DE4036123A1 - Verfahren und vorrichtung zum vermessen der lage und der groesse einer struktur eines innerhalb eines ersten materials angeordneten zweiten materials, insbesondere von in beton angeordneten armierungseisen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermessen der Lage und Größe einer Struktur eines innerhalb eines ersten Materials angeordneten zweiten Materials, insbe­ sondere von in Beton angeordneten Armierungseisen, mit Hilfe einer Sonde, die in Abhängigkeit vom Vorhandensein des zweiten Materials ein Sondenausgangssignal erzeugt und entlang eines vorbestimmten Weges über eine Ober­ fläche des ersten Materials geführt wird, wobei das Sondenausgangssignal als Funktion des Weges erzeugt und abgespeichert wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Vermessen der Lage und Größe einer Struktur eines innerhalb eines ersten Materials angeord­ neten zweiten Materials, insbesondere von in Beton ange­ ordneten Armierungseisen, mit einer Sonde, die in Abhän­ gigkeit vom Vorhandensein des zweiten Materials ein Sondenausgangssignal erzeugt und mit einer Verarbeitungs­ einrichtung, die das Sondenausgangssignal verarbeitet.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus DE 32 45 155 C1 und aus DE 27 18 373 A1 bekannt.

Das der Erfindung zugrundeliegende Problem soll anhand von in Beton eingelagerten Armierungseisen als Beispiel näher beschrieben werden. Bei der Erstellung von Stahl­ betonbauten ist es nach der Fertigstellung erforderlich, Lage, Größe und Überdeckung, d. h. die Dicke des Betons, der die Armierungseisen überdeckt, festzustellen. Falsch angeordnete Armierungseisen können die Stabilität des Bauwerks beeinträchtigen. Eine zu geringe Überdeckung führt zu Langzeitschäden, die erst nach zehn oder mehr Jahren auftreten und dann aufwendige Reparaturmaßnahmen notwendig machen. Da diese Reparaturmaßnahmen oft ein Vielfaches an Aufwand erfordern wie die Herstellung des Bauwerks, wird immer häufiger unmittelbar nach der Herstellung eine Qualitätsüberprüfung verlangt.

Bei den bekannten Vorrichtungen wird ein Gestell oder ein Rahmen auf die Oberfläche des zu untersuchenden Bauwerkteiles aufgesetzt. Innerhalb dieses Rahmens wird die Sonde bzw. der Sensor gesteuert bewegt. Hierbei wird eine Fläche abgefahren. Das Sondenausgangssignal kann in einem vorbestimmten Maßstab grafisch auf eine Zeichenfläche aufgetragen werden. Aus dem Kurvenverlauf, d. h. der Abhängigkeit des Sondenausgangssignals vom Weg, lassen sich auch Aufschlüsse über die Lage der Armierungseisen gewinnen. Bei bekanntem Durchmesser der Armierungseisen läßt sich auch die Überdeckung ermit­ teln.

Bei den bekannten Vorrichtungen spannt der Rahmen eine Ebene auf. Die Sonde wird mit einem konstanten Abstand zu dieser Ebene geführt. Damit lassen sich zufriedenstel­ lende Meßergebnisse nur bei annähernd ebenen Oberflächen des zu untersuchenden Bauwerkteiles gewinnen. Wenn die Oberfläche sehr uneben ist, wie dies beispielsweise aufgrund der Verschalung bei gegossenem Beton der Fall sein kann, ermittelt die Sonde bei den bekannten Vorrich­ tungen nicht die Überdeckung, sondern lediglich den Abstand zwischen Sonde und Armierungseisen. Die Über­ deckung kann dann um einige Millimeter zu groß angegeben werden. Dies führt zu fehlerhaften Meßergebnissen, wobei der Fehler eine falsche Sicherheit vortäuscht. Zum ande­ ren deckt der Rahmen nur eine begrenzte Fläche ab. Bei größeren Bauwerken, beispielsweise bei Tunneln, muß eine Fläche markiert und untersucht werden, sodann muß der Rahmen auf eine benachbarte Fläche aufgesetzt werden und eine erneute Untersuchung muß durchgeführt werden. Da beispielsweise Tunnel nicht nur einige Meter, sondern einige Kilometer lang sein können, ist das Durchführen einer solchen Messung sehr umständlich und zeitaufwendig. Zudem sind wiederholte Markierungen an dem zu unter­ suchenden Bauwerksteil notwendig. Da bei jeder Markierung der Stelle, an der der Rahmen aufgesetzt war bzw. an der er aufzusetzen ist, die Gefahr eines Übertragungsfeh­ lers besteht, sind über kurz oder lang größere Fehler bei der Zuordnung des Sondenausgangssignals zum Ort der Armierungseisen zu erwarten. Somit können mit den bekannten Vorrichtungen weder die Lage noch die Über­ deckung zuverlässig festgestellt werden. Insbesondere bei größeren zu untersuchenden Bauwerksteilen sind trotz umständlicher Handhabung größere Ungenauigkeiten zu erwarten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren und eine Vorrichtung anzugeben, die bei einfacher Handhabung zuverlässige Rückschlüsse auf Lage und Größe des zweiten Materials innerhalb des ersten Materials erlauben.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein Gehäuse, in dem die Sonde festgelegt ist, auf die Oberfläche aufgesetzt wird, das Gehäuse in Kontakt mit der Oberfläche über die Oberfläche bewegt wird und die Relativbewegung zwi­ schen Gehäuse und Oberfläche erfaßt wird.

