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Die Erfindung betrifft die Messung unterirdischer Bauwerke, insbesondere beim unterirdischen Vortrieb. Beim unterirdischen Vortrieb ist die Vermessung unerlässlich. Aber auch nach Fertigstellung eines unterirdischen Bauwerkes sind Vermessungen notwendig, um zum Beispiel eine Bauwerkssetzung zu ermitteln. Unterirdischer Vortrieb kommt vor im Bergbau, im Kanalbau, im Tunnelvortrieb, im Rohrvortrieb, bei Unterführungen. Für den unterirdischen Vortrieb stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung. Schon der Bergbau kennt verschiedene Vortriebsverfahren. Dazu gehören zum Beispiel der Sprengvortrieb, der Schildvortrieb, der Messervortrieb und der Pressvortrieb. Bei jedem der Verfahren muss der Vortrieb eingemessen werden. Dabei wird das Bauwerk vorzugsweise in jeder Richtung eingemessen/vermessen. Im unterirdischen Kanalbau kommen zum Teil besondere Verfahren zum Einsatz, desgleichen für den Rohrvortrieb.
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In einer Variante wird mittels einer Rohrpresse von einer Startgrube ausgehend ein Schneidrohr/Schneidschuh durch den Untergrund getrieben. Nach jedem Pressenhub wird die Presse in die Ausgangsstellung zurückgefahren, so dass ein zweites Rohrstück in der Startgrube vor der Presse positioniert werden kann und eine erneute Pressenbetätigung den Vortrieb des Rohrstückes bewirkt und das zweite Rohrstück das Schneidrohr voranschiebt. Der Vorgang wiederholt sich mit jedem dritten Rohrstück wie auch mit jedem weiteren Rohrstück.
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In einer anderen Variante wird vor dem sich bildenden Kanal Erdreich abgebaut und werden in dem entstehenden Hohlraum Tübbinge montiert. In beiden Varianten des Kanalbaus ist eine Einmessung/Vermessung des Vortriebs und der Rohre erforderlich. Beim Nachmessen wird die Abweichung des Kanalverlaufes von der durch die Planung vorbestimmten Lage und Höhe gemessen bzw. wird die Abweichung des Kanals von einem Dokumentationsstand des Kanals gemessen, dessen Beibehaltung gewünscht ist.
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Beim Einmessen wird die gewünschte Planungslage des Kanals auf die Vortriebswerkzeuge für den Kanalbau übertragen. Der Tunnelvortrieb ist dem Vortrieb im Bergbau am ähnlichsten, auch wenn die Tunnelquerschnitte anders sind als die Streckenquerschnitte im Bergbau. Im Tunnelvortrieb kommen die gleichen Verfahren zur Anwendung wie im Bergbau. Dementsprechend kommt auch hier eine Einmessung und Nachmessung wie beim Bergbau vor. Der Rohrvortrieb ist in einigen Bereichen, insbesondere bei grösseren Abmessungen dem Tunnelvortrieb sehr ähnlich. Dementsprechend kommen beim Rohrvortrieb auch Vortriebsverfahren wie beim Tunnelvortrieb oder auch wie beim Kanalbau vor. Unterführungen können je nach Abmessungen tunnelähnlich sein. Dementsprechend kommen dann auch Messungen wie beim Tunnelbau vor. Im Übrigen machen Erdbewegungen immer wieder eine Nachvermessung an unterirdischen Bauwerken notwendig. Beim Vermessen des unterirdischen Bauwerks, insbesondere beim unterirdischen Vortriebs gibt es verschiedene Verfahren.
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Herkömmlich findet eine geodätische Vermessung mit Tachymeter statt, die von Hand auf dem Bauwerksboden bzw. Kanalboden aufgestellt werden. Dabei kommen Stative zur Anwendung, die mit einer Höhenverstellung versehen sind. Das Tachymeter ist ein Gerät, mit dem man Horizontalrichtungen, Vertikalwinkel und auch Schrägstrecken ermitteln kann. Mit ihm lassen sich Vermessungen schnell und mit grosser Genauigkeit durchführen.
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Die elektronischen Tachymeter messen die Richtungen nach dem Zielvorgang selbsttätig. Zugleich werden elektronische Distanzmessungen durchgeführt. Dabei wird entweder nur die Laufzeit oder bei präziseren Tachymetern Laufzeit und Phasenverschiebung eines ausgesandten und im Zielpunkt reflektierten Lichtstrahls gemessen. Üblicherweise liegt das Licht der Trägerwelle im infraroten Bereich oder nahe dem Infraroten Bereich. Die Reflektion des Lichtstrahls erfolgt üblicherweise in einem Prisma, vorzugsweise in einem retroreflektierenden Tripel-Prisma oder Tripelspiegel. Die Messwerte (Richtung und Distanz werden bei den zeitgemässen elektronischen Tachymetern vollautomatisch elektronisch bestimmt. Das kann über kombinierte/angeschlossene Rechner erfolgen. Je nach vorhandenen Programmen kann mit dem elektronischen Tachymeter eine zweidimensionale oder dreidimensionale Abbildung von Bauwerken stattfinden. Neueste motorisierte Tachymeter sind mit einer Verstellmechanik und einer Antriebsmechanik versehen, welche das automatische Anvisieren des Tripelprismas/spiegels und eine Zielverfolgung erlaubt. Ausserdem sind diese Tachymeter programmierbar, so dass sie in genauer Folge vollautomatisch mehrere Punkte vermessen können. Ein Tripelprisma ist ein Glaskörper, der vorn plan ist und rückseitig drei zueinander in einem Winkel von 90 Grad stehende unverspiegelte Fläche besitzt. Es reflektiert das Licht wie ein Spiegel, aber sehr viel verlustärmer.
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In der
DE 10 2007 014 727 wird darauf hingewiesen, dass in einem Tunnel nur sehr beengte Verhältnisse für eine Aufstellung der Messvorrichtung gegeben sind. Dabei wird in dieser Druckschrift von einem Stand der Technik mit ortsfesten Positionierungsmechanikn ausgegangen. Dies soll eine aufwendige Verschraubung und den Einsatz geeigneter Werkzeuge erforderlich machen. In dieser Druckschrift wird als Alternative zu dem ortsfesten Einbau von Positionierungsmechanikn vorgeschlagen, das Stativ bei einem Tübbingausbau in die Fugen zwischen zwei benachbarten Tübbingen einzuklemmen. Die Klemmkraft soll gegebenenfalls mit Schrauben/Federkraft/Hebeln verstärkt verstärkt werden.
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Die Klemmung ist nur dort möglich, wo Fugen mit ausreichender Breite bestehen, die in der Lage sind, die Klemm-Mechanik aufzunehmen. Das ist nicht nur für die Fugendichtung von gravierendem Nachteil. Die Klemmung hat noch diverse andere Nachteile.
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Die
EP1408344 beschreibt ein Verfahren zur geodätischen Messung, bei dem die Tunnelwandung mit Laserscannern vermessen wird. Zugleich wird der Abstand des Laserscanners vom bestimmten Messpunkten gemessen. Daraus ergibt sich die Position des Laserscanners. Die Messwerte werden dann mit einem Rechner ausgewertet.
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Nachteilig an dem Verfahren wird angesehen, dass der Laserscanner nur einen verhältnismässig kleinen Messbereich hat. Deshalb ist eine Vielzahl von Messungen erforderlich. Dieser Nachteil wirkt sich umso stärker aus, je länger die Strecke ist.
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Die
DE 10 2005 012 107 entwickelt die geodätische Messung nach der
EP 1408344 weiter. Dabei werden diverse, Positionspunkte des Lasers gemessen und als Fixpunkte festgelegt.
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Die
DE3733553 beschreibt ein lasergesteuertes Vortriebsschild. Zur Positionsbestimmung des Schildvortriebes dient ein elektrischer Reflektor, der Signale aussendet. Alle Werte werden zur Maschinensteuerung in einem Rechner verarbeitet.
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Die
DE 10 2004 010 114 beschreibt ein Messverfahren zur Steuerung von Vortriebsmaschinen. Dabei wird eine besondere Schwierigkeit bei der Kurvenpressung von Rohren gesehen, weil keine optische Gasse durch die Kurve besteht. Um gleichwohl eine Lasermessung durchzuführen, ist eine Messung nach Art eines Polygonzuges vorgesehen. Der Laser soll mit einer Zieltafel zusammen wirken. Dabei bildet der Laserstrahl die Sollposition der Vortriebsmaschine. Es wird die Zieltafel an der Vortriebsmaschine befestigt und die Vortriebsmaschine so bewegt, dass der Laserstrahl in dem Zielfeld der Zieltafel auftrifft. Dann hat die Vortriebsmaschine ihre Sollposition erreicht.
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Eine ähnliche Lösung schlägt die
DE4017833 vor. Dabei finden für die Vermessung Theodolite Anwendung.
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Die
DE3120010 beschreibt ein Vermessungssystem für einen vorgepressten, gekrümmt verlaufenden Rohrstrang. Vorn an dem Rohrstrang befindet sich ein Schneidschuh bzw. Schneidrohr. Zur Steuerung des Schneidschuhes werden dabei Lichtstrahlen und Fadenkreuze sowie Laser und Empfänger und Abtastvorrichtungen als Stand der Technik erwähnt.
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Nach der
DE3120010 soll bei gekrümmtem Rohrverlauf ein Polygonzug ausgemessen werden. Innerhalb des Polygonzuges werden die Messpunkte und Abtastsysteme in einem fest vorgegebenen Abstand angeordnet. Während des Vorpressens bleiben die Abstände der Messpunkte konstant. Dieser Verfahrensvorschlag bevorzugt Leuchtdioden als Messpunkte und eine Ultraschallmessung.
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Die
DE69103610 beschreibt auch ein Lasersystem mit Referenzpunkten. Diese Druckschrift geht von der sogenannten ”NATM” Tunnelvortriebsmethode aus. Die Vortriebsmethode betrifft den Sprengvortrieb. Beim Sprengvortrieb werden diverse Bohrungen in das Gebirge eingebracht, mit Sprengstoff gefüllt und verdämmt. Damit durch die Sprengung ein vorbestimmter Gebirgsausbruch entsteht, sollen die Bohrungen mit Hilfe von Lasern Vermessen und markiert werden. Der Laser wird von Hand bewegt, auch wenn ein Computer bei der Einstellung hilft. Die Markierungen werden von Hand aufgebracht.
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Ausserdem wird eine Automatisierung bei der Vermessung vorgeschlagen. Dabei ist ein geodätisches Lasersystem vorgesehen. Zu dem System sollen gehören: eine Lasermesseinheit zur Durchführung der Abstands- und Winkelmessungen, ein Laserprojektor zum Lenken des Laserstrahls auf einen Abbaustoss, eine Steuereinheit zum Festlegen der Messpunkte auf der Grundlage der geodätischen Daten. Dabei soll die Lasermesseinheit unabhängig vom Laserprojektor arbeiten.
