DE3942922A1 - Vorrichtung zur optischen messung von winkeln zwischen zwei annaehernd parallel verlaufenden optischen achsen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Mes­ sung von Winkeln nach den im Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Aus der DE 32 19 916 A1 ist es zur Prüfung von Lot- und Gleichlaufabweichungen zwischen einer optischen Visierein­ richtung und einer auf Zielpunkte richtbaren Einrichtung, beispielsweise einer Waffe bekannt eine optische Meßwert­ aufnahme mit Hilfe einer Kollimatorkamera und optoelektro­ nischen Empfängern durchzuführen. Die Kollimatorkamera ist jedoch losgelöst vom höhenrichtbaren Teil der Waffe sepa­ rat auf den Waffenträger angeordnet, weshalb es zur Nach­ führung der Kollimatorkamera erforderlich ist, Neigungsge­ ber am Waffenrohr und an der Kollimatorkamera anzuordnen. Durch die Neigungsgeber entstehen jedoch zusätzliche Win­ kelfehlerquellen, die sich nachteilig auf die Güte der Gleichlaufprüfung auswirken. Bevor die Kollimatorkamera parallel zu einem Periskop justiert werden muß, ist das Periskop ebenfalls noch parallel zur Rohrseelenachse zu justieren. Diese Justierart ermöglicht einerseits eine Lot- und Gleichlaufmessung, nicht jedoch zusätzlich eine Punktmessung zur Überprüfung der Übereinstimmung der Vi­ sierlinie optischer Geräte mit der Ziellinie von Waffen.

Eine derartige Prüfeinrichtung zur Überprüfung der Überein­ stimmung von Visier- und Ziellinien ist jedoch bereits aus der DE 30 44 554 A1 als bekannt zu entnehmen. Unter Verwen­ dung einer Autokollimationskamera und eines Projektors wer­ den bei dieser Einrichtung die Visierlinien auf einer Ebe­ ne im Brennpunkt eines optischen Systems abgebildet. Die Lage der abgebildeten Punkte ist dabei ein Maß für einen Einfallswinkel. Dieses Meßsystem ist zur Durchführung einer Punktjustierung von Waffensystemen geeignet. Dem­ gegenüber ist es jedoch nicht paktikabel, dieses Meßsystem auch für eine Lot- und Gleichlaufprüfung einzusetzen, weil ein zu großer Abstand, beispielsweise größer 15 Meter zwi­ schen der Meßvorrichtung und dem Waffensystem erforderlich wäre, wenn das Objektiv nicht zu groß werden, sondern in normaler Größe Anwendung finden soll.

Aufgabe der Erfindung ist ist, eine im Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1 angegebene Vorrichtung derartig zu verbes­ sern, daß sie selbstjustierend arbeitet und sowohl zur Mes­ sung der Punktjustierung als auch zur Messung des Lot- und Gleichlaufs einsetzbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Merkmalen der Unteransprüche hervor.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich in vorteil­ hafter Weise maßgeblich dadurch aus, daß bei unterschiedli­ chen bekannten Waffensystemen, beispielsweise Kampfpanzer, Schützenpanzer, Haubitzen, die für Direktbeschüsse be­ stimmt sind, jeweils nur eine einzige Meßvorrichtung benö­ tigt wird. Bei dem aus einer Autokollimationskamera, zwei Strahlenteilern und einem Meßstrahlprojektor bestehenden Meßsystem sind die beiden Strahlteiler auf einem drehbaren Tragarm angeordnet, wobei ein Strahlteiler auf dem Tragarm verschiebbar ist, so daß die Strahlenteiler variablen Ab­ ständen zwischen annähernd parallel verlaufenden optischen Achsen, beispielsweise der Rohrseelenachse und eines Ziel­ gerätes angepaßt werden können.

