Verfahren und Vorrichtung zur Vermessung eines Tunnelprofils
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermessung eines Tunnelprofils durch Abtastung der Tunneloberfläche mit elektromagnetischen Strahlen.
Ein bekanntes Tunnelprofilmessgerät besteht aus einem Eisenbahnwagen, welcher an seinem Umfang eng nebeneinanderliegende Fühlarme aufweist, die durch Federn aufgeklappt und an die Tunneloberfläche gedrückt werden können. Diese Hebel sind mit einem Schreibgerät verbunden, das bei Durchfahren des zu vermessenden Tunnels die Bewegungen des Fühlhebels aufzeichnet und so das Profil zu vermessen gestattet.
Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bedarf aufwendiger Konstruktionseinrichtungen. Ein solches Gerät ist zudem bei elektrifizierten Bahnstrekken nicht verwendbar.
Ein anderes Verfahren entwirft mit Hilfe zweier rotierender Projektoren eine Lichtebene im Tunnel und eine Fotokamera fotografiert die Schnittlinie mit dem Tunnel, wobei noch vier Passmarken, zur Auswertung des Bildes mitfotografiert werden.
Erfindungsgemäss wird die Abtastung mit zwei Laserstrahlen vorgenommen, die ein Dreieck bilden, von dem eine Spitze gegen die Tunneloberfläche weist, wobei entweder die Abweichung der Distanz der durch die beiden Laserstrahlen auf der Tunneloberfläche erzeugten Lichtflecke von einem Sollwert oder die Verschiebung des Strahlendreiecks von einer bestimmten Ausgangslage bis zum Zusammenfallen der beiden Lichtflecke in Abhängigkeit von der Entfernung der Lichtflecke von einem bestimmten Punkt der Tunnelstrecke registriert wird.
Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen des Verfahrens und der Vorrichtung anhand der Zeichnung. In dieser zeigt
Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Aufnahme des Längenprofils,
Fig. 2 eine andere Version zur Aufnahme des Längenprofils,
Fig. 3 eine Vorrichtung mit einem Anhänger zur Aufnahme des Querprofils, der ebenfalls mit einem Laser ausgerüstet ist,
Fig. 4 eine Vorrichtung gemäss Fig. 3 in abgewandelter Ausführung.
Eine Verwirklichung des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch möglich, dass zwei Laserstrahlen, vom Lasergerät ausgehend, umgelenkt werden und so ein Dreieck von bestimmter, einstellbarer Höhe bilden.
Wird dieses Dreieck auf die Tunneloberfläche zu oder von dieser wegbewegt, so gibt es eine Stellung, in der das Dreieck mit seiner Spitze in der Tunneloberfläche liegt, andernfalls sind die Durchstosspunkte der Strahlen durch die Tunneloberfläche voneinander getrennt.
Man kann entweder diese Entfernung der beiden Durchstosspunkte feststellen, oder man kann die Verschiebung des Dreiecks relativ zu einer Bezugsmarke messen, um so die Entfernung der Tunneloberfläche von dieser Bezugsmarke festzustellen. Es ist vorteilhaft, das Strahlendreieck zu verschieben, bis nur ein Durchstosspunkt auftritt, und diese Verschiebung zu registrieren.
Die Abtastung der Tunneloberfläche mit einem solchen Strahlenpaar erfolgt für das Längenprofil kontinuierlich.
Zur Aufnahme des Querprofils kann auch ein an sich bekanntes Verfahren des Schnittes der Tunneloberfläche mit einer Lichtebene herangezogen werden.
Eine Vorrichtung für ein Verfahren zur Vermessung eines Tunnels verwendet zwei Laserstrahlen 1, welche je auf ein Prisma oder einen Spiegel 2 fallen, so dass sich die beiden Strahlen in einem Punkt schneiden.
Ausserdem passiert jeder Strahl eine Blende (nicht ge zeichnet), wobei die beiden Blenden verschiedene Formen aufweisen, zum Beispiel einen Spalt und eine kreisförmige Öffnung. Das Lasergerät 3 und die Prismen sind auf einem Schlitten 4 angeordnet, welcher verschiebbar gelagert ist, so dass er einerseits justiert und während der Fahrt damit kontinuierlich das Längenprofil auf.
genommen werden kann und andererseits verschiedene Abtastebenen erfassbar sind. Die horizontalen Verschiebungen des Schlittens auf die Tunneloberfläche zu und von dieser weg werden mit einem Registriergerät 5 erfasst oder die Einstellungen können auf Skalen abgelesen werden. Ausserdem wird das gleiche Registriergerät 5 für die Messung der Entfernung in Richtung der Tunnelachse verwendet, beispielsweise ausgehend vom Tunnelportal, welches vorzugsweise mit dem Rad 6 des Messwagens verbunden ist.
