DE4115809A1 - Geraet zum erfassen von konturen auf flaechen im dreidimensionalen raum - Google Patents
Geraet zum erfassen von konturen auf flaechen im dreidimensionalen raumInfo
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- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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- G01C7/02—Tracing profiles of land surfaces
- G01C7/04—Tracing profiles of land surfaces involving a vehicle which moves along the profile to be traced
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Description
Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Erfassen von Konturen
gemäß Hauptpatent 40 36 424 (Patentanmeldung P 40 36 424.0-52).
Durch das Patent 40 36 424 (nicht vorveröffentlichte Patent
anmeldung P 40 36 424.0-52) wird ein Gerät zum Erfassen von Kon
turen mit zwei Meßrädern, deren Drehachsen parallel zueinander
ausgerichtet sind, und einem Stützrad, wobei alle drei Räder
über die Fläche führbar und unabhängig voneinander rollbar sind
und die drei Räder eine Ebene definieren, die Drehwinkel der
Meßräder durch inkrementale Drehgeber unabhängig voneinander
digital meßbar sind, wobei die Meßräder mit einem Erfassungsge
rät verbunden sind, unter Schutz gestellt.
Bei diesem Gerät können die Drehgeber mit einer Elektro
nikeinheit verbunden sein, die einen Mikroprozessor, einen
nichtflüchtigen Speicher und eine Daten-Schnittstelle aufweisen
kann. Darüberhinaus kann das Gerät ein Display zur Anzeige auf
weisen.
Gemäß einer Ausführungsform des Gerätes gemäß Hauptpatent
kann die die Meßräder haltende Achse an einem Führungsrohr mit
einem Führungsgriff angeordnet sein, wobei vorzugsweise die
Elektronikeinheit und das Display od. dgl. an dem den Meßrädern
abgewandten Ende des Führungsrohres angeordnet sein kann.
Mit diesem Gerät können Konturen in der Ebene erfaßt wer
den. Sobald jedoch das Gerät auf einer Kontur benutzt wird, die
dreidimensional, z. B. über einen Hügel verlaufend, ausgebildet
ist, können sich Meßfehler ergeben. Auch kann damit die dreidi
mensionale Ausbildung z. B. eines solchen Hügels nicht ermittelt
werden.
Im Hauptpatent werden verschiedene bekannte Geräte zum Er
fassen von Konturen in der Ebene (DE-PS 5 02 098, DE-PS 29 599)
und andere Methoden zum Längenmessen von Konturen (z. B. DE-PS 36 02 165),
sowie Verfahren zum Erfassen von Konturen mittels
Fotographien beschrieben. Auch damit lassen sich Konturen auf
Flächen im dreidimensionalen Raum nicht erfassen.
Der Erfindung gemäß dem Zusatzpatent liegt nun die Aufgabe
zugrunde, das Gerät gemäß Hauptpatent dadurch zu verbessern,
daß damit auch Konturen auf Flächen im dreidimensionalen Raum
erfaßt werden können.
Dazu wird vorgeschlagen, daß mit dem Gerät gemäß Hauptpa
tent zusätzlich die Neigung der durch die drei Räder definier
ten Ebene gegenüber der Horizontalen durch mindestens einen
Neigungssensor gemessen wird und sowohl die beiden Meßräder,
als auch der Neigungssensor mit dem Erfassungsgerät verbunden
sind.
Der dabei verwendete Neigungssensor ist unempfindlich auf
Querneigung, so daß er den Neigungswinkel der durch die drei
Meßräder definierten Ebene in Laufrichtung der Meßräder auch
dann exakt mißt, wenn das Gerät quer zu seiner Bewegungsrich
tung geneigt ist, d. h. wenn die Drehachse(n) der beiden Meßrä
der selbst geneigt ist.
Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die Drehachsen der bei
den Meßräder in einer Achse liegen und das Stützrad auf der
Mittelsenkrechten dieser Achse liegt, wodurch die Auflagepunkte
der drei Räder auf der Fläche ein gleichschenkeliges Dreieck
bilden. Dadurch ergibt sich eine einfache Geometrie für die
Auswertung der Meßwerte.
Vorzugsweise mißt der Neigungssensor den Winkel zwischen
der Höhe auf die Basis dieses gleichschenkeligen Dreieckes und
der Horizontalebene. Steht somit das Gerät auf einer horizonta
len Ebene, mißt der Neigungssensor einen Winkel von 0°.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist an dem Gerät
ein digital auslesbarer Kompaß angeordnet. Mit dem Kompaß
kann die Ausrichtung der abgefahrenen Konturen ausgerichtet
werden. Durch zusätzliches Auslesen der durch mit dem Kompaß
gemessenen Nordrichtung bei Beginn und gegebenenfalls / oder
bei Ende der Messung können die erfaßten dreidimensionalen Kon
turen kartographisch weiterverwendet werden.
Der Kompaß und Neigungssensor können in der Elekronikein
heit des Gerätes integriert sein.
