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ASCORECORD - ein Koordinatenmeßgerät
mit Koordinatenregistrierung
H. G. Beck und G. Fehlkamm
Die Gegenwart ist gekennzeichnet durch eine ständig wach
sende Bedeutung der elektronischen Rechenautomaten für die
Forschung und Auswertung auf allen Gebieten. So griff auch
die Geodäsie mit ihrem oft erheblichen Rechenaufwand rasch
nach diesem neuen Arbeitsmittel. Etwas zögernder stellte
sich die Photogrammetrie auf die neue Situation ein. Man hatte
durch die Stereoauswertung ein genügend genaues und vor
allem schnelles Verfahren, Meßbilder auszuwerten. Die wenigen
Rechnungen zur Orientierung von Bildpaaren machten den
Einsatz von Rechenautomaten nicht unbedingt notwendig.
Eine Einzelbildauswertung lieferte zwar genauere Meßdaten,
doch ließ sich dieser Gewinn nicht ausnutzen. Die durch
Filmschrumpfung und Objektivverzeichnung hervorgerufenen,
unkontrollierbaren Fehler überwogen noch. Die ständige Ver
besserung des Aufnahmematerials führte aber schließlich
dazu, daß eine reelle Genauigkeitssteigerung bei Einzelbild
messung und analytischer Auswertung erreicht werden konnte.
Der damit verbundene erhebliche Rechenaufwand mußte auf
elektronische Programmrechner abgeleitet werden. Eine ra
tionelle Auswertung wurde aber erschwert, weil die eigentliche
Messung mittels Einbildkomparatoren zeitraubend und ermü
dend war. Die Umstellung auf halb- oder vollautomatische
Registrierung der Koordinaten wurde daher notwendig. Die
früher häufig benutzten Schraubenmeßapparate lassen sich
zwar leichter umstellen, ihre Konstruktionsprinzipien lassen
aber nur eine begrenzte Arbeitsgeschwindigkeit zu und müssen
auch aus Genauigkeitsgründen als überholt angesehen werden.
Ein Koordinatenmeßgerät mit Maßstäben, wie das KOMESS
aus Jena, bietet dagegen das höchste an Genauigkeit, Schnellig
keit und Bequemlichkeit, so daß es zweckmäßig erschien, eine
Umstellung ohne grundsätzliche Veränderung des Meßprinzips
in Erwägung zu ziehen. Genauere Überlegungen über Ent
wicklungskostenaufwand. Dauer der Entwicklung und über
den zu erwartenden Gerätepreis bestätigten die Ansicht, daß
der vorteilhafteste Weg die Komplettierung des KOMESS
mit einer halbautomatischen Koordinatenregistrierung sein
wird. Entscheidend war noch, daß bereits über vierzig Geräte
in Benutzung sind, die damit ergänzungsfähig wurden. Wegen
der hohen Lebendauer des KOMESS wäre es nicht zu ver
antworten gewesen, das genaue, aber unrationell gewordene
Gerät außer Dienst zu stellen und durch ein wesentlich teuereres
Gerät zu ersetzen.
Von diesen Überlegungen ausgehend, wurde in Jena damit
begonnen, für das bei den Astronomen bekannte und in der
Photogrammetrie immer stärker Eingang findende Koordi
natenmeßgerät KOMESS (Bild 1) eine halbautomatische
Registriereinrichtung zu entwickeln, die an vorhandene oder
in Bau befindliche KOMESS angebaut werden kann. Zur
Verdeutlichung der dabei auftretenden Probleme sei hier eine
kurze Beschreibung des Arbeitsprinzips des KOMESS ge
geben.
Das KOMESS ist mit Glasmaßstäben ausgerüstet, die so ge
lagert sind, daß das Abbesche Komparatorprinzip für beide
Koordinaten erfüllt ist, d. h., die Verlängerung der Maßstäbe
(2) geht durch den Meßpunkt (4 Bild 2). Die Maßstäbe gleiten
an den festen Ablesestellen (2) vorbei, sie werden zusammen
mit dem Plattenwagen (3) verschoben. Dieser wird durch eine
Parallelogrammführung (5) so gehalten, daß keine Drehungen
um eine zur Meßebene senkrechte Achse auftreten können.
