DE8214650U1 - Photoelectric measuring device - Google Patents

Description

♦ « I · I ·♦ « I · I ·

- 1 DR. JOHANNES HEIDENHAIN GMBH 12. Mai 1982- 1 DR. JOHANNES HEIDENHAIN GMBH 12 May 1982

Lichtelektrische MeßeinrichtungPhotoelectric measuring device

Die Erfindung betrifft eine lichtelektrische Meßeinrichtung zur Bestimmung von Lageabweichungen eines Objekts gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1,The invention relates to a photoelectric measuring device for determining positional deviations of an object according to the preamble of claim 1,

Aus der DE-PS 20 23 265 ist eine lichtelektrische Meßeinrichtung zur Bestimmung der Lageabweichungen eines Objekts bekannt, bei der ein periodisch schwingender beleuchteter Spalt zum Erzeugen eines oszillierenden Lichtbündels zur Abtastung des zu messenden Objekts und ein optisches System zur Abbildung des am Objekt reflektierten oszillierenden Lichtbündels auf den schwingenden Spalt als Abtasteinheit vorgesehen sind. Der schwingende Spalt tastet in seiner Schwingungsebene die Lage des Spaltbildes periodisch ab, die ein Maß für die Lageabweichung des zu vermessenden Objekts darstellt. Zur Feststellung großer Lageabweichungen des zu messenden Objekts ist das Schwingsystem im Gesichtsfeld der Abbildungsoptik verschiebbar angeordnet und zur Ermittlung des VerschiebewegesFrom DE-PS 20 23 265 a photoelectric measuring device for determining the positional deviations of an object is known, in which a periodically oscillating illuminated slit for generating an oscillating light beam for scanning the object to be measured and an optical system for imaging the oscillating light beam reflected from the object onto the oscillating slit are provided as a scanning unit. The oscillating slit periodically scans the position of the slit image in its plane of oscillation, which represents a measure of the positional deviation of the object to be measured. To determine large positional deviations of the object to be measured, the oscillating system is arranged so that it can be moved in the field of view of the imaging optics and to determine the displacement path

mit einem Längenmsßsystein mechanisch gekoppelt·mechanically coupled with a length measuring system·

Bei dieser Meßeinrichtung ist der Spalt an einer schwingenden Saite befestigt. Dieses Schwingsystem bedarf zur Anregung eines elektromechanischen Oszillators und einer Amplitudenregelung mittels eines Geschwindigkeitssensors sowie eines Servosystems zur symmetrischen Einstellung des Schwingspaltes bezüglich der Normalen eines mit dem zu messenden Objekt verbundenen Spiegels durch die Mitte des Abbildungsobjektivs; ferner ist zur Ermittlung der Verschiebung des Schwingspaltes ein gesondertes Längenmeßsystem erforderlich.In this measuring device, the gap is attached to a vibrating string. This vibrating system requires an electromechanical oscillator to excite it and an amplitude control using a speed sensor as well as a servo system for symmetrical adjustment of the vibrating gap with respect to the normal of a mirror connected to the object to be measured through the center of the imaging lens; furthermore, a separate length measuring system is required to determine the displacement of the vibrating gap.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine lichtelektrische Meßeinrichtung der oben erwähnten Gattung anzugeben, die einen wesentlich vereinfachten Aufbau ohne Einbuße an MeßgenauigkeitThe invention is based on the object of specifying a photoelectric measuring device of the above-mentioned type, which has a significantly simplified structure without loss of measuring accuracy

t aufweist.t.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst.This object is achieved according to the invention by the characterizing features of claims 1 and 2.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit den vorgeschlagenen Maßnahmen ein© preisgünstige Meßeinrichtung mit großem Meßbereich und hoher Genauigkeit ermöglicht wird.The advantages achieved with the invention consist in particular in the fact that the proposed measures enable a low-cost measuring device with a large measuring range and high accuracy.

Vorteilhafte Weiterbildungen der·Erfindung entnimmt man den Unteransprüchen.Advantageous further developments of the invention can be found in the subclaims.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in derEmbodiments of the invention are described in the

- 3 Zeichnung näher erläutert.- 3 Drawing explained in more detail.