Der die Strahlenteiler aufnehmende Tragarm und die Auto­ kollimationskamera können zur Überprüfung der Punktjustie­ rung beispielsweise auf einem Stativ befestigt werden. Sie sind dadurch in jeder geeigneten Industrieumgebung, bei­ spielsweise in einer Fertigungshalle mit ebenem Betonfuß­ boden auf einfache und unkomplizierte Weise aufstellbar.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch unmittelbar auf den höhenrichtbaren Teilen der Waffenanlage befestigt wer­ den und ist dadurch auf weiter vorteilhafte Weise für eine Lotablauf- und Gleichlaufprüfung der höhenrichtbaren Waf­ fenteile nutzbar.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann losgelöst von Waffen­ anlagen auch in den Fällen eingesetzt werden, bei denen die Aufgabe besteht, Winkel in zwei Koordinaten zwischen zwei annähernd parallel verlaufenden optischen Achsen zu messen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht vorzugsweise vor aber auch während jeder Messung eine einfache Selbst­ justierung des Meßsystems dadurch, daß die optischen Ach­ sen der Strahlenteiler zum Meßstrahl der Autokollimations­ kamera ausgerichtet werden. Um diesen Vorgang durchführen zu können, sind die Strahlenteiler an ihren Stirnseiten vorteilhaft mit schaltbaren Reflektionsschichten ausgerü­ stet.

Die Erfindung wird anhand mehrerer in den Zeichnungen dar­ gestellter Ausführungsbeispiele des näheren erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine auf einem Stativ angeordnete Vorrichtung zum optischen Messen von Winkeln in einer Vor­ deransicht;

Fig. 2 eine in der Fig. 1 mit II gekennzeichnete Ansicht;

Fig. 3 eine in der Fig. 2 mit III gekennzeichnete Ansicht;

Fig. 4 die Vorrichtung gemäß Fig. 1, eingesetzt zur Punktjustierung eines Waffensystems, in einer Draufsicht;

Fig. 5 eine in der Fig. 4 mit V gekennzeichnete Ansicht;

Fig. 6 einen Selbstjustiervorgang der Autokollima­ tionskamera in einer schematischen Darstel­ lung;

Fig. 7 einen Justiervorgang eines ersten Strahlentei­ lers in einer schematischen Darstellung;

Fig. 8 eine Justierung eines am Waffenrohr befestig­ ten Planspiegels in einer schematischen Dar­ stellung;

Fig. 9 eine Justierung eines zweiten Strahlenteilers in einer schematischen Darstellung;

Fig. 10 eine Punktjustierung eines Projektors in einer schematischen Darstellung;

Fig. 11 die Vorrichtung angeordnet auf einem höhen­ richtbaren Teil einer Waffenanlage in einer Draufsicht;

Fig. 12 eine in der Fig. 11 mit XII gekennzeichneten Ansicht;

Fig. 13 die Vorrichtung gemäß Fig. 12 bei veränder­ ter Waffenrohrerhöhung.

Die Fig. 1 bis 3 verdeutlichen den grundsätzlichen Auf­ bau der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1.0, deren Gehäuse 1.1 eine Autokollimationskamera 1.2 und auf der optischen Achse 2 der Autokollimationskamera 1.2 ein Drehlager 4 trägt, an dem radial zur optischen Achse 2 ein Tragarm 3 angeschlossen ist, wobei jeweils ein auf dem Tragarm 3 und ein mit dem Drehlager 4 verbundener erster und zweiter Strahlenteiler 6, 7 gemeinsam mit dem Tragarm um die opti­ sche Achse 2 schwenkbar sind.

Zur Einstellung der Verdrehstellung des Tragarmes 3 sind innerhalb des Gehäuses 1.1 ein mit einem Drehwinkelgeber 5 in Wirkverbindung stehender Drehantrieb 16 angeordnet. Der auf dem Tragarm 3 angeordnete zweite Strahlenteiler 7 ist mit einer Verschiebevorrichtung 9 zum Längsverschieben auf dem Tragarm 3 verbunden, wobei die Tangentialeinstellung des zweiten Strahlenteilers 7 durch einen elektrischen An­ trieb 17 und die Ist-Stellung durch einen Tangentialgeber 10 ermittelbar ist. Jeder Strahlenteiler 6, 7 ist durch eine elektrische Feineinstellvorrichtung 8 des weiteren se­ parat in drei senkrecht zueinanderstehenden Achsen X, Y und Z einstellbar.

Die Einstellung des Tragarmes 3 durch den elektrischen An­ trieb 16 und die Tangentialeinstellung des zweiten Strah­ lenteilers 7 durch den elektrischen Antrieb 17 erfolgt über eine nicht dargestellte Steuer- und Regelelektronik durch Eingabe der einzustellenden Koordinatenwerte. Am freien Ende des Tragarmes 3 ist ein Trippelspiegel 19 für eine Eigenjustierung der Autokollimationskamera 1.2 befe­ stigt.

