DE2526753B2 - Verfahren und Anordnung zur Deformationsmessung großer Objekte durch Laserstrahlreflexion - Google Patents

Verfahren und Anordnung zur Deformationsmessung großer Objekte durch Laserstrahlreflexion

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DE2526753B2 DE2526753A DE2526753A DE2526753B2 DE 2526753 B2 DE2526753 B2 DE 2526753B2 DE 2526753 A DE2526753 A DE 2526753A DE 2526753 A DE2526753 A DE 2526753A DE 2526753 B2 DE2526753 B2 DE 2526753B2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Messung der Deformationen großer Objekte,deren Oberfläche mit reflektierenden Meßflekken versehen ist, mittels eines Laserstrahles, der von einem ersten Punkt aus über die Oberfläche zeilenweise abgelenkt und nach seiner Reflexion an den Meßflecken an einem zweiten Punkt empfangen wird, bei dem die beiden während des Auftreffens auf einen Meßflcck erreichten, zueinander senkrechten Ablenkwinkel des Laserstrahls und die Laufzeit eines über diesen Meßfleck übertragenenen Lichtimpulses zwischen den beiden Punkten gemessen und aus den Meßwerten die Positionen der Meßflecken relativ zu einem Punkt errechnet werden.
Meßverfahren und -anordnungen dieser Art werden in der Meteorologie, aber auch zur Überprüfung belasteter Brücken, Staumauern und Gebäude z. B. infolge des Windeinflusses, sowie der Einwirkung der Sonnenstrahlung auf Antennenspiegel, Felsen oder Gletscher oder auch beim Arbeiten mit Erdsatelliten angewendet.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift Nr. 21 13 522 ist ein Verfahren zum schnellen, berührungsfreien Messen des Profiles einer Oberfläche bekannt bei dem der von einem Sender ausgehende Laserstrahl mit Hilfe eines oberhalb der zu vermessenden Oberfläche angeordneten akusto-optischen Lichtablenkers zeilenweise längs der Oberfläche abgelenkt und an dieser reflektiert wird; das reflektierte Licht wird dann von einer in einem vorgegebenen Abstand über der Oberfläche angeordneten ausblendenden und fokussierenden Optik aufgefangen und auf einen Detektor geworfen. Aus den Abstrahl- und Empfangswinkeln und/oder den Laufzeiten des Laserstrahles zwischen dem Sender und Empfänger wird dann unmittelbar das Oberflächenprofil elektronisch ermittelt. Bei einer Ausführungsform der Meßanordnung werden die Positionen von Meßflecken an der Oberfläche eines Objektes als Abstände von einer Linie ermittelt, die zugleich den einen Schenkel des Ablenkwinkels des
gesendeten Laserstrahls bildet, so daß alle Positionen der MeOFIecken auf den Scheitel dieser Ablenkwinkel bezogen sind, der in die Apertur des dem Sender nachgeschalteten Teleskops gelegt ist.
In dieser deutschen Offenlegungsschrift Nr. 21 13 522 ist ferner auf eine laufende Ermittlung der Standhöhen bei rechnergesteuerten Fertigungsprozessen hingewiesen, bei der das zuvor bezeichnete Meßverfahren mehrfach wiederholt ablaufen solL Eine Standhöhenänderung einer Flüssigkeit stellt jedoch normalerweise keine Profiländerung dar, da die meisten Flüssigkeiten nach einer Änderung ihrer Standhöhe unter dem Einfluß der Schwerkraft wieder ihr ursprüngliches Profil einnehmen.
Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, von dem die Änderung des Profiles der Oberfläche eines Objektes innerhalb einer angemessenen Zeitspanne erfaßt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Positionen der Meßflecken relativ zu einem in der Oberfläche des Objektes liegenden, wieder.mffindbaren Referenzpunkt als Abstände von diesem Referenzpunkt errechnet werden, daß nach der Deformation der Laserstrahl von einem dritten, weiteren Punkt ein zweites Mal über die Oberfläche des Objektes zeilenweise abgelenkt und nach seiner Reflexion an den Meßflecken an einem vierten Punkt empfangen wird und während dieser zweiten Übertragung des Laserstrahles die beiden beim Auftreffen auf einen Meßfleck erreichten, zueinander senkrechten Ablenkwinkel und die Laufzeit des über diesen Meßfleck übertragenen Lichtimpulses zwischen den dritten und vierten Punkten gemessen und aus den gewonnenen Meßwerten die neuen Positionen der Meßflecken als Abstände zu dem Referenzpunkt errechnet werden, und daß durch einen Vergleich der beiden errechneten Abstände der absolute Wert der Deformation als Koordinatendifferenz ermittelt wird.