Dieses Verfahren hat mehrere Vorteile: Zum einen wird die Relativbewegung zwischen der Sonde, die im Gehäuse festgelegt ist, und der Oberfläche des zu untersuchenden Teils direkt ermittelt. Fehler, die durch eine nicht erfaßte Verschiebung eines Rahmens auf der Oberfläche entstehen könnten, sind von vornherein eliminiert. Zum anderen hat das Gehäuse ständig Kontakt mit der Ober­ fläche. Die Sonde hat dabei, weil sie im Gehäuse festge­ legt ist, einen konstanten Abstand zur Oberfläche. Das Gehäuse kann den Konturen der Oberfläche folgen. Damit wird die tatsächliche Überdeckung festgestellt, also die Dicke des das zweite Material abdeckenden ersten Materials. Weiterhin ist die Handhabung sehr einfach. Das Gehäuse muß lediglich auf die Oberfläche des zu untersuchenden Teils aufgesetzt werden und kann dann praktisch über eine beliebige Strecke bewegt werden, ohne daß weitere Umsetzungsmaßnahmen erforderlich sind. Dadurch, daß direkt die Relativbewegung zwischen dem Gehäuse und der Oberfläche erfaßt wird, ergeben sich auch bei größeren Strecken beispielsweise 100 m, keine Verschiebungen zwischen dem tatsächlichen Ort, an dem das Sondenausgangssignal erzeugt wird, und dem Ort, dem das Sondenausgangssignal bei der Verarbeitung zuge­ ordnet wird. Der Zusammenhang zwischen dem Sondenaus­ gangssignal und dem Weg, der bei dem Verfahren erzeugt wird, entspricht also im hohen Maße der tatsächlichen Funktion des Sondenausgangssignals in Abhängigkeit vom Weg.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Gehäuse von Hand über die Oberfläche geführt. Dazu ist zwar eine Bedienungsperson erforderlich. Es sind aber keine weiteren aufwendigen Maßnahmen erforderlich, um das Gehäuse, d. h. die Sonde, an der Oberfläche des zu unter­ suchenden Teiles zu halten.

Bevorzugterweise wird durch die Relativbewegung ein Zählsignal erzeugt. Jeder Zählwert entspricht dabei einem vorbestimmten Abschnitt einer zurückgelegten Weg­ strecke. Mit Hilfe des Zählsignals läßt sich die Funktion des Sondenausgangssignals in Abhängigkeit vom Weg relativ leicht erzeugen.

Hierbei ist bevorzugt, daß das Zählsignal als Folge von Rechteckimpulsen ausgebildet ist, wobei das Sonden­ ausgangssignal beim Auftreten einer Flanke eines Recht­ eckimpulses analog/digital-gewandelt wird. Rechteckim­ pulse lassen sich sehr leicht in Abhängigkeit von einer Relativbewegung erzeugen, beispielsweise durch einen Inkrementalgeber. In der bevorzugten Ausführungsform wird das Sondenaugangssignal nicht laufend, sondern nur zu vorbestimmten Zeitpunkten analog/digital-gewan­ delt, und zwar genau dann, wenn eine vorbestimmte Weg­ strecke zurückgelegt worden ist. Man erhält dabei eine wegdiskret aufgelöste Funktion des Sondenausgangssignals, die sich leicht weiterverarbeiten läßt.

