstroiakomponente das zweite Nachführcignal für das andere der beiden Bauelemente (42) bildet.

4. Einrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoren Synchrondetektoren sind, die als Referenzsignale Signale benutzen, die mit dem Spiegel (3) verbundene Beschleunigungsmesser (431, 432) liefern.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder A, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator dos erste und zweite Wechselatrnrtjaignal mit unterschiedlichen Frequenzen

25' liefert und der Detektor die erete Wechseletrora-

komponente bei der eraten Frequenz und die zweite Wechselstrorakompononte bei der zweiten Frequenz detektiert.

6. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator das erete und zweite Wechnelstroinsignal mit derselben Frequenz, aber um

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Brist vom 21.12.197 7 Blatt %*£ Dip'· »Ing. G. ScMir-be

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SO phasenverschoben liefert und der Detektor die erste V/echselstromkomponente mit einer ersten Phase und die zweite Wechselstromüomponente mit einer zweiten, gegen die erste um 90° verschobene Phase detektiert.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Summierkreise (55, 55') enthält, die den beiden piezoelektrischen Bauelementen (41 , 42 ) jeweils die Summe aus dem ersten bzw. zweiten Weohselstromsignal und dem ersten bzw. zweiten Nachführsignal liefern.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes piezoelektrische Bauelement (41, 42) besteht aas einer piezoelektrischen Säule (411, 421), an die eines der Nachführsignale angelegt ist, und einer piezoelektrischen Scheibe (412, 422), an die eines der Wechselstromsignale angelegt ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Einrichtung einen Sampler enthält, der au vorgegebenen Zeiten Stichproben des Ernpfangssignals überträgt, einen Codierer, der die Stichproben in numerische Signale umsetzt, einen Rechner, der aus den nura?rischen Signalen Stichproben erster und zweiter numerischer Steuersignale erarbeitet, und zwei Decodierer, die die numerischen Steuersignale in analoge Nachführsignale umsetzen.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner zum einen einen numerischen Kreis enthält, welcher ein erstes numerisches

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Korrektursignal für die Spießeistellung aus einem ersten und einem zweiten, vom Codierer gelieferten Signal errechnet und anschließend ein zweites numerisches Korrektursignal für die Spiegel stellung aus dem /weiten und einem dritten, vom Codierer gelieferten Signal errechnet, und zum anderen eine Weiche;, welche das erste Korrektursigna], auf den einen Decodierer und das andere Korrektursignal auf den anderen Decodierer gibt.

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