Bei diesem Meßverfahren arbeitet die zugehörige Anordnung unabhängig von der Gestalt der Oberfläche des Objektes, von der Entfernung zwischen der Mcßstelle und dem Objekt, sowie unabhängig von der relativen Position der Meßstelle zum Objekt, wobei eine Genauigkeit in der Größenordnung von Bruchteilen eines Millimeters erzielbar ist. Es lassen sich sogar absolute Meßwerte in den drei räumlichen Koordinatenrichtungen gewinnen.
Wegen dieser Vorteile kann die Meßanordnung so konstruiert werden, daß sie mobil und jederzeit einsatzbereit ist, ohne daß den Messungen störende Vorbereitunf sarbeiten vorauszugehen brauchen.
Mehrere Ausführungsbeispiele für die Meßanordnung gemäß der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.
F i g. 1 zeigt eine erste Variante einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Vermessung eines Objektes mit Sirahlablenksystem und Distanzmessung,
F i g. 2 zeigt eine zweite Variante einer et findungsgemäßen Anordnung zur Vermesseung der Deformation eines großen Objektes mit einer Fernsehkamera und einem Strahlablenksystem in Stereoanordnung,
F i g. 3 zeigt eine dritte Variante einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Vermessung eines Objektes mit einem Fächer von Laserstrahlen und zwei Fernsehkameras in Stereoanordnung,
F i g. 4 zeigt eine vierte v.ariante einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einem Fächer von Laserstrahlen und einer holographischen Kamera,
Fig.5 zeigt in Form eines Blockschalfbildes eine Variante einer erfindungsgemäßen Auswertelektronik für die Distanzmessung in der Anordnung nach Fig. 1,
Fig.6 zeigt in Form eines Blockschaltbildes eine
ί Variante einer erfindungsgemäßen Auswertelektronik für die Distanzmessung mittels eines Pulszuges in einer Anordnung nach F i g. 1,
F i g. 7 zeigt die für die Auswertung der in F i g. 2 dargestellten Variante notwendigen Größen.
κι Man erkennt in Fig. 1 eine Oberfläche 1 eines Objektes, die mit mehreren diffus reflektierenden Meßflecken 2 versehen ist. Wie weiter unten beschrieben, hängt die Größe der Meßflecken von der geforderten Meßgenauigkeit ab. Diese Oberfläche 1
ΐϊ wird durch einen Laserstrahl 3 abgetastet, der von einem Laser 4 erzeugt wird und unter anderem eine Optik 5 zur Fokussierung oder Kollominierung des Strahls und ein Strahlablenksystem 6 passiert An den Flecken 2 wird der Strahl 3 diffus reflektiert, wodurch zumindest ein Teil des Laserstrahls 3 u's Strahl 3' auf einen Detektor 7 gestreut wird.
Um eine elektronische Auswertung der Meßergebnisse vornehmen zu können, wird in der Anordnung gemäß Fig. 1 noch ein Strahlteiler 11, ein Detektor 10, ein elektronischer Zähler 8 und ein Auswertcomputer 9 benötigt Deren gegenseitiges Zusammenspiel wird weiter unten erläutert.
Es ist bekannt, daß wenn die relative Position des Strahlablenksystems 6 gegenüber dem Detektor 7
in festgelegt und unveränderlich ist der relative Standort eines jeden Fleckes 2 gegenüber der Position des Detektors 7 mittels der Winkel λ und γ, und dem Zeitintervall ii zwischen Aussendung eines Lichtimpulses im Strahlablenksystem 6 und dem Empfang
Γι desselben im Detektor 7, bestimmt werden kann.
