DD226066A1 - Anordnung zur hoehenmessung, vorzugsweise zum geometrischen nivellement - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Hoehenmessung, vorzugsweise zum geometrischen Nivellement. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zur Hoehenmessung so zu gestalten, dass durch eine Erhoehung des Signal-Rauschverhaeltnisses von Lattenteilstrich zu Umfeld sich die Genauigkeit der lichtelektrischen Messdatenerfassung ueber Fernstrecken erhoeht, so dass eine Objektivierung und Automatisierung des Messprozesses beim geometrischen Nivellement moeglich wird. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass ein optisches System mit einer Lichtquelle zum Aussenden eines infraroten oder eines sichtbaren Lichtstrahlenbuendels in der optischen Achse eines Zielfernrohres angeordnet ist und dass fuer die Messlatte eine reflektierende Teilung vorgesehen ist. Vorteilhaft ist es, wenn das optische System zum Aussenden des Lichtstrahlenbuendels und das Zielfernrohr eine gemeinsame optische Achse besitzen. Durch die Erfindung ist es moeglich, den Messprozess der Erfassung lichtelektrischer Messdaten zu objektivieren und den Datenfluss zu automatisieren sowie die Genauigkeit der visuellen Beobachtung durch Entlastung des Beobachters zu erhoehen. Dadurch wird auch die Anzahl der Ablese- und Uebertragungsfehler reduziert. Fig. 1

Description

Titel:

Anordnung zur Höhenmessung, vorzugsweise sum geometrischen Nivellement

Anwendungsgebiet der Erfindung;:

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Höhenmessung mit einem nivellier, das eine Einrichtung zur Stabilisierung der horizontalen Ziellinie zur Lotrichtung enthält, mit einer sichtbares Licht aussendenden Lichtquelle, einer in .Meßpunkt angeordneten Meßlatte, Mitteln zur Korizontierung und Orientierung von Instrument und Meßlatte sowie Mitteln zur objektiven, lichtelektrischen Ausmessung der Lattenanzeige. Die Erfindung ist insbesondere beim geometrischen Nivellement für alle Genauigkeitsklassen anwendbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Die geometrische Höhenmessung wird bekanntlich durch visuelle Beobachtungen ausgeführt. Sin Beobachter liest im Sehfeld eines genau horizontalen Pernrohres die Anzeige einer in einem Meßpunkt aufgestellten Meßlatte und deren horizontalen Sielstrich an einer vertikalen Lattenteilung ab· Elese Anzeige durchläuft eine Luftstrecke, die kein konstantes Medium darstellt, sondern atmosphärischen Bedingungen wie Sonneneinstrahlung, Temperaturgradient der bodennahen Luftschichten und Windeinfluß unterworfen ist. Diese äußeren Einflüsse auf die Lattenablesung und die Erfassung des sich bewegenden und deformierenden Bildes des

λ /,

Lattenstriches sind erschwerend für die visuelle Beobachtung, da in einem Meßprozeß immer mehrere Ablesungen hintereinander anfallen und der Beobachter zusätzlich die Zielsinstellung und die Registrierung der Ergebnisse der Lattenablesung vornehmen muß. Es ist bekannt, die Lattenablesung"durch Potoempfängerzeilen zu ersetzen und einen horizontalen Laserstrahl, der von einem Nivellier, ausgesendet wird als Index auf einer Meßlatte zu verwenden»

In der DE-AS 2 756 364 wird eine fotoelektrische nivellierlatte beschrieben, deren Meßbereich übereinander angeordnete, lichtempfindliche Blättchen von Fotodioden enthält, mit denen Impulse eines Lichtstrahles aus einem als Nivellierinstrument dienenden Lasersenders abgetastet ?;erden# Sine CCB-Anordnung zur Längenmessung, bei der beliebig viele CCD-Zeilen hintereinander angeordnet werden können, zur Erfassung eines beliebigen Meßbereiches .wird in dem DD-WP148' 823 ^: beschrieben. Fotoelektrische. Fivellierlatten haben den Nachteil, daß lineare Anordnungen von Potoempfängern sehr kostenaufwendig sind und dadurch nicht für einen großen Meßbereich ausgelegt werden. Dia Auflösung des Maßsystems ist an die Größe der Empfänger gebunden. Um größere Auflösungen zu erreichen, müssen mehrere gegeneinander versetzte Eeihen von Empfängern verwendet werden_? die eine komplizierte Auswerteelektronik erfordern. In der. HE-AS 1915 891 wird eine Vorrichtung zur Bestimmung der Lagekoordinaten eines Punktes mittels eines Laserstrahles dargestellt.

Eine andere Methode der Höhenmessung besteht darin, das geometrische Nivellement auf ein trigonometrisches Nivellement zurückzuführen und die Ablesung an der Meßlatte durch eine genauere Teilkreisablesung zu ersetzen. Sieser Methode sind aber C-renzen gesetzt, da eine Winkelmessung stets genauer sein muß als die direkte -Höhenmessung,

Aus der CH-PS 376 673 sind" Verfahren und Einrichtungen zum Messen von Strecken durch Ablesungen von Teilungen bekannt/

Im Maschinenbau werden Maßstäbe für Auflicht-Meßsysterne zur Zählung von Ziffern verwendet, die vorwiegend dort eingesetzt werden, wo sich das Keßsystem direkt am Meßstab befindet.