Es zeigen »Show it "

Figur 1 eine schematische Ansicht einer Meßeinrichtung nachFigure 1 is a schematic view of a measuring device according to

der Erfindungjthe inventionj

Figur 2 ein Diagramm mit Signalverläufen; Figure 2 shows a diagram with signal curves;

Figur 3-6 verschiedene Ausführungen von Spaltplatten mit MerkmalenFigure 3-6 different designs of split plates with features

der Erfindung undthe invention and

Figur 7 eine weitere Meßeinrichtung nach der Erfindung.Figure 7 shows another measuring device according to the invention.

In Figur 1 ist ©ine erfindungsgemäße Meßeinrichtung schematisch dargestellt. Auf einer transparenten Platte 1 3ind ein Spalt 2 einer lichtundurchlässigen Blende 3 und eine Teilung k aufgebracht. Der Spalt 2 wird mittels einer Lampe 5 über Linsen 6a, 6b und einen Strahlenteiler 7 beleuchtet. Das am Spalt 2 austretende Lichtbündel durchläuft ein Abbildungsobjektiv 8 und trifft auf f einen Planspiegel 9, der an einem nicht gezeigten, f zu messenden Objekt befestigt ist. Das am Plan- .Figure 1 shows a schematic representation of a measuring device according to the invention. A slit 2 of an opaque diaphragm 3 and a graduation k are applied to a transparent plate 1. The slit 2 is illuminated by a lamp 5 via lenses 6a, 6b and a beam splitter 7. The light beam emerging from the slit 2 passes through an imaging lens 8 and strikes a plane mirror 9 which is attached to an object (not shown) to be measured. The light beam on the plane mirror 9 is reflected by the light beam 11.

spiegel 9 reflektierte Lichtbündel durchläuft |mirror passes through 9 reflected light beams |

wieder das Abbildungsobjektiv 8 und wird in dessen ■ Brennebene abgebildet, in der sich der Spalt 2 befindet, der gleichzeitig als Abtastelement dient. ] Das den Spalt 2 wiederum durchsetzende Lichtbündsl wird vom Objektiv 6b, dem Strahlenteiler 7again the imaging lens 8 and is imaged in its ■ focal plane, in which the slit 2 is located, which also serves as a scanning element. ] The light beam passing through the slit 2 is again focused by the lens 6b, the beam splitter 7

und einer Linse 10 auf ein Photoelement 11 gewor- iand a lens 10 onto a photoelement 11

fen, das zur Auswertung der sich während der Ab- 1fen, which is used to evaluate the data that have been collected during the

tastung ergebenden Lichtstromänderungen dient. §luminous flux changes resulting from scanning. §

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Die Teilung k wird lichtelektrisch mit Hilfe einer Abtastplatte 12, auf der mindestens ein der Teilung k entsprechendes Teilungsfeld vorhanden ^l ist, sowie mit einer entsprechenden Anzahl von Photoelementen 13 abgetastet; die Teilung k und die Abtastplatte 12 werden von der Lampe 5 über einen Spiegel lh beleuchtet.The graduation k is scanned photoelectrically by means of a scanning plate 12 on which at least one graduation field corresponding to the graduation k is present ^l , and by means of a corresponding number of photoelements 13; the graduation k and the scanning plate 12 are illuminated by the lamp 5 via a mirror lh .

Die Normale zum Planspiegel 9 schließt mit der optischen Achse 15 des Autokollimators einen Winkel IP ein. Zur Bestimmung dieses Winkels (P ist die transparente Platte 1 mit dem Spalt 2 und der Teilung h senkrecht oder schräg zur Richtung des Spaltes 2 verschiebbar angeordnet. Bei der Verschiebung der Platte 1 in Richtung &khgr; gibt es eine bestimmte Lage X₁, in der die Lage des Spaltes 2 mit der Lage des in der Brennebene des Abbildungsobjektivs 8 erzeugten Spaltbildes übereinstimmt und das reflektierte Lichtbimdel über * den Strahlenteiler 7 auf das Photoelement 11 fallen kann» gleichzeitig bewirkt diese Verschiebung eine Modulation des auf das Photoelement 13 fallenden Lichtstroms. Das periodische Ausgangssignal S₂ des Photoelements 13 wird in bekannter Weise ausgewertet und einem nicht gezeigten Zähler zugeführt.The normal to the plane mirror 9 forms an angle IP with the optical axis 15 of the autocollimator. To determine this angle (P), the transparent plate 1 with the slit 2 and the division h is arranged so that it can be moved perpendicularly or obliquely to the direction of the slit 2. When the plate 1 is moved in the direction &khgr; there is a certain position X ₁ in which the position of the slit 2 corresponds to the position of the slit image produced in the focal plane of the imaging lens 8 and the reflected light image can fall onto the photoelement 11 via * the beam splitter 7. At the same time, this displacement causes a modulation of the light flux falling on the photoelement 13. The periodic output signal S ₂ of the photoelement 13 is evaluated in a known manner and fed to a counter (not shown).

