DD277965A1 - Verfahren und anordnung zur zielerfassung, insbesondere fuer geodaetische geraete - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Zielerfassung insbesondere fuer geodaetische Geraete beispielsweise einem Theodoliten, mit denen die Genauigkeit der Zielerfassung erhoeht und eine Basis fuer eine Automatisierung geschaffen wird, wobei die Erfindung einen neuen Weg geht, indem ein Beobachter mit einem Strichkreuz das Ziel anzielt, die exakte Messung aber der aktive Zielstrahl ausfuehrt und dadurch entweder ein Beobachter an einen Geraetestandort nach Erkennung eines Signals in einem Zielfernrohr die Zielerfassung beendet, oder die Schrittmotoren eines Theodolits gestopt werden. Das erfindungsgemaesse Verfahren hat den Vorteil, dass eine zusaetzliche Grobanzielung entfaellt, der Zielstrahl eine Luftstrecke nicht doppelt durchlaufen muss und das Zielgeraet nicht zusaetzlich belastet wird. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zielerfassung und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens. Sie ist insbesondere für Geräte in Industrievermessungssystemen mit Theodoliten, Tachymetern und Elektrooptische Entfernungsmesser vorgesehen, deren Ziel in endlicher ί ntfernung mit hoher Genauigkeit erfaßt werden muß.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind eine Vielzahl von Verfahren unii Anordnungen zur Zielerfassung bekannt, die entweder ein reflektierendes Lichtkreuz auf ein Fernrohrstrichkreuz einstellen, eine Zielmarke bzw. eine Lichtmarke mit dem Strichkreuz anzielen oder ein selbstleuchtendes Ziel mit Fotoempfängeranordnungen in einem Theodoliten einfangen. Die Genauigkeit der Zielerfassung hängt dabei von der

Vergrößerung des Theodolitfernrohres, den Winkelmeßeinrichtungen des Theodolits, aber auch von der Figur des Strichkreuzes in der Bildebene des Theodolitfernrohres der Figur der Zielmarken und den atmosphärischen Bedingungen der Laufstrecke sowie von der visuellen Erfassung des Ziels durch einen Beobachter ab. Es besteht daher das Bestreben, diesen Prozeß der Zielerfassung zu verbessern und zu automatisieren. So ist bereits ein selbstleuchtendes Ziel durch Scheinwerfer signalisiert, eine Zielerfassung durch ein elektrisches Auge, insbesondere für große Zielweiten, ein Scheinwerfer in einem Tachymeter und ein Tripelspiegel im Zielpunkt zur visuellen Zielerfassung sowie die Anwendung eines Laserstrahles für eine Fotoemfpängoranordnung im Zielpunkt bekannt. Außerdem ist die Verwendung eines Leuchtkreuzes zur Signalisierung von Zielpunkten, unabhängig von einem Theodolit für eine visuelle Anzielung und eine Vielzahl von Zielfiguren und Zielkörpern zu' Steigerung der visuellen Zielerfassung bekannt (CH-PS 580274, DE-OS 3206004,3145823 und 3431880, DE-AS 2728534, DD-PS 226066 und 235914). Allen Verfahren liegt eine begrenzte Genauigkeit zugrunde, die entweder durch die visuelle Einstellgenauigkeit bedingt ist oder durch einen erheblichen Aufwand für eine objektive Zielerfassung am Zielpunkt.

