DE2515087C3 - Vorrichtung zur berührungslosen Bestimmung kurzer Abstände im Meßberich eines Maßbandes - Google Patents
Vorrichtung zur berührungslosen Bestimmung kurzer Abstände im Meßberich eines MaßbandesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine zur berührungslosen Bestimmung kurzer Abstände im Meßbereich eines
Maßbandes dienende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind zur Anzeige der Entfernung zwischen zwei Fahrzeugen dienende Vorrichtungen bekannt (DE-OS
23 50 686), welche einen Ultraschallsender und einen Ultraschallempfänger an dem einen Fahrzeug und einen
Ultraschallsender und Ultraschallempfänger an dem anderen Fahrzeug, oder einen Ultraschallsender vorn an
jedem Fahrzeug und einen Ultraschallempfänger hinten an jedem Fahrzeug aufweisen, so daß man mit Hilfe der
Laufzeit des Ultraschalls feststellen kann, welchen augenblicklichen Abstand die beiden Fahrzeuge voneinander
haben.
Ferner ist auch ein mil Ultraschall arbeitendes Warngerät für Kraftfahrzeuge bekannt (DE-Gm
66 02 573), um in der Fahrbahn vor dem Fahrzeug befindliche Hindernisse im Nebel erkennbar zu machen.
Hierbei sind in einem Gehäuse, welches beispielsweise an der vorderen Stoßstange des Kraftfahrzeuges
angebracht ist, nebeneinander ein Ultraschallsender und ein Ultraschallempfänger in dieselbe Richtung weisend
angeordnet. Der Sender sendet ein Dauersignal aus, welches an einem im Weg in Abständen bis zu 25 bis
75 m befindlichen Hinterniss reflektiert wird, so dab das.
reflektierte Signal am Empfänger empfangen werden kann und ein Warnsignal ausgelöst werden kann.
Außerdem ist auch eine Vorrichtung zur Messung von Abständen, Abstandsänderungen und/oder Geschwindigkeitsänderungen
zweier sich relativ zueinander bewegender Fahrzeuge bekannt (DEOS 23 35 613), wobei ebenfalls von einer Messung mit Ultraschall
Gebrauch gemacht wird. Hierbei sind an der Vorderseite des einen Fahrzeuges und an der Rückseite des
anderen Fahrzeuges jeweils ein Sender-Empfänger-Paar
in gemeinsamem Gehäuse angeordnet, wobei das vom Sender des einen Fahrzeugs abgestrahlte Signal
nach dem Empfang am Empfänger des anderen
Fahrzeugs von dessen Sender nach Veränderung der Parameter des Signals zurückgestrahlt und vom
Empfänger des ersten Fahrzeugs wieder empfangen wird.
Alle diese bekannten Vorrichtungen führen somit eine Ultraschallmessung zur Bestimmung des Abstandes
zweier Gegenstände voneinander aus, sind jedoch nicht als einfache Meßgeräte geeignet, welche einen Ersatz
für die gebräuchlichen Maßbänder bilden können, auf
denen der Abstand der beiden Gegenstände voneinander zahlenmäßig abgelesen werden kann, und welche als
kleines und einfaches Taschengerät in der Kleidung mitgeführt werden können.
Es ist jedoch eine in der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art ausgebildete Vorrichtung bekannt, welche als taschenformatige Baueinheit
ausgebildet ist und daher bequem in der Kleidung untergebracht werden kann (»industrial electronics«,
Mai 1965, Seiten 232 bis 234). Diesi bekannte Vorrichtung dient jedoch als Warngerät für Blinde, bei j?o
dem das ausgesendete Ultraschallsignal periodisch von einer hohen Ultraschallfrequenz auf eine niedrige
Ultraschallfrequenz linear geändert wird und mit dem Signal, welches an einem im Weg befindlichen Hindernis
reflektiert und von dem in dieselbe Richtung wie der Sender weisenden Empfänger empfangenen Signal
verglichen wird, so daß anhand des festgestellten Frequenzunterschiedes, der sich aufgrund der Wechselwirkung der Laufzeit des Signals und der sich ändernden
Frequenz des ausgesendeten Signals mit der Entfernung der Vorrichtung von dem Hindernis entsprechend
ändert und in einem Ohrhörer hörbar gemacht wird. Entfernung der Vorrichtung von dem Hindernis
akustisch bestimmt werden kann. Aber auch diese bekannte Vorrichtung erlaubt es noch nicht, den J5
gemessenen Meßwert zahlenmäßig abzulesen oder den Abstand zwischen zwei Meßobjekten zahlenmäßig zu
bestimmen.
Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, eine in der im Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgebildeten Art
gestaltete Vorrichtung zu schaffen, welche sich als Ersatz eines Maßbandes oder eines Zollstockes zur
berührungslosen Messung des Abstandes zweier Meßobjekte voneinander eignet und bei welchem dieser
Abstand unmittelbar zahlenmäßig abgelesen werden -r.
kann.
Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch die Merkmale im Anspruch 1.