Gemäß Figur 2 kann aus dem Ausgangssignal S₁ des Photoelements 11 und dem Ausgangssignal S„ dos Photoelements 13 bei der Verschiebung der Platte 1 in Richtung &khgr; die Lage X₁ des Spaltbildes aus der Beziehung x. - z. · C ermittelt werden, wobei z, die Anzahl der Hell-Dunkelperioden des Photoelements 13 und C die Gitterkonstante der Teilung h bedeuten. Der gesuchte Winkel ist dann mit According to Figure 2, the position X ₁ of the slit image can be determined from the output signal S ₁ of the photoelement 11 and the output signal S" of the photoelement 13 when the plate 1 is displaced in the direction x from the relationship x - z · C, where z is the number of light-dark periods of the photoelement 13 and C is the grating constant of the division h . The angle sought is then given by

*■ *■·**■ *■·*

(i = arctan &KHgr;-,/f (f = Brennweite des Abbildungsobjektivs 8) gegeben; für kleine Winkel kann (i = arctan &KHgr;-,/f (f = focal length of the imaging lens 8) is given; for small angles

UJ = x-'/f = Z₁ · C/f gesetzt werden. Die Brennweite f und die Gitterkonstante C werden zweckmäßig so gewählt, daß ein Zählschritt des Zählers dem gewünschten Meßschritt des Winkels &Dgr;(&iacgr; entspricht: Af= C/f. Gegebenenfalls können durch eine Unterteilung der Periode der Teilung h nach bekannten Verfahren um den Faktor n, beispielsweise durch Anordnung mehrerer zueinander phasenversetzter Abtastfelder auf der Abtastplatte 12 und zugeordneter Photoelemente kleinere Meßschritte erzielt werden: &Dgr;&iacgr;&rgr;= C/n«f. Die Nuliposition &khgr; der Meßgröße &khgr; kann durch Abtastung einer der Teilung h zugeordneten Referenzmarke 16 auf der Platte 1 mittels eines nicht gezeigten Photoelements und, Auswertung des Ausgangssignals S^ dieses Photoelements gewonnen oder reproduziert werden.UJ = x-'/f = Z ₁ · C/f. The focal length f and the grating constant C are expediently selected so that one counting step of the counter corresponds to the desired measuring step of the angle Δ(λ: Af= C/f. If necessary, smaller measuring steps can be achieved by subdividing the period of the graduation h by a factor of n according to known methods, for example by arranging several scanning fields on the scanning plate 12 and associated photoelements that are offset in phase with one another: Δλ= C/n«f. The zero position x of the measured quantity x can be obtained or reproduced by scanning a reference mark 16 assigned to the graduation h on the plate 1 by means of a photoelement (not shown) and evaluating the output signal S^ of this photoelement.

Gemäß Figur 3 ist die transparente Platte 1 mit dem Spalt 2, der Teilung h und der Referenzmarke auf einem Träger 17 befestigt, der in einem Rahmen mittels Kugeln 19 linear geführt ist« Die Bewegung der Platt© 1 in Richtung &khgr; senkrecht zur Längser-Streckung des Spaltes 2 erfolgt oszillierend mit Hilfe eines Motors 20 mit einem Exzenter 21, der den Träger 17 beaufschlagt.According to Figure 3, the transparent plate 1 with the gap 2, the division h and the reference mark is fastened to a carrier 17 which is linearly guided in a frame by means of balls 19. The movement of the plate 1 in the direction x perpendicular to the longitudinal extension of the gap 2 takes place in an oscillating manner with the aid of a motor 20 with an eccentric 21 which acts on the carrier 17.

