DE1658721C3

DE1658721C3 - Verfahren zur Kursüberwachung einer längs einer Trasse zu fuhrenden Bau maschine mit Hilfe eines Laserstrahles und Einrichtung zur Durchfuhrung des Ver fahrens

Info

Publication number: DE1658721C3
Application number: DE19671658721
Authority: DE
Inventors: Lorenz Dr. 8000 Muenchen Beug; Rolf 8018 Grafing Maier
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1967-12-16
Filing date: 1967-12-16
Publication date: 1973-09-20
Also published as: DE1658721B2; DE1658721A1

Description

12. Einrichtungen nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Empfänger (3) lichtempfindliche Elemente (91, 343) vorgesehen sind, die beim Auftreffen des Laserstrahls der jeweiligen Abweichungen entsprechende elektrische Signale erzeugen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zui Kursüberwachung einer längs einer Trasse zu führenden Baumaschine mit Hilfe eines Laserstrahls der von einem ortsfest aufgestellten Sender bis zi einer Projektionsfläche auf der Baumaschine verlauf

und am Sendeort derart verschwenkt und auf der Baumaschine und in Abhängigkeit von der jeweils

Baumaschine vor der Projektionsflrähe derart abge- selbsttätig ermittelten Verdrehung der Baumaschine

lenkt wird, daß mittels des Lichtpunkts auf der Pro- um ihre Längsachse abgetastet, wodurch die eben-

jektionsfläche die Lage- und Richtungsabweichungen falls gespeicherten Korrekturgrößen automatisch be-

der Baumaschine gegenüber der gewünschten Trasse 5 rücksichtigt werden.

der Seite und der Höhe nach überwacht werden kön- Gemäß bevorzugter Ausführungsformen des erfin-

nen, sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung dungsgemäßen Verfahrens werden die durch den

des Verfahrens. Lichtpunkt des Laserstrahls angegebene Lage- und/

Ein derartiges Verfahren und eine Einrichtung zu oder die Richtungsabweichung der Baumaschine von seiner Durchführung sind aus der britischen Patent- io der Trasse in elektrische Signale umgewandelt, die schrift 937 171 bekannt. Bei diesem bekannten Ver- zur Fernanzeige der Lage- und/oder Richtungsabfahren wird eine Lichtquelle, z. B. eine Laserstrahl- weichung und/oder zur direkten Steuerung der Bauquelle, zusammen mit einer zwischen ihr und der maschine verwendet werden. Diese Umwandlung der Baumaschine angebrachten Blende derart in Rieh- ursprünglich in Form optischer Signale vorliegenden tung einer zu erstellenden gekrümmten Trasse ge- 15 Lage- und Richtungsinformation der Baumaschine in schwenkt, daß der durch die Blende tretende Licht- elektrische Signale ermöglicht eine vollautomatische strahl mit Hilfe eines auf der Baumaschine angeord- Führung der Baumaschine.

neten Spiegels so auf eine Projektionsfläche abgelenkt Bei der Einrichtung zur Durchführung des erfinwerden kann, daß die Abbildung des Lichtstrahls bei dungsgemäßen Verfahrens wird ausgegangen von einer genauen Ausrichtung der Baumaschine hin- ao einer Einrichtung zur Kursüberwachung einer längs sichtlich der zu erstellenden Trasse mit einem Mar- einer Trasse zu führenden Baumaschine mit Hilfe kierungspunkt auf der Projektionsfläche zusammen- eines Laserstrahles, der von einem ortsfest aufgestellfällt. Das bei gekrümmter Trasse erforderliche stan- ten Sender bis zu einer Projektionsfläche eines Empdige manuelle Schwenken der Lichtquelle und der fängt ri auf der Baumaschine verläuft und am Sende-Blende entsprechend der Vorwärtsbewegung der as ort derart verschwenkbar und auf der Baumaschine Baumaschine und gegebenenfalls das Verstellen des vor dem Empfänger mittels einer optischen Ablenk-Spiegels auf der Baumaschine stellen hohe Anforde- vorrichtung derart ablenkbar ist, daß mittels des rangen an das Bedienungspersonal und führen !eicht Lichtpunktes auf der Projeklionsfläche die Lage- und zu Bedienungsfehlern, die Kursabweichungen der Richtungsabweichungen der Baumaschine gegenüber Baumaschine verursachen. 30 der gewünschten Trasse der Seite und der Höhe nach

