ČeskoslovENSKÁ socIALISTICKÁ REPUBLIKAvyloženo 15. února 1961

PATENTNÍ spis č. 100531Právo k využití vynálezu přísluší státu podle 3 odst. 6 zák. . 54/1957 Sb.

Dr. RUDOLF LEHMANN, BERLINGRÜNAU, Ing.: ARTHUR WIEMER, SCHULZENDORFTELTOW, Ing. HANS ENDERT, ZEUTHENMARK, Ing. HANS BECKER,

BERLINKARLSHORST (NDR)

Způsob a zařízení k měření délek a úhlů

Přihlášeno 17. listopadu 1959 (PV 6607-59) Platnost patentu od 17. listopadu 1959

Vynález se týká způsobu a zařízení k měření délek a úhlů jakož i k řízení pohybu strojů, například obráběcích, pomocí přesných měřítek, přičemž optickými prostředky jsou vytvářena zapojení světlotma, tvořící podklad impulsů, sloužících k počítání délkových prvků.

K měření délek je znám velký počet různých měřicích způsobů. Starší způsoby používají obvykle posuvu stupnice oproti značce, přičemž měřená hodnota bývá většinou odečítána subjektivně. Při po

užívání těchto způsobů působí zvlášť nepříznivě chyby dělení stupnice, které je nutno nepohodlně vyrovnávat korekčními tabulkami. Dále mohou nastávat náhodné chyby osobním vlivem pozorovatele, změnami .

osvětlení stupnice a jinými vlivy.

V novější době byly navrženy způsoby, při nichž se délky měří s použitím mřížek nebo přesných měřítek. Při těchto způsobech je měřicí zařízení uspořádáno tak, že se v něm posouvá pohyblivá mřížka oproti nehybné mřížce stejného dělení nebo oproti nehybné štěrbině. . Jsou-li mřížky umístěny tak těsně u sebe, že se i téměř dotýkají, pak, může podle vzájemné polohy čárek dělení obou mřížek světlo mříž

kovou soustavou procházet nebo je jí zacloňováno. Při. vzájemném po

hybu obou mřížek se tedy získá optické zapojení světlotma. Tím se : měřená délka rozdělí v malé délkové prvky, jejichž velikost odpovídá

vydáno 15. srpna 1961

2 100531

vzdálenosti čarek mřížky. Na základě počítání počtu délkových prvků, které odpovídají uražené délce, lze učinit výrok o délce měřené vzdálenosti. Přitom se délkové prvky udržují volbou malé vzdálenosti čárek, . popřípadě malé štěrbiny (konstanta dělení) pokud možno malé. .

Jeden ze známých měřicích způsobů tohoto druhu používá např. jemných ohybových mřížek, které jsou postaveny ne zcela rovno

běžně. Tím vzniká interferenční zjev moiré, jehož světlé a tmavé

proužky se posouvají kolmo ke směru pohybu mřížek. Vznikající moirémá při tomto způsobu sklon ke skákání, což je způsobováno periodickými chybami dělení a malými nepravidelnostmi vedení.

Všechny mřížkové způsoby mají však jednu nevýhodu. K dosažení malých délkových prvků se používá pokud možno malé konstanty dě. lení, což opět vyžaduje malou vzájemnou vzdálenost mřížek. Tato malá vzdálenost mřížek pak způsobuje snadné poškození a opotřebení mřížek. Majíli být odstraněna poškození dělení mřížek, je nutno zvolit větší mřížkové konstanty.,Jinou možností k vyhnutí se velmi malé vzdálenosti mezi mřížkami

je uspořádání pptiky mezi nehybnou mřížkou nebo štěrbinou a pohyb

livou mřížkou. Touto optikou se zobrazuje štěrbina nebo čárky mřížky na pohyblivé mřížce, uspořádané ve větší vzdálenosti. Takové uspořádání musí být provedeno konstruktivně podstatně stabilní, ježto pak by vzájemná poloha rozhodujících ústrojí byla nejistá. Kromě toho je

přitom nutná přesná korekce optické zobrazovací chyby, což je možné

pouze při použití velmi hodnotných optických soustav.

