DE3313932C2 - - Google Patents
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- H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
- H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur berührungslosen
Vermessung von Innenprofilen eines Hohlraums nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur
Durchführung eines solchen Verfahrens nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 4.
Hohlräume, wie Tunnels und Kanäle, bedürfen sowohl bei
ihrer Erstellung als auch während ihrer Nutzung einer
ständigen Kontrolle ihres lichten Querschnittes. Zur berührungslosen
Vermessung des Innenprofils solcher Hohlräume
ist aus den Druckschriften DE-OS 24 40 321 und CH-PS
6 31 012 ein gattungsgemäßes Lichtschnittverfahren bekannt,
bei dem ein Kurvenerzeugungsgerät eine eine Vertikalebene
definierende Kurve auf das Innenprofil der zu vermessenden
Tunnelröhre projiziert. Mittels eines Meßgerätes wird der
Abstand der Profilpunkte zur Tunnelachse gemessen und aus
den ermittelten Meßwerten das Profil berechnet. Zur Durchführung
des Verfahrens ist zwingend erforderlich, daß die
Horizontalachse des Kurvenerzeugungsgerätes achsgleich mit
der Horizontalachse des Meßgerätes liegt. Ferner müssen der
Abstand des Kurvenerzeugungsgerätes von der Linse des Meßgerätes
sowie die Brennweite der Linse bekannt sein. Um
dies zu gewährleisten, sind das Kurvenerzeugungsgerät und
das Meßgerät auf gleicher Achse liegend in einem festen
Abstand zueinander auf einem zur Tunnelröhre ausrichtbaren
Träger befestigt, der auf einem Fahrgestell angeordnet ist.
Um ferner zu gewährleisten, daß die Vertikalebene rechtwinklig
zur Tunnelröhre liegt, weist der Träger eine seitliche
Steuerungseinrichtung auf, um den Träger um eine
horizontale Drehachse in eine entsprechende Stellung zur
Tunnelröhre auszurichten. Aufgrund der vielen vor der
eigentlichen Messung vorzunehmenden Einstellarbeiten ist
bei der Bestimmung des Innenprofils der Tunnelröhre eine
Vielzahl von Fehlerquellen bereits vor der eigentlichen
Messung gegeben, so daß die Genauigkeit der Ergebnisse
stark beeinträchtigt sein kann. Auch muß nach jeder einzelnen
Messung der Ortspunkt der Gesamtmeßvorrichtung bestimmt
werden, um die Koordinaten der Profilpunkte auf die
Ausgangskoordinaten zurückrechnen zu können. Weist die
Tunnelröhre Krümmungen auf, muß die Lage der beiden Geräte
bei einer Vermessung im bzw. hinter dem Krümmungsbereich
innerhalb des Hohlraums jeweils neu festgelegt werden. Auch
kann die Proportionalität des Meßsystems bzw. der Abbildungsmaßstab
nicht ohne weiteres verändert werden, da er
durch den festen Abstand zwischen den beiden Geräten vorgegeben
ist.
In der aus der DE-OS 18 06 554 bekannten Vorrichtung sind
zwei Laserstrahlen vorgesehen, die zur Bildung eines Dreiecks
einander zugeordnet sind. Die Spitze des Dreiecks ist
gegen das Innenprofil gerichtet. Überschreitet das Profil
ein vorgegebenes Sollprofil, vereinigen sich die Seiten des
Dreiecks nicht mehr. Man kann dann die Entfernung zwischen
den beiden Punkten messen oder die Basis so lange verändern,
bis die beiden Seiten des Dreiecks wieder die
Spitze auf dem Innenprofil bilden. Ein derartiges Meßsystem
ist sehr aufwendig, da ständig überwacht werden muß, ob die
beiden Laserstrahlen sich zu einem Dreieck vereinigen. Zur
Ermittlung der Abweichungen vom gegebenen Profil muß die
Basis mechanisch verschoben werden. Aufgrund des enormen
Aufwandes für die Messung nur eines Profilpunktes ist die
Anordnung zur Vermessung des Gesamtprofils einer längeren
Tunnelröhre nicht anwendbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes
Verfahren derart weiterzubilden, daß ohne große Einstellarbeiten
und konstruktiven Aufwand das Innenprofil
eines Hohlraums mit hoher Genauigkeit einfach und schnell
bestimmt werden kann. Ferner ist eine Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des
Anspruchs 1 gelöst. Eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens ist in Anspruch 4 angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist das Meßgerät für
einen zu vermessenden Tunnelabschnitt ortsfest angeordnet.