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, überwachbar sind. Gemäß der Erfindung zeichnet ein Verfahren der eingangs angegebenen Art und sich diese Einrichtung durch eine dem Laserstrahleine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfah- sender zugeordnete optische Ablenkvorrichtung, die rens zu schaffen, mit denen auch bei gekrümmten. zum Schwenken des Laserstrahls dient, durch eine Trassen eine halb- oder vollautomatische Über- 35 zentrale Steuereinrichtung und durch den Abienkwachung der Baumaschine auf richtige Lagen und vorrichtung^ am Sender und Empfänger zugeord-Vortriebsrichtung möglich ist. nete Stellglieder aus, welche die Ablenkvorrichtungen

In verfahrensmäßiger Hinsicht wird diese Aufgabe nach Maßgabe von der Steuereinrichtung zugeführter

gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß sowohl das Informationen einstellen.

Maß der Schwenkung des Laserstrahls am Sendeort 40 Mit Hilfe dieser relativ einfachen Einrichtung kann

als auch das Maß seiner Ablenkung auf der Bau- von einer zentralen Steuereinrichtung aus mit Hilfe

maschine nach einem entsprechend der gewünschten zweier Ablenkvorrichtungen sowohl der Laserstrahl

Trasse erstellten Programm in Abhängigkeit von am Sendeort geschwenkt als auch am Empfänger

dem jeweils etreichten Standort der Baumaschine vor- derart abgelenkt werden, daß die Baumaschine genau

genommen wird, wobei der Laserstrahl auf der Bau- 45 und fortlaufend nach einem der Steuereinrichtung

maschine so abgelenkt wird, daß er in Richtung der zugeführten Programm geführt wird,

gewünschten Trasse verläuft. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der

Durch diese gleichzeitige Schwenkung des Laser- Erfindung sind die optischen Ablenkvoirichtungen Strahls am Sendeort und seine Ablenkung am Emp- Glaskeile und die Stellglieder digital ansteuerbare fangsort auf der Baumaschine nach einem vorher 50 Schrittmotore, die über geeignete Getriebe die Glasaufgestellten Programm ist eine theoretisch unbe- keile jeder Ablenkvorrichtung gegeneinander und/ grenzte Führung der Baumaschine längs beliebig ge- oder gemeinsam verdrehen, so daß ein nach Größe krümmter Trassen möglich, ohne daß ein fortlaufen- und Neigung der ihn enthaltenen Ebene durch ein des Nachrichten der Richtung des Laserstrahls und digitales Signal bestimmter räumlicher Ablenkwinkcl auch der Ablenkmittel auf der Baumaschine mit Hilfe 55 für den Laserstrahl einstellbar ist.
der bisher üblichen geodätischen Hilfsmittel erforder- Der Träger der digitalen Signale kann ein von der lieh ist. zentralen Steuereinrichtung abgetasteter Aut'zeich-

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können !längsträger sein.

zusätzlich zum Ausgleich von während des Vortriebs Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfinauftretenden Verdrehungen der Baumaschine um ihre 60 dung weist der Empfänger optische Mittel auf, die Längsachse bei der Schwenkung und Ablenkung des den mit Hilfe der Glaskeile in die Richtung der geLaserstrahls Korrekturgroßen berücksichtigt werden. wünschten Trasse abgelenkten Laserstrah! derart auf

