CH683109A5 - Messeinrichtung für Geleisebaumaschinen. - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messeinrichtung für Geleisebaumaschinen, welche eine optische Empfangseinrichtung für den Empfang von durch auf beiden Seiten der Messeinrichtung im Abstand dazu befindlichen Lichtquellen abgegebene Lichtwellen und eine Auswertungseinrichtung enthält.

Bei der Erstellung neuer oder bei der Nachbearbeitung bestehender Geleiseanlagen, insbesondere für Eisenbahnen, werden Messeinrichtungen benötigt, um den Geleiseverlauf genau erfassen und insbesondere den Anforderungen anpassen oder korrigieren zu können. Derartige Messeinrichtungen bestehen herkömmlichenweise aus einem optischen Messsystem, welches drei voneinander entfernte Referenzpunkte auf der Geleisespur verwendet, um den Geleiseverlauf zu erfassen. Für gerade horizontale Strecken müssen diese drei Punkte in einer Linie liegen, in Kurven beispielsweise müssen diese drei Referenzpunkte in einem bestimmtem Versatz zueinander liegen. Dieser Versatz wird gemessen und ausgewertet. Entsprechend der Auswertung muss der Geleiseverlauf danach allenfalls korrigiert werden.

Die herkömmlichen optischen Messeinrichtungen weisen mittels Motoren angetriebene Linsenscheiben auf, welche die von in den beiden äusseren Referenzpunkten mittels Lampen abgestrahlten Lichtwellen am mittleren Referenzpunkt auf entsprechend angeordnete Sensoren projektieren. Dabei wird herkömmlicherweise mittels Zeitmessung die relative Lage der beiden äusseren Referenzpunkte im Verhältnis zur optischen Achse der Messeinrichtung festgestellt und ausgewertet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung lag nun darin, eine Messeinrichtung zu finden, welche ohne bewegliche Teile und den dadurch bedingten Ver-schleiss und damit wachsende Messungenauigkeit auskommt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zwei im Abstand zueinander in einer Achse angeordnete Linsen vorgesehen sind, und dass zwischen den beiden Linsen je mindestens ein lichtempfindlicher Sensorstreifen derart angeordnet ist, dass durch die jeweilige Linse einfallende Lichtstrahlen entsprechend ihrem Eintrittswinkel auf die Linse auf den entsprechenden Sensorstreifen projektiert werden, und dass eine Auswertungslogik vorgesehen ist, welche die von den Sensoren produzierten Signale zusammenführt und auswertet.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 8 beschrieben.

Die erfindungsgemässe Messeinrichtung weist vorteilhaft keine beweglichen Teile auf, womit eine über die gesamte Nutzungsdauer der Einrichtung gleichbleibende Messgenauigkeit gewährleistet wird, da kein Verschleiss an beweglichen Teilen der Optik auftritt, welcher in Abhängigkeit der Nutzungsdauer die Messgenauigkeit herabsetzt. Ebenfalls kann die Messeinrichtung sehr kompakt aufgebaut werden und ist unempfindlich gegen Stösse und rauhen Transport.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 die erfindungsgemässe Anordnung der Messoptik mit Sensorstreifen.

Fig. 2 schematisch die Sensorstreifen mit verschiedenen Lichquellenpositionen.