Wenn nun gemäß der Erfindung ein beliebiger Fleck 2o als Referenzpunkt mit den Koordinaten x=0; y=0 und z=0 festgelegt und mit einer logischen Struktur versehen wird, können die räumlichen Koordinaten sämtlicher Flecke 2| bis 2„ in bezug auf den Referenzfleck 2o bestimmt werden. Dadurch läßt sich durch einmaliges Abtasten sämtlicher Flecke 2 ein räumliches Bild der Oberfläche 1 zum Zeitpunkt Ti mittels Zahlenwerten erstellen. Die dabei ermittelten Koordi-
<r> naten der einzelnen Flecke 2 werden vorzugsweise mit Hilfe eines Computers 9 erfaßt odert oder mit Hilfe eines (in der Zeichnung nicht dargestellten) Druckers herausgeschrieben.
Um die Deformation oder die Bewegung einzelner
><> Flecke 2 auf der Oberfläche 1 zu bestimmen, werden zu einem Zeitpunkt T2 wiederum alle Flecke 2 abgetastet und ihre relative Position zum Referenzfleck 20 bestimmt und diese Werte mit den im Zeitpunkt T\ ermittelten Koordinatenwerten verglichen.
r,5 Wenn gemäß der Erfindung der Referenzflec* 2o sich derart von den Meßflecken 2| bis 2„ unterscheidet, daß der Detektor 7 ihn unfehlbar als solchen erkennt, ist es unwesentlich, ob d'e beiden Messungen zu den Zeitpunkten 71 und T7 von derselben Stelle im Raum aus vorgenommen werden oder nicht, da der Computer 9 die ermittelten Koordinatenwerte jederzeit aut das vorgegebene Koordinatennetz x; y; ζ mit dem Nullpunkt 2ozurückführen kann.
Dabei ist vorzugsweise darauf zu achten, daß die Koordinatenachsen χ und y parallel zu den beiden Drehachsen (<x und γ)den Strahlablenksystems 6 stehen, um eine vereinfachte Auswertung ohne Korrekturfaktoren zu erhalten. Als Koordinatenachse ζ wird die
Verbindungslinie Rcferen/fleck 2o — Strahlablenkerheit 6 festgelegt.
Der Fachmann erkennt leicht, daß die Verschiebung eines jeden Fleckes 2 bei der Messung im Zeitpunkt T2 gegenüber der Messung im Zeitpunkt T\ in absoluten Werten für die drei Koordinatenachsen x;y; 7. bestimmt werden kann. Dies aufgrund der für jeden Fleck 2 zwischen der ersten und der zweiten Messung ermittelten Differenz der Winkelwerte « und γ und dem Zeitintervall In, das in der Praxis vorteilhafterweise mittels einer Laufzeitmessung /wischen ausgesendetem und empfangenem Signal oder Lichtimpuls bestimmt wird.
Die da/u benötigte Elektronik ist in F- i g. b dargestellt. Die Distanzmessung kann aber auch mittels einer Phasenmessung durchgeführt werden, wozu eine Elektronik gemäß F-" i g. 5 notwendig ist. Die Arbeitsweise dieser zwei Sciiaiiungen isi weiici linien uesciniubeti.
Für die drei Koordinatenrichtungen x; y und ζ errechnen sich die absoluten Verschiebungen Δχ;Δ} und /Iz für jeden Fleck 2 anhand der Formeln:
Iv2n = A2n(T1) - V2n(T2), I2n(T1
wobei ^2n(T2
und - -.(T1)SiIi \2 n( / ι )
^2n(T2) = rn(T2) sin \ 2 n\ I 2 )
Iv2n = V2n(T1)- V2n(T2)
V2n(T,) = ^n(T1)SJn 72n(T,)cos
V2n(T2) = r„(T2)sin Z2n(T2)COS
T2) = ^(T2)COSi2n(T2)COSz2n(T2)
ri! = Ablenkwinkcl \ des Fleckes 2„ im Zeitpunkt T1
r[) = Ablenkwinkel ζ des Fleckes 2„ im Zeitpunkt T, ·*>
r x) = Laufzeit des Meßsignals in Sekunden zwischen Ablenksystem 6 und Detektor 7 im Zeitpunkt T1
V)
c = Lichtgeschwindigkeit.