Das zur Führung der Baumaschine erstellte Pro- zwei getrennte Teilflächen der Projektionsfläche abgramm kann nach Maßgabe des jeweils erreichten bilden, daß auf der ersten Teilfläche die Lageabwei-Standortes der Baumaschine von Hand oder über 65 chung der Baumaschine und auf der zweiten Teileinen Aufzeichnungsträger eingegeben werden. Bei fläche die durch den eingeschlossenen Winkel zwi-Verwendung eines Aufzeichnungsträgers wird dieser sehen dem in Richtung der Trasse geschwenkten nach Maßgabe des jeweils erreichten Standortes Jer Laserstrahl und der optischen Achse der F.mpfanes-

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einrichtung gegebene Richtungsabweichung der bei dem der Sendeort A unverändert bleibt, in AbBaumaschine festgestellt wird. hängigkeit des jeweils erreichten Standortes B der

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieser Schildvortnebsmaschme 4 als Einstellwerte den AbWeiterbildung bilden die optischen Mittel einen lenkvorrichtungen 5 und 6 zugeführt. Die Ablenk-Strahlteiler dessen einer Strahl zur Anzeige der 5 vorrichtungen 5 und 6 werden dabei von einer ge-Laeeabweichung und dessen anderer Strahl zur An- meinsamen zentralen Steuereinrichtung 7 ferngezeige der Richtungsabweichung dient. steuert, die eine Speichereinrichtung 71 zur Ab-

Gema'ß weiterer Ausführungsformen der Erfin- tastung eines Aufzeichnungsträgers oder ein Tastendung weisen die beiden Teilflächen Koordinaten- feld 72 zur z. B. numerischen Eingabe von Einstellteilungen zur Bestimmung der Abweichungen der io werten für die Ablenkvorrichtungen aufweist. Ein Lichtpunkte von Sollagen auf, oder aber in dem Emp- von der Speichereinrichtung 71 abgetasteter Auffänger sind lichtempfindliche Elemente vorgesehen, zeichnungsträger enthält alle für den entsprechenden die beim Auftreffen des Laserstrahls der jeweiligen Ausbauabschnitt nötigen Einstellwerte, die die Abweichung entsprechende elektrische Signale er- Winkel _L> 1 und _t> 2 bestimmen und die entsprechend zeugen ^l5 ^^es J^ewe>'^{s von} der Schildvortriebsmaschine 4 er-

Das Verfahren und die Einrichtung gemäß der Er- reichten Standorts abgetastet werden. Sollten dagegen findung sind grundsätzlich bei unter und auch über über das Tastenfeld 72 die Einstellwerte für die AbTage liegenden Trassen, so auch bei Gleisstopfma- lenkeinrichtungen von Hand eingegeben werden, so schinen zur Einhaltung vorbestimmter Niveaulagen können diese z. B. als Zahlenwerte aus einem für den anzuwenden. Besonders vorteilhaft sind sie jedoch in ao betreffenden Bauabschnitt der Trasse vorliegenden Verbindung mit im unterirdischen Schildvortrieb zu Bauplan entnommen werden. Diese Zahlenwerte sind erstellenden Trassen einzusetzen, wie sie z. B. beim auf Grund einfacher trigonometrischer Berechnungen Bau von Tunnelröhren unter bebauten Gebieten, zum im Voraus zu ermitteln.

Straßenausbau und für Massenverkehrsmittel erfor- Da bei derartigen Schildvortriebsmaschinen 4 wäh-

derlich sind ^a5 ^renc* ^^es B^etr'^ebs Verdrehungen um die Längsachse

Nachstehend wird die Erfindung an Hand in der auftreten, die sich als Anzeigefehler immer dann be-

Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher merkbar machen, wenn die optische Achse des Emp-

erläutcrt. In der Zeichnung zeigt fängers 3 nicht mit der Längsachse der Schildvor-

Fig. 1 eine Einrichtung zur Durchführung des triebsmaschine4 zusammenfällt, was aus konstruk-

Verfahrens gemäß der Erfindung beim Bau einer ge- 30 tiven Gründen fast immer der Fall sein wird, ist

krümmten unterirdischen Tunnelröhre, zur Eliminierung dieser Einflüsse auf der Schildvor-