Vorteilhafterweise wird das Sondenausgangssignal in einem Zwischenspeicher zwischengespeichert und aus dem Zwischenspeicher über eine Übertragungsstrecke an einen räumlich entfernten Massenspeicher übertragen, wobei das Einlesen in den Zwischenspeicher mit wechselnden Geschwindigkeiten, insbesondere in Abhängigkeit von der Relativbewegung zwischen Gehäuse und Oberfläche, erfolgen kann und das Einlesen zumindest abschnittsweise mit einer höheren Geschwindigkeit erfolgt als das Aus­ lesen aus dem Zwischenspeicher. Je nach Auflösung der Relativbewegung werden pro Meter zurückgelegten Weges mehrere hundert bis einige tausend Werte des Sondenaus­ gangssignals erfaßt. Diese Werte werden für eine spätere Auswertung in einem Massenspeicher, d. h. einer Magnet­ platte, Floppy-Discs, einem Magnetband oder ähnlichem, gespeichert. Da ein solcher Massenspeicher aber in dem Gehäuse nur schwer unterzubringen ist, kann dieser Mas­ senspeicher auch extern, d. h. außerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Die Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Massenspeicher erfolgt dann über eine Übertra­ gungsstrecke, beispielsweise über eine elektrische Lei­ tung, eine optische, akustische oder elektromagnetische Sendestrecke. Eine derartige Übertragungsstrecke hat in der Regel eine begrenzte maximale Übertragungsrate. Die Übertragung erfolgt hierbei in der Regel auch mit einer konstanten Geschwindigkeit. Um aber zu ermöglichen, daß das Gehäuse auch mit wechselnden Geschwindigkeiten über die Oberfläche geführt werden kann, was bei einer Führung von Hand praktisch unvermeidbar ist, werden die analog/digital-gewandelten Daten zunächst in einen Zwischenspeicher eingeschrieben. Wenn das Gerät relativ schnell über die Oberfläche des zu untersuchenden Teils geführt wird, ergeben sich zeitlich dicht aufeinander folgende Werte. Bei einer langsameren Geschwindigkeit ergeben sich entsprechend weniger Werte pro Zeiteinheit. Der Zwischenspeicher dient als Puffer, um diese wechseln­ den Geschwindigkeiten auszugleichen und gleichzeitig eine Übertragung der Daten an den Massenspeicher über die Übertragungsstrecke zu ermöglichen. Der Benutzer muß also nicht mehr darauf achten, daß er eine konstante Geschwindigkeit einhält, was ohnehin nur schwer zu rea­ lisieren wäre, er kann das Gehäuse in weiten Grenzen mit beliebigen Geschwindigkeiten über die zu untersuchen­ de Oberfläche führen.

Hierbei ist es bevorzugt, daß ein Alarmsignal erzeugt wird, wenn der Zwischenspeicher zu mehr als einem vorbe­ stimmten Prozentsatz gefüllt ist. Die Bedienungsperson erhält dann die Information, daß sie die Relativgeschwin­ digkeit zwischen Gehäuse und Oberfläche herabsetzen muß, um ein zumindest teilweises Entleeren des Zwischen­ speichers über die Übertragungsstrecke zu ermöglichen.

Bevorzugterweise wird das Sondenausgangssignal in Abhän­ gigkeit von seiner Amplitude mit unterschiedlichen Ver­ stärkungsfaktoren verstärkt. Somit liegt immer ein Signal mit ausreichendem Pegel vor. Wenn hierbei der Verstär­ kungsfaktor mit abgespeichert wird, läßt sich das Sonden­ ausgangssignal für jeden Abschnitt der zu untersuchenden Oberfläche wieder zuverlässig rekonstruieren.

Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Sonde in einem Gehäuse festgelegt ist, daß eine antreibbare Laufradan­ ordnung mit einem ein Geberrad aufweisenden Inkremental­ geber, der bei einer vorbestimmten Winkeldrehung des Geberrades eine vorbestimmte Anzahl von Impulsen erzeugt, und eine Gleitflächenanordnung aufweist, die der Sonde benachbart angeordnet ist und im wesentlichen in der gleichen Ebene wie ein Fußpunkt der Laufradanordnung liegt, und daß der Inkrementalgeber mit der Verarbei­ tungseinrichtung verbunden ist.