In der Praxis kann die Anordnung nach Fig. 1 beispielsweise aus folgenden Elementen aufgebaut werden:
— ali Laser 4 ein Modell 164-10 Ionen-Laser von Spectra Physics (eingetragenes Warenzeichen) mit einer Modell 365 Intrakavitäts-Moduiation mit folgenden Daten: Wellenlänge λ=0,5 μ; Strahl- μ struktur TEMoo-Mode; mittlere Leistung« 1 W; Pulsdauer 15 ns; Pulsanstiegsdauer 5 ns und Pulsfrequenz 20 MHz;
— als Strahlablenksystem 6 ein System mit folgenden Eigenschaften: maximaler Abienkwinkei ±0,14 rad; Winkelauflösung ±0,14 mrad und einer Ablenkgrenzfrequenz von 600 Hz; LIMO Staxy 240011 von Lasag;
- als Detektor 7 typischerweise ein phasenempfindlicher Detektor der Art ITL Type HSD 1850 Instrument Technology Ltd, mit folgenden Eigenschaften: Auflösungsvermögen bei 20MHz Pulsfrequenz und 5 ns Anstiegszeit: = 10-': Detektorfläche = 18 mm 0 = 2,5 cm2; Empfindlichkeil 40 mA/w (Modell), wobei bei einer Distanz Ablenksystem —Objekt von 10 m die Brennweite der Detektorlinse ca. 10 cm und die Öffnung F/2 beträgt:
- als /ahlcr 8 ein Hewlett Packard HP 4 355 Λ oder ein IIP 5345 A; Zähler mit einer zeitlichen Auflösung von 2 ps bei einer Rcpctitionsfrequcn/ von <500 MHz:
- als Detektor JO ein dem Detektor 7 identischer Bauteil;
- als Strahlteilcr M ein LIMO StTI Nr. 24007 der LiisHg SA;
- und als Computer 9 ein beliebiger handelsüblicher Rechner.
Eine Anordnung, die aus obigen Teilen besteht, hat eine Auflösung, die es gestattet, auf 10 m einen Fleck 2 eines Durchmessers von ca. 1 mm zu identifizieren und in allen drei Koordinatenrichtungen auf I mm genau auszumessen. Die Mcßdaucr betrag» dabei bei einer Ablenkfr< .,i.enz von 600 Hz ca. 1,6 s pro m2 abgetastete Fläche.
Die hiervor erwähnte Elektronik zur Bestimmung der Distanz Refcrcnzfleck 2o — Strjhlablenkeinheit 6 mittels einer Phasenmessung ist in Form eines Blockschaltbildes in Fig. 5 dargestellt. Darin erkennt man einen Taktgeber 13, der auf zwei Oszillatoren 14 und 15 mit Frequenzen f\ bzw. f2 wirkt, den durch den Oszillator gesteuerten Laser 4, eine erste Mischstufe 16. die die beiden Frequenzen /] und f2 vergleicht, und den Detektor 7 sowie eine zweite Mischstufe 17. die die Frequenz f2 mit der durch die Messung um die Größe '/' phasenverschobenen Frequenz /Ί vergleicht, sowie eine Phasenmeßschaltung 18, die die durch die Mischstufen 16 und 17 ermittelten Daten auswertet.
Demgegenüber zeigt die in Fig.6 dargestellte Elektronik, wie die Distanz Referenzfleck 2o — Strahlablenkeinheit 6 mittels eines Pulszuges bestimmt werden kann. Man erkennt in der Zeichnung den Laser 4, das Ablenksystem 6, den Strahlteiler 11. den Detektor 10, sowie den Detektor 7 mit dem Zähler 8 und dem Computer 9. Zudem benötigt man für dieses Meßverfahren zwei Diskriminatoren 19 und 20 und einen Mittler 21. Die Funktionsweise dieser Schaltung braucht d.m Fachmann nicht erläutert zu werden, so daß hier darauf verzichtet wird.