Ziel der Erfindung

Durch die Erfindung sollen die aufgezeigten Mängel vermieden und eine Möglichkeit zur Zielerfassung, insbesondere mit einem Theodoliten angegeben werden, mit der die Genauigkeit der Zielerfassung erhöht und eine Basis zur Automatisierung geschaffen wird, damit ein Beobachter weiter tntlastet wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Anordnung zur Zielerfassung vorzugsweise mit einem Theodolit zu schaffen, die schnell und genau sov/j mit geringem Aufwand an Material und Konstruktion verbunden sind. Dabei geht die Erfindung einen neuen Weg, indem ein Beobachter mit einem Strichkreuz das Ziel anzielt, die exakte Messung aber der aktive Zielstrahl am Zielpunkt ausführt.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine am Zielpunkt vorgesehene, lichtempfindliche Zielmarke einer Zieleinrichtung mit einer von einem Zielfernrohr ausgesendeten, leuchtenden Strichfigur beim visuellen Anzielen in Höhen- und Seitenrichtungen optoelektronisch erfaßt und das entstehende Signal dieses Zielvorganges gleichzeitig durch eine Signaleinrichtung angezeigt wird und daß dadurch entweder ein Beobachter an einem Gerätestandort nach Erkennung dieses Signals im Zielfernrohr die Zielerfassung beendet oder die Schrittmotoren eines Theodolits 1 gestopt werden. Vorteilhaft ist es, daß der leuchtende Spa'. der Strichfigur wesentlich kleiner als das visuelle Strichkreuz ist und das visuelle Strichkreuz sowie die leuchtende Strichfigur im Brennpunkt eines Objektivs des Zielfernrohres vorgesehen sind und daß die Breite der Empfängerspalten auf der Empfängeranordnung und der Zielmarkenstriche der Zielmarke am Zielpunkt in Abhängigkeit von der Zielentfernung regelbar sind. Es kann an Stelle der Strichfigur die Strahlung aussendende Spalte einer Diode und an Stelle der Empfängeranordnung Differenzfotoempfänger verwendet werden. Es ist weiterhin vorteilhaft, daß die Signale der Signaleinrichtung gerichtetes Licht eines Scheinwerfers darstellen oder als ungerichtete Lichtquellen ausgeführt sind, wobei das Lichtsignal der Signaleinrichtung insbesondere als Lichtbündel mit unterschiedlichen Farben vorgesehen int, zur Festlegung der horizontalen und vertikalen Bewegungsrichtung der Zieleinstellung und zur Erkennung im Zielfernrohr. Die zur Zielerfassung ausgesendete Strahlung ist außerdem mit einzelnen Frequenzen direkt oder auf eine Trägerfrequenz aufmodulierbar, indem charakteristische Amplituden der Seiten- und Höhenabweichung entsprechen und das Lichtsignal für die jeweilige Richtung speziell modulierbar ist. Die Sendedioden können außerdem mit unterschiedlichen Frequenzen moduliert werden, so daß eine Nachsteuerung eines Empfängers der Empfängeranordnung in den jeweiligen Bewegungsrichtungen ermöglicht wird. Die Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält am Zielpunkt eine mit Rieht- und Schwenkmittel verbundene Zieleinrichtung und am Gerätestandort vorzugsweise einen Theodoliten mit Zielfernrohr. Die Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu ihm auf dem Zielfernrohr ein Empfängerfernrohr angeordnet ist, dessen Sehfeld wesentlich kleiner als das des Zielfernrohres ist.

Durch die Erfindung ist es möglich, den Vorgang der Zielerfassung zu objektivieren und zu automatisieren, indem mit dem Erfindungsgemäßen Verfahren eine zusätzliche Grobanzielung entfällt, der Zielstrahl muß eine Luftstrecke nicht doppelt durchlaufen und das Zielgerät wird nicht zusätzlich belastet. Die Genauigkeit der Zieleinstellung wird dadurch erhöht und ein Beobachter entlastet.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird rachstehend anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine Gesamtansicht einer Anordnung zur Zielerfassung mit einem Theodolit

Fig. 2: ein erstes Ausführungsbeispiel einer Zieleinrichtung am Zielpunkt

Fig.3: ein zweites Ausführungsbeispiel einer Zieleinrichtung am Zielpunkt

Fig.4: eine Darstellung eines Teiles einer Signaleinrichtung

Fig. 5: einen optischen Aufbau eines Zielfernrohres.

Fig. 1 zeigt ein Zielfernrohr 2 eines auf einem Gerätestandpunkt aufgestellten Theodolits 1, der auf einem Stativ 3 steht. Mit dem Zielfernrohr 2 wird stark gebündeltes Licht einer als Spaltkreuz dargestellten Strichfigur ausgesendet. Parallel zu dem Zielfernrohr 2 ist auf ihm zusätzlich ein Empfängerfernrohr 4 angeordnet. In einem Zielpunkt ist über einer Marke 10 eine Zieleinrichtung 5, mit einer Zielmarke 6 vorgesehen sowie dahinter in dieser Figur nicht dargestellt, eine Empfängeranordnung 14. Auf der Zielmarke 6 etwa im Abstand Zielachse ZZ, Zielfernrohr 2 zur optischen Achse S und Empfängerfernrohr 4 ist weiterhin eine Signaleinrichtung 8 angeordnet, die Lichtsignale aussendet, wenn der aktive Zielstrahl

die Empfängorflächen der Empfängeranordnung 14 gleichmäßig bedeckt, so daß die jeweils gegenüberliegenden Fotoempfängei einen gleichgroßen Fotostrom erzeugen, aus denen in bekannter Weise ein Signal abgeleitet wird, das die Signaleinrichtung 8 zum Leuchten bringt. Dabei kann eine Lampe oder Diode 7 die Zieleinstellung in der Seite und eine Lampe oder Diode 9 die Zieleinstellung in der Höhe signalisieren. Sie können so angeordnet sein, daß sie immer im Sehfeld des Zielfernrohres 2 sichtbar sind.