Da erfindungsgemäß wenigstens ein Schallsender und wenigstens ein Schallempfänger in entgegengesetzter κι
Richtung weisend angeordnet sind und die zwischen diesem Sender und diesem Empfänger gemessene
Eigenlänge der Vorrichtung kompensierbar ist. können die Vorrichtung zur Messung des Abstände zweier
Meßobjekte voneinander einfach an irgendeiner Stelie r> zwischen diesen Meßobjekten gehalten und der Sender
betätigt werden, wonach von dem digitalen Anzeigefeld der von der gemessenen Laufzeit des Meßsignals
zwischen dem Sender und dem Empfänger abgeleitete Meßwert abgelesen werden kann. wi
Wenn bei der erfindungsgemäßen Lösung nur ein Sender und ein Empfänger vorgesehen sind, welche in
entgegengesetzte Richtung weisen, wird das ausgesendete Signal an dem einen Meßobjekt zu dem anderen
Meßobjekt hin reflektiert, an dem das Meßsignal erneut (>">
reflektiert wird, bis es an dem Empfänger empfangen wird. Hier durchläuft das Meßsignal zwischen dem
Sender und dem Empfänger somit einen Weg, welcher
dem Zweifachen des Absiandes der beiden Meßobjekte
voneinander, vermindert um die Eigenlänge der Vorrichtung zwischen Sender und Empfänger entspricht Hierauf ist die Laufzeitmeßeinrichtung ausgelegt, so daß der einfache Abstand der Meßobjekte
voneinander am digitalen Anzeigefeld abgelesen werden kann.
In der anderen Lösung gemäß der Erfindung, bei welcher zwei Sender-Empfänger-Paare in entgegengesetzte Richtung weisen angeordnet sind, werden zwei
Meßsignale, eines in jede Richtung, ausgesendet, so daß
jedes Signal den doppelten Abstand vom zugeordneten Sender-Empfänger-Paar bis zu dem Meßobjekt, auf
welches dieses Paar ausgerichtet ist zurückzulegen hat worauf die Laufzeitmeßeinrichtung unter Berücksichtigung der Eigenlänge zwischen den Paaren ausgelegt ist
Der Laufweg für jedes dieser Meßsignale ist daher kürzer als der bei der ersten Ausführungsform, so daß
bei der zweiten Ausführungsform bei gleicher Schalleistung der mögliche Meßbereich größer ist oder — bei
gleichem Meßbereich — die Sender auf geringere Leistung ausgelegt werden können. Diese zweite
Ausführungsform der Erfindung stellt die bevorzugte Lösung dar.
Beim obenerwähnten Stand der Technik ist es, wie angegeben, an sich bekannt einen Sender und einen
entgegengesetzt wie dieser ausgerichteten Empfänger oder zwei entgegengesetzt gerichtete Sender-Empfänger-Paare anzuordnen, wobei diese jedoch nicht
miteinander, sondern mit weiteren, ihnen entgegengerichteten Empfängern und/oder Sendern zusammenwirken. Außerdem sind diese bekannten Vorschläge nicht
auf ein digitales Meßgerät als Ersatz für einen Zollstock 'oder ein Maßband gerichtet und auch nicht in ein als
Baueinheit ausgebildetes Gerät einbezogen. Andererseits ist die Ausbildung eines mit Ultraschall·Impulssignalen arbeitenden, eine Laufzeitmeßeinrichtung aufweisenden digitalen Entfernungsmeßgerätes im Meßbereich eines Maßbandes an sich bekannt (DEOS
23 13 149). Hier sind der Sender und der Empfänger jedoch in voneinander getrennten Geräten angeordnet,
die im Abstand voneinander an den Enden der Meßstrecke aufgestellt werden. Die Laufzeitmeßeinrichtung und die digitale Anzeigeeinrichtung sind am
Sendergerät angeordnet, während das Empfängergerät zusätzlich einen Funksender aufweist, von welchem ein
beim Empfangen des Ultraschallsignals erhaltenes Funksignal an einen zusätzlichen Funkempfänger am
Sendegerät gefunkt wird, so daß die Laufzeitmeßeinrichtung abschaltet. Diese bekannte Vorrichtung ist
daher nicht in Art eines Taschengerätes als einteilige Baueinheit im taschenformatigen Gehäuse ausgebildet
und außerdem nicht geeignet, den Abstand zweier Meßobjekte voneinander bei Anordnung des Meßortes
an einer Stelle zwischen den Meßobjekten zu messen.
Als Schallsender und Schallempfänger können bekannte Schallgeber und Schalldämpfer verwendet
werden, die in Anpassung an den Zweck der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung ausgelegt sind.
Bevorzugt werden Schallsender und Schallempfänger, die verhältnismäßig klein aufgebaut sind, beispielsweise
piezoelektrisch arbeitende Bauelemente. Bei der Ausführungsform mit zwei Sender-Empfänger-Paaren können Tür jedes Paar ein gesonderter Schallsender und ein
gesonderter Schallempfänger vorgesehen sein. Bevorzugt wird jedoch ein einziges Element, welches in
bekannter Weise zuerst als Schallsender arbeitet und dann nach dem Aussenden des Signals auf Empfang
umgestellt wird und so als Schallempfänger arbeitet.