Nach Figur k ist eine Platte I₁ mit einem Spalt 2._t einer Teilung ^₁ und einer Referenzmarke 1O₁ auf einem Träger 17h befestigt; die Platte I₁ erfährt mittels eines Motors 2O₁, einer vom Motor 2O₁ angetriebenen Kurbel 22₁ und zweier umlaufenderAccording to Figure k , a plate I ₁ with a gap 2. _t of a division ^ ₁ and a reference mark 1O ₁ is fixed on a support 17h; the plate I ₁ is moved by means of a motor 2O ₁ , a crank 22 ₁ driven by the motor 2O ₁ and two rotating

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3030

-&ogr;Schwingen 23- eine zweidimensional periodische translatorisehe Bewegung in x- und y-Richtung eines vorgegebenen Koordinatensystems. Die Schwingen 23. besitzen die gleiche Länge wie die Kurbel 22₁ und sind parallel zu dieser angeordnet; die Schwingen 23^ und die Kurbel 22 sind am Träger 17« angelenkt.-&ogr;Swings 23- a two-dimensional periodic translatory movement in the x and y directions of a given coordinate system. The swings 23 have the same length as the crank 22 ₁ and are arranged parallel to it; the swings 23 ^ and the crank 22 are articulated on the carrier 17«.

Nach Figur 5 ist eine Platte 1₂ mit zwei senkrecht zueinander verlaufenden Spalten 2', 2.", einer Teilung k„ und einer Referenzmarke 16_? auf einem Träger 17₂ befestigt, der in einem Rahmen 18₂ &tgr;&eegr;&Lgr; t + ol s TCti**o1 &tgr;&iacgr; ICJ 1-InAQVt &ogr;·&lgr;»-#*&igr;5>» *·+· 4 &ogr; +· T>4 ä T 4 &ngr;» &bgr;»&ogr;··*_ According to Figure 5, a plate 1 ₂ with two mutually perpendicular columns 2', 2.", a division k" and a reference mark 16 _? is fastened to a carrier 17 ₂ which is mounted in a frame 18 ₂ &tgr;&eegr;&Lgr; t + ol s TCti**o1 &tgr;&iacgr; ICJ 1-InAQVt &ogr;·&lgr;»-#*&igr;5>» *·+· 4 &ogr; +· T>4 ä T 4 &ngr;» &bgr;»&ogr;··*_

™— ■* «* — — » -1»—_O —.—.- — ? _,, _ _—..*..■*■**&.■. t-, -WA U.AAA «* .kW W ■ 4^.&. U .■_/_&. &Lgr;1U C* Jb ⁼ führung der Platte 1„ erfolgt unter einem Winkel TT/h zu einem vorgegebenen x, y-Koordinatensystem oszillierend mit Hilfe eines Motors 20_, einer Kurbel 22₂ und einer Pleuelstange 24_, die am Träger 17_ angelenkt ist. Der Spalt 2 « verläuft in Richtung &khgr; und der Spalt 2₂«' in Richtung y des Koordinatensystems, so daß die Spalte 2'_t 2·¹ bei der Verschiebung der Platte 1„ nacheinander schräg zu ihrer Richtung durch die optische Achse der Meßeinrichtung wandern. Mittels der Teilung 4„ und der Referenzmarlce 16_ wird die Bewegung dev beiden Spalte S₃ ¹, ² ₂'' £^emes3en» so daß die Winkellage d6s mit dem zu messenden Objekt verbundenen Planspiegels in den beiden Koordinatenrichtungen ermittelt werden kann.™— ■* «* —— » -1»— _O —.—.- — ? _,, _ _— ..*..■*■**&.■. t-, -WA U.AAA «* .kW W ■ 4^.&. U .■_/_&. &Lgr;1U C* Jb ⁼ guidance of the plate 1„ takes place at an angle TT/h to a predetermined x, y coordinate system in an oscillating manner with the aid of a motor 20_, a crank 22 ₂ and a connecting rod 24_ which is hinged to the carrier 17_. The gap 2 « runs in the direction &khgr; and the slit 2 ₂ «' in the direction y of the coordinate system, so that when the plate 1" is displaced, the slits 2' _t 2· ¹ move one after the other at an angle to their direction through the optical axis of the measuring device. The movement of the two slits S ₃ ¹ , ² ₂ '' £ is ^measured by means of the graduation 4" and the reference mark 16_, so that the angular position d6s of the plane mirror connected to the object to be measured can be determined in the two coordinate directions.

Gemäß Figur 6 ist eine Platte 1_ mit zwei senkrecht zueinander verlaufenden Spalten 2 ' _s 2 ·' aufAccording to Figure 6, a plate 1_ with two perpendicular columns 2 ' _s 2 ·' is

J 3 einem Träger 17^ befestigt und erfährt mittels eines Motors 20„, einer vom Motor 20„ angetriebenem Kurbel 22„ und zweier umlaufender Schwingen 23_J 3 is attached to a carrier 17^ and is moved by means of a motor 20", a crank 22" driven by the motor 20" and two rotating rockers 23_

eine zweidimensional periodische translatorische Bewegung in x- und y-Richtung eines vorgegebenen Koordinatensystems. Die Schwingen 23., besitzen die gleiche Länge wie die Kurbel 22„ und sind parallel zu dieser angeordnet; die Schwingen 23~ und die Kurbel 22„ sind am Träger 17« angelenkt. Dem Spalt 2 · sind auf der Platte 1„ eine Teilung h* mit einer Referenzmarke 16„* und dem Spalt 2 ·' eine Teilung k^^ti mit einer Referenzmarke 16 '· zugeordnet. Der Spalt 2 ' verläuft in Richtung &khgr; und der Spalt 2 · ' in Richtung y des Koordinatensystems, so daß die Spalte 2 ' _; 2 ·· bei der translatorischen Verschiebung der Platte 1„ in x- und y-Richtung nacheinander quer zu ihrer Richtung durch die optische Achse der Meßeinrichtung wandern. Mittels der Teilungen 4 · ^o' ' ^un(ä der zugehörigen Refsrsnzmarksn 1&oacgr; ', To '' werden die Bewegungen der beiden Spalte ²o'» ²O¹¹ gemessen, so daß die Winkellage des mit dem zu messenden Objekt verbundenen Planspiegels in den beiden Koordinatenrichtungen ermittelt werden kann.a two-dimensional periodic translational movement in the x and y directions of a given coordinate system. The rockers 23., have the same length as the crank 22" and are arranged parallel to it; the rockers 23~ and the crank 22" are articulated on the carrier 17". The gap 2 · is assigned a division h* with a reference mark 16"* on the plate 1" and a division k^ ^ti with a reference mark 16 '· is assigned to the gap 2 ·'. The gap 2 ' runs in the direction &khgr; and the gap 2 · ' in the direction y of the coordinate system, so that the gaps 2 '_; 2 ·· move one after the other transversely to their direction through the optical axis of the measuring device during the translational displacement of the plate 1" in the x and y directions. By means of the divisions 4 · ^o'' ^and( ä of the corresponding reference marks 1&oacgr;', To '' the movements of the two slits ² o'» ² O ¹¹ are measured, so that the angular position of the plane mirror connected to the object to be measured can be determined in the two coordinate directions.

In Figur 7 ist eine Meßeinrichtung gezeigt, bei der in einem Gehäuse 25 ein Kollimatorrohr 26 als Lichtsender und zwei Kollimatorfernrohre 27, 28 als Lichtempfänger vorgesehen sind. Senkrecht zum Lichtsender 26 und zu den beiden Lichtempfängern 27, 28 ist eine transparente Platte 1. im Gehäuse auf einen Träger 17ji, angeordnet, die mittels eines im Gehäuse 25 vorgesehenen Motors 20., einer vom Motor 20j_t angetriebenen Kurbel 22. und zweier umlaufender Schwingen 23^ eine zweidimensionale periodische translatorische Bewegung in x- und y-Richtung eines vorgegebenen KoordinatensystemsFigure 7 shows a measuring device in which a collimator tube 26 as a light transmitter and two collimator telescopes 27, 28 as light receivers are provided in a housing 25. A transparent plate 1 is arranged perpendicular to the light transmitter 26 and the two light receivers 27, 28 in the housing on a carrier 17, which, by means of a motor 20 provided in the housing 25, a crank 22 driven by the motor ₂₀ , and two rotating rockers 23, performs a two-dimensional periodic translational movement in the x and y directions of a predetermined coordinate system.