In der Mitte der aus zwei im Querschnitt halbkreisförmigen Linsen 1, 2 gebildeten optischen Achse 3 sind je ein Sensorstreifen 4, 5 angeordnet. Diese Streifen sind derart angeordnet, dass die durch die Linsen gesammelten Lichtstrahlen je nach Stellung der entsprechenden Lichtquellen als feiner Lichtstrich gebündelt entlang der Sensorstreifen projektiert werden. Im Beispiel wird die auf der optischen Achse 3 liegende Lichtquelle A auf die Stelle A' des Sensorstreifens 5 projektiert. Eine ausserhalb der optischen Achse 3 liegende Lichtquelle B wird entsprechend auf den Punkt B' des Sensorstreifens 5 projektiert. Der Abstand des projektierten Punktes auf dem Sensorstreifen vom Punkt der optischen Achse auf dem Sensorstreifen ist ein Mass für den Winkel ß der Lichtquelle bezüglich der optischen Achse zu diesem Punkt. Zur Filterung von Störlicht sind erfindungsgemäss zusätzlich vor der Linse 2 Farbfilter 6 und Polarisationsfilter 7, 8 angebracht. Damit kann erreicht werden, dass nur Licht einer bestimmten Lichtquelle auf die Sensorstreifen fällt und ein eindeutiges Signal erzeugt werden kann. Insbsondere bei der Verwendung von hochempfindlichen CCD (Charge Coupled Device)-Sensoren darf nur noch eine verhältnismässig kleine Lichtmenge auf die Sensoren treffen. Indem die beiden Polarisationsfilter 7, 8 auf gegen 90° zueinander verdreht eingestellt werden, wird ein sehr grosser Teil des einfallenden Lichtes absorbiert. Wenn nun sehr starke Lichtquellen verwendet werden, so wird nur noch ein schwacher Teil dieser Lichtstrahlen auf die Sensoren durchgelassen und alle anderen Fremdlichtquellen werden ausgefiltert. Durch die Anordnung je einer Linse und eines Sensorstreifens auf jeder Seite der optischen Achse können die Winkel je einer oder mehrerer Lichtquellen zu beiden Seiten der Messanordnung bezüglich der optischen Achse erfasst und ausgewertet werden. In der dargestellten Ausführungsform ist die optische Achse eigentlich eine Ebene, für die vollständige Vermessung des Winkels der Lichtquelle bezüglich zwei optischen Ebenen sind sinngemäss zwei der geschilderten Messeinrichtungen notwendig, deren optischen Ebenen in einem bestimmten Winkel, vorzugsweise 90°, zueinander verdreht angeordnet sind. Ebenfalls ist es aber auch denkbar, nur eine Messeinrichtung, welche um ihre optische Achse drehbar in einem Gehäuse gelagert ist, zu verwenden, und mit jeweils zwei zeitlich verschobenen Messungen die zwei Winkel zu erfassen oder quadratische Sensoren zu verwenden, welche bei entsprechender Optik, z.B. Bikonvex-Linse, durch das punktförmig gebündelte Licht beide Achsen gleichzeitig misst.

Die Art der Auswertung wird anhand der Fig. 2 verdeutlicht. Zur besseren Anschaulichkeit sind da5

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bei die beiden Sensorstreifen mit ihrer Wirkfläche nebeneinander dargestellt. Ein Sensorstreifen besteht hier beispielsweise aus 2000 einzelnen lichtempfindlichen Zeilen. Dabei werden alle Zellen zyklisch von Zelle 0 bis Zelle 2000 mittels einer Impulsgeberlogik auf ihren Zustand abgefragt. Die erste Zelle 0 ist dabei bei den hintereinander angeordneten Sensorstreifen 4,5 am jeweils entgegengesetzten Ende des Sensorstreifens angeordnet. Als Zustand wird entsprechend der Lichtintensität des auf jede einzelne Zelle fallenden Lichtes ein bestimmter Spannungswert abgegeben. Im in Fig. 2 a) dargestellten Beispiel liegen beide Lichtquellen A und C auf der optischen Achse der Messeinrichtung. Der jeweils durch die Optik gesammelte Lichtstrahl beleuchtet auf beiden Sensorstreifen die Zelle 1000. Dies bedeutet, dass bei der zyklischen Abfrage des Zustandes jeweils die Zellen 0 bis 999 und 1001 bis 2000 beider Sensorstreifen 4,5 keine Spannung abgeben und je die Zelle 1000 einen bestimmten Spannungswert abgibt. Die Abfragezyklen beider Sensorstreifen werden nun synchronisiert und gleichzeitig ist noch ein Zählbaustein vorgesehen, welcher bei einem ersten positiven Signal einer Zelle des einen Sensorstreifens entsprechend des Abfragezykluses mit dem Zählvorgang beginnt und beim zweiten Eintreffen eines Signales einer Zelle des anderen Sensorstreifens den Zählvorgang abbricht. Dabei wird die Zählrichtung, d.h. das Vorzeichen des Zählers vom jeweiligen Sensorstreifen fest bestimmt. Beispielsweise lässt ein Signal des Sensorstreifens 4 den Zähler vorwärts zählen und ein Signal des Sensorstreifens 5 den Zähler rückwärts zählen. Der Zähler ist derart aufgebaut, dass bei gleichzeitigem Eintreffen eines Signales von beiden Sensorstreifen das Signal unterdrückt wird. So entspricht der nach einem vollständigen Abfragezyklus erreichte Wert des Zählers dem Differenzwinkel zwischen den beiden relativen Winkeln der Lichtquellen A und C von der optischen Achse, wobei das Vorzeichen die entsprechende Seite des Winkeis bestimmt, also nach oben oder nach unten. Vor dem Beginn eines Abfragezykluses wird der Wert des Zählers jeweils auf Null gesetzt. Entsprechend der Anzahl und des Abstandes der Zellen auf dem Sensorstreifen und der Auslegung der Linsen kann ein direkter Bezug zwischen dem Zählerwert und dem relativen Winkel in Grad bestimmt und mittels geeigneter Mittel angezeigt oder in einer weiteren Auswertungslogik verarbeitet werden. Der Vorteil der direkten Messung des relativen Winkels liegt insbesondere darin, dass damit ein Versatz der optischen Achse ausgeglichen wird. Liegen nämlich die beiden Lichtquellen auf einer Achse, welche durch das optische Zentrum der Messeinrichtung führt, so wird als Differenzwinkel richtigerweise 0 ausgegeben.