Mit Hilfe des Inkrementalgebers wird die Relativbewegung zwischen dem Gehäuse und der Oberfläche ermittelt. Hier­ bei wird, im Gegensatz zum Stand der Technik, tatsächlich die Relativbewegung der Sonde gegenüber der Oberfläche gemessen und nicht die Relativbewegung der Sonde zu einem Gestell oder einem Rahmen, der auf der Oberfläche aufliegt. Die Gleitflächenanordnung wiederum ermöglicht, daß die Sonde mit einem konstanten Abstand über die Oberfläche geführt wird. Die Gleitflächenanordnung kann beispielsweise als Gleitfläche ausgebildet sein, die über die zu untersuchende Oberfläche schleift. Es können aber auch Mittel vorhanden sein, die die Reibung zwischen dem Gehäuse und der Oberfläche herabsetzen, beispiels­ weise Räder, Kugeln oder Gleisketten. Wesentlich hierbei ist lediglich die Tatsache, daß die Sonde immer mit einem konstanten Abstand über die zu untersuchende Ober­ fläche geführt werden kann. Da die Sonde im Gehäuse fest angeordnet ist, ist der konstante Abstand gewähr­ leistet, wenn die Gleitflächenanordnung des Gehäuses auf der Oberfläche aufliegt. Da der Fußpunkt der Laufrad­ anordnung und die Gleitflächenanordnung im wesentlichen in der gleichen Ebene liegen, ist gewährleistet, daß die Laufradanordnung angetrieben wird und Impulse er­ zeugt, wenn auch die Sonde ein Ausgangssignal erzeugt.

Hierbei ist bevorzugt, daß die Laufradanordnung ein am Umfang mit einem elastischen Mantel versehenes Lauf­ rad aufweist, das gleichzeitig das Geberrad bildet. Durch den elastischen Mantel wird eine relativ hohe Haftung zwischen der Oberfläche und dem Umfang des Lauf­ rades erreicht. Die Gefahr, daß das Laufrad mit Schlupf über die Oberfläche gleitet, wird dadurch praktisch ausgeschlossen. Wenn auf dem Laufrad geeignete Markierun­ gen vorgesehen sind, die beispielsweise optisch, mecha­ nisch, elektrisch oder magnetisch abgetastet werden können, kann das Laufrad gleichzeitig als Geberrad ver­ wendet werden. Dies ermöglicht eine direkte Umsetzung des vom Laufrad zurückgelegten Weges, also der dadurch erzeugten Laufrad-Umdrehungen, in Wegsignale.

Vorteilhafterweise weist die Verarbeitungseinrichtung einen innerhalb des Gehäuses angeordneten Verarbeitungs­ teil und einen mit dem Verarbeitungsteil über eine Über­ tragungsstrecke verbundenen Auswerteteil auf, der außer­ halb des Gehäuses angeordnet sein kann. Wie oben im Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert, ergibt sich dadurch die Möglichkeit, einerseits das Gehäuse relativ leicht und damit bequem handhabbar zu gestalten, anderer­ seits aber die Übertragungsstrecke möglichst unbelastet zu belassen. Je weniger Daten über die Übertragungs­ strecke übertragen werden müssen, desto geringer ist die Störanfälligkeit.

Hierbei ist bevorzugt, daß der Verarbeitungsteil einen Analog/Digital-Wandler, der bei Auftreten einer Impuls­ flanke vom Inkrementalgeber das Sondenausgangssignal analog/digital wandelt, und einen Speicher aufweist, der die digitalen Werte nacheinander in einzelne Spei­ cherstellen aufnimmt. Der Analaog/Digital-Wandler wandelt das Sondenausgangssignal also nur genau dann, wenn ein solcher Wert auch für die Bearbeitung benötigt wird. Man erreicht hierbei, daß einem diskreten Wegstrecken­ punkt genau ein Sondenausgangssignalwert zugeordnet wird. Dies erleichtert die spätere Auswertung ganz be­ trächtlich. Der Speicher kann dann nacheinander die einzelnen Sondenausgangssignalwerte aufnehmen, wobei durch die Art der Diskretisierung sichergestellt ist, daß jeder Speicherstelle ein Punkt auf der zurückgelegten Wegstrecke zugeordnet ist.

Bevorzugterweise hat dabei der Speicher die Funktion eines First-in-First-out-Speichers (FIFO), wobei das Einlesen in Abhängigkeit von Impulsflanken vom Inkremen­ talgeber und das Auslesen mit einer von der Übertragungs­ strecke vorgegebenen Geschwindigkeit erfolgt. Die einzel­ nen Sondenausgangssignalwerte werden also, je nach Rela­ tivgeschwindigkeit des Gehäuses zur Oberfläche, mit wechselnden Geschwindigkeiten in den Speicher einge­ schrieben und mit einer mehr oder weniger konstanten Geschwindigkeit ausgelesen. Der Speicher erfüllt hierbei eine Pufferfunktion. Normalerweise läßt sich eine kon­ stante Relativgeschwindigkeit von Gehäuse zur Oberfläche nicht erreichen, insbesondere dann, wenn das Gehäuse von Hand über die Oberfläche bewegt wird. Solange die dadurch erzeugten Sondensignalausgangswerte mit einer geringeren Rate als die Übertragungsrate der Übertra­ gungsstrecke erzeugt werden, werden hierdurch keine Probleme verursacht. Man wird jedoch bestrebt sein, das Gehäuse mit einer möglichst großen Geschwindigkeit über die Oberfläche zu bewegen, um eine möglichst große Vermessungs-Geschwindigkeit zu erzielen. Hierbei bleibt es nicht aus, daß die maximale Geschwindigkeit der Über­ tragungsstrecke gelegentlich überschritten wird. Durch den als Puffer wirkenden Speicher läßt sich das Problem eliminieren.

