DE2510537C2

DE2510537C2 - Entfernungsmeßgerät

Info

Publication number: DE2510537C2
Application number: DE19752510537
Authority: DE
Inventors: Viktor Dr.-Ing. 8000 München Bodlaj
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: BODLAJ, VIKTOR, DR., 8000 MUENCHEN, DE
Priority date: 1975-03-11
Filing date: 1975-03-11
Publication date: 1983-01-13
Also published as: DE2510537A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Entfernungsmeßgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ist ein Zusatz zum deutschen Patent 22 29 887.

Zur Vermessung der inneren Oberflächen eines Hohlkörpers muß das ganze Gerät nacheinander auf mehrere Oberflächenpunkte ausgerichtet werden, ähnlich wie dies bei bekannten Geräten zur Vermessung von Stollen- und Tunnelprofilen der Fall ist (siehe dazu DE-GM 19 54 573 und DE-OS 18 06 554). Kleine Hohlräume oder hohle rotierende Teile lassen sich mit einem solchen Gerät nicht vermessen, wenn die einzelnen Bauelemente des Gerätes wegen der großen Rai'jnformen nicht in den Hohlräumen justiert werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es. das Gerät nach dem Hauptpatent 22 29 887 so weiter auszubilden, daß danach auch kleine Hohlräume schnell und problemlos vermessen werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Merkmalskombination gelöst.

Durch das erfindungsgemäße Entfernungsmeßgerät läßt sich eine rohrförmige Meßanordnung mit einer Querschnittsfläche aufbauen, welche sich auch in rotierende Hohlkörper kleiner Innenabmessungen einbringen läßt.

Zwei bevorzugte alternative Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Meßgerätes gehen aus den Ansprüchen 2 und 3 hervor.

Zur Gewährleistung der Meßgenauigkeit muß eine den Beginn einer neuen Ablenkperiode des Strahlablenker bestimmende Phase, die eine Bezugsebene bestimmt in ihrer Lage konstant gehalten werden und ebenso die Ablenkgeschwindigkeit des Strahlablenker. Dies läßt sich durch die im Anspruch 4 angegebenen Maßnahmen erreichen.

Die Abstände der zu vermessenden Oberflächenpunkte von dem Rohr lassen sich durch eine geeignete Verkippung der Umlenkspiegel gegenüber der Längs- -· achse des Rohres sowie durch den Abstand der beiden Umlenkspiegel voneinander vorgeben.

Durch das erfindungsgemäße Meßgerät lassen sich auch die üblichen regelmäßigen Vermessungen von Tunnelbauten sehr einfach und schnell durchführen. wenn zur Erfassung des lichten Raumes von Tunneln oder anderen Kunstbauten ein selbstfahrender Tunnelmeßwagen eingesetzt wird, auf welchem das Gerät befestigt ist. Die Vermessung läßt sich viel genauer als bisher ausführen.

M Einzelheiten der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen in der Figurenbeschreibung erläutert. Die

F i g. 1 zeigt einen Aufbau mit einem rotierenden Rohr und

» F i g. 2 einen Aufbau mit festinstallierten Bauelementen.

Mit dem Meßgerät in der Fig. 1 soll ein Eisenbahntunnel vermessen werden. Dazu wird das Gerät auf einem selbstfahrenden Tunnelwagen installiert, der « während der Messung den Tunnel durchfährt.

Auf dem Tunnelmeßwagen ist ein Lasersender 12. in Strahlrichtung dahinter Lagervorrichtungen 60 für einen rotierbaren Zylinder 61 und axial dahinter eine Detektoranordnung 62 fest aufgebaut. Der Zylinder 61 ·"> enthält einen piezokeramischen Lastrstrahlablenker 9. zu seiner elektrischen Ansteuerung einen Schleifring 63. einen zur Achse des Zylinders 61 schräg angeordneten Umlenkspiegel 24' und einen weiteren Umlenkspiegel 64. Die Detektoranordnung 62 enthält eine Abbildungs-⁴ⁱ optik 65. welche bewirkt, daß der Meßdetektor 17 nur Lichtstrahlen aus der Richtung 66 empfängt.

Die zu vermessende innere Oberfläche 67 des Tunnels (Objektes) bildet eine um die Achse des Zylinders 61 herum geschlossene Fläche. Gemessen wird eine ^⁰ Vielzahl von Abständen d zwischen Meßpunkten Mp und virtuellen Bezugslinien 6. Eine solche Be/ugslinie wird bei jeder Messung durch einen Impuls (Meßanfang) dargestellt. Dieser Impuls entsteht zur gleichen Zeit innerhalb jeder Ablenkperiode des Ablenkers 9 in einer elektronischen Steueranlage und wird mit dem Bezugsdetektor 25' auf die Phase kontrolliert bzw. auf die gleiche Anfangszeit (Bezugslinie 6) stabilisiert.