erfährt. Die Schwingen 23j, besitzen die gleiche Länge wie die Kurbel 22. und sind parallel zu dieser angeordnet; die Schwingen 23j, und die bei 22r sind am Träger 17j, angelenkt. Auf der Platte 1t sind ein erstes Paar eines Sendespaltes 29' und eines Empfangsspaltes 29'' und ein zweites Paar eines Sendespaltes 30' und eines Empfangsspaltes 30'· angeordnet; die Spalte 29', 29'* verlaufen zueinander fluchtend in Richtung &khgr; und die Spalte. 30', 30¹¹ zueinander fluchtend in Richtung y des Koordinatensystems. Den Spalten 29", 29·' ist auf der Platte 1^ eine Teilung k^* mit einer Referenzmarke i6r' und den Spalten 30', 30'' eine Teilung V^{1 milfc} einer Referenzmarke i6r' ' zugeordnet.The rockers 23j, have the same length as the crank 22. and are arranged parallel to it; the rockers 23j, and those at 22r are hinged to the carrier 17j,. A first pair of a transmitting slit 29' and a receiving slit 29'' and a second pair of a transmitting slit 30' and a receiving slit 30'· are arranged on the plate 1t; the slits 29', 29'* are aligned with one another in the direction &khgr; and the slits 30', 30 ¹¹ are aligned with one another in the direction y of the coordinate system. The slits 29", 29·' on the plate 1^ are assigned a division k^* with a reference mark i6r' and the slits 30', 30'' are assigned a division V ^{1 milfc} with a reference mark i6r''.

Die Sendespalte 29' _t 30' werden im Kollimatorrohr Z6 von einer Lampe 5&lgr; über eine Linse 31 beleuchtet; die an den Sendespalten 29', 30' aus-1 tretenden Lichtbündel treffen über ein Objektiv 32 auf einen am zu messenden Objekt befestigten Planspiegel (nicht dargestellt). Das vom Planspiegel reflektierte Lichtbündel des Sendespaltes 29^! wird über ein Abbildungsobjektiv 33 im Kollimatorfernrohr 27 auf den Empfangsspalt 29'· und das vom Planspiegel reflektierte Lichtbündel des Sendespaltes 30' über ein Abbildungsobjektiv Jh im Kollimatorfernrohr 28 auf den Empfangsspalt 30" abgebildet. Das den Empfangsspalt 29·' durchsetzende Lichtbündel wird in nicht gezeigter Weise von einer Linse auf ein Photoelement und das den Empfangs- ■ spalt 30'· durchsetzende Lichtbündel von einer Linse 35 auf ein Photoelement 36 gesammelt. The transmitting slits 29' _and 30' are illuminated in the collimator tube Z6 by a lamp 5λ via a lens 31; the light beams emerging from the transmitting slits 29', 30' strike a plane mirror (not shown) attached to the object to be measured via an objective 32. The light beam of the transmitting slit 29' and 30' reflected by the plane mirror is reflected by the plane mirror ^. is imaged via an imaging lens 33 in the collimator telescope 27 onto the receiving slit 29'· and the light beam of the transmitting slit 30' reflected by the plane mirror is imaged via an imaging lens Jh in the collimator telescope 28 onto the receiving slit 30". The light beam passing through the receiving slit 29·' is collected by a lens onto a photoelement in a manner not shown and the light beam passing through the receiving slit 30'· is collected by a lens 35 onto a photoelement 36.

— 9 ——9—

Die Teilung 4t¹ wird mittels einer Abtastplatte 12^ und eines Photoelements 13/, abgetastet; die Teilung '♦· ' und die Abtastplatte 12. werden von einer lichtem! t tierenden iliode 37 beleuchtet. Die Abtastung der Teilung **/,'' erfolgt mit analogen, nicht gezeigten Mitteln. Mittels der Teilungen k^·, ^¹¹ und der zugehörigen Referenzmarken i6r^f, ibr^if werden die Bewegungen der Spaltpaare 29', 29¹¹J 30', 30'' gemessen, so daß die Winkellage des Planspiegels um zu den Spaltpaaren 29', 29''; 30't 30'' parallele Achsen in den beiden Koordinatenrichtungen ermittelt werden kann»The graduation 4t ¹ is scanned by means of a scanning plate 12^ and a photoelement 13/,; the graduation '♦· ' and the scanning plate 12. are illuminated by a light emitting diode 37. The scanning of the graduation **/,'' is carried out by analog means, not shown. The movements of the slit pairs 29', 29 ¹¹ J 30', 30'' are measured by means of the graduations k^ ·, ^ ¹¹ and the associated reference marks i6r ^f , ibr ^if , so that the angular position of the plane mirror about axes parallel to the slit pairs 29', 29'';30't30'' can be determined in the two coordinate directions.

Die Spalte 29', 29·' bzw. die Spalte 30', 30'' können auch jeweils aus einem einzigen Spalt bestehen. Columns 29', 29·' and columns 30', 30'' can also each consist of a single column.

