DE7207991U - Einrichtung zur Profilvermessung in mit der Tagesoberfläche in Verbindung stehenden Höhlen, untertägigen Hohlräumen, hauptsächlich aber Schächten - Google Patents

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Meissner & Meissner

PATE NTANWALTS B URO

BERLIN — MÜNCHEN

PATENTANWÄLTE

.DIPL-ING. W. MEISSNER (BLN) DIPL.-ING. P. E. MEISSNER (MCHN) DIPL-ING. H.-J. PRESTING (BLN)

G 72 07 991.5 ¹ berlin 33, herbertstr. 22

IntercoQ-peration Kereskedelemfe.jlesztesi Ihr Zeichen Ihr Schreiben vom Unser Zeichen Berlin, den

Fall 9731-756/346/Mjr/Hk 3 März 1975

\ "Einrichtung zur Profilvermessung in mit der Tagesoberfläche in Verbindung stehenden Höhlen, untertätigen Hohlräumen, hauptsächlich aber Schächten" ^>

Die Neuerung betrifft eine Einrichtung zur Profilvermessung in mit der Tagesoberfläche in Verbindung stehenden Höhlen, untertätigen Hohlräumen, hauptsächlich aber Schächten.

Derartige Messungen, z.B. das Vermessen der Einbauten in Vertikalschächten, wurden nach der klassichen Methode mit dem Einhängen vor vier Drähten, oder mit einem Hängedraht und polarisiertem Licht durchgeführt, welch letzteres mit einer Quecksilverdampflampe erzeugt wird. Die Lage der vier Drähte zueinander kann über Tage geodetrisch bestimmt werden. Im allgemeinen sind bei neuabgeteuften Vertikalschächten mit nahezu vertiakler Schachtwandung die vier Drähte in genau senkrechter Stellung. Sie ergeben also auf der Schachtsohle die gleichen Koordinaten wie an der Schachthängebank über Tage. In diesem Falle können daher von den vier gespannten Drähten aus in der Jeweiligen

BORO MÖNCHEN: TELEX: TELEGRAMM: TELEFON: BANKKONTO: POSTSCHECKKONTO: MÖNCHEN 22 1-856 44 INVENTION BERLIN BERLINtRBANKAQ. W. MEISSNER, BLN-W ST. ANNASTR. 11 INVENd BERLIN 030/885 60 37 BERLIN 31 122 82-109 TEL.: 089/22 8544 Ρϊ Λ λ f-, λ „ 030/888 23 82 3695716000

Tiefenlage der je ca. 3 m im Schacht eingebauten Einstriche sämtliche Schachteinbauten, wie: Rohrleitungen für Wasser or«! FreOIuft, das Fahrtrus und dis dort eingebauten Fahrten, nötigenfalls auch die Schachtmauerung selbst leicht und genau vermessen werden. Bei alten Schächten hingegen, deren Mauerung nicht mehr senkrecht verläuft, bereitet die Bestimmung der Lage der vier Drähte auf der Schachtsohle schon Schwierigkeiten, da die Schachtwand oft durch die Einwirkung naher Abbaue nicht nur aus dem Lot geriet, sondern auch Torsionsdeformationen erlitt.

In solchen Schächten wird mit den vier Drähten jene zwangsläufige Bahn festgelegt, die der Fahrt der Förderkörbe entspricht. Von diesen vier Drähten aus wird dann in den verschiedenen Schachtquerschnitten die Vermessung oben angeführter Schachtausrüstungen durchgeführt. In beiden Fällen ist die absolute Parallelität der beiden, durch je zwei gespannte Drähte gegebenen Vertikalebenen von Wichtigkeit. Dieses Verfahren hat sein technischen Schwierigkeiten und in manchen Fällen ist es gar nicht ausführbar.

Bei der Vermessung mit Verwendung eines Drahtes und dem polarisierten Licht einer Quecksilberdampflampe erwächst aus der Polarisation ein großer Lichtverlust zum großen Nachteil hinsichtlich des Energieverbrauchs und der Genauigkeit der Richtungsübertragung. Außerdem ist hierbei noch immer ein Draht zur Hinabprojizierung des Obertagpunktes erforderlich.

Lne Eine Begleiterscheinung des zeitgemäßen Bergbaues ist das stete

ach Wachsen der Schachtteufen und der Fördergeschwindigkeiten. Beides

ber aber bedeutet erhöhte Ansprüche an die Einbaue in den Schacht-

uer querschnitten und die ständige Überwachung ihres jeweiligen Zu-

tan Standes. Bei den Aussteckungs- und Kontrollmessungen in Seiger-

chä schachten ist es notwendig, außer der Schachtmauerung aucn die

era verschiedenen Sachte inbaut en (z.B. Führungslatten der Förderkörbe,

Uhr Führungslattenträger, UnterMngung der verschiedenen Leitungen,

ahr ! Fahrtrum usw.) in den vorher festgesetzten Höhenlagen mit einem

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Mittelfehler von höchstens + 2 cm zu vermessen.

