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Anordnung zur Aufnahme von ringförmig geschlossenen Innenprofilen
Gegenstand der Erfindung ist eine aus einer Beleuchtungsvorrichtung und einer fotografischen
Kamera bestehende Anordnung zur Aufnahme von ringförmig geschlossenen Innenprofilen,
insbesondere von Ausbruchsprofilen von Tunnels, Grubenstollen od. dgl., nach dem
Lichtebenenschn.ittverfahren.
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Zur Bestimmung des Profils oder der Querschnittsfläche derartiger
Ausbrüche sind bisher folgende Verfahren bekanntgeworden: Entweder erfolgt die Aufnahme
durch unmittelbares Messen der Abstände zwischen den Stollenwänden in dem gewünschten
Querschnitt, der durch eine rechtwinklig zur Stollenachse verlaufende Ebene bestimmt
ist. Es wird dabei in bezug auf einen gegebenen Punkt gemessen, der sich in der
Profilebene befindet und mit dem Schnittpunkt zwischen der Stollenachse und dieser
Ebene übereinstimmt.
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Die Messungen, die von diesem Punkt ausgehend in einer mehr oder weniger
großen Anzahl von Richtungen vorgenommen werden müssen, können infolge der punktweisen
Aufnahme nur zu einem angenäherten Ergebnis führen, abgesehen von den Fehlern beim
Messen der Abstände zwischen den .% wänden und dem festgelegten Ausgangspunkt.
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Oder es wird sofort ein homothetisches Bild des Umrisses des in Bletracht
kommenden Querschnittes aufgenommen. Zu diesem Zweck benutzt man z. B.
einen
in der Mitte des Stollens angeordneten fotografischen Apparat und einen mit diesem
mechanisch verbundenen Taster in Gestalt einer ausziehbaren Stange. Bewegt man das
Ende der Stange auf dem Umriß des aufzunehmenden Querschnittes, so kann man den
Umriß auf diese Weise in einem gegebenen Maßstab fotografisch wiedergeben.
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Dieses Verfahren ist theoretisch einwandfrei, da die Messungen für
alle Punkte des Profils und in allen Richtungen von der Stollenmitte ausgehend erfolgen.
Jedoch ist seine Anwendung schwierig, und zwar wegen der Schwierigkeiten des Aufstellens
der Vorrichtung, der praktisch begrenzten Reichweite der ausziehbaren Stange, der
Dauer der Arbeitsvorgänge und der mechanischen Umständlichkeit der am Arbeitsplatz
zu benutzenden Vorrichtung.
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Es ist nun bekannt, Querprofile verschiedener Art, beispielsweise
von Flußbettmodellen, Luftschrauben, Modelltragflächen od. dgl., mittels des Lichtebenