DE1698010A1

DE1698010A1 - Optical measuring arrangement

Info

Publication number: DE1698010A1
Application number: DE19681698010
Authority: DE
Inventors: Johannes Dr Heidenhain
Original assignee: Firma Wenczler and Heidenhain
Current assignee: Firma Wenczler and Heidenhain
Priority date: 1968-02-01
Filing date: 1968-02-01
Publication date: 1971-06-09

Description

Optische Me#anordnung Die Erfindung betrifft eine optische Me#anordnung mit einem längs einer Me#strecke beweglichen Element. Solche Einrichtungen sind z.B. in Form von Interferometern bekannt geworden, bei denen das bewegliche Element die Länge eines Me#strahlenganges beeinflu#t, der mit einem Bezugsstrahlengang verglichen wird. Jedoch sind auch z.B. Einrichtungen zur F ststellung der Abweichungen der @and eines beweglichen Elementes von einer durch ein Laserlichtbündel definierten GEraden oder Ebene bekannt geworden. Optical measuring arrangement The invention relates to an optical measuring arrangement with an element movable along a measuring path. Such bodies are e.g. in the form of interferometers, in which the movable element the length of a measuring beam path that is compared with a reference beam path influences will. However, there are also, for example, facilities for determining the deviations in @and a movable element defined by a beam of laser light Straight line or level became known.

In allen diesen Fällen hat es sich als nachteilig erwiesen, da# der Brechungsindex der die Me#strecke erfüllenden atmosphärischen Luft zeitlichen und/oder örtlichen Schwankungen unterliegt. Im Falle eines Interferometers wirkt sich dies als Veränderung der der Streckenmessung zugrunde liegenden Lichtwellenlänge aus, so da# das Me#ergebnis fehlerhaft wird, @enn nicht eine äu#erst aufwendige Rechenvirrichtung zur Kompensation der Umwelteinflüsse eingesetzt wird.In all of these cases it has been found to be disadvantageous that the Refractive index of the atmospheric air that fulfills the measurement path, temporal and / or subject to local fluctuations. In the case of an interferometer, this has an effect as a change in the light wavelength on which the distance measurement is based, so that # the measurement result is incorrect, @enn not a very # first complex computing device is used to compensate for environmental influences.

Im Falle der Geradheits- oder Ebenheitsprüfung wirkt sich ein örtlich schwankender @rechungsindex der Luft in einer störenden Schwankung der Bezugsebene oder Bezugsgeraden aus.In the case of the straightness or flatness test, a local effect fluctuating @refractive index of the air in a disturbing fluctuation of the reference plane or reference line.

Es ist bereits bekan@t, ein komplettes Interferometer zusammen mit der von ihm gesteuerten T ilvorrichtung in einem abgeschlos@enem Raum unterzubringen, in dem der Brechungsindex der Luft auf einen konstauten Wert geregelt wird. Datel mu# ein besonderes Be@@@ktometer in diesen abgeschlossahen R@@@ einbezogen werden, mit dessen #ilfe eine @@weichung von Soll-kert des Brechungsindex feststellbar ist. Ferner wirkt sich bei dieser Einrichtung nachteilig aus, da# die Unterbringung der gesamten vom Interferometer gesteuerten Teilvorrichtung in dem abgeschlossenen Raum konstruktive Schwierigkeiten bereitet. Ein weiterer Nacnteil ist die Trägneit, mit der die gesamte Einrichtung Temperaturregelungen zu folgen vermag.It is already known to have a complete interferometer along with to accommodate the door device controlled by him in a locked room, by regulating the refractive index of the air to a constant value. Date a special be @@@ ktometer must be included in this closed R @@@, with the help of which a @@ deviation from the nominal value of the refractive index can be determined. Another disadvantage of this facility is that the accommodation of the entire sub-device controlled by the interferometer in the enclosed space creates constructive difficulties. Another benefit is the inertia, with that the entire facility is able to follow temperature controls.

