DE102006013185A1 - Verfahren zur Ermittlung der Position und Orientierung einer Meß- oder Reparatureinrichtung und eine nach dem Verfahren arbeitende Vorrichtung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Bestimmung der Wandstärke oder des Verschleißes der Auskleidung eines metallurgischen Schmelzgefäßes mit einem Scannersystem zur berührungslosen Erfassung der Auskleidungsfläche mit Ermittlung der Position und Orientierung des Scannersystems und Zuordnung zu der Position des Schmelzgefäßes durch die Erfassung von raumfesten Referenzpunkten, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: 1. Festlegen eines Raumkoordinatensystems als Bezugssystem (z. B. lotrechtes euklidisches dreidimensionales Koordinatensystem) mittels mindestens zweier Vermessungsfestpunkte 2. Definition von mindestens zwei raumfesten Referenzpunkten im Bezugssystem und Vermessung dieser Referenzpunkte mit bekannten geodätischen Verfahren 3. Vermessung der Koordinaten von mindestens zwei Punkten der Kipp- oder Drehachse des betroffenen metallurgischen Gefäßes im Bezugssystem mit bekannten geodätischen Methoden 4. Definition eines Rastersystems auf der Abwicklung der theoretischen Innenfläche des Gefäßmantels 5. Scannen der raumfesten Referenzpunkte mit einem dreidimensionalen Scanner (strahlungsaussendendes und empfangendes Messgerät) 6. Ermittlung der Scanner-Position im Bezugssystem 7. vorheriges, gleichzeitiges oder nachfolgendes Scannen der Innenwandung des metallurgischen Gefäßes in der gleichen Scannerposition wie beim Scannen der raumfesten Referenzpunkte 8. Erfassung des Kippwinkels des Schmelzgefäßes 9. Berechnen der Koordinaten jedes Scanpunktes der ...

Description

  • Bei der Produktion von Metallen kommen Gefäße (Aggregate) zum Einsatz, deren Mantel gegen die hohen Temperaturen durch eine feuerfeste Auskleidung geschützt wird. Die Auskleidung unterliegt auf Grund mechanischer und thermischer Belastung und dem chemischen Angriff einem permanenten Verschleiß. Dieser Verschleiß muss einerseits quantitativ erfasst und andererseits repariert werden. Für die quantitative Erfassung kommen im Allgemeinen Scannersysteme zum Einsatz, die in der Lage sind, berührungslos die Auskleidungsflächen in einem bestimmten Raster geometrisch zu erfassen. Auf Basis der gemessenen Geometrie der Innenfläche der Auskleidung und Vergleich mit einer Bezugsfläche können Verschleißstellen erkannt werden und mittels Spritzroboter gezielt repariert werden. Beide Systeme (Erfassung des Verschleißes, Reparatur der Verschleißschicht) benötigen für den exakten Betrieb die genaue räumliche Position und Orientierung in einem übergeordneten Koordinatensystem (Bezugssystem).
  • Mit dem Gegenstand der DE 198 08 462 C2 ist eine Messanordnung zur Referenzbestimmung von Positionen von mindestens 3 Bezugspunkten und eine Referenzmessung des Auskleidungsgefäßes bekannt.
  • Im Blickwinkel einer CCD-Kamera müssen mindestens 3 Referenzpunkte im Raum verteilt angeordnet sein. Nachteilig hierbei ist, dass das Vorhandensein von 3 Referenzpunkten im Blickwinkel der Kamera gleichzeitig erfasst werden muss, weil nur dadurch die räumliche Position und Orientierung der Kamera und der damit gekoppelten Verschleißmesseinrichtung erreicht wird.
  • Die Referenzpunkte müssen deshalb in der Nähe des Gefäßes (Konverters) angeordnet sein. Damit ist der Nachteil verbunden, dass die Referenzpunkte einem Verschleiß unterliegen, von Rauch und Fremdkörpern abgedeckt werden könnten oder beim Betrieb des Konverters beschädigt werden könnten. Die konverternahe Anordnung dieser Referenzpunkte ist demzufolge nachteilig.
  • Ein weiterer Nachteil ist, dass die Koordinaten der Referenzpunkte unmittelbar in Bezug zu den Koordinaten des Gefäßes (Konverters) gesetzt werden. Das heißt, es handelt sich um eine unlösbare, mathematische Verbindung zwischen den Koordinaten des Gefäßes (Konverters) und den raumfesten Koordinaten. Damit ist jedoch der Nachteil verbunden, dass bei der Verwendung eines anderen Gefäßes (Konverters) neue raumfeste Punkte erforderlich sind. Es muss daher eine aufwendige neue Messung erfolgen, um die Konverterpunkte mit den neuen raumfesten Punkten wieder in Verbindung zu setzen.
  • Weiterer Nachteil der genannten Anordnung ist, dass den konverterseitigen Bezugspunkten P1 bis P4 jeweils eine eigene CCD-Kamera zugeordnet werden muss. Dies sind ein erheblicher Messaufwand und eine potenzielle Fehlerquelle, weil mehrere CCD-Kameras miteinander koordiniert werden müssen.
  • Insgesamt besteht der Nachteil der bekannten Anordnung darin, dass man in der Wahl des Standortes der Messeinrichtung stark gebunden ist. Die Messeinrichtung muss relativ genau an der Position aufgestellt werden, wo die Referenzmessung stattgefunden hatte. Hierbei ist es außerordentlich schwierig, eine Konverterreise messend zu begleiten, weil man einen definierten Standort in der Fabrikhalle benötigt, der möglichst exakt immer wieder eingenommen werden muss, um die Wiederholbarkeit der Messung zu gewährleisten.
  • Der genannten Druckschrift liegt also der Nachteil zugrunde, dass mit einem relativ hohen Messaufwand nur eine relativ schlechte Wiederholgenauigkeit erzielt werden kann.
  • Mit dem Gegenstand der EP 0 632 291 B1 ist ein weiteres Messsystem für die Verschleißmessung an Konvertern bekannt geworden, wobei allerdings keine raumfesten Bezugspunkte, sondern lediglich konverterseitige Bezugspunkte definiert sind. Der Autor dieser Druckschrift hat erkannt, dass an der Mundstückseite des Konverters angeordnete Bezugspunkte störanfällig sind. Um dies zu vermeiden ist vorgesehen, Bezugspunkte an der äußeren Seite des Bodens des Konverters (also von dem Mundstück des Konverters abgewandt) vorzusehen, um diese zu vermessen.
  • Damit ist jedoch ein erheblich höherer Messaufwand und eine damit verbundene Betriebsstörung verbunden. Zur Messung der Verschleißschicht des Konverters muss dieser außer Betrieb genommen werden, er muss mit seinem Boden der Messanordnung zugewandt vermessen werden, um dann um 180° gedreht der Messanordnung zugerichtet zu werden, damit diese durch das offene Mundstück des Konverters hinein messen kann.
  • Bei der Drehung oder Verschwenkung des Konverters um 180° besteht der Nachteil, dass diese Verschwenkung eventuell nicht sehr genau ist, weil sie von der Lagergenauigkeit der Schwenkzapfen abhängt und dass deshalb das Messergebnis verfälscht wird, wenn konverterseitige Bezugspunkte am äußeren Mantel des Konverters mit den inneren Verschleißschichten des Konverters in Beziehung gebracht werden müssen.
  • Es handelt sich um eine zeitlich aufwendige Messung, weil zur Durchführung der Messung stets der Konverter außer Betrieb genommen wird und um 180° gedreht werden muss.
  • Bei den vorgenannten Druckschriften besteht im Übrigen der Nachteil, dass der Ort der Messanordnung in Bezug zum vermessenden Konverter nicht ohne weiteres verändert werden kann. Oft ist dies jedoch erforderlich, um einen vollständigen Einblick in alle (seitlichen) Winkel des Konverters zu gewinnen. Dies ist wesentlich, weil man möglichst an jeder beliebigen Stelle im Konverter die Dicke der Verschleißschicht feststellen will. Zu diesem Zweck ist es bekannt, die Messanordnung nicht nur mittig zum Mundstück des Konverters auszurichten, sondern die Messanordnung auch leicht links oder rechts von der Mitte versetzt zum Mundstück anzuordnen und in den Konverter hineinzumessen, um die bei einer mittigen Messung abgedeckten Gefäßflächen zu erfassen.
  • Eine solche versetzte, außermittige Messung von Konverter-Verschleißschichten ist mit dem Gegenstand der EP 0 632 291 B1 nicht ohne weiteres möglich. Sollte nämlich eine von der Mitte nach links oder rechts versetzte Messung stattfinden, dann muss ebenfalls wiederum der Boden des Konverters neu vermessen werden, um die nun dann aktuelle Lage der bodenseitigen Referenzpunkte neu zu erfassen.
  • Will man mit diesem Messsystem eine mittige, eine linke sowie eine rechts davon liegende Messung am Konverter durchführen, müssen bei einer Anordnung nach der EP 0 632 291 B1 in drei verschiedenen Messvorgängen jeweils die konverterseitigen Bezugspunkte am Boden des Konverters erfasst werden. Ein solcher Messablauf ist aufwändig.
