DE1938901A1 - Einrichtung zur statischen und dynamischen Messung von translatorischen und Drehbewegungen zweier Ebenen gegeneinander - Google Patents

Description

• Betr.: Patentanmeldung: " Einrichtung zur statischen und dynamischen Messung von translatorischen und Drehbewegungen zweier Ebenen gegeneinander ts Die Schwierigkeit an großen Bauwerken, wie Bundamenten, Brücken, Kränen, Schiffen usw. Durchbiegungen, Setzungen und Torsionen zu messen, besteht darin, daß die Entfernung zwischen den beiden lvleBebenen 10 bis 1000 m beträgt, während der Meßwert nur im Millimeterbereich liegt.
• Die eine ebene bildet den Bezugs- oder Nullpakt gegen den der in der anderen Ebene registrierte Wert gemessen wird.
• Der Bezugspunkt kann im Bauwerk selbst liegen, dann wird im Bezugssystem des Bauwerks gemessen, oder er kann auch außerhalb des Bauwerkes liegen, dann wird eine Verschiebung oder Drehung des Bauwerkes gegen ein anderes Bezugssystem registriert.
• Bisher standen für derartige Messungen die Schlauchwaage und das Zielfernrohr zur Verfügung. Die Schlauchwaage hat den Nachteil einer sehr langen Einstellzeit von -10 bis 20 Minuten, eo daß nur sehr langsame statische Durchbiegungen und Drehungen gemessen werden können. Außerdem ist eine hohe Temperaturkonstanz der Flüssigkeit zu gewährleisten, da die Volumenausdehnung infolge Temperaturänderung in den Meßwert mit eingeht. Das Verfahren leidet weiterhin darunter, daß sich aus der Meßflu.ssigkeitLuft ausscheidet, wodurch ebenfalls Meßfehler auftreten.
• Das Zielfernrohr wird einer Markierung in der anderen Meßebene nachgeführt, wobei die Winkeländerung zu registrieren ist. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die dabei auftretenden sehr kleinen Winkeländerungen nur mit einem sehr großen Aufwand, wie er bei Sternwarten angewandt wird, gemessen werden kann. Dieser große a-parative Aufwand ist für Messungen an Bauwerken wie auch für dynamische Messungen ungeeignet. So entspricht bei einer Entfernung der beiden Meßbenen von 1oo m eine Durchbiegung von 1 mm einer tWinkelabweichung von nur 12 Winkel sekunden. Die erschütterunsfreie Nachführung des Fernrohres stellt außerdem an die Fundamentierung des Fernrohrgestells große Anforderungen,die meist, vor allem bei dynamischen Messungen, garnicht realisiert werden können.
• Das neue Meßverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß der kohärente Lichtstrahl eines Lasers, der eine maximale Bündelung gewährleistet, von der einen Meßebene auf eine Mattscheibe der anderen Meßebene geworfen wird und dort von einer Fernsehkamera registriert wird. Es arbeitet trägheitslos und ohne großen apgnrativen Aufwand. Mit einer derartigen Meßanordnung lassen sich nicht nur langzeitige, sondern auch dynamische Verschiebungen bis zu einer Frequenz von 25 Hz messen. Die Genauigkeit des Verfahrens ist durch das Auflösungsvermögen der Fernsehkamera mit ihren rd. 390 000 Bildpunkten gegeben. Bei einer maximalen Durchbiegung von 10 cm läßt sich eine Auflösung bis auf 0,16 mm erreichen, was bei einer Entfernung der beiden Meßebenen von rd. 100 m einer Winkeländerung von 0,3 Winkelsekunden entspricht. Da die Abfragefolge der Fernsehkamera stets gleich bleibt, ist die Zeit zwischen Beginn der Abtastung der Bildfläche und dem Erreichen der höchsten Lichtintensität des Las er str ahles B g48 für die Koordinaten des Laserstrahles auf der kattscheibe. Diese Zeit kann mit einem elektronischen Zähler registriert werden. Der Zahler wird von der Fernsehkamera bei Beginn des Abtastvorganges gestartet und bei Erreichen der stärksteh Lichtintensität gestoppt. Der digitale Meßwert kann zur weiteren Verarbeitung verwandt werden, oder registriert werden.
• Bei der Messung der Torsion von Bauwerken ist es notwendig, zwei Lichtauellen in möglichst großer Entfernung nebeneinander in der einen Meßebene und in der anderen Meßebene zwei Eattscheiben und Fernsehkameras zu installieren. Werden die beiden mithilfe der Fernsehkameras und Zähler registrierten Meßwerte voneinander abgezogen, so wird der Meßwertanteil infolge translatorischer Bewegungen (Durchbiegungen) unterdrückt und man erhält nur einen der torsion der beiden Meßebenen proportionalen Zeßwertanteil.
• Zum Schutz gegen Streulicht und Witterungseinflüsse kann die gesamte Anordnung in einem flexiblen Schutzrohr untergebracht werden, das außerdem mit Schutzgas gefüllt werden kann. Znr Verkleinerung des Lichtpunkt es auf der hattscheibe läßt sich vor den Laser eine hernglasostik vorschalten, wobei die beiden Linsen fast die gleiche Brennweite erhalten, damit der Strahl auf der Mattscheibe annähernd fokussiert wird.
• Weiterhin ist zum Schutz der Meß-attscheibe gegen Nebenlicht infolge Beugung das Vor schalten eines Filters möglich.

Claims (5)

Patentansrtiohe

1. Einrichtung zur Messung von statischen und dynamischen transiatorischen und Drehbewegungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Koordinaten eines gebündelten Lichtstrahles von einer Meßebene auf einer Mattscheibe in einer zweiten meßebene mithilfe einer Fernsehkamera und eines elektronischen Zählers als Digitalwerte registriert werden.

2. Einrichtung wie unter Punkt 1 beschrieben, jedoch mit einer Fernglasoptik an der Lichtouelle zur Verkleinerung des Lichtpunktes auf der Mattscheibe.

3. Einrichtung wie unter Punkt 1 und 2 beschrieben, Jedoch lit eine vor die Meß-Mattscheibe geschalteten Pilter zur Reduzierung des Streulichtes und des durch die Bsugung des Lichtstrahles hervorgerufenen Nebenlichtes.

4. Einrichtung wie unter Punkt 1 bis 3 beschrieben, Jedoch zur Eliminierung des Streulichtes und der Witterungsein flüsse in ein flexibles Schutzrohr eingebaut.

5. Einrichtung wie unter Punkt 1 bis 4 beschrieben, Jedoch in doppelter Anordnung nebeneinander wobei durch 8ubtraktion der Meßergebnisse die Drehbewegung der beiden Ebenen gegeneinander ohne den durch die transiatorische Beteo3ung hervorgerufenen Meßwertanteil registriert werden kann.