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Die
DE 2607280 beschreibt ein Lasermessgerät bei dem Lichtstrahlen mit Hilfe eines Prismas zerlegt und umgelenkt werden.
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Die
DE60734622 beschreibt gleichfalls Lasermessgeräte für Tunnelvortriebe. Die Laservorrichtung ist mit einer Kollimationseinrichtung zusammen. Solche Einrichtung ist bei Lasern üblich, um den Laserstrahl zu bündeln. Darüber hinaus ist in dieser Druckschrift die Verwendung eines Prismas vorgesehen.
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Neueste Lasertracker sind hoch präzise Messinsstrumente, die durch eine Kombination aus Winkel- und Distanzmessung die 3D-Punktkoordinaten eines Objektes erfassen. Die Distanzmessung erfolgt durch Laserinterferometer oder absolute Distanzmessung oder durch eine Kombination aus beidem.
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Mit dem Laserscanner kann ein Laserstrahl erzeugt werden, der über einen rotierenden Spiegel auf die zu scannende Oberfläche projiziert wird. Aufgrund des Rotationsspiegels werden eine Unmenge von Messpunkten/Punktwolke erzeugt. Der Laserstrahl wird von der zu messenden Oberfläche reflektiert und trifft in Abhängigkeit der Entfernung zur Oberfläche des Objektes in unterschiedlichen Distanzen auf einen CCD-Chip auf. Die Distanzen zwischen dem Laser und den Punkten auf der Oberfläche des Objektes werden mittels Triangulationsverfahren bestimmt. Bestimmte Konturen des Objektes bilden sich als unterschiedliche Distanzen ab. Diese Daten können für eine anschliessende CAD-Datenerstellung genutzt werden.
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Aufgabe der Erfindung
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein wirtschaftlicheres Vermessungssystem für unterirdische Bauwerke zu schaffen.
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Lösung der Aufgabe
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Die Erfindung wählt von den diversen bekannten Verfahren ein Verfahren als Ausgangspunkt der Entwicklung aus, bei dem in dem unterirdischen Bauwerk feste Messpunkte angelegt werden. Dies erscheint im Verhältnis zu den Verfahren, bei denen ganzflächig gescannt wird, an sich nicht zeitgemäss. Das heisst, die Erfindung hält teilweise an den überholt erscheinenden festen Messpunkten fest. Die festen Messpunkte werden durch Prismen gebildet. Die Prismen werden im Bauwerk positioniert. Ihre Position wird mit mindestens einem Tachymeter vermessen. Dabei werden die Vermessungsdaten von übertägigen Messpunkten abgeleitet, die in Form von Prismen am Rand des Schachtes angeordnet sind. Aus der Position dieser Prismen wird die Position eines auf der Schachtsohle angeordneten Tachymeters bestimmt. Über dieses Tachymeter und andere Tachymeter werden die Positionen der Prismen im Bauwerk bestimmt.
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Die Prismen werden mit mobilen Tachymetern kombiniert, die mit einer Zielerkennung versehen sind. Mobil werden die Tachymeter vorzugsweise durch Montage auf Fahrzeugen/Wagen. Wahlweise sind die Tachymeter zugleich als Fahrzeuge/Wagen ausgebildet. Das Fahrzeug kann darüber hinaus als Roboter ausgebildet sein.
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Es eröffnen sich verschiedene Verfahrensmöglichkeiten, die in Abhängigkeit von der Zahl der mit Tachymetern ausgerüsteten Fahrzeuge/mobilen Tachymeter:
- a) Messen mit einem Fahrzeug/mobilen Tachymeter verschiedener im Abstand voneinander im Bauwerk angeordnete einzelner Prismen/Prismenkränze aus mehreren Prismen:
Zunächst Ableiten überirdischer Positionsdaten in den Schacht mittels eines auf der Schachtsohle stehenden Tachymeters.
Mobiler Tachymeter fährt zum ersten Prismenstandort;
Tachymeter auf der Schachtsohle vermisst den mobilen Tachymeter und die Prismen/Prismenkranz am ersten Prismenstandort;
Mobiler Tachymeter vermisst die Prismen/Prismenkranz am ersten Prismenstandort und am nächsten (zweiten) Prismenstandort;
Mobiler Tachymeter fährt zum zweiten Prismenstandort und vermisst dort die Prismen/Prismenkränze am ersten, zweiten und nächsten (dritten) Prismenstandort.
- b) Messen mit zwei Fahrzeugen/mobilen Tachymetern verschiedener im Abstand voneinander im Bauwerk angeordneter einzelner Prismen/Prismenkränze aus mehreren Prismen:
Zunächst Ableiten überirdischer Positionsdaten in den Schacht mittels eines auf der Schachtsohle stehenden Tachymeters;
Erster mobiler Tachymeter fährt zum zweiten Prismenstandort;
Zweiter mobiler Tachymeter fährt zum ersten Prismenstandort;
Tachymeter im Schacht vermisst zweiten mobilen Tachymeter und das erste Prisma/Prismenkranz;
Zweiter mobiler Tachymeter vermisst den Tachymeter im Schacht, das erste Prisma/Prismenkranz, zweites Prisma/Prismenkranz und drittes Prisma/Prismenkranz und den ersten mobilen Tachymeter;
Erster mobiler Tachymeter vermisst das zweite Prisma/Prismenkranz, dritte Prisma/Prismenkranz und das nächste (vierte) Prisma/Prismenkranz sowie den zweiten mobilen Tachymeter;
- c) Messen mit drei Fahrzeugen/mobilen Tachymetern verschiedener im Abstand voneinander im Bauwerk angeordneter einzelner Prismen/Prismenkränze aus mehreren Prismen:
Zunächst Ableiten überirdischer Positionsdaten in den Schacht mittels eines auf der Schachtsohle stehenden Tachymeters;
Erster mobiler Tachymeter fährt zum dritten Prisma/Prismenkranz;
Zweiter mobiler Tachymeter fährt zum zweiten Prisma/Prismenkranz;
Dritter mobiler Tachymeter fährt zum ersten Prisma/Prismenkranz;
Tachymeter im Schacht vermisst den dritten mobilen Tachymeter und das erste Prisma/Prismenkranz
Dritter mobiler Tachymeter vermisst den Tachymeter im Schacht, das erste Prisma/Prismenkranz, zweites Prisma/Prismenkranz und den zweiten mobilen Tachymeter
Zweiter mobiler Tachymeter vermisst das erste Prisma/Prismenkranz, zweite Prisma/Prismenkranz, das dritte Prisma/Prismenkranz, den dritten mobilen Tachymeter und den ersten mobilen Tachymeter;
Erster mobiler Tachymeter vermisst das zweite Prisma/Prismenkranz, das dritte Prisma/Prismenkranz, das vierte Prisma/Prismenkranz und den zweiten mobilen Tachymeter;
Erster mobiler Tachymeter fährt zum vierten Prisma/Prismenkranz, zweiten mobilen Tachymeter, dritten mobilen Tachymeter
Dritter mobiler Tachymeter fährt zum zweiten Prisma/Prismenkranz Dritter mobiler Tachymeter vermisst das erste Prisma/Prismenkranz, zweites Prisma/Prismenkranz, drittes Prisma/Prismenkranz und zweites mobiles Tachymeter;
Zweiter mobiler Tachymeter vermisst das zweite Prisma/Prismenkranz, drittes Prisma/Prismenkranz, viertes Prisma/Prismenkranz, und erstes mobiles Tachymeter und drittes mobiles Tachymeter;
Erstes mobiles Tachymeter vermisst das dritte Prisma/Prismenkranz, viertes Prisma/Prismenkranz und fünftes Prisma/Prismenkranz und das zweite mobile Tachymeter;
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Bei vorstehenden Vermessungsvarianten ist der erste mobile Tachymeter der erste Tachymeter im Bauwerk/Kanal in Richtung der Vortriebsmaschine; das zweite mobile Tachymeter ist das zweite Tachymeter im Bauwerk/Kanal in Richtung der Vortriebsmaschine; das dritte mobile Tachymeter ist dritte Tachymeter im Bauwerk/Kanal in Richtung der Vortriebsmaschine.
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Die Fahrzeuge/Wagen können so weit an die Prismen heran gesteuert werden, bis die Prismen innerhalb der Zielerfassung des Tachymeters liegen. Vorzugsweise sind die Fahrzeuge mit einer programmierbaren Steuerung versehen. Dabei kann sich die Steuerung in einer Variante auf eine Ein/Aussteuerung des Antriebsmotors beschränken. In Verbindung mit einem Schrittmotor kann der Fahrweg des Fahrzeuges leicht und sicher bestimmt werden. Die Schrittmotore werden vorzugsweise elektrisch betrieben. Sie bestehen aus einem Rotor und einem Stator. Der Rotor ist drehbeweglich angeordnet und beinhaltet eine elektrische Spule, die bei Beaufschlagung mit Strom ein Magnetfeld erzeugt. Der Stator ist fest angeordnet und beinhaltet, mehrere Spulen, die gleichfalls mit Strom beaufschlagt werden, ein Magnetfeld erzeugen und den Rotor dadurch zwingen, eine bestimmte Lage einzunehmen. Das wird unter fortlaufender Änderung der Strombeaufschlagung genutzt, um den Rotor in eine schrittweise Drehbewegung zu zwingen. Die Zahl der Änderungen der Strombeaufschlagung und damit die Zahl der Schritte kann elektronisch vorgegeben werden. Die Zahl der Änderungen der Strombeaufschlagung und die damit verbundene Zahl der Schritte kann eine Vielzahl von Umdrehungen zur Folge haben. Die Bewegung des Rotors setzt sich aus eine Vielzahl von Schritten zusammen, die sich aneinander anschließen können, so daß es nicht zu einer ruckartigen Bewegung, sondern zu einer fließenden Bewegung des Rotors und damit zu einer fließenden Bewegung des Fahrzeuges kommt.
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Vorzugsweise orientiert sich die Vorgabe für den Schrittmotor an der Planung des Bauwerkes. Bei einem Rohrvortrieb für einen Kanal wird vorzugsweise im Rohrverlegungsplan festgelegt, wo die Fahrzeuge in dem Bauwerk anhalten. In dem Rohrverlegeplan ergeben sich dabei Maße, die entsprechend dem Maßstab der Ansicht als Vorgabe in die Fahrzeugsteuerung übernommen werden können.
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Auch mehrfacher Halt kann ohne weiteres in die Steuerung eingegeben werden.