  • Mit dem Gegenstand der DE 196 14 564 B4 ist eine weitere Messanordnung zur Verschleißmessung eines metallurgischen Gefäßes bekannt geworden, bei der allerdings zwei verschiedene Messeinheiten verwendet werden.
  • Mit einer ersten Messeinheit werden zunächst gefäßseitig befestigte Bezugspunkte P1-P4 erfasst und ausgewertet. Aus der Auswertung dieser Bezugspunkte kann zunächst die Kipplage und die Orientierung des metallurgischen Gefäßes festgestellt werden. Mit dem ersten Messsystem wird also zunächst die Orientierung des metallurgischen Gefäßes im Raum festgestellt und mit einem zweiten Messsystem – einer Kamera – wird nun eine Referenzmessung und später eine Verschleißmessung durchgeführt.
  • Durch die Anordnung von gefäßseitig angeordneten Bezugspunkten besteht wiederum der vorher erwähnte Nachteil, dass diese Bezugspunkte – wegen der Befestigung am metallurgischen Gefäß – an das metallurgische Gefäß gebunden sind und dass sie schwer erkennbar und auswertbar sind, denn sie sind möglicherweise durch herumspritzende Schlacken, durch Rauch und andere Umgebungseinflüsse nur schwer auswertbar.
  • Das zur Durchführung der Referenz- und der Auskleidungsmessung verwendete Messgerät ist ein Scanner. Er ist allerdings fest mit dem Gerüst des metallurgischen Gefäßes verbunden und diesem damit unlösbar zugeordnet. Damit ist es stets erforderlich, dass das Messgerät, welches die gefäßseitigen Bezugspunkte erfasst und das Messgerät, welches die Verschleiß- und die Referenzmessung durchführt in einem festen Bezugsverhältnis zueinander stehen. Dieses Bezugsverhältnis wird durch das ortsfeste Gestell des metallurgischen Gefäßes hergestellt. Dies ist ein Anwendungsnachteil, denn damit ist es nicht möglich, unabhängig von einem metallurgischen Gefäß und dessen Aufhängung entsprechende Verschleißmessungen durchzuführen.
  • Der einzige Freiheitsgrad, um alle Wandbereiche des metallurgischen Gefäßes zu erfassen, ist die Dreh- bzw. Kippbewegung des metallurgischen Gefäßes in seiner Dreh- bzw. Kipplagerung. Dies ist jedoch mit dem Nachteil verbunden, dass wegen dieser einfachen Kippbewegung nicht alle Wandbereiche von einem mittig angeordneten Messgerät erfassbar sind. Damit ist nur eine unzureichende Erfassung von verschlissenen, seitlichen Wandbereichen möglich.
  • Mit dem Gegenstand der DE 102 57 422 A1 ist eine weitere Messanordnung zur Verschleißmessung an einem metallurgischen Gefäß bekannt geworden, bei dem die Bezugspunkte unmittelbar am Mundstück des metallurgischen Gefäßes angeordnet sind. Damit besteht wiederum der vorher genannte Nachteil der schwierigen Erkennung der Bezugspunkte unter den gegebenen Einsatzbedingungen. Hierbei sind im Raum verteilt in der Nähe des metallurgischen Gefäßes ortsfeste Fixierungsmarkierungen angeordnet, wobei ein Scanner einen optischen Strahl über die ortsfesten Fixierungsmarkierungen hinweg auslenkt und deren Beziehung zu den mundstückseitigen Bezugspunkten des metallurgischen Gefäßes herstellt.
  • Allerdings besteht der Nachteil, dass die ortsfesten Markierungen in der Nähe des metallurgischen Gefäßes angeordnet werden müssen, damit sie in einem Zug mit den mundstückseitigen Bezugsmarkierungen des metallurgischen Gefäßes erkannt werden können.
  • Die Fixierungsmarkierungen sind in Form von flächenhaften Rechtecken im Raum angeordnet. Die Erkennung der Fixierungsmarkierungen erfolgt durch eine Kantenerkennung der Rechtecke. Damit ist jedoch der Nachteil verbunden, dass stets dafür gesorgt werden muss, dass die Rechtecke genau orthogonal zum Scanner ausgerichtet sind, andernfalls nur eine gestörte Kantenerkennung möglich ist.
  • Weiterer Nachteil ist, dass insgesamt drei raumfeste Bezugsrechtecke mit hoher Genauigkeit erkannt werden müssen, weil der Scanner selbst keine Neigungserkennung hat. Im Übrigen ist eine Feststellung der Lage des Scanners im Raum nicht vorgesehen.
  • Zur Durchführung des Messverfahrens muss zunächst eine erste Referenzfläche einwandfrei erkannt werden und nach der Erfassung dieser Referenzfläche und Errichtung eines ersten provisorischen Koordinatensystems müssen nachfolgend dann die beiden anderen Referenzflächen ebenfalls erfasst und ausgewertet werden. Es wird dann mit Hilfe der beiden anderen Referenzflächen ein endgültiges Koordinatensystem hergestellt. Damit besteht der Nachteil, dass bei einer Verschiebung des Scanners auf die linke oder rechte Seite des metallurgischen Gefäßes, um beispielsweise auch verdeckte, seitliche Wandbereiche zu erfassen, stets eine neue Messung aller Referenzflächen erforderlich ist. Dies bedeutet eine erhebliche Einschränkung in der Anordnung der Referenzflächen, da von der jeweiligen Messposition alle drei Referenzflächen eindeutig erkannt werden müssen.
  • Nachteil hierbei ist im Übrigen, dass die erste Referenzmarkierung von allen Messpositionen des Scanners gut sichtbar sein muss. Nachdem diese Markierung jedoch in der Nähe des metallurgischen Gefäßes angeordnet werden muss, besteht wiederum der Nachteil, dass die Sichtbarkeit der Referenzmarkierung durch herumspritzende Schlacken, durch Rauch oder durch andere Fremdeinwirkungen gestört sein könnte.
    •
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Positionsbestimmung eines Mess- und Reparatursystems für metallurgische Gefäße so weiterzubilden, dass für die Positionsbestimmung ein geringerer Messaufwand erforderlich ist und somit eine verbesserte Ortsveränderbarkeit des Erfassungsgerätes möglich ist, mit dem Ziel, auch schwer sichtbare Flächen im metallurgischen Gefäß einwandfrei erfassen und auswerten zu können. Weiters soll die vorliegende Erfindung ermöglichen, dass auf einfachere Weise die Position und Orientierung eines Scanners oder einer Reparatureinrichtung in einem übergeordneten Koordinatensystem (Bezugssystem) und damit zum metallurgischen Schmelzgefäß ermittelt werden kann.
  • Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch ein Verfahren der nachfolgend beschriebenen Art gekennzeichnet.
  • Wesentliches Merkmal der Erfindung sind bei Anwendung im Zuge der Vermessung der Auskleidung eines metallurgischen Schmelzgefäßes folgende Verfahrensschritte:
    • 1. Festlegen eines Raumkoordinatensystems als Bezugssystem (z.B. lotrechtes euklidisches dreidimensionales Koordinatensystem) mittels mindestens zweier Vermessungsfestpunkte
    • 2. Definition von mindestens zwei raumfesten Referenzpunkten im Bezugssystem und Vermessung dieser Referenzpunkte mit bekannten geodätischen Verfahren
    • 3. Vermessung der Koordinaten von mindestens zwei Punkten der Kipp- oder Drehachse des betroffenen metallurgischen Gefäßes im Bezugssystem mit bekannten geodätischen Methoden
    • 4. Definition eines Rastersystems auf der Abwicklung der theoretischen Innenfläche des Gefäßmantels
    • 5. Scannen der raumfesten Referenzpunkte mit einem dreidimensionalen Scanner (strahlungsaussendendes und empfangendes Messgerät).
    • 6. Ermittlung der Scanner-Position im Bezugssystem
    • 7. vorheriges, gleichzeitiges oder nachfolgendes Scannen der Innenwandung des metallurgischen Gefäßes in der gleichen Scannerposition wie beim Scannen der raumfesten Referenzpunkte
    • 8. Berechnen der Koordinaten jedes Scanpunktes der Innenfläche der Auskleidung im Bezugssystem und Zuweisung des Scanpunktes zu einem Rasterelement in dem in Schritt 4. definierten Rastersystem
    • 9. Je Rasterelement Ermittlung einer Wandstärke oder des Verschleißes der Auskleidung unter Verwendung der Koordinaten der zugeordneten Scanpunkte und Koordinaten von beliebig wählbaren Referenzdaten
    • 10. Darstellung der ermittelten Wandstärke oder des Verschleißes im Rastersystem
  • Die Innenwandung des Gefäßes ist je nach Betriebszustand des Gefäßes bzw. Zweck der Messung die nach innen gerichtete Oberfläche des Stahlmantels des Gefäßes bzw. die nach innen gerichtete Oberfläche (Feuerseite) der feuerfesten Auskleidung.