Die Laufzeitmeßeinrichlung wird jeweils in Abhängigkeit
vom Aussenden bzw. Empfangen des Signals gesteuert. Auch für die Laufzeitmeßeinrichtung können
bekannte Bauelemente verwendet werden, vorzugsweise elektronische Elemente, die insbesondere als
integrierte Schaltung zusammengefaßt werden.
Die Laufzeitmeßeinrichtung enthält insbesondere eine Frequenzuhr, d.h. eine Anordnung, die eine
konstante, stets reproduzierbare Frequenz erzeugt und ι ο welche in ihrer Freauenz an die Ausbreitungsgeschwindigkeit
des Meßsignals angepaßt ist, so daß ein Zeitmeßwert in Abhängigkeit von der Laufzeit des
Signals erhalten wird. Zur Ausbildung einer solchen Frequenzuhr können beispielsweise ein schwingender
Quarz oder eine Stimmgabel verwendet werden. Auch andere, eine reproduzierbare konstante Frequenz
abgebende Schwingungserzeuger oder Taktimpulserzeuger sind möglich. Da bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung das ausgesendete Signal die jeweilige Meßstrecke zweimal durchläuft, ist vorzugsweise die
Frequenz der Frequenzuhr derart an die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Meßsignals angepaßt, daß die
Zeitdauer für eine volle Schwingung derjenigen Zeitspanne entspricht, in welcher das Signal den
doppelten Weg der kleinsten auszuwertenden Maßeinheit zurückleg? Die Schwingungsdauer der Frequenz
uhr kann auch einem bestimmten Bruchteil oder einem bestimmten Vielfachen dieser Zeitspanne entsprechen.
Die Schwingungen der Frequenzuhr werden von einem jo auf ihre Frequenz oder einen bestimmten Bruchteil
davon ansprechenden Zähler gezählt. Durch einen solchen Zähler kann also beispielsweise jeder Schwingungsimpuls
der Frequenzuhr gezählt und durch einen entsprechenden Zahlenwert zur Anzeige gebracht
werden. Es kann auch beispielsweise jeder zweite oder dritte Schwingungsimpuls durch den Zähler gezählt
werden. Dies richtet sich im allgemeinen nach der kleinsten auszuwertenden Maßeinheit. Beispielsweise
ist es möglich, die Frequenz der Frequenzuhr so an die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Meßsignais anzupassen,
daß der Schwingungsdauer, d. h. dem zeitlichen Abstand zweier aufeinanderfolgender Schwingungsimpulse,
als kleinste Maßeinheit ein Wert von 1 mm entspricht. Dann kann die Möglichkeit geschaffen
werden, daß der Zähler entweder jeden Schwingungsimpuls oder nach entsprechender Umschaltung nur
jeden zehnten Schwingungsimpuls registriert, so daß die kleinste Maßeinheit nach der Umschaltung einem Wert
von 1 cm entspricht
Eine entsprechende Umschaltung des Meßbereich«: der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auch durch
entsprechende Änderung der Frequenz der Frequenzuhr erreicht werden.
Die Möglichkeit einer Einstellung der Frequenzuhr hinsichtlich ihrer Frequenz und/oder der Zählfrequenz
des Zählers ist auch vorteilhaft, um das erfindungsgemä-Be
Gerät an eine Änderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals anpassen zu können. Bekanntlich
ändert sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Scha'** e>o
mit der Dichte des Ausbreitungsmediums. Durch eine entsprechende Einstellmöglichkeit läßt sich hier eine
Anpassung an die Höhenlage über Meereshöhe, in welcher gemessen wird, oder an die Lufttemperatur
erreichen. *5
Bei der Ausführungsform mit zwei Sender-Empfänger-Paaren können diese gleichzeitig arbeiten, wobei
die beiden erhaltenen Meßwerte von zugeordneten Auswertgliedern registriert, beispielsweise in einen
Speicher eingelesen werden, und dann vorzugsweise selbsttätig zu einem Gesamtwert addiert und zur
Anzeige gebracht werden.
Eine einfachere Möglichkeit, die sich insbesondere für das Bestimmen der Laufzeit mittels einer Frequenzuhr
und einen Frequenzzähler eignet, besteht jedoch darin, daß der Sender des zweiten Sender-Empfänger-Paares
durch das Empfangen des Signals am Empfänger des ersten Sender-Empfänger-Paares einschaltbar ist und
die Laufzeitmeßeinrichtung in Abhängigkeit vom Einschalten des Senders des ersten Sender-Empfänger-Paares
einschaltbar und vom Empfangen des Signals am Empfänger des zweiten Sender-Empfänger-Paares
ausschaltbar sind. Hierbei kann nämlich der Zähler von demjenigen Zeitpunkt, in welchem der eine Sender das
Signal aussendet, bis zu dem Zeitpunkt, in welchem der Empfänger des anderen Sender-Empfänger-Paares das
Signal empfängt, durchlaufen. Sobald der Empfänger des einen Sender-Empfänger Paares das von dem einen
Meßobjekt reflektierte Signal empfängt, wird der Sender des anderen Sender-Empfänger-Paa res zur
Aussendung des zweiten Signals aktiviert. Wie oben bereits erwähnt, kann hierbei jedes Sender-Empfänger-Paar
aus einem einzigen elektroakustisch arbeitenden Element gebildet sein, welches von der Funktion als
Sender nach dem Aussenden des Signals auf die Funktion als Empfänger umschaltbar ist.