Die Koordinaten des Standpunktes des Meßgerätes bezogen auf
das Anschlußsystem sind bekannt. Mit dem Kurvenerzeugungsgerät
wird dann auf der Wandung der Tunnelröhre eine Kurve
erzeugt, die eine Vertikalebene definiert. Diese Vertikalebene
muß dabei weder zur Tunnelachse noch zur Meßgerätachse
ausgerichtet sein. Nun werden zunächst zwei in der
Vertikalebene liegende Punkte frei gewählt und mittels des
Meßgerätes deren Abstand und Winkel zur Lotrechten sowie
zur Nordrichtung erfaßt. Anhand dieser vermessenen Punkte
wird eine Bezugsgerade berechnet, die die Vertikalebene der
Kurve bestimmt. Nunmehr werden die Kurvenpunkte des Innenprofils
mittels des Meßgerätes vermessen und deren Koordinaten
anhand der Bezugsgeraden berechnet.
Zur Vermessung einer weiteren Kurve des Innenprofils ist
lediglich das Kurvenerzeugungsgerät in Axialrichtung um den
gewünschten Betrag zu verfahren und die zu vermessende
Kurve zu projizieren. Diese Kurve kann dann sofort - nach
Bestimmung der Bezugsgeraden - vom Meßgerät erfaßt und entsprechend
berechnet werden. Dabei bleibt der Standpunkt des
Meßgerätes innerhalb der Tunnelröhre unverändert, so daß
auch keine erneute Bestimmung der Standpunktkoordinaten bezogen
auf das Anschlußsystem notwendig ist. Das ansonsten
notwendige Ausrichten des Kurvenerzeugungsgerätes und des
Meßgerätes zur Tunnelachse und zueinander kann entfallen.
So kann von einem beliebigen Standpunkt aus eine Vielzahl
von Innenprofilen mit beliebiger Orientierung der Hohlraumachse
vermessen werden. Infolge der jeweils bestimmten
Bezugsgerade ist es nicht erforderlich, einen vorgegebenen
Abstand zwischen dem die Kurve an der Wandung des Hohlraums
erzeugenden Gerät und dem Strecken- und Winkelmeßgerät einzuhalten,
sondern das Kurvenerzeugungsgerät kann in jeder
beliebigen Lage zum Strecken- und Winkelmeßgerät aufgestellt
werden. Dadurch ist auch eine einfache Vermessung
des Hohlraums in
einem gekrümmten Bereich möglich, da lediglich das Kurvenerzeugungsgerät
verstellt werden muß, das Strecken- und Meßgerät
hingegen seine Ausgangslage innerhalb des Hohlraumes
beibehalten kann. Die Bezugsgerade und die die Kurve
definierende Ebene können in beliebiger Lage zur Achse des
Hohlraumes liegen, so daß das Innenprofil in beliebiger
Orientierung vermessen werden kann. Sämtliche Punkte der
Kurve lassen sich mit zwei Freiheitsgeraden bestimmen. Der
dritte Freiheitsgrad wird durch Vertikal- und Horizontalwinkelmessung
festgelegt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren
Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen, in der ein
nachstehend im einzelnen beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt ist. Es zeigt
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine
Tunnelröhre mit einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Vermessung des Innenprofiles
der Tunnelröhre,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vermessungsvorrichtung
gemäß Fig. 1,
Fig. 3 eine Seitenansicht der Vermessungsvorrichtung
gemäß Fig. 1,
Fig. 4 in schematischer Ansicht eine Tunnelröhre
mit Angabe der trigonometrischen Bestimmungsgrößen
zur Vermessung des Innenprofils.