Bevorzugterweise ist der Verarbeitungsteil mit der Über­ tragungsstrecke über eine serielle Schnittstelle verbun­ den. Schnittstellen dieser Art sind genormt. Beispiels­ weise kann eine Schnittstelle des Typs RS232 verwendet werden.

Vorteilhafterweise weist die Verarbeitungseinrichtung einen Verstärker mit veränderbarem Verstärkungsfaktor auf, der das Sondenausgangssignal verstärkt, wobei der Verstärkungsfaktor in Abhängigkeit von der Amplitude des Sondenausgangssignals veränderbar ist. Hierdurch wird erreicht, daß für die Verarbeitung immer ein Signal mit ausreichendem Pegel zur Verfügung steht. Da der Verstärkungsfaktor mit abgespeichert werden kann, läßt sich das Sondenausgangssignal mit hoher Zuverlässigkeit auch in solchen Bereichen rekonstruieren, in der das Signal am Ausgang der Sonde nur einen relativ kleinen Pegel hatte.

Bevorzugterweise weist der Verarbeitungsteil einen Mikro­ prozessor und der Auswerteteil einen Massespeicher auf. Der Mikroprozessor ist in der Lage, die kompletten Funk­ tionen der Analog/Digital-Wandler und des Speichers zu steuern und gleichzeitig den Speicher auszulesen. Der Auswerteteil nimmt den größen- und gewichtsmäßig bedeuteren Massenspeicher auf, so daß das Gehäuse ent­ lastet wird. Der Massenspeicher ist üblicherweise Teil eines handelsüblichen Computers. Wenn die serielle Schnittstelle verwendet wird, lassen sich Standardbau­ steine verwenden.

Vorteilhafterweise weist die Verarbeitungseinrichtung eine Initialisierungseinrichtung auf. Die Initialisie­ rungseinrichtung setzt alle Funktionen im Verarbeitungs­ teil und im Auswerteteil zurück, so daß eine neue Messung bzw. ein neuer Vermessunglauf gestartet werden kann. Die Bedienungsperson kann, beispielsweise wenn sie in einem Tunnel Kontrollen durchführt, hundert Meter in die eine Richtung laufen, dann die Initialisierungsein­ richtung betätigen, und wieder hundert Meter in die andere Richtung laufen. Hierdurch werden mehrere Messun­ gen an einem gleichen Längenabschnitt durchgeführt, wobei nach und nach die gesamte Oberfläche des Tunnels kontrolliert werden kann.

Mit Vorteil ist eine Batterie im Gehäuse angeordnet. Hierdurch ist die Spannungsversorgung im Gehäuse, d. h. die Versorgung der Speicher, des Mikroprozessors und des Analog/Digital-Wandlers, unabhängig vom Netz. Über die Übertragungsstrecke müssen keine Leistungen übertra­ gen werden.

Vorteilhafterweise weist das Gehäuse eine Grifföffnung auf, deren Hauptrichtung im wesentlichen parallel zur Hauptachse der Laufradanordnung angeordnet ist. Hier­ durch wird eine durch eine Hand der Bedienungsperson geführte Bewegung ermöglicht, bei der die Gefahr von Abweichungen von einer vorgegebenen geraden Wegstrecke sehr gering sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. Darin zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung und

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild der Vorrichtung.

