DE2225299A1

DE2225299A1 - Vorrichtung zur Bestimmung des Querschnittes einer ebenen oder zylindrischen Fläche

Info

Publication number: DE2225299A1
Application number: DE19722225299
Authority: DE
Inventors: Alain; Noret Hubert; Angers; Teillet Roger Les Ponts de Ce; Lubiere Aime Angers; Maine-et-Loire Jodet (Frankreich)
Original assignee: FRANCE ETAT EQUIP LOGEMENT
Current assignee: FRANCE ETAT EQUIP LOGEMENT
Priority date: 1971-05-28
Filing date: 1972-05-25
Publication date: 1972-12-14
Also published as: FR2139663A1; GB1400841A; CH561409A5; FR2139663B1

Description

PATENTANWÄLTE

DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHÖNWALD 2225299 DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLÖPSCH

KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

(L .1 Ul '

Sg/est

ETAT FRANCAIS, vertreten durch Ie Ministore de 1'Equipement et du Logement, Direction Departementale de 1'Equipement du Maine-et-Loire, Centre d'Etudes et de Construction de Prototypes

Vorrichtung zur Bestimmung des Querschnittes einer ebenen oder zylindrischen Fläche

Der Zustand einer Fahrbahn wird beispielsweise nach ihren reversiblen Eigenschaften mittels besonderer Vorrichtungen bestimmt, die es erlauben, Ablenkungen oder Abweichungen der Fahrbahn durch Prüfung von Platten, Fortpflanzung von Wellen usw. zu prüfen. Diese Vorrichtungen sind jedoch nicht zur Messung-bleibender Deformationen des Belages geeignet, wie sie durch den immer dichter werdenden Verkehr hervorgerufen werden. Ferner können sie nicht die bleibenden Deformationen zylindrischer Flächen messen, wie sie bei Stollen vorhanden sind.-

Da die Prüfung des Straßenbelages immer notwendiger wird, hat man in den letzten Jahren Geräte entwickelt, die die Messung dauernder Deformationen der Fahrbahn ge-

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statten, weil sioh dies auf den Komfort des fahrbaren Benutzers auswirkt. Tatsächlich besteht eine der Polgen des Kraftfahrzeugverkehrs auf den Straßen in der Bildung von Rillen, die durch Abrieb der Räder auf den Straßen hervorgerufen werden. Demzufolge bilden sich Spuren aus, wenn diese Rillen sich in dem Belag der Fahrbahn weiter verstärken.

Eine der ersten bekannten Vorrichtungen für die Fahrbahnuntersuchung besteht aus einem Metaligerüst, das auf der Fahrbahn, rechtwinklig zu deren Längsachse auf drei Beinen aufgestellt wird. Von den drei Beinen sind zwei Beine fest, während das dritte höhenverstellbar ist, um die Höhe des Gerüstes verstellen zu können. An dem Gerüst ist eine als Unterlage für ein Registrierpapier dienende Tafel angeordnet, während ein als Profilschreiber wirkender Wagen,der auf Schienen auf dem Gerüst verfahrbar ist, vor dem Registrierpapier entlangfährt. Der Wagen trägt einen Schreibstift, dessen Höhe durch einen Nocken verstellbar ist. Auf Diese Weise werden auf dem Registrierpapier reihenweise die entsprechenden Schichten des Querprofiles der Fahrbahn aufgezeichnet. Es gibt auch noch andere derartige Geräte, die jedoch stets auf dem gleichen Prinzip der mechanischen Erfassung beruhen. Von diesen Geräten sei nur noch ein spezielles angegeben, das aus einem starren Gerüst,einem bewegbaren Meßrahnaen, einem Transportwagen und einer Schreibvorrichtung besteht. Der Meßrahmen ist auf einem Abstandsrad montiert, das von einer elektrischen Stromquelle gespeist wird. Diese Vorrichtung ist über den Transportwagen mit einem Fahrzeug verbunden, das sich auf der Fahrbahn bewegt.