  • Bei der vorliegenden Erfindung ist die Reduzierung auf mindestens zwei raumfeste Referenzpunkte dadurch möglich, dass ein lotrechtes Bezugssystem verwendet wird und die Neigungen von zwei Achsen des Scannerkoordinatensystems bezüglich einer waagrechten Ebene mittels Neigungssensoren gemessen werden. Damit können die Messdaten des Scanners in ein lotrechtes Koordinatensystem, das Scannerlotsystem transformiert werden.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es ferner in einem weiteren Schritt vorgesehen, dass in dem ersten Verfahrensschritt die vorgenannte Messung von einer mittleren Position des Scanners in Bezug zum Mundstück des metallurgischen Gefäßes erfolgt und dass in einem weiteren Verfahrensschritt eine von der Mitte entweder nach links oder nach rechts versetzte Messposition eingenommen wird und hierbei wiederum das Messverfahren nach den oben genannten Verfahrensschritten 5–9 durchgeführt wird. Die Messpositionen beziehen sich dabei auf den Aufstellungsort der Mess- bzw. Reparatureinrichtung, von dem aus die Referenzpunkte und die Innenwandung des metallurgischen Gefäßes erfasst werden.
  • Vorteilhaft bei dieser Ausgestaltung ist, dass man auch bei der Messung von einem von der Mitte aus versetzten Messstandpunkt nicht auf die Kipplage des Gefäßes Rücksicht nehmen muss. Die Kipplage kann von Messung zu Messung um mehrere Winkelgrade differieren, denn diese wird durch einen Neigungssensor am metallurgischen Gefäß festgestellt. Die Kipplage wird bei der Zuordnung der Scanpunkte zu den Rasterelementen im Rastersystem (rechnerisch) berücksichtigt.
  • Mit der letztgenannten Ausführungsform besteht der wesentliche Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, dass es nun erstmals möglich ist, mit einem frei im Raum verschiebbaren Scanner auch eine links- oder rechtsseitig versetzte Messung im Bezug zum Mundstück des metallurgischen Gefäßes auf einfache Weise durchführen zu können (d.h. Aufstellungsort des Scanners befindet sich, bezogen auf eine „mittlere Position", links bzw. rechts dieser „mittleren Position").
  • Die aus diesen versetzten Messpositionen gewonnenen Messergebnisse sind kombinierbar, weil sie sich alle auf das gleiche Bezugssystem bzw. in weiterer Folge auf das gleiche Rastersystem des metallurgischen Gefäßes beziehen.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, die Erfassung der Wandstärke der Auskleidung des metallurgischen Gefäßes durch die Herstellung einer Abwicklung auf einer virtuellen Ebene mit einem darübergelegten Raster zu bewerkstelligen. Damit besteht der Vorteil, dass man ein stets zugreifbares und eindeutig definiertes Rasterkoordinatensystem der gesamten Innenauskleidung des metallurgischen Gefäßes erhält und dass man auch für die Zuordnung und Darstellung der Ergebnisse der links- und rechtsseitig versetzten Messungen stets auf das gleiche Rastersystem zugreift und entsprechende Korrekturen durchführen kann.
  • Wurde beispielsweise bei einer mittigen Messung festgestellt, dass bestimmte Seitenbereiche des metallurgischen Gefäßes nicht einwandfrei erfasst werden können, erfolgt eine links- und gegebenenfalls auch eine rechtsseitig versetzte Messung und alle Messergebnisse werden dann auf das vorgenannte Rastersystem bezogen, d.h. den jeweiligen Elementen dieses Rastersystems zugewiesen.
  • Mit der gegebenen technischen Lehre ergibt sich im Übrigen der Vorteil, dass die vorher genannten raumfesten Referenzpunkte nun nicht mehr in der Nähe des metallurgischen Gefäßes angeordnet werden müssen. Sie können im Erfassungsbereich des Scanners irgendwo im Raum angeordnet werden, was mit erheblichen Vorteilen verbunden ist.
  • Ein erster Vorteil liegt darin, dass die raumfesten Referenzpunkte nun außer Reichweite der durch das metallurgische Gefäß verursachten Störungen angebracht werden können. Sie sind nicht mehr Schlackenspritzern, Raucherscheinungen und sonstigen Verschmutzungen ausgesetzt. Es kann sogar möglich sein, die raumfesten Referenzpunkte in einem Abstand von 8 bis 10 Metern aber auch bis 20 Meter entfernt von dem metallurgischen Gefäß anzuordnen.
  • Man hat hierbei vollkommene Gestaltungsfreiheit. Daher ist es entscheidend, dass nach der Erfindung die ortsfesten Referenzpunkte nicht mehr hinter oder neben dem metallurgischen Gefäß angeordnet werden müssen. Damit besteht der weitere Vorteil, dass das metallurgische Gefäß in seinem Betriebsablauf in keiner Weise gestört wird und dass insbesondere keine Referenzpunkte direkt am Stahlmantel des Schmelzgefäßes oder in der das Schmelzgefäß unmittelbar umgebenden Stahlkonstruktion angeordnet werden müssen.
  • Demzufolge bezieht sich das Einsatzgebiet der vorliegenden Erfindung auf sämtliche metallurgischen Schmelzgefäße unabhängig von deren Zweckbestimmung. Insbesondere werden mit dem vorliegenden Messsystem in der Stahlindustrie Konverter, Elektro-Öfen, Pfannen und dergleichen mehr vermessen, aber auch in der Nichteisenmetallindustrie Schmelzgefäße aller Art.
  • Wichtig ist also nur, dass die ortsfesten Referenzpunkte sich im Messbereich des Scanners befinden, wobei der Scanner durchaus ein Scanner sein kann, der im Winkelbereich von 360° oder darunter misst.
  • Bei einem solchen Scanner, der als Rundum-Scanner arbeitet, besteht der wesentliche Vorteil, dass sich die Referenzpunkte auch in einem weiten Abstand vor dem metallurgischen Gefäß befinden können. Sie sind dann außer Reichweite jeglicher vom Gefäß induzierter Umwelteinflüsse und damit ist ein besonders genaues Messergebnis möglich.
  • Vom Konverter aus gesehen können sich somit die Referenzpunkte hinter dem Scanner an raumfesten Positionen befinden.
  • Wichtig ist auch nur, dass die Referenzpunkte irgendwie im Raum verteilt sind, also einen gegenseitigen räumlichen Abstand aufweisen.
  • Es wurde zwar eingangs darauf hingewiesen, dass es ausreicht zwei Referenzpunkte zu verwenden, es können aber auch mehr Referenzpunkte benutzt werden. Liegen mehr als zwei Referenzpunkte vor, so können aus der damit gegebenen Überbestimmung für die Zuordnung zwischen Scannerlotsystem und Bezugssystem Plausibilitätskontrollen, Genauigkeits- und Zuverlässigkeitsaussagen getroffen werden. Für die Erkennung der Referenzpunkte werden aus messtechnischen Gründen Referenzflächen verwendet, wobei die Ausbildung der Referenzflächen als Kugeln oder kugelähnliche Körper bevorzugt wird. Es ist hier nicht erforderlich, Vollkugeln oder vollständige Hohlkugeln zu verwenden, es reicht auch aus, Kugelflächen zu verwenden, z. B. Schalen von Halb- oder Viertelkugeln. Der Referenzpunkt ist dann der Mittelpunkt der gedachten Kugel auf der die verwendete Kugelfläche liegt.
  • Vorteilhaft bei der Verwendung derartiger Kugelkörper ist, dass die Form der Kugelfläche von jeder Sicht- oder Messposition gleich ist. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber den im Stand der Technik bekannten Rechteckflächen, die verdreht oder gekippt werden könnten, was das Messergebnis erheblich verfälscht.
  • Mit dem vorhin beschriebenen Verfahren sollen die Position eines 3D-Scanners, also die Koordinaten des Ursprungs des Scannerlotsystems dieses Scanners in einem euklidischen, lotrechten, dreidimensionalen Koordinatensystem (Bezugssystem) sowie der horizontale Winkel zwischen xL-Achse des Scannerlotsystems und X-Achse dieses Bezugssystems (Orientierungswinkel tL) gemessen bzw. berechnet werden können.
  • Mit der selben Methode kann, wie in nachfolgendem Ausführungsbeispiel beschrieben, zusätzlich zur Position des Scanners und der Längs- und Querneigung des Scanners oder einer Trägerplatte einer Reparatureinrichtung (z.B. Reparaturfahrzeug mit Spritzlanze) in Bezug auf die waagrechte Ebene eines euklidischen lotrechten dreidimensionalen Koordinatensystems (Bezugssystem) auch der horizontale Winkel zwischen der in die waagrechte Ebene gedrehten horizontalen Längsachse xF dieser Trägerplatte und der X-Achse des Bezugssystems (Orientierungswinkel tF) gemessen bzw. berechnet werden. Für die Bestimmung dieses Orientierungswinkels tF ist ein zusätzlicher Referenzpunkt auf der Trägerplatte in möglichst großer Entfernung vom Scanner anzubringen und vom Scanner zu erfassen. Ist die Trägerplatte beispielsweise fest mit einem Fahrzeug verbunden bzw. Teil des Fahrzeugs sind im wesentlichen folgende Verfahrensschritte erforderlich:
    • 1. Festlegen eines Raumkoordinatensystems als Bezugssystem (z.B. lotrechtes euklidisches dreidimensionales Koordinatensystem) mittels mindestens zweier Vermessungsfestpunkte
    • 2. Definition von mindestens zwei raumfesten Referenzpunkten im Bezugssystem und Vermessung dieser Referenzpunkte mit bekannten geodätischen Verfahren
    • 3. Vermessung der Koordinaten von mindestens zwei Punkten der Kipp- oder Drehachse des betroffenen metallurgischen Gefäßes im Bezugssystem mit bekannten geodätischen Methoden
    • 4. Festlegen eines Fahrzeugkoordinatensystems als dreidimensionales euklidisches Koordinatensystem
    • 5. Definition eines Referenzpunktes auf der Trägerplatte und Vermessung dieses Referenzpunktes und Position des Scanners im Fahrzeugkoordinatensystem
    • 6. Scannen der raumfesten Referenzpunkte und des auf der Trägerplatte fixierten Referenzpunktes mit einem auf der Trägerplatte montierten dreidimensionalen Scanner (strahlungsaussendendes und empfangendes Messgerät).
