DE3145823C2

DE3145823C2 - Einrichtung zur Punktbestimmung

Info

Publication number: DE3145823C2
Application number: DE19813145823
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr.-Ing. 7923 Königsbronn Leitz
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss AG
Priority date: 1981-11-19
Filing date: 1981-11-19
Publication date: 1984-04-12
Also published as: DE3145823A1; JPS5890117A

Abstract

Verfahren zur Koordinatenvermessung von größeren Objekten (1) durch Vorwärtseinschneiden mit Hilfe zweier im festen Abstand zueinander aufgestellter Winkelmeßgeräte (16, 17). Eines der beiden Meßgeräte trägt einen Zielmarkenprojektor (9), mit dem die anzuzielenden Punkte des Objekts (1) markiert werden. Durch einfaches Verschwenken des den Zielmarkenprojektor tragenden Meßgerätes (16) kann das Objekt in Vertikal- bzw. Horizontalschnitten vermessen werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Punktbestimmung durch Vorwärtseinschneiden mit Hilfe mindestens zweier in vorgegebenem Abstand aufgestellter Winkelmeßgeräte, durch deren Fernrohre der Meßpunkt visuell angezielt wird und deren Meßwerte einer Recheneinheit zuführbar sind. Eine solche zur Bestimmung der Koordinaten von großen Objekten im industriellen Bereich dienende Einrichtung ist z. B. aus »Bild der Wissenschaft« 8/1981, Seite 14 bekannt. Sie besteht aus zwei Theodoliten mit elektronischer Datenausgabe, die an einen gemeinsamen Kleinrechner on line anschließbar sind.

Auch in der Geodäsie ist die Punktbestimmung durch Vorwärtseinschneiden mittels zweier oder mehrerer Theodolite bzw. Tachymeter ein gängiges Verfahren. In der Regel wird jedoch nicht eine elektronische Recheneinheit mitgeführt; vielmehr werden die Meßergebnisse der Meßgeräte jeweils gespeichert und off line der Recheneinheit zugeführt.

Zur Bestimmung der Koordinaten eines Punktes nach dem oben genannten Verfahren wird dieser mit den Fernrohren mindestens zweier Winkelmeßgeräte durch je eine Bedienperson angezielt. Nun ergeben sich insbesondere bei flächenhaften, unstrukturierten Objekten Schwierigkeiten in der Identifikation des gemeinsamen Zielpunktes: Hohe Genauigkeiten der Punktbestimmung lassen sich nur dann erreichen, wenn jeweils exakt gleiche Zielpunkte von beiden Geräten angemessen werden. Das ist bei flächenhaften Objekten nicht ohne weiteres möglich. Solche Objekte wurden bisher manuell durch Anbringen eines Farbflecks markiert. Unzugängliche oder nur schwer zugängliche Objekte wie z. B. Schiffsrümpfe oder Bauwerke lassen sie jedoch nur sehr schwer d. h. mit unvertretbar hohem Aufwand markieren.

Aus der US-PS 36 33 010 ist eine Meßeinrichtung bekannt, die aus einem verschwenkbaren und mit Winkelmeßsystemen verbundenen Lasergenerator, der

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60 auf das zu vermessende Objekt einen Lichtfleck projiziert, und einem bzw. zwei mit Nachlaufsteuerungen und ebenfalls schwenkbaren und mit Winkelmeßsystemen versehenen Detektoren besteht. Die Winkelmeßsysteme des Lasers und der mit ihrer Sichtlinie d:m Licntfleck vollautomatisch nachgeführten, photoelektrischen Detektoren sind an einen Rechner angeschlossen, der aus den Meßwerten die Entfernung zum Objekt berechnet.

Mit einem derartigen photoelektrischen Nachlaufsystem läßt sich nicht die gleiche hohe Meßgenauigkeit erzielen wie mit Winkelmeßgeräten wie Theodoliten, die ein visuelles Anzielen des Meßpunktes erlauben. Außerdem ist es relativ aufwendig zusätzliche Winkelmeßsysteme für die zwei Achsen vorzusehen, in denen der Laser verschwenkbar ist.

Aus der DE-OS 15 48 389 ist eine Meßeinrichtung bestehend aus einem Theodoliten und einem in festem Abstand dazu angeordneten, in einer Richtung definiert verschwenkbaren Lasergenerator bekannt, der mit einem Winkelmeßsystem versehen ist. Mit dieser Einrichtung lassen sich zwar über den Winkel, den der Projektor mit dem Meßgerät bildet, Entfernungen messen. Aufgrund der relativ kleinen Basis ist die Meßgenauigkeit dieser bekannten Einrichtung jedoch nicht sonderlich hoch. Außerdem werden auch hier Winkelmeßsysteme für die Schwenkachsen des Lasers benötigt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Einrichtung der eingangs genannten Art mit möglichst geringem Aufwand so zu erweitern, daß Meßfehler aufgrund mangelhafter Anzielung vermieden werden.

Diese Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichen des Hauptanspruches dadurch gelöst, daß auf eines der Winkelmeßgeräte ein Zielmarkenprojektor aufgesetzt ist, der mit seiner Ziellinie gegenüber dem Fernrohr des Winkelmeßgerätes horizontal justierbar und vertikal feineinstellbar ist.

Ein Zielmarkenprojektor erzeugt am zu messenden Objekt einen Lichtpunkt, der als Zielmarke für beide Instrumente dient. Damit ist ausgeschlossen, daß unterschiedliche Objektpunkte angezielt werden und gleichzeitig wird bei flächenhaften Zielen ohne markante Punkte automatisch eine Zielmarke erzeugt. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß Objektausmessungen in Vertikal- oder Horizontalschnitten durchgeführt werden können, indem das Instrument mit dem Zielmarkenprojektor schrittweise entsprechend nur um die horizontale bzw. vertikale Achse gedreht wird und die Koordinaten der Punktfolgen bestimmt werden.

Theodolite mit Einrichtungen zum Aussenden von gut kollimierten Lichtstrahlen sind zwar an sich bekannt, werden aber bisher ausschließlich als Absteck bzw. Einfluchtungsinstrumente benutzt; d. h. der Theodolit wird ortsfest aufgestellt und ausgerichtet und sendet dann fortlaufend ein intensives Lichtbündel in Richtung der abzusteckenden Strecke aus. Zur Koordinatenbestimmung durch Vorwärtseinschneiden wurden derartige, beispielsweise in der DE-OS 21 17 096 und der DE-OS 21 05 140 beschriebene Instrumente nicht benutzt. Dies gilt auch für die z. B. aus dem Buch von F. Deumlich »Instrumentenkunde der Vermessungstechnik«, 7. Auflage 1980. S. 164—165 bekannten Theodolite mit aufmontierten Lasergeräten. Da bei diesen bekannten Lasergeräten die Achsen von Laser und Fernrohr kollinear verlaufen, damit Neigung und Richtung direkt anhand des Vertikal- und des Horizontalwinkels eingestellt werden können, ist eine

Verwendung als Zielmarkenprojekt für den mit ihm verbundenen Theodoliten auch gar nicht ohne weiteres möglich.

Vorteilhafte Weiterbildungen der ;rfindungsgemäßen Einrichtung finden sich in den Unteransprüchen und werden nachfolgend anhand der Fig. 1—3 der Zeichnung näher erläutert

F i g. 1 zeigt die Vorderansicht eines Tachymeters, dessen Objektiv einen Zielmarkenprojektor trägt;

Fig.'J zeigt eine Schnittzeichnung des gleichen Gerätes längs der Linie I/I in F i g. 1;

F i g. 3 skizziert die Vermessung eines Objektes nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Das in F i g. 1 dargestellte Tachymeter 16 besitzt ein U-förmiges Gehäuse 1, das mittels des Zapfens 2 auf einer nicht dargestellten, horizontal verschwenkbaren Unterlage befestigbar ist. Zwischen den U-förmigen Gehäuseschenkeln ist das vertikal kippbare Fernrohr 3 des Tachymeters montiert.

