CH654918A5

CH654918A5 - Verfahren und anordnung zum selbsttaetigen ausrichten eines winkelmessgeraetes.

Info

Publication number: CH654918A5
Application number: CH7318/81A
Authority: CH
Inventors: Wieland Dr Feist
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1980-12-24
Filing date: 1981-11-13
Publication date: 1986-03-14
Also published as: US4441812A; JPS5912966B2; DD156029A1; JPS57125813A; DD156029B5; SE8107684L; DE3139239A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum selbsttätigen Ausrichten eines geodätischen Winkelmessgerätes und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens. Sie ist insbesondere für die Nachführung von elektronischen Tachyme-tern bei der Vermessung und Absteckung von Geländepunkten bestimmt, bei der von einem Tachymeterstandpunkt aus mehrere Geländepunkte angemessen werden.

Beim tachymetrischen Messverfahren befindet sich am Instrumentenstandpunkt ein optischer, elektrooptischer oder automatischer Tachymeter, der von mindestens einem Messmann bedient wird, und an einem davon entfernt liegenden Zielpunkt eine Messplatte oder ein Reflektor, die von einem Messgehilfen bedient und mit dem Tachymeter angezielt werden. Dabei können die Drehungen des Tachymeterfern-rohres um die vertikale (Azimut) und die horizontale Achse (Vertikalwinkel) sowie die Entfernung zwischen dem Instrumentenstandpunkt und dem Zielpunkt gemessen werden. Es werden zur Messung mindestens zwei Personen und eine sehr lange Standzeit der Geräte gegenüber einer kurzen Messzeit benötigt. Es besteht daher das Bestreben, auch den Prozess des Zielfindens und Anzielens des Zielpunktes (Reflektors) auch in diesem Fall zu automatisieren.

Es ist bereits bekannt, getrennt voneinander aufgestellte Theodolite einem sich im wesentlichen mit konstanter Geschwindigkeit bewegenden, selbstleuchtenden oder körperlichen Ziel synchron nachzuführen. Die Zielsteuerung erfolgt visuell, die Nachführung jedoch motorisch, von Hand gesteuert. Bekannt ist es auch, astronomische Teleskope, Geschütze oder Satellitenkameras durch motorisches Drehen um entsprechende Achsen sich mehr oder weniger schnell bewegenden Zielpunkten automatisch geregelt nachzuführen. Das setzt aber in jedem Fall das vorangehende Einrichten des Teleskops, Geschützes oder der Satellitenkamera auf den jeweiligen Zielpunkt voraus. Ausserdem handelt es sich immer um stationäre Messsysteme, die schwer sind und nur mit hohem Aufwand transportiert werden können und einen hohen Energieverbrauch haben.

Weiterhin sind Verfahren der Funkortung oder Funkpeilung bekannt. Hierzu werden je nach Reichweite und Ortungs-Genauigkeit unterschiedliche, mehr oder weniger aufwendige und schwere Antennen und ein relativ hoher elektronischer Aufwand erforderlich. Die erreichten Ortungsgenauigkeiten von =1° sind jedoch für die vorliegenden Zwecke nicht ausreichend. Ausserdem ist der Vorrang der Funkortung oder Funkpeilung zu zeitaufwendig.

Schliesslich ist es bekannt, Baumaschinen mit optischen Strahlen oder Flugkörper mit Funkleitstrahlen zu steuern. Dabei ist aber ein vorheriges aktives Einrichten des Messge-5 rätes auf das sich bewegende Ziel ebenso notwendig wie die Vermeidung von Hindernissen für die Leitstrahlung.

Darüber hinaus ist auch hier am Messgerät ein hoher instru-menteller und energetischer Aufwand notwendig.

Durch die Erfindung sollen die aufgezeigten Mängel ver-lo mieden und eine Möglichkeit der Ausrichtung eines Winkelmessgerätes, insbesondere eines elektronischen Tachymeters ohne Messmann am Tachymeter angegeben werden.