Es ist ferner bekannt, durch zwei in ihrer Länge veränderliche Teleskoprohre, in denen Vaku@@ aufrecht erhalten wird und von denen jedes je einen Abschnitt des Bezugs- und des Me#strahlenganges eines @uterferometers einnimmt, den binflu# des @rechungsindex der atmosphärischen Luft,die die restlichen Abschnitte des Bezugs- und des Me#strahlenganges erfüllt, zu kompensieren. Diese Einrichtung bedingt aber einen aufwendigen Mechanismus zur Steuerung der Länge der beiden Teleskoprohre in Abhängigkeit von der Verschiebung des beweglichen Elementes.It is also known to use two telescopic tubes of variable length, in which Vaku @@ is maintained and each of which has a section of the Reference and the measuring beam path of a @uterferometer occupies the flow of the @rechungsindex the atmospheric air that makes up the remaining sections of the reference and the measuring beam path fulfilled to compensate. This facility but requires a complex mechanism for controlling the length of the two telescopic tubes depending on the displacement of the movable element.

Auch ist diese Einrichtung nur für beschränkte Me#längen verwendbar.This device can also only be used for limited measuring lengths.

D;e Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, den biinjlu von zeitlichen und/oder örtlichen Brechungsindexschwankungen der Luft auf wesentlich einfachere :eise als bei den bekannten Anordnungen zu beheben und erreicht dies durch die in deu Ausprüchen gekennzeichneten Mittel.The invention has set itself the task of reducing the biinjlu from temporal and / or local fluctuations in the refractive index of the air to much simpler ones : can be remedied more easily than with the known arrangements and achieves this with the in eng Expressions marked means.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt Fig. 1 schematisch ein Laserinterferometer, Fig. 2 schematisch eine Einrichtung zur Geradheits-oder Ebenheitsprüfung #ittels eines Laserlichtbündels, Fig. 3 ein Detail aus Fig. 2.In the drawing, the invention is based on two exemplary embodiments explained. 1 shows schematically a laser interferometer, and FIG. 2 shows a schematic view a device for checking straightness or flatness using a laser light beam, FIG. 3 shows a detail from FIG. 2.

In Fig. 1 bezeichnet 1 die Interferometeroptik, die im Zusammenwirken mit dem beweglichen Reflektor 2 die Länge einer Me#strecke zwischen den Teilen 1 und 2 16980 1 0 bzw. deren Veränderung zu bestimmen gestattet. Die-Anordnung 1 enthalt in bekannter Weise z. B. einen Laser, Strahlenteiler und -vereiniger und fotoelektrische Wandler zur Umwandlung der optischen Signale in elektrische, die durch den Zähler 3 gezählt werden.In Fig. 1, 1 denotes the interferometer optics, which interact with the movable reflector 2 the length of a measuring section between the parts 1 and 2 16980 1 0 or its change to be determined. The order 1 contains in a known manner z. B. a laser, beam splitter and combiner and Photoelectric converters for converting the optical signals into electrical ones that can be counted by the counter 3.

Das am Zähler 3 ablesbare Ergebnis repräsentiert die vom beweglichen Element 2 zurückgelegte Wegstrecke.The result that can be read off the counter 3 represents that of the movable one Element 2 distance traveled.

Die vorstehend beschriebene Einrichtung kann in beliebiger bekannter Weise gebaut sein und ist, weil ihre Einzelheiten nicht Gegenstand der Erfindung sind, nicht näher erläutert. Der die MEeßstrecke direkt umschlie#ende Raum 4 ist durch einen Balg 5 gegen die Umweltbedingungen abgeschirmt und durch eine Zuleitung 6 wird ständig Luft zugeführt, deren den Brechungsindex beeinflussende Größen z. B. Temperatur, Druck, Luftfeuchte und CO2-Gehalt, auf einen konstanten Werft geregelt sind. Die zugeführte Luft kann durch eine Leitung 7 der Einrichtung zur Regelung ihrer Zustandsgrößen wieder zufließen. Der Laserstrahl 8, der die Meßstrecke durchlauft, befindet sich auf diese Weise in einem Gcbiet konstant gehaltenen Brechungsindex.The device described above can be used in any known Wise built and is because its details are not the subject of the invention are not explained in detail. The space 4 directly enclosing the measuring section is shielded from the environmental conditions by a bellows 5 and by a supply line 6 is constantly supplied with air, whose parameters influencing the refractive index z. B. temperature, pressure, humidity and CO2 content, regulated at a constant yard are. The air supplied can pass through a line 7 of the control device their state variables flow again. The laser beam 8, which passes through the measuring section, is in this way in an area of constant refractive index.