Die Spalte 2, 29, 30 sowie die zugehörigen Teilungen h und Referenzmarken 16 auf der transparenten Platte 1 werden durch Aufdampfen einer lichtundurchlässigen Schicht auf die Platt© 1 und durch nachfolgende Strukturierung dieser Schicht auf photolithographischem Wege erzeugt .The gaps 2, 29, 30 as well as the associated graduations h and reference marks 16 on the transparent plate 1 are produced by vapor deposition of an opaque layer onto the plate 1 and by subsequent structuring of this layer by photolithography.

Die Meßeinrichtung nach Figur 7 ist bei Ausführungen mit großem Meßbereich besonders vorteilhaft, weil der Gleichstromanteil des Signals S₁, der durch die Reflexion an der Rückseite der Platte 1 und der spaltbildenden Schicht entsteht, weitgehend ausgeschaltet wird.The measuring device according to Figure 7 is particularly advantageous in designs with a large measuring range because the direct current component of the signal S ₁ , which is caused by the reflection on the back of the plate 1 and the gap-forming layer, is largely eliminated.

Claims (1)

TTTTTT AnsprücheExpectations 1.) Lichtelektrische Meßeinrichtung zur Bestimmung von Lageabweichungen eines Objekts mit wenigstens einem beleuchteten Spalt und einem Objektiv zur Erzeugung eines Lichtbündeis zur Abtastung des zu messenden Objekts und zur Abbildung des am Objekt reflektierten Lichtbündels auf den beleuchteten Spalt als Abtastelement, bei der die Lage des Spaltes, in der das Spaltbild mit dem Spalt zusammenfällt, ein Maß für die Lageabweichung des Objektes darstellt und der Spalt meßbar verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Spalt (2) mit einer Meßteilung (4) fest verbunden ist, die von einer Abtasteinheit (5, 12, I3) zur Messung der Verschiebung des Spaltes (2) abgetastet wird'«1.) Photoelectric measuring device for determining positional deviations of an object with at least one illuminated slit and an objective for generating a light beam for scanning the object to be measured and for imaging the light beam reflected on the object onto the illuminated slit as a scanning element, in which the position of the slit, in which the slit image coincides with the slit, represents a measure of the positional deviation of the object, and the slit is arranged in a measurably displaceable manner, characterized in that at least one slit (2) is firmly connected to a measuring graduation (4) which is scanned by a scanning unit (5, 12, 13) for measuring the displacement of the slit (2)'« 2.) Lichtelektrische Meßeinrichtung zur Bestimmung von Lageabweichungen eines Objektes, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein beleuchteter Sendespalt (29', 30') und ein Objektiv (32) zur Erzeugung eines Lichtbündels zur Abtastung des zu messenden Objektes und wenigstens ein weiteres Objektiv (33» 3*0 zur Abbildung des am Objekt reflektierten Lichtbündels auf wenigstens einen Empfangsspalt (29··, 3O¹¹) als Abtastelement vorgesehen und der Sendespalt (29¹, 30') und der Empfangsspalt (29·', 3O^IV) zueinander fluchtend und meßbar verschiebbar angeordnet sind, wobei die Lage des Empfangsspaltes (29¹¹, 30'·),2.) Photoelectric measuring device for determining positional deviations of an object, characterized in that at least one illuminated transmitting slit (29', 30') and an objective (32) for generating a light beam for scanning the object to be measured and at least one further objective (33» 3*0 for imaging the light beam reflected on the object onto at least one receiving slit (29··, 30 ¹¹ ) are provided as a scanning element and the transmitting slit (29 ¹ , 30') and the receiving slit (29·', 30 ^IV ) are arranged in alignment with one another and are measurably displaceable, the position of the receiving slit (29 ¹¹ , 30'·), in der das Sendsspaltbild mit dem Empfangsspalt (29¹¹» 3O¹¹) zusammenfällt, ein Maß für die Lageabweiehung des Objekts darstellt, tmd daß die Spalte (29", 29·^!, 30«, 30«')mit einer Meßteilung (²^¹, ²^'') ^fest verbunden sind, «jiie von einer Abtasteinheit (12. , 13j,» 31) zur Messung der Verschiebung der Spalte (29¹, 29·', 30», 30·') abgetastet wird.in which the transmitting slit image coincides with the receiving slit (29 ¹¹ » 30 ¹¹ ), represents a measure of the positional deviation of the object, and that the slits (29", 29· ^! , 30«, 30«') are ^firmly connected to a measuring graduation ( ² ^ ¹ , ² ^'') which is scanned by a scanning unit (12. , 13j,» 31) for measuring the displacement of the slits (29 ¹ , 29·', 30», 30·'). 