DE2852234B2

DE2852234B2 - Vorrichtung zur Auswertung von Messbildern

Info

Publication number: DE2852234B2
Application number: DE2852234A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Staffelbach Hauri (Schweiz)
Original assignee: Kern and Co AG
Current assignee: Leica Aarau AG
Priority date: 1977-12-23
Filing date: 1978-12-02
Publication date: 1980-12-11
Also published as: IT7812903A0; DE2852234A1; FR2412816A1; CH622094A5; US4259010A; DE2852234C3; FR2412816B1; IT1106750B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Auswertung von Meßbildern mit mindestens einem Tisch zur

Ji Halterung eines Meßbildes, der zwei einen Winkel von 90° einschließende Antriebsflächen aufweist, mit Trägermitteln zur im wesentlichen rotationsfreien Verschiebung des Tisches in x- und y-Richtung und einer Antriebseinrichtung mit MeßmiKsln, die für jede Antriebsfläche ein in bezug auf die Antriebsfläche gleitfähig angeordnetes Antriebsgüed mit einem senkrecht zur Aniriebsfläche liegenden Antriebselement nebst Antriebsmotor umfaßt wobei die Antriebselemente je eine Bewegungslinie definieren, die sich in einem festen Punkt schneiden, dessen Projektion auf die Tischebene im Beobachtungspunkt liegt, sowie mit einem Beobachtungssystem mit Meßmarke.

Es ist bereits eine Vorrichtung zur Positionierung von Photographien bekannt, welche einen Rahmen zur Halterung der Photographic aufweist. Dieser Rahmen ist auf einer flachen Grundplatte gelagert und weist zwei, einen Winkel von 90° einschließende Antriebsflächen auf. Diesen Antriebsteilen sind über Rollenlager je eine Zahnstange als Antriebselement zugeordnet, die

^r»5 von je einem Schrittmotor über ein Ritzel angetrieben werden. Diese Vorrichtung ist derart ausgebildet, daß sie neben linearen Bewegungen eine Drehbewegung des Rahmens zuläßt, wobei Jie Zahnstangen um die Ritzel geschwenkt werden und ihre senkrechte Lage zu den Antriebsflächen stets beibehalten, tm Bereich der Schnittpunkte der beiden Zahnstangenachsen ist eine gerätefeste Beobachtungseinrichtung vorgesehen, an die vorgegebene Stellen der Photographic durch Steuerung der Schrittmotor herangeführt werden.

h5 Da keine Mittel zur Erfassung der Drehbewegungen vorgesehen -vind, weist die bvHnnte Vorrichtung Positionierungsfehler auf, deren Größe vom Drehwinkel und vom Durchmesser der Ritzel abhängt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Auswertung von Meßbildern zu schaffen, die bei relativ geringem Herstellungsaufwand eine gegenüber Bekanntem verbesserte Genauigkeit und Stabilität aufweist ~>

Diese Aufgabe wird erfinduugsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, die sich dadurch auszeichnet, daß das meßbildseitige Ende des Beobachtungssystems und die Meßmarke \a einem kompakten Träger unmittelbar am Beobachtungspunkt κ* fest angeordnet sind und daß sich die Antriebselemente am Träger abstützen.

Die Antriebseinrichtung umfaßt mit Vorteil mindestens eine Gewindespindel mit einer Rollmutter als Antriebsglied für den Tisch, wobei die Spindel mit einem ι ο Antriebsmotor und einem W'inkelschrittgeber als Meßmittel für die Tischverschiebung drehsiarr verbunden ist. Die Rollmutter steht mit der zugehörigen Antriebsfläche des Tisches zweckmäßig über mindestens eine Rolle im Eingriff und wird bei ihrer axialen Bewegung in ihrer Winkellage durch eine Führungsschiene geführt. Die Führungsschiene kann auch eine Steuerkurve aufweisen, so daß die Rollmutter derart geführt wird, daß Steigungsfehler der Spindel kompensiert werden. 2 j