Eine zweite Variante einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Vermessung von Objekten geht aus F i g. 2 hervor, in der man wie in F i g. 1 eine Oberfläche 1 mit den darauf befindlichen Meß-Flecken Z einen Laser 4, eine Optik 5, eine Strahlablenkung 6 und einen Detektor 7 erkennt. Zusätzlich sind eine Fernseh-Kamera 22, eine Steuerelektronik 23, eine Meßelektronik 24, ein Computer 25 und eine Datenausgabeeinheit 26 dargestellt
Die Auswertung der ausgesendeten und empfangenen Laserstrahl-Signale in der Steuerelektronik 23 und der Meßelektronik 24 zur Bestimmung der Koordinaten x; y; ζ der einzelnen Funkle 2 kann anhand von F i g. 7 erläutert werden.
Gemäß dieser Variante (F i g. 2) wird das auszumessende Objekt von zwei F*unkten (A und S, die dem
Abtastsystem 6 bzw. der Fernseh-Kamera 22 entsprechen), nämlich von Punkt A aus it dem Laserstrahl 3 und von Punkt B au* durch den Elektronenstrahl der Kamera abgetastet. Dabei ist vorzugsweise darauf zu achten, daß die Abtastgeschwindigkeit der Fernseh-Kamera 22 so hoch ist, daß der Elektronenstrahl jeweils währt/- i der Zeit, während welcher der Laserstrahl 3 von einem Fleck 2 reflektiert wird, zumindest einmal das gesamte Objekt abtastet. Die Vermessung des Objektes bzw. seiner Oberfläche I erfolgt dabei folgendermaßen. Die Ablenkwinkel i\ und γ des Laserstrahles 3 am Abtastsystem 6 werden für jeden Reflexionsfleck 2 ermittelt, wobei dies wie bei der Anordnung nach F i g. I mittels des Detektors 7 geschieht. Gleichzeitig werden die Ablenkwinkel Φ und γ des Elektronenstrahls der Fernseh-Kamera für diesen durch den Laserstrahl 3 angestrahlten Fleck 2 bestimmt. Die Ermittlung der r\uuruiiidtcii
T\ uCS 3USg
y p g
Fleckes 2„ in bezug zum Referenzfleck 20 mit den Koordinaten «υ γ = 0 bzw. Θγ, γ = 0 erfolgt anhand der nachfolgenden Formeln, aus welchen auch ersichtlich ist. wie nach der Vermessung des Fleckes 2„ im Zeitpunkt T2 die Verschiebung des Fleckes 2„ in den drei Koordinatenachsen berechnet wird.
Ix2n = χ
tg«i"
122. = 22.(7",)-
= al
worin 3= Distanz zwischen Punkt Λ und Punkt B.
Der Fachmann erkennt leicht, daß die erfindungsgemäße Anordnung mobil, beispielsweise in einem Meßwagen untergebracht, gebaut werden kann. Weiter weist sie gegenüber herkömmlichen Anordnungen den Vorteil auf, daß ihre MeBgenauigkeit praktisch unabhängig ist von ihrer relativen Lage gegenüber dem auszumessenden Objekt. Als einzige Vorbereitung der Messungen genügt es, die Objektoberfläche mit diffus reflektierenden Flecken, beispielsweise aus weißer Farbe, zu versehen, wobei dabei die Stellen, für die eine erhöhte Meßgenauigkeit erforderlich ist, dichter mit
-> derartigen Flecken versehen werden können. Bei hellen, Licht reflektierenden Objekten können die Meßflecke auch schwarz oder dunkel sein, so daß dann die nicht reflektierenden Flecke vermessen werden. Die Größe der Flecke wird entsprechend der erwünschten
in Meßgenauigkeit gewählt.