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Die Zielerfassung beinhaltet eine Beweglichkeit des Tachymeters, so dass dessen Messstrahl die Umgebung absucht, bis er ein Prisma findet und dort reflektiert wird. Neuere Tachymeter besitzen bereits eine Verschwenkbarkeit um eine vertikale Achse, die eine vollständige Drehbewegung um diese Achse erlaubt. Zugleich besitzen die neueren Tachymeter auch eine erhebliche Verschwenkbarkeit um eine horizontale Achse. Dies ist verbunden mit einem elektrischen Schwenkantrieb und einer elektronischen, programmierbaren Steuerung. Infolgedessen können neuere Tachymeter darauf programmiert werden, an den Seiten und in der Firste des Bauwerks nach den Prismen zu suchen. Sobald ein Prisma gefunden ist, kann die Vermessung beginnen. Die Programmierung des Tachymeters erlaubt es, die Arbeitsschritte „Zielsuche” und „Vermessung nach Zielfinden” mit einander zu verknüpfen, so daß nach dem Zielfinden automatisch die Vermessung beginnt.
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Sobald die Vermessung eines Prismas durch das Tachymeter beendet ist, sucht das Tachymeter nach dem nächsten Prisma. Die Zahl der gesuchten Prismen je Standort läßt sich gleichfalls programmieren. Vorzugsweise wird dabei für die jeweils zu vermessenden Prismas ein Code eingegeben. Dazu können die Prismen mit einer Target-ID-Funktion versehen werden. Diese Funktion kann die gleiche sein wie bei der Zielsuche und Zielerkennung eines Trimble-Tachymeters. Die Target-ID sendet einen nicht sichtbaren Infrarotstrahl aus, auf den ein Code aufmoduliert ist. In einer anderen Variante wird der Laserstrahl des Tachymeters von dem Prisma in veränderter Form reflektiert. Auf beiden Wegen erhält man eine eindeutige Identifizierungsmöglichkeit für diesen Zielstrahl und für das damit verbundene Ziel. Die Zahl der Codes ist in weiten Grenzen wählbar. Zum Beispiel können acht Codes wählbar sein. Entsprechend ist die Zahl der identifizierbaren Prismen. Wenn die Suche nach einem Prisma mit einem Tachymeter gestartet wird, so wird dann nach einem aktiven Zielstrahl gesucht, der einen bestimmten Code trägt. Empfangt der Sensor im Tachymeter ein solches Infrarotsignal, so decodiert er die aufmodulierten Information. Ist die empfangene Information mit der gesetzten Information identisch, so ist das richtige Ziel gefunden und erfolgt eine Scharfstellung auf das Prisma. Differiert die aufmodulierte Information von der im Tachymeter gespeicherten Information oder ist keine Information aufmoduliert, so bleibt das Prisma bei der Suche unbeachtet. Auf diese Weise werden nur die richtigen/gewünschten Prismen von dem Tachymeter berücksichtigt.
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Wenn alle vorbestimmten Prismen an einem Vermessungsstandort vermessen worden sind, schaltet die Steuerung des Tachymeters auf Ruhe und wird der Fahrzeugsteuerung Kontakt für die nächste Fahrzeugbewegung bis zum nächsten Halt gegeben.
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Vorzugsweise ist die Fahrzeugsteuerung in einem Rechner außerhalb der Fahrzeuge untergebracht. Noch weiter bevorzugt ist der Rechner außerhalb des Bauwerkes vorgesehen. Der Rechner erlaubt es, sämtliche Meßdaten des Tachymeters aufzunehmen. Vorzugsweise werden mehrere Fahrzeuge gemeinsam gesteuert. Das kann eine gleichzeitige gemeinsame Bewegung der Fahrzeuge einschließen. Anstelle oder zusätzlich zu der gemeinsamen Bewegung der Fahrzeuge kann auch eine Einzelbewegung der Fahrzeuge vorgesehen sein. Einzelbewegung heißt auch: Bewegung der Fahrzeuge nacheinander. Die Bewegung der Fahrzeuge nacheinander hat den Vorteil, daß nach störungsfreiem Erreichen eines Zieles mit dem ersten Fahrzeug davon ausgegangen werden kann, daß auch die anschließend in Gang gesetzten Fahrzeuge störungsfrei ihre Planstellungen erreichen. Die Planstellungen der Fahrzeuge sind von verschiedenen Planungsvorgaben abhängig. Dazu gehört die Wegführung mit allen Trassierungselementen. Die Wegführung kann abschnittsweise erfolgen. Das kann verschiedene Gründe haben, zum Beispiel zur Darstellung einer Kurvenfahrt.
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Der Datentransfer zwischen Tachymeter und Rechner und zwischen Fahrzeug und Rechner erfolgt vorzugsweise drahtlos. Drahtlose Datenübertragung findet vorzugsweise auf Basis elektromagnetischer Wellen oder Lichtimpulse statt. Auch andere Signale können zur Steuerung der erfindungsgemäßen Fahrzeuge und Messeinrichtungen verwendet werden. Bei Lichtimpulsen wird vorzugsweise mit infrarotem Licht gearbeitet. Einen sehr hohen Stellenwert bei der drahtlosen Datenübertragung haben Funkwellen. Dabei wird im hochfrequenten Bereich (HF), sehr hoch frequenten Bereich (VHF) und dem Ultrahochfrequenten Bereich (UHF) gearbeitet. Die zu übertragenden Daten werden den Funkwellen aufmoduliert. Für die Funkwellen-Datenübertragung werden üblicherweise angeboten:
Mobilfunkmodem, Datenfunkgerät, WLAN-Ausstattung, Bluetoth-Ausstattung.
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Die Datenfernübertragung schließt auch die Möglichkeit zur Zwischenschaltung von Verstärkern/Repeatern ein.
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Beispielsweise kann bei der Steuerung wie folgt vorgegangen werden:
Zuerst werden die Tachymeter mit dem automatischen Dreifuß horizontiert. Sodann bekommen die Tachymeter ein Signal, die einzelnen Messprismen auf den Fahrzeugen und an der Bauwerkswand/First selbständig zu suchen, anzuzielen und eine Messung durchzuführen. Wahlweise wird dabei die Zahl der Wiederholungsmessungen voreingestellt oder durch Steuerungsbefehle individuell bestimmt. Bei jeder Vermessung eines Messgerätes (Tachymeter und Prismen) ist eine Kodierung von Vorteil. Damit können die einzelnen Vermessungsdaten besser individualisiert werden. Vorzugsweise werden alle Steuerungsdaten und Messdaten gespeichert. Das ermöglicht einen Vergleich bei einer Rückmessung. Sind die Abweichungen der Messungen zu groß, kann der Messvorgang sofort wiederholt werden. Die Entscheidung kann automatisiert, aber auch individuell vom Vermessungspersonal erfolgen. Durch die Erfindung werden Kontrollen leichter und erübrigt sich eine manuelle Nachvermessung.
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Günstig ist, das Tachymeter mit Hilfe eines handelsüblichen Dreifusses in die Lotrechte/Vertikale zu bringen. Neuere Dreifüsse sind in allen Richtungen verstellbar. Die Verstellbarkeit dient herkömmlich zur Einstellung des Tachymeters auf die Vertikale (Abloten). Neuere Geräte können eine automatische, rechnergestützte Einstellung besitzen.
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Die Zielsuche und Zielfindung des Tachymeters wird handelsüblich zum Beispiel von den Firmen Leica und Zeiss angeboten. Dabei bieten die bekannten Tachymeter zugleich eine Grobzielsuche und eine Feinzielsuche. Zur Gobzielsuche wird der Laserstrahl zumeist vertikal aufgefächert und erfolgt eine Drehung um die Stehendachse des Gerätes. Sobald eine Reflektion des Laserstrahles durch einen Reflektor/Prisma von dem Tachymeter aufgefangen wird, wird die Drehung um die Stehendachse/Vertikalachse angehalten. Damit liegt eine Ebene fest, in welche der Reflektor/Prisma liegt. Wenn das Tachymeter darüber hinaus noch in einer zweiten Ebene bewegt wird, die quer zu der ersten Ebene liegt, ergibt sich eine genaue Lage des Reflektors/Prismas. Das wird durch Verschwenken des Tachymeters um eine andere Achse (Liegendachse) erreicht, die quer zur Stehendachse steht.
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Vorzugsweise finden Reflektoren/Prismen Anwendung, die schwenkbar sind. Günstig ist eine kardanische Aufhängung. Solche Prismen können in alle Richtungen auf die Tachymeter ausgerichtet werden. Das Ausrichten ist in geraden Messstrecken leichter als in gebogenen Messstrecken. Dem wird durch Verkürzung der Messstrecke Rechnung getragen. Das heißt, wenn eine Messstrecke in einem Kanal üblicherweise etwa 100 m lang ist, wird üblicherweise in bogenförmigen Messstrecken eines Kanals eine Messstreckenlänge von 50 m gewählt.
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Die Ausrichtung der Prismen kann bei deren Montage erfolgen. Dabei können gleiche Prismenstellungen gewählt werden, wenn das Tachymeter in Grenzen immer die gleiche Stellung in Bezug auf das zu vermessende Prisma hat. Andererseits können bei gleicher Tachymeterstellung in Grenzen auch abweichende Prismenstellungen akzeptiert werden. Es kann auch beides unter Berücksichtigung anderer Grenzen entstehen. Die Grenzen beziehen sich auf die Abweichungen des Reflektionsstrahles eines Prismas von dem Messstrahl eines Tachymeters auf das Prisma.
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Soweit nicht nur die Prismen sondern auch das Tachymeter in der Bauwerksplanung einen genauen Standort erlangt und soweit dieser Standort annähernd eingenommen wird, können die Prismenstellungen vor dem Beginn der Vermessung auf eine Tachymeterposition eingestellt werden, welche die Tachymeter erst im Verlauf der Messung einnehmen.
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Besonders leicht ist die Ausrichtung der Prismen, wenn vorgesehen ist, daß die Tachymeter unter den im Bauwerk vorgesehenen Prismen positioniert werden. Dann werden die Tachymeter senkrecht gegen die Bauwerkswand mit den daran befestigten Prismen gerichtet. Der Tachymeter-Messstrahl trifft die Prismen auch aus unterschiedlichen Entfernungen sicher. Unterschiedliche Entfernungen ergeben sich bei anderen Bauwerksabmessungen. Mit dieser Anordnung der Tachymeter eröffnen sich besondere Messverfahren. Besonders vorteilhaft ist dabei, eine Vielzahl mobiler Tachymeter in die vorstehend beschriebene Position zu bringen und miteinander zu vermessen, so daß eine gesicherte Basis für die Vermessung der an der Bauwerkswandung angeordneten Prismen gegeben ist.
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Sofern die Tachymeter in einiger Entfernung von den an der Bauwerkswandung angebrachten Prismen angeordnet werden müssen, kann eine andere Verfahrensweise zweckmäßig sein. Für eine Vermessung der Prismen aus unterschiedlichen Entfernungen im Bauwerk kann es verschieden Gründe geben, zum Beispiel eine gewünschte mehrfache Vermessung oder eine in der Nähe der Prismen nachlassende Genauigkeit des Tachymeters. Dann gilt:
Je geringer der Höhenunterschied von Tachymeter und Prisma ist, desto leichter ist eine ausreichende Reflektion der Tachymetermessstrahlen von dem Prisma in die Optik des Tachymeters erreichbar. Bei Gefällestrecken wie in einem Kanal ist die ausreichende Reflektion umso leichter erreichbar, je geringer die Abweichung der durch Prisma und Tachymeter gehenden Geraden von der Gefällelinie ist
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Wenn die Prismen dagegen allein auf einen bestimmten Punkt, insbesondere die Mitte des Bauwerkes hinweisen können, ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung.
