DE102007050079B3

DE102007050079B3 - Vermessungskreisel

Info

Publication number: DE102007050079B3
Application number: DE200710050079
Authority: DE
Inventors: Jörg Niese; Rudolf Franzen
Original assignee: DMT GmbH and Co KG
Current assignee: DMT GmbH and Co KG
Priority date: 2007-10-19
Filing date: 2007-10-19
Publication date: 2008-09-18
Anticipated expiration: 2027-10-20
Also published as: WO2009052947A8; WO2009052947A1

Abstract

Vermessungskreisel zur Messung der Nord-Ablage mit einem drehbaren Gerätegehäuse, in dem ein an einem Trageband frei schwingend aufgehängtes Kreiselpendel angeordnet ist, einem opto-elektronischen Winkelabgriff für die Erfassung der Drehschwingungen swerteprozessor, einer lösbaren Arretierung für das Kreiselpendel und einer lösbaren Klemmvorrichtung für die Befestigung des drehbaren Gehäuses in bestimmten Positionen, wobei in dem Kreiselpendel Sensoren zur Messung von Zustandsgrößen angeordnet sind, die mit einem Mikrocontroller verbunden sind, der mit einer drahtlosen bidirektionalen Übertragungsvorrichtung an den zentralen Steuer- und Auswerteprozessor angeschlossen ist (Figur).

Description

Die Erfindung betrifft einen Vermessungskreisel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Vermessungskreisel ist aus der DE 41 41 034 C2 bekannt. Bei diesem Vermessungskreisel ist ein frei schwingendes Kreiselpendel an einem Trageband aufgehängt. Im frei schwingenden, entarretierten Zustand vollzieht das Kreiselpendel eine breitengrad-abhängige Drehschwingung, die mit einer opto-elektronischen Messvorrichtung abgegriffen und einem zentralen Steuer- und Auswerteprozessor zugeführt wird, in dem mittels eines Auswerte-Algorithmus die Nord-Ablage der Geräte-Null-Marke bestimmt wird.
Mit diesem Vermessungskreisel lassen sich Messzeiten im Bereich von 10 Minuten realisieren.
Die zum Erreichen und Erhalten der Solldrehzahl des Kreiselrotors notwendige elektrische Energie wird mittels Akkumulatoren zwischengespeichert und nur im arretierten Zustand über elektrische Kontakte nachgeladen. Die Einschaltung des Kreiselmotors erfolgt über opto-elektronischen Weg in der Form, dass eine interne Drehzahlregelung des Kreiselpendels den Kreiselrotor derart regelt, dass er in kurzer Zeit seine Soll-Drehzahl erreicht. Im frei schwingenden endarretiertem Zustand sind alle elektrischen Verbindungen von dem Kreiselpendel zum Gerätegehäuse unterbrochen. Alle Baugruppen wie Akkumulatoren, Drehzahlregelung und Kreiselmotor sind im Kreiselmotor integriert und arbeiten autark.
Bei diesem Vermessungskreisel kann durch die opto-elektronische Schaltung der Kreiselmotor zwar ein- und ausgeschaltet werden, es können aber keine Informationen über den Zustand des Kreisels erhalten werden. Deshalb wird bei der Messung davon ausgegangen, dass nach der opto-elektronischen Einschaltung und einer bestimmten Wartezeit der Kreiselrotor seine für die Messgenauigkeit erforderliche Drehzahl erreicht hat. Der Ist-Zustand der Kreiseldrehzahl ist jedoch nicht bekannt. Darüber hinaus sind weitere Zustandsgrößen wie Phasenlage des Kreiselrotors, Akkumulator-Spannung, Akkumulator-Temperatur, Stromaufnahme, Hochlaufzeit und Innentemperatur des Kreiselpendels ebenfalls nicht bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kreiselpendel zur Verfügung zu stellen, bei dem jederzeit der Ist-Zustand und die Zustandsgrößen des Vermessungskreisels ermittelt, angezeigt und weiter verarbeitet werden können.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in dem Kreiselpendel Sensoren zur Messung von Zustandsgrößen angeordnet sind, die mit einem Mikrocontroller verbunden sind, der mit einer drahtlosen bidirektionalen Übertragungsvorrichtung an den zentralen Steuer- und Auswerteprozessor angeschlossen ist.
Weiterbildungen erfolgen gemäß den Merkmalen der Unteransprüche.
Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, dass in dem Kreiselpendel ein Mikrocontroller mit Sensoren und Analog-Digital-Wandlern für die Zustandsgrößen angeordnet ist. Die Zustandsgrößen werden von dem Mikrocontroller über eine drahtlose Übertragungsvorrichtung an den zentralen Steuer- und Auswerteprozessor weitergeleitet. Die drahtlose Übertragungsvorrichtung ist bidirektional ausgelegt, so dass Steuerbefehle von der zentralen Steuer- und Auswerteeinheit empfangen und abgearbeitet werden können. Der Steuer- und Auswerteprozessor überträgt entsprechende Befehle über die bidirektionale Übertragungsvorrichtung an den Mikrocontroller.
Durch die drahtlose Übertragungsvorrichtung ist bei dem erfindungsgemäßen Vermessungskreisel eine freie Schwingung des an dem Trageband aufgehängten Kreiselpendels – wie bei dem bekannten Vermessungskreisel – möglich.
Der erfindungsgemäße Vermessungskreisel hat den Vorteil, dass durch die Messung der Kreiseldrehzahl und Übertragung zum zentralen Steuer- und Auswerteprozessor das Erreichen der Solldrehzahl sofort erkannt wird und das Messprogramm unmittelbar weiter durchgeführt werden kann. Dadurch wird eine Verkürzung der Messzeit erreicht, da auf festgelegte Wartezeiten für den Kreiselhochlauf verzichtet werden kann.
Die Einhaltung der Solldrehzahl des Vermessungskreisels ist für die Messgenauigkeit von sehr großer Bedeutung. Durch die fortwährende Kontrolle der Kreiseldrehzahl wird bei dem erfindungsgemäßen Vermessungskreisel ein wesentlich sichererer und genauerer Messbetrieb gewährleistet. Im Fall einer Drehzahlabweichung ist der daraus resultierende Messfehler eindeutig zu identifizieren und der Anwender muss nicht eine langwierige Ursachensuche betreiben.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die Messung der Stromaufnahme des Kreiselmotors und der Kreiselhochlaufzeit. Diese Parameter geben direkte Hinweise auf den Zustand und Verschleiß der Kreiselachslager. Beginnende Schäden an den Kreiselachslagern sind durch regelmäßige Kontrolle dieser Parameter feststellbar und es können damit größere Schäden an der gesamten Kreiselmotoreinheit verhindert werden.
Die Messung der Spannung und Temperatur des im Kreiselpendel eingebauten Akkumulators ist erfindungsgemäß ebenfalls vorgesehen. Die Kenntnis dieser Akkumulatorzustandsgrößen erlaubt eine verbesserte Lade- und Entladesteuerung mit Temperatur- und Spannungsüberwachung. Dadurch wird die Lebensdauer des Akkumulators verlängert.
Der Mikrocontroller, bei dem sämtliche Komponenten auf einem einzigen Chip angeordnet sind (Ein-Chip-Computer-System) beinhaltet ein Betriebsprogramm, das entweder auf Kommando des zentralen Steuer- und Auswerteprozessors oder selbständig wiederholend die Zustandsgrößen über den Analog-Digital-Wandler oder direkt von der Drehzahlelektronik einliest und über die drahtlose Übertragungsvorrichtung auf den Steuer- und Auswerteprozessor überträgt. Darüber hinaus steuert das Betriebsprogramm auf Kommando vom Steuer- und Auswerteprozessor den Kreiselhochlauf und das Abschalten des Kreisels. Die ankommenden Befehle werden von dem zentralen Steuer- und Auswerteprozessor über die drahtlose Übertragungsvorrichtung zu dem Mikrocontroller übertragen.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Vermessungskreisels ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der beispielhaft ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Vermessungskreisels dargestellt ist.
In der Zeichnung zeigen
1 einen schematischen Längsschnitt durch den Vermessungskreisel gemäß der Erfindung.
Aus der 1 geht hervor, dass in einem Gehäuse 1 ein Kreiselpendel 2 mit einem Kreiselrotor 3 an einem Trageband 4 aufgehängt ist. Der Kreiselrotor 3 wird mit elektrischer Energie von einem Akkumulator-Block 5 versorgt. In dem Kreiselpendel 2 ist ein Mirkocontroller 6 angeordnet. Der Mikrocontroller 6 ist über optische Sende- und Empfangsvorrichtungen 8 und 9 mit einem Steuer- und Auswerteprozessor 7 verbunden. Die Signale werden durch Fenster 10 und 10' auf die optischen Sende- und Empfangsvorrichtungen 8 und 9 übertragen. Der Mikrocontroller 6 ist über Leitungen 13, 13' und 13'' mit einem Thermosensor 11, einem Drehzahlsensor 12 und dem Akkumulatorblock 5 verbunden. Während des Messvorgangs arbeitet das Kreiselpendel 2 elektrisch autark, d. h. es besteht keine elektrische Verbindung zu dem restlichen Vermessungskreisel. Die Zustandsgrößen Akkumulatorspannung, Stromentnahme vom Akkumulatorblock, Temperatur und Drehzahl des Kreiselrotors werden automatisch von dem Mikrocontroller 6 erfasst und weiterverarbeitet.
Die Kommunikation zwischen dem Steuer- und Auswerteprozessor 7 und dem Mikrocontroller 6 findet über die optischen Sende- und Empfangsvorrichtungen 8 und 9 statt, die nach einem Standard der Infra-Red-Association (IrDA) aufgebaut sind. Es werden somit alle Steuerkommandos vom Steuer- und Auswerteprozessor 7 zum Mikrocontroller 6 übertragen. Die gemessenen Zustandsgrößen werden in dem Mikrocontroller 6 zwischengespeichert und auf Anforderung zu dem Steuer- und Auswerteprozessor 7 übertragen. Bei einer anderen Betriebsweise werden die Zustandsgrößen fortwährend automatisch gesendet. Dadurch ist gewährleistet, dass der Steuer- und Auswerteprozessor 7 immer über die aktuellen Zustandsgrößen informiert ist und dementsprechend den Vermessungskreisel besser steuern kann.

1: Gehäuse
2: Kreiselpendel
3: Kreiselrotor
4: Trageband
5: Akkumulatorblock
6: Mikrocontroller
7: Steuer- und Auswerteprozessor
8: optische Sende- und Empfangsvorrichtung
9: optische Sende- und Empfangsvorrichtung
10: Fenster
10': Fenster
11: Thermosensor
12: Drehzahlsensor
13: Leitungen
13': Leitungen
13'': Leitungen

Claims

Vermessungskreisel zur Messung der Nord-Ablage mit einem drehbaren Gerätegehäuse, in dem ein an einem Trageband frei schwingend aufgehängtes Kreiselpendel angeordnet ist, einem opto-elektronischen Winkelabgriff für die Erfassung der Drehschwingungen des Kreiselpendels, einem zentralen Steuer- und Auswerteprozessor, einer lösbaren Arretierung für das Kreiselpendel und einer lösbaren Klemmvorrichtung für die Befestigung des drehbaren Gehäuses in bestimmten Positionen, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kreiselpendel Sensoren zur Messung von Zustandsgrößen angeordnet sind, die mit einem Mikrocontroller verbunden sind, der mit einer drahtlosen bidirektionalen Übertragungsvorrichtung an den zentralen Steuer- und Auswerteprozessor angeschlossen ist.
Vermessungskreisel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor für die Kreiseldrehzahl und die Phasenlage des Kreiselrotors angeordnet ist.
Vermessungskreisel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analog-Digital-Wandler für die Erfassung einer Akkumulator-Spannung vorgesehen ist.
Vermessungskreisel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor für eine Akkumulator-Temperatur angeordnet ist.
Vermessungsbeisel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analog-Digital-Wandler für die Erfassung der Stromaufnahme des Kreiselrotors vorgesehen ist.
Vermessungskreisel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor für die Innentemperatur angeordnet ist.