Dabei ist eine vorherige grobe Ausrichtung des Winkelmessgerätes auf das Ziel nicht notwendig. Andererseits soll is die Genauigkeit der Ausrichtung des Winkelmessgerätes der Winkelmessgenauigkeit des Gerätes entsprechen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Anordnung zum selbsttätigen Ausrichten eines Winkelmessgerätes auf ein Ziel zu finden, die schnell, hinreichend genau 20 sowie mit möglichst geringem Aufwand an Material und Konstruktion verbunden sind. Dabei geht die Erfindung einen völlig neuartigen Weg, indem sie als Grundlage eine Mess- oder Bezugsgrösse benutzt, die sowohl am Gerätestandpunkt als auch am Zielpunkt praktisch die gleiche ist. 25 Gemäss der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass am Zielpunkt die Zielrichtung zum Winkelmessgerät gegenüber der Nordrichtung und/oder der Lotlinie für den Vertikal winkel bestimmt wird, dass daraus die Zielrichtung vom Winkelmessgerät zum Zielpunkt bezüglich der Nord-30 richtung und/oder der Lotrichtung ermittelt wird und dass das Winkelmessgerät hinsichtlich des Horizontal winkels und des Vertikalwinkels solange verstellt wird, bis es in die ermittelte Zielrichtung zeigt. Es wird also der Komplementwinkel zur Ausrichtung des zum Winkelmessgerät ausgerichteten 35 Zielmittels auf dem Zielpunkt ermittelt und das Winkelmessgerät auf diesen Komplementwinkel eingestellt. Die am Zielpunkt ermittelte Zielrichtung wird vorzugsweise zum Gerätestandpunkt übertragen, dort erfolgt in einem ohnehin vorhandenen Rechner die Ermittlung des bzw. der Komplement-40 winkel und die selbsttätige Ausrichtung des Winkelmessgerätes.

Eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsge-mässen Verfahrens enthält am Zielpunkt ein mit einem Richtmittel verbundenes, um zwei Achsen schwenkbares Zielmittel 45 und einen Senderund am Gerätestandpunkt das Winkelmessgerät mit einem Empfänger, einem Rechner und einem Richtungs weiser. Die Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass dem Zielmittel ein Richtungsweiser und ein Winkelmesssystem zugeordnet sind, die denen des Winkeiso messgerätes entsprechen. Durch die Richtungsweiser wird am Zielpunkt und am Gerätestandpunkt die gleiche Bezugsrichtung für das Azimut, die Nordrichtung, festgelegt.

Ebenso wird mit Hilfe einer Libelle am Zielpunkt die Lotrichtung festgelegt, in die beispielsweise ein Reflektor-55 träger eingerichtet wird. Damit liegen die beiden Bezugsrichtungen für die Horizontal- und Vertikalwinkel fest. Durch die Sender-Empfängereinrichtung werden lediglich Datenübertragungen durchgeführt, nicht Daten ermittelt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schemati-60 sehen Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips der Azimut-Übertragung 65 Fig. 2 eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips der Vertikalwinkel-Übertragung und

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsge-mässen Anordnung.

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In Fig. 1 und 2 sind 1 der Standpunkt eines Winkelmessge- angeordnet, das einen in der Höhe verstellbaren und mittels rätes, 2 ein Zielpunkt und 3 die am Gerätestandpunkt wie am einer Schraube 35 arretierbaren Stab 36 aufweist, der mit Zielpunkt gleichermassen bekannte Nordrichtung. Die Ver- einem im wesentlichen U-förmigen Träger 37 versehen ist. bindungslinie 4 des Gerätestandpunktes 1 mit dem Zielpunkt Der Träger ist um eine den Zielpunkt 32 enthaltende vertikale 2 schliesst mit der Nordrichtung 3 am Zielpunkt 2 einen s Achse S-S drehbar und besitzt eine Dosenlibelle 38 zum VerWinkel n und am Gerätestandpunkt 1 einen Winkel ri ein. tikalstellen des Stabes 36 mit dem Träger 37, einen vertikalen Gegenüber der Nordrichtung 3 hat das Winkelmessgerät Richtungsweiser (Vertikalkreis) 39 und einen horizontalen (Fig. 3) zunächst eine beliebige Orientierung 5 mit einer Richtungsweiser (Kreisbussole) 40, einen Reflektor 41 mit Winkel- bzw. Richtungsablage rio und das Zielmittel (Fig. 3) einem Zielmittel (Diopter) 42, der um Achse N-N neigbar ist, eine beliebige Orientierung 6 mit einer Winkel- bzw. Rieh- io eine Batterie 43 als Spannungsquelle, eine Eingabeeinheit 44 tungsablage na. Zunächst wird die Null des Horizontalkreises für Daten und Funktionen und eine durch eine Sendeantenne des Zielmittels auf magnetisch bzw. Kreiselnord orientiert 45 verkörperte Sendeeinheit. Ausserdem befinden sich zwei und danach die Richtung n bestimmt. Ebenso wird die Null Bedienknöpfe 46,47 für die horizontale bzw. vertikale Feindes Horizontalkreises des Winkelmessgerätes auf die Nord- zielung am Träger 37. Reflektor 41 und Zielmittel 42 sind richtung 3 ausgerichtet. Danach wird ri = n -180° ermittelt is optisch zueinander parallel ausgerichtet und legen eine Ziel-und damit das Winkelmessgerät auf den Zielpunkt gerichtet. achse 48 fest.