Die Genauigkeit der Tischverschiebung kann dadurch erhöht werden, daß die Werkstoffe von Gewindespindel, Rollmutter, Rolle, Tisch und kompaktem Träger derart ausgewählt sind, daß für eine Position des Tisches die thermischen Längenänderungen des Tisches zwi- jo sehen Beobachtungspunkt und Antriebsfläche bzw. der Kombination von Spindel, Rollmutter, Rolle und kompaktem Träger zwischen den entsprechenden Bezugspunkten ar der Rolle und im Zentrum des Trägers übereinstimmen. η

Durch die Anordnung der Meßmarke in unmittelbarer Nähe des Beobachtungspunktes und im Bezugspunkt für den Tischantrieb werden unkontrollierte Relatiwerschiebungen zwischen Meßmarke, Beobachtungspunkt nad Antriebssystem weitgehend vermieden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausfflhrungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

F i g. I eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Auswertegerät, «

F i g. 2 ehte Seitenansicht auf das G irät gemäß Fig. 1.

In Fi g. I und 2 ist mit 1 ein Tisch zur Aufnahme eines Meßbildes bezeichnet. Unterhalb des Tisches 1 ist ein Träger 2 angeordnet, der mit einem Geräterahmen 3 fest verounden ist. In F i g. 1 ist der Träger 2 durch einen >o nur zum Zwecke der Darstellung gezeichneten, tatsächlich aber nicht vorhandenen Ausbruch 4 des Tisches 5 hindurch erkennbar. Der Träger 2 ist mit einer Grundplatte S am Rahmen 3 befestigt und umfaßt zwei Stützplatten 6,7, welche massiv ausgebildet sind und mit « der Grundplatte 5 zusammen eine massive Hohlwürfelecke bilden. Auf dem Träger 2 ist ein Strahlteilerprisma 8 befestigt, das einen, von einem auf dem Meßbild darüber befindlichen Beobachtungspunkt 9 her kommenden Beobachtungsstrahlengang 10 um 90° umlenkt, ao Der Strahlengang 10 durchdringt also vorn Beobachlungspunki 9 her den Tisch I, der infolgedessen aus einem transparenten Material, beispielsweise aus Glas besteht.

Neben dem Prisma 8 ist eine Meßmarke 11 m angeordnet, die Von einer Lampe 12 beleuchtet und über das Prisma 8 in den Pcobachtungsstrahlengang Ό eingespiegelt wird. Der Beobachtungspunkt 9 wird von einer an sich bekannten, und daher nicht mit dargestellter Lampe beleuchtet und mittels des Str&hlenganges 10 über das Teilerprisma 8, zwei Umlenkprismen 13,14 und einen Augeneinblick 15 beobachtet

Zur Einstellung und Messung verschiedener Punkte des Meßbildes ist der Tisch 1 in zwei zueinander senkrechten Richtungen x, y im wesentlichen rotationsfrei und meßbar verschiebbar. Zu diesem Zweck sind als Trägermittel eine in y-Richtung orientierte Führungsstange 16 und Gleitschiene 17 vorgesehen, die unter Verwendung von Verbindungselementen einen Zwischenträger bilden und ihrerseits auf einer in Ar-Richtung orientierten Führungsstange 18 mit zugehöriger Gleitschiene 19 verschiebbar sind. Der Tisch 1 ist mittels zweier Lagereinheiten 20, 21 auf der Stange 16 gegen Verschiebung in x- Richtung und in der Höhe, sowie gegen Verdrehungen gesichert Zu;· Führung auf der Gleitschiene 17 ist nur ein Kugellager 22 ausreichend. In ähnlicher, aber nicht näher dargestellter und beschriebener Art ist der aus den Bauelement! 16, 17 gebildete Zwischenträger auf Stange !8 und Schiere 19 geführt.

Zur Verschiebung des Tisches 1 in x- und ^-Richtung sind Gewindespindel 23 bzw. 24 vorhanden, weiche als Antriebsglied je eine Rollmutter 25 bzw. 26 tragen. Die Spindeln 23,24 sind durch Abstützung an den Wänden 7 bzw. 6 des Trägers 2 in ihrer Lage axial fixiert Sie werden angetrieben durch Motoren 27 bzw. 28 und zur Messung ihrer Winkellage tragen sie Drehgeber (Encoder) 29 bzw. 30. Die Rollmuttern 25,26 sind mit je einer Laufrolle 31 bzw. 32 versehen, die mit Stirnflächen 33 bzw. 34 des Tisches 1 im Eingriff stehen. Diese Stirnflächen sind zweckmäßig direkt an das Tischmaterial angeschliffene Präzisionsflächen. Zur Sicherung des Kontaktes zwischen den Laufrollen 31, 32 und den Stirnflächen 33,34 weisen die Rollmuttern 25,26 je eine federnd gelagerte Andruckrolle 35 bzw. 36 auf. Diese Rollen 35,36 stehen mit nur teilweise dargestellten, mit dem Tisch 1 verbundenen Führungsschienen 37 hzw. 38 in federndem Eingriff derart, daß der Tisch 1 stets gegen die Laufrollen 31, 32 bzw. gegen die Rollmuttern gezogen wird.