Das den Tragarm 3, das Drehlager 4 und die Autokollima­ tionskamera 1.2 aufnehmende Vorrichtungsgehäuse 1.1 ist auf seiner unteren Seite für eine beliebige Trägerbefesti­ gung mit einer Flanschplatte 22 verbunden. Das Vorrich­ tungsgehäuse 1.1 kann beispielsweise über die Flanschplat­ te 22 auf einem Stativ 27 befestigt sein, wobei das Stativ 27 eine durch einen Antrieb 23a verstellbare Dreheinrich­ tung 23, eine nicht näher dargestellte Höhenverstellein­ richtung 28, eine Nivelliereinrichtung 29 und eine erste Quadrantenlibelle 30 enthält und dadurch auf einen Winkel­ sollwert einstellbar ist, der von einer zweiten Quadranten­ libelle 33 (Fig. 4) derartig vorgegeben wird, daß das Sta­ tiv 27 mit der Ausrichtung eines in den Fig. 4 und 5 dargestellten Waffensystems 35 übereinstimmt.

Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellte Anordnung der Vor­ richtung 1.0 verdeutlicht die Anwendung als Punktjustier­ vorrichtung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1.0 kann aber auch ent­ sprechend den Fig. 11 bis 13 über die Flanschplatte 22 an einem Waffenrohr 24 oder einer Waffenblende 25 eines Waffensystems 35 befestigt sein, wodurch bei einer Eleva­ tion der Lotablauf und der Gleichlauf des Waffenrohres 24 gemessen werden kann.

Bevor eine Punktjustierung oder eine Lotablauf- und Gleich­ laufmessung des Waffensystems durchgeführt werden kann, ist eine Justierung und Kalibrierung des Meßsystems durch Ausrichten der in der Fig. 2 dargestellten optischen Ach­ sen 2, 11′ der Strahlenteiler 6, 7 zum Meßstrahl der Auto­ kollimationskamera 1.2 durchzuführen. Dazu dienen die Ein­ richtungen 8 zur Feineinstellung der drei Achsen X, Y und Z der beiden Strahlenteiler 6, 7 (Fig. 2) und je zwei schaltbare Reflektionsstirnschichten 12, die, wie in den Fig. 7 und 9 dargestellt, eingeschaltet einen von der Autokollimationskamera 1.2 erzeugten Meßstrahl 50 zur Auto­ kollimationskamera 1.2 reflektieren und einen Abstand a in einer Brennebene 44 erzeugen, der ein Maß für einen doppel­ ten Verstellwinkel β zur Justierung der jeweiligen Strah­ lenteiler 6, 7 darstellt.

Die Reflektionsstirnschichten 12 an den Strahlenteilern 6, 7 können elektrisch schaltbar sein und aus Elektrochromen­ schichten oder bekannten LCD-Schichten bestehen.

Eine alternative Lösung besteht darin, anstatt der elek­ trisch schaltbaren Reflektionsstirnschichten 12 an den Strahlenteilern 6, 7 polarisationsabhängige Reflektions­ stirnschichten mit unterschiedlichen Polarisationsrich­ tungen zu verwenden und die Autokollimationskamera 1.2 mit einem Polarisator 13 auszurüsten, dessen Polarisationsrich­ tung veränderbar ist.

Der Ablauf der Eigenjustierung ist in den Fig. 6 bis 10 schematisch dargestellt. Die Autokollimationskamera 1.2 enthält zwischen einem Projektor 1.3 und einem Objektiv 1.4 einen eigenen Strahlenteiler 1.5. Der Eigenfehlerwin­ kel der Autokollimationskamera 1.2 wird entsprechend der Fig. 6 gemessen. Dazu wird ein vom Projektor 1.3 erzeug­ tes und an dem Objektiv 1.4 austretendes paralleles Strah­ lenbündel 50 vom ersten Strahlenteiler 6 in dem Trippel­ spiegel 19 umgelenkt. Letzterer reflektiert das Strahlen­ bündel 50 parallel zu sich selbst. Vom ersten Strahlentei­ ler 6 wird das Strahlenbündel wieder in die Autokollima­ tionskamera 1.2 umgelenkt und gelangt durch den Strahlen­ teiler 1.5 hindurch auf das Empfangsarray 44. Bei einer optimalen Justierung erscheint ein durch den Lichtstrahl 50 ausgelöstes elektrisches Signal im Mittelpunkt oder Nullpunkt des Arrays 44. Ein gegebenenfalls vorhandener Eigenfehlerwinkel wird durch einen Abstand a eines auf­ treffenden Meßstrahles 50 im Array angezeigt und findet bei weiteren Messungen Berücksichtigung.