Durch die Beschränkung der Klimatisierung der Luft auf den eigentlichen Bereich der Meßstrecke ist diese Anordnung in äußerst vorteilhafter Weise einfach auszuführen. Sie läßt sich auch für beliebige Meßstrecken verwenden.By limiting the air conditioning to the actual This arrangement is extremely advantageously simple in the area of the measuring section to execute. It can also be used for any measuring sections.

In Fig. 2 ist eine Einrichtung gezeigt, bei der die Abweichung eines beweglichen Elementes 12 von einer durch ein Laserlichtbündel 18 definierten Geraden oder Ebene festgestellt werden kann Das bewegliche Element 12 ist hierzu als fotoelektrischer Aufnehmer ausgebildet, der in bekannter Weise die Abweichungen von dem Laserbündel 18 in elektrische Signale umwandelt, die am Anzeigegerät 13 abgelesen werden können. Solche Einrichtungen siud bekannt und deshalb hier nicht näher erläutert. Die Me#strecke wird nun von einem rohrförmigen Körper 15 umschlossen, der mit Dichtungslippen 15 a versehen ist. Durch die Dichtungslippen greift ein Mitnehmer 12 a für das bewegliche Element 12.In Fig. 2, a device is shown in which the deviation of a movable element 12 from a straight line defined by a laser light beam 18 or plane can be determined The movable element 12 is for this purpose as a photoelectric Formed transducers, the deviations from the laser beam in a known manner 18 converts into electrical signals that can be read on the display device 13. Such devices are known and are therefore not explained in more detail here. The Me # track is now enclosed by a tubular body 15 with sealing lips 15 a is provided. A driver 12 a for the movable one engages through the sealing lips Element 12.

Die gezeigten Belspiele für Abschirmungen gegenüber den Umweltbedingungen können selbstverständlich durch andere, gleichwertige Abschirmungen z.B. ineinanderschiebbare Teleskoprohre ersetzt werden. Wesentlich für die Erfindung ist, daß der : die Meßstrecke unmittelbar umgebende Raum abgeschirmt ist.The examples shown for shielding against environmental conditions can of course be replaced by other, equivalent shields, e.g. telescoping Telescopic tubes are replaced. It is essential for the invention that: the measuring section immediately surrounding space is shielded.

Claims

CLAIMS 1.) Optical measuring arrangement with a along a measuring distance movable element, characterized in that the measuring section is directly surrounding space (4, 14) is shielded from environmental influences, so that the In air contained in its interior has a constant refractive index.

2.) Me @ arrangement according to claim 1, characterized in that it contains a laser and that the space immediately surrounding the laser beam (8, 18) (4, 14) is shielded against environmental influences, so that the inside of the room (4, 14) contained air has a constant refractive index.

.) Interferometer with a movable along a measuring path, the Length of an optical element (2) influencing the measuring beam path, e.g. a Reflector, according to claim 1 or 2, characterized in that # in the shielded one Space (4) air is circulated in terms of its refractive index influencing properties such as temperature, pressure, water vapor and CO2 content is regulated to constant values.

4.) Optical arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that because # they are used to determine the deviations of the path of the element (12) from one through a laser light bundle (18) is used to define a straight line or plane.

5.) Arrangement according to claim 1 to 4, characterized in that the Shielding against environmental influences is carried out by a bellows (5).

6.) Arrangement according to claim 1 to 4, characterized in that the shielding against environmental influences is carried out by a hollow body (15) which for the purpose of carrying out a driver (12 a) for the movable element (12) seitlicb is slotted.

?.) Arrangement according to claim 6, characterized in that # the hollow body (15) has sealing lips (15 a), between which the driver (12 a) for the movable element (12) is passed through. Blank page