Eine Vorrichtung 1 zum Vermessen der Lage und Größe einer Struktur eines innerhalb eines ersten Materials angeordneten zweiten Materials weist einen Meßwagen 2 mit einem Gehäuse 3 auf. Im Gehäuse ist ein Sensor 4 festgelegt, d. h. er hat einen festen Platz innerhalb des Gehäuses. Zu Wartungszwecken kann der Sensor 4 ausge­ baut werden. Im Gehäuse 3 ist ferner eine Laufradanord­ nung 5 vorgesehen, die ein Laufrad 6 aufweist. Das Lauf­ rad 6 ist im Gehäuse 3 drehbar gelagert und weist in Umfangsrichtung einen elastischen Bezug oder Mantel 7 auf, der mit Markierungen 8 versehen ist. Die Markierun­ gen sind in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt. Bei­ spielsweise entspricht der Abstand zwischen zwei Markie­ rungen 8 einer zurückgelegten Wegstrecke von einem Milli­ meter. Die Markierungen können auch am den Mantel 7 trangenden Kern angebracht sein. Die Drehung des Lauf­ rades 6 wird mit Hilfe eines Laufradsensors 9 erfaßt, der die Markierungen 8 beispielsweise optisch oder mecha­ nisch abtastet. Der Laufradsensor ist mit einem Verarbei­ tungsteil 10 einer Verarbeitungseinrichtung verbunden. Mit dem Verarbeitungsteil 10 ist auch der Sensor 4 ver­ bunden. Ferner ist an dem Verarbeitungsteil 10 noch eine Batterie 11 angeschlossen, die ebenfalls im Gehäuse 3 angeordnet ist. Der Verarbeitungsteil 10 ist mit einer seriellen Schnittstelle 12 verbunden, an die wiederum ein als Übertragungsstrecke fungierendes Kabel 13 ange­ schlossen ist. Über das Kabel 13 wird die Verbindung von der seriellen Schnittstelle 12 zu einem Auswerteteil 14 der Verarbeitungseinrichtung hergestellt.

Das Gehäuse 3 weist eine Grifföffnung 15 auf. Die Haupt­ richtung der Grifföffnung 15, also die Richtung, in der die Bedienungsperson ein oder mehrere Finger hin­ durchstrecken kann, ist parallel zur Achse des Lauf­ rades 6.

Die einzelnen Komponenten der Vorrichtung 1 sind schema­ tisch in Fig. 2 dargestellt. Der Verarbeitungsteil 10 weist einen mit dem Sensor 4 verbundenen Verstärker 16 auf, dessen Ausgang mit einem Eingang eines Analog/Digi­ tal-Wandlers 17 verbunden ist. Dessen Ausgang ist mit einem Eingang eines Speichers 18 verbunden, der hier als First-in-First-out-Speicher (FIFO), beispielsweise in Form eines Schieberegisters, ausgebildet ist. Der Ausgang des Speichers 18 ist mit der Schnittstelle 12, beispielsweise einer RS232-Schnittstelle, verbunden. Die Steuerung des Verstärkers 16, des Analog/Digital- Wandlers 17 und des Speichers 18 erfolgt mit Hilfe eines Mikroprozessors 19. Ferner werden dem Analog/Digital- Wandler 17 und dem Speicher 18 Impulse von der Laufradan­ orndung 5, d. h. vom Laufradsensor 9 zugeführt. Der Ana­ log/Digital-Wandler 17 wandelt bei jeder ansteigenden oder abfallenden Flanke der vom Laufradsensor 9 erzeugten Impulsfolge das vom Ausgang des Verstärkers 16 anliegende Sensorausgangssignal analog/digital. Gleichzeitig wird das Ausgangssignal des Analog/Digital-Wandlers in die nächste freie Speicherstelle im Speicher 18 geschrieben. Im Speicher 18 werden die einzelnen Sensorausgangssignal­ werte also der Reihe nach abgespeichert. Der Mikroprozes­ sor 19 steuert das Auslesen des Speichers 18 zur seriel­ len Schnittstelle 12. Da die Übertragungsstrecke 13 nur eine begrenzte Übertragungsleistung hat, kann es vorkommen, daß bei zu schneller Bewegung des Meßwagens 2 über die Oberfläche in einem Zeitraum mehr Sondenaus­ gangssignalwerte erzeugt werden, als über die Übertra­ gungsstrecke 13 übertragen werden können. In diesem Fall erfüllt der Speicher 18 eine Pufferfunktion, d. h. er speichert die vom Analog/Digital-Wandler 17 kommenden Werte solange zwischen, bis sie übertragen werden können. Stellt der Mikroprozessor 19 fest, daß der Speicher zu mehr als einem vorbestimmten Prozentsatz, beispiels­ weise zu mehr als 75%, gefüllt ist, erzeugt er ein Warnsignal, das der Bedienungsperson anzeigt, daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Meßwagens 2 zu hoch ist. Die Bedienungsperson muß dann die Geschwindigkeit herab­ setzen. Dadurch wird der Speicher 18 wieder über die Übertragungsstrecke 13 entleert.