Damit bei einer derartigen erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher auf jeder Vorrichtungsseite ein
Sender-Empfänger-Paar vorhanden ist, auch die Möglichkeit
besteht, eine Abstandsmessung nur zu einem Meßobjekt durchzuführen, wobei der Meßwert auf
einen gehäusefesten Nullpunkt bezogen wird, sind in der bevorzugten Lösung die Auswertglieder in Abhängigkeit
vom Aussenden bzw. Empfangen des Signals am Sender und Empfänger desselben Sender-Empfänger-Paares
ein- bzw. ausschaltbar.
Die Eigenlänge der Vorrichtung, das ist der Abstand des Senders auf der einen Vorrichtungsseite vom
Empfänger auf der anderen Vorrichtungsseite, kann beispielsweise dadurch kompensierbar sein, daß der
Anfangswert des durch die Laufzeitmeßeinrichtung gemessenen Meßwertes von Null verschieden ist, d. h.
daß beispielsweise ein verwendeter Zähler für den Zählvorgang nicht beim Wert Null zu zählen anfängt,
sondern bei einem Wert, welcher der Hälfte der zu kompensierenden Eigenlänge entspricht Es können
auch entsprechend an die Eigenlänge angepaßte Verzögerungsglieder vorgesehen werden, welche das
empfangene Signal entsprechend verzögert weitergeben, so daß beispielsweise der Zähler nach dem
Empfangen des Meßsignals entsprechend nachläuft. Solche Verzögerungsglieder können für die Obergabe
des Signals vom Empfänger des einen Sender-Empfänger-Paares an den Sender des anderen Paares und/oder
für die Obergabe des Signals vom Empfänger des einen
oder anderen Paares an eine den Auswertvorgang beendende Abschalteinrichtung vorgesehen werden.
Zusätzlich sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzugsweise Einstellhilfen zur Ausrichtung der
Vorrichtung auf eine bestimmte Meßstelle an den Meßobjekten vorgesehen. Beispielsweise können hierzu
entsprechende, mit einem Fadenkreuz versehene Sucher vorgesehen sein. Da es in Anpassung an den
erfmdungsgemäßen Verwendungszweck meist darauf ankommt, daß die Senderichtung bzw. Empfangsrichtung
im wesentlichen senkrecht zur Erstrecknng eines
Meßobjektes verlaufen, beispielsweise senkrecht zu einer das Meßobjekt bildenden Wand, und da in den
meisten Anwendungsfällen das Meßobjekt vertikal oder horizontal verläuft, sind an der erfindungsgemäßen
Vorrichtung bevorzugt außerdem Justiervorrichtungen, wie eine Setzwaage, zur Einstellung der Vorrichtung mit
der Sender-Empfänger-Anordnung gegenüber der Horizontalen und/oder Vertikalen angeordnet. Es kann
beispielsweise also eine Wasserwaage oder eine Bleiwaage vorgesehen sein. Wenn die Vorrichtung
geeignet sein soll, in einem bestimmten Winkel zur Horizontalen oder zur Vertikalen zu messen, können die
Justiervorrichtungen in an sich bekannter Weise auf den entsprechenden Neigungswinkel einstellbar sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Gehäuse außerdem ein Taschenrechner untergebracht,
in den das Meßergebnis eingebbar ist. Dieser Taschenrechner kann die Auswertung des Meßergebnisses
übernehmen. Zusätzlich können mit einem derartigen elektronischen Taschenrechner die üblichen Rechenoperationen
durchgeführt und zur Anzeige gebracht werden. Außerdem bietet die Einbeziehung eines
elektronischen Taschenrechners in die erfindungsgemäße Abstandsmeßvorrichtung auch die Möglichkeit, das
Meßergebnis in gewünschten Rechenoperationen weiter zu verarbeiten. Hierzu ist vorzugsweise ein Speicher
vorgesehen, der im Rechner bereits vorhanden ist oder zusätzlich geschaffen wird und in welchem das von der
Abstandsmeßvorrichtung erhaltene Meßergebnis gespeichert wird, so daß es während einer gewünschten
Rechenoperation aus dem Speicher abgerufen und verarbeitet werden kann.