F i g. 2 den prinzipiellen Aufbau des Senders, triebsmaschine 4 eine Einrichtung 8 vorgesehen, die

Fig' 3 den prinzipiellen Aufbau des Empfängers, z. B. mit Hilfe eines Lots die jeweilige Verdrehung

F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel der zur Anzeige des Schildes um die Längsachse ermittelt Die von

der Ablagesignale erforderlichen Projektionsfläche, 35 dieser Einrichtung 8 ermittelten Werte gelangen

F i o. 5 und 6 ein anderes Ausführungsbeispiel des ebenfalls an die zentrale Steuereinrichtung 7, wo sie Empfängers, insbesondere zur Umwandlung der op- als zusätzliche Parameter für die Abtastung des Auftischen Abl'agesignale in elektrische Ablagesignale. Zeichnungsträgers verwendet werden. So können z. B.

Die in Fig. 1 dargestellte als Tunnelröhre auszu- auf dem Aufzeichnungsträger eine beliebige Anzahl bauende Trasse 1 enthält an einem Sendeort A einen 40 entsprechend fein unterteilter Korrekturgrößen vorSender 2 und an einem Empfangsort B einen Emp- handen sein, deren jeder einem bestimmten Verfänger 3. Der Empfangsort B ist dabei durch den je- drehungswert des Schildes zugeordnet ist. Daher wird weilieen Standort einer Schildvortriebsmaschine 4 bei Eintreffen eines bestimmten Verdrehungswertes längs" der Trasse 1 gegeben. Am Sendeort A ist der von der Einrichtung 8 her eine bestimmte Korrektur-Sender 2 derart, z. B. an der hier nicht dargestellten 45 größe auf dem Aufzeichnungsträger ausgewählt und Firste der Tunnelröhre 1 fest angeordnet, daß der diese zusätzlich zu den Einstellwerten an die Ablenkvon ihr emittierte Laserstrahl 21 im Sendeort A die vorrichtungen 5 und 6 gegeben, so daß die Winkel ρ 1 Tangente zur gekrümmten Trassenachseil bildet. und _L,2 entsprechend der gerade auftretenden Ver-Damit der Laserstrahl 21 den Empfänger 3 trotz der drehung korrigiert werden.

Krümmung der Trassenachse 11 erreichen kann, 50 In Fig. 2 ist der Sender 2 näher dargestellt, der wird dieser mittels einer optischen Ablenkvorrich- vorzugsweise aus einem Gaslaser 22, einer eine tung 5 um einen Winkel ρΐ abgelenkt, der jeweils so Strahlverbreiterung des Laserstrahls herbeiführenden groß ist, daß der abgelenkte Laserstrahl 21' den Optik 23 und der Ablenkeinrichtung 5 besteht Die Empfänger 3 genau am jeweiligen Standort B der Ablenkeinrichtung 5 weist zwei gegeneinander dreh-Schildvortriebsmaschine 4 trifft. Dem Empfänger 3 55 bare Glaskeile 51 und 52 auf, deren jeder über Geist ebenfalls eine Ablenkrichtung 6 vorgeschaltet, die triebe 53 und 54 mit jeweils einem Stellmotor 55 und den als Sehne zur gekrümmten Trassenachse 11 am 56 verbunden ist Mit Hilfe der Stellmotoren 55 und Empfänger ankommenden Laserstrahl 21' um einen 56. die vorzugsweise digital von der in Fi g. 1 gezeig-Winkel ρ 2 derart ablenkt, daß ein im Empfangsort B ten zentralen Steuereinrichtung 7 ansteuerbar sind, die Tangente an die gekrümmte Trassenachse 11 bil- 60 sind die Glaskeile 51 und 52 sowohl gegeneinandei dender Laserstrahl 21" entsteht als auch gleichsinnig miteinander zu verdrehen, wo-