Es ist naheliegend, daß je nach Objekt ein Auftragen von Reflexionsflecken 2 unmöglich ist. In solchen Fällen kann das erfindungsgemäße Verfahren aber in einer Variante dennoch angewendet werden, indem der
r> Laserstrahl 3 in mehrere einzelne Strahlen aufgeteilt wird, welche durch das Ablenksystem 6 so abgelenkt werden, daß sie auf der Oberfläche des Objektes ein r*£jtj>£K "^luffei'es Rssier von !eucb^ri^^n F!pr%k**n ^'~ bis 2'„ aufprojizieren. Diese Flecken 2 werden dann
beispielsweise, wie in Fig. 3 dargestellt, mit zwei Fernseh-Kameras 27 und 28 in Stereoanordnung bezüglich ihrer Position (x; y; 7.) vermessen. Die Bestimmung der Koordinaten geschieht dabei analog zum im Zusammenhang mit F i g. 2 beschriebenen
r> Verfahren. Dabei ist festzuhalten, daß dieses Verfahren nicht für alle Deformationen gleich empfindlich ist. da die Verschiebungen von Oberflächenteilen in den Richtungen χ und y durch den Vergleich mit den Verschiebungen der benachbarten Leuchtflecken 2'
to bestimmt werden müssen.
Als weitere allerdings kostspieligere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf nicht mit Reflexionsflecken 2 versehbaren Objekten mit einem Laser- und Strahlenteiler ein Raster von Lichtflecken
Ji projiziert und diese Lichtflecken holographisch aufgenommen werden, so daß die dreidimensionale Information jedes Fleckens auf der Fotoplatte gespeichert ist. Die Auswertung dieser Information kann nachträglich im Labor, z. B. mit einer Stereoabtastanordnung wie nach Fig. 2 erfolgen. Diese Methode bietet aber den Vorteil, daß sie besonders für schnelle Bewegungen des Objektes geeignet ist. Sie ist in F i g. 4 dargestellt, in der die holographische Kamera die Referenznummer 29 trägt.
Die Fernseh-Kamera kann auch beispielsweise durch eine Dioden-Matrix-Kamera oder durch eine CCD-(»charge-coupled device«) oder durch eine CID-(»charge-injection device«) Bildkamera ersetzt werden.
Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Messung der Deformationen großer Objekte, deren Oberfläche mit reflektierenden Meßflecken versehen ist, mittels eines Laserstrahles, der von einem ersten Punkt aus über die Oberfläche zeilenweise abgelenkt wird und nach seiner Reflexion an den Meßflecken an einem zweiten Punkt empfangen wird, bei dem die beiden ι ο während des Auftreffens auf einen Meßfleck erreichten, zueinander senkrechten Ablenkwinkel des Laserstrahls und die Laufzeit eines über diesen Meßfleck übertragenen Lichtimpulses zwischen den beiden Punkten gemessen und aus den Meßwerten die Positionen der Meßflecken relativ zu einem Punkt errechnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionen der Meßflecken (2tt ... In) relativ zu einem in der Oberfläche (1) des Objektes liegenden, wiederauffindbaren Referenz- ?n punkt (2o) als Abstände (x; y; z) von diesem Referenzpunkt (2o) errechnet werden, daß zur Zeit (Ti) nach der Deformation der Laserstrahl (3) von einem dritten, weiteren Punkt ein zweites Mal über die Oberfläche (1) des Objektes zeilenweise 2% abgelenkt und nach seiner Reflexion an den Meßflecken (2i, ... 2„) an einem vierten Punkt empfangen wird und während dieser zweiten Übertragung des Laserstrahles (3) die beiden beim Auftreffen auf einen Meßfleck erreichten, zueinan- «> der senkrechten Ablenkwinkel (a. und γ) und die Laufzeit (t) des über diesen Meiileck übertragenen Lichtsignals zwischen dvn dritten und vierten Punkten gemessen und aus ti π gewonnenen Meßwerten die neuen Positionen der Meßflecken r,
(2 2„) als Abstände (x; y; z) zu dem
Referenzpunkt (2o) errechnet werden, und daß durch einen Vergleich der beiden errechneten Abstände der absolute Wert der Deformation als Koordinatendifferenz (Δχ, Ay, Δζ) ermittelt wird. 4«
2. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßflecken (2|, ... 2„) mittels eines Licht- oder Laserstrahles auf die Oberfläche des Objektes geworfen werden.
3. Verfahren nach dem Anspruch I, dadurch ή gekennzeichnet, daß der Referenzpunkt (2o) mit einer logischen Struktur versehen wird.
4. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände (x und y) in zwei Koordinatenrichtungen aus den Ablenkwinkeln (<x -><i und v) eines Strahlablenksystems (6) und der Abstand (z) in der dritten Koordinatenrichtung durch eine Phasenmessung des Laserstrahles (3) ermittelt werden.
5. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch « gekennzeichnet, daß die Abstände (x, y und z) in den drei Koordinatenrichtungen aus den Ablenkwinkeln (α. und γ) eines ersten Strahlablenksystems und aus den Ablenkwinkeln und γ) eines zweiten Strahlablenksystems ermittelt werden. bo
6. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Abstände (x y, z) in den Koordinatenrichtungen mit Hilfe holographischer Bilder des mit Meßflecken (2|, ... 2n/>versehenen Objektes erfolgt.
7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß sie zumindest einen Laserstrahlsender (4), ein diesem nachgeschaltetes Strahlablenksystem (6), einen auf die von den Meßflecken (2j, ... 2n) reflektierten Strahlen (3') ansprechenden Empfänger (7; 22; 26', 27; 29) und eine diesem nachgeschaltete Auswerteinheit (9; 18) zur Errechnung der Abstände (x, y, z) in den drei Koordinatenrichtungen zwischen den Meßflecken (2|, ...2„) und dem Referenzpunkt (2o) enthält
8. Anordnung nach dem Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlablenksystem (6) in zwei Koordinatenrichtungen wirksam ist
9. Anordnung nach dem Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß die Auswerteinheit einen Zähler (8), einen Detektor (10), einen Strahlteiler (11) und ein Rechengerät (9) enthält
10. Anordnung nach dem Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß sie als zweites Ablenksystem eine Fernsehkamera(22) enthält.
11. Anordnung nach dem Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Fernsehkameras (26', 27) als Empfänger enthält
IZ Anordnung nach dem Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß der Empfänger aus einer holographischen Kamera (29) besteht
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10113216A1 (de) * 2001-03-18 2002-10-02 Reinhard Leithner Spannungs-und Kriechzustandsüberwachung
DE102006009447A1 (de) * 2006-03-01 2007-10-31 TRAKON Gesellschaft für Tragwerksüberwachung mbH i.Gr. Verfahren und Einrichtung zur Diagnostik und Überwachung von Tragwerken in baulichen Anlagen
CN111089535A (zh) * 2020-01-09 2020-05-01 上海交通大学 一种射电望远镜天线反射面变形检测方法及系统

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3044831A1 (de) * 1980-11-28 1982-06-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München Anordnung zur automatischen beruehrungslosen messung der raeumlichen lage von gegenstaenden
FR2582106B1 (fr) * 1985-05-15 1988-04-15 Lemonnier Jean Claude Systeme de vision tridimensionnel pour robot
DE10005222A1 (de) * 2000-02-05 2001-09-13 Valeo Schalter & Sensoren Gmbh Vorrichtung zur optischen Überwachung des Umfelds eines Kraftfahrzeugs
DE102012012861A1 (de) 2012-06-28 2014-01-02 Bilfinger Piping Technologies GmbH Verfahren zur Messung von Dehnungen

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10113216A1 (de) * 2001-03-18 2002-10-02 Reinhard Leithner Spannungs-und Kriechzustandsüberwachung
DE10113216B4 (de) * 2001-03-18 2005-03-24 Leithner, Reinhard, Prof. Dr.techn. Verfahren zur Messung des Kriechens eines hohlzylindrischen Bauteils bei hoher Temperatur und hohem Innendruck und Verwendung des Verfahrens
DE102006009447A1 (de) * 2006-03-01 2007-10-31 TRAKON Gesellschaft für Tragwerksüberwachung mbH i.Gr. Verfahren und Einrichtung zur Diagnostik und Überwachung von Tragwerken in baulichen Anlagen
DE102006009447B4 (de) * 2006-03-01 2012-01-26 TRAKON Gesellschaft für Tragwerksüberwachung mbH Verfahren zur Diagnostik von Tragwerken in baulichen Anlagen
CN111089535A (zh) * 2020-01-09 2020-05-01 上海交通大学 一种射电望远镜天线反射面变形检测方法及系统
CN111089535B (zh) * 2020-01-09 2021-05-28 上海交通大学 一种射电望远镜天线反射面变形检测方法及系统

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