3·) Meßeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (2, 29, 30) und die Meßteilung (h) gemeinsam auf einer transparenten Platts (i) aufgebracht sind=3·) Measuring device according to claim 1 and 2, characterized in that the gap (2, 29, 30) and the measuring graduation (h) are applied together on a transparent plate (i)= **·) Meßeinrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dab die Platte (1) .quer oder schräg zur Längserstreckung des Spaltes (2, 29, 30) verschiebbar ist.**·) Measuring device according to claim 3» characterized in that the plate (1) is displaceable transversely or obliquely to the longitudinal extension of the gap (2, 29, 30). 5·) Meßeinrichtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (i) mit einem Spalt (2) und einer Teilung (h) eine eindimensionale periodische translatorische Bewegung senkrecht zur Längserstreckung des Speltes (2) erfährt.5·) Measuring device according to claim k, characterized in that the plate (i) with a gap (2) and a division (h) undergoes a one-dimensional periodic translational movement perpendicular to the longitudinal extension of the gap (2). 6.) Meßeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (I₁) mit einem Spalt (2..) und einer Teilung (^₁) eine kreisende Bewegung erfährt.6.) Measuring device according to claim 4, characterized in that the plate (I ₁ ) with a gap (2..) and a division (^ ₁ ) undergoes a circular movement. - 12 -- 12 - 7·) Meßeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (1_O) mit zwei senkrecht zueinander verlaufenden Spalten (2₂'₍ ²O¹') ^und einer schräg zu den Spalten (^Z2* ' ²2*') verlaufenden Teilung (^₂) ^e:*-^ne eindimensionale periodische translatorische Bewegung schräg zu den Spalten (2'_t 2 '') erfährt.7·) Measuring device according to claim 4, characterized in that the plate (1 _O ) with two mutually perpendicular columns (2 ₂ ' ₍ ² O ¹ ') ^and a division (^ ₂ ) ^{e :} *- running obliquely to the columns ⁽ 2' t 2 '') experiences ^{a one} -dimensional periodic translational movement obliquely to the columns (2' _t 2 ''). 8.) Meßeinrichtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (1„) mit zwei senkrecht zueinander verlaufenden Spalten (2 ·, 2„^fl) und zwei zugeordneten Teilungen (4„·, 4-¹¹) eine kreisende Bewegung erfährt.8.) Measuring device according to claim k, characterized in that the plate (1") with two mutually perpendicular columns (2 ·, 2" ^fl ) and two associated graduations (4"·, 4- ¹¹ ) undergoes a circular movement. 9,) Meßeinrichtung nach Anspruch h_t dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (&kgr;) mit einem ersten Paar eines Sendespaltes (29¹) und eines Empfangsspaltes (29¹¹) und einem zweiten Paar eines Sendespaltes (30') und eines Empfangsspaltes (30'")» die senkrecht zueinander verlaufen, und mit zwei zugeordneten Teilungen (^/,'t **&lgr;^::) eine kreisende Bewegung erfährt.9,) Measuring device according to claim _t , characterized in that the plate (&kgr;) with a first pair of a transmitting slit (29 ¹ ) and a receiving slit (29 ¹¹ ) and a second pair of a transmitting slit (30') and a receiving slit (30'")» which run perpendicular to each other, and with two associated graduations (^/,'t **&lgr; ^:: ) experiences a circular movement. 10.) Meßeinrichtung nach Anspruch k_f dadurch gekennzeichnet, daß die Platte mit einem ersten Paar eines Sendespaltes und eines Empfangsspaltes und einem zweiten Paar eines Sendespaltes und eines Empfangsspaltes, die senkrecht zueinander verlaufen, und mit einer schräg zu den Spalten verlaufenden Teilung eine eindimensionale periodische translatorische Bewegung schräg zu den Spalten erfährt·10.) Measuring device according to claim k _f , characterized in that the plate with a first pair of a transmitting slit and a receiving slit and a second pair of a transmitting slit and a receiving slit, which run perpendicular to each other, and with a division running obliquely to the slits, experiences a one-dimensional periodic translational movement obliquely to the slits. - 13 -- 13 - 11.) Meßeinrichtung nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßteilung (4) eine Referenzmarke (16) auf der Platte (1) zugeordnet ist.11.) Measuring device according to claims 1 - 3, characterized in that the measuring graduation (4) is assigned a reference mark (16) on the plate (1).