    • 7. Messung der Neigung des Fahrzeugkoordinatensystems um die xF- bzw. yF-Achse bezüglich einer waagrechten Ebene mittels Neigungssensoren
    • B. Ermittlung der Scannerposition und Koordinaten des auf der Trägerplatte fixierten Referenzpunktes im Bezugssystem und daraus Ermittlung des Orientierungswinkels tF der Trägerplatte im Bezugssystem
    • 9. Herstellung des Bezuges des Fahrzeugkoordinatensystems zum Schmelzgefäß unter Berücksichtigung der gemessenen Neigungen laut Schritt 7. und des Kippwinkels des Schmelzgefäßes
  • Zusammengefasst werden folgende Ergebnisse erhalten bzw. gemessen:
    • 1. Koordinaten des Ursprungs des Scannerlotsystems eines Scanners (auf der Messeinrichtung bzw. am Fahrzeug) in einem Bezugssystem
    • 2. Neigung des Scannerkoordinatensystems in Bezug auf das Scannerlotsystem (Winkel AlphaX und Phi0)
    • 3. Neigung des Fahrzeugkoordinatensystems um die xF-Achse bezüglich einer waagrechten Ebene (AlphaXF)
    • 4. Neigung des Fahrzeugkoordinatensystems um die yF-Achse bezüglich einer waagrechten Ebene (Phi0F)
    • 5. Orientierungswinkel tL bzw. tF
    • 6. Kippwinkel des Schmelzgefäßes
  • Zusätzlich kann noch ein allfälliger Maßstabsfaktor des Entfernungsmessers des Scanners bestimmt werden.
  • Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung eines lotrechten, dreidimensionalen Koordinatensystems beschränkt. Es kann in gleicher Weise ein Polarkoordinatensystem oder ein Zylinderkoordinatensystem verwendet werden.
  • Alle nachfolgend gegebenen Informationen sind dann in analoger Weise anwendbar.
  • Bei der Festlegung des Bezugssystems werden für dreidimensionale Vermessung von Referenzpunkten und weiteren Bezugspunkten bekannte geodätische Verfahren für die Lösung dieser Detailaufgaben genannt. Darunter wird der Einsatz einer Totalstation verstanden, mit der gleichzeitig Horizontalwinkel, Vertikalwinkel und Schrägstrecke vom Messinstrument zu Zielpunkten (räumliche Polarkoordinaten) gemessen werden können. Mit Hilfe dieser Polarkoordinaten zu koordinativ bekannten Punkten wird zunächst die Position des Messinstrumentes (Totalstation) und in weiterer Folge die Position unbekannter Zielpunkte berechnet. Bei überbestimmter Messung können unter Anwendung von Ausgleichsalgorithmen Plausibilität, Genauigkeit und Zuverlässigkeit der berechneten Koordinaten ermittelt werden.
  • Unter dem Begriff einer „Totalstation" wird in einer bevorzugten Ausgestaltung ein Theodolit mit einem zugeordneten Entfernungsmesser verstanden, aber auch andere berührungslos arbeitende Messgeräte, die zu demselben Ergebnis führen. Insbesondere fallen hierunter Lasermessgeräte und auch Ultraschallmessgeräte.
  • Für die Referenzierung wird in der bevorzugten Ausführungsform in der Umgebung des metallurgischen Gefäßes ein euklidisches, lotrechtes, dreidimensionales Koordinatensystem (Bezugsystem) angelegt. Dies erfolgt dadurch, dass der Koordinatenursprung an einer beliebigen Stelle im Raum definiert wird und von diesem Punkt ausgehend eine ausgezeichnete horizontale Richtung festgelegt wird, welche die X-Achse des Bezugssystems repräsentiert. Die Y-Achse weist dann vom Koordinatenursprung mit 90° gegen den Uhrzeigersinn bezüglich der X-Achse ebenfalls in horizontaler Richtung. Die Z-Achse verläuft vom Koordinatenursprung auf einer lotrechten Geraden nach oben.
  • Zur einfacheren Handhabung der Wiederherstellung dieses Koordinatensystems werden mindestens 2 Vermessungsfestpunkte festgelegt, signalisiert (gekennzeichnet), mit bekannten geodätischen Verfahren durch Einsatz einer Totalstation vermessen und ihre 3D-Koordinaten im Bezugssystem berechnet. Damit ist es in weiterer Folge möglich, für sämtliche erforderlichen Objekte zu jedem Zeitpunkt dreidimensionale Koordinaten im Bezugssystem zu vermessen und zu berechnen.
  • Die oben genannten Vermessungsfestpunkte sind ortsfeste Vernetzungspunkte im Raum, die mit einer Totalstation vermessen sind und jederzeit nutzbar sind.
    •
  • Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Aus diesem Ausführungsbeispiel ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung, die entweder in Alleinstellung oder in Kombination untereinander Schutz genießen sollen.
  • Es zeigen:
  • 1: Vermessungsfestpunkte, Referenzpunkte und Schmelzgefäß im Bezugssystem mit den Achsen X, Y, Z
  • 2: Schema eines Scanners auf einem Reparaturfahrzeug
  • 3: Achsen des Scannerkoordinatensystems und Scannerlotsystems
  • 4: Position und Orientierung des Scannerlotsystems im Bezugssystem
  • 5: Ausschnitt aus einer Abwicklung der Gefäßinnenseite mit Raster und Einzelscanpunkten und zugehöriges Graustufenbild
  • 6: Verschleißbild eines metallurgischen Gefäßes
  • 7: Position und Orientierung des Fahrzeugkoordinatensystems im Bezugssystem
  • In 1 ist in einer allgemeinen Form ein dreidimensionales Koordinatensystem dargestellt, in dem die beiden raumfesten und genau definierten Vermessungsfestpunkte eingezeichnet sind. Hierbei ist es völlig beliebig, wo das Gefäß 3 angeordnet ist. Es ist lediglich schematisch dargestellt und kann jegliche beliebige Formgebung aufweisen.
  • Die Koordinaten der ortsfesten und genau definierten Vermessungsfestpunkte 1 und 2 dienen der genauen Festlegung der Achsen und des Koordinatenursprunges des Bezugssystems und der Referenzpunkte 4 und 5. Die Referenzpunkte werden durch messtechnisch leichter zu erfassende Kugeln repräsentiert und auch so dargestellt. Der Referenzpunkt selbst ist der Mittelpunkt der jeweiligen Kugel.
  • Gleichzeitig werden auch die sogenannten Kippachspunkte 6 und 7 am Gefäß 3 festgelegt. Diese Kippachspunkte 6 und 7 und der Kippwinkel 9 bestimmen die Lage des metallurgischen Schmelzgefäßes im dreidimensionalen Bezugssystem. Die beiden Kippachspunkte 6 und 7 definieren die Kippachse B.
  • Die Position und räumliche Lage des metallurgischen Gefäßes sowie allfällige Freiheitsgrade (Neigung, Verschiebung, Hebung) werden durch Anschluss an das Bezugssystem mit bekannten geodätischen Methoden unter Einsatz einer Totalstation vermessen und berechnet. Dies ergibt sich aus 1.
  • Der Kippwinkel 9 ist der Winkel, um den das Gefäß um seine Kippachse 8 herumgedreht wird. Dieser Kippwinkel (Neigungswinkel) des Schmelzgefäßes gegenüber einer ausgezeichneten Lage (vorzugsweise lotrechte Stellung des Gefäßes) wird mit einem am Gefäß installierten Neigungsmesser erfasst.
  • In 2 ist der erfindungsgemäße Einsatz eines Scanners 11 dargestellt. Der Scanner 11 ist auf einer Trägerplatte 14 befestigt, auf der ein weiterer Referenzpunkt 13 befestigt ist, der jedoch nur dann benötigt wird, wenn die gesamte Anordnung Teil einer Reparatureinrichtung für ein metallurgisches Gefäß ist. In diesem Fall muss die Ausrichtung der Trägerplatte bzw. der damit verbundenen Reparatureinrichtung zu dem zu reparierenden Gefäß 3 eindeutig erfasst werden. Die Trägerplatte 14 ist in diesem Fall auf dem Fahrgestell 12 eines Reparaturfahrzeuges befestigt.
  • Wird hingegen nur ein Messsystem verwirklicht, kann das Fahrgestell 12 entfallen und die Trägerplatte 14 ist auf einer anderen geeigneten Vorrichtung befestigt, die jeweils zur Durchführung der mittigen, links- und rechtsseitigen Messung vor dem Gefäß 3 z.B. in einer Achse parallel zur Kippachse 8 verschoben werden kann. Die Positionen, von denen aus die mittige, links- und rechtsseitige Messung erfolgen, müssen jedoch nicht notwendigerweise auf einer Geraden liegen, sondern sind beliebig innerhalb vordefinierter Bereiche wählbar.
  • Für die Referenzpunkte 4, 5, 10, 13 für den Scanner 11 werden Kugeln aus beliebigem Material verwendet. Die Größe der Kugeln richtet sich nach der Auflösung des eingesetzten Scanners 11. Im Allgemeinen sollte sich der Durchmesser der verwendeten Kugeln über mindestens 5 Scanpunkte erstrecken, um so eine Erkennung der Kugeln zu erleichtern. Bei einer Scanauflösung von z.B. 0,25° × 0,25° deckt ein Scanpunkt einen Bereich von ungefähr 4 × 4 cm bei einer Entfernung vom Scanner von 10 m ab.
  • Demzufolge muss in diesem Fall eine Kugel als Referenzpunkt 4, 5, 10, 13 einen Durchmesser von mindestens 20 cm aufweisen. Die Referenzkugeln (4, 5, 10) sind ortsfest in der Umgebung des Gefäßes 3 so zu montieren, dass mindestens 2 Kugeln von jeder Messposition durch den Scanner erfasst werden können, d.h. sichtbar sein müssen und innerhalb der Entfernungsreichweite des Scanners 11 liegen müssen. Die Koordinaten des Mittelpunktes jeder Kugel, also die Koordinaten der Referenzpunkte werden durch Anschluss an das Bezugssystem mit bekannten geodätischen Methoden unter Einsatz einer Totalstation vermessen und berechnet und können somit für die Erfassung mit dem Scanner als bekannt vorausgesetzt werden. Mindestens ein zusätzlicher Referenzpunkt muss sich bei Verwendung eines Reparaturfahrzeuges am Reparaturfahrzeug (Fahrgestell 12) befinden, um den horizontalen Orientierungswinkel tF bestimmen zu können. Dieser Referenzpunkt 13 sollte in einem größtmöglichen Abstand vom Scanner angeordnet sein um die bestmögliche Genauigkeit für den Orientierungswinkel tF zu erzielen.
  • Wichtig bei dem Ausführungsbeispiel ist, dass der Scanner 11 nun einen Messstrahl 15 erzeugt, der bei Rotation des Scannerspiegels um die Scannerachse 21 um 360 ° jeweils eine Ebene im Raum bestreicht. Im nächsten Schritt wird die Scannerachse um einen vorbestimmten Winkel verändert und der Messstrahl 15 bestreicht die nächste Ebene. Die aufeinanderfolgenden Ebenen ergänzen sich und dieser Vorgang wird solange fortgesetzt, bis der zu erfassende 3D-Raum abgedeckt ist.
  • Die in 2 exemplarisch dargestellten Messstrahlen 15, 16, 17 sind lediglich schematisierte Schnittdarstellungen des oben beschriebenen Vorganges.
  • Wichtig ist, dass der Scanner nun diese Messstrahlen 15–17 nach allen Seiten hin aussendet, so dass es nicht darauf ankommt, dass sich die von den Messstrahlen 15–17 erfassten Referenzpunkte 4, 5, 10, 13 vor, neben oder über dem Gefäß 3 befinden oder vom Gefäß aus gesehen hinter dem Scanner befinden.
  • Sie können deshalb irgendwo und in beliebiger Weise im Raum verteilt angeordnet sein.
  • Hierbei wird es bevorzugt, wenn die raumfesten Referenzpunkte 4, 5, 10 entfernt vom Gefäß 3 angeordnet sind, um diese Referenzpunkte außerhalb des Verschmutzungsbereiches des Gefäßes 3 zu bringen.
  • Die Neigung aller aufeinanderfolgenden Ebenen der Messstrahlen 15, 16, 17 wird durch einen zugeordneten Winkelsensor im Scanner erfaßt und mit in die Messung einbezogen.
  • Wichtig bei dem Messverfahren nach 2 ist im Übrigen, dass mit der Erfassung der Referenzpunkte 4, 5 und 10 auch gleichzeitig das vollständige Gefäß 3 abgescannt wird, um so die vollständige Innenoberfläche des Gefäßes zu erfassen. Weiters ist es vorteilhaft, wenn die Referenzpunkte in einem Raumbereich angeordnet sind, der sich, bezogen auf die Scannerposition, zentralsymmetrisch zum Bereich des zu messenden Gefäßes befindet.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht der Scannersensor aus einem Infrarotsender- und Empfänger, der gepulste Infrarotsignale aussendet und entsprechende Echosignale empfängt und diese erfasst.
  • Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Es können sämtliche sendenden und empfangenden Messgeräte verwendet werden, insbesondere Laserpulsgeräte, oder auch Geräte, die in anderen Wellenbereichen arbeiten, insbesondere im UV-, IR- Bereich oder auch im sichtbaren Bereich.
  • In 3 ist allgemein der Scanner mit seinem Scannerkoordinatensystem dargestellt. Der Scanner 11 ist um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen 21, 22 verdrehbar. Mit der nahezu horizontalen Achse 22 wird der Neigungswinkel Phi festgelegt, während mit der in senkrecht hierzu befindlichen Achse 21 (Drehachse des Spiegels) der Scanwinkel Lambda festgelegt wird.
  • Nachdem sich der Spiegel oberhalb des Schnittpunkts 25 der beiden Achsen 21, 22 befinden kann, wird die zugehörige Exzentrizität 19 mathematisch ausgeglichen.
  • In 3 sind der Scanner und damit die Scannerachse 21 in Ausgangsstellung dargestellt. Es wird eine dritte Achse 20 definiert, die normal auf den Achsen 21 und 22 steht. Diese Achsen 20, 21 und 22 bilden das Scannerkoordinatensystem. Nachdem die Achse 21 in Ausgangsstellung des Scanners nicht notwendigerweise lotrecht ist, sich also nicht notwendigerweise auf einem Radialstrahl zum Erdmittelpunkt befindet, muss dieser Versatz ausgeglichen werden. Es ist also ein Bezug zu einem lotrechten euklidischen dreidimensionalen Koordinatensystem, dessen Ursprung mit dem Ursprung des Scannerkoordinatensystems zusammenfällt, herzustellen. Dies erfolgt durch Drehung der Achsen 22 und 20 in eine waagrechte Ebene. In Ausgangslage des Scanners definiert daher die Neigung der Achse 22 gegenüber einer waagrechten Ebene den Neigungswinkel AlphaX und die Neigung der Achse 20 gegenüber einer waagrechten Ebene den Neigungswinkel Phi0. Dieses lotrechte euklidische Koordinatensystem stellt das Scannerlotsystem dar.
  • Mit einem Scanner werden bezogen auf die Scannerposition und das Scannerkoordinatensystem im umliegenden 3D-Raum für jeden Messpunkt folgende Daten erfasst:
    • 1. Scanentfernung s (Entfernung Scannerspiegel zu Reflexionsfläche)
    • 2. Scanreflektivität (Echo) = Intensität
    • 3. Neigungswinkel Phi um eine (nahezu) horizontale Achse 22
    • 4. Scanwinkel Lambda um eine zu Achse 22 orthogonale Achse 21
    • 5. Neigungswinkel AlphaX und Phi0 des Scannerkoordinatensystems
  • Die Auflösung des Neigungswinkels Phi und des Scanwinkels Lambda bestimmen die Dichte der möglichen Datenerfassung.
  • Mit der Erfassung der Scanreflektivität (Intensität des Echosignals) können sogenannte Graustufenbilder hergestellt werden und entsprechend der Schwärzung des Graustufenbildes können somit sehr genau Konturbestimmungen von Gegenständen im Raum vorgenommen werden. Die Erfassung der Scanreflektivität ist also eine zusätzliche Information für die Auswertung des später erhaltenen Rasterbildes. Somit werden die als Kugeln ausgebildeten Referenzpunkte 4, 5, 10, 13 durch eine Mustererkennung in einem gerasterten Graustufenbild des Scanners erfasst.
  • Mit Hilfe der Scan- (s, Phi, Lambda) und Neigungsdaten (Phi0, AlphaX) werden mittels Zusammenhängen der analytischen Geometrie die Koordinaten der den einzelnen Scanpunkten entsprechenden Reflexionsflächen im Scannerlotsystem berechnet. Es liegen somit auch für jeden Referenzpunkt die drei Koordinaten im Scannerlotsystem vor.