Die Einzelheiten bevorzugter Ausführungsbcispiele der Erfindung sind aus der schematischen Zeichnung
ersichtlich und werden im folgenden beschrieben. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung, welche die Messung des Abstandes zwischen zwei einander
gegenüberstehenden Meßobjekten ermöglicht,
F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung, in welche ein üblicher elektronischer Taschenrechner in gemeinsamem Gehäuse
einbezogen ist,
F i g. 3 ein Schaltschema für die verwendete Laufzeitenmeßeinrichtung,
beispielsweise für eine Vorrichtung nach F i g. 1. und
Fig.4 ein Schaltschema für die Auswertglieder, beispielsweise für eine Vorrichtung nach F i g. 2.
Aus F i g. 1 ist eine Abstandsmeßvorrichtung 1 zur Messung des Abstandes zwischen zwei parallelen,
einander gegenüberstehenden, strichpunktiert eingezeichneten Meßobjekten 2 und 3 ersichtlich. F i g. i zeigt
eine Draufsicht von außen auf die Vorrichtung 1. In einem flachen rechteckigen Gehäuse 4 im Westentaschenformat
sind ein Schallsender 5 und ein Schallempfänger 6 untergebracht, die in entgegengesetzte
Richtung weisend an den beiden langen Schmalseiten des Gehäuses 4 münden. Ferner sind am Gehäuse 4 zwei
entsprechend dem Sender 5 bzw. Empfänger 6 ausgerichtete Sucher 7 zur Ausrichtung der Vorrichtung
auf die Meßobjekte ausgebildet. Die Sucher 7 sind, wie
in der Zeichnung angedeutet aus mit einem Fadenkreuz markierten schräggestellten Spiegeln und ggf. einer
vorgeschalteten linse gebildet Weiter ist an dem Gehäuse eine Setzwaage 8 zur Einstellung der
Vorrichtung auf die Horizontale angeordnet Als Setzwaage kann beispielsweise eine Wasser- oder
Bleiwaage verwendet werden. Schließlich sind am Gehäuse noch ein Hauptschalter 9, eine Meßlaste 10
und ein mehrstelliges Anzeigefeld 11 untergebracht.
Nach Einschalten des Hauptschalters 9 und Niederdrücken der Meßtaste 10 wird durch den Schallsender 5
zur einen Gehäuseseite hin auf das dort befindliche Meßobjekt 2 ein Ultraschallsignal gebündelt ausgesendet,
wie durch gestrichelte Linien und Pfeile angedeutet. Wie durch die strichpunktierten Linien und Pfeile weiter
ersichtlich, wird das Signal am Meßobjekt 2 zum
ίο gegenüberstehenden Meßobjekt 3 hin reflektiert und
dort erneut zurückgeworfen. Durch den auf der anderen Gehäuseseite angeordneten Empfänger 6, der zum
Meßobjekt 3 hinweist, wird die Reflexion empfangen. Während der Laufzeit des Signals zählt ein im Gehäuse
untergebrachter Zähler die Schwingungszahl einer ebenfalls im Gehäuse 4 untergebrachten Frequenzuhr,
beginnend mit dem Aussenden des Signals am Schallsender 5 und endend mit dem Empfangen des
Signals am Empfänger 6. Der Zählwert wird auf dem Anzeigefeld 11 zur Anzeige gebracht. Da das Signal
vom Sender 5 über die Meßobjekte 2 und 3 zum Empfänger 6 den doppelten Abstand zwischen den
Meßobjekten 2 und 3 zurücklegt, ist die Frequenzuhr in ihrer Schwingungszahl so geeicht, daß der zeitliche
Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schwingungsimpulsen, d. h. die Schwingungsdauer der Frequenzuhr,
der doppelten kleinsten Maßeinheit entspricht, die vom Zähler gezählt wird. Beträgt beispielsweise
die Maßeinheit 1 mm, dann entspricht die Schwingungsdauer der Schwingungen der Frequenzuhr
derjenigen Zeitspanne, in welcher das Signal 2 mm zurücklegt, wobei der Zähler den Zahlenwert 1 zur
Anzeige bringt. Damit die Eigenlänge der Vorrichtung, d. h. die Strecke zwischen dem Punkt, an welchem das
Signal den Schallsender 5 verläßt, bis zu demjenigen Punkt, an welchem das Restsignal auf den Schallempfänger
6 auftrifft, ebenfalls berücksichtigt wird, kann dem Schallempfänger 6 ein Zeitverzögerungsglied
nachgeschaltet sein, welches bewirkt, daß der mit dem Aussenden des Signals am Schallsender eingeschaltete
Zähler um einen Zahlenwert nach dem Empfangen des Signals am Empfänger nachläuft welcher der Hälfte
dieser Eigenlänge entspricht. Es kann auch der Zähler mit dem Aussenden des Signals bei einem Anfangswert
beginnen zu zählen, welcher die halbe Eigenlänge repräsentiert.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 ist in die Vorrichtung 1 mit einem üblichen elektronischen
Taschenrechner kombiniert der ebenfalls in dem Gehäuse 4 untergebracht ist. Dies ist durch die aus
Fig.2 ersichtlichen Rechentasten 12 angedeutet. Der Rechner umfaßt einen Speieher, in welchen da»
Abstandsmeßergebnis eingelesen werden kann und aus welchem es wahlweise im Verlauf einer Rechenoperation
abgerufen werden kann. Hierbei zählt also der Zähler in den Speicher. Es kann auch ein gesonderter
Speicher dafür vorgesehen sein.