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Die Einstellung der Prismen auf das Tachymeter kann mit einer Zieltafel erleichtert werden, auf der die in der Planung vorgesehene Tachymeterposition markiert ist und die an der Planungsstelle im Bauwerk positioniert wird.
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Etwas anderes ergibt sich auch bei der Verwendung von Fahrzeugen zum Transport und Halterung der Tachymeter, wenn deren Stellung im Bauwerk nicht ausreichend genau vorbestimmt werden konnte. Dann kann sich ein Bedarf zur Korrektur der Prismenstellung während der Vermessung ergeben. Für die Korrektur der Prismenstellung können die Prismen nach der Erfindung mit einer motorischen Verstellung und einer Funksteuerung versehen werden. Dabei können elektrische Mikromotore mit geringer Leistung Anwendung finden, die in den Schwenkachsen/Schwenklagern der Prismen angeordnet sind. Diese Motoren lassen sich mit den Positionsdaten steuern, die sich aus der Planungs-Position jedes Prismas und durch die Tachymeterstellung ergeben, die das Tachymeter aus bereits vorher vermessenen Prismen ableiten kann und der Prismensteuerung im Wege der Fernübertragung übermittelt.
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Nach der Erfindung ist eine schrittweise Vermessung des Bauwerkes vorgesehen. Jeder weitere Vermessungsschritt soll sich mit dem vorhergehenden Vermessungsschritt überlappen.
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Die Überlappung entsteht dadurch, dass die Vermessung eines weiteren Vermessungsschrittes von einem vermessenen Prisma oder von dem Tachymeter aus dem vorhergehenden Vermessungsschritt ausgeht. Dabei sind vorgesehen, mindestens ein Tachymeter und eine Anzahl von Prismen, die sich auf alle Vermessungsstandorte mit Prismen verteilen.
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Wenn ein Prisma in Richtung der hintereinander erfolgenden Vermessungsschritte den ersten Vermessungspunkt mit gesicherten Positionsdaten bildet, so wird der in Vermessungsrichtung nächste Vermessungspunkt mit Hilfe des Tachymeters festgelegt. Das geschieht durch Verfahren des Tachymeters in Richtung der hintereinander erfolgenden Vermessungsschritte vor das Prisma. Das Fahrzeug kann an beliebiger Stelle oder an einer vorgeplanten Stelle im Bauwerk angehalten werden. Nach Anhalten des Fahrzeuges wird das Prisma, an dem das Tachymeter vorbeigefahren ist, mit dem Tachymeter erfasst und Lage, Höhe und Distanz des Tachymeters aus der Position des Prismas abgeleitet.
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Nach der Vorbeifahrt des Tachymeters an dem zuletzt vermessenen Prisma, wird das Prisma mit dem Messstrahl des Tachymeters aus einer ganz anderen Richtung angestrahlt. Diese Richtung steht mehr oder weniger entgegengesetzt zu der Messstrahlrichtung bei der vorhergehenden Vermessung. Nach der Erfindung wird das Prisma dazu
- a) automatisch gedreht
- b) in Ausbildung als 360-Grad-Prisma verwendet
- c) als Doppelprisma ausgebildet
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Bei der automatischen Drehung kann die notwendige Genauigkeit dadurch gewahrt werden, dass für die Drehnung eine Mechanik Anwendung findet, wie sie auch im Tachymeter für die oben beschriebene Satzmessung vorhanden ist.
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Die 360-Grad Prismen bieten sich systembedingt für obige Aufgabe an. Jedoch ist die Genauigkeit bekannter 360-Grad-Prismen für den erfindungsgemäßen Einsatz noch verbesserungsbedürftig.
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Die Doppelprismen beinhaltet die Kombination von zwei Prismen in einer Vorrichtung, von denen das eine Prisma in die eine Richtung und das andere Prisma in die entgegengesetzte Richtung zeigt. Wahlweise sind die beiden Prismen in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Das gemeinsame Gehäuse definiert die Lage und Höhe der beiden Prismen. Das schließt wahlweise eine Anordnung ein, bei der kein Abstand zwischen beiden Prismen in der Vermessung zu berücksichtigen ist. Das schließt wahlweise auch einen Abstand zwischen beiden Prismen ein, der als gemessene Größe in die Vermessungsrechnung einfließt. Dies erfolgt vorzugsweise durch entsprechende Programmierung der Tachymeter automatisch.
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Die beiden Prismen eines Doppelprismas können auch untereinander oder übereinander angeordnet werden. Vorzugsweise auf einer gemeinsamen Stehendachse, noch weiter bevorzugt mit unabhängiger Schwenkbarkeit und definierter Abstand auf der Stehendachse. Auch das kann als zusätzliche Größe in der Vermessungsrechnung automatisch berücksichtigt werden.
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Für den nächsten Vermessungsschritt in Richtung der hintereinander erfolgenden Vermessungsschritte wird das Prisma an der nächsten geplanten Stelle mit dem Tachymeter vermessen. Das Tachymeter bleibt während dessen an dem erlangten Standpunkt stehen.
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Danach setzt sich der Vermessungsvorgang mit einem weiteren Vermessungsschritt fort. Das schließt eine Vorbeifahrt des Tachymeters an dem zuletzt vermessenen Tachymeter, die Vermessung seiner Position durch erneute Vermessung des zuletzt vermessenen Prismas aus der neuen Tachymeterposition und die Vermessung des noch nicht vermessenen nächsten Prismas ein.
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Wahlweise kann eine überlappende Vermessung der verschiedenen Vermessungsschritte mit Hilfe mindestens eines weiteren Tachymeters auch in der Weise erfolgen, daß nur in Richtung der einander folgenden Vermessungsschritte vermessen wird. Dann werden die Prismen nicht mehr in den einander entgegen gesetzten Richtungen mit Messstrahlen beaufschlagt. Die Verfahrensweise ist möglich, wenn ein Abstand zwischen den Tachymetern eingehalten wird, so daß
- a) das ein erstes Tachymeter in seiner Messstellung zwischen zwei unmittelbar benachbarten Prismen angeordnet ist, wie oben beschrieben, und
- b) das zweite Tachymeter in seiner Messtellung zwischen zwei Prismen angeordnet ist, von denen mindestens ein Prisma nicht mehr unmittelbar benachbart zu dem ersten Tachymeter ist.
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Vorzugsweise kommen mehrere Tachymeter zum Einsatz, wobei die Tachymeter an dem Prismenstandort positioniert werden und die Prismen auf die Tachymeter ausgerichtet werden. Die weitere Vermessung basiert auf der Überlegung, die Position der Tachymeter zu bestimmen und danach mit den Tachymetern die Position der im Bauwerk positionierten Prismen zu bestimmen.
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Die Vermessung der Position eines Tachymeters durch ein anderes Tachymeter wird einfacher, wenn die Tachymeter zumindest teilweise zugleich mit Prismen kombiniert werden oder zumindest teilweise zugleich als Prisma ausgebildet sind. Das mit einem Prisma versehene Tachymeter läßt sich mit einem anderen Tachymeter in üblicher Weise vermessen. Dabei wird der Messstrahl von dem Prisma reflektiert und werden aus der Reflektion die Positionsdaten des anderen Tachymeters gewonnen.
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In der Anwendung des zweiten Tachymeters wird die Vermessung der im Bauwerk vorgesehenen Prismen aus entgegengesetzter Richtung entbehrlich, weil die beiden Tachymeter miteinander vermessen werden können. Das heißt, die Position des zweiten Tachymeters kann aus der Position des ersten Tachymeters abgeleitet werden. Das gilt sowohl für obige Variante im Fall mehrerer Vermessungen der im Bauwerk positionierten Prismen aus unterschiedlichen Entfernungen, wie auch für obige Variante im Fall der Tachymeter, die ummittelbar im Bereich der im Bauwerk positionierten Prismen angeordnet sind.
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Das zweite Tachymeter kann die Position des noch unvermessenen, unmittelbar benachbarten Prismas im Bauwerk auf Basis der eigenen Positionsdaten vermessen. Auch das zweite Tachymeter wird von einem Fahrzeug getragen und vorzugsweise wie der erste Tachymeter automatisch gesteuert. Die Steuerung erfolgt vorzugsweise mittels des Rechners, der auch für die Steuerung des ersten Tachymeters verwendet wird.
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Mit der Verwendung von einer Vielzahl von Prismen und der Verwendung eines oder mehrerer automatisch verfahrenbarer Tachymeter wird eine mannlose Vermessung möglich. Die automatische Vermessung kann sich über einen Teil der Bauwerkslänge erstrecken, vorzugsweise mindestens über 1/3 der Bauwerkslänge, noch weiter bevorzugt über 2/3 der Bauwerkslänge und höchst bevorzugt über die Gesamtlänge des Bauwerks erstrecken.
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Zumindest über die vorgesehene Bauwerkslänge mit mannloser Vermessung ist eine Bestückung des Bauwerks mit Prismen Bestandteil der Erfindung. Vorzugsweise ist in jedem Fall eine Bestückung der Bauwerke über der Gesamtlänge gegeben. Die Zahl der dafür notwendigen Prismen bleibt dabei überschaubar, desgleichen die mit den Prismen verbundenen Kosten.
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Das gilt auch dann, wenn die an jedem Prismenstandor/Vermessungspunkt mehrere Prismen, zum Beispiel in Form eines Prismenkranzes vorgesehen sind. Prismenkränze erlauben parallele Messungen zu einem oder mehreren Vermessungsschritten. Dies kann zur Kontrolle der Vermessung sehr vorteilhaft genutzt werden.
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Von Vorteil ist auch, die Prismen lösbar im Bauwerk anzuordnen. Vorzugsweise werden die Prismen an den Bauwerksseiten und an der Bauwerksfirste montiert. Von Vorteil ist eine lösbare Verklebung der Prismen im Bauwerk. Damit wird das Bauwerk nicht beeinträchtigt. Es kann auch eine andere Befestigung der Prismen erfolgen. Allerdings sind Bohrungen regelmäßig unerwünscht, um das Bauwerk nicht zu beeinträchtigen.