Um das Objektiv des Fernrohrs 3 ist ein Klemmring 4 mittels der Schraube 5 befestigt. Der Klemmring 3 trägt eine Basisplatte 6, an deren Stirnseite eine Plattfeder 7 befestigt ist, an der ihrerseits eine weitere Platte 8 mit ihrer Stirnseite angeschraubt ist. Auf der Platte 8 ist ein Lasergenerator 9 montiert, dem eine Aufweitungsoptik 12/13 sowie eine Phasenplatte 14 zur Erzeugung einer Zielmarke vorgeschaltet ist. Diese Phasenplatte 14 besteht aus einer gleichzeitig als Abschlußfenster dienenden Glasplatte mit innen aufgebrachten Aufdampfschichten, die Segmente bilden, welche die Phase der durchtretenden Teilstrahlenbündel unterschiedlich beeinflußen. Die Zielmarke wird dann durch Interferenz dieser Teilstrahlenbündel in der Objektebene gebildet.

wobei die Form der Zielmarke durch eine geeignete Formgebung der Segmente der Aufdampfschichten bestimmt wird.

Die Platte 8 ist gegenüber der Platte 6 über eine Justierschraube 11 horizontal und über die Einstellschraube 10 vertikal neigbar. Diese Schrauben dienen dazu, die Ziellinien des Projektors 8 in bezug auf die Ziellinie des Fernrohres 3 zu justieren, so daß sie sich in der Ebene des zu vermessenden Objektes schneiden. Da die vertikale Justierung im Gegensatz zur horizontalen Justierung entfernungsabhängig ist und häufiger durchgeführt werden muß, ist die Schraube 10 als Rändelschraube ausgeführt

In Fig.3 ist der Meßprozeß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren skizziert:

Zur berührungslosen Vermessung des Profils eines Schiffsrumpfes 15 nach der Methode des Vorwärtseinschneidens werden zwei Theodolite bzw. Tachymeter 16 und 17 verwendet, die um die feste Basislänge a voneinander entfernt aufgestellt sind. Das Tachymeter 16 trägt wie in den Fig. 1 und 2 beschrieben einen Zielmarkenprojektor 9, der vergröbert dargestellte, ringsegmentartige Zielmarken 19 auf dem Schiffsrumpf 15 längs waagerechter Linie projiziert, indem das Tachymeter 16 einfach um die vertikale Schwerachse gedreht wird.

Die Geräte 16 und 17 sind über Datenleitungen mit einem Rechner 20 verbunden, der jeweils nach erfolgter Anzielung der Marken 19 die Meßwerte für Elevation und Azimut beider Geräte übernimmt, in Objektkoordinaten umrechnet und eine Darstellung des Rumpfprofils liefert.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Punktbestimmung durch Vorwärtseinschneiden mit Hilfe mindestens zweier, in vorgegebenem Abstand separat aufgestellter Winkelmeßgeräte, durch deren Fernrohre der Meßpunkt visuell angezielt wird und deren Meßwerte einer Recheneinheit zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf eines der Winkelmeßgeräte (16) ein Zielmarkenprojektor (9) aufgesetzt ist, Ό der mit seiner Ziellinie gegenüber dem Fernrohr (3) des Winkelmeßgerätes (16) horizontal justierbar und vertikal feineinsteilbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zielmarkenprojektor (9) eine Laserlichtquelle enthält.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch Gekennzeichnet, daß im aufgeweiteten Strahlengang des Projektors (9) eine Zielmarke (14) in Form einer transparenten Platte angeordnet ist, auf die segmentartige Aufdampfschichten aufgebracht sind, die die Phase des Lichts beeinflussen.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zielmarkenprojektor (9) einen Befestigungsring (4) besitzt, der das Objektiv (3) des Winkelmeßgeräts (16) umfaßt.