Fig. 1 zeigt die grundsätzliche Anordnung einer Vermessungsvorrichtung
innerhalb des zu vermessenden Hohlraumes 1, der
im Ausführungsbeispiel eine Tunnelröhre ist. Die Vorrichtung
hat ein Strecken- und Winkelmeßgerät 4, das vorzugsweise ein
elektronischer Tachymeter ist, aber auch ein Theodolit und
dergleichen sein kann. Dem Meßgerät 4 steht mit Abstand ein
Kurvenerzeugungsgerät 3 gegenüber, das vorzugsweise ein
Lasergerät ist. Sein Laser rotiert beispielsweise in einer
vertikalen Ebene und erzeugt an der Wandung der Tunnelröhre
1 eine Schnittkurve 2, die zur Vermessung des Innenprofiles
der Tunnelröhre herangezogen wird. Das Kurvenerzeugungsgerät
3 ist vorzugsweise mit einer Horizontierautomatik versehen,
so daß es genau horizontal eingestellt werden kann
und die vom Laserstrahl erzeugte Schnittkurve 2 in einer
Vertikalebene liegt. Das Gerät 3 ist vorzugsweise auf einem
Fahrgestell 5 montiert, mit dem das Gerät längs der Tunnelröhre
1 verfahren werden kann, so daß in einfacher Weise
längs der Tunnelröhre verschiedene Innenprofile vermessen
werden können. Das Meßgerät 4 bleibt dabei in seiner Lage,
muß also nicht zusammen mit dem Gerät 3 innerhalb der Tunnelröhre
1 verstellt werden.
Das Kurvenerzeugungsgerät 3 kann auch mit einer Vertikalautomatik
versehen sein. Arbeitet das Gerät ganz ohne
Automatik muß die vom Laserstrahl
definierte Ebene nachträglich bestimmt werden. Die Automatik
hat den Vorteil, daß die Bestimmung der ebenen Lage sehr
einfach ist, da durch diese Automatik die Vertikale bzw.
Horizontale vorgegeben ist bzw. der Neigungswinkel δ zur
Vertikalen eingestellt werden kann.
Der Standpunkt 14 (Fig. 2) des Gerätes 4 kann frei gewählt
sein. Von dem Standpunkt aus werden dann ausgewählte
Punkte vermessen, deren
Lage genau bekannt ist. Aus diesen Messungen läßt sich dann
die Lage des Standpunktes 14 des Gerätes 4 bestimmen. Es ist
aber auch möglich, von einem Standpunkt 14
auszugehen, dessen Koordinaten bekannt sind.
Zur Vermessung des Innenprofiles der Tunnelröhre 1 wird mit
dem Gerät 3 durch den rotierenden Laserstrahl die Schnittkurve
2 an der Wandung der Tunnelröhre erzeugt. Die Schnittkurve
2 definiert eine Vertikalebene, deren horizontale Bezugsgerade
12 (Fig. 2) zunächst mit dem Meßgerät 4 bestimmt wird.
Hierzu werden in der Vertikalebene wenigstens zwei beliebige
Punkte 6 und 7 gewählt, deren Koordinaten x₆, y₆ und x₇,
y₇ durch Strecken- und Winkelmessungen bestimmt werden. Zur
Festlegung der Meßpunkte 6 und 7 werden beispielsweise
Reflektoren in der durch die Schnittkurve 2 bestimmten Ebene
angeordnet, mit denen beispielsweise durch Reflexion des
vom Meßgerät 4 ausgesandten Meßstrahles die Abstände S₁ und
S₂ vom Meßgerät zu den Punkten 6 und 7 bestimmt werden. Um
die genaue Lage der Meßpunkte 6 und 7 im Raum zu bestimmen, müssen dann
noch Horizontal- und Vertikalwinkelmessungen durchgeführt
werden. Hierfür wird ein Bezugspunkt 11 mit den Koordinaten
xa, ya gewählt (Fig. 2 und 4), der durch eine gedachte
Verbindungslinie 15 mit dem Standpunkt 14 des Gerätes 4 verbunden ist (Fig. 2).