Zum Ausrichten der Strahlenteiler 6, 7 werden gemäß der Fig. 7 und 9 die an den Strahlenteilern 6, 7 vorhande­ nen schaltbaren Reflektionsstirnschichten 12 vom Referenz­ strahl 50 der Autokollimationskamera 1.2 beleuchtet. Der Fehlerwinkel des reflektierten Strahles 50 wird gemessen und zu Null gestellt. Dazu wird der entsprechende Strahlen­ teiler 6 oder 7 um die dazugehörige Achse X, Y oder Z ge­ dreht. Zur Ermittlung des Verstellwertes a ist in der Brennebene 44 der Autokollimationskamera 1.2 ein optoelek­ tronischer Bildsensor angeordnet, der den Abstand a des durch den Projektor 1.3 erzeugten Meßstrahles 50 durch elektrische Signale darstellt.

Zum eigentlichen Erfassen der Waffensystemdaten dient zu­ sätzlich der am Zielfernrohr 26 des Waffensystems 35 befe­ stigte Meßstrahlprojektor 18. Bevor eine Punktjustierprü­ fung des Zielfernrohres 26 durchgeführt werden kann, sind folgende Bedingungen zu erfüllen:

• - der Meßstrahl 50 der Autokollimationskamera 1.2 muß von einem Planspiegel 21 an der Rohrmündung 31 reflektiert werden;
• - die Autokollimationskamera 1.2 muß in allen drei Raum­ achsen auf das Waffenrohr 24 ausgerichtet sein;
• - ein vom Meßstrahlprojektor 18 durch das Zielfernrohr 20 des Waffensystems 35 gesandter Meßstrahl 11 muß auf den zweiten Strahlenteiler 7 am Tragarm 3 treffen.

Dazu sind folgende Schritte durchzuführen:
Das in der Fig. 4 dargestellte Waffenrohr 24 wird vorzugs­ weise in Null Grad Rohrerhöhung in Justierposition ge­ bracht. Eine Paßstange 34 einer Justier- und Umschlagvor­ richtung 36 für einen Planspiegel 21 wird in die Rohrmün­ dung 31 eingeführt und befestigt. Das Stativ 27 wird so vor den an der Rohrmündung 31 montierten Planspiegel 21 gestellt, das der erste Strahlenteiler 6 der Autokollima­ tionskamera 1.2 dem Planspiegel 21 in kurzem Abstand in etwa parallel gegenübersteht. Die entsprechende Höhe wird mit der Höhenverstellvorrichtung 28 beispielsweise manuell eingestellt.

Die Ausrichtung auf die beiden waagerechten Koordinaten der nicht dargestellten Kant- und Nickwinkel des Waffensy­ stems 35 erfolgt in zwei Schritten. Mit der zwei Quadran­ ten-Referenzlibelle 33 wird auf der Referenzfläche des Waffensystems 35 der Kant- und Nickwinkel gemessen. Über die zwei Quadranten-Referenzlibelle 30, die auf den Strah­ lengang der Autokollimationskamera 1.2 justiert ist, wird die Autokollimationskamera 1.2 durch die Nivelliereinrich­ tung des Statives 27 auf die gleichen Winkel eingestellt.

Im nächsten Schritt wird der Planspiegel 21 automatisch auf einem Umschlagfehlerwinkel von Null abgeglichen. Dann erfolgt die Feineinstellung der Meßvorrichtung 1.0 paral­ lel zum Planspiegel 21, also parallel zur Schildzapfenach­ se 32 des Waffensystems 35. Durch ein automatisches Drehen der Seitenfeineinstellung 23 (Fig. 1) wird der in der Fig. 8 angegebene Ablagewert a des Ablagewinkels β eines vom Planspiegel 21 reflektierten Autokollimationsstrahles 50 in Seitenrichtung auf Null abgeglichen. Anschließend wird das Waffenrohr 24 manuell auf Null Grad Ablagewinkel in der Höhe nach der Anzeige des Meßsystems eingestellt.