  • In 4 ist der Zusammenhang zwischen den horizontalen Achsen xL und yL des Scannerlotsystems mit den horizontalen Achsen X und Y des Bezugssystems dargestellt. Der Zusammenhang ist mathematisch gesehen eine zweidimensionale Koordinatentransformation. Diese kann beispielsweise durch Anwendung der Verschiebungen dx und dy sowie der Rotation tL um die Z-Achse auf die Koordinaten aller erkannten Referenzpunkte im Scannerlotsystem erfolgen, sodaß diese optimal mit den Koordinaten derselben Referenzpunkte im Bezugskoordinatensystem zur Deckung gelangen. Sind mehr als 2 Referenzpunkte vorhanden, kann daraus die Genauigkeit der Zuordnung ermittelt werden. Diese Verschiebungen dx und dy stellen somit auch die X- und Y-Koordinaten der Scannerposition im Bezugssystem dar. Die Z-Koordinate der Scannerposition im Bezugssystem ist als Differenz zwischen den Z-Koordinaten eines Referenzpunktes im Bezugssystem und den z-Koordinaten (Achsenabschnitt auf der lotrechten Achse) des selben Referenzpunktes im Scannerlotsystem gegeben. Bei Verwendung von mehr als einem Referenzpunkt können die erhaltenen Differenzen gemittelt werden und es kann damit auch die Genauigkeit der Z-Koordinate der Scannerposition errechnet werden. Somit ist sowohl der Zusammenhang zwischen Scannerkoordinatensystem und Scannerlotsystem als auch der Zusammenhang zwischen Scannerlotsystem und Bezugssystem hergestellt.
  • Der Messvorgang für die Erfassung der Referenzpunkte und des Innenraums des Schmelzgefäßes geht beispielsweise nach dem folgenden Schema vor, wobei bezüglich der Identifizierung der Referenzpunkte zwei Methoden angewandt werden:
  • Bei vordefinierten Positionen für die Messeinrichtung (Methode 1) sind dies folgende Schritte:
    • 1.) Positionierung des Messwagens mit dem Scanner vor dem Gefäß näherungsweise an einer vordefinierten Position (+/– 1 m) in einem Abstand von z. B. 2–10 m und in einer horizontalen Ausrichtung (+/– 5°), wobei die Daten der vordefinierten Positionen im System gespeichert sind.
    • 2.) Auswahl dieser Näherungsposition am System und gleichzeitig Start des Scanvorganges in voreingestelltem Scanbereich und Scanauflösung
    • 3.) Speichern der Scandaten und der gemessenen Neigungswinkel AlphaX und Phi0 der Achsen 22 und 20 gegenüber einer waagrechten Ebene.
    • 4.) Sequenzielle Berechnung von Neigungswinkel Phi, Scanwinkel Lambda und Entfernung zu jedem Referenzpunkt 4, 5, 10 mit Hilfe der Näherungsposition, Näherungsorientierung und den bekannten Koordinaten des jeweiligen Referenzpunktes.
    • 5.) Detektion der Kugelmittelpunkte der Referenzpunkte 4, 5, 10 durch Mustererkennung im digitalen Erfassungsbild.
    • 6.) Berechnung der lokalen Koordinaten im Scannersystem für jeden Referenzpunkt.
    • 7.) Berechnung der Scannerposition im Bezugssystem mit Hilfe der Koordinaten der Referenzpunkte im Scannerlot- und Bezugssystem.
    • 8.) Scannen des Innenraumes des metallurgischen Gefäßes aus derselben Position des Scanners wie bei der Erfassung der Referenzpunkte
  • Es wird noch darauf hingewiesen, dass die Messung des Innenraums des metallurgischen Gefäßes 3 auch im gleichen Scanvorgang erfolgen kann wie die Messung der Lage der Referenzpunkte 4, 5, 10 im Raum. Gleichzeitig werden auch die Winkel Phi0 und AlphaX sowie der Kippwinkel des Gefäßes erfasst. Damit ist es sehr einfach, auch eine von einer mittigen Messposition abweichende Messstellung vorzunehmen, indem beispielsweise der Scanner 11 auf dem Fahrgestell 12 in eine von der Mitte aus nach links oder rechts versetzte Messposition gebracht wird.
  • Auch bei einem solchen aus einer versetzten Position durchgeführten Messung werden gemäß 2 in einem einzigen Messvorgang sowohl der Innenraum des Gefäßes 3 als auch die Lage aller Referenzpunkte 4, 5, 10 im Raum und die Neigungswinkel und der Kippwinkel erfasst.
  • In einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erfolgt eine automatische Punktidentifizierung der Referenzpunkte 4, 5, 10 nach folgendem Schema (Methode 2):
    • 1.) Beliebige Positionierung des Messwagens im Bereich in dem die Referenzpunkte 4, 5, 10 und der Innenraum des Gefäßes erfasst werden können
    • 2.) Start des Scanvorganges in voreingestelltem Scanbereich und Scanauflösung.
    • 3.) Speichern von Scandaten und der gemessenen Neigungswinkel AlphaX und Phi0 der Achsen 22 und 20 gegenüber einer waagrechten Ebene.
    • 4.) Suchen aller Kugeln im Scanbereich und Detektion der Kugelmittelpunkte.
    • 5.) Berechnung der lokalen Koordinaten der Kugelmittelpunkte im Scannersystem für jede detektierte Kugel.
    • 6.) Identifizieren der Referenzpunkte 4, 5, 10 (z.B. über Analyse der inneren Geometrie der Referenzpunkte)
    • 7.) Berechnung der Scannerposition im Bezugssystem mit Hilfe der Koordinaten der identifizierten Referenzpunkte 4, 5, 10 im Scannerlot- und im Bezugssystem.
    • 8.) Scannen des Innenraumes, wie in Methode 1 beschrieben.
  • Die über Kenntnis der Neigungswinkel AlphaX und Phi0 und die Erkennung und Lokalisierung der Referenzpunkte geschaffene Verbindung zwischen dem Scannerkoordinatensystem und dem Bezugssystem (das ist der Raum, in dem das Gefäß aufgestellt und deren Kippachse vermessen ist) kann nun genutzt werden, um die an der Innenauskleidung gemessenen Scanpunkte in das Bezugssystem zu transformieren. Die Kenntnis der Koordinaten des Gefäßes sowie dessen Kippwinkel ermöglicht wiederum eine Transformation dieser an der Innenoberfläche des Gefäßes gemessenen Punkte in ein am Gefäß orientiertes Koordinatensystem. Um dabei auch die Vergleichbarkeit bzw. Ergänzung der Ergebnisse aus den verschiedenen Messungen des selben metallurgischen Gefäßes zu gewährleisten, werden die Ergebnisse, wie in 5a gezeigt, in einem regelmäßigen Raster abgespeichert. Dieser Raster wird an einer Abwicklung der Innenfläche des Gefäßes auf einer virtuellen Ebene mit den Koordinaten m und n aufgebaut. Die einzelnen gescannten Punkte 26, welche in unregelmäßiger Form auf der Gefäßinnenfläche vorliegen sowie die für diese Punkte berechneten Abstände von der gewählten Bezugsfläche werden den zugehörigen Rasterelementen zugeordnet. Als Bezugsfläche kann beispielsweise die gemessene Innenseite des Stahlmantels oder auch die aus einer Zeichnung des Gefäßes übernommene Geometrie der Innenseite des Stahlmantels dienen. Je Rasterelement 27 werden die den jeweiligen Scanpunkten zugeordneten Abstände über Gewichtsalgorithmen gemittelt und diese Ergebnisse können dann in entsprechende Grau- bzw. Farbstufen umgesetzt werden (5b).
  • Je nach Wahl der Bezugsfläche und Betriebszustand des metallurgischen Gefäßes ergeben dann die je Rasterelement errechneten Abstände die Wandstärke der Auskleidung (Futterstärke, Reststärke) oder den Verschleiß der Auskleidung.
  • In 6 ist beispielsweise ein Verschleißbild in Form eines Rasterbildes der Abwicklung der Innenmantelfläche eines metallurgischen Gefäßes dargestellt. In jedem einzelnen Rasterfeld können null, ein oder mehrere Scanpunkte enthalten sein. Der jedem Rasterfeld zugeordnete Wert der Reststärke der Verschleißschicht kann daher aus den Daten der dem Rasterfeld zugeordneten Scanpunkte ermittelt werden. Die Reststärke der Verschleißschicht wird in Form von Graustufen bzw. in einer farbcodierten Darstellung gezeigt. Hierbei wird von einer Messung einer nicht verschlissenen Innenauskleidung und bekannter Stärke der Auskleidung oder von einer Messung der Innenseite des Dauerfutters oder des Stahlmantels ausgegangen und die dabei ermittelten Werte werden mit den aktuellen Messergebnissen einer Verschleißschicht verglichen. Die sich hieraus pro Rasterfeld ergebenden Reststärken der Verschleißschicht werden in Graustufen oder in einem Farbcode wiedergegeben. Als Ausgangsbasis für die Bezugsfläche können aber auch die aus einer Zeichnung des Schmelzgefäßes entnommenen Daten herangezogen werden.
  • In einer anderen Ausführungsform ist es vorgesehen, das darzustellen, was bereits durch Verschleiß abgetragen wurde.
  • Besonders abgetragene Bereiche werden dann beispielsweise mit einer Farbe Gelb oder Orange farblich dargestellt, um so einen schnellen Überblick über den Verschleiß der Innenauskleidung des metallurgischen Gefäßes zu erhalten.
  • Eine Anwendung der Erfindung für die Erkennung der Position und Orientierung einer Reparatureinrichtung oder ähnlichem ist schematisch in der 7 dargestellt. In diesem Anwendungsfall ist, wie bereits früher erwähnt, ein weiterer fest mit der Reparatureinrichtung bzw. der zugehörigen Trägerplatte 14 verbundener Referenzpunkt 13 erforderlich. Damit kann die Richtung dieser Trägerplatte und des damit verbundenen Fahrgestells 12 zum Gefäß 3 bestimmt werden. Dies ist Grundlage für den Einsatz einer automatisierten Reparatureinrichtung, deren Position und Orientierung im Bezug zum Gefäß eindeutig bekannt sein muss.