Diese Verbindungslinie 15 liegt unter einem Horizontalwinkel
T in bezug auf die Gitternordrichtung 16, bezogen auf den
Standpunkt 14 des Meßgerätes 4. Die Horizontalwinkel α₁ und
α₂ der Meßpunkte 6 und 7 (Fig. 2) werden zwischen der Verbindungslinie
15 und den Strecken S₁ und S₂ gemessen. Die
Vertikalwinkel Z₁ und Z₂ (Fig. 3) werden zwischen der durch
den Standpunkt 14 gehenden Vertikalen 17 und den Strecken
S₁ und S₂ bestimmt. Aus den Strecken S₁ und S₂, aus den
Horizontalwinkeln α₁ und α₂ sowie aus den Vertikalwinkeln
Z₁ und Z₂ wird die durch die Schnittkurve 2 gegebene Vertikalebene
bestimmt.
Die horizontale Bezugsgerade 12 dieser Vertikalebene (Fig. 2 und 4)
ergibt sich somit durch die polare Bestimmung der Meßpunkte
6 und 7. Der Winkel T und damit die Lage der Verbindungslinie
15 ergibt sich aus folgender Beziehung:
Der Winkel T läßt sich also aus den Koordinaten der Punkte
11 und 14 berechnen, wobei der Standpunkt 14 die Koordinaten
xs, ys hat. Somit können die Koordinaten x₆, y₆ und x₇, y₇
der Meßpunkte 6 und 7 nach folgenden Gleichungen bestimmt
werden:
x₆ = S₁ · sin Z₁ · cos (T + α₁) + xs
y₆ = S₁ · sin Z₁ · sin (T + α₁) + ys
x₇ = S₂ · sin Z₂ · cos (T + α₂) + xs
y₇ = S₂ · sin Z₂ · sin (T + α₂) + ys
Die horizontale Bezugsgerade 12 der Vertikalebene errechnet sich
aus
Ts ergibt sich hierbei als der Horizontalwinkel, den die Bezugsgerade
12 zu der durch den Meßpunkt 7 gehenden
Gitternordrichtung 18 einnimmt (Fig. 2).
Aus den angegebenen Gleichungen läßt sich somit aus den
Meßpunkten 6 und 7 in der Vertikalebene die Bezugsgerade
12, welche die horizontale Spur dieser Vertikalebene bildet,
sehr einfach bestimmen. Anhand dieser Bezugsgerade lassen
sich nun in einfacher Weise sämtliche erforderlichen Punkte
auf der Schnittkurve 2 bestimmen. In den Figuren ist einer
dieser Profilpunkte 8 angegeben. Sie können nach berührungsloser
Messung der Horizontalwinkel βi und der Vertikalwinkel
Vi nach den Regeln der ebenen Trigonometrie bestimmt
werden. Hierzu werden die Profilpunkte 8 auf die horizontale
Bezugsgerade 12 der Vertikalebene projiziert, wodurch sich der
Projektionspunkt 8′ auf der Bezugsgeraden 12 ergibt. Der
Projektionspunkt 8′ wird bestimmt durch den Schnitt der
Bezugsgeraden 12 mit einer durch den Standpunkt 14 gehenden
horizontalen Geraden 19, die unter dem Winkel Ti (Fig. 2)
zur Gitternordrichtung 16 liegt. Gemäß Fig. 2 ergibt sich
der Winkel Ti aus der Beziehung Ti = T + βi.
Die Winkel T, Ti und Ts sowie α₁, α₂ und βi werden in
Horizontalebenen gemessen, wobei als Bezugsebene die durch
die horizontale Bezugsgerade 12 gehende Ebene herangezogen
wird, die in Fig. 4 durch eine punktierte Ebene dargestellt
ist.
Die Lagen der Profilpunkte 8 lassen sich nunmehr in einfacher
Weise durch folgende Beziehungen bestimmen:
Hierbei ist
M = ys - y₇ + tan Ti · (x₇ - xs)
xs, ys, zs sind die Koordinaten des Standpunktes 14.
Mit den oben angegebenen Beziehungen lassen sich somit in
einfacher Weise sämtliche Profilpunkte 8 der Schnittkurve
2 und damit das Innenprofil der Tunnelröhre 1 bestimmen.
Da die Bezugsgerade 12 in der Vertikalebene 2 als
Bezugsgröße verwendet wird, kann der Abstand zwischen dem
Meßgerät 4 und dem Gerät 3 in einem fehlertheoretisch vertretbaren
Bereich beliebig gewählt werden.