Die beiden Winkel _el und q2 lassen sich aus dem durch eine Ablenkung des Laserstrahls 21 um einen

bekannten Standort A des Senders 2, den vorgegebe- nach Größe und Richtung beliebigen Raumwinkel

nen Abmessungen der zu erstellenden Trasse und möglich ist.

dem in Abständen mit ausreichender Genauigkeit zu 65 In Fi g. 3 ist eine erste Ausführungsform des Emp-

ermittelnden jeweiligen Standort B der Schildvor- fängers3 näher dargestellt, die den gemäß Fig. 1

tricbsmaschin·· 4 längs der Trasse 1 errechnen. Sie abgelenkten Laserstrahl 21" über eine Übjektivlinse

werden jeweils für einen größeren Arbeitsabschnitt, 30, ein Strahlteilungsprisma 31, eine Sammellinse 32

(ο

und ein zusätzliches Abbildungssystem 33 derart ablenkt, daß alle parallel zur optischen Achse des Empfängers 3 einfallenden Laserstrahlen 21" in Verlängerung der optischen Achse auf einer Projektionsfläche 34 abgebildet werden, jedoch alle in einem endlichen Winkel zur optischen Achse einfallenden Laserstrahlen 21" auf der Projektionsfläche 34 um einen entsprechenden Winkel aus der Richtung der optischen Achse verschoben abgebildet werden. Ein aus dem Strahlteilungsprisma 31 abgelenkter Strahl gelangt über eine weitere Linse 35 und ein Prisma 36 als ein zur optischen Achse des Empfängers 3 parallel verschobener weiterer Strahl ebenfalls auf die Projektionsfläche 34, auf der das Bild des Laserstrahls von einem dem Zentrum der optischen Achse entsprechenden Nullpunkt um eine Ablage nach Betrag und Richtung auswandert, wenn auch der von der Ablenkvorrichtung 6 in Richtung der Trasse zurückgeschwenkte Laserstrahl 21" nicht in der optischen Achse, sondern um einen gewissen Betrag verschoben, auf die Objektivlinse 30 trifft. Dieses die jeweilige Ablage des Empfängers 3 und damit auch der Schildvortriebsmaschine 4 von der Trassenachse 11 angebende Bild des Laserstrahls kann grundsätzlich auch unmittelbar hinter der Ablenkvorrichtung 6, also z. B .in der Ebene der Objektivlinse 30 erzeugt werden, wo dann ebenfalls die jeweilige Ablage durch Auswanderung des Laserbildes von einer Sollage direkt ablesbar ist. Die Abbildung auf einei gemeinsamen Projektionsfläche 34 zusammen mit der jeweiligen Richtungsablage führt jedoch zu einem übersichtlicheren Erkennen des jeweiligen Standortes der Schildvortriebsmaschine und damit einer einfacheren Steuerung der Maschine.

Unmittelbar vor dem Empfänger 3 befindet sich die Ablenkvorrichtung 6, die wie die Ablenkeinrichtung 5 des Senders 2 ebenfalls aus zwei Glaskeilen 61 und 62 und jeweils die Glaskeile getrennt antreibenden Stellmotoren 65 und 66 besteht, die über Getriebe 63 und 64 die ihnen zugeordneten Glaskeile 61 und 62 entweder gegeneinander oder aber gleichsinnig miteinander entsprechend der Einstellwerie verdrehen.

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel der in F i g. 3 angedeuteten Projektionsfläche 34 näher dargestellt, die ein erstes Koordinatennetz 341 zur Bestimmung der Ablage der Baumaschine durch Ermittlung der jeweiligen Auswanderung nach Betrag und Richtung des Laserbildes aus einer N'ullage aufwdM Ein zweites Koordinatennetz 342 gibt dagegen die Richtungsablage der Baumaschine an. wobei ein im Umfang kleineres Abbild des Laserstrahls ebenfalls nach Betrag und Richtung aus einer NuII-lagc dieses Koordinatennetzes entsprechend auswandert.