Vorzugsweise sind auch bei diesem weitergebildeten Gerät
die Drehgeber der Meßräder, der Neigungssensor und gegebenen
falls der Kompaß mit einer Elektronikeinheit verbunden, die
einen Mikroprozessor aufweist. Damit können die Meßwerte unmit
telbar ausgewertet werden. Diese Elektronikeinheit kann unmit
telbar an dem Gerät angeordnet sein, die Drehgeber und der Nei
gungssensor können aber auch über Leitungen mit einer Elektro
nikeinheit verbunden sein, die unabhängig von dem Gerät aufge
stellt ist.
Der Mikroprozessor dient dazu, die Meßwerte auszuwerten.
Die Meßwerte können in einem nichtflüchtigen, gepufferten Spei
cher der Elektronikeinheit gespeichert werden. Dabei kann es
sich um Speicherchips oder um Disketten handeln.
Die Beschleunigung des Gerätes und der vom Neigungssensor
dabei registrierte Winkel wird durch den Mikroprozessor durch
zweimaliges Differenzieren des von den Meßrädern gemessenen We
ges nach der Zeit ausgeglichen. D.h., insbesondere dann, wenn
das Gerät schnell beschleunigt wird, würde der Neigungssensor
eine Winkeländerung feststellen, diese wird jedoch von dem Mi
kroprozessor ausgeglichen.
Wird dieses Gerät mit seinen zwei unabhängig drehbaren
Meßrädern und seinem Stützrad entlang einer dreidimensionalen
Kontur bewegt, d. h., rollen die beiden Meßräder parallel zu der
Kontur ab, so drehen sich die beiden Meßräder, wenn die Kontur
nicht eine Gerade ist, in bekannter Weise unterschiedlich.
Die Umdrehung der Meßräder wird gemäß Hauptpatent unmit
telbar digitalisiert und die digitalen Meßdaten können nicht
nur leicht weiterverarbeitbar aufgezeichnet, sondern auch
gleich ausgewertet werden.
Neigt sich dabei die durch die drei Räder gebildete Ebene,
so mißt der Neigungssensor digital eine Winkeländerung.
Durch die Auswertung des gegebenenfalls unterschiedlichen
Drehens der beiden Meßräder und der Änderung des Neigungswin
kels ergibt sich die dreidimensionale Abbildung der Kontur.
Die Geometrie und Ausbildung des Gerätes, wie Durchmesser
der Meßräder und des Stützrades, die relative Lage der Meßräder
und des Stützrades zueinander, sowie die Anzahl der Drehimpulse
pro Umdrehung zusammen mit der Anzahl und der Differenz der ge
messenen Drehimpulse und der von dem Neigungssensor gemessene
Winkel werden durch den Mikroprozessor ausgewertet, der durch
eine entsprechende Software gesteuert wird. Diese Software kann
auf Diskette vorliegen, sie kann aber auch in ROM-Chips (Read
Only Memory) gespeichert sein.
Dadurch, daß die Drehwinkel der Meßräder und der Neigungs
winkel der durch die drei Räder aufgespannten Ebene synchron
unabhängig voneinander erfaßbar sind, können die drei erhalte
nen Meßwerte getrennt gespeichert werden.
Die mit dem Kompaß gemessenen und digital auslesbaren
Werte können auch laufend dazu benutzt werden, mittels der Meß
räder und des Neigungssensors erfaßten Werte, die Auskunft über
die zu vermessende Kontur ergeben, zu überprüfen, in dem die
Winkeländerungen der Kontur anhand der Kompaßwerte überprüft
werden.
Weitere Einzelheiten des Gerätes ergeben sich aus dem
Hauptpatent und der Beschreibung eines im Folgenden anhand der
Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiels der Erfindung, das
ähnlich der Ausführungsform des Hauptpatentes gestaltet ist.
Es zeigt
Fig. 1 ein Gerät zum Erfassen von Konturen in einer Seiten
ansicht, und
Fig. 2 das Gerät gemäß Fig. 1 in einer Ansicht von vorne.
Das Gerät zum Erfassen von Konturen besteht, wie das Gerät
gemäß Hauptpatent, im wesentlichen aus einem Führungsgriff 1,
der an dem einem Ende eines Führungsrohres 2 angeordnet ist, an
dessen anderem Ende quer zu seiner Erstreckungsrichtung eine
Achse 3 angeordnet ist. Der Führungsgriff 1 ist gegenüber dem
Führungsrohr 2 angewinkelt und liegt in Gebrauchsstellung des
Gerätes etwa horizontal. Das Führungsrohr 2 ist dabei etwas
länger, als die doppelte Länge der Achse 3.
An den beiden Enden der senkrecht zum Führungsrohr 2 ange
ordneten Achse 3 ist jeweils ein Meßrad 4 gelagert. Jedes Meß
rad 4 ist dabei so drehbar gelagert, daß es sich unabhängig von
dem anderen Meßrad 4 drehen läßt. Die beiden Meßräder 4 laufen
hier in zwei zueinander parallelen Ebenen um.
In der Achse 3 ist jeweils einem Meßrad 4 zugeordnet je
ein Meßgerät 5 gelagert. Dieses Meßgerät 5 besteht hier aus ei
nem bidirektionalen inkrementalen Drehimpulsgeber. Diese Dreh
impulsgeber 5 sind mittels nicht dargestellter Leitungen mit
einer Elektronikeinheit 6 verbunden, an die sie die digitalen
Meßimpulse weiterleiten.