Ein auf der optischen Achse 2 der Autokollimationskamera 1.2 darzustellender Meßstrahl kann auch, wie es in der Fig. 5 dargestellt ist, durch eine in der Rohrmündung 31 des Waffenrohres 24 befindliche Lichtquelle 20 erzeugt wer­ den.

Durch Drehen des Tragarmes 3 und radiales Verschieben auf den gewünschten Abstand c (Fig. 2) wird der zweite Strah­ lenteiler 7 in die zum Empfangen des Meßstrahles 11 notwen­ dige Position gebracht. Dies kann nach vorgegebenen Polar­ koordinaten, die aus den Abmessungen des Waffensystems 35 entnommen wurden, automatisch geschehen. Alternativ ist eine handgesteuerte Verstellung des Tragarmes 3 und der Verschiebung des zweiten Strahlenteilers 7 möglich, bis der Referenzstrahl 50 der Autokollimationskamera 1.2 im Okular des Waffensystemfernrohres 20 sichtbar ist. Die so ermittelten waffensystemspezifischen Koordinaten können dann von der Steuerelektronik übernommen und für zukünfti­ ge Einstellungen auf dieses Waffensystem gespeichert wer­ den.

Zur Punktjustierung ist der Meßstrahlprojektor 20 (Fig. 5, 10) manuell so anzuordnen, daß eine nicht dargestellte Zielmarke im Zielfernrohr 26 des Waffensystems 35 mit einer nicht dargestellten Justiermarke des Meßstrahlprojek­ tors 20 übereinanderstehen. Der Meßstrahl der an der Ziel­ einrichtung 26 des Waffensystems befestigten Lichtquelle 20 wird dabei entlang der Visierlinie 11 projiziert. Der Meßstrahl 11 des Meßstrahlprojektors 20 wird dabei durch das Zielfernrohr 26 abgelenkt und bildet die zweite opti­ sche Achse 11, die unter dem zu messenden Einfallswin­ kel α (Fig. 2, 10) annähernd parallel zur ersten opti­ schen Achse 2 (Fig. 2) verläuft und durch die Strahlentei­ ler 6, 7 in die Autokollimationskamera 1.2 gelenkt wird. Der Winkel α, α′ zwischen dem Meßstrahl 11 und der Richtung des Referenzstrahles 2 ist proportional zur Ablage 15 und 15′ vom Nullpunkt des Empfangsarrays 14.

Die Fig. 2 bis 5 und 10 bis 13 verdeutlichen diesen Sachverhalt, wobei der Abstand 15, 15′ in der Brennebene 44 der Autokollimationskamera 1.2 zwischen einem Durch­ strahlpunkt 46 der ersten optischen Achse 2 und einem Durchstrahlpunkt 48 der durch die Strahlenteiler 6, 7 umge­ lenkten zweiten optischen Achse 11 ein Maß für den Win­ kel α, α′ zwischen der ersten optischen Achse der Autokollima­ tionskamera 1.2 und der Visierlinie 11 des Zielgerätes 26 ist.

Zur Erzeugung der zu messenden optischen Strahlen 2, 11 in einem annähernd parallen Abstand a können Projektoren 20, nicht dargestellte Laser oder sonstige Lichtquellen einju­ stiert werden.

Der in der Brennebene 44 der Autokollimationskamera 1.2 an­ geordnete Bildsensor stellt die Winkelabweichung der durch Strahlen aus den Lichtquellen 1.3, 20 erzeugten optischen Achsen 2, 11 in dem Abstand 15, 15′ durch elektrische Größen dar, wobei der vom zweiten Strahlenteiler 7 empfan­ gene Meßstrahl 11 gegenüber der ersten optischen Achse 2 den einstellbaren Punktjustierwinkel α, α′ bildet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1.0 eignet sich auch zur Überprüfung des Lotablaufs und Gleichlaufs des Waffensy­ stems 35 wie es die Fig. 11 bis 13 verdeutlichen.