Bei einer Lichtquellenanordnung bezüglich der Messeinrichtung entsprechend Fig. 2 b) wird der Zähler nach 500 Impulsen jedes Abfragezyklus durch ein Signal des Sensorstreifens 5 mit dem Vorwärtszählen beginnen. Nach weiteren 500 Impulsen bei der Impulszahl 1000, wird der Zählvorgang durch ein Signal des Sensorstreifens 4 gestoppt. Der Zählerstand beträgt demnach 500 Einheiten, was einem bestimmten Winkelwert in Grad gegen oben zwischen der Verbindung der Lichtquelle C mit der Messeinrichtung und der Verbindung der Lichtquelle A mit der Messeinrichtung entspricht. Dieser Wert wird schliesslich zur Kontrolle der Messpunkte und gegebenenfalls Korrektur der Linienführung der Geleise verwendet.

Claims (8)

Patentansprüche

1. Messeinrichtung für Geleisebaumaschinen, welche eine optische Empfangseinrichtung für den Empfang von durch auf beiden Seiten der Messeinrichtung im Abstand dazu befindlichen Lichtquellen abgegebene Lichtwellen und eine Auswertungseinrichtung enthält, dadurch gekennzeichnet, dass zwei im Abstand zueinander in einer Achse angeordnete Linsen vorgesehen sind, und dass zwischen den beiden Linsen je mindestens ein lichtempfindlicher Sensorstreifen derart angeordnet ist, dass durch die jeweilige Linse einfallende Lichtstrahlen entsprechend ihrem Eintrittswinkel auf die Linse auf den entsprechenden Sensorstreifen projektiert werden, und dass eine Auswertungslogik vorgesehen ist, welche die von den Sensoren produzierten Signale zusammenführt und auswertet.

2. Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor den Linsen jeweils ein Farbglasfilter positioniert ist.

3. Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor den Linsen zwei Polarisationsfilter positioniert sind.

4. Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorstreifen CCD (Charge Coupled Device) Sensoren mit mehr als 1000 lichtempfindlichen Zellen sind.

5. Messeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die CCD Sensorstreifen farbtaugliche Sensoren mit drei Reihen lichtempfindlicher Zellen sind.

6. Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Linsen Zylinderlinsen mit Halbkreisquerschnitt, und damit lini-enförmiger Projektion der einfallenden Lichtstrahlen, vorgesehen sind.

7. Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von quadratischen Sensoren als Linsen runde Bikonvex-Linsen vorgesehen sind.

8. Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Auswertungseinrichtung eine Impulsgeberlogik, welche die Sensorstreifen ansteuert, und eine Zähllogik vorhanden ist, welche die von den Sensorstreifen erhaltenen Signale auswertet.

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