  • Zur Durchführung dieses Verfahrens wird bezogen auf die Trägerplatte 14 ein euklidisches Fahrzeugkoordinatensystem bzw. ein Koordinatensystem der Reparatureinrichtung mit den Achsen xF (Längsachse der Trägerplatte), yF (senkrecht zur Längsachse und in Ebene der Trägerplatte) und zF (Achse senkrecht zu xF und yF und beginnend in deren Schnittpunkt) definiert. Bezogen auf dieses Fahrzeugkoordinatensystem werden die Koordinaten des Scanners (Ursprung des Scannerkoordinatensystems) und die Koordinaten des Referenzpunktes 13 einmal vermessen und damit für die gewählte Anordnung als bekannt vorausgesetzt.
  • Die Neigungswinkel der Achsen xF und yF des Fahrzeugkoordinatensystems gegen eine waagrechte Ebene werden mittels Neigungssensoren erfasst (Neigungswinkel AlphaXF und Phi0F).
  • Weiters wird in 7 der Zusammenhang zwischen dem Fahrzeugkoordinatensystem und dem Bezugssystem dargestellt. Dabei ist zu bemerken, dass die Darstellung bereits den Zwischenschritt nach aufeinanderfolgender Drehung der Achsen xF und yF des Fahrzeugkoordinatensystems um die Achsen yF bzw. xF in eine waagrechte Ebene zeigt. Diese Achsen nach Drehung werden mit xFL und yFL bezeichnet. Der Orientierungswinkel tF ist somit als horizontaler Winkel zwischen der in eine waagrechte Ebene gedrehten xF-Achse des Fahrzeugkoordinatensystems (= Achse xFL) und der X-Achse des Bezugssystems definiert.
  • Die Ermittlung von tF erfolgt dabei durch Auflösung einer Transformation der Koordinaten der Scannerposition und des Referenzpunktes 13 vom Bezugssystem zum Fahrzeugkoordinatensystem unter Berücksichtigung von
    • – berechneten Koordinaten der Scannerposition und Position des Referenzpunktes 13 im Bezugssystem
    • – Kenntnis der Koordinaten der Scannerposition und Position des Referenzpunktes 13 im Fahrzeugkoordinatensystem
    • – Messung der Neigungswinkel AlphaXF und Phi0F der Achsen xF und yF gegen eine waagrechte Ebene
  • Damit ist ein eindeutiger Bezug des Fahrzeugkoordinatensystems zum Bezugssystem und somit zum zu reparierenden Gefäß hergestellt.
  • Für eine Reparatur der Innenauskleidung des Gefäßes 3 reicht es dann aus, auf dem Fahrgestell 12 beispielsweise ein Roboter-Reparatursystem anzuordnen, bei dem mittels eines Vorschubsystems eine Lanze gesteuert in den Innenraum des Gefäßes vorgeschoben wird, um dort an den vom Messsystem festgestellten Stellen die entsprechende Verschleißreparatur durchzuführen.
  • Der Messablauf für Erkennung von Position und Orientierung einer Reparatureinrichtung ist bei Verwendung von vordefinierten Positionen wie folgt:
    • 1.) Positionierung der Mess-/Reparatureinrichtung mit dem Scanner vor dem Gefäß näherungsweise an einer vordefinierten Position (+/– 1 m) und in einer horizontalen Ausrichtung (+/– 5°), wobei die Daten der vordefinierten Positionen im System gespeichert sind.
    • 2.) Auswahl dieser Näherungsposition am System und gleichzeitig Start des Scanvorganges in voreingestelltem Scanbereich und Scanauflösung
    • 3.) Speichern der Scandaten, der gemessenen Neigungswinkel AlphaX und Phi0 der Achsen 22 und 20 gegenüber einer waagrechten Ebene und der gemessenen Neigungswinkel AlphaXF und Phi0F der Achsen xF und yF gegenüber einer waagrechten Ebene.
    • 4.) Sequenzielle Berechnung von Neigungswinkel Phi, Scanwinkel Lambda und Entfernung zu jedem Referenzpunkt 4, 5, 10, 13 mit Hilfe der Näherungsposition, Näherungsorientierung und den bekannten Koordinaten der Referenzpunkte 4, 5, 10
    • 5.) Detektion der Kugelmittelpunkte der Referenzpunkte 4, 5, 10, 13 durch Mustererkennung im digitalen Erfassungsbild.
    • 6.) Berechnung der lokalen Koordinaten im Scannersystem für jeden Referenzpunkt.
    • 7.) Berechnung der Scannerposition im Bezugssystem mit Hilfe der Koordinaten der Referenzpunkte im Scanner- und Bezugssystem.
    • 8.) Berechnung des Orientierungswinkels tF der Reparatureinrichtung über die Scannerposition und die errechneten Koordinaten des Referenzpunktes 13 an der Reparatureinrichtung
  • Alternativ kann auch hier statt der vordefinierten Positionen für die Mess- /Reparatureinrichtung eine beliebige Position gewählt werden und die automatische Identifizierung der Referenzpunkte 4, 5, 10 analog Methode 2 der Erfassung der Referenzpunkte und des Innenraums des Schmelzgefäßes angewandt werden.
  • Mit Kenntnis der Position und Orientierung des Reparaturfahrzeuges 12 im Bezug zu dem Gefäß 3 kann eine vorschiebbare Lanze vom Reparaturfahrzeug aus gesteuert in den Innenraum des metallurgischen Gefäßes vorgeschoben werden und in vorprogrammierter Weise gedreht, geschwenkt oder auf andere Art positioniert werden. Diese Positionierungen werden über Sensoren, die den Bezug zum Fahrzeugkoordinatensystem herstellen, erfasst. Auf diese Weise ist eine automatische vollkommen autonom ablaufende Reparatur von Verschleißschichten im Innenraum des metallurgischen Gefäßes möglich.
  • Hierbei werden die Daten der gemessenen Verschleißbereiche an das Reparaturfahrzeug und dem darauf befestigten Reparaturroboter übergeben und mit diesen Daten und den Daten über die Position und Orientierung des Reparaturfahrzeuges wird der Reparaturroboter angesteuert.
  • Hierbei ist es nicht lösungsnotwendig, dass der Reparaturroboter auf einem selbstfahrenden Fahrzeug angeordnet ist. Es ist auch möglich, einen solchen Reparaturroboter ortsfest an einem Gestell im Zugriffsbereich des metallurgischen Gefäßes anzuordnen, um so durch gesteuerte Achsen- und Vorschubbewegungen eine automatische Reparatur im Innenraum des Gefäßes vorzunehmen.
  • Die Erfindung ist im Übrigen nicht auf die Anwendung eines einzigen Scanners beschränkt. Ein einziger Scanner ist nur dann erforderlich, wenn der Ist-Zustand eines metallurgischen Gefäßes erfasst werden soll und gegebenenfalls mit einem Soll-Zustand verglichen wird.
  • Wenn hingegen die Auskleidung eines metallurgischen Gefäßes repariert werden soll, kann es vorgesehen sein, für die Messung des Ist-Zustandes einen ersten Scanner und für die Bestimmung der Position und Orientierung der Reparatureinrichtung einen zweiten Scanner vorzusehen.
  • Es reicht auch aus, den Messvorgang und die Erfassung der Position und Orientierung der Reparatureinrichtung mit einem einzigen Scanner auszuführen. Die Messerfassung und die Reparatureinrichtung wären dann auf einem einzigen Fahrzeug.
  • Ebenso ist es möglich, statt eines Fahrzeuges eine gemeinsame ortsfeste Einrichtung zu verwenden.