So wie zur Nordrichtung 3 werden das Winkelmessgerät Das Stativ 33 und damit der Träger 37 werden mit Hilfe der und das Zielmittel (der Reflektor) auch zur Lotrichtung 7 Dosenlibelle 38 und der Horizontierungselemente 34 senkorientiert und die Abweichung ß von der Horizontalebene am recht über dem Zielpunkt 32 aufgestellt. Die gewünschte jeweiligen Ort gemessen. Dabei ist - ß = 90° - zi = 270° - zi, 20 Höhe des Trägers 37 wird durch Verschieben des Stabes 36 im wobei zi und Z2 Zenitdistanzen sind. Der Komplementwinkel Stativ 33 eingestellt. Dann wird das Zielmittel 42 durch für die azimutale Zielung ist ri für die zenitale Zielung - ß. Drehen des Trägers 37 um die Achse S-S und des Reflektors

In Fig. 3 ist auf einem Stativ 10 über einem Geländepunkt 41 um die Achse N-N auf den Zielstab 22 und/oder die (Standpunkt) 11 ein elektronischer Tachymeter 12 Signallampe 23 ausgerichtet. Die Grobausrichtung geschieht angeordnet, der auf einer Horizontiereinrichtung 13 einen 2s durch Drehen von Hand, die Feinausrichtung wird mittels Messkopf 14 mit Steuerelementen für die Zieleinstellung hin- der beiden Bedienknöpfe 46,47 durchgeführt. Nach genauer sichtlich der azimutalen und der zenitalen Zielung aufweist. Ausrichtung des Reflektors 41 auf den elektronischen Tachy-An der Horizontiereinrichtung 13 sind Anschlüsse 15 für eine meter 12 werden am horizontalen und vertikalen Richtungsgetrennt angeordnete Batterie 16 vorgesehen. Am Messkopf weiser 39 bzw. 40 die eingestellten Richtungen abgelesen und 14 sind eine Zentriervorrichtung 17 zur Aufstellung des 30 durch die Eingabeeinheit 44 in eine im Träger 37 enthaltene Tachymeters 12 über dem Geländepunkt 11, eine Dosenli- Sendeeinheit gegeben, die sie mit Hilfe der Sendeantenne 45 belle 18 zur Lotrechtstellung, eine Registrier- und Anzeige- zum elektronischen Tachymeter 12 sendet. Durch die Emp-vorrichtung 19 für die tachymetrisch ermittelten Daten, ein fangsantenne 29 empfängt der elektronische Taehymeter 12 Messfernrohr 20 zum Senden und Empfangen von optischen die eingestellten Richtungen und berechnet durch einen nicht Strahlen, ein Richtungsweiser 21 für die Nordrichtung und 35 dargestellten, im Messkopf 14 ohnehin enthaltenen Rechner ein Zielstab 22 mit einer durch die Batterie 16 gespeisten die Komplementwinkel und richtet das Messfernrohr 20 mit Signallampe 23 vorgesehen. Eine auf Stützen 24,25 aufge- Hilfe der im Messkopf 14 enthaltenen Steuerelemente setzte Brücke 31 trägt den Richtungsweiser 21, den Zielstab (Motoren und Getriebe) auf den Reflektor 41 aus. Dabei 22 und die Signallampe 23. Das Messfernrohr 20 ist in den werden die Komplementwinker ri und - ß am Horizontal-Stützen 24,25 des Messkopfes 14 um eine im wesentlichen 40 kreis 27 bzw. am Vertikalkreis 26 selbsttätig eingestellt, so horizontale Achse K-K und mit dem Messkopf um eine verti- dass die Zielachsen 28 und 48 im wesentlichen zusammen-kale, durch den Geländepunkt 11 gehende Achse L-L fallen. Vom elektronischen Tachymeter 12 können durch eine drehbar gelagert. Der Messung der Drehungen um die Achse Sendeeinheit mit der Sendeantenne 30 auch Messdaten zum K-K dient ein in der Stütze 25 konzentrisch zur Achse K-K Zielpunkt 32 gesendet werden, für deren Empfang ein am angeordneter Vertikalkreis 26, dem ein der Übersichtlichkeit 4s Zielpunkt befindlicher Messmann beispielsweise ein Emp-wegen nicht dargestellter, beispielsweise in der DD 20703 fangsgerät zur Verfügung haben müsste. Die bei der genauen beschriebener Neigungsmesser zugeordnet ist. Ein konzen- Ausrichtung des Reflektors 41 eingestellten Richtungen trisch zur Achse L-L angeordneter Horizontalkreis 27 im können auch ohne manuell zu bedienende Eingabeeinheit 44 Messkopf 14 dient der Messung der Drehungen um die Achse automatisch erfasst und an den elektronischen Tachymeter L-L. Im Messkopf 14 sind ausserdem Sender, Empfänger so 12 gesendet werden.

