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Registrier-Theodolit
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Die Erfindung betrifft einen Registrier-Theodoli 3 entsprechend dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1, der beispielsweise zur Vermessung von Start-
beziehungsweise Landestrecken von Flugzeugen verwendbar ist.
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Bei bekannten Theodoliten dieser Art wird beispielsweise eine Fernrohrbewegung
auf einen Wachspapierschrieb übersetzt, wobei jedoch die erzielbare Meßgenauigkeit
nicht zufriedenstellend ist.
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Eine erhöhte Meßgenauigkeit kann dagegen mit Hilfe bekannter Filmaufzeichnungsverfahren
erfolgen. Bei diesem Verfahren besteht jedoch noch die Schwierigkeit, daß die Startstreckenbestimmung
von meßtechnisch sehr schwer zu erfassenden Faktoren, wie zum Beispiel der momentanen
Windrichtung und Windstärke, der Rollreibung, Starttechnik des Piloten etc. beeinflußt
werden kann. Es wäre deshalb wünschenswert, sofort nach der Messung einer Aussage
über ihre Güte treffen zu können, damit ein eventuell vorhandener Nach führ fehler
bei der Auswertung zu jedem Zeitpunkt korrigiert werden kann.
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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Registrier-Theodoliten
der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß eventuell vorhandene Nachführfehler
bei der Auswertung zu jedem Zeitpunkt korrigiert werden können.
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Diese Aufgabe wird bei einem Registrier-Theodoliten der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. In vorteilhafter
Weiterbildung der Erfindung kann ferner bei der Verwendung eines Videorecorders
eine Winkelwerteinblendung durch Verwendung eines Videozusatzgerätes auf elektronischem
Wege erfolgen. Dazu sind lediglich zwei Drehwinkelgeber an den Theodoliten anzukoppeln,
um das gelieferte Signal über das Zusatzgerät direkt elektronisch in der Monitorbild
einzublenden.
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Wesentliche Vorteile der Erfindung sind deshalb darin zu sehen, daß
einerseits im Vergleich zu Theodoliten mit einem Wachspapierschrieb eine'wesentlich
höhere Meßgenauigkeit erzielbar ist, und daß andererseits sofortonach der Messung
einer Aussage über ihre Güte getroffen werden kann, weil insbesondere eventuell
vorhandene Nachführfehler jederzeit am Kontrollmonitor sichtbar gemacht werden können.
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Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert
werden. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Registrier-Theodoliten gemäß
der Erfindung; und Fig. 2 eine dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 entsprechende Prinzipskizze
zur Erläuterung der Arbeitsweise.
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Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist entsprechend
der Prinzipskizze in Fig. 2 eine Sucheroptik 1 und eine dazu parallele Kameraoptik
mit Blendenverstellung vorgesehen.Uber ein Nahobjektiv wird das in der Aufzeichnungsebene
entstehende reelle Bild mit Hilfe einer Videokamera 3 und eines Videorecorders aufgezeichnet.
Die in Fig. 1 ausgezogenen Verbindungslinien betreffen die Stromversorgung, und
die gestrichelten Linien die Verbindungsleitungen für das Videosignal zu einem Monitor.
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Bei einem derartigen Registrier-Theodoliten besteht deshalb die Möglichkeit,
sofort nach einer durchgeführten Messung mit der Auswertung zu beginnen. Aufgezeichnet
werden beispielsweise der Startvorgang und gleichzeitig die von einer Winkelskala
4 mit einer Lichtquelle 5 eingespiegelten Winkelwerte für Azimut und Elevation.
So kann der Nachführfehler zu jedem Winkelpaar ermittelt
und korrigiert
werden, was bei einem Aufzeichnungsverfahren mittels Meßschrieb nicht gegeben ist.
Durch die Videoaufzeichnung besteht außerdem die Möglichkeit, verschiedene Randbedingungen
mit auf die Tonspur zu sprechen, wie zum Beispiel Startrichtung, Windrichtung, Windstärke,
Startnummer, Luftdruck, Temperatur etc.
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Um bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Videokamera einsetzen
zu können, wurde zunächst der optimale Aufnahmeabstand und das am besten geeignete
Objektiv ermittelt. Ferner wurde die Einblendung der Winkelskala der Verwendung
einer Videokamera angepaßt. Dies kann beispielsweise in Form einer halbierten Sammellinse
erfolgen, die im Strahlengang montiert die Winkelinformation auf ein Drittel der
Bildschirmgröße bringt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist auf einer
Fadenkreuzhalterung 6 ein Fadenkreuz aus O,1mm dickem Draht in der Bildebene montiert,
um den Bezug zur Sucheroptik herzustellen. Videokamera, Sammellinse und Fadenkreuz
sind in einem seitlich angeschraubten, nicht dargestellten Aluminiumgehäuse untergebracht.
Weil in der Bildebene der Kamera ein seitenverkehrtes Bild entsteht, wurde die Kamera
auf den Kopf gestellt, so daß die Wiedergabe oben und unten wieder richtig ist.
Zwar sind dann noch links und rechts vertauscht, was jedoch bei der Auswertung keine
Rolle spielt.