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All diese Vorrichtungen, die im allgemeinen als "Transve.rsoprofilographen" bezeichnet werden, haben zahlreiche Nachteile. Die Erfassung des Querprofiles einer Fahrbahn erfordert nämlich die Aufstellung eines Gerüstes, das je nach Art der verwendeten Vorrichtung eine Länge von 3 bis 5 m hat, quer zur Längsachse der Fahrbahn. Während der Zeit, die zur Durchführung der Messungen und zur Ermittlung des Fahrbahnprofiles notwendig ist, muß praktisch der Verkehr auf der ganzen Straße angehalten werden oder wenigstens auf einer Hälfte der Straße, wenn diese breit genug ist, um trotz der durch den Transversoprofilographen gebildeten Behinderung in einer Richtung weiterbenutzt zu werden. Die Gefahren, die durch die Benutzung derartiger Apparate hervorgerufen werden, sind bekannt. Ein Autofahrer, der das Gerät aus Unachtsamkeit nicht bemerkt, gefährdet sich und kann das Gerät bei einer Kollision zerstören.

Weiter ist anzumerken, daß diese Geräte nicht die Erfassung von Querdeformationen großer Bereiche zu-lassen und für die Ermittlung von Querdeformationen mit großen Abmessungen ungeeignet sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die die genannten Nachteile nicht aufweist und im Stand? ist, das Querprofil einer ebenen oder zylindrischen Fläche linien- oder flächenförmig kontinuierlich zu erfassen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß mindestens eine ein auf das Profil der Fläche auftreffendes und dieses zeilenweise abtastendes Lichtbündel erzeugende Lichtquelle vorgesehen ist, daß die von der Fläche reflektierten Strahlen zu mindestens einem Foto-

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vervielfacher geführt sind und dessen Eingangselement (Fotokathode) erregen, wobei jede der AuftreffPositionen des reflektierten Strahles auf das Eingangselement das Maß der durch den auftreffenden Lichtstrahl abgetasteten Oberflächen, bezogen auf eine vorgegebene Referenzfläche, darstellt, und daß der Ausgang des Fotovervielfachers eine Signalfunktion der Auftreffposition des erregenden reflektierten Lichtstrahles liefert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zur Ermittlung des Querprofiles einer Straße mit großer Geschwindigkeit eingesetzt werden, ohne daß der auf dieser Straße fließende Verkehr stark behindert würde. Die Vorrichtung kanndeicht an einem Fahrzeug befestigt werden, das sich in den Verkehr einfügt. Weiterhin ermöglicht die Vorrichtung die Erfassung der Querprofile von Straßen oder Fahrbahnen in großer Anzahl und in außerordentlich kurzen Zeiten. Man kann daher eine systematische Erforschung des Straßenzustandes unter dem Gesichtspunkt der Straßenüberwachung und einer eventuell notwendigen Verstärkung oder Erneuerung des Straßenbelages durchführen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles, das anhand der Figuren näher erläutert wird.

Fig. 1 zeigt eine synoptische Darstellung der Vorrichtung, und

Fig. 2 zeigt, teilweise geschnitten, die Ausbildung einer speziellen Auoführungsform.

ο η π B1 / η 7

Die Vorrichtung enthält eine eine intensive Strahlung erzeugende Lichtquelle, beispielsweise einen Gaslaser 1, der ein Lichtbündel 2 mit sehr kleinem öffnungswinkel und einer Wellenlänge von 6j528 R erzeugt. Am Ausgang des Lasers 1 ist ein Spiegel J5 (Fig. 1) angeordnet, der das Lichtstrahlenbündel 2 durch ein Rohr 4. hindurch zu einem Prisma 5 leitet. Das Rohr 4 (Fig. 2) ist an einer Halterung 6 mit Kugellagern gelagert und ist an einer Seite mit einem Gehäuse 7» in dem das Prisma 5 in geeigneter Weise befestigt ist, und an der anderen Sei.te mit einem Rad 8 verbunden, in das ein Zahnriemen 9 eingreift. Der Zahnriemen 9 läuft ferner um ein weiteres Rad 10 um, das über eine Welle 11 angetrieben ist. Die Welle 11 ist in Kugellagern 12, 13 am Chassis 14 der Vorrichtung gelagert. Der Drehantrieb der Welle erfolgt über eine homokinetische Verbindung nach Art eines Kardangelenkes 15 durch ein mittels eines Riemens 18 mit einem Motor 17 verbundenes Rad 16. Das Prisma 5 wird daher mit einer Drehgeschwindigkeit u> angetrieben, die gleich der Drehgeschwindigkeit der Welle 11 ist; und der bei A von dem Prisma reflektierte Strahl, der auf die von der Ebene R gebildete Fahrbahn, deren Querprofil bezogen auf ihre Längsachse I9. man ermitteln will, ge-leitet wird, tastet die Fahrbahn in einer vorgegebenen Folge ab. Die Rotationsachse 20 des Prismas 5 ist vorzugsweise um einen Winkel Ϋ von 15° gegenüber der Längsachse 19 der Fahrbahn R (Fig. 1) geneigt.