Aufgabe der Neuerung ist es, diese Nachteile zu vermeiden· Gelöst wird diese Aufgabe neuerungsgemäß dadurch, daß ein verdrehbares, mit Kreisteilung und Fernrohr versehenes» an sich bekanntes geodätisches Nivellierinstrument bzw» Theodolit besitzt, wobei es mit einem sowohl zentrisch, wie auch in der Ebene einstellbaren Schirm und Analysator, sowie mit dem aus Spiegel und Prismen bestehenden optischen System ausgestattet ist; dieses letztere System lenkt den polarisierten Lichtstrahl auf den Analysator, in die optische Achse des Fernrohrs und auf die Wand der zu vermessenden Hohlräume bzw. deren Profilpunkte·

In den beigelegten Figuren ist in beispielsweiser Ausführungsform der Neuerung dargestellt, und zwar in:

Fig* 1 die Einrichtung für Schachtprofil-Aufnahmen im Einsatz, Fig* 1a stellt einen Horizontalschnitt durch den Vertikalschacht dar, samt den in diesem Profil befindlichen, folgenden Einbauten: Schachteinstriche 14, Führungslatten 13, Rohrleitungen für Wasser- und Preßluft 16 bzw· 1?» elektr. Stromkabel 18, Fahrabteilung 19, Fig· 2 zeigt das Laserstrahl-Empfangsgerät als Schnittskizze.

Die querschnittsweise Vermessung der Schachtwand und der Einbauten, d.h. die Schachtprofil-Aufnahme wird mit Hilfe der vorgeschlagenen, durch ein Laserstrahl-Projiziergerät komplettierten Einrichtung folgendermaßen ausgeführt (Fig. ι):

Über dem Schachtmundloch wird an einem erschütterungsfreien Ort das mit dem Fernrohr 1 versehene, stetig wirkende, polarisiertes Licht emittierende Lasergerät 2 so aufgestellt, daß das auf dem Förderkorbdach aufgestellte, und mit dem Förderkorb 3 im ganzen Schacht in jede Höhenlage gelangende, mit einem Analysator komplettierte geodätische Gerät 4 (Nivellierinstrument oder Theodolit) den Laserstrahl in jedem beliebigen Schachtquerschnitt auffangen kann.

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Der Analysator 5 des mit dem Analysator komplettierten Gerätes (Fig. 2), welches ein Nivellierinstrument 6 oder ein Theodolit herkömmlicher oder neuartiger Bauart sein kann, kann z.B. an dessen vorhandenem Fernrohr 7, als Vorsetzgerät mit einem entsprechenden, mn OwJ eswers TTsnrf Gl-rn ί β.τώΐ 1iö » + β V* öt-j rf öt^ ηη+ΐ β<"»ΐ·ϊΛΜ ^+"T^sVtl "FiiViT^Tr^ ire e^re + öm

versehen werden. Auf demselben Gerät ist in einer zur Drehachse des Instrumentes normalen Ebene der Auffangschirm 10 angeordnet, der zur Zentrierung des Gerätes dient. Beim Zentrieren kann das optische Element 8, welches den Laserstrahl in die Analysatorrichtung einführt aus der Richtung des Lichtstrahls entfernt werden.

Mit der über Tage angegebenen geodätischen Richtung und der Vertikalrichtung ist eine Ebene gegeben.

Diese Ebene kann mit Hilfe der Polarisierungsebene des Lasers angegeben werden. Der geodätische Richtungswinkel der polarisierten Ebene läßt sich mit dem Fernrohr des Laserprojiziergerätes und dem mit diesem adjustierten Horizontalkreis bestimmen. Die Koordinaten j *fc ms IT 4» mn» Λ rm - ·, ·, \- _—fc T ^^ «■«*« ·! ^**l^ai- Λ ·4- Λ **mf* *««m Λ >^ *■« T *» *■· ^% H

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können dann durch die herkömmliche geoo/.tische Anschlußmessung bestimmt werden.

Das Ausstecken der Ebene erfolgt in der Weise, daß nach Zentrierung des geodätischen Gerätes auf die Polarisationsebene des Lasers, die mit der Vertikalrichtung und der über Tage bekannten geodätischen Richtung gegeben ist, durch Verschwenken eingestellt wird. Bei richtiger Einstellung wird der durch das optische System 8, 9 dem Analysator 5 zugeführte, und auf diesen auftreffende Lichtstrahl vom Analysator ausgelöscht oder maximal durchgelassen. Das polarisierte Licht kann den Analysator nur dann passieren, wenn seine Schwingungsrichtung mit der Durchlaßrichtung des Analysators übereinstimmt. Bei aufeinander normalen Schwingungsrichtungen läßt der Analysator den Strahl nicht durch. Wenn das Prisma 11 den Laserstrahl aus dem Analysator 5 in das Fernrohr 7 des geodätischen Instrumentes 6 projiziert, so lcann die Stellung, bei der das Licht völlig erlischt, durch Verschwenken des Gerätes um seine Vertikalachse gesucht werden. Diese Stellung des Instrumente zeigt die

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lieferenzrichtung an. Die Referenzrichtung kann am Limbus 12 des geodätischen Instruments mit 0,1^s (oder ca. 0,1°) Genauigkeit abgelesen werden.