Všechny dosud známé soustavy vyžadují k vyvozování světelných impulsů přídavně k pohyblivé mřížce nebo přesnému měřítku ještě druhou mřížku nebo štěrbinu. Při tomto způsobu se nejmenší délkový prvek, bezprostředně oznamovaný zapojením světlotma, rovná konstantě dělení přesného měřítka.

Úkolem vynálezu je odstranění těchto závad a vytvoření zařízení k měření délek optickým zapojením světlotma, které by pracovalo s pouze jedním přesným měřítkem a u kterého by nejmenší bezprostředně oznamovaný délkový prvek byl menší než konstanta dělení přesného měřítka, které přitom může být buď průsvitné a prosvěcováno, nebo neprůsvitné a osvětlováno dopadajícím světlem,

. Podle vynálezu se toho dosáhne tím, že přesné měřítko, spojené pevně s pohybující se částí zařízení, například měřicím dotykem nebo saněmi, se přemění procházejícím nebo dopadajícím světlem ve svítící předmět. Tento předmět se pak zobrazuje vhodnou zobrazovací soustavou ve stejné velikosti opět bez paralaxy na libovolném místě přesného měřítka. Při koincidenci světlých míst obrazu se světlými místy přesného měřítka vyplývá hodnota světla, při koincidenci světlých míst obrazu s tmavými místy přesňého měřítka hodnota tmy. Při posouvání přesného

měřítka se posouvá jeho obraz v opačném směru stejnou rychlostí, takže při posuvu o jednukonstantu dělení vznikají dvěkoincidenční polohy (hodnoty světlotma). To značí, že jedné konstantě dělení odpovídají dva bezprostředně oznamované délkové prvky. Hodnoty světlotma jsou přejímány fotočlánkem, přeměňovány

jím v elektrické impulsy a jako tyto impulsy počítány. Uvedeného ře

šení lze použít jak pro přímá, tak i kruhová dělení. . -

Délkové prvky, jež jsou takto, k disposici k měření, jsou sice v poměru ke konstantě dělení při tomto způsobu jen poloviční oproti způsobům známým, avšak ve mnohých případech je zapotřebí ještě jemnějšího rozdělení. Toho lze při použití způsobu podle, vynálezu dosáhnout zvlášť jednoduše tím, že v zobrazujícím průběhu s paprsků se posouvá nebo sklápí vhodné optické ústrojí, například hranol nebo

100

110

----- .

zrcadlo, až se opět dosáhne koincidence. Tímto způsobem se zachytí při měření délky i zbývající zlomek délkového prvku. Posuv nebo sklopení optického ústrojí se po zvětšení, například pákovým převodem, měří opět použitím shora popsaného způsobu podle vynálezu. Tím se dosáhne ve srovnání s dosud známými způsoby, že při stejné konstantě dělení se ukazovací přesnost zařízení zdvojnásobí, poškození

přesného měřítka těsně s ním sousedícím srovnávacím měřítkem se

znemožní, požadavky na přesnost vedení měřítka jak pokud jde o přímost vedení, tak i jeho zkroucení se podstatně sníží a v průběhu paprsků zařízení podle vynálezu je upraveno optické ústrojí, které se

hodí k nastavování obrazu a tím ke zjišťování zlomků délkového

prvku.

Příklady provádění způsobu podle vynálezu a zařízení k jeho provádění jsou znázorněny na připojeném výkresu, kde obr. 1 ukazuje uspořádání, u něhož průsvitné přesné měřítke je prosvěcováno, obr. 2 ukazuje uspořádání, u něhož je neprůsvitné přesné měřítko osvětlováno dopadajícím světlem, obr. 3 ukazuje uspořádání k měření úhlů přesným dělením kruhu a obr. 4 ukazuje měřitelné posouvání nebo sklápění optického ústrojí.

