DE202016106828U1

DE202016106828U1 - Digitale dreidimensionale Fernvorrichtung zur Messung von Oberflächenrissen

Info

Publication number: DE202016106828U1
Application number: DE202016106828.2U
Authority: DE
Original assignee: Chengdu Univeristy of Technology
Current assignee: Chengdu Univeristy of Technology
Priority date: 2016-12-08
Filing date: 2016-12-08
Publication date: 2016-12-21
Anticipated expiration: 2026-12-09

Abstract

Digitale dreidimensionale Fernvorrichtung zur Messung von Oberflächenrissen, umfassend einen Befestigungspfahl und einen Messpfahl, die jeweils an beiden Seiten von Oberflächenrissen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Fernvorrichtung noch einen resistiven Verschiebung-Sensor mit Zugstäben, zwei biaxiale Winkelsensoren, eine Signalauswerteschaltung, einen Single-Chip-Computer sowie Stromversorgungseinheiten für Stromversorgung der vorliegenden Komponente umfasst; dass der resistive Verschiebung-Sensor mit Zugstäben ein Festende und ein skalierbares Ende umfasst, wobei das Festende mit dem Oberteil des Befestigungspfahls fest angeschlossen ist, und wobei das skalierbare Ende mit dem Oberteil des Messpfahls fest angeschlossen ist; dass die beiden biaxialen Winkelsensoren an der Außenwand des resistiven Verschiebung-Sensors mit Zugstäben befestigt sind, wobei der eine davon parallel zum resistiven Verschiebung-Sensor mit Zugstäben ist und der andere davon senkrecht zum Widerstand-Abstandssensor ist; dass die Signalauswerteschaltung zur Filterung und Amplitudenanpassung der Signale von jedem Sensor eingesetzt ist, wobei die biaxialen Winkelsensoren und der resistive Verschiebung-Sensor mit Zugstäben durch die Signalauswerteschaltung mit dem Single-Chip-Computer angeschlossen sind, wobei der Single-Chip-Computer zur Signalbearbeitung der Sensoren eingesetzt ist, und wobei der Single-Chip-Computer durch serielle Schnittstellen mit einem 4G Kommunikationsmodul angeschlossen ist.