In Fig. 2 ist die Zieleinrichtung 6 näher dargestellt. Ein Gerätefuß umfaßt einen Aufstellungsfuß 12 mit 3 Füßen und eine Z'ntrierspitze 11, die federnd gelagert und sicher auf der Marke 10 aufgesetzt werden können. Der Gerätefuß trägt eine Dosenlibelle 13, nach der mittels den 3 Füßen die Zieleinrichtung 5 zentriert wird. In einem Zielstationsraum 18 ist die Verarbeitungselektronik angeordnet. Über der Zieleinrichtung 5 mit der Zielmarke 6 ist ein Scheinwerfer 15 mit einem Objektiv 16 und einer Lampe 17 angeordnet. In der Bildebene des Objektivs 16 können hinter- oder nebeneinanderstehend verschiedene Farbfilter zweier nicht näher dargestellter Lampen oder Leuchtdioden angeordnet sein, denen in der Bildebene des Empfängerfernrohres 4 Fotoempfänger zugeordnet sind. Die Fotoernpfänger und die Zielmarke 5 liegen dabei senkrecht über dem Zentrum der Zentrierspitze 11. Dabei ist der Abstand der Zentrierspitze 11 zur Zielmarkenmitte möglichst klein zu halten, damit eine hohe Zentriergenauigkeit gewährleistet wird. Die Zentrierung kann aber auch in bekannter Weise- mit optischen Mitteln erfolgen. Fig.3 stellt ein zweites Ausführungsbeispiel der Zieleinrichtung 5 mit der Zielmarke 6 und den Leuchtspalten nach Fig. 2 dar, für eine Haft-Zieleinrichtung zur Signalisierung von Zentren an Wänden. Dabei ist in einem Gehäuse 19 die Elektronik mit einer Batterie angeordnet und nahe an der Rückwand Fotoempfänger 21,22 mit einer Zentriermittenmarkierung 23 und dazu konzentrisch angeordneten Zielmarken 24. Auf dem Gehäuse 19 ist wieder eine Lichtsignaleinrichtung 8 angeordnet.