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Zu den weiteren Montagemöglichkeiten gehört auch eine vorhergehende Anbringung einer Halterung im Bauwerk, an der die Prismen dann montiert werden können. Die Halterung besteht dabei vorzugsweise aus Stahl und wird ihrerseits auf der Bauwerksfläche geklebt oder geklemmt oder in sonstiger Weise befestigt. Bei Verwendung von Stahl ist es möglich, die Prismen mit einem Magneten auszurüsten, so dass die Prismen lediglich mit der Halterung in Berührung gebracht werden müssen, um von dem Magneten in Messstellung gehalten zu werden. Die Anbringung wie auch das Abnehmen der Prismen verursacht nur minimalen Aufwand. Die anklebbare Halterung kann die Form eines dünnen flexiblen Stahlbleches besitzen, das sich jeder Form der Bauwerksfirste oder der Bauwerksseitenwand anpasst. Das Stahlblech kann eine Dicke von wenigen Zehntelmillimetern besitzen, zum Beispiel eine Dicke von kleiner 0,3 mm, vorzugsweise eine Dicke kleiner 0,2 mm, noch weiter bevorzugt eine Dicke von 0,1 mm. Das Stahlblech kann in Längsrichtung des Bauwerkes durchgehend verlegt werden. Günstig ist die Verwendung von Stahlblechabschnitten. Für die Abschnitte ist von Vorteil, wenn bei der Bauwerksplanung ein Rohrverlegeplan erstellt wird und dabei zugleich die Stellen markiert werden, an denen ein Messpunkt für die Vermessung des Bauwerkes liegen soll. Dann können die Stahlblechabschnitte an den durch Markierung vorbestimmten Stellen im Bauwerk verklebt werden. Mit dem Rohrverlegeplan kann die Zahl der Vermessungsschritte und damit auch der Vermessungsaufwand minimiert werden. Dies ist ohne Verlegeplan üblicherweise weitaus schwieriger. Soweit die Zahl der Vermessungsschritte nicht von entscheidender Bedeutung ist, kann die Länge der Vermessungsschritte unter Erhöhung der Zahl der Vermessungsschritte verringert werden.
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Die Stahlbleche besitzen als Halterungen für die beschriebenen Prismen vorzugsweise eine Dicke kleiner/gleich 0,5 m, weiter bevorzugt eine Dicke kleiner/gleich 0,4 m und höchst bevorzugt eine Dicke kleiner/gleich 0,3 m. Die Stahlbleche besitzen vorzugsweise eine Breite kleiner/gleich 0,3 m, noch weiter bevorzugt eine Breite kleiner/gleich 0,2 m und höchst bevorzugt eine Breite kleiner/gleich 0,1 m. Die Bleche werden wahlweise von der Rolle abgezogen und abgelängt. Die Länge der Abschnitte ist vorzugsweise kleiner/gleich 1 m, noch weiter bevorzugt kleiner/gleich 0,75 m und höchst bevorzugt kleiner/gleich 0,5 m.
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Die Halterung für die Prismen kann bleibend im Bauwerk montiert werden. Vorzugsweise ist eine lösbare Befestigung im Bauwerk vorgesehen, um die Prismen nach der Vermessung eines Bauwerkes einer Vermessung in einem anderen Bauwerk zuzuführen.
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Der Vorteil des erfindungsgemässen Verbleibens von Prismen ist ihre Nutzung bei der Vermessung in überlappenden Vermessungsschritten und gegebenenfalls die Möglichkeit ihrer Nutzung für ein gewünschtes Nachmessen.
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Wahlweise sind die Prismen an der Berührungsfläche mit dem Bauwerk klebrig ausgebildet. Das kann mit einem beidseitig klebenden Band erfolgen. Solche Bänder sind für Randdämmstreifen aus Kunststoffschaum bekannt. Solche Klebestreifen besitzen Kleber auf bituminöser Basis oder Acrylatkleber, die nach Kehren oder Fegen der betreffenden Bauwerksfläche trotz des verbliebenen Restschmutzes haften. Gleichwohl sind die Klebebänder extrem preisgünstig und eignen sich hervorragend als Verbrauchsmaterial. Ihre Handhabung ist leicht Vor dem Verkleben sind die Klebebänder an den Klebeflächen abgedeckt. Zum Verkleben wird eine Abdeckung des Klebebandes abgezogen und der Klebestreifen auf die vorgesehene Fläche gedrückt. Nach dem Gebrauch lassen sich die Klebebänder wieder abziehen. Vorzugsweise wird jedes Prisma mit einem Klebeband vorbereitet. Zur Montage eines Prismas für die Vermessung wird die verbliebene Abdeckung abgezogen und das Prisma mit der klebrigen Unterseite auf die vorgesehene Bauwerksfläche gedrückt. Das Prisma bleibt danach sicher in seiner gewählten Stellung an der Bauwerksfläche.
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Es ist von Vorteil, wenn auch kurze Klebebandabschnitte durch die Vermessungsmannschaft von einer Klebebandrolle geschnitten werden. Wahlweise können aber auch vorbereitete Klebestücke beigestellt werden. Die Klebestreifen und Klebestücke lassen sich nach einmaligem oder mehrmaligem Gebrauch an den Prismen erneuern.
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Die Handhabung der Prismen kann auch noch dadurch erleichtert werden, dass Abziehlaschen an den Klebestreifen vorgesehen sind. Die Abziehlaschen können durch ein überstehendes Ende des Klebestreifens gebildet werden.
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Soweit geklebte Halterungen vorgesehen sind, an denen die Prismen mit Magnetkraft gehalten werden können, kann die Klebung auf eine bestimmte Zeit, temporär, oder auf unbestimmte Zeit, bleibend, ausgelegt werden. Für eine temporäre Halterung sind die beschriebenen Klebebänder geeignet. Für eine bleibende Klebung sind Baukleber wie Polyurethan-Kleber geeignet.
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Wahlweise liegen die durch die Prismen gebildeten Messpunkte nur an einer Seite der unterirdischen Bauwerke. Wahlweise liegen die Messpunkte aber auch an verschiedenen Seiten des Bauwerkes. Mit den verschiedenen Messpunkten kann der Refraktion im Bauwerk Rechnung getragen werden. Bei der Refraktion wird die Brechung von Wellen beim Durchgang durch Medien bezeichnet. Je nach Medium kann es dabei zu erheblichen Unterschieden kommen, die in der Geodäsie berücksichtigt werden.
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Die Messpunkte aus den Prismen und/oder Tachymetern können in Längsrichtung der Kanäle und anderen unterirdischen Bauwerken auf einer geraden oder anders verlaufenden Linie hintereinander liegen. Dabei können die Messpunkte an einer Seite oder mehreren Seiten des Bauwerkes liegen. Wenn zugleich Messpunkte an mehreren Seiten liegen, so können auch mehrere Messpunkte auf einer gemeinsamen Umfangslinie des Kanals oder anderen unterirdischen Bauwerkes liegen.
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Die Abstände der Messpunkte in dem Bauwerk werden vorzugsweise bei der Bauplanung festgelegt.
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Je nach Region kann es vorkommen, dass zunächst unterirdische Räume ohne Ausbau fertig gestellt werden. Das setzt jedoch ein selbsttragendes Erdreich/Gebirge voraus. Viel häufiger ist ein nicht selbsttragendes Erdreich/Gebirge. Das selbsttragende Erdreich/Gebirge erlaubt es, zunächst unterirdische Räume im Wege des Vortriebes zu erstellen und erst anschliessend mit einem Ausbau zu versehen. Das bedingt die Vermessung während des Vortriebes. Dabei müssen die Messpunkte bzw. die betreffenden Teile der Messeinrichtung/Vorrichtung in erfindungsgemässer Weise vor dem Ausbau eingebracht werden.
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Bei nicht selbsttragendem Erdreich/Gebirge, ist es üblich, gleichzeitig oder spätestens kurzfristig nachlaufend zum Vortrieb den Ausbau einzubringen. Das gilt zum Beispiel für den Ausbau mit Tübbingen, im Bergbau zum Beispiel für den Ausbau mit nachgiebigem Stahlausbau. Der Vortrieb kann dabei jeglicher Art sein. Besonders häufig ist der Vortrieb mit Fräsmaschinen.
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Bestimmte Vortriebsverfahren sind systembedingt mit gleichzeitigem Ausbau verbunden. Das gilt zum Beispiel für den oben erläuterten Pressvortrieb. Sowohl bei gleichzeitigem Ausbau als auch bei nachlaufendem Ausbau können die Rohre mit Messpunkten in erfindungsgemässer Weise ausgerüstet werden. Beim Pressvortrieb wandern die Messpunkte mit den Rohrstücken/Rohrabschnitten mit fortschreitendem Ausbau. Bei anderem Ausbau wie dem Tübbingausbau oder dem Stahlausbau im Bergbau bleiben die einmal vorgesehenen und vermessenen Messpunkte vorzugsweise erhalten. Das heisst, je nach Ausbau ergeben sich feste Messpunkte und oder mit dem Ausbau wandernde Messpunkte.
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Entsprechend der Planung muss die Vortriebsmaschine eingemessen werden. Danach ergibt sich beim Vortrieb ein Einstellungsbedarf/Steuerungsbedarf aufgrund von üblichen Abweichungen der Vortriebsmaschine von der Planungsposition. Für die Einstellung erfolgt nach der Erfindung eine Vermessung entlang der Messpunkte mit Hilfe üblicher Messwerkzeuge. Mit der Vermessung lässt sich die Lage, Höhe und Abmessungen der unterirdischen Bauwerke und die Richtung des Vortriebs bestimmen. Dabei können auch zwei oder mehr, zum Beispiel drei Zieleinrichtungen an der Vortriebsmaschine zum Einsatz kommen, so dass die Lage, Höhe und Vortriebsrichtung der Vortriebsmaschine eindeutig bestimmt werden kann. Zieleinrichtungen können zum Beispiel die bekannten Zieltafeln sein.
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Für die Feststellung der Solllage und Sollhöhe des Bauwerks, der Rohrsohle, des Tunnels usw. kann auch das Einmessen der schon vor der Vortriebsmaschine eingebrachten Bauelemente ausreichen. Dabei kann es sich um die ersten bzw. letzten Einbauelement/Rohre handeln. Üblicherweise reichen mehrere Einbauelemente/Rohre an einem Ende für das Einmessen aus.
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Wahlweise können nach der Erfindung kontinuierlich oder diskontiunierliche Messungen vorgenommen werden. Es können auch gleichzeitig oder nacheinander (nachlaufend) verschiedene Messungen vorgenommen werden. Die unterschiedlichen Messungen können sich ganz oder teilweise auf andere Messpunkte stützen. Das dient der Kontrolle der Messungen. Wenn unterschiedliche Messungen zum gleichen Ergebnis führen, so ist die Sicherheit sehr gross, dass die Messung richtig bzw. genau war. Eine mögliche Kontrollmessung ist nach der Erfindung auch die Rückwärtsmessung, bei der nach Vervollständigung eines Bauwerks eine Nachvermessung dadurch stattfindet, dass von dem Fertigzustand der Baumassnahme zum Ausgangspunkt der Baumassnahme gemessen wird.
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Die Messstrahlen sind gerade. Zugleich erlauben zeitgemässe Messgeräte eine Vermessung über erhebliche Entfernung, so dass in gerade verlaufenden Bauwerken zur Verlängerung der Messstrecke auch ein immer grösser werdender Abstand zwischen den Messgeräten in Betracht kommt bzw. der Vermessung nicht entgegensteht.