Die Verschiebung geschieht von Hand mit Hilfe des Klotzes
(6‘) ohne Drehung einer Spindel. Die Glasmaßstäbe sind in
Millimeter geteilt, die mit einem im Ablesestrahlengang be
findlichen Spiralmikrometer bis auf 0,1 pm unterteilt werden
können. Die Ablesung geschieht durch Umschaltung im glei
chen Okular, in dem auch das Meßobjekt eingestellt wird.
Bild 3 zeigt eine Spiralmikrometerablesung.
Um die Komplettierbarkeit garantieren zu können, mußte
von vornherein auf eine vollautomatische Registrierung ver
zichtet werden. Es galt aber, den Arbeitsaufwand des Messen
den auf ein Minimum zu beschränken. Es wurde versucht,
einen echten Kompromiß zwischen Kosten, technischem
Aufwt nd und Meßaufwand zu finden. Das gelang so weit, daß
der Messende vor der Registrierung lediglich das Spiral
mikrometer in der gewohnten Weise auf den Millimeterstrich
einstellen muß, um dann die Registriertaste betätigen zu
können. Dieser Arbeitsaufwand ist relativ gering und beträgt
nur etwa 10% der Meßzeit. Da am optischen System des
KOMESS grundsätzlich nichts geändert wird, ist auch weiter
hin eine visuelle Ablesung der Meßwerte möglich. Dies ist
vorteilhaft, weil auch bei Stromausfall oder Störungen an der
Elektronik weiter gemessen werden kann. Außerdem läßt
sich damit die Arbeit der Registriereinrichtung jederzeit
leicht kontrollieren.
Für die Registrierung der Maßstabeinstellung kam ein
Analogverfahren nicht in Frage. Zwei verschiedene lichtelek
trische Ableseverfahren standen zur Debatte: Ein absolutes
Verfahren mit codierten Maßstäben und ein inkrementeiles,
impulszählendes Verfahren. Das absolute Verfahren hat be
kanntlich den Vorteil, die Stellung des Meßwagens jederzeit,
also auch nach Ausschalten oder Stromausfall richtig wieder
zugeben. Der Nachteil liegt in dem großen Platzbedarf der
Codierung, der es z. B. nicht ermöglicht, das Spiralmikro
meter in seiner alten Form zu verwenden.
Die inkrementelle Methode scheint auf den ersten Blick nicht
für eine Messung geeignet zu sein, die sehr hohe Genauigkeit
verlangt. Die Gefahr des Verzählens durch Fremdimpulsein
streuung ist vorhanden, und nach einem Netzausfall oder bei
Meßbeginn müssen die Zähler erst wieder auf einen bestimm
ten Stand eingestellt werden. Nähere Untersuchungen ergaben
aber, daß gerade für das Komplettieren des KOMESS diese
Nachteile nicht spürbar werden, da eine ständige, fast auf
wandlose Kontrolle durch den Messenden möglich ist. Dafür
hat das Impulszählverfahren den Vorteil, nur geringen Auf
wand bei der Änderung des Meßgerätes zu erfordern. Da außer
dem bereits auf Erfahrungen zurückgegriffen werden konnte,
wurde für das Ascorecord das inkrementelle Registierver-
fahren angewandt. Für die lichtelektrische Impulszählung
müssen auf den Maßstab und das Spiralmikrometer Gitter
teilungen aufgebracht werden. Beim Maßstab ist dies ohne
weiteres möglich, da die erforderliche Änderung seiner Dimen
sionen am KOMESS keine großen Umbauten zur Folge hat.
Beim Spiralmikrometer kann man die Teilung direkt auf die
Spiralplatte aufbringen oder den Impulsgeber als getrennte
Einheit durch Getriebe mit dieser verbinden. Für die umzu