Ferner kann, vorzugsweise auf dem Schlitten, eine Vorrichtung 7 zur Registrierung der auf die Tunnelwand projizierten Blendenbilder vorgesehen sein. Eine solche kann ein Fotoapparat, eine Filmkamera oder sonst ein auf die Strahlfrequenzen ansprechender Empfänger sein. Dieser Empfänger kann seinerseits zur Strahleinstellung herangezcgen werden oder die Daten der Strahlbilder werden sonstwie erfasst, sei es mit Anzeigegeräten ablesbar oder mit schreibenden Geräten (Fig. 1).
Die Schlittenverstellung kann beispielsweise auch mittels einer Kurbel erfolgen.
Auf diesem Messwagen kann noch eine weitere Vorrichtung aufgebaut sein, welche die Aufnahme des Querprofils gestattet, bei der mit einem Laserstrahl 8 eine Lichtebene in bekannter Weise mit der Tunneloberfläche zum Schnitt gebracht und diese Schnittlinie unter Einbeziehung von Passmarken 9 fotografiert wird.
Die Auswertung dieser Fotografien erfolgt fotogrammetrisch (Fig. 3, 4).
Method and device for measuring a tunnel profile
The invention relates to a method and a device for measuring a tunnel profile by scanning the tunnel surface with electromagnetic rays.
A known tunnel profile measuring device consists of a railroad car, which on its periphery has closely adjacent sensing arms which can be opened by springs and pressed against the tunnel surface. These levers are connected to a writing instrument that records the movements of the feeler lever when driving through the tunnel to be measured and thus allows the profile to be measured.
The device for performing this method requires complex construction equipment. In addition, such a device cannot be used on electrified railway lines.
Another method creates a light plane in the tunnel with the help of two rotating projectors and a photo camera photographs the intersection line with the tunnel, whereby four registration marks are also photographed to evaluate the image.
According to the invention, the scanning is carried out with two laser beams that form a triangle, one point of which points towards the tunnel surface, whereby either the deviation of the distance of the light spots generated by the two laser beams on the tunnel surface from a target value or the displacement of the beam triangle from a specific one Starting position until the two light spots coincide depending on the distance of the light spots from a certain point in the tunnel.
Further details emerge from the description of exemplary embodiments of the method and the device with reference to the drawing. In this shows
1 shows a device according to the invention for receiving the length profile,
Fig. 2 shows another version for receiving the length profile,
3 shows a device with a trailer for receiving the transverse profile, which is also equipped with a laser,
4 shows a device according to FIG. 3 in a modified version.
The method according to the invention can be implemented in that two laser beams, starting from the laser device, are deflected and thus form a triangle of a specific, adjustable height.
If this triangle is moved towards or away from the tunnel surface, there is a position in which the triangle lies with its tip in the tunnel surface, otherwise the points of penetration of the rays by the tunnel surface are separated from one another.
You can either determine this distance between the two piercing points, or you can measure the displacement of the triangle relative to a reference mark in order to determine the distance of the tunnel surface from this reference mark. It is advantageous to shift the ray triangle until only one piercing point occurs and to register this shift.
The tunnel surface is scanned continuously with such a pair of beams for the length profile.
A method known per se of cutting the tunnel surface with a light plane can also be used to record the transverse profile.
A device for a method for measuring a tunnel uses two laser beams 1 which each fall on a prism or a mirror 2, so that the two beams intersect at one point.
In addition, each beam passes through a diaphragm (not shown), the two diaphragms having different shapes, for example a slit and a circular opening. The laser device 3 and the prisms are arranged on a slide 4, which is mounted displaceably so that it adjusts on the one hand and thus continuously adjusts the length profile during the journey.
can be taken and on the other hand different scan planes can be detected. The horizontal displacements of the carriage towards and away from the tunnel surface are recorded with a recording device 5 or the settings can be read off on scales. In addition, the same recording device 5 is used for measuring the distance in the direction of the tunnel axis, for example starting from the tunnel portal, which is preferably connected to the wheel 6 of the measuring vehicle.
Furthermore, a device 7 for registering the diaphragm images projected onto the tunnel wall can be provided, preferably on the slide. Such a camera can be a camera, a film camera or some other receiver that responds to the beam frequencies. This receiver can in turn be used to adjust the beam or the data of the beam images are recorded in some other way, be it readable with display devices or with writing devices (Fig. 1).
The slide adjustment can also take place, for example, by means of a crank.
Another device can be set up on this measuring carriage which allows the transverse profile to be recorded, in which a laser beam 8 is used to intersect a plane of light with the tunnel surface in a known manner and this cutting line is photographed with the inclusion of registration marks 9.
The evaluation of these photographs is carried out photogrammetrically (Fig. 3, 4).