In F i g. 5 ist eine etwas andere Ausführungsform des Empfängers 3 dargestellt, die wiederum aus der Objektivlinse 30. einer Sammellinse 32 und einem Abbildungssystem 33 besteht, um einen richtungsmäßig gegenüber der optischen Achse verschobenen Laserstrahl 21" ebenfalls entsprechend aus dem Nullpunkt der Projektionsfläche 34 auszulenken. Die optischen Einrichtungen zur Ermittlung der Richtungsablage sind also auch bei diesem Ausführungsbeispiel die gleichen wie bei dem in F i g. 3 gezeigten Ausfühningsbeispicl Unmittelbar vor dem Empfänger 3 ist zusätzlich eine Abtasteinrichtung 9 vorgesehen, die eine horizontale Fotozcllcnleiste 91 aufweist, die periodisch vor der Einlaßöffnung der Empfangseinrichtung 3 auf und ab bewegt wird. Wie in Fig. 6 näher dargestellt, weist diese Fotozellenleiste 91 eine Reihe einzelner Fotozellen auf, mit deren S Hilfe die Auslenkung des am Empfänger 3 ankommenden Laserstrahls von der optischen Achse in horizontaler Richtung bestimmbar ist. Die vertikale Auslenkung des eintreffenden Laserstrahls von der optischen Achse ist dagegen durch die jeweilige Stellung

to der Fotozellenleiste 91 bestimmbar, wenn sich diese senkrecht über die Einfallsebene des Laserstrahls vor dem Empfänger 3 bewegt. Die Fotozellen leiste 91 kann z. B., wie hier schematisch angedeutet, über Rollen 92 und 93 und auf ihnen geführten endlosen Bändern 94 und 95 mit einem hier nicht dargestellten Motor angetrieben werden, wobei jedoch die jeweilige zeilenweise Stellung der Fotozellenleiste 91 feststellbar sein muß. Eine derartige Ausführungsform hat den Vorteil, daß die Ablage einer Baumaschine

ao von der vorgesehenen Achse einer Trasse unmittelbar als elektrisches Ablagesignal gewonnen wird, der in den Empfänger einfallende Laserstrahl jedoch immer nur kurzzeitig zur Messung dieser Ablage unterbrochen wird, so daß er bei einer entsprechend

as schnellen Bewegung der Fotozellenleiste 91 als stehendes Bild auf der Projektionsfläche 34 zur Ermittlung der Richtungsablage erscheint. Auch auf der Projektionsfläche 34 können einzelne Fotozellen 343 in geeigneter Weise, also z. B. zeilen- und spaltenweise angeordnet sein, mit denen die Richtungsablage dann ebenfalls direkt als elektrisches Ablagesignal ermittelt werden kann.

Der Empfänger 3 muß auf der Schildvortriebsmaschine 4 derart eingebaut sein, daß die optische Achse des Empfängers 3 mindestens parallel zur Vortriebsachse des Schildes 4 liegt. Das Zentrum der Empfangsflächc, also der Schnittpunkt der optischen Achse des Empfängers mit der Objektivlinse 30, muß denjenigen Punkt bilden, auf dem der Laserstrahl einfällt, wenn die Vortriebsachse des Schildes genau mit der vorgesehenen Achse 11 der Trasse 1 zusammenfällt, bzw. einen Schnittpunkt bildet. Fallen die beiden Achsen zusammen, so ist sowohl die Ablage als auch die Richtungsablage des Schildes 4 gleich Null, bilden dagegen die beiden Achsen einen Schnittpunkt, so ist zwar die Ablage des Schildes 4 gleich Null, die Richtungsablage des Schildes 4 jedoch ungleich Null, also eine Tendenz des Schildes vorhanden, bei einem weiteren Vortrieb die vorgesehene Achse-der Trasse zu verlassen, also eine endliche Ablage des Schildes zu erzeugen. Die optischen Abbildungssysteme des Empfängers 3 sind derart ausgelegt, daß eine Seiten- und höhenrichtige Abbildung des Laserstrahls auf den Projektionsflächen 34 erzeugt wird, so daß z. B. bei einer Verschiebung des Schildes gegenüber der Trasse nach rechts und nach unten auch das punktförmige Laserbild auf der Projektionsfläche 34 nach rechts und nach unten aus der Nullage verschoben ist. Über den zweiten optischen