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Etwas anderes ergibt sich bei kurvenförmig/gekrümmt verlaufenden Bauwerken. Dort muss der Abstand der Messgeräte so reduziert werden, dass die Messgeräte einander im Bauwerk noch anvisieren können. In den kurvenfömig/gekrümmt verlaufenden Bauwerken ergeben sich winkelig/abgeknickt verlaufende Messstrecken.
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Die beschriebenen Prismen können vorteilhafterweise auch zur Längsrichtung des Bauwerkes in Gruppen zu zweit bzw. zu mehreren nebeneinander angeordnet werden. Wenn danach alle Prismen anvisiert werden, so ergeben sich verschiedene Messstellungen für die Messgeräte, so dass im Anschluss an eine Vermessung in einer Messstellung noch weitere Vermessungen in demselben Bauwerksabschnitt durchgeführt werden können und Messstrecken entstehen, die parallel zu der ersten Messstrecke verlaufen. Von Vorteil kann sein, wenn die Messstrecken hin- und hergehend/zick-zackförmig abgewinkelt und/oder einander kreuzend verlaufen. Das Hin- und Hergehende und das Kreuzende beschränkt sich dann auf den Hohlraum des Bauwerkes. Soweit im Weiteren von parallelen Messstrecken gesprochen wird, schliesst das ein, dass einzelne oder mehrere Messstrecken oder alle Messstrecken hin- und hergehend im Bauwerk verlaufen und/oder einander kreuzend im Bauwerk verlaufen.
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Durch parallel verlaufende Messstrecken eröffnet sich über die damit verbundene Kontrolle eine hohe Sicherheit für eine richtige/genaue Messung.
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Vorzugsweise werden bei einfach (ohne Parallelvermessung) hergestellten Messstrecken im Wechsel Tachymeter und Prismengeräte eingesetzt. Wahlweise sind Tachymeter gleichzeitig als Prismengeräte ausgebildet oder mit Prismengeräten kombiniert. Die kombinierten Tachymeter und Prismengeräte eignen sich besonders für die Herstellung paralleler Messstrecken.
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Soweit mehrere Prismengeräte vorgesehen sind, ist es von Vorteil, die Prismen zu codieren.
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Zur Positionsbestimmung können Horizontalwinkel, Vertikalwinkel und Entfernung gemessen werden. Diese Aufgaben können mit Einzelgeräten aber auch mit Kombinationsgeräten erfüllt werden. Vorzugsweise finden Fahrzeuge Verwendung, mit denen die Messgeräte von Messstelle zu Messstelle gefahren werden.
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Im Unterschied zu anderen Messverfahren ergibt sich mit der erfindungsgemässen Fahrzeugnutzung bei der Messung eine wesentlich kürzere Messzeit.
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Von Vorteil ist auch, wenn die Tachymeter heb- und senkbar in den Fahrzeugen angeordnet sind. Unter anderem eröffnet sich dadurch die Möglichkeit, die zwischen zwei Gruppen von Prismen angeordneten Tachymeter auf die Höhe der Prismen zu heben, desgleichen die Möglichkeit zu einer Parallelmessung durch Verschieben des Tachymeters in eine andere Hubstellung.
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Dabei können verschiedene Hubvorrichtungen eingesetzt werden. Dazu gehören auch Einrichtungen, wie sie von Hubwagen oder von Gabelstaplern oder von Ladebordwänden an Lkws bekannt sind. Die Ladebordwand beinhaltet eine Plattform, die geeignet ist, jedes herkömmliche Stativ oder auch andere Stative aufzunehmen, an denen ein Tachymeter befestigt werden kann.
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Wie oben ausgeführt ist zwischen der Einmessung beim Vortrieb und der Nachmessung/Kontrollmessung zu unterscheiden. Beides kann mit den gleichen Vorrichtungen erfolgen. Die Kontrollmessung kann durch die beschriebene parallele Vermessung oder durch eine Rückwärtsmessung erfolgen.
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Die Messergebnisse werden vorzugsweise mit einem Rechner gesammelt und ausgewertet. Die Messergebnisse können sich auf einzelne Stellen des Bauwerkes beschränken oder die Bauwerke vollständig abbilden.
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Vorteilhafterweise wird eine Nachvermessung nach der Erfindung einfacher. Es können dabei einzelne Werte nachgemessen werden. Bei der Nachvermessung kann auch eine Neuvermessung des Bauwerkes erfolgen. Aufgrund der Rechnerkapazität zeitgemässer Rechner ist eine vollständige Neuvermessung ein ohne weiteres tragbarer Aufwand.
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Oder es findet eine teilweise Neuvermessung statt. Dabei kann die Vermessung ganz oder teilweise auf vorhergehenden Messungen auftauen.
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Das gleiche kann gelten, wenn der Vortrieb unterbrochen wird. Dann kann die Vermessung wieder von vorn beginnen oder sich auf dem letzten Messpunkt aufbauen. Gegebenenfalls kann die teilweise Vermessung einschliessen, dass wenige Zwischen-Messpunkte genutzt werden.
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Wahlweise kann die erfindungsgemässe Messung auch genutzt werden, um im Vorlauf mit dem Vortrieb ein Einmessen vorzunehmen und im Rücklauf ein Nachmessen vorzunehmen. Wenn sich beim Nachmessen keine substantielle Abweichung der Messwerte gegenüber den Messwerten beim Vorlauf ergeben, so kann das eine Bestätigung der Richtigkeit des Einmessen sein. Andererseits wird mit wesentlichen Abweichungen der Vorlauf-Messwerte von den Rücklauf-Messwerten sofort ein Fehler des Bauwerkes deutlich. Für die Beteiligten ist das von grosser Bedeutung.
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Der oben vorgeschlagene Wagen/Fahrzeuge zum Transport des Tachymeters besitzt vorzugsweise einen elektrischen, batteriebetriebenen Antrieb, so dass keine Verbrennungsgase aus dem Betrieb des Wagens anfallen. Der Wagen kann auch mit herkömmlichen Motoren betrieben werden, wenn die Verbrennungsgase mittels Absaugvorrichtung im Bauwerksbereich entfernt werden bzw. wenn das Bauwerk entsprechend belüftet wird.
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Wahlweise ist der Wagen mit lenkbaren Rädern versehen. Das erleichtert Abladen/Aufladen des Fahrzeuges nach Lkw-Transport bzw. zum Lkw-Transport und das Einfahren in den Kanal. Im Kanal kann ein lenkbares Fahrzeug Einbauten bzw. herumliegendem Material ausweichen. Nach der Erfindung erfolgt die Lenkung automatisch. Automatisch gelenkte und gesteuerte Wagen/Fahrzeuge besitzen eine Sensorik. Dabei ist zwischen Messfehlern, die auf Berührung reagieren, und zwischen berührungslos arbeitenden Messfühlern zu unterscheiden. Solche Fahrzeuge sind in diversen Formen einschließlich der Sensorik zum Umfahren von Hindernissen handelsüblich; desgleichen mit der Möglichkeit zur Rückwärtsfahrt. Außerdem kann die Fahrzeuglenkung mit dem oben beschriebenen Rechner kombiniert werden.
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Überdies können die erfindungsgemäßen Fahrzeuge mit Kameras, insbesondere mit Übertragungsgeräten und Aufzeichnungsgeräten versehen werden. Auch das erleichtert die Kontrolle der Vermessung.
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Wahlweise findet anstelle des lenkbaren Fahrzeuges ein gleisgebundenes Fahrzeug Anwendung. Wahlweise ist das Fahrzeug als gleisfreies Fahrzeug dreirädrig ausgelegt. Dreirädrige Fahrzeuge haben besonders kleine Wendekreise, d. h. sind besonders beweglich. Jedes Fahrzeug kann mit Spezialrädern und/oder Spezialreifen und/oder einer Spezialradaufhängung versehen sein, welche der Bauwerkssohle besonders angepaßt sind. Darüber hinaus können die Fahrzeuge mit einer Kippsicherung ausgerüstet werden. Die Kippsicherung kann elektronischer und/oder mechanischer Art sein. Einfache mechanische Kippsicherungen werden durch Stützen gebildet, mit denen sich die Fahrzeuge bei einer Neigung an der Bauwerkswand abstützen.
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Günstig sind auch Ösen an dem Fahrzeugrahmen, um das Fahrzeug in den Pressschacht und wieder zurück zu heben. Die Ösen dienen dem Anschlagen eines Hubgeschirres.
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Die Bauhöhe des Fahrzeuges kann so reduziert werden, daß Kanäle mit einem lichten Duchmesser von 1 m ohne weiteres mit den Fahrzeugen befahren werden können.
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt.
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1 zeigt einen Pressvortrieb für unterirdisch zu verlegende Kanalrohre. Zu dem Pressvortrieb gehören:
ein Pressschacht 1
eine darin angeordnete hydraulische Presse 2
ein Druckring 3
diverse Rohrstücke 4
ein Vortriebsschild
Die verschiedenen Rohrstücke 4 bilden im Ausführungsbeispiel ein Kanalstück Die Krümmung entsteht durch entsprechende Steuerung des Vortriebsschildes 6. Zur Steuerung ist eine Laserstrahlsteuerung vorgesehen. Dabei ist ein Laserstrahler 7 vorgesehen. Der Laserstrahler 7 wird an einem Anfangs-Messpunkt im Pressschacht zu Beginn des Bauvorhabens eingesetzt, um den aus dem Pressschacht austretenden Schild 6 richtig zu lenken. Aufgrund der grossen Länge des vorgesehenen Kanals wird der Pressvortrieb im Ausführungsbeispiel durch eine als Fräse ausgebildete Vortriebsmaschine 5 unterstützt. Im Ausführungsbeispiel ist der Vortriebsschild gegenüber der Vortriebsmaschine gelenkig angeordnet und mit mehreren Hydraulikzylindern gehalten. Diese Zylinder werden bei rotierendem Vortriebsschild mit rotierenden Fräsern solange betätigt, bis der Vortriebsschild 6 und die Vortriebsmaschine die richtige Richtung eingenommen haben. Sobald der Pressenhub ausreicht, um ein Rohrstück 4 zwischen der Vortriebsmaschine 5 und der Presse einsetzen zu können, erfolgt das und setzt sich der Pressvorgang fort. Dabei wird zu einem passenden Zeitpunkt erneut gemessen, ob die Vortriebsmaschine von der Plan-Linie abweicht. Dabei ist im Ausführungsbeispiel die Krümmung so gering, dass die Vortriebsmaschine unmittelbar mit dem Laser anvisiert werden kann. Nachdem weitere Rohrstücke 4 eingesetzt und verpresst worden sind und der Abstand zu der Vortriebsmaschine so gross geworden ist, dass die Messgenauigkeit leidet, wird ein Messpunkt 8 in einem der Rohre 4 eingerichtet bzw. wahrgenommen. Von dem Messpunkt 8 aus wird die Vortriebsmaschine dann erneut anvisiert und entsprechend dem Laserstrahl ausgerichtet. Das wiederholt sich mit weiteren eingezeichneten Messpunkten 8.