Ein Spiegel 21 ist an einer Platte 22 montiert, die fest an einer Welle 23 mittels Schrauben 24 und einer Mutter 25 (ⁱ¹ig. 2) angebracht ist. Der Spiegel 21 ist um 45° gegenüber der Horizontalen geneigt und rotiert um eine Achse 26 (Fig. 1), die parallel zur Achse I9 der darunter-

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liegenden horizontalen Fahrbahn verläuft und mit der Drehachse der rotierenden Welle 23 identisch ist.

Am anderen Ende der Welle 23 ist ein Rad 27 angebracht, das über einen Zahnriemen 28 mit einem anderen Rad 29 verbunden ist. Der Zahnriemen 28 wird über ein auf einem Ende einer Welle 31 befestigtes Spannrad gespannt. Dieser Rotationsantrieb der Welle 33 befindet sich in einem Gehäuse 23* das am Chassis der Vorrichtung montiert ist. . Durch das Gehäuse 32 führt eine weitere Welle 33 hindurch, an deren einem Ende das Rad 28 und an deren anderem Ende ein weiteres Rad 34 befestigt ist. Der Drehantrieb der Welle 33 erfolgt durch das vom Motor 17 getriebene Rad 16. Diese Drehbewegung wird im Verhältnis 1:1 über das an der Welle 33 (Fig. 2) befestigte Kardangelenk 15 auf die Welle 11 übertragen.

Der Spiegel 21 wird daher mit einer Rotationsgeschwindigkeit um die zur Achse 19 parallele Achse 26 angetrieben, die gleich der Rotationsgeschwindigkeit des Prismas 5 ist, d. h. gleich der Geschwindigkeiten .

Das Rad 34 ist über einen Zahnriemen 35 mit einem Rotationsteil 36 verbunden, in welchem ein Wollaston-Prisma 37* das einen Bildgleichrichter darstellt, montiert ist. Das Rotationsteil 36 ist in Kugellagern 38, 39 montiert, von denen jedes in einem Gehäuse 40 und 4l angeordnet ist. Die Gehäuse sind am Chassis der Vorrichtung befestigt und durch eine Traverse 42 miteinander verbunden. Die Verbindung zwisehen dem Rad 34 und dem Rotationstell 36 ist derart, daß das Geschwindigkeitsverhältnis 1:2 beträgt, d.h., daß das Rotationsteil 36, und daher auch das Wollaston-Prisma 37* mit einer Geschwindigkeit von 1/2 α; rotiert, nämlich mit der halben

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- τ —

Rotationsgeschwindigkeit der Welle 33 oder des Prismas 5 oder des Spiegels 21 (Fig. 2).

Vor dem Wollaston-Prisma 37 und der Seite des Gehäuses 40 sind in einer mittels einstellbarer Mikrometerschrauben 46, 47 angebrachten Halterung 43 ein Interferenzfilter 44 und eine Konvergenzlinse 45 angeordnet. Das Interferenzfilter 44 ist eng (10 R zentriert auf 6328 R) und in dem Gerät derart angebracht, daß es verhindert, daß Sonnenstrahlen, die von dem rotierenden Spiegel 21 reflektiert werden, und deren Wellenlängen von 6328 R abweichen, die von dem Laser 1 ausgesandte Strahlung abdecken. Ferner wird die Überlagerung der Sonnenstrahlen und der Laserstrahlen vermieden. Aus Gründen der Raumersparnis sind feste Spiegel 48, 49, die jeweils in fester Position in Gehäusen 50, 51 untergebracht sind, am Chassis der Vorrichtung befestigt. Sie dienen dazu, die vom Wollaston-Prisma 37 ausgehenden Lichtstrahlen zu einem fotovervielfacher 52 (Fig. 2) zu leiten. Im Fall der Fig. 1, wo. sämtliche Teile der Vorrichtung zum Teil in ihrer Folge und zum Teil in chronologischer Ordnung angeordnet sind, ergibt sich von selbst, daß die Spiegel 48 und 49 nicht benötigt werden, da ja die vom Wollaston-Prisma 37 ausgehenden Strahlen direkt durch das Interferenzfilter 44 und die Linse 45 hindurchlaufen und den Fotovervielfacher 52 erregen.