Dazu sind folgende Bedingungen zu erfüllen:

• - die Autokollimationskamera 1.2 muß an der Waffenanlage 24, 25 so befestigt werden, daß sie auch bei Richtvorgän­ gen ihre Position relativ zur Waffenanlage 24, 25 nicht ändert,
• - der vom Meßstrahlprojektor 20 durch das Zielfernrohr 26 des Waffensystems gesandte Meßstrahl 11 muß auf den Strahlenteiler 7 am Tragarm 3 treffen; verläßt der Meß­ strahl 11 den Bereich des Strahlenteilers 7 muß dieser bei Richtbewegungen der Waffenanlage 24, 25 dem Meß­ strahl 11 nachgefahren werden.

Dazu ist das Vorrichtungsgehäuse 1.1 über die Flanschplat­ te 22 an dem Waffenrohr 24 oder der Waffenrohrblende 25 des Waffensystems 35 befestigt, wobei der auf den Tragarm 3 befindliche Strahlenteiler 7 auf die Visierlinie 11 der Zieleinrichtung 26, 26a eingestellt ist und bei einer Bewe­ gung der Waffenanlage 24, 25 um einen beliebigen Eleva­ tionswinkel γ ein Gleichlauffehlerwinkel 40 und ein Lotab­ lauffehlerwinkel 42 der Zieleinrichtungen 26, 26a relativ zu den Ausgangswinkeln 39, 41 des Gleichlaufs und Lotab­ laufs meßbar sind und die Visierlinie 11 durch einen Strahl einer vorbeschriebenen Lichtquelle 20 dargestellt ist.

Es sind dazu folgende Bewegungsabläufe erforderlich:

• - Das Waffenrohr 24 wird auf die für den Lotablauf- und Gleichlaufmessung vorgegebenen Ausgangserhöhungswinkel 39, 41 gebracht. Der Ausgangswinkel 39 für den Lotablauf beträgt bei den meisten Waffensystemen Null Grad Rohrer­ höhung. Der Tragarm 3 mit der Autokollimationskamera 1.2 wird mittels der Flanschplatte 22 an der Waffenanlage 24, 25 beispielsweise an der Waffenblende 25 oder an der Waffenwiege, so befestigt, daß der Referenzstrahl 2 der Autokollimationskamera 1.2 in etwa parallel zur opti­ schen Achse 11 der Zieleinrichtung 26 verläuft. Dazu werden die Winkelwerte 15, 15′ der Autokollimationska­ mera 1.2 angezeigt. Die relative Position der Autokolli­ mationskamera 1.2 zur Rohrseelenachse 32 darf sich bei einer Bewegung der Waffenanlage 24, 25 nicht verändern.
• - Die Polarkoordinaten des zweiten Strahlenteilers 7 müs­ sen in Abhängigkeit vom Rohrerhöhungswinkel γ der Waf­ fenanlage 24, 25 so verändert werden, daß der Meßstrahl 11 bei jeder spezifizierten Rohrerhöhung γ den Strahlen­ teiler 7 am Tragarm 3 trifft. Die Messung der Rohrerhö­ hung γ erfolgt mit der Referenzlibelle 30, die auf den Strahlengang 2 der Autokollimationskamera 1.2 justiert ist.

Die Steuerung und Auswertung der vorbeschriebenen Mes­ sungen erfolgt automatisch durch einen nicht dargestellten Mikroprozessor, beispielsweise einen dem Industriestandard entsprechenden Personalcomputer. Dieser Mikroprozessor übernimmt die Steuerung und Regelung aller Stellantriebe und das Auslesen der Autokollimationskamera 1.2, der Stel­ lung- und Weggeber sowie der Referenzlibellen 30, 33 und ermittelt die Meßwerte des Waffensystems 35. Während einer Messung kann die notwendige Kalibrierung gleichzeitig mit­ gemessen werden.

Die Genauigkeit des Meßsystems wird bestimmt durch die Eigenjustierung und die Auflösung der Autokollimations­ kamera 1.2, den Winkelfehler des Trippelspiegels 19 und der Strahlenteiler 6, 7 sowie die Eigenjustierung des Meß­ strahlprojektors 20. Der Eigenfehler der Autokollimations­ kamera 1.2 wird mit einem hochgenauen Trippelspiegel 19 im System ermittelt und als Korrekturgröße berücksichtigt. Die durch entsprechende Messung bekannten Winkelfehler der Strahlenteiler 6, 7 werden als Korrekturwerte in das Meßsy­ stem eingegeben und bei der Eigenjustierung des Systems berücksichtigt.