Der Mikroprozessor 19 steuert auch den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 16. Wenn die Ausgangssignale des Ver­ stärkers 16 einen vorbestimmten Pegel unterschreiten, wird automatisch der Verstärkungsfaktor heraufgesetzt. Damit stehen für die Analog/Digital-Wandlung immer aus­ reichende Pegel zur Verfügung. Die Verstärkungsfaktoren können beispielsweise in diskreten Schritten herauf­ oder herabgesetzt werden. Wenn diese einzelnen Verstär­ kungsfaktoren oder entsprechende Kenndaten mit abgespei­ chert und übertragen werden, läßt sich das Sondenaus­ gangssignal später wieder zuverlässig rekonstruieren.

Der Auswerteteil 14 weist beispielsweise einen herkömm­ lichen Rechner, z. B. einen Personal-Computer, auf, der über eine CPU 20 mit Programmspeicher 21, eine Anzeige­ einrichtung 22, eine Tastatur 23 und einen Drucker 24 verfügt. Ferner ist ein Massenspeicher 25, beispielsweise eine Magnetplatte, eine Floppy-Disc oder ein Magnetband vorgesehen. Die Anzeigeeinrichtung 22 ist grafikfähig. Die Funktion des Sondenausgangssignals in Abhängigkeit vom Weg kann hier als Kurve dargestellt werden. Bevorzug­ terweise weist der Massenspeicher einen transportablen Datenträger auf. Dieser Datenträger kann dann verwendet werden, um die ermittelten Daten an einen anderen Ort zu verbringen, beispielsweise weg von einer Baustelle in ein Büro, wo die Auswertung erfolgen kann.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt. An dem zu unter­ suchenden Teil, beispielsweise einem Bauwerksteil, wie einem Tunnelabschnitt, wird der Meßwagen, den eine Be­ dienungsperson am Handgriff 15 hält, auf die Oberfläche so aufgesetzt, daß sowohl das Laufrad 6 als auch das Gehäuse 3 mit seiner Gleitflächenanordnung 26 auf der Oberfläche des zu untersuchenden Teils aufliegt. Hierbei liegen der Fußpunkt des Laufrades 6 und die Gleitflächen­ anordnung 26 etwa in der gleichen Ebene. Die Gleitflä­ chenanordnung hat im vorliegenden Fall eine Gleitfläche 27, mit der der Meßwagen 2 über die Oberfläche gleitet. Es können aber auch reibungsverminderte Mittel eingesetzt werden, beispielsweise Räder. Der so auf die Oberfläche aufgesetzte Meßwagen 2 wird entlang einer geraden vorbe­ stimmten Wegstrecke über die Oberfläche geführt. Dabei erzeugt die Laufradanordnung 5 eine Folge von Rechteckim­ pulsen. Bei jeder ansteigenden und jeder abfallenden Flanke des Rechteckimpulszuges wird eine Analog/Digital- Wandlung des Sondenausgangssignals durchgeführt, wobei das Sondenausgangssignal zuvor verstärkt worden ist. Die gewandelten Werte werden im Speicher 18 zwischenge­ speichert und dann über die serielle Schnittstelle 12 und die Übertragungsstrecke 13 an den Auswerteteil 14 der Verarbeitungseinrichtung übertragen. Dort werden die Sondenausgangssignalwerte in einem Massenspeicher 25 abgespeichert. Die Ordnungszahl einer Speicherstelle gibt dabei gleichzeitig die Information über den Ort an, dem das Sondenausgangssignal zuzuordnen ist. Vor Beginn der Messung wird eine Initialisierungseinrich­ tung 28 betätigt, die den Analog/Digital-Wandler und den Speicher auf ihre Ausgangswerte zurücksetzt und gleichzeitig dem Auswerteteil 14 mitteilt, daß der fol­ gende Wert der erste Wert einer Folge von Sondensig­ nalausgangswerten ist. Auf diese Weise ist es möglich, auf einfache Art und Weise neue Messungen zu starten.