In Fig.4 ist ein Teil der Signaleinrichtung 8 dargestellt, in der wird mit bekannten Mitteln eine zum Zentrum 26 symmetrisch von der Entfernung abhängige Breite der Zielmarkenstriche und der Empfängerspalte der Zielmark ι 6 mit den Schrauben 27 und 28 erreicht. Die Schrauben 27 und 28 tragen eine Skala, an der mit Hilfe eines Index 29 analoge Duten für die bekannte Zielentfernung eingestellt werden können. Der in Fig. 5 dargestellte optische Aufbau des Zielfernrohres 2 enthält eine Zielachse ZZ, zu der eine Kippachse KK senkrecht steht. Die optische Achse des Strahlungssystems SS, die den aktiven Zielstrahl aussendet, ist parallel zur Zielachse ZZ vorgesehen. Dieses Strahlenbündel wird immer mit dem visuellen fokussiert. Im Brennunkt 38.2 eines Objektivs 30 des Zielfernrohres 2 sind ein visuelles Strichkreuz 39 und im Brennpunkt 38.1 die leuchtende Strichfigur 41 vorgesehen. Im Zielfernrohr 2 ist außerdem eine Schiebelinse 34, die im Fernrohrgehäuse 32 gehalten ist. angeordnet. Das Licht einer Diode 40 tritt durch einen kleinen Spalt 41 auf eine Platte 42, wird von einem Teilungswürfel 31 durch eine selektiv» Schicht 33 zum Objektiv 30 abgelenkt und durch das Objektiv 30 in die Ebene eines Zieles abgebildet. Dasselbe Objektiv 30 bildet auch das visuelle Strichkreuz 39 im Brennpunkt 38.1 ab und mit der Schiebelinse 34 mit dem Bildaufrichtungsprisma 35 in ein Ziel ab. Zielt ein Beobachter beispielsweise mit einem Seitenfeintrieb 1.1. des Theodolits 1 mit der Strichfigur 39 die Zielmarke 6 an, so wird automatisch der Leuchtspalt 41 mit dem Empfängerspalt der Zielmarke 6 eingefangen und mit bekannten Mitteln ein Lichtsignal im Scheinwerfer 15 bzw. in der Signaleinrichtung 8 ausgelöst, daß der Beobachter im Zielfernrohr 2 sieht. Daraufhin beendet er diese Zielerfassung und führt die Zielerfassung in der anderen Richtung mit einem Höhenfeintrieb 1.2 durch, bis das zweite Signallicht aufleuchtet im Zielpunkt. Damit ist die Zielerfassung abgeschlossen und die Ablesung von Teilkreisanzeigen kann erfolgen. Der Vorgang der Zielerfassung kann auch automatisch erfolgen, indem die Lichtsignale der Lampen oder Dioden 7 oder 9 mit einem gerichteten Strahler und dem Empfängerfernrohr 4 registriert werden und die Steuersignale im Theodolit 1 auslösen, die in bekannter Weise Schrittmotoren stoppen. Die Zielorfassung kann dann nach vorgegebenen nicht näher dargestellten Programmen durchgeführt werden und mit verschiedenen Mitteln in beiden Bewegungsrichtungen gesteuert werden, wobei verschiedene Farbdioden und verschiedenfarbige Strahlenbündel, die empfängerseilig durch analoge Filter getrennt werden, in beiden oder vor Bildfeldteilen zur Anwendung kommen, denen die einzelnen Empfänger zugeordnet werden. Dasselbe kann auch mit einem modulierten Lichtbüiidel, entweder mit zwei verschiedenen Frequenzen oder einer modulierten Trägerfrequenz und aufmoduüerten Frequenzen oder eine Frequenz mit unterschiedlichen Amplituden durchgeführt werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Zielerfassung, insbesondere für geodätische Geräte, vorzugsweise mit einem TheodolitenjUmfassend visuelle und digitale Teilkreisanzeigen und ein Zielfernrohr, mit einem visuellen Strichkreuz in der Bildebene und einem in einer analogen Bildebene vorgesehenen leuchtenden Stichkreuz, die zueinander orientiert sind, mit einer Zieleinrichtung am Zielpunkt, umfassend eine Zielmarke, eine Fotoempfängeranordnung sowie eine Signaleinrichtung, wobei die Zielmarke mit Mitteln zur Horizontierung und Zentrierung verbunden ist, gekennzeichnet dadurch, daß eine am Zielpunkt vorgesehene lichtempfindliche Zielmarke (6) einer Zieleinrichtung (5) mit einer von einem Zielfernrohr (2) ausgesendeten, leuchtenden Strichfigur (41) beim visuellen Anzielen in Höhen- und Seitenrichtungen optoelektronisch erfaßt und das entstehende Signal dieses Zielvorganges gleichzeitig durch eine Signaleinrichtung (8) angezeigt wird und daß dadurch entweder ein Beobachter an einem Gerätestandort nach Erkennung dieses Signals im Zielfernrohr (2) die Zielerfassung beendet oder die Schrittmotoren eines Theodolits 1 gestopt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der leuchtende Spalt der Strichfigur (41) wesentlich kleiner als das visuelle Strichkreuz (39) ist und das visuelle Strichkreuz (39) und die leuchtende Strichiigur (41) im Brennpunkt (38) eines Objektivs (30) des Zielfernrohres (2) vorgesehen sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Breite der Empfängerspalten auf der Empfängeranordnung (14) und die Zielmarkenstriche der Zielmarke (6) am Zielpunkt in Abhängigkeit von der Zielentfernung regelbar sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß statt der Strichfigur (41) die Strahlung aussendende Spalte einer Diode (8 oder 9) und statt einer Empfängerspalte der Empfängeranordnung (14) Differenzfotoempfänger vorgesehen sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Signale der Signaleinrichtung (8) in beiden Richtungen gerichtetes Licht eines Scheinwerfers (15) darstellen oder als ungerichtete Lichtquellen ausgeführt sind.

6. Verfahrennach Anspruch ^gekennzeichnet dadurch, daß das Lichtsignal der Signaleinrichtung (8) als Lichtbündel mit unterschiedlicher Farbe vorgesehen ist, zur Festlegung der horizontalen und vertikalen Bewegungslichtung der Zieleinstellung und zur Erkennung im Zielfernrohr (2).

7. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die zur Zielerfassung ausgesendete Strahlung mit einzelnen Frequenzen direkt oder auf eine Trägerfrequenz aufmoduliert ist, wobei charakteristische Amplituden der Seiten- und Höhenabweichung entsprechen und das Lichtsignal für die jeweilige Richtung speziell moduliert ist.

8. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Sendedioden mit unterschiedlichen Frequenzen moduliert werden, so daß eine Nachsteuerung eines Empfängers der Empfängeranordnung (14) in den jeweiligen Bewegungsrichtungen ermöglicht wird.

9. Anordnung zur Zielerfassung, insbesondere geodätischer Geräte, die am Zielpunkt eine mit Richt- und Schwenkmittel verbundene Zieleinrichtung mit am Gerätestandort vorzugsweise einen Theodoliten mit Zielfernrohr enthält, gekennzeichnet dadurch, daß parallel zu ihm auf dem Zielfernrohr (2) ein Empfängerfernrohr (4) vorgesehen ist, dessen Sehfeld wesentlich kleiner als das des Zielfernrohres (2) ist.