Ist die auf die bekannte geodätische Richtung über Tage bezogene unler-tägige Refersnsriehtung ^estiüsit, so kann der hierauf bezogene Richtungswinkel eines beliebigen vom Laserstrahl beleuchteten Punktes der Schachtwand bzw. der Schachteinbauten am horizontalen Teilkreis des Gerätes abgelesen werden. Zu diesem Zweck muß das Gerät durch Verschwenken so eingestellt werden, daß nach Ausschalten des Prismas 9 der das optische Element 8 passierende Laserstrahl auf den Punkt der Schachtv/and, bzw. der Schachteinbauten fällt.

Der Abstand zwischen der Instrument-Steckachse und dem angezielten Punkt kann optisch oder mit einer Teleskop-Meßlatte gemessen werden.

Auf diese Weise kann bei gegebenem Niveau der Laserstrahl mit Hilfe des am geodätischen Instrument (Nivellierinstrument oder Theodolit) befestigten optischen Ablsnkeleiaentes aus dem ursprünglich gegebenen Richtungswinkel abgelenkt, und der so projizierte Lichtpunkt zur optischen oder mechanischen Entfernungsmessung benützt werden.

Aus den Richtungs- und Entfernungsdaten können die ebenen x-, y-Eoorinaten sämtlicher vermessener Punkte berechnet werden, ^enn au den auf Grund der Obertagsdaten gegebenen Koordinaten der Instrumentmitte die Koordinatenänderungen Ζλ χ, ZL^y hinzuaddiert werden. Bei den Richtungsbestimmungen ist - in Anbetracht der Schachtabmessungen - ebenfalls ein Mittelfehler von ± 0,1^g (ca. ~ 0,1°) zulässig, während bei den Distanzmessungen ein Mittelfehler von ί 0,5 - - 1 cm toleriert werden kann. Zur Bestimmung der verschiedenen Höhenkotsn der Schachtquerprofile wird im freien Teil der Schachtseheibe ein Schacht-Teufenmeßband 13 eingelassen, an welchem die Meßdaten mit dem Fernrohr des geodätischen Instrumentes 6 abgelesen werden können. Nötigenfalls kann auch ein in der Ruhelage eingespannter Draht zur vertikalen Punktpro j i zierung benützt werden.

Auf Grund der Meßdaten können mit einem Tischrechner, Tischkomputer,

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bzw. mit einem Auswertegerät die räumlichen Daten (Koordinaten) der Sc/iachtwand bzw. der Einbauten bestimmt und graphisch festgelegt werden. Mit Berücksichtigung der Toleranzen können auch die günstigsten Daten für die Rektifizierung der Spurlatten und sonstiger Schachtausrüstung ermittelt werden.

Außer den Vertikalschachten kann die Einrichtung auch in Räumen von anderer Gestalt, z.B. zur Profilaufnahme in Hohlräumen oder Bunkern u. dgl. benützt werden. Sie kann auch als Qrientierungs- und Anschlußverfahren mit einem Anfangs-Mittelfehler von - 0,1^g beispielsweise zur Richtungsangabe der vom Schacht ausgehenden Grubenstrecken, sowie zu RichtungsbeStimmungen in Vertikalräumen mit der oben angegebenen Genauigkeit verwendet werden. Um die operative Genauigkeit der Einrichtung zu erhöhen, wird zweckmäßig zur Einstellung der mit dem Analysator erfolgenden Lichtstrahllöschung ein photoelektrischer Detektor angewendet und damit die subjektive Beobachtung des Lichteffektes eliminiert.

- ansprüche -

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Claims (2)

* I Schutzansprüche;

1. Einrichtung zur Profilvermessung in mit der Tagesoberfläche in Verbindung stehenden Höhlen, untertätigen Hohlräumen, hauptsächlich aber Schächten, dadurch gekennzeichnet. daß ein verdrehbares, mit Kreisteilung und Fernrohr versehenes, an sich bekanntes geodätisches Nivellierinstrument bzw· Theodolit (7) besitzt, wobei es mit einem sowohl zentrisch, wie auch in der Ebene einstellbaren Schirm (10) und Analysator (5), sowie mit dem aus Spiegel und Prismen bestehenden optischen System (8, 9, 10) ausgestattet ist; dieses letztere System lenkt den polarisierten Lichtstrahl auf den Analysator (5), in die optische Achse des Fernrohrs (7) und auf die Wand der zu ^ermessenden Hohlräume bzw. deren Profilpunkte O

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Analysatorfilter (5) und die den polarisierten Lichtstrahl in die optische Achse des Fernrohrs (7) lenkenden optischen Elemente (8, 9, 10) verschwenkbar an dem geodätischen Gerät angebracht sind.

Dipl.-Ing. P. E. Meissner Ratentanwalt

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