Ziel der Erfindung:

Durch die Erfindung sollen die genannten Nachteile beseitigt, die Genauigkeit der visuellen Beobachtung erhöht und der Meßproseß beim geometrischen nivellement vereinfacht werden. Weiterhin soll durch Entlastung des Beobachters bei der visuellen Beobachtung die Ablese- und Übertragungsfehler reduziert v/erden.

Darlegung des Lesens der Erfindung:

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Höhenmessung so zu gestalten, daß durch eine Erhöhung des Signal-Eauschverhältnisses von Lattenteilstrich zu Umfeld sich die Genauigkeit der lichtelektrischen Meßdatenerfassung über Pernstrecken erhöht, so daß eine Objektivierung und Automatisierung des Meßprozesses beim geometrischen Nivellement möglich wird, !Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein optisches System mit einer Lichtquelle zum Aussenden eines infraroten oder eines sichtbaren Lichtstrahlenbündels in der optischen Achse eines Zielfernrohres angeordnet ist und daß für die Meßlatte eine reflektierende Teilung vorgesehen ist. "Vorteilhaft ist es, wenn das optische System zum Aussenden des Lichtstrahlenbündels und das Zielfernrohr eine gemeinsame optische Achse be-, sitzen.

Durch die Erfindung ist es möglich, den Meßprozeß der lichtelektrischen Meßdatenerfassung zu objektivieren, indem durch Ausnutzung der Einfachreflezion des Lichtes zur Abbildung eines selbstleuchtenden Lattenstriches die Bedingungen für die Automatisierung des geometrischen Nivellements geschaffen werden. Dadurch können die Ablese- und Übertragungsfehler reduziert werden, die durch einen Beobachter bei der visuellen Beobachtung entstehen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der scheinst!sehen Zeichnungen näher erläutert« Es zeigen:

Pig, 1 den Aufbau eines Bivelliers mit der erfindimgsgemäßen Anordnung

Pig, 2 die Vorderansicht des JFivelliers Pig. 3 eine Meßlatte mit der entsprechenden Teilung Pig, 4 ein Blockschaltbild der Meßeinrichtung' Der Grundauf ο au'des Hivelliers in Pig. 1 entspricht dem Hi 002' des YEB Carl Zeiss JEHA. Die erfinduiigsgeaäße Anordnung·enthält ein optisches System, das aicial zur optischen Achse des ETivellierfernrohres angeordnet ist, Ss enthält eine Lampe 12 zum Aussenden eines infraroten oder eines sichtbaren Lichtstrahlenbündels und ein Eon&ensorsystem 13· Das Lichtstrahlenbündel wird weitergeleitet über die ümlenkprismen 14 und 15? durch einen Pendelspiegel 3 mit der spiegelfreien Fläche 17> den zwei Blenden 16, durch ein Objektiv 2 und eine Abschlußplatte λ auf"eine in sines Meßpunkt aufgestellte Meßlatte 33 (siehe Pig.. 3). Die spiegelnden Seilungsstriche 42 der Meßlatte 39 werden durch Reflexion des Lichtstrahienbündels aus der Lampe 12 7?ieder sun Nivellier surüokreflektiert, las aurüokreflektierte Licht tritt über die keiiige Abschlußplatte in das- Objektiv 2 ein und wird "von dieses gesammelt, von den Pendelspiegel 3 reflektiert und bildet in der Bildebene A die leuchtenden Teilungsstriche 42 scharf ab. In dieser Ebene befindet sich ein lifferenzfotoeinpfänger 5 und vor ihn angeordnet eine Blende 4. In dem Differensfotοempfänger 5 entsteht sin elektrisches: Signal_? das entsprechend des Blockschaltbildes in Pig. 4 weiterverarbeitet wird. Den Objektiv 2 ist ein Prisma nachgeordnet, daß das I-üeß-femrohrsystein bestehend aus den Teilen

ließpunkte

visuelles Zielfernrohrs;/st ein unwandelt, Die s'ü A analogs Bildebene befindet sich dann in B. las in der Bildebene B entstehende Bild wird über ein Zwischsnabbildungssysten: 9 .and ein

Differenzfotoenpfanger 5 sum Anzielen eines ließpunktes i:: ein

Prisma 8 in eine Bildebene 10 abgebildet und mit einem Okular betrachtet. Mit dem Objektiv 2 ist ein Islaßstab 18 fest verbunden, der von einem Leuchtdiodensystern 19 beleuchtet und an einem Index 20 mit einem Prequenzempfänger 27 abgelesen wird. Las Objektiv 2 ist außerdem an einer "!Führung 21 verschiebbar gelagert. Sine Zugfeder 26 kann das Objektiv 2 über eine Gleitfläche 22 ziehen, an der ein Exzenter 23 auf der 7/elle 25 eines Motors 24 angeordnet ist. Der Motor 24 ist in einem Gerätegehäuse 28 untergebracht. Das Gerätegehäuse 28 enthält eine weitere Führung 31, auf der der Pendelspiegel 3 in einem Gehäuse 32 angeordnet ist und mit einem nicht dargestellten Fokussiertrieb bewegt wird. Der Pendelspiegel· 3 erhält seine Dämpfung durch ein Luftdämpfungssystem 33.