Wenn der Laser 1 ein Lichtbündel 2 aussendet, wird dieses vom Spiegel 3 abgelenkt und·erzeugt einen Einfallsstrahl für das Prisma 5, der einen Winkel ,"f von etwa 15° gegenüber der Horizontalen beschreibt. D:i e reflektierende Fläche 5ft des Prismas 5 ist gegenüber der Ηοιυ zontalen geneigt, in der Art, daß ein Strahl orzoutft vürd, der in A senkrecht auf der'AchHe 20 steht. Der Funkt Λ bild«l- tlt.-n

Schnittpunkt der Rotationsachse 20 des Prismas 5 mit der reflektierenden Fläche 5a dieses Prismas. Wenn das Prisma 5 um die Achse 20 herum rotiert, beschreibt das Lichtbündel eine Ebene P, die in A senkrecht zur Achse 20 verläuft. Der Punkt m dieses Strahlenbündels beschreibt auf der Fahrbahn R die Schnittlinie der Fahrbahn R mitder Ebene P. Der um 45 gegen seine Rotationsachse 26 geneigte Spiegel 21, dessen Reflexionsfläche 21a von der Rotationsachse 26 in B durchdrungen wird, liefert von einem Objektpunkt in der durch die Achse 26 und ihre Symmetrische 26', bezogen auf den Spiegel 21, gebildeten Ebene einen Bildpunkt, dessen Entfernungen jeweils zu den Achsen 26 und 26' gleich sind den Entfernungen des Objektpunktes zu den Achsen 26 und 26'. Die Verbindung durch das Kardangelenk 15 erlaubt es, durch den beschriebenen Synchronismus der Geschwindigkeiten die Normalen der reflektierenden Flächen 5a des Prismas 5 und 21a des Spiegels 1 in den Punkten A und B in der gleichen Ebene anzuordnen. Ferner bleiben die Achsen 26, 26' und das Strahlenbündel 2 in einer gleichen Ebene, wenn das Prisma 5 oder der Spiegel 21 um ihre Rotationsachse rotieren.

Man sieht daher, daß .die Achse 26' eine Ebene P' beschreibt, die in B senkrecht zur Achse 26 liegt und daß ' der Punkt M, der Schnittpunkt der Achse 26' und des Strahlenbündels 3, die Gerade^ beschreibt,die die Schnittlinie der Ebenen P und P' bildet.

Wenn man die EbeneTT" , die durch die Achsen 20 und 26 . gebildet wird, so einstellt, daß sie senkrecht zur Mittelebene der Fahrbahnflache R bleibt und parallel zur Achse 19 der in dieser Mittelebene enthaltenen Fahrbahn, und wenn man beachtet, daß die Achse 20 genau parallel zu

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dieser Mittelebene verläuft, beschreibt der Punkt m des Strahlenbündels 2 auf der Fahrbahn R ein Querprofil dieser Fahrbahn.

Bei dem gewählten Beispiel, bei dem die Achse 20 einen Winkelf von 15° mit der durch die Achse 26 definierten Horizontalen einschließt, kann das von dem Punkt m beschriebene Querprofil· der Fahrbahn R an seine Projektion auf die Ebene P¹ angenähert werden, d.h., daß im Fall der Fig. 1 die Entfernung Mm nur wenig unterschiedlich ist von der Entfernung Mn."

Wenn man den Punkt I, den Schnittpunkt der Ebene IC mit der Geraden A als Koordinatenursprung wählt, wenn ferner ^die Abszisse und IB die Ordinate darstellt, so ergeben sich die Koordinaten von n, die Projektion des Punktes m auf die Ebene P¹ wie folgt:

Ordinate: h =

Abszisse: X = (H - h) tg 0

wobei ( Γ~έ ) = H

IBn = θ oder Abtastwinkel mn = d

Der Fotovervielfacher 52 und die elektronische Schaltung, deren Aufbau und Funktion im folgenden noch erläutert wird, erlauben es, Signale zu liefern, die proportional den Größen X und h sind. Diese Größen sind ge eignet, das Querprofil der zu prüfenden Fahrbahn zu rekonstruieren (Fig. 1).

