DE19935415A1

DE19935415A1 - Optisches Meßgerät zur hochgenauen Fluchtungs- und Entfernungsmessung

Info

Publication number: DE19935415A1
Application number: DE1999135415
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Heger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-07-28
Filing date: 1999-07-28
Publication date: 2001-02-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Meßgerät zur hochgenauen Fluchtungs- und Entfernungsmessung in nicht-vertikaler Ebene mittels optischer Elemente. DOLLAR A Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Automatisierung von Messungen bzw. Fluchtungen in horizontaler Ebene unter Nutzung bekannter Meßinstrumente zu realisieren. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist ein optisches System achsfluchtend vor dem bekannten optischen Systems eines Nivellierinstrumentes mit Kompensatoren, codiertem Maßstab und Bildverarbeitungssystem angeordnet, welches eine Umlenkung der Abbildung des beliebig ausgerichteten Maßstabes in die Vertikale bewirkt. Durch die erfindungsgemäße Umlenkung der Abbildung des beliebig ausgerichteten Maßstabes in die Vertikale wird die automatische Ablesung der bekannten Nivellierinstrumente auch für andere Ebenen nutzbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßgerät zur hochgenauen Fluch tungs- und Entfernungsmessung in nicht vertikaler Ebene mittels optischen Elementen.

Stand der Technik

Für Fluchtungen und Messungen in horizontaler Ebene, z. B. bei Montagen oder in der Fertigung sind verschiedene Meßme thoden und Meßgeräte bekannt. Die konventionelle Methode erfolgt durch manuelle Messung mit einfachen Meßgeräten und Hilfsmitteln. Für die Ausrichtung von mehreren Bauelementen wird z. B. ein Lineal oder Band als Basislinie verwendet und die Abweichung der Bauelemente an jeweils mindestens zwei Punkten durch ein Längenmaßstab ermittelt.

Für Fluchtungsaufgaben, Richtungsprüfungen von Achsen und Wellen u. ä. sind Fluchtungsfernrohre oder Lasergeräte in Zusammenwirken mit Kollimatoren/Strichplatten üblich. Die Abweichungen in den jeweiligen Meßpunkten müssen abgelesen und manuell erfaßt werden. Das ist zeitaufwendig und bedingt subjektive Fehler.

Für relativ kleine Abmessungen, z. B. Teile im Maschinenbau, werden 3D Koordinatenmeßvorrichtungen verwendet. Diese arbeiten automatisch, sind aber sehr kostenaufwendig und nur für geringe Längen einsetzbar. Außerdem erfordern sie klima tisierte Räume und stehen somit in Montagehallen oder im Freigelände nicht zur Verfügung.

Für die Messung von Höhenunterschieden bzw. Nivellement zwischen zwei Punkten in vertikaler Ebene sind Nivellierin strumente bekannt. Das sogenannte geometrische Nivellement ist gekennzeichnet durch die Verwendung einer horizontalen Ziellinie und von mindestens einem vertikalen Maßstab. Es werden Höhenunterschiede in Bezug auf das lokale Schwerefeld (lokales Lot) bestimmt. Seit ca. 1950 sind Nivellierinstru mente mit sogenannten Kompensatoren zur automatischen Hori zontierung der Zielachse ausgerüstet. Diese Zielachsenstabi lisierung wirkt nur in einem kleinen Bereich (ca. +/- 10') und nur in der vertikalen Ebene die durch Zielachse und das lokale Lot gebildet wird. Nivelliergeräte arbeiten nur inner halb des Arbeitsbereiches des Kompensators zuverlässig. In anderen Lagen ist die Stellung des Kompensators undefiniert und das Meßgerät für Präzisionsmessungen ungeeignet.

Seit ca. 10 Jahren ist eine weitere Automatisierung bekannt. Dabei wird auf die Maßstäbe ein maschinenlesbarer Code aufge bracht. Dieser Code wird durch ein geeignetes Bildverarbei tungssystem im Nivelliergerät ausgewertet. Die Meßgrößen sind die Entfernung zum Maßstab und der Abstand des Maßstabfußes zur Codierung. Es sind verschiedene Hersteller bekannt. Auch hier arbeiten die Meßgeräte nur im Arbeitsbereich des Kompen sators.

Aufgabe der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Automatisierung von Messungen, bzw. Fluchtungen in horizontaler Ebene unter Nutzung bekannter Meßinstrumente zu realisieren.

Erfindungsgemäß ist ein optisches System achsfluchtend vor dem bekannten optischen System eines Nivellierinstrumentes mit Kompensatoren und Bildverarbeitungssystem für einen codiertem Maßstab angeordnet, welches eine Umlenkung der Abbildung des beliebig ausgerichteten Maßstabes in die Verti kale bewirkt.

Diese Erfindung ist überraschend einfach, sicher wirksam und erfüllt ein lange bestehendes Bedürfnis. Die Lösung ist aber bisher nicht erkannt worden, obwohl die automatisierten Nivellierinstrument schon seit vielen Jahren eingesetzt werden.