und Auswertelektronik (Rechner) für die elektrooptische Nach der genauen Ausrichtung des elektronischen Tachy-

Streckenmessung, wie sie beispielsweise in der DE-OS meters 12 auf den durch den Reflektor 41 verkörperten Ziel-

2 750 933 beschrieben sind, vorgesehen und zu deren Strom- punkt 32 misst der elektronische Tachymeter 12 in aus

Versorgung die Batterie 16 dient. Die Zielachse des Messfern- DE-OS 2 750 933 bekannter Weise selbsttätig die Winkel und rohrs 20 ist mit 28 bezeichnet. In der Stütze 24 ist eine Emp- 55 Entfernung vom Standpunkt 11 zum Zielpunkt 32. Wird der fangsantenne 29 mit nachfolgenden Auswerte- und Korrek- Reflektor 41 über einen anderen Zielpunkt aufgestellt oder turmitteln vorgesehen. Die Stütze 25 ist Träger einer Sende- sind andere Zielpunkte, über denen sich gleichartige Reflek-

antenne 30 für Messdaten. toren befinden, ebenfalls mit dem elektronischen Tachymeter

Über einen entfernt liegenden Zielpunkt 32 im Gelände ist 12 anzumessen, so wiederholt sich der eben beschriebene ebenfalls ein Stativ 33 mit Horizontierungselementen 34 60 Vorgang des Ausrichtens und Messens.

B

1 Blatt Zeichnungen

Claims

654918 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum selbsttätigen Ausrichten eines geodätischen Winkelmessgerätes auf einen Zielpunkt, gekennzeichnet dadurch, dass am Zielpunkt die Zielrichtung zum Winkelmessgerät gegenüber der Nordrichtung und/oder der Lotrichtung bestimmt wird, dass daraus die Zielrichtung vom Winkelmessgerät zum Zielpunkt bezüglich der Nordrichtung und/oder der Lotrichtung ermittelt wird und dass das Winkelmessgerät hinsichtlich des Horizontalwinkels und des Vertikalwinkels solange verstellt wird, bis es in die ermittelte Zielrichtung zeigt.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Anspruch 1, die am Zielpunkt ein mit einem Richtmittel verbundenes, um zwei Achsen schwenkbares Zielmittel und einen Sender und am Gerätestandpunkt das Winkelmessgerät mit einem Empfänger, einem Rechner und einem Richtungsweiser enthält, gekennzeichnet dadurch, dass dem Zielmittel ein Richtungsweiser und ein Winkelmesssystem zugeordnet sind, die denen des Winkelmessgerätes entsprechen.