Weg, der Ober die Prismen 31 und 36 aus dem ursprünglichen Strahlengang abgeteilt ist. wird der Auftreffort des Laserstrahls auf der Objektivlinse 30 unabhängig von der jeweiligen Stellung der Glaskeile 61 und 62 auf der Projektionsfläche 34 seiten- und höhenverkehrt angezeigt, so daß ein Beobachter der Projektionsfläche 34 eine richtige Darstellung der Lage des Schildes immer dann erhält, wenn er sich \orstcllt, daß das punklförmigc Bild des Laserstrahls

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den Schild und der Nullpunkt des dieser Abbildung zugeordneten Koordinatensystems die vorgesehene Achse der Trasse bedeutet.

Vor Beginn des Ausbaues eines Streckenabschnitts wird der Sender 2 an einem bekannten Ort, z. B. an der Tunnelfirste, in einer vorgeschriebenen Richtung so ausgerichtet, daß sein nicht abgelenkter Strahl in Richtung der zu erstellenden Trasse zeigt. Da die einzelnen Standorte der Schildvortriebsmaschine 4 in genügend kleinen Abständen längs der Trasse ausreichend genau zu bestimmen sind, können für diese einzelnen Standorte der Schildvortriebsmaschine bestimmte Ablenkwinkel pi und ρ2 für.den Laserstrahl am Sender und auch am Empfänger je nach Krümmung der zu erstellenden Trasse ausgerechnet werden, die dann in der bereits beschriebenen Weise der zentralen Steuereinrichtung entweder einzeln von Hand oder aber für mindestens einen Streckenabschnitt gemeinsam als festes, auf einem Aufzeich-

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nungsträger gespeichertes Programm eingegeben werden können. Da mit den Ablenkvorrichtungen 5 und 6 beliebige Raumwinkel nach Größe und Richtung genau einzustellen sind, ist eine Krümmung der Trasse sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung zulässig und mit Hilfe des angegebenen Verfahrens bei ihrer Herstellung zu überwachen.

Werden zusätzlich zu der mittels eines Aufzeichnungsträgers programmierten zentralen Steuereinrichtung die Ablagen der Baumaschine direkt als elektrische Ablagesignale angegeben, so kann mit diesen unter Vermittlung für sich bekannter Regeleinrichtungen eine vollautomatische Steuerung der Baumaschine vorgenommen werden. Das Bedienungspersonal hat in diesem Fall nur noch eine Überwachung der vollautomatischen Anlage auf richtigen Betrieh während eines vollen Bauabschnittes vorzunehmen, für den jeweils ein gemeinsamer ortsfester Sendeort A bestimmt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Kursüberwachung einer längs einer Trasse zu führenden Baumaschine mit Hilfe eines Laserstrahls, der von einem ortsfest aufgestellten Sender bis zu einer Projektionsfläche auf der Baumaschine verläuft und am Sendeort derart verschwenkt und auf der Baumaschine vor der Projektionsfläche derart abgelenkt wird, daß mittels des Lichtpunkts auf der Projektionsfläche die Lage- und Richtungsabweichungen der Baumaschine gegenüber der gewünschten Trasse der Seite und der Höhe nach überwacht werden können, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Maß der Schwenkung des Laserstrahls (21) am Sendeort (A) als auch das Maß seiner Ablenkung auf der Baumaschine (4) nach einem entsprechend der gewünschten Trasse (1) erstellten Programm in Abhängigkeit von dem jeweils ao erreichten Standort (ß) der Baumaschine vorgenommen wird, wobei der Laserstrahl auf der Baumaschine so abgelenkt wird, daß er in Richtung der gewünschten Trasse verläuft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich von während des Betriebs auftretenden Verdrehungen der Baumaschine (4) um ihre Längsachse bei der Schwenkung und der Ablenkung des Laserstrahls (21) Korrekturgrößen berücksichtigt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Programm nach Maßgabe des jeweils erreichten Standorts (B) der Baumaschine (4) von Hand oder über einen Aufzeichnungsträger eingegeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der das Programm enthaltende Aufzeichnungsträger nach Maßgabe des jeweils erreichten Standortes (B) der Baumaschine (4) und in Abhängigkeit der jeweils selbsttätig ermit- *o telten Verdrehung der Baumaschine (4) um ihre Längsachse abgetastet wird, wodurch die ebenfalls gespeicherten Korrekturgrößen automatisch berücksichtigt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 +5 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Lichtpunkt des Laserstrahls (21) angegebene Lage- und/oder Richtungsabweichung der Baumaschine (4) von der Trasse (1) in elektrische Signale umgewandelt werden, die zur Fernanzeige so der Lage- und Richtungsabweichung und/oder zur direkten Steuerung der Baumaschine (4) verwendet werden.