Sollte die Abbildung des Maßstabbildes durch schiefwinkliger Ausrichtung der Einrichtung oder des Maßstabes verzerrt sein, ist eine entsprechende Auswertung durch Transformation mög lich. Die einfachste Realisierung der Erfindung sind zwei 90° Prismen, die wie in Abb. 1 gezeigt, zueinander angeord net sind. Der vertikale Abstand der Prismen kann der Aufgabe angepaßt werden und wird durch eine entsprechende Halterung realisiert. Bei der einfachen Realisierung sind vier Kombina tionen möglich:

1. Maßstab links vom Nivelliergerät Ablenkung nach oben
2. Maßstab links vom Nivelliergerät Ablenkung nach unten
3. Maßstab rechts vom Nivelliergerät Ablenkung nach oben
4. Maßstab rechts vom Nivelliergerät Ablenkung nach unten

Weiterhin wird vorgeschlagen durch geeignete Vorrichtungen (Libellen und Verstelleinrichtung) die Ausrichtung des Meßgerätes zum lokalen Lot justierbar zu machen.

Durch die erfindungsgemäße Umlenkung der Abbildung des belie big ausgerichteten Maßstabes in die Vertikale wird die auto matische Ablesung der bekannten Nivellierinstrumente auch für andere Ebenen nutzbar. Mit einem entsprechenden Digitalnivel lierer sind somit schnelle und hochgenaue Fluchtungs- und Entfernungsmeßaufgaben mit nicht vertikaler Maßstabsanordnung möglich. Dies bedeutet einen ansprechenden Rationalisierungs gewinn für z. B. Fluchtungen in der Montagetechnik.

Die Zuordnung des Maßstabfußes (in der Regel Lattenfuß genannt) in Richtung Zenit bzw. Nadir ist dabei bei allen bekannten Meßgeräten beliebig möglich. Vorteilhafte Einsatz gebiete sind Fluchtungsaufgaben (Alignements) oder Entfer nungsmessungen in horizontaler Ebene.

Für ältere Nivellierinstrumente ist das Verfahren ebenfalls geeignet, hat aber durch die notwendige Verwendung von her kömmlichen Latten Nachteile.

Beispiele

Nachfolgend soll die Erfindung an einem Beispiel erläutert werden.

Die Abb. 1 zeigt die Anordnung des Meßgerätes von der Seite,

Abb. 2 zeigt die Draufsicht der Meßanordnung.

An einem bekannten Nivellierinstrument mit sogenannten Kom pensatoren zur automatischen Horizontierung und einem Bild verarbeitungssystem für maschinenlesbarer Code ist als Auf satzvorrichtung für das Objektiv eine Anordnung von zwei Prismen angebracht. Diese bewirken eine bekannte Strahlenum lenkung um zweimal 90°. Die Aufsatzvorrichtung besitzt eine zylindrische Aufnahme, die über das Objektiv des Nivellierin strumentes geschoben wird. Ein Klemmsitz sichert die Lage, insbesondere für die horizontale Ausrichtung. Zur Justierung ist auf der Aufsatzvorrichtung eine Libelle angeordnet.

In der Abb. 1 ist eine Prismenanordnung mit Ablenkung nach unten und rechts, vom Nivelliergerät aus gesehen, darge stellt. Im Detail A ist die Vorrichtung vom Nivelliergerät aus gesehen gezeigt. Der Abstand der Prismen ist Null bzw. sehr klein. Andere Anordnungen der Prismen oder reflektieren den Flächen sind möglich.

Die Meßanordnung gemäß Abb. 2 zeigt ein Nivelliergerät in der erfindungsgemäßen Ausführung mit einer Ablenkung nach unten und links. Mittels des horizontal liegenden Maßstabes kann die Abweichung von der Flucht an Punkten des Objektes automa tisch gemessen werden.

Das Nivelliergerät darf sich während einer Fluchtungsaufgabe dabei nicht um die Vertikalachse verdrehen. Im anderen Fall muß die Verdrehung erfaßt und umgerechnet werden.

Claims

1. Optisches Meßgerät zur hochgenauen Fluchtungs- und Entfer nungsmessung, bestehend aus einem Nivellierinstrument mit Kompensator zur automatischen Horizontierung der Zielachse und Bildverarbeitungssystem für einen codiertem Maßstab, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches System achsfluchtend vor dem optischen System dieses Nivellierinstrumentes angeordnet ist, welches eine Umlenkung der Abbildung des beliebig ausgerichteten Maßstabes in die Vertikale bewirkt.

2. Optisches Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei 90° Prismen orthogonal, achsfluchtend vor dem opti schen System des Nivellierinstrumentes angeordnet sind, welche eine Umlenkung der Abbildung des horizontal ausgerich teten Maßstabes in die Vertikale bewirken.

3. Optisches Meßgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Maßstab ein maschinenlesbarer Code aufgebracht und ein Bildverarbeitungssystem im Nivelliergerät angeordnet ist.

4. Optisches Meßgerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß schiefwinklige Prismen angeordnet sind und die sich ergebenden Abweichungen umgerechnet werden.

5. Optisches Meßgerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, das die Prismenanordnung justierbar zu einem lokalen Lot befestigt ist.

6. Optisches Meßgerät nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, das die Prismen in einer Vorrichtung getrennt, beweglich gehalten sind, so daß deren vertikaler Abstand veränderbar ist.