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Zur zeitlichen Zuordnung kann ein zwischen den beiden Winkelskalen
befindliches Zählwerk Zählwerk verwendet werden, das durch einen Schalter manuell
betätigbar ist. Durch Einbau eines Relais kann jedoch auch die Zeitmeßbasis bekannter
Startmeßgeräte weiter verwendet werden, die wahlweise alle 2 sec., 1 sec. oder 0,5
sec. einen elektrischen Impuls abgeben, der über das Relais das Zählwerk entsprechend
weiterschaltet. Dieses Zeitzählwerk wird im Moment des Losrollens eingeschaltet
und bei jedem neuen Start wieder auf Null zurückgestellt.
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Bei anfänglichen Versuchen stellte sich bei nahem Bahnabstand von
250 m eine zu große Azimut-Drehgeschwindigkeit ein, so daß das Flugzeug mit dem
vorhandenen Azimutgetriebe nicht schnell genug ruckfrei verfolgt werden konnte.
Deshalb wurde ein zusätzliches Übersetzungsgetriebe verwandt, das es bis zu Abhebegeschwindigkeiten
von ca. 60 Kts ermöglicht, das Flugzeug ruckfrei aus 250 m
Entfernung
zu verfolgen. Bei der Vermessung schnellerer Flugzeuge muß dagegen ein entsprechend
größerer Abstand gewählt werden.
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Das Videosignal kann mit Hilfe eines an sich bekannten tragbaren Videorecorders
aufgezeichnet werden, das eine Zeitlupenwiedergabe sowie eine Standbildschaltung
aufweist, um eine korrekte Auswertung beim Abspielen zu ermöglichen.
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Die Auswertung kann unmittelbar nach dem vermessenen Startvorgang
am Monitor erfolgen. Durch den Losrollpunkt erhält man den Azimutwinkel. Der Abhebepunkt
wird mittels der Zeitlupenwiedergabe des Videorecorders bestimmt, so daß die im
Bild eingespiegelten zugehörigen Winkelwerte am Monitor abgelesen werden können.
Mit Hilfe einer bekannten Formel kann bereits damit die Rollstrecke berechnet werden.
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In einem nächsten Schritt kann die Bestimmung des Winkelpaares erfolgen,
das einen Punkt markiert, der beispielsweise 15 m über dem Niveau des Abhebepunkts
liegt. Dies kann dadurch erfolgen, daß nach dem Abheben und einer gewissen Steigphase
der Videorecorder angehalten wird und die Werte für Azimut und Elevation abgelesen-werden.
Die beiden Winkel ermöglichen die Berechnung einer an sich beliebigen Höhe. Dieser
Vorgang wird solange wiederholt, bis der Wert dieser Höhe 15 m erreicht. Mit den
so gefundenen Winkelwerten können die Roll-,Steig- und Startstrecke berechnet werden.
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Durch ein auf Magnetkärtchen gespeichertes Rechenprogramm kann die
Auswertung wesentlich vereinfacht und in kürzerer Zeit durchgeführt werden. Zu diesem
Auswerteverfahren ist zu bemerken, n daß es nur mit Videorecorder/durchgeführt werden
kann, die eine Zeitlupen- und Standbild-Wiedergabemöglichkeit besitzen. Der Vorteil
gegenüber einer Winkelaufzeichnung auf Schreibern ist die Möglichkeit, die Ablage,
die beim Verfolgen eines sich bewegenden Objektes nicht zu vermeiden ist, sichtbar
zu machen und in jeder Phase korrigieren zu können. Ferner können gegebenenfalls
auftretende Meßfehler unter Berücksichtigung an sich bekannter Methoden der Fehlerbetrachtung
berücksichtigt werden.
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Bei einem durchgeführten Versuch betrug der Fehler bei einer gemessenen
Startstrecke
von 841 m nach Durchführung der Korrektur 1,8%. Dies ist für praktische Zwecke im
allgemeinen ausreichend, weil eine Startstreckenmessung von mehreren Unsicherheiten
beeinflußt werden kann, die in das Ergebnis in einem wesentlich größeren Ausmaß
eingehen. Zur Erreichung optimaler Meßergebnisse sollte der Abhebepunkt in der Nähe
des Schnittpunkts der Landebahnachse mit dem Lot des Beobachtungsstandorts liegen.
Besonders wichtig ist ferner das sorgfältige Justieren des Theodoliten.Auf das Ausrichten
des Geräts nach der Kreuzlibelle muß besonderes Augenmerk gerichtet werden, da hier
eine zu geringe Sorgfalt die Messungen wesentlich verfälschen kann. Anschließend
muß noch die Übereinstimmung der Fadenkreuze (Sucher- und Kameraoptik).durch Auffassen
eines markanten Zieles überprüft und erforderlichenfalls korrigiert werden. Dazu
können am Kameragehäuse seitlich und unten Justierschrauben vorgesehen werden. Danach
kann der Videolit auf einem Stativflansch festgeklemmt und noch einmal einjustiert
werden.
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Das beschriebene Ausführungsbeispiel ist ortsunabhängig, da bei dem
Auswerteverfahren das Startbahnprofil mit berücksichtigt wird. Somit können an jedem
beliebigen Flugplatz Flugzeuge vermessen werden, wobei sofort nach der Messung eine
Aussage über ihre Güte getroffen werden kann.
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