Description

Technisches Gebiet
Das vorliegende Gebrauchsmuster betrifft eine Messvorrichtung, insbesondere eine digitale dreidimensionale Fernvorrichtung zur Messung von Oberflächenrissen.
Stand der Technik
Als eine der wichtigsten Maßnahmen zur Risikominderung vom Erdrutsch hat zurzeit die Messung von Oberflächenrissen immer mehr Aufmerksamkeit vieler Menschen angezogen. Die Bildung von Oberflächenrissen hängen mit der Verschiebung des Spannungsrisses, der Verschiebung der Neigung sowie mit der Verschiebung des seitlichen Abrutschens ab. Zur einfachen Überwachung und Frühwarnung ist eine integrative Beschreibung über die Verschiebung von Oberflächenrissen eingesetzt. Allerdings reicht die integrative Messmethode der Verschiebung nicht aus, falls eine Analyse von der Verschiebung des Erdrutschs, bzw. eine quantitative Analyse von der Bruchorientierung des Erdrutschs weiter geführt wird. Im Stand der Technik sind bei der dreidimensionalen Messung Nonius, Kompass und Messlineal des Abwärtsblickwinkels in der Verbindung mit manueller regelmäßiger Messung eingesetzt. Für diese dreidimensionale Messung sind die Baukosten sehr niedrig und die Konstruktion ganz einfach. Allerdings wird manuelle Nivellierung dabei benötigt, deswegen hat es zur großen Schwierigkeit geführt und kann die Genauigkeit nicht gewährleisten. Weil es kein System der Datenfernübertragung zur Verfügung steht, muss eine manuelle Messung regelmäßig durchgeführt werden. Erst nach der Messung lassen sich die Messergebnisse durch manuelle Berechnung erzielen. Es mangelt den Messergebnissen an Aktualität und befriedigen die Anforderungen der Vorhersage des Erdrutschs nicht.
Inhalt des Gebrauchsmusters
Das Ziel des vorliegenden Gebrauchsmusters liegt darin, eine digitale dreidimensionale Fernvorrichtung zur Messung von Oberflächenrissen zur Verfügung zu stellen, um die vorstehenden Probleme zu lösen.
Zur Verwirklichung des vorliegenden Ziels ist die technische Lösung des vorliegenden Gebrauchsmusters wie folgt: digitale dreidimensionale Fernvorrichtung zur Messung von Oberflächenrissen, umfassend einen Befestigungspfahl und einen Messpfahl, die jeweils an beiden Seiten von Oberflächenrissen angeordnet sind, umfassend noch einen resistiven Verschiebung-Sensor mit Zugstäben, zwei biaxiale Winkelsensoren, eine Signalauswerteschaltung, einen Single-Chip-Computer sowie Stromversorgungseinheiten für Stromversorgung der vorliegenden Komponente;
der resistive Verschiebung-Sensor mit Zugstäben umfasst ein Festende und ein skalierbares Ende, wobei das Festende mit dem Oberteil des Befestigungspfahls fest angeschlossen ist, und wobei das skalierbare Ende mit dem Oberteil des Messpfahls fest angeschlossen ist;
die beiden biaxialen Winkelsensoren sind an der Außenwand des resistiven Verschiebung-Sensors mit Zugstäben befestigt, wobei der eine davon parallel zum resistiven Verschiebung-Sensor mit Zugstäben ist und der andere davon senkrecht zum resistiven Verschiebung-Sensor mit Zugstäben ist;
die Signalauswerteschaltung ist zur Filterung und Amplitudenanpassung der Signale jedes Sensors eingesetzt, wobei die biaxialen Winkelsensoren und der resistive Verschiebung-Sensor mit Zugstäben durch die Signalauswerteschaltung mit dem Single-Chip-Computer angeschlossen sind, wobei der Single-Chip-Computer zur Signalbearbeitung der Sensoren eingesetzt ist, und wobei der Single-Chip-Computer durch serielle Schnittstellen mit einem 4G Kommunikationsmodul angeschlossen ist. Vorzugsweise ist der Messumfang des biaxialen Winkelsensors –90° bis 90°. Vorzugsweise ist eine Befestigungsplatte jeweils auf der Oberseite des Befestigungspfahls und des Messpfahls angeordnet, wobei die beiden Enden des resistiven Verschiebung-Sensors mit Zugstäben die Befestigungsplatte jeweils durchqueren und durch Schrauben mit den Befestigungsplatten befestigt sind.
Im Vergleich zum Stand der Technik liegen die Vorteile des vorliegenden Gebrauchsmusters darin, dass sich die integrativen Variationen der Verschiebung von Oberflächenrissen mithilfe des resistiven Verschiebung-Sensors mit Zugstäben messen lassen. In der Verbindung mit den zwei biaxialen Winkelsensoren sind die Variationen des Winkels in der X-Achse und der Y-Achse zu messen. Dann lassen sich die Variationen von Oberflächenrissen in der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse jeweils durch eine trigonometrische Funktion ausrechnen, dadurch wird die dreidimensionale Messung von geografischen Oberflächenrissen verwirklicht wird und die Nachrichten werden durch das 4G Kommunikationsmodul entfernt übertragt. Das vorliegende Gebrauchsmuster verfügt über die Vorteile wie Digitalisierung, Entfernung und Aktualität, darüber hinaus werden aktuelle, digitalisierte dreidimensionale Daten zur Überwachung und Frühwarnung der Katastrophe von Oberflächenrissen angeboten.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Strukturansicht vom vorliegenden Gebrauchsmuster;
2 zeigt eine schematische Strukturansicht vom dreidimensionalen Messverfahren.
Ausführliche Ausführungsformen
Verbunden mit anhängenden Zeichnungen werden die technischen Lösungen im Bezug auf das vorliegende Gebrauchsmuster im Folgenden weiter dargestellt.
Ausführungsbeispiel 1: im Bezug auf 1 und 2, digitale dreidimensionale Fernvorrichtung zur Messung von Oberflächenrissen, umfassend einen Befestigungspfahl 1 und einen Messpfahl 2, die jeweils an beiden Seiten von Oberflächenrissen 9 angeordnet sind, umfassend noch einen resistiven Verschiebung-Sensor mit Zugstäben 4, zwei biaxiale Winkelsensoren 5, eine Signalauswerteschaltung 6, einen Single-Chip-Computer 7 sowie Stromversorgungseinheiten 8 für Stromversorgung der vorliegenden Komponente;
der resistive Verschiebung-Sensor mit Zugstäben 4 umfasst ein Festende und ein skalierbares Ende, wobei das Festende mit dem Oberteil des Befestigungspfahls 1 fest angeschlossen ist, und wobei das skalierbare Ende mit dem Oberteil des Messpfahls 2 fest angeschlossen ist;
die beiden biaxialen Winkelsensoren 5 sind an der Außenwand des resistiven Verschiebung-Sensors mit Zugstäben 4 befestigt, wobei der eine davon parallel zum resistiven Verschiebung-Sensor mit Zugstäben 4 ist und der andere davon senkrecht zum Widerstand-Abstandssensor 4 ist;
die Signalauswerteschaltung 6 ist zur Filterung und Amplitudenanpassung der Signale jedes Sensors eingesetzt, wobei die biaxialen Winkelsensoren 5 und der resistive Verschiebung-Sensor mit Zugstäben 4 durch die Signalauswerteschaltung 6 mit dem Single-Chip-Computer 7 angeschlossen sind, wobei der Single-Chip-Computer 7 zur Signalbearbeitung der Sensoren eingesetzt ist, und wobei der Single-Chip-Computer 7 durch serielle Schnittstellen mit einem 4G Kommunikationsmodul 10 angeschlossen ist.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Messumfang des biaxialen Winkelsensors 5 –90° bis 90°. Eine Befestigungsplatte 3 ist jeweils auf der Oberseite des Befestigungspfahls 1 und des Messpfahls 2 angeordnet, wobei die beiden Enden des resistiven Verschiebung-Sensors mit Zugstäben 4 jeweils die Befestigungsplatten 3 durchqueren und durch Schrauben mit den Befestigungsplatten 3 befestigt sind.
Das Messverfahren der vorliegenden Vorrichtung ist wie folgt:

(1) Der Befestigungspfahl 1 und der Messpfahl 2 sind jeweils an den beiden Seiten der Risse 9 auf der zu messenden Neigung angeordnet, wobei sich der Befestigungspfahl 1 auf einer relativ festen Seitenneigung befindet und sich der Messpfahl 2 auf einer relativ verschiebbaren Seitenneigung befindet;
(2) der resistive Verschiebung-Sensor mit Zugstäben 4 ist zwischen dem Befestigungspfahl 1 und dem Messpfahl 2 eingebaut;
(3) Nach dem Einschalten des Single-Chip-Computers 7 für 3 Sekunden werden die elektronischen Signale des resistiven Verschiebung-Sensors mit Zugstäben 4 und der zwei biaxialen Winkelsensoren 5, die durch die Signalauswerteschaltung 6 ausgegebenen sind, ausgelesen. Die gegenwärtigen Werte der integrativen Verschiebung, des Abwärtsblickwinkels und des Schiebewinkels werden als die Anfangswerte L₀, α₀, β₀ dokumentiert. Dabei werden die gegenwärtigen dreidimensionalen Messwerte von Oberflächenrissen 9 durch den Single-Chip-Computer 7 berechnet: Z₀ = L₀sinα₀, Y₀ = L₀cosα₀cosβ₀, X₀ = L₀cosα₀sinβ₀;
(4) Die gegenwärtigen Werte der integrativen Verschiebung L_t, des Abwärtsblickwinkels α_t und des Schiebewinkels β_t werden in allen Zeitabständen t der Vorrichtung einmal ausgelesen;
(5) Bei der Änderung von Oberflächenrissen 9 können durch das folgende Format: Z_t = L_tsinα_t, Y_t = L_tcosα_tcosβ_t, X_t = L_tcosα_tsinβ_t, die gegenwärtigen dreidimensionalen Messergebnisse sofort erzielt werden, im Weiteren können die Variationen der dreidimensionalen Messung erzielt werden: ΔZ_t = Z_t – Z₀ = L_tsinα_t – L₀sinα₀, ΔY_t = Y_t – Y₀ = L_tcosα_tcosβ_t – L₀cosα₀cosβ₀, ΔX_t = X_t – X₀ = L_tcosα_tsinβ_t – L₀cosα₀sinβ₀.
(6) Durch das 4G Kommunikationsmodul 10 kann der Single-Chip-Computer 7 die Daten im Schritt (5) übertragen. Durch das Übertragungsverfahren lässt sich die Auslösung vom Alarm anregen oder die Daten werden zur Überwachungsstation auf jeder Stufe übertragt.

Claims

Digitale dreidimensionale Fernvorrichtung zur Messung von Oberflächenrissen, umfassend einen Befestigungspfahl und einen Messpfahl, die jeweils an beiden Seiten von Oberflächenrissen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Fernvorrichtung noch einen resistiven Verschiebung-Sensor mit Zugstäben, zwei biaxiale Winkelsensoren, eine Signalauswerteschaltung, einen Single-Chip-Computer sowie Stromversorgungseinheiten für Stromversorgung der vorliegenden Komponente umfasst; dass der resistive Verschiebung-Sensor mit Zugstäben ein Festende und ein skalierbares Ende umfasst, wobei das Festende mit dem Oberteil des Befestigungspfahls fest angeschlossen ist, und wobei das skalierbare Ende mit dem Oberteil des Messpfahls fest angeschlossen ist; dass die beiden biaxialen Winkelsensoren an der Außenwand des resistiven Verschiebung-Sensors mit Zugstäben befestigt sind, wobei der eine davon parallel zum resistiven Verschiebung-Sensor mit Zugstäben ist und der andere davon senkrecht zum Widerstand-Abstandssensor ist; dass die Signalauswerteschaltung zur Filterung und Amplitudenanpassung der Signale von jedem Sensor eingesetzt ist, wobei die biaxialen Winkelsensoren und der resistive Verschiebung-Sensor mit Zugstäben durch die Signalauswerteschaltung mit dem Single-Chip-Computer angeschlossen sind, wobei der Single-Chip-Computer zur Signalbearbeitung der Sensoren eingesetzt ist, und wobei der Single-Chip-Computer durch serielle Schnittstellen mit einem 4G Kommunikationsmodul angeschlossen ist.
Digitale dreidimensionale Fernvorrichtung zur Messung von Oberflächenrissen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messumfang des biaxialen Winkelsensors –90° bis 90° ist.
Digitale dreidimensionale Fernvorrichtung zur Messung von Oberflächenrissen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Befestigungsplatte jeweils auf der Oberseite des Befestigungspfahls und des Messpfahls angeordnet ist, wobei die beiden Enden des resistiveb Verschiebung-Sensors mit Zugstäben jeweils die Befestigungsplatten durchqueren und durch Schrauben mit den Befestigungsplatten befestigt sind.