Přesné měřítko 1 zařízení podle obr. 1 je při měření pohybováno

ve směru šipky A. Světlo prochází ve směru šipky B dělením a do

padá na duté zrcadlo 2. Toto duté zrcadlo 2 ukazuje bod C zobrazovaného předmětu jako obrazový bod D ve stejné velikosti opět na mě

řítko 1. Při příslušném postavení obrazového bodu D oproti dělení

prochází světlo zpět jemným dělením a je zachycováno fotočlánkem .

Místo dutého zrcadla lze použít též například kombinace rovného zrcad

la a čočky.

Přesné měřítko 4 zařízení podle obr. 2 je při měření rovněž po

hybováno ve směru šipky A. Bod C předmětu je zobrazován dutým

zrcadlem 2 na dělení jako obrazový bod D stejným způsobem jako u zařízení podle obr. 1. V tomto případě je však třeba upravit mezi předmětem a obrazem přepážku , nepropouštějící světlo. Při vhodné poloze obrazového bodu se odráží světlo do fotočlánku 3.

K zobrazování jemného dělení na měřítku by bylo možno použít místo dutého zrcadla též rovného zrcadla nebo hranolů se vřazenými čočkami.

U zařízení podle obr. 3 se otáčí dělení při měření kolem svého středu M. Světlo prochází ve směru šipky B dělením a je odchylováno rovným zrcadlem nebo hranolem rovnoběžně s rovinou dělení. Zobrazovací optika sestává ze dvou dílčích soustav , mezi nimiž je umístěn obracecí člen 10. Předmětový bod C je zobrazován po opětném odchýlení paprsků druhým rovným zrcadlem nebo hranolem 8 jako obrazový bod D opět na dělení . Při vhodné poloze obrazového bodu D vzhledem k dělení prochází světlo

přesným dělením a je zachycováno fotočlánkem 3. . -

K umožnění měření též zlomků délkového prvku popsaným zařízením je použito opatření, umožňujících měřitelný posuv nebo sklápění některého optického ústrojí. Tak podle obr. 4 je pro to upravena mapříklad . zařízení podle . obr. 1 merovnoramenná páka 11, která je

výkyvná kolem kloubu 12 a nese na svém kratším ramenu duté zrcadlo

2, které jí může být posouváno. Na delším svém ramenu nese páka 11

přesné měřítko 13, jehož posuv se měří stejným způsobem, jako je . znázorněno v obr. 1. . . -

4 100531

Předmět patentu. . 1. Způsob k měření délek a úhlů nebo řízení strojů, například běcích, nebo k obojímu pomocí přesných měřítek, při němž se optickými prostředky vytvářejí zapojení světlotma, i tvořící podklad impulsů k měření délkových prvků, vyznačený použitím pouze jediného

přesného měřítka pro délková nebo úhlová měření,jehož dělení je

vhodnými optickými prostředky, například dutým zrcadlem, zobrazováno ve stejné velikosti bez paralaxy opět na dělení přesného měřítka.

2. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1, vyznačené tím, že .přesné měřítko (1) je vytvořeno průsvitné a je prosvíceno.

., Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1, vyznačené tím, že přesné měřítko (4) je upraveno neprůsvitné a je osvětleno dopadajícím světlem.

4. Zařízení podle bodů 2 nebo 3 k měření úhlů, vyznačené tím, že při zobrazování dělení s přesazeními o více než pracovní úhel optiky je opatřeno optickým ústrojím k obracení obrazu (10).

. Zařízení podle bodů 2 až 4 ke zjišťování zlomků délkového prvku, vyznačené úpravou ústrojí k měřitelnému posuvu nebo sklo

pení jednoho nebo více členů zohrazovací optiky (9).

6. Zařízení podle bodu 5 vyžnačené tím, že měřitelné sklopení nebo pošuv optického členu nebo členů jsou zvětšeny a převedeny například vřazeným převodem.

Příloha k patentnímu spisu č. 100531

z-———

Přfloha k patentnímu spisu č. 100531