Claims (18)

1. Verfahren zum Vermessen der Lage und Größe einer Struktur eines innerhalb eines ersten Materials ange­ ordneten zweiten Materials, insbesondere von in Beton angeordneten Armierungseisen, mit Hilfe einer Sonde, die in Abhängigkeit vom Vorhandensein des zweiten Materials ein Sondenausgangssignal erzeugt und ent­ lang eines vorbestimmten Weges über eine Oberfläche des ersten Materials geführt wird, wobei das Sonden­ ausgangssignal als Funktion des Weges erzeugt und abgespeichert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse, in dem die Sonde festgelegt ist, auf die Oberfläche aufgesetzt wird, das Gehäuse in Kontakt mit der Oberfläche über die Oberfläche bewegt wird und die Relativbewegung zwischen Gehäuse und Ober­ fläche erfaßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse von Hand über die Oberfläche geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß durch die Relativbewegung ein Zählsignal erzeugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zählsignal als Folge von Rechteckimpulsen ausgebildet ist, wobei das Sondenausgangssignal beim Auftreten einer Flanke eines Rechteckimpulses ana­ log/digital-gewandelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sondenausgangssignal in einem Zwischenspeicher zwischgespeichert und aus dem Zwi­ schenspeicher über eine Übertragungsstrecke an einen räumlich entfernten Massenspeicher übertragen wird, wobei das Einlesen in den Zwischenspeicher mit wech­ selnden Geschwindigkeiten, insbesondere in Abhängig­ keit von der Relativbewegung zwischen Gehäuse und Oberfläche, erfolgen kann und das Einlesen zumindest abschnittsweise mit einer höheren Geschwindigkeit erfolgt als das Auslesen aus dem Zwischenspeicher.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Alarmsignal erzeugt wird, wenn der Zwischen­ speicher zu mehr als einem vorbestimmten Prozentsatz gefüllt ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sondenausgangssignal in Abhän­ gigkeit von seiner Amplitude mit unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren verstärkt wird.

8. Vorrichtung zum Vermessen der Lage und Größe einer Struktur eines innerhalb eines ersten Materials angeordneten zweiten Materials, insbesondere von in Beton angeordneten Armierungseisen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der An­ sprüche 1 bis 7, mit einer Sonde (4), die in Abhän­ gigkeit vom Vorhandensein des zweiten Materials ein Sondenausgangssignal erzeugt, und mit einer Verarbeitungseinrichtung (10, 14), die das Sondenaus­ gangssignal verarbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (4) in einem Gehäuse (3) festgelegt ist, daß eine antreibbare Laufradanordnung (5) mit einem ein Geberrad (6) aufweisenden Inkrementalgeber (6, 9), der bei einer vorbestimmten Winkeldrehung des Geberrades (6) eine vorbestimmte Anzahl von Impulsen erzeugt, und eine Gleitflächenanordnung (26) aufweist, die der Sonde (4) benachbart angeord­ net ist und im wesentlichen in der gleichen Ebene wie ein Fußpunkt der Laufradanordnung (5) liegt, und daß der Inkrementalgeber (6, 9) mit der Verar­ beitungseinrichtung (10, 14) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufradanordnung (5) ein am Umfang mit einem elastischen Mantel (7) versehenes Laufrad (6) auf­ weist, das gleichzeitig das Geberrad bildet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung einen innerhalb des Gehäuses (3) angeordneten Verarbei­ tungsteil (10) und einen mit dem Verarbeitungsteil (10) über eine Übertragungsstrecke (13) verbundenen Auswerteteil (14) aufweist, der außerhalb des Ge­ häuses (3) angeordnet sein kann.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Verarbeitungsteil (10) einen Analog/Digital- Wandler (17), der bei Auftreten einer Impulsflanke vom Inkrementalgeber (6, 9) das Sondenausgangssignal analog/digital wandelt, und einen Speicher (18) aufweist, der die digitalen Werte nacheinander in einzelne Speicherstellen aufnimmt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (18) die Funktion eines First-in- First-Out-Speichers (FIFO) hat, wobei das Einlesen in Abhängigkeit von Impulsflanken vom Inkremental­ geber (6, 9) und das Auslesen mit einer von der Übertragungsstrecke (13) vorgegebenen Geschwindigkeit erfolgt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Verarbeitungsteil (10) mit der Übertragungsstrecke (13) über eine serielle Schnittstelle (12) verbunden ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrich­ tung (10) einen Verstärker (16) mit veränderbarem Verstärkungsfaktor aufweist, der das Sondenausgangs­ signal verstärkt, wobei der Verstärkungsfaktor in Abhängigkeit von der Amplitude des Sondenausgangs­ signals veränderbar ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Verarbeitungsteil (10) einen Mikroprozessor (19) und der Auswerteteil (14) einen Massenspeicher (25) aufweist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrich­ tung (10) eine Initialisierungseinrichtung (28) aufweist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Batterie (11) im Gehäuse (3) angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) eine Griff­ öffnung (15) aufweist, deren Hauptrichtung im wesent­ lichen parallel zur Hauptachse der Laufradanordnung (5) angeordnet ist.