6. Einrichtung zur Kursüberwachung einer längs einer Trasse zu führenden Baumaschine mit Hilfe eines Laserstrahls, der von einem ortsfest aufgestellten Sender bis zu einer Projektionsfläche eines Empfängers auf der Baumaschine verläuft und am Sendeort derart verschwenkbar und auf der Baumaschine vor dem Empfänger mittels einer optischen Ablenkvorrichtung derart ablenkbar ist, daß mittels des Lichtpunkts auf der Projektionsfläche die Lage und Richtungsabweichungen der Baumaschine gegenüber der gewünschten Trasse der Seite uind der Höhe nach überwachbar sind, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine dem Laserstrahlsender (2) zugeordnete optische Ablenkvorrichtung (5), die zum Schwenken des Laserstrahls (21) dient, durch eine zentrale Steuereinrichtung (7) und durch den Ablenkvorrichtungen (5, 6) an Sender (2) und Empfänger (3) zugeordnete Stellglieder (55, 56; 65, 66), welche die Ablenkvorrichtungen (5, 6) nach Maßgabe von der Steuereinrichtung (7) zugeführter Informationen einstellen.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Ablenkvorrichtungen (5, 6) Glaskeile (51, 52; 61, 62) und die Stellglieder digital ansteuerbare Schrittmotore (55 56; 65, 66) sind, die über geeignete Getriebe (53, 54; 63, 64) die Glaskeile (51, 52; 61, 62) jeder Ablenkvorrichtung (5, 6) gegeneinander und/ oder gemeinsam verdrehen, s.o daß ein nach Größe und Neigung der ihn enthaltenen Ebene durch ein Jigitales Signal bestimmter räumlicher Ablenkwinkel (el, ρ2) für den Laserstrahl (21) einstellbar ist.

δ. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Träger der digitalen Signale ein von der zentralen Steuereinrichtung (7) abgetasteter Aufzeichnungsträger ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (3) optische Mitte (31, 32, 33, 36) aufweist, die den mit Hilfe der Gaskeile (61, 62) in die Richtung der gewünschten Trasse (1) abgelenkten Laserstrahl (21") derart auf zwei getrennte Teilflächen der Projektionsfläche (34) abbilden, daß auf der ersten Teilfläche (341) die Lageabweichung der Baumaschine (4) und auf der zweiten Teilfläche (342) die durch den eingeschlossenen Winkel (γ) zwischen dem in Richtung der Trasse (1) geschwenkten Laserstrahl (21") und der optischen Achse der Empfangseinrichtung (3) gegebene Richtungsabweichung der Baumaschine (4) dargestellt wird.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Mittel einen Strahlteiler (31, 36) bilden, dessen einer Strahl zur Anzeige der Lageabweichung und dessen anderer Strahl zur Anzeige der Richtungsabweichung dient.

11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilflächen (341, 342) Kourdinatenteilungen zur Bestimmung der Abweichungen der Lichtpunkte von Soliagen aufweisen.