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Der Fotovervielfacher 52, dessen Fotokathode 53 diametral abgetastet wird, liefert an ihrer Anode 54 nach Verstärkung über die Sekundärelektroden 55 eine Impulsfunkti'on der Position des Auftreffpunktes des Strahlenbündels 2 auf die Fotokathode und damit des Maßes des Prüfpunktes auf der Fahrbahn R.

Ein Taktgeber 56 liefert ein Signal der Frequenz F, beispielsweise von 2,56 MHz und bestimmt die Elementarzeit der Analyse. Er gestattet die Errechnung der Zeit, die zwischen dem Durchgang durch den Anfangspunkt einer jeden Abtastung der Fotokathode 53 und der Ankunft eines Leuchtimpulses liegt. An den Taktgeber 56 ist ein Impulsteiler 57 angeschlossen, der die Impulsfrequenz auf F/64 herunterteilt, bei dem gewählten Beispiel also auf 40 kHz. Diese Frequenz stellt die Abtastfrequenz der Fotokathode 53 dar. Die Anzahl der zu unterscheidenden Niveaus auf dem Profil ergibt sich zu 64. Es ist eine erste Teilung der Frequenz F durch 2 und durch 4 umschaltbar vorgesehen, um das Auflösungsvermögen evtl. herabzusetzen und die Empfindlichkeit der Vorrichtung zu erhöhen. Ein mit den Impulsteilern 57 verbundener Differenzierer 58 erzeugt Impulse von 25 /US, die an ein UND-Tor 59 gelegt werden. Ein Generator 60 liefert an einen Eingang eines Differenzverstärkers 6l eine Treppenspannung von 41 Stufen. An der Rotationsachse des Spiegels 21 ist ein Koordinatenwandler 62 befestigt, der an den zweiten Eingang des Differenzverstärkers 61 eine Spannung legt, die dem Tangens des Abtastwinkels θ proportional ist. Die Ausgangsimpulse des Differentialverstärkers 6l werden an den zweiten Eingang des UND-Tores 59 gelegt. Sie testimmen die Anzahl der Prüf punkte und v/erden außerdem einem Zähler 63 zugeführt, der ebenfalls an den Taktgeber angeschlossen ist. An den Zähler 6^ ist ferner der Aus-

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- li -

gang des UND-Tores 59 und der.Ausgang des Fotovervielfachers 52 angeschaltet.

Jeder der 4l Impulse, die von dem UMD-Tor 59 abgegeben werden, löst einerseits einen Sägezahngenerator 29 mit einer Anstiegszeit von 25 /US aus, um die auf die Platten 69 des Fotovervielfachers 52 einviirkenden Spulen 68 damit ^u versorgen'und ,steuert andererseits den Zähler 63 an. Auf der Rotationsachse des Spiegels 21 ist hinter dem Koordinatenwandler 62 ein weiterer Koordinatenwandler 67 montiert, der eine Spannung V = Y_Q cos. θ als Funktion des Abtastwinkels θ liefert. Diese Spannung V moduliert die Amplitude des Sägezahnes 29, um die Bildposition des Auftreflpunktes des Laserstrahles auf der Fahrbahn auf der optischen Achse der Linse 45 zu korrigieren« Andererseits ist dieser Sägezahn nicht vollständig linear sondern leicht gebogen, um den Höhenunterschied des Punktes,bezogen auf seinen Ursprung für eine gleiche .Winkelposition Θ, zu korrigieren.

Wenn der Fotovervielfacher 52 einen leuchtenden Auftreffpunkt erkennt, liefert er einen. Impuls, der den Zähler 63 anhält. Der Speicher 64 speichert die Information des Zählers 6;5. Eine an den Speicher 64 angeschlossene ' Ausgabevorrichtung 65 liefert die Informationen an ein kontinuierlich laufendes magnetisches Aufzeichnungsgerät 66.

Die gesamte Vorrichtung ist auf einem Fahrzeug montiert, das mit 36 km/h fahren kann. Sie hat eine Höhe von 2 m. Ein nicht dargestelltes optisches System sorgt dafür, daß das Fahrzeug sich in konstanter Entfernung entweder vom B'ahrbahnrand' oder von einem Signalstreifen hält, um den Anfangspunkt· in Querrichtung des Profiles zu definnieren. --■-.:■-.. ·: . ..