Die in Pig. 2 dargestellte Torderansicht des Uivelliers enthält das Gehäuse 28, das auf einem Unterteil 29 angeordnet ist, in dem sich der nicht ..dargestellte Seitenfeintrieb befindet. Ein Knopf 35 dient zur fokussierung des Pendelspiegels 3, ein weiterer Enopf 36 schaltet das Prisma 6 in seine Meßlage ein. An der Okularseite des ITivelliers ist ein Bedienpult 37 vorgesehen.

Pig. 3 zeigt einen Ausschnitt der Meßlatte 39 mit den verschiedenen Teilungsstrichen. In einem Holzkasten 38 ist wie üblich das Invarband mit seiner Meßteilung angeordnet. Auf der linken Seite des Holzkastens 38 ist die Heterteilung 39 und auf der rechten Seite die Dezimeterteilung 40 mit dem 1/2 Dezimeterpunkt und den Ziffern vorgesehen. Eine Meßteilung 41 trägt auf ihrem Metallband die spiegelnden Teilungsstriche An dem Eolskasten 38 ist weiterhin ein Richtglas 43 angeordnet, dessen Zielachsenebene 45 genau rechtwinklig zur Teilungsebene eingestellt wird. Sine Achse 46 einer Dosenlibelle 44 liegt parallel zu den spiegelnden Teilungsstrichen 42 und ermöglicht ein genaues Senkrechtstellen der Meßlatte 39. Durch das Richtglas 43 kann die Meßlatte 39 genau zum Meßgerät (nivellier) ausgerichtet werden.

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In Pig. 4 wird das Blockschalt "bild der Meßeinrichtung dargestellt. Über ein'Eingabepult 47 erfolgt die Auslösung des Meßprosesses, der durch einen Mikroprozessor 48 gesteuert wird. Mit dem Aus 1(3 se impuls schaltet eine Steuerung 49 den Scheinwerfer 51 und den Motor 50 ein. Ein Oifferenzfotoempfänger 52 erfaßt den Mulldurchgang des Lattenstriches. Das gewonnene elektrische Signal wird in einem Terstärker 53 verstärkt und durch einen Al.D-Wandler 54 in ein Digitalsignal umgewandelt. Dieses Signal startet einen Zähler 58, der die von einem Meß stab 18 kommenden Signale über einen ITotoempfänger 55_? einen Verstärker 56 und einen AID-Wandler 57 zählt. Diese Zählung wird durch den Uullstrich der Teilung beendet. Eine Steuerlogik 61- sorgt mit zusätzlichen Einrichtungen dafür, daß nur die Impulsstrecke die Nullstrich-Digitalsignale zählt. Der Mikroprozessor 48 berechnet dabei die Peinablesung und stellt mit der über die Eingabe 47 bereitgestallten visuellen G-robablesung die G-esamtablesung zusammen, die in einer Anzeige 59 oder in einer Eegistriereinheit 60 abgelesen wird.

Diese Anordnung zur Höhenmessung ist für das geometrische Nivellement vorzugsweise anwendbar, weil das Nivellier über .. eine genau horizontierte Ziellinie verfügt, die Meßlatte 39 mittels der Dosenlibelle 44 sehr genau senkrecht gestellt werden kann und der Beobachter für die visuelle Beobachtung die Mitte der Lattenteilung anzielen imiß und die Meßlatte 39 genau winklig zum Zielstrahl ausgerichtet wird· Nach dem Anzielen der Meßlatte 39 fokussiert der Beobachter mittels des Pendelspiegels 3 das Lattenbild und liest es grob ab. Danach schaltet er das Prisma 6 in die Lage 7 und löst den Meßprozeß aus.

Claims (2)

1. Anordnung zur Höhenmessung, vorzugsweise zum geometrischen Hive1lament_? mit einem nivellier, umfassend ein Fernrohrsystem zum Anzielen eines Meßpunktes, eine Einrichtung zur Stabilisierung der horizontalen Ziellinie zur Lotrichtung, eine sichtbares Licht aussendenden Lichtquelle, einer im Zielpunkt angeordneten Meßlatte, Mitteln zur Horizontierung und Orientierung von Instrument und Meßlatte und Mitteln zur objektiven, lichtelektrischen Ausmessung der Lattenanzeige, gekennzeichnet dadurch, daß ein optisches System mit einer Lichtquelle zum Aussenden eines Infraroten oder sicht baren Lichtstrahlenbündels in der optischen Achse des Zielfernrohres angeordnet ist und daß für die Meßlatte eine reflektierende Teilung vorgesehen ist.

2. Anordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das optische System zun Aussenden des Lichtstrahlenbündels und das Zielfernrohr eine gemeinsame optische Achse besitzen.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen
10. Jan. 1984/Lo