Während der Vermessung des Tunnels erhält man die Abstände d zwischen den Meßpunkten Mp und den Bezugslinien 6 aus der Zeitdauer der Strahlablenkung

zwischen den Riehtungen 68' und 69. Um die geschlossene Oberfläche des Tunnels zu vermessen, läßt man den Zylinder mit dem Strahlablenker 9 und den beiden Umlenkspiegeln 24' und 64 gegenüber dem

Lasersender 12 und der Detektoranordnung 62 rotieren

und den Tunnelmeßwagen gleichzeitig langsam den

Tunnel passieren. Eine hohe Meßgenauigkeit wird dadurch eingehalten,

daß die Ablenkgeschwiniiigkeit der Liciustrahlen durch den Strahlablenker 9 konstant gehalten wird. Eine Kontrolle dieser Ablenkgeschwindigkeit wird durch zwei Bezugsdetektoren 25 und 25' erreicht, welche in der Nähe des rotierenden Spiegels 24' auf dem Tunnelmeßwagen fest installiert sind. Wenn sich nämlich der Zylinder 61 und mit diesem der Umlenkspiegel 24' gerade um 180° gegenüber der in der Figur dargestellten Lage gedreht hat, werden die vom Strahlablenker 9 abgelenkten Lichtstrahlen durch den Spiegel 24' zeitlich nacheinander auf die Bezugsdetektoren 25 und 25' umgelenkt. Diese beiden Bezugsdetektoren registrieren daher zeitlich kurz hintereinander je einen Lichteinfall. Aus den unterschiedlichen Registrierzeiten läßt sich auf die Ablenkgeschwindigkeit der Lichtstrahlen im Strahlablenker 9 schließen und diese Ablenkgeschwindigkeit bei Abweichungen von einer vorgegebenen Zeitdifferenz korrigieren. Diese Korrektur wird einmal pro Umdrehung des Zylinders vorgenommen.

Durch Einbau der Bezugsdetektoren 25 und 25' in den rotierenden Zylinder 61 läßt sich auch eine kontinuierliche Kontrolle der Ablenkgeschwindigkeit erreic-en.

Durch einen der beiden Bezugsdetektoren läßt sich auch die Lage der Bezugslinie 6 in bezug auf die Meßanordnung kontrollieren, wenn die Schrägstellung des Umlenkspiegels 24' und die Lage des Bezugsdetektors so eingestellt wird, daß dieser nur dann einen Lichteinfall registriert, wenn genau die Ablenkrichtung 68 vorliegt.

Kleine Hohlräume oder hohle rotierende Teile lassen sich vermessen, wenn man den Lasersender 12, den Strahlablenker 9, die Umlenkspiegel 24' und 64, die Abbildungsoptik 65, den Detektor 17 und die Bezugsdetektoren 25 und 25' axial hintereinander und integriert aufbaut, wie dies in der F i g. 2 dargestellt ist. Die Lage der Bezugslinie 6 und der Meßbereich do werden durch

ίο die Winkel α, β, y und durch den Abstand E zwischen Jen beiden Umlenkspiegeln 24' und 64 bestimmt. Durch Änderung des Abstandes E bzw. durch Änderung der Länge F eines einsetzbaren Zwischenstückes 70 läßt sich der Meßbereich do und die Lage der Bezugslinie 6 unter Beibehaltung der Winkel <x, β und y nach Bedarf einstellen. Die Linie 71 ist Teil der inneren Oberfläche eines um die Meßapparatur rotierenden Hohlkörpers.

Bei Hohlkörpern mit geringen inneren Abmessungen läßt sich die Meßanordnung derart abändern, daß der Lasersender 12 seine Lage mit den Bezugsdetektoren 25 und 25' vertauscht und der Spiege¹ 24' mit einer entsprechend geänderten Schräglage eingebaut wird.

Angepaßt an den zur Verfügung stehenden Hohlraum oder an das Meßprobiem ist es auch möglich, den Lasersender 12 und den Strahlablenker 9 senkrecht zur Verbindupgsgeraden der beiden Umlenkspiegel aufzubauen. Dadurch läßt sich der Meßabstand L bei gleichen Winkeln α und β weiter reduzieren.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. EntfernungsmeQgerät mit einem als Sender arbeitenden Laser, mit einem Strahlablenker zum periodischen Ablenken des Lichtstrahls in einer Ebene, und mit einem vom Sender räumlich getrennten optischen Detektor mit einer scharf gebündelten Empfangscharakteristik entlang einer in der Ebene liegenden Visierlinie, die vom Laserstrahl getroffen wird, nach Hauptpatent 22 29 887, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zylinder (61) vorgesehen ist, dessen Achse in der Ebene liegt und eine Drehachse des Zylinders oder eines zu vermessenden Hohlkörpers bildet, daß der Laser (12) und der Detektor (17) auf der Achse des Zylinders (61) angeordnet sind, und daß auf dem Zylinder (61) der Strahlablenker (9) und zwei schräg zur Achse des Zylinders (61) und axial hintereinander angeordnete Umlenkspiegel (24', 64) befestigt sind, von Henen einer (24') dem Strahlablenker (9) zugeordnet ist und den Laserstrahl vom Zylinder (61) fortlenkt, während der andere dem Detektor (17) zugeordnete Umlenkspiegel (64) von außerhalb des Zylinders einfallendes Licht zum Detektor (17) hinlenkt.
2. Entfernungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß oer Laser (12) und der Detektor (17) in Gegensatz zum drehbaren Zylinder (61) in Ruhe gehalten sind.
3. Entfernungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser (12) und der Detektor (1/; in den Zylinder (61) integriert sind.
4. Entfernungsmeßyerät iwh einem der vorhergehenden Ansprüche, tfadijrch gekennzeichnet, daß zwei Bezugsdetektoren (25, 2") vorgesehen sind, durch welche ein Bezugszeitpunkt für den Beginn einer Ablenkperiode des Laserstrahls und die Ablenkgeschwindigkeit des Strahlablenker (9) überwachbar sind.