Wie Fig. 3 zeigt, kann die die Schnittkurve 2 bestimmende
Ebene 13 auch um den Winkel δ gegenüber der Vertikalen geneigt
sein. Die Verwendung einer solchen geneigten Ebene 13
ist dann von Vorteil, wenn die Tunnelröhrenachse unter dem
Winkel δ zur Horizontalen geneigt ist. Dann kann dieser
Winkel durch die Schräglage der Ebene 13 bereits vor der
Messung kompensiert werden, so daß dieser Neigungswinkel δ
bei der Berechnung nicht berücksichtigt werden muß.
Das Kurvenerzeugungsgerät 3 kann so ausgebildet sein, daß es den Laserstrahl
nicht kontinuierlich aussendet, sondern nur in vorgegebenen
Winkelabständen oder in vorgegebenen Zeitabständen.
Mit der Wahl dieser sogenannten Radial- oder Zeitsprungstände
des rotierenden Lasers kann eine gleichmäßige Verteilung
der Profilpunkte und ein gleichmäßiges Arbeiten des
Beobachters erzielt werden. Die Bestimmung der Schnittkurve
2 kann vorteilhafterweise mit einem optischen Zielverfolgungssystem
erfolgen, welches nach einmaliger Ausrichtung
die Schnittkurve automatisch abfährt und die Meßwerte
automatisch registriert.
Claims (9)
1. Verfahren zur berührungslosen Vermessung von Innenprofilen
eines Hohlraums, wie eines Tunnels, eines Kanals oder
dgl., bei dem an der Wandung des Hohlraums eine eine Vertikalebene
definierende Kurve erzeugt wird, längs der
durch Bestimmung von Kurvenpunkten das Innenprofil vermessen
wird,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Vertikalebene wenigstens
zwei frei wählbare Punkte (6 und 7) vermessen werden,
daß anhand der Punkte eine die Vertikalebene bestimmende
Bezugsgerade (12) berechnet wird, wonach die Kurvenpunkte
(8) des Innenprofils längs der Kurve (2) durch
Strecken- und Winkelmessungen vermessen werden und deren
Koordinaten (xi, yi) anhand der Bezugsgeraden (12) berechnet
werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalebene unter einem
wählbaren Neigungswinkel (δ) zur Vertikalen eingestellt
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsgerade (12) horizontal
gelegt wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 3,
mit einem die Kurve an der Wandung des Hohlraums erzeugenden
Gerät und einem Strecken- und Winkelmeßgerät, das
dem Kurvenerzeugungsgerät mit Abstand gegenüberliegt,
dadurch gekennzeichnet, daß das Strecken- und Winkelmeßgerät
(4) ortsfest und das Kurvenerzeugungsgerät (3) verfahrbar
angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kurvenerzeugungsgerät (3) ein Lasergerät mit
einem vorzugsweise rotierenden Laserstrahl ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Laserstrahl in Radial- und/oder Zeitsprungständen
rotierbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Kurvenerzeugungsgerät (3) auf
einem Fahrgestell (5) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das Meßgerät (4) ein optisches Zielverfolgungsgerät
ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das Meßgerät (4) ein elektronischer
Tachymeter ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833313932 DE3313932A1 (de) | 1983-04-16 | 1983-04-16 | Verfahren zur beruehrungslosen vermessung von innenprofilen eines hohlraumes sowie vorrichtung zur durchfuehrung eines solchen verfahrens |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19833313932 DE3313932A1 (de) | 1983-04-16 | 1983-04-16 | Verfahren zur beruehrungslosen vermessung von innenprofilen eines hohlraumes sowie vorrichtung zur durchfuehrung eines solchen verfahrens |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3313932A1 DE3313932A1 (de) | 1984-10-18 |
DE3313932C2 true DE3313932C2 (de) | 1991-01-10 |
Family
ID=6196654
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19833313932 Granted DE3313932A1 (de) | 1983-04-16 | 1983-04-16 | Verfahren zur beruehrungslosen vermessung von innenprofilen eines hohlraumes sowie vorrichtung zur durchfuehrung eines solchen verfahrens |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3313932A1 (de) |
Cited By (1)
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