Das Gerät weist ein Stützrad 9 auf. Die zwei Meßräder 4
und das Stützrad 9 spannen eine Ebene auf, die hier durch die
Auflagefläche der Räder 4 und 9 wiedergeben wird. Ist diese
Ebene in Laufrichtung der Meßräder 4 geneigt, so mißt ein z. B.
in der Elektronikeinheit 7 angeordneter Neigungssensor eine
Winkeländerung.
Die Elektronikeinheit 6 besitzt einen Mikroprozessor. Wei
terhin ist - hier unmittelbar in die Elektronikeinheit inte
griert - ein Display 7 vorgesehen und es sind hier neben dem
Display 7 Tasten angeordnet, die beispielsweise in Form einer
Folientastatur ausgebildet sind und über die bestimmte Funktio
nen der Elektronikeinheit steuerbar sind.
In dem insbesondere für den Transport zerlegbaren Füh
rungsrohr 2 sind noch Batterien 8 angeordnet, die der Stromver
sorgung der Elektronikeinheit 6 und des Displays 7 dienen und
die z. B. aufladbare NC-Akkus sein können. Das Display 7 ist
stromsparend ausgebildet, so daß dieses bei einer Spannung von
5 V nur etwa 100 mA Strom braucht.
Durch das Stützrad wird auch verhindert, daß lediglich
durch Verschwenken des Führungsrohres 2 mittels des Führungs
griffes 1 ein Impuls von den den Rädern 4 zugeordneten Drehge
bern 5 gemessen wird.
Bezugszeichenliste
1 Führungsgriff
2 Führungsrohr
3 Achse
4 Meßrad
5 Meßgerät, bidirektionaler Drehimpulsgeber
6 Elektronikeinheit
7 Display
8 Batterien
9 Stützrad
2 Führungsrohr
3 Achse
4 Meßrad
5 Meßgerät, bidirektionaler Drehimpulsgeber
6 Elektronikeinheit
7 Display
8 Batterien
9 Stützrad
Claims (5)
1. Gerät nach Patent 40 36 424 (Patentanmeldung P 40 36 424.0-52)
zum Erfassen von Konturen auf Flächen im dreidimensionalen Raum
mit zwei Meßrädern (4), deren Drehachsen parallel zueinander
ausgerichtet sind, und einem Stützrad (9), wobei alle drei Rä
der (4, 9) über die Fläche führbar und unabhängig voneinander
rollbar sind und die drei Räder (4, 9) eine Ebene definieren,
die Drehwinkel der Meßrader (4) durch inkrementale Drehgeber
(5) unabhängig voneinander digital meßbar sind und die Neigung
der durch die drei Räder (4, 9) definierten Ebene gegenüber der
Horizontalen durch mindestens einen Neigungssensor gemessen
wird, wobei die Meßräder (4) und der Neigungssensor mit einem
Erfassungsgerät verbunden sind.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Drehachsen der beiden Meßräder (4) in einer Achse (3) liegen
und das Stützrad (9) auf der Mittelsenkrechten dieser Achse (3)
liegt, wodurch die Auflagepunkte der drei Räder (4, 9) auf der
Fläche ein gleichschenkeliges Dreieck bilden.
3. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein Neigungssensor den Winkel zwischen der
Höhe auf die Basis dieses gleichschenkeligen Dreieckes und der
Horizontalebene mißt.
4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß an dem Gerät ein digital auslesbarer Kompaß
angeordnet ist.
5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Drehgeber (5) der Meßräder (4), der Nei
gungssensor und gegebenenfalls der Kompaß mit einer Elektro
nikeinheit (6) verbunden sind, die einen Mikroprozessor auf
weist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4036424A DE4036424C2 (de) | 1989-11-15 | 1990-11-15 | Gerät zum Erfassen oder Übertragen von Konturen in der Ebene |
DE19914115809 DE4115809A1 (de) | 1990-11-15 | 1991-05-15 | Geraet zum erfassen von konturen auf flaechen im dreidimensionalen raum |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4036424A DE4036424C2 (de) | 1989-11-15 | 1990-11-15 | Gerät zum Erfassen oder Übertragen von Konturen in der Ebene |
DE19914115809 DE4115809A1 (de) | 1990-11-15 | 1991-05-15 | Geraet zum erfassen von konturen auf flaechen im dreidimensionalen raum |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4115809A1 true DE4115809A1 (de) | 1992-11-19 |
Family
ID=25898525
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19914115809 Withdrawn DE4115809A1 (de) | 1989-11-15 | 1991-05-15 | Geraet zum erfassen von konturen auf flaechen im dreidimensionalen raum |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4115809A1 (de) |
Cited By (9)
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CN118243052A (zh) * | 2024-05-28 | 2024-06-25 | 山东智绘云图地理信息工程有限公司 | 一种便携式地形测绘用测量装置 |
-
1991
- 1991-05-15 DE DE19914115809 patent/DE4115809A1/de not_active Withdrawn
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