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Der Winkel des Lasers 1 zur querverlaufenden Horizontalen wird mit einem Pendel-Beschleunigungsmesser ermittelt und vor jeder Abtastung des Lichtbündels auf-

gezeichnet. Der in Längsrichtung fest am Fahrzeug angebrachte Laser wird während der Dauer der Messung in eine Mittelebene gestellt, die parallel zur Mittelebene der Fahrbahn verläuft.

Die größte Profilamplitude beträgt bei dem gewählten Ausführungsbeispiel 32 cm und die Zahl der Niveaus beträgt 64. Daraus ergibt sich eine Genauigkeit von 5 mm.

ρ Nimmt man an, daß die Fläche des Punktes m lern beträgt ■und die Länge des Querprofiles 4 m, so beträgt die Anzahl der Prüfpunkte 400, jedoch wertet das UND-Tor 59 nur 41 Prüfpunkte aus, die jeweils im Abstand von 10 cm liegen. Die Dauer der Abtastung beträgt 0,01 see, jeder Punkt wird innerhalb 2,5.10 ^y see, geprüft und die Elementarzeit der Analyse eines der 64 Niveaus für jeden Punkt beträgt 0,39-10" see.

Das Fahrzeug fährt mit 36 km/h, d.h. es fährt 10 cm in 0,01 see. Um ein Profil rechtwinklig zur Achse des Fahrzeuges zu erhalten,also ein Profil der Fahrbahn bis auf 1 cm,wird der Laser mit einem Winkel von 1° 26' bezogen auf diese Achse angeordnet.

Da die Energiedichte des Lasers 30 mw/cm beträgt und das Filter 44 durch die Fahrbahn einen Sonnenlichtein-

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fall von maximal 200 /uw/cm erhält, ergibt sich ein Kontrast von etwa 150 und damit nicht die Gefahr einer schlechten Entdeckung des Laserstrahls, hervorgerufen durch das Sonnenlicht. Die Schwelle des Fotovervielfachers 52 liegt in der Größenordnung von 100 Elektronen. Stellt

ι c

man das Diffusionsvermögen oder die Reflexion der Fahr- , bahn (0,01 im Mittel), sowie die wirksame Oberfläche der Linse (10 cm ), sowie die anderen schon genannten Größen in Rechnung, so ergibt sich, daß das von der Fahrbahn reflektierte Strahlenbündel 2400 Elektronen im Fotovervielfacher 52 loslöst, der somit unter guten Bedingungen funktioniert.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung des Profils einer ebenen Fläche, bei der die Abtastung der Fahrbahn entsprechend dem Fahrbahnprofil durch ein zwischen der feststehenden Lichtquelle und der Fahrbahn angeordnetes Prisma erfolgt. . Man kann jedoch auch eine Vorrichtung verwenden, die die gleichen Funktionen ausübt und dabei das Prisma fortlassen und die Lichtquelle um einen Fixpunkt herum drehen lassen. In diesem Fall verläuft die Drehachse 2.6 des Spiegels 21 durch den Fixpunkt der Rotation, um welchen die Lichtquelle 1 sich dreht, während äquivalente Mittel für das Kardangelenk 15 vorgesehen sind, um weiter die Gleichheit der mittleren Rotationsgeschwindigkeit des Spiegels 21 und der Lichtquelle 1 sicherzustellen ,und während die Achse 26 und ihre Symmetrische 26',bezogen auf den Spiegel 21,in einer gemeinsamen Ebene liegen. Das am Ausgang des Fotovervielfachers verfügbare Signal ist ferner proportional zur Position oder den Koordinaten des Auftreffpunktes des reflektierten Lichtstrahles, der die Fotokathode, also den Eingang des Fotovervielfachers erregt.

Die teschriebene Vorrichtung kann auch für andere Zwecke als zur Ermittlung des Querprofils einer Fahrbahn benutzt werden. So kann sie beispielsweise mit Vorteil zur Ermittlung des Querproviles zylindrischer Flächen ver-

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wendet werden, wie beispielsweise der Fläche von Tunneln. Hierzu genügt es, die Achsen 20 und 26 miteinander zu verschmelzen und den Spiegel 21 zur Achse 26 in einem Winkel zu stellen, der kleiner als 45° ist. Das erhaltene Querprofil wird dann in Polarkoordinaten geliefert.