    • 1
    Vermessungsfestpunkt
    2
    Vermessungsfestpunkt
    3
    Gefäß
    4
    Referenzpunkt
    5
    Referenzpunkt
    6
    Kippachspunkt
    7
    Kippachspunkt
    8
    Kippachse
    9
    Kippwinkel des Schmelzgefäßes
    10
    Referenzpunkt
    11
    Scanner
    12
    Fahrgestell
    13
    Referenzpunkt
    14
    Trägerplatte
    15
    Messstrahl
    16
    Messstrahl
    17
    Messstrahl
    18
    19
    Exzentrizität
    20
    Achse (senkrecht zu 21 und 22)
    21
    Scannerachse
    22
    Neigungsachse des Scanners
    23
    Lotachse des Scannerlotsystems
    24
    25
    Ursprung des Scannerkoordinatensystems und Scannerlotsystems
    26
    Einzelscanpunkt
    27
    Rasterelement

Claims (18)

  1. Verfahren zur Bestimmung der Wandstärke oder des Verschleißes der Auskleidung eines metallurgischen Schmelzgefäßes mit einem Scannersystem zur berührungslosen Erfassung der Auskleidungsfläche mit Ermittlung der Position und Orientierung des Scannersystems und Zuordnung zu der Position des Schmelzgefäßes durch die Erfassung von raumfesten Referenzpunkten, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: 1. Festlegen eines Raumkoordinatensystems als Bezugssystem (z.B. lotrechtes euklidisches dreidimensionales Koordinatensystem) mittels mindestens zweier Vermessungsfestpunkte 2. Definition von mindestens zwei raumfesten Referenzpunkten (4, 5, 10,) im Bezugssystem und Vermessung dieser Referenzpunkte mit bekannten geodätischen Verfahren 3. Vermessung der Koordinaten von mindestens zwei Punkten der Kipp- oder Drehachse des betroffenen metallurgischen Gefäßes (3) im Bezugssystem mit bekannten geodätischen Methoden 4. Definition eines Rastersystems auf der Abwicklung der theoretischen Innenfläche des Gefäßmantels 5. Scannen der raumfesten Referenzpunkte (4, 5, 10,) mit einem dreidimensionalen Scanner (11) (strahlungsaussendendes und empfangendes Messgerät). 6. Ermittlung der Scanner-Position (25) im Bezugssystem 7. vorheriges, gleichzeitiges oder nachfolgendes Scannen der Innenwandung des metallurgischen Gefäßes in der gleichen Scannerposition wie beim Scannen der raumfesten Referenzpunkte 8. Erfassung des Kippwinkels des Schmelzgefäßes 9. Berechnen der Koordinaten jedes Scanpunktes der Innenfläche der Auskleidung im Bezugssystem und Zuweisung des Scanpunktes zu einem Rasterelement in dem in Schritt 4. definierten Rastersystem 10. Je Rasterelement Ermittlung einer Wandstärke oder des Verschleißes der Auskleidung unter Verwendung der Koordinaten der zugeordneten Scanpunkte und Koordinaten von beliebig wählbaren Referenzdaten 11. Darstellung der ermittelten Wandstärke oder des Verschleißes im Rastersystem
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Verfahrensschritt die vorgenannte Messung von einer mittleren Position des Scanners (11) im Bezug zum Mundstück des metallurgischen Gefäßes (3) erfolgt und dass in einem weiteren Verfahrensschritt eine von der Mitte entweder nach links oder nach rechts versetzte Messposition eingenommen wird und hierbei wiederum das Messverfahren nach den oben genannten Messschritten durchgeführt wird.
  3. Verfahren zum Betrieb einer Reparatureinrichtung für die Reparatur der Verschleißschicht metallurgischer Gefäße unter Verwendung eines Scannersystems, wobei die Ermittlung der Position und Orientierung des Reparatursystems und Zuordnung zu der Position des metallurgischen Gefäßes durch die Erfassung von raumfesten Referenzpunkten erfolgt, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: 1. Festlegen eines Raumkoordinatensystems als Bezugssystem (z.B. lotrechtes euklidisches dreidimensionales Koordinatensystem) mittels mindestens zweier Vermessungsfestpunkte 2. Definition von mindestens zwei raumfesten Referenzpunkten im Bezugssystem und Vermessung dieser Referenzpunkte mit bekannten geodätischen Verfahren 3. Vermessung der Koordinaten von mindestens zwei Punkten der Kipp- oder Drehachse des betroffenen metallurgischen Gefäßes im Bezugssystem mit bekannten geodätischen Methoden 4. Festlegen eines Koordinatensystems der Reparatureinrichtung als dreidimensionales euklidisches Koordinatensystem 5. Definition eines Referenzpunktes auf der Trägerplatte und Vermessung dieses Referenzpunktes und Position des Scanners im Koordinatensystem der Reparatureinrichtung 6. Scannen der raumfesten Referenzpunkte und des auf der Trägerplatte fixierten Referenzpunktes mit einem auf der Trägerplatte montierten dreidimensionalen Scanner (strahlungsaussendendes und empfangendes Messgerät). 7. Messung der Neigung des Koordinatensystems der Reparatureinrichtung um die xF- bzw. yF-Achse bezüglich einer waagrechten Ebene mittels Neigungssensoren 8. Ermittlung der Scannerposition und Koordinaten des auf der Trägerplatte fixierten Referenzpunktes im Bezugssystem und daraus Ermittlung des Orientierungswinkels tF der Trägerplatte im Bezugssystem 9. Herstellung des Bezuges des Koordinatensystems der Reparatureinrichtung zum Schmelzgefäß unter Berücksichtigung der gemessenen Neigungen laut Schritt 7. und des Kippwinkels des Schmelzgefäßes
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ortsfesten Referenzpunkte (4, 5, 10) entfernt vom Gefäß (3) außerhalb des Verschmutzungsbereiches angeordnet sind.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierung auf mindestens zwei raumfeste Referenzpunkte dadurch möglich ist, dass ein lotrechtes Bezugssystem verwendet wird und die Neigungen von zwei Achsen des Scannerkoordinatensystems bezüglich einer waagrechten Ebene mittels Neigungssensoren gemessen werden
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens zwei ortsfeste Referenzpunkte (4, 5, 10,) im Messbereich des Scanners (11) befinden, und der Scanner als Rundum-Scanner mit einem Erfassungswinkel von mehr als 300 Grad arbeitet.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzpunkte (4, 5, 10, 13) als Kugelflächen ausgebildet sind.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Position (X, Y, Z) des 3D-Scanners (11) in einem euklidischen, lotrechten, dreidimensionalen Koordinatensystem, sowie der horizontale Winkel zwischen xL-Achse des Scannerlotsystems und X-Achse des Koordinatensystems (Orientierung tL) gemessen bzw. berechnet werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Position des Scanners (11) und der Längs- und Querneigung des Scanners oder einer Trägerplatte einer Reparatureinrichtung (z.B. Reparaturfahrzeug mit Spritzlanze) in Bezug auf die waagrechte Ebene eines euklidischen lotrechten dreidimensionalen Koordinatensystems (Bezugssystem) auch der horizontale Winkel zwischen der in die waagrechte Ebene gedrehten horizontalen Längsachse xF dieser Trägerplatte und der X-Achse des Bezugssystems (Orientierungswinkel tF) gemessen bzw. berechnet werden.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Messergebnisse erfasst werden: 1. Koordinaten des Ursprungs des Scannerlotsystems eines Scanners (auf der Messeinrichtung bzw. am Fahrzeug) in einem Bezugssystem 2. Neigung des Scannerkoordinatensystems in Bezug auf das Scannerlotsystem (Winkel AlphaX und Phi0) 3. Neigung des Fahrzeugkoordinatensystems um die xF-Achse bezüglich einer waagrechten Ebene (AlphaXF) 4. Neigung des Fahrzeugkoordinatensystems um die yF-Achse bezüglich einer waagrechten Ebene (Phi0F) 5. Orientierungswinkel tL bzw. tF 6. Kippwinkel des Schmelzgefäßes
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass alle Messergebnisse wahlweise in einem der folgenden Koordinatensysteme erfasst werden: 1. ein lotrechtes, drei-dimensionalen Koordinatensystem oder 2. ein Polarkoordinatensystem oder 3. ein Zylinderkoordinatensystem.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Festlegung der ortsfesten und genau definierten Vermessungsfestpunkte (1 und 2) auch die Raumkoordinaten des Gefäßes (Kippachspunkte 6, 7) und der Referenzpunkte (4 und 5) erfasst werden.
  13. Vorrichtung zur Positionsbestimmung von Mess-und/oder Reparatursystemen für die Auskleidung metallurgischer Gefäße mit einem Scannersystem zur berührungslosen Erfassung der Auskleidungsfläche, wobei die Ermittlung der Position und Orientierung des Meß- und/oder Reparatursystems und Zuordnung zu der Position des metallurgischen Gefäßes durch die Erfassung von raumfesten Referenzpunkten erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung mit einem 3D-Scanner (11) erfolgt und dass die raumfest bzw. auf der Trägerplatte angeordneten Referenzpunkte (4, 5, 10, 13) als Kugelflächen ausgebildet sind.
  14. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Scanner (11) auf einer Trägerplatte (14) befestigt ist, die auf einem Fahrgestell (12) montiert ist, auf dem ein weiterer fahrzeug-seitiger Referenzpunkt (13) befestigt ist.
  15. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die ortsfesten Referenzpunkte in einem Raumbereich angeordnet sind, der sich, bezogen auf die Scannerposition, zentralsymmetrisch zum Bereich des zu messenden oder reparierenden Gefäßes befindet.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Fahrgestell (12) ein Roboter-Reparatursystem angeordnet ist, bei dem mittels eines Vorschubsystems eine Lanze gesteuert in den Innenraum des Gefäßes (3) vorgeschoben wird, um dort an den vom Messsystem festgestellten Stellen die Verschleißreparatur durchzuführen
  17. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Scanner von der Scannerposition im umliegenden 3D-Raum folgende Daten erfasst werden: 1. Scanentfernung s (Entfernung Scannerspiegel zu Reflexionsfläche) 2. Scanreflektivität (Echo) = Intensität 3. Neigungswinkel Phi um eine (nahezu) horizontale Achse 22 4. Scanwinkel Lambda um eine zu Achse 22 orthogonale Achse 21 5. Neigungswinkel AlphaX und Phi0 des Scannerkoordinatensystems
  18. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die als Kugeln ausgebildeten Referenzpunkte (4, 5, 10, 13) durch eine Mustererkennung in einem gerasterten Graustufenbild des Scanners erfasst werden.
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