Bei der Vorrichtung gemäß Fig.2 sind anstelle des
Schallsenders 5 auf der einen Schmalseite des Gehäuses und des Schallempfängers 6 auf der anderen Schmalseite
des Gehäuses wie in F i g. 1, an jeder Schmalseite des Gehäuses in entgegengesetzte Richtungen weisende
Sender-Empfänger-Paare 13 und 14 vorgesehen, die jeweils aus einem Schallsender und einem Schallemp-
fänger bestehen. Hierbei können der Schallsender und der Schallempfänger gesonderte Bauteile sein. Sie
können jedoch auch durch dasselbe Bauteil gebildet sein, wobei es nach dem Aussenden des Signals auf
Empfang zur Ausbildung des Empfängers umgestellt wird. Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach Fig. 2
entspricht im wesentlichen der der Vorrichtung aus Fig. I. Jedoch wird das jeweils ausgesendete Signal nur
einmal am zugeordneten Meßobjekt reflektiert und dann unmittelbar vom zugeordneten Empfänger empfangen.
Es werden somit insgesamt zwei Signaie zur Messung des Abstandes zwischen zwei Meßobjekten
von der Vorrichtung ausgesendet und nach der Reflektion empfangen. Die Laufzeit des Signals kann
hierbei für jedes Signal gesondert bestimmt werden, wonach die beiden erhaltenen Meßergebnisse zu einem
Gesamtwert zusammengefaßt werden. Dies erfordert zwei entsprechende Laufzeitmeßvorrichtungen. Durch
Anordnen entsprechender Speicher ist es möglich, beide Teilergebnisse gesondert zu speichern und später
wahlweise abzurufen. Hierdurch ist die Vorrichtung nicht auf die Messung des Abstandes zwischen zwei
Objekten beschränkt, sondern sie kann auch zur Messung des Abstandes der Vorrichtung von einem
einzigen Meßobjekt verwendet werden, wobei der Abstand auf einen gehäusefesten Nullpunkt bezogen
wird. Bei einer derartigen Vorrichtung mit gesonderten Zeitlaufmeßeinrichtungen für jedes Sender-Empfänger-Paar
13, 14 können somit die Signale gleichzeitig oder auch nacheinander ausgesendet werden.
Es ist jedoch auch möglich, mit einer einzigen Laufzeitmeßeinrichtung für beide Meßsignale auszukommen.
Dann werden die beiden Signale nacheinander ausgesendet, wobei z. B. ein Zähler mit dem Zählen
beginnt, wenn das erste Signal am Sender des einen Sender-Empfänger-Paares ausgesendet wird. Sobald
der F.mpfänger dieses Sender-Empfänger-Paares das reflektierte Signal erhält, wird es vorzugsweise durch
entsprechende Verzögerungsglieder zur Kompensation der Eigenlänge verzögert an den Sender des anderen
Sender-Empfänger-Paares übergeben, wobei der Zähler weiterläuft. Sobald dann das Signal nach der Reflektion
am zweiten Meßobjekt vom Empfänger des zweiten Sender-Empfänger-Paares empfangen wird, ist der
Zählvorgang für den Zähler beendet und das Gesamt meßergebnis wird unmittelbar erhalten. Auch bei einer
derartigen Ausführung ist eine Abstandsmessung zwischen einem einzigen Meßobjekt und einem
gehäusefesten Bezugspunkt der Vorrichtung möglich, wenn das Signal nach dem Empfangen durch den
Empfänger des dem Meßobjekt zugeordneten Sender-Empfänger-Paares nicht auf das andere Sender-Empfänger-Paar
übergeben wird, sondern der Zähler, möglicherweise durch zugeordnete Verzögerungsglieder
entsprechend verzögert, abgeschaltet wird, sobald das Signal am enten Sender-Empfänger-Paar wieder
ankommt.
Aus F i g. 3 ist ein Schaltschema für die Auswertglieder zur Bestimmung der Laufzeit des Signals ersichtlich.