Es muß noch angemerkt werden, daß eine Vorrichtung, die dazu bestimmt ist, das Querprofil zylindrischer Flächen zu bestimmen, durch Fortlassen der Koordinatenwandler 62 und 67 sowie des DifferentialVerstärkers 61 vereinfacht werden kann.

Schließlich gestattet es die Vorrichtung, unter Anschluß an irgendeine andere adäquate Vorrichtung das Transversalprofil durch Ermittlung der Längsprofile und der Ebenenprofilen zu ergänzen.

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Claims

Ansprüche

Iy Vorrichtung zur Bestimmung des Profiles einer ebenen oder zylindrischen Fläche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine ein auf das Profil der Fläche auftreffendes und dieses zeilenweise abtastendes Lichtbündel erzeugende Lichtquelle vorgesehen ist, daß die von der Fläche reflektierten Strahlen zu mindestens einem Fotovervielfacher (52) geführt sind und dessen Eingangselement (Fotokathode 53) erregen, wobei jede der AuftreffPositionen des reflektierten Strahles auf das Eingangselement das Maß der durch den auftreffenden Lichtstrahl abgetastaten Oberfläche,bezogen auf eine vorgegebene Referenzflache,darstellt, und daß der Ausgang des Fotovervielfachers (52) eine Signalfunktion der Auftreffposition des erregenden reflektierten Lichtstrahles liefert.
2.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Fotovervielfachers (52) exakt proportional der Auftreffposition des reflektierten erregenden Lichtstrahls ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen die Lichtquelle (1) und die Fläche ein Prisma (5) geschaltet ist, welches rotatorisch um einen Fixpunkt angetrieben ist.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzfläche durch einen um einen Fixpunkt rotierenden Rotationsspiegel (21) erzeugt

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wird, dessen Rotationsachse durch den Fixpunkt der Rotationsbewegung des Prismas (5) verläuft,und daß die Rotationsachse (26) des Spiegels (21) und deren Symmetrische, bezogen auf den Spiegel, mit den auftreffenden Strahlen in einer gemeinsamen Ebene liegen.
5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mittleren Rotationsgeschwindigkeiten von Prisma (5) und Spiegel (21) einander gleich sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachse des Prismas (5) leicht geneigt gegenüber der Längsachse (19) der Fläche verläuft.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurph gekennzeichnet, daß ein Bildgleichrichter, z.B. inform eines Wollaston-Prismas (37),zwisehen den Rotationsspiegel (21) und den Fotovervielfacher (52) geschaltet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß das Wollaston-Prisma (37) rotatorisch mit einer Geschwindigkeit angetrieben ist, die der halben Drehgeschwindigkeit des'Spiegels (21) entspricht.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß rechtwinklig zur Rotationsachse des Spiegels (21) eine Konvergenzlinse (45) zwischen dem Spiegel (21) und dem Fotovervielfacher (52) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Angruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Konvergenzlinse (45) zwisehen dem Wollaston- ■ Prisma (37) und dem Fotovervielfacher (52) angeordnet ist.

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11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 7 bis 9# dadurch gekennzeichnet, daß zwisehen der Konvergenzlinse (45) und dem Wollaston-Prisma (37) ein Interferenzfilter (44) vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Fotovervielfacher eine Schaltung zur Verarbeitung der Signalfunktion der Auftreffposition des Lichtstrahles auf die Oberfläche angeschlossen ist.
13· Vorrichtung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem drehenden Prisma (5) und der Lichtquelle (1) ein feststehender Spiegel (3) angeordnet 1st.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (1) ein Gas-Laser ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Verarbeitung des Ausgangssignales des Fotovervielfachers (37) aus einem Taktgeber (56) besteht, welcher die Elementarzeit der Analyse mit einem UND-Tor bestimmt, dessen Eingänge einerseits mit dem Taktgeber (56) und andererseits mit dem Ausgang eines Differenzverstärkers (6l) verbunden sind und dessen Ausgang an einen.Zähler (63) und an Platten

(69) des Fotovervielfachers (52) angeschlossen sind, und mit einem Speicher (64) des Zählers (63) sowie mit einer an .den Speicher (64) angeschlossenen magnetischen Aufzeichnungsvorrichtung (66).

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16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung eine Einrichtung zur Koordinatentrans format ion enthält.
17. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rotierende Spiegel (21) um 45 gegen seine Rotationsachse geneigt ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachse des rotierenden Prismas (5) um 15 gegen die Längsachse der Fläche geneigt ist.

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