Parallel zu den Gewindespindeln 23, 24 sind Führungsrohre 39 bzw. 40 angeordnet, welche die Rollmuttern 25 bzw. 26 über Führungsrollen 41 bzw. 42 in ihrer Winkellage führen. Durch steuei kurvenmäßige Ausbildung der Führungsrohre 39, 40 können Steigungsfehler der Spindeln 23,24 kompensiert werden, so daß Lageänderungen des Tisches 1 Winkeländerungen der Spindeln 23,24 proportional sind.

In Fig.2 sind die der Fig. I entsprechenden Bauelemente mit dun gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Zum Zwecke einer übersichtlichen Darstellung sind Führungsstange 16, StUtzplatte 7 und Gewindespindel 2h nur teilweise gezeichnet, einige zu F i g. 1 beschriebene Elemente sind in F i g. 2 ganz fortgelassen.

Die Funktion der soweit beschriebener erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Auswertung von Meßbildern dürfte aus dem Vorangegangenen klar sein. Die Antriebselemente "3, 24 für den Tisch 1 definieren je eine Bewegungslinie, die sich in einem festen Punkt schneiden, dessen Projektion auf die Ebene des Tisches 1 im Beobachtungspunkt 9 liegt. Notwendige elektrische Zusatzeinrichtungen bekannter Art /ur Speisung der Antriebsmotoren 27, 28, zur Auswertung der Positionssignale der Se hritfge./er, zur Beleuchtung usw. sind nicht mit dargestellt. Die erfincltingsgcmäßc Ausbildung ermöglicht entsprechend der vorliegenden Aufgabenstellung unter anderem Maßnahmen zur Verbesserung

der Stabilität und Genauigkeit. Das meßbildseitige finde des Beobachtungsstrahlenganges IO im kompakten Träger 2 dient gleichzeitig als Bezugspunkt für die Lagebestimmung des Tisches I mittels der Spindeln 23, 24 und der Schrittgeber 29,30. Weisen die Bauelemente Gewindespindel 23, 24, Rollmiitter 25, 26. Rolle 31, 32. Tisch I und kompakter Träger 2 eine geeignete Werkstoffkombination auf, dann sind mindestens für eine Position der Rollmutter bzw. des Tisches stets vorhandene unvermeidbare thermische l.ängenänderungen der Kombination von Spindel, Rollmuiicr. Rolle und kompaktem Träger zwischen den Bezugspunkten an der Rolle und im Zentrum des Trägers einerseits und des Tisches andererseits gleich, so daß die Schrittgeber 29, 30 trotz Verschiebung der Tischkanten 33, 34 durch thermische L.ängenändcrungen keine Positionsänderung des festen Beobachtungspunktes 9 messen.

Zweckmäßige Variationen des Beschriebenen sind möglich. So läßt sich beispielsweise die Kreuzschlittenführung durch drei auf der Tischunterseite befestigte Rollen ersetzen, welche auf einer ebenen Grundplatte Verschiebungen in beliebiger Richtung ermöglichen. In

ϊ diesem Fall wird man zur Führung des Tisches 1, insbesondere zur Sicherung gegen Verdrehungen, beispielsweise auf den Führungsrohren 39, 40 je einen gleitbaren Läufer vorsehen, welcher die Stirnflächen 33, 34 des Tisches über zwei Gleitrollen in ihrer Winkellage in fixiert und über eine federnd gelagerte Rolle mit dem Läufer in Kontakt hält. Line erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich auch als analytisches Stereoauswertegerät verwenden, wenn man zwei Tische der beschriebenen Art mit den zugehörigen MeU . Anlriebs-