Gezeigt sind hier zwar ein Schallsender 5 und ein Schallempfänger 6, die zur selben Vorrichtungsseite hin
ausgerichtet sind. Das Schaltprinzip ist jedoch dasselbe
wie für eine Vorrichtung entsprechend Fig. 1. bei welcher der Schallsender und der Schallempfänger in
entgegengesetzte Richtungen weisend angeordnet sind. Wie aus dem Schaltschema nach F i g. 3 ersichtlich, wird
das Signal nach Betätigen der Meßtaste 10 vom Schallsender 5 zu dem Meßobjekt 2 oder 3 hin
ausgesendet von dort reflektiert und vom Schallempfänger 6 empfangen. Beispielsweise wird der Schallsender
5, welcher in einem Frequenzbereich von 30 Kiloherz arbeitet, durch einen Stellsprung, der etwa V2
Sekunde anstehen bleibt, durch Betätigen der Meßtaste 10 in Betrieb gesetzt. Zusätzlich hat der Sender einen
logischen Ausgang, der das Stellsignal auf den einen Eingang eines ODER-Gliedes 15 gibt. Der Ausgang
dieses ODER-Gliedes 15 geht auf den statischen Eingang eines Flipp-Flopps 16, welches von logisch Null
auf logisch Eins umstellt und seinen Ausgang Q auf den einen Eingang einer Torschaltung 17 geschaltet, deren
Ausgang auf einen Zähler 18 geht. Eine Frequenzuhr 19
ίο liegt mit ihrem Ausgang am anderen Eingang der
Torschaltung 17 an. Der Ausgang des Empfängers 6 ist auf den anderen Eingang des ODER-Gliedes 15
geschaltet.
Sobald somit das Flipp-Flopp 16 über die Torschaltung
17 den Zähler 18 aktiviert, was gleichzeitig mit dem Aussenden des Signals am Schallsender 5 stattfindet,
beginnt der Zähler 18 zu zählen. Wird dann das vom Meßobjekt 2, 3 reflektierte Signal am Empfänger 6
empfangen, wird von dessen Ausgang ein Signal mit dem Wert logisch 1 auf den anderen Eingang des
ODER-Gliedes 15 gegeben, wodurch das Flipp-Flopp 16 kippt, das Tor 17 schließt und der Zähler seinen
Zählvorgang beendet.
Die Frequenzuhr 19 kann beispielsweise so eingetrimmt sein, daß einer Laufzeit des Signals über eine
Strecke von 2 m 1000 Schwingungsimpulse der Frequenzuhr 19 entsprechen, die vom Zähler gezählt
werden. Da das Signal vom Sender 5 über das Meßobjekt 2, 3 zum Empfänger 6 den doppelten
Meßweg zurücklegt, wird somit vom Zähler bei einem Abstand der Vorrichtung vom Meßobjekt 2, 3 von 1 m
entsprechend der Zahlenwert 1000 /ur Anzeige gebracht.
F i g. 4 zeigt ein Schaltschema für zwei Sender 51,2
und zwei Empfänger £1, 2 entsprechend der Ausführungsform nach F i g. 2. Aus dem Schaltschema nach
F i g. 4 ist ein elektronischer Schalter 20 ersichtlich, der aus zwei Nand-Gliedern /Cl und /C 3 besteht. Jeweils
der eine Eingang der Nand-Glieder geht an den negierten Ausgang des jeweils anderen Nand-Gliedes.
Der andere Eingang des einen Nand-Gliedes IC I geht zur Meßtaste 10. Ein zweiter Eingang des Nand-Gliedes
ICi geht an den Ausgang eines weiteren Nand-Gliedes IC2, dessen einer Eingang zum einen Empfänger El
ΐϊ geht und dessen anderer Eingang auf logisch L gesetzt
ist. Ein dritter Eingang des zweiten Nand-Gliedes /C3 geht auf einen Eingang eines weiteren Nand-Gliedes
/ClO, welches mit einem fünften Nand-Glied /C8 zu einem elektronischen Schalter 21 zusammegefaßt ist.
so welcher im Aufbau dem elektronischen Schalter 20 entspricht und dem zweiten Empfänger E2 zugeordnet
ist.
Beim Niederdrücken der Meßtaste 10 schaltet der elektronische Schalter 20, so daß über das von dessen
Nand-Glied /C3 kommende Signal über ein weiteres Nand-Glied /C4 der Sender S 2 in Betrieb gesetzt wird.
Gleichzeitig wird über das vom Nand-Glied /Cl des elektronischen Schalters 20 kommende Ausgangssignal
eine Torschaltung /C5 geöffnet welche die Frequenz
ω von einer Frequenzuhr 19 über das Nand-Glied /C7 in
den Zähler 18 durchläßt Wird das vom Sender S 2 ausgesendete Signal am Empfänger Ei empfangen,
wird über das Nand-Glied /C2 der elektronische Schalter 20 gekippt was gleichzeitig das Einschalten des
elektronischen Schalters 21 bewirkt so daß durch diesen über ein Negationsglied /C9 der andere Sender S1 in
Betrieb gesetzt wird und gleichzeitig die Torschaltung 7C6 öffnet welche nun die Frequenz der Frequenzuhr
19 über das Nand-Glied IC7 in den Zähler 18 hineinläßt.
Beim Empfang des zweiten Signals am Empfänger £2 schaltet der elektronische Schalter 21 wieder in die
Ausgangsstellung um, wodurch die Torschaltung IC6 geschlossen wird und der Zähler 18 aufhört zu zählen.