Die Winkelmessung in der Autokollimationskamera 1.2 kann einmal in der beschriebenen Weise durch ein optoelektroni­ sches Empfangsarray 14, aber auch in nicht dargestellter Weise durch einen bekannten Schwenkspiegelscanner mit opto­ elektronischer Detektorleiste oder durch Auswertung einer Videokamera erfolgen.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich eine hohe Genauigkeit der Messungen am Waffensystem 35 erzielen, die maßgeblich durch die Justiergenauigkeit der Einstellung der Autokollimationskamera 1.2 zum Waffensystem und der Ge­ nauigkeit der Einstellung des Meßstrahlprojektors 20 zur Zielmarke des Waffensystemzielfernrohres 26 bestimmt wird.

Bezugszeichenliste

 1.0 Vorrichtung
 1.1 Gehäuse
 1.2 Autokollimationskamera
 1.3 Projektor
 1.4 Objektiv
 1.5 Strahlenteiler
 2 optische Achse
 3 Tragarm
 4 Drehlager
 5 Drehwinkelgeber
 6 Strahlenteiler
 7 Strahlenteiler
 8 Feineinstellvorrichtung
 9 Tangential-Verschiebevorrichtung
10 Tangential-Geber
11 zweite optische Achse
12 Reflektionsstirnschicht
13 Polarisator
14 Array
15 Winkelablage
15′ Winkelablage
16 Drehantrieb
17 Antrieb
19 Trippelspiegel
20 Lichtquelle
21 Planspiegel
22 Flanschplatte
23 Dreheinrichtung
23a Drehantrieb
24 Waffenrohr
25 Waffenblende
26 Zieleinrichtung
26a Zieleinrichtung
27 Stativ
28 Höhenverstellvorrichtung
29 Nivelliervorrichtung
30 Libelle
31 Rohrmündung
32 Rohrseelenachse
33 Libelle
34 Vorrichtung
35 Waffensystem
36 Umschlagvorrichtung
39 Ausgangswinkel
40 Gleichlauffehlerwinkel
42 Lotablauffehlerwinkel
44 Brennebene
46 Durchstrahlpunkt
48 Durchstrahlpunkt
50 Meßstrahl

Claims (12)