- und Beobachtungselemenicn übereinander anordnet und die Einblicke 15 in einem geeigneten Binokular vereinigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Auswertung von Meßbildern mit mindestens einem Tisch zur Halterung eines Meßbildes, der zwei einen Winkel von 90° einschließende Antriebsflächen aufweist, mit Trägermitteln zur im wesentlichen rotationsfreien Verschiebung des Tisches in x- und ^Richtung und einer Antriebseinrichtung mit Meßmitteln, die für jede Antriebsfläche ein in bezug auf die Antriebsfläche gleitfähig angeordnetes Antriebsglied mit einem senkrecht zur Antriebsfläche liegenden Antriebselement nebst Antriebsmotor umfaßt wobei die Antriebselemente je eine Bewegungslinie definieren, die sich in einem festen Punkt schneiden, dessen Projektion auf die Tischebene im Beobachtungspunkt liegt, sowie mit einem Beobachtungssystem mit Meßmarke, dadurch gekennzeichnet, daß das meßbildseitige Ende (8) des BeobachUingssystems und die Meßmarke (11) in einem kompakten Träger (^unmittelbar am Beobachtungspunkt (9) fest angeordnet sind und daß sich die Antriebselemente (23,24) am Träger (2) abstützen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung mindestens eine Gewindespindel (23, 24) ?ls Antriebselement mit einer Rollmutter (25, SS) als Antriebsglied umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (23, 24) mit einem Antriebsmotor (27, 28) und einem Winkelschrittgeber (29,30) als Meßmittel drehstarr verbunden ist

4. Vorrichtung nacfe Anspiixh 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß di? Rollmutter (25, 26) über mindestens eine Rolle (31, 32) ί it der zugehörigen Antriebsfläche (33,34) in Eingriff steht

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch eine Führungsschiene (39,40), welche die Rollmutter (25, 26) bei ihrer axialen Bewegung in ihrer Winkellage führt

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzsichnet, daß die Werkstoffe von Gewindespindel (23, 24), Rollmutter (25, 26), Rolle (31,32), Tisch (1) und kompaktem Träger (2) derart ausgewählt sind, daß für eine Position des Tisches die thermischen Längenänderungen des Tisches zwischen Beobachtungipunkt (9) und Antriebsfläche (33, 34) bzw. der Kombination von Spindel (23, 24), Rollmutter (25, 26), Rolle (31, 32) und kompaktem Träger (2) zwischen den entsprechenden Bezugspunkten an der Rolfe (31, 32) und im Zentrum des Trägers (2) übereinstimmen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschiene (39, 40) eine Steuerkurve aufweist, welche die Rollmutter (Z% 26) derart führt, daß Steigungsfehler der Spindel (23,24) kompensiert werden.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollmutter (25, 26) zwei Rollen (31,32,35, 36) aufweist deren eine (31, 32) starr gelagert ist und mit der betreffenden Antriebsfläche (33, 34) im Eingriff steht, und von denen die andere (35, 36) elastisch gelagert ist, mit einer am Tisch (1) befestigten Schiene (37, 38) im Eingriff steht und den Tisch federnd gegen die erste Rolle(31,32)drückt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Beleuch-

tungseinrichtung (12) für die Meßmarke (11) und einen optischen Strahlenteiler (8), der das Bild der Meßmarke (U) in den Beobachtungsstrahlengang (10) einspiegelt.

10. Vorrichtung nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Beleuchtungseinrichtung (12) für die Meßmarke (U) einen Lichtleiter umfaßt.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Antriebsflächen des Tisches (1) als direkt an das Tischmaterial angeschliffene Stirnflächen (33, 34) ausgebildet sind.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der kompakte Träger (2) eine massive Hohlwürfelecke umfaßt

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß a!s Trägermittel für den Tisch (1) mindestens drei auf seiner Unterseite befestigte gleitfähige Stützelemente vorgesehen sind, welche auf einer ebenen Grundplatte aufliegen und Verschiebungen in allen Richtungen ermöglichen.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei Tische mit den zugehörigen Meß-, Antriebs- und Beobachtungselementen, welche zu einem analytischen Stereoauswertegerät kombiniert sind.