Das vom Zähler 18 zur Anzeige gebrachte Meßergebnis steht damit fest.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (14)
1. Zur berührungslosen Bestimmung kurzer Abstände im Meßbereich eines Maßbandes dienende
Vorrichtung, die als tragbare Baueinheit mit taschenformatigem Gehäuse ausgebildet ist. mit
einem im Ultra- oder Hyperschallbereich arbeitenden, ein Meßsignal aussendenden Schallsender und
einem das Meßsignal empfangenden Schallempfänger und mit einer mit dem Sender und dem
Empfänger zusammenwirkenden Meßeinrichtung mit einer zugehörigen Anzeigeeinrichtung, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schsillsender
(5) und der Schallempfänger (6) oder zwei Sender-Empfänger-Paare (S 1. EI; 52. E 2; 13.14) in
entgegengesetzte Richtung weisend angeordnet sind und daß die Meßeinrichtung eine Laufzestmeßeinrichtung
(18, 19) ist und die digital arbeitende Anzeigeeinrichtung ein mehrstelliges Anzeigefeid
(11) am Gehäuse (4) aufweist, wobei die zwischen
dem Sender (S) und dem Empfänger (6) bzw. zwischen den Paaren (13,14) bestehende Eigenlänge
der Vorrichtung für die Auswertung der Laufzeit des Meßsignals kompensiert ist
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet,
daß bei Anordnung zweier Sender-Empfänger-Paare (13, 14) deren Schallsender nach dem
Aussenden des Signals auf Empfang umschaltbar sind
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch J<
> gekennzeichnet, daß die Laufzeitmeßeinrichtung einen auf die Freqenz einer als Taktgeber dien«nden
Frequenzuhr (19) oder auf einen bestimmten Bruchteil dieser Frequenz ansprechenden Zähler
(18) aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz einstellbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzuhr (19) in ihrer
Frequenz und/oder der Zähler (18j in deiner ■»»
Zählfrequenz zur Änderung des Meßbereichs verstellbar ist bzw. sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung zweier
Sender-Empfänger-Paare (13, 14) der Sender des « zweiten Paares (14) durch den Empfang des Signals
am Empfänger des ersten Paares (13) einschaltbar ist und die Laufzeitmeßeinrichtung (18, 19) in Abhängigkeit
vom Einschalten des Senders des ersten Paares (13) einschaltbar und vom Empfangen des r>
<> Signals am Empfänger des zweiten Paares (14) ausschaltbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung zweier
Sender-Empfänger-Paare (13, 14) die LaufzeHmeU- «
einrichtung (18,19) in Abhängigkeit vom Aussenden und Empfangen des Signals am Sender und
Empfänger desselben Paares ein- bzw. ausschaltbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche i bis 7, h"
dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation der Eigenlänge der Vorrichtung der Anfangswert des
durch die Laufzeitmeßeinrichtung (18, 19) gemessenen Meßwertes von Null verschieden ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, *>r>
dadurch gekennzeichnet, daß die Laufzeitmeßeinrichtung (18, 19) die Eigenlänge der Vorrichtung
kompensierende Verzögerungsglieder erfaßt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9. dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (4)
Justiervorrichtungen, wie eine Setzwaage (8), zur
Einstellung der Sender-Empfänger-Anordnung gegenüber der Horizontalen und/oder Vertikalen
angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (4)
außerdem ein Taschenrechner untergebracht ist in den das Meßergebnis eingebbar ist
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicher vorgesehen ist in
welchen das Meßergebnis einspeicherbar und aus welchem das Meßergebnis in den Taschenrechner
abruf bar ist
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß bei Anordnung zweier Sender-Empfänger-Paare (13, 14) diesen jeweils eine
Laufzeiteinrichtung zugeordnet ist und deren Teilmeßergebnisse addierbar sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet daß die Teilmeßergebnisse gesondert in einen Speicher einspeicherbar und aus
diesem gesondert in die Anzeigeeinrichtung abrufbar sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752515087 DE2515087C3 (de) | 1975-04-07 | 1975-04-07 | Vorrichtung zur berührungslosen Bestimmung kurzer Abstände im Meßberich eines Maßbandes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752515087 DE2515087C3 (de) | 1975-04-07 | 1975-04-07 | Vorrichtung zur berührungslosen Bestimmung kurzer Abstände im Meßberich eines Maßbandes |
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DE2515087A1 DE2515087A1 (de) | 1976-10-14 |
DE2515087B2 DE2515087B2 (de) | 1979-03-01 |
DE2515087C3 true DE2515087C3 (de) | 1979-10-18 |
Family
ID=5943240
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19752515087 Expired DE2515087C3 (de) | 1975-04-07 | 1975-04-07 | Vorrichtung zur berührungslosen Bestimmung kurzer Abstände im Meßberich eines Maßbandes |
Country Status (1)
Country | Link |
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JPS57500304A (de) * | 1980-02-22 | 1982-02-18 | ||
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DE10342171A1 (de) * | 2003-09-12 | 2005-04-14 | Brodersen, Jens P., Dr.med. | Vorrichtung zur Abstandsmessung zwischen einander gegenüberliegenden Flächen |
-
1975
- 1975-04-07 DE DE19752515087 patent/DE2515087C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
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