1. Vorrichtung zur optischen Messung von Winkeln in zwei Koordinaten zwischen zwei annähernd parallel verlaufen­ den optischen Achsen (2, 11), wobei die erste optische Achse (2) von einer Autokollimationskamera (1.2) und die zweite optische Achse (11) von einer Visierlinie eines Zielgerätes (26) bestimmt wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) zur Erfassung der annähernd parallel verlaufenden optischen Achsen (2, 11) in einem variablen Abstand (c) ist ein mit einem Drehlager (4) verbundener und um die erste optische Achse (2) schwenkbarer Trag­ arm (3) mit jeweils einem dem Drehlager (4) und dem Tragarm (3) zugeordneten und um drei senkrecht zu­ einanderstehende Achsen (X, Y, Z) einstellbaren Strahlenteiler (6, 7) vorgesehen,
• b) ein Strahlenteiler (7) ist mit einer Verschiebevor­ richtung (9) zum Längsverschieben auf dem Tragarm (3) verbunden,
• c) der Abstand (15, 15′) in einer Brennebene (44) der Autokollimationskamera (1.2) zwischen einem Durch­ strahlpunkt (46) der ersten optischen Achse (2) und einem Durchstrahlpunkt (48) der durch die Strahlen­ teiler (6, 7) umgelenkten zweiten optischen Achse (11) ist ein Maß für den Winkel β zwischen der ersten optischen Achse der Autokollimationskamera (1.2) und der Visierlinie (11) des Zielgerätes (26),
• d) die Strahlenteiler (6, 7) enthalten je zwei schalt­ bare Reflektionsstirnschichten (12), die eingeschal­ tet einen von der Autokollimationskamera (1.2) er­ zeugten Meßstrahl (50) zur Autokollimationskamera (1.2) reflektieren und einen Abstand (a) in der Brennebene (44) erzeugen, der ein Maß für den dop­ pelten Verstellwinkel β zur Justierung der jeweili­ gen Strahlenteiler (6, 7) darstellt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Tragarmes (3) ein Drehantrieb (16) und zur Tangentialeinstellung des zweiten Strahlentei­ lers (7) ein weiterer Antrieb (17) vorgesehen ist, wo­ bei die Ist-Stellung des Tragarmes (3) durch einen Drehwinkelgeber (5) und die Ist-Stellung des zweiten Strahlenteilers (7) durch einen Tangentialweggeber (10) ermittelbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektionsstirnschichten (12) an den Strahlentei­ lern (6, 7) elektrisch schaltbar sind und aus Elektro­ chromenschichten oder aus LCD-Schichten bestehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektionsstirnschichten (12) Polarisationsschich­ ten mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen sind und die Autokollimationskamera (1.2) einen Polarisator (13) enthält, dessen Polarisationsrichtung veränderbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennebene (44) der Autokollimationskamera (1.2) ein opto-elektronischer Bildsensor angeordnet ist, der die Winkelabweichung der durch Strahlen aus Lichtquellen (1.3, 20) erzeugten optischen Achsen (2, 11) in dem Abstand (15, 15′) durch elektrische Signale darstellt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Tragarm (3) ein Trippelspiegel (19) befestigt ist, der den Meßstrahl (50) der Autokollimationskamera (1.2) parallel zu sich selbst zurückwirft, wodurch der Eigenfehler der Autokollimationskamera (1.2) durch Auswertung des Abstandes (a) des in der Brennebene (44) eintreffenden Meßstrahls (50) ermittelbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Tragarm (3), das Drehlager (4) und die Auto­ kollimationskamera (1.2) aufnehmendes Vorrichtungs­ gehäuse (1.1) für eine beliebige Trägerbefestigung mit einer Flanschplatte (22) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorrichtungsgehäuse (1.1) über die Flanschplatte (22) an einem Waffenrohr (24) oder einer Waffenrohr­ blende (25) eines Waffensystems (35) befestigt ist, wo­ bei der auf dem Tragarm (3) befindliche Strahlenteiler (7) auf die Visierlinie (11) einer Zieleinrichtung (26, 26a) eingestellt ist und bei einer Bewegung der Waffenanlage um einen beliebigen Elevationswinkel ein Gleichlauffehlerwinkel (40) und ein Lotablauf­ fehlerwinkel (42) der Zieleinrichtungen (26, 26a) relativ zu den Ausgangswinkeln (39, 41) des Gleich­ laufs und Lotablaufs meßbar sind, wobei die Visier­ linie (11) durch einen Strahl einer Lichtquelle (20) dargestellt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorrichtungsgehäuse (1.1) über die Flanschplatte (22) auf einem Stativ (27) befestigt ist, wobei das Stativ (27) eine durch einen Antrieb (23a) verstellba­ re Dreheinrichtung (23), eine Höhenverstelleinrichtung (28), eine Nivelliereinrichtung (29) und eine erste Quadrantenlibelle (30) enthält und auf einen Winkel­ sollwert einstellbar ist, der von einer zweiten Qua­ drantenlibelle (33) derartig vorgegeben wird, daß das Stativ (27) mit der Ausrichtung des Waffensystems (35) übereinstimmt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen in der Rohrmündung (31) des Waffenrohres (24) angeordne­ ten Planspiegel (21), der durch eine Umschlagmessung mit Hilfe der Autokollimationskamera (1.2) senkrecht zur Rohrseelenachse (32) einstellbar ist, wobei der reflektierte Meßstrahl (50) der Autokollimationskamera (1.2) die optische Verlängerung der Rohrseelenachse (32) darstellt und der Winkel β zwischen der optischen Achse der Autokollimationskamera (1.2) und der opti­ schen Verlängerung der Rohrseelenachse (32) auf Null einstellbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der auf der optischen Achse (2) der Autokollimations­ kamera (1.2) befindliche Meßstrahl durch eine Licht­ quelle (20), die im Rohr entlang der Rohrseelenachse ausgerichtet ist, gebildet wird.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßstrahl der an der Zieleinrichtung (26) des Waffensystems (35) befestigten Lichtquelle (20) entlang der Visierlinie (11) projiziert wird, wobei der vom zweiten Strahlenteiler (7) empfangene Meß­ strahl gegenüber der ersten optischen Achse (2) den einstellbaren Punktjustierwinkel α, α′ bildet.