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4 zeigt eine Messvorrichtung für eine erfindungsgemässe Messung mittels Fahrzeug. Dabei trägt das Fahrzeug eine Positionierungsmechanik, in Messfunktion mit einem handelsüblichen Tachymeter als Messgerät. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Gerät mit der Produktbezeichnung Trimble. Das Messgerät 30 ist aus zeichnerischen Gründen um 90 Grad versetzt dargestellt. In Wirklichkeit ist im Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Optik des Messgerätes in Längsrichtung der Positionierungsmechanik 14 gerichtet ist und von der Positionierungsmechanik weg in Richtung einer Vorausfahrt des Fahrzeuges weist.
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Mit der Bauart Trimble lassen sich passive Ziele mit einer aktiven Ziel-Identifikation verfolgen. Das Instrument erfasst und verfolgt zahlreiche konventionelle Prismen und Ziele auch auf grosse Entfernung. Die Ziel-Identifikation sichert das Anvisieren des richtigen Zieles. Dadurch können auch mehrere Prismen im Messgebiet bzw. am Messpunkt zum Einsatz kommen. Das Gerät besitzt über Servomotoren und Winkelsensoren, ferner eine Fehlerkompensation. Das Gerät besitzt einen internen Rechner für die vorstehend beschriebenen Aufgaben, ausserdem eine eigene Stromversorgung und eine drahtlose Fernübertragung von Daten. Dies kann für die Fernsteuerung des Tachymeters genutzt werden.
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Im Übrigen ist das Tachymeter mittels eines Dreifusses auf der Positionierungsmechanik aufgestellt, der das Messgerät in eine lotrechte Stellung steuern kann. Ein geeigneter Dreifuss ist zum Beispiel der Automatik-Dreifuss AD-12 von GEO Laser. Dieser Dreifuss ist kombiniert mit einem Laser, welcher durch Verbindung mit Gehäuse des Messgerätes bei dessen vertikaler Ausrichtung gleichfalls vertikal steht. Im Ausführungsbeispiel wird die Positionierungsmechanik durch einen externen Rechner solange verstellt, bis der Laser genau auf ein entferntes, im First angeklebtes Prisma zeigt.
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In der Messstellung nach 4 steht die Positionierungsmechanik 14 mit der Stange 50 auf der Bauwerkssohle und stützt sich das Fahrzeug über zwei weitere nicht dargestellte, ausgefahrene und beabstandete Stützen an der Bauwerkssohle ab. Die Stützen liefern eine stabile Lage für das Fahrzeug. Im Ausführungsbeispiel werden die Stützen und die Stange 50 gleichfalls von dem externen Rechner bewegt und in der Stützstellung durch Klemmung arretiert. Dabei wirkt die Steuerung auf nicht dargestellte Antriebe.
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Desgleichen ist eine Arretierung der Positionierungsmechanik in der Messstellung vorgesehen Dabei werden Hebel 20, 25 und 26 und zugehörige Arretierungs- und Klemmschrauben verspannt. Die Klemmung und Arretierung wird gleichfalls von dem externen Rechner gesteuert. Auch in dem Anwendungsfall wirkt die Steuerung auf nicht dargestellte Antriebe.
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Die 3 zeigt die Positionierungsmechanik 14 in zusammengeschobenem Zustand. Die Positionierungsmechanik 14 wird nach der Beendigung des Messvorganges zusammengeschoben, um das Fahrzeug manövrierfähiger zu machen. Für die Bewegung der Positionierungsmechanik sind gleichfalls, nicht dargestellte Antriebe vorgesehen, die von dem externen Rechner gesteuert werden. Die 5 bis 7 zeigen ein erfindungsgemässes Fahrzeug mit mehr Details.
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Das Fahrzeug ist dreirädrig, mit zwei Hinterrädern 37, 38 und einem Vorderrad 36. Die Hinterräder 37, 38 sind mit einem Elektroantrieb versehen. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist ein vierrädriges Fahrzeug vorgesehen.
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Die Antriebsbewegung ist geregelt, im Ausführungsbeispiel sind Geschwindigkeit von von 0 bis 10 km pro Stunde möglich. Der elektrische Antrieb wird von einer Batterie gespeist, die in einem Batteriekasten 39 angeordnet ist. Der Batteriekasten 39 ist mit dem Fahrzeugrahmen 35 verbunden. Vom befindet sich an dem Fahrzeugrahmen 35 eine Tragfläche 42.
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Ferner gehört zu dem Fahrzeug eine Lenkstange 41 als Lenkung. Die dient der händischen Lenkung des Fahrzeuges, wenn die automatische Lenkung ausgefallen ist oder ausgeschaltet ist. Die Lenkstange 41 ist drehbeweglich in dem Fahrzeugrahmen 35 gehalten und mündet in eine Gabel, in der das Rad 36 gehalten ist. Nach 4 gehören zu der beschriebenen Positionierungsmechanik eine Führungsstange 50 eine Führung 51 und eine nicht dargestellte Befestigung an der Tragfläche 42 des Fahrzeugs.
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Die Führungsstange 50 verläuft im dargestellten Ausführungsbeispiel entsprechend der Stellung des Fahrzeuges vertikal und ist an beiden Enden an der Tragfläche 42 bis dem Fahrzeug befestigt.
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Die Führungsstange ist im dargestellten Ausführungsbeispiel einteilig, in anderen Ausführungsbeispielen ist die Stange teleskopierbar, um die Stange auf die Kanalsohle aufstossen zu lassen. Zwischen beiden Stangenenden kann die Führung 51 im Ausführungsbeispiel zur Einstellung des Messgerätes 30 auf und ab bewegt werden. Dazu ist ein nicht dargestellter Antrieb vorgesehen, der von dem externen Rechner gesteuert wird. Ferner ist die Führung 51 auf der Stange schwenkbar, so dass auch durch Verschwenken eine Einstellung vorgenommen werden kann. Für den Schwenkvorgang ist gleichfalls ein nicht dargestellter Schwenkantrieb vorgesehen, der von dem externen Rechner gesteuert wird. Die weitere Einstellung der Positionierungsmechanik in Tunnellängsrichtung erfolgt durch Einschieben und/oder Ausziehen der Positionierungsmechanik 14. Nach jeder Einstellung erfolgt eine Arretierung der Positionierungsmechanik.
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Wahlweise sind die verschiedenen Antriebe als Hydraulikzylinder ausgebildet. Solche Antriebe sind ventilgesteuert. Durch Betätigung der Ventile wird zugleich eine Arretierung der Hydraulikzylinder bewirkt. Sämtliche Zylinder können in einem Fahrzeug über einen gemeinsamen Hydraulikkreis versorgt werden. Im Ausführungsbeispiel sind für eine Messung drei Fahrzeuge im Einsatz.
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13 zeigt in schematischer den Beginn eines Rohrvortriebes. Dabei ist zunächst ein Schacht 121 abgetäuft worden. Der Schacht wird dabei einschließlich der Schachtsohle mittels eines Tachymeters 122 in Kombination mit einem Messprisma 123 eingemessen. Im Ausführungsbeispiel hat das Tachymeter einen Dreifuß 124 zur automatischen Horizontierung Der Automatik-Dreifuss 124 ist ein handelsübliches Gerät mit der Bezeichnung AD-12. Diese Messeinrichtungen sind nur für die im Schacht durchzuführende Messung auf einem handelsüblichen Stativ aufgesetzt, in anderen Ausführungsbeispielen auf einer Konsole an der Schachtwandung. Zur Einmessung werden zugleich Messpunkt an der Erdoberfläche 126 oder Baugrubendrand 27 genutzt. Die Messpunkte werden durch Prismen 125 gebildet, die mit dem Tachymeter anvisiert werden. Die Messstrahlen des Tachymeters 122 sind gestrichelt dargestellt und mit 128 bezeichnet.
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Die 13 zeigt den Schacht mit fertig gestellter Schachtsohle 130 und mit einem auf die Schachtsohle abgesetzten Messwagen 129. Der Messwagen 129 ist mit folgenden Messeinrichtungen besetzt: automatischer Dreifuß 124, Tachymeter 122 und Prismen 122. Im Ausführungsbeispiel sind neben dem einen Messwagen 129 noch zwei weitere gleiche Messwagen vorgesehen.
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Das Messkonzept sieht zudem vor, an ausgewiesenen Stellen Prismenkränze 131 mit jeweils vier Prismen in der Firste der Kanalrohre montiert. Die Befestigung wird im Ausführungsbeispiel durch lösbare Klebestreifen bewirkt. Dadurch entfällt eine für das Bauwerk nicht hinnehmbare Beschädigung durch Bohrungen bzw. Dübel. Die Positionen der vier Messprismen ergeben sich aus dem Rohrverlegeplan. Die Messwagen sind mit einer nicht dargestellten Abstandssensorik und mit einer Schrittschaltsteuerung versehen, so daß sowohl die Position im Bauwerk planmäßig eingenommen werden kann als auch unvorhergesehene Hindernisse im Bauwerk erkannt werden können.
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Nach 14 ist der Messwagen 129 unter den ersten Prismenkranz 131 gesteuert worden. Die Fahrstrecke ergibt sich aus der geplanten Position in dem Rohrverlegeplan für den Kanal. Der Messwagen ist im Ausführungsbeispiel unmittelbar unter den Prismenkranz 131 gefahren worden, weil der verwendete Tachymeter einen Abstand von den Prismen haben, der eine ausreichende Meßgenauigkeit des Tachymeters bei der Vermessung der Prismen in dem Prismenkranz erlaubt. Der Abstand ergibt sich aus der lichten Höhe in dem Kanal. In anderen Ausführungsbeispielen ergibt sich aufgrund zu geringer lichter Höhe des Kanals und/oder aufgrund größerer Mindestabstände der verwendeten Tachymeter eine andere Messstellung für die Messwagen, die dann zwischen den Prismenkränzen liegt. Soweit nicht klar ist, welchen Mindestabstand die verwendeten Tachymeter einhalten müssen, wird von einem Mindestabstand von 1,5 m ausgegangen. Das Tachymeter auf dem Stativ im Schacht misst zu dem Prisma auf dem Messwagen. Umgekehrt misst das Tachymeter auf dem Messwagen das Prisma ein, welches zusammen mit dem einen Tachymeter im Schacht angeordnet ist. Dargestellt ist dieser Vorgang durch die Messstrahlen 132 in 14. Anschließend werden die an der Rohrinnenwand befindlichen Prismen 131 mittels der Messstrahlen 133 vermessen.
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15 zeigt, dass ein zweiter Messwagen 134 in den Kanal eingefahren wurde. Der Messwagen 129 ist zum nächsten Prismenkranz gefahren worden. Danach wiederholt sich die Messung im Schacht 121. Wieder werden die Prismen 125 am Baugrubenrand 127 durch die Messstrahlen 128 eingemessen. Das Prisma des zweiten Messwagens 134 wird vom Tachymeter im Schacht angemessen. Umgekehr misst das Tachymeter auf dem zweiten Messwagen 34 das Tachymedter auf dem Stativ im Schacht an. Das geschieht genauso wie bei der ersten Messung mit dem ersten Messwagen 129. Die Messstrahlen sind auch hier mit 132 bezeichnet. Damit ist der erste Prismenkranz zwei Mal eingemessen worden.
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Sodann misst das Tachymeter des zweiten Messwagens 134 die Prismen 131 mit Messsstrahlen 133 und führt eine Messung 135 zum Prisma des Messwagens 129 durch. Das Tachymeter 129 sendet wiederum einen Messstrahl 135 zum Prisma auf dem Messwagen 134. Anschließend werden von dem Tachymeter 129 die sich über dem Tachymeter 129 befindlichen Prismen 131 mit den Messstrahlen 133 erstmalig bestimmt.
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In 16 ist dargestellt, wie ein dritter Messwagen 136 in den Kanal gefahren worden ist. Wie schon zwei Mal zuvor beginnt die Vermessung mit dem Anvisieren der Prismen 125. Der Messwagen 136 wird danach wie der Messwagen 134 und der Messwagen 129 auch vom Tachymeter im Schachte eingemessen. Der Messwagen 136 misst auch wieder die über ihm angeordneten Prismen 131 im Kanal.
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In den weiteren Vermessungsschritten werden die Messwagen gemeinsam um einen oder mehrere Messkränze vorgefahren. Vorzugsweise findet ein Vorfahren um einen Messkranz statt. In den weiteren Vermessungsschritten messen sich die Messeinrichtungen der drei Messwagen immer gegenseitig an. Ferner werden in jedem Vermessungsschritt die über den Messwagen im Kanal angeordneten Prismen vermessen bzw. in den Vermessungsvorgang einbezogen. Alle Prismen der Prismenkränze werden bei Vermessungsschritten, die immer nur um einen Prismenkranz vorangehen, im Ausführungsbeispiel drei Mal messtechnisch erfasst. 17 zeigt die gegenseitige Vermessung der Messeinrichtungen auf den Messwagen.
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Sobald der erste Messwagen 129 an der Vortriebsmaschine angekommen ist, erfolgt die Einmessung dieser mittels an ihr befestigter Messpunkte. Diese Messpunkte können durch Messfolien, Prismen oder Zielmarken oder dergleichen gebildet werden.
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8 zeigt in schematischer Ansicht den Beginn eines Rohrvortriebes unter Vermessung mit einem anderen Messwerkzeug.. Dabei ist zunächst ein Schacht 50 abgetäuft worden. Der Schacht wird dabei einschliesslich der Schachtsohle mittels eines Tachymeters 60 eingemessen. Das Tachymeter 60 ist auf einem Fahrzeug aufgesetzt. Das Fahrzeug ist schematisch dargestellt und besitzt die oben beschriebenen Merkmale.
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Zur Einmessung werden zugleich Messpunkte 54 an der Erdoberfläche 53 genutzt. Bei den Messpunkten handelt es sich um Prismen. Die Messstrahlen des Tachymeters sind gestrichelt dargestellt und mit 55 bezeichnet. Die Prismen sind kodiert.
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Soweit mehrere Prismengeräte vorgesehen sind, ist es von Vorteil, die Prismen zu kodieren. Dazu können die Prismen mit einer Target-ID-Funktion versehen werden. Diese Funktion kann die gleiche sein wie bei der Zielsuche und Zielerkennung eines Trimble-Tachymeters. Die Target-ID sendet einen nicht sichtbaren Infrarotstrahl aus, auf den ein Code aufmoduliert ist. Dadurch erhält man eine eindeutige Identifizierungsmöglichkeit für diesen Zielstrahl und für das damit verbundene Ziel. Die Zahl der Codes ist in weiten Grenzen wählbar. Zum Beispiel können acht Codes wählbar sein. Entsprechend ist die Zahl der identifizierbaren Prismen. Wenn die Suche nach einem Prisma mit einem Tachymeter gestartet wird, so wird dann nach einem aktiven Zielstrahl gesucht, der einen bestimmten Code trägt. Empfangt der Sensor im Tachymeter ein solches Infrarotsignal, so decodiert er die aufmodulierten Information. Ist die empfangene Information mit der gesetzten Information identisch, so ist das richtige Ziel gefunden und erfolgt eine Scharfstellung auf das Prisma. Differiert die aufmodulierte Information von der im Tachymeter gespeicherten Information oder ist keine Information aufmoduliert, so bleibt das Prisma bei der Suche unbeachtet. Auf diese Weise werden nur die richtigen/gewünschten Prismen von dem Tachymeter berücksichtigt.
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Bei dem Tachymeter 60 handelt es sich um ein neueres Modell, dass die verschiedenen Prismen anhand der Kodierung identifiziert. Zugleich ist das Tachymeter mit einer Zielerkennung und einer automatischen Zielsuche versehen. Infolgedessen muss das Tachymeter nur auf der Schachtsohle aufgestellt werden und in Gang gebracht werden, um selbsttätig die Prismen 54 zu vermessen. In der Praxis findet die Vermessung solange statt, bis die Schachtsohle die vorbestimmte Tiefe erreicht, in der eine Rohrpresse aufgestellt wird. Durch die gewählte Vielzahl von Prismen wird eine hohe Vermessungsgenauigkeit erreicht.
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Mit der Rohrpresse werden dann eine Anzahl von Rohren – im Ausführungsbeispiel für einen Kanalabschnitt 51 – in das Erdreich gepresst. Dabei entsteht eine Kanalsohle 52. Die Rohre sind im Ausführungsbeispiel Stahlbetonrohre.
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Die Rohre für den Kanalabschnitt 51 sind im Ausführungsbeispiel jeweils in vorgeplanten Abständen in der Firste mit vier Prismen 56 versehen. Die Prismen 56 in den Rohren dienen der Kanalvermessung. Durch die gewählte Vielzahl von vier Prismen je Gruppe, wird wiederum eine hohe Vermessungsgenauigkeit erreicht.
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Die Prismen 56 sind rückseitig mit einem Permantmagneten versehen, so dass die Prismen 56 nach 2 an einem Stahlblech haften, dass mittels Polyurethankleber im Kanalrohr verklebt ist. Die gleiche Anordnung ist für alle Prismen im Kanalrohr vorgesehen. Das Stahlblech 57 hat eine Dicke von 0,3 mm und ist weich. Es passt sich der Innenfläche des Kanalrohres leicht an und hat nur geringe Rückstellkräfte, so dass eine Verklebung im First leicht gemacht wird. Die Darstellungen nach 2 und 8 sind unmassstäblich.
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Das Kanalrohr ist im Ausführungsbeispiel an allen relevanten Stellen mit dem Stahlblech vorbereitet worden. An dem Stahlblech 57 können die Prismen 56 mit ihren Magneten leicht angesetzt werden und wieder abgezogen werden.
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9 zeigt, wie mit Hilfe des Tachymeters 60 aus der gemäss 8 vermessenen Position die Prismen 56 vermessen werden. Dies wird als erster Vermessungsschritt bezeichnet. In dem Vermessungsschritt sucht das Tachymeter 60 die Prismen 56 selbst und identifiziert das Tachymeter 60 die verschiedenen Prismen anhand ihrer Kodierung.
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Für den nachfolgenden Vermessungsschritt wird das Fahrzeug mit dem Tachymeter 60 in Fahrtrichtung 61 zwischen die Gruppe 62 der vermessenen Prismen 56 und die nächste Gruppe 63 noch unvermessener Prismen 56 verfahren. Dort findet der nächste Vermessungsschritt statt, in dem der Tachymeter 60 die Prisen 56 erneut anstrahlt. Dabei bestimmt der Tachymeter aus den Messwerten der ersten Gruppe vermessener Prismen 62 die eigene neue Position. Der nachfolgende Vermessungsschritt definiert die Vermessungsrichtung, die identisch mit der Pfeilrichtung 61 ist. In Pfeilrichtung 61 ist die Gruppe 62 die letzte/hintere Gruppe. In Pfeilrichtung 61 ist die Gruppe 63 die vorderste Gruppe.
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Im 12 sind für die fortschreitende Vermessung neben dem Tachymeter 60 noch drei Prismenkränze/Prismengruppen mit insgesamt zwölf Prismen 56 dargestellt. Neben den dargestellten drei Prismenkränzen ist der gesamte Kanal noch mit gleichen Prismenkränzen bestückt. Die verschiedenen Gruppen sind in 12 mit 64, 65, 66 bezeichnet. Wenn die verschiedenen Gruppen von Prismen vermessen worden sind, so wird anschliessend das Tachymeter 60 in Vermessungsrichtung vor die Gruppe 66 gesetzt und aus den Prismen der Gruppe 66 die Position des Tachymeters bestimmt. Danach setzt sich die Vermessung fort, bis die Vermessung des Kanals abgeschlossen.
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Alle Prismen sind vor Beginn der Vermessung im Kanal montiert worden. Die Montage wird durch eingeklebte Stahlbleche 57 im Kanal gemäss 2 erleichtert. Die Prismen 56 sind mit Permanentmagneten versehen. Die Prismen 56 müssen nur an die Stahlbleche 57 gehalten werden. Dann werden die Prismen 56 von den Magneten gegen das Stahlblech gezogen und ist die Position der Prismen 56 bestimm.
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18 zeigt einen Vermessungsvorgang mit drei Tachymetern 280, 281, 282 in einem Kanal. In der Kanalfirste finden sich in dargestellten Kanalausschnitt drei Prismenkränze 283, 284, 285. Jeder Prismenkranz besteht aus vier Prismen, die quer zur Kanallängsrichtung auf einer Linie angeordnet sind. In dem Ausführungsbeispiel ist die Position der Tachymeter vermessen. Die bei der gegenseitigen Vermessung der Tachymeter vorkommenden Messstrahlen sind mit 286 und 287 bezeichnet. Aus der eigenen gesicherten/bestimmten Position werden mit den Tachymetern die Positionen der Prismen einzeln bestimmt. Das heißt, jedes Prisma wird nur von einem Tachymeter vermessen. In weiteren Ausführungsbeispielen werden mehrere oder alle Tachymeter genutzt, um die Position eines Prismas zu vermessen. Dabei können die Tachymeter in jeder Richtung tätig werden, wobei jedes Tachymeter oder mehrere Tachymeter zwischen zwei benachbarten Prismenkränzen auch mehrere Stellungen einnehmen können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007014727 [0007]
- EP 1408344 [0009, 0011]
- DE 102005012107 [0011]
- DE 3733553 [0012]
- DE 102004010114 [0013]
- DE 4017833 [0014]
- DE 3120010 [0015, 0016]
- DE 69103610 [0017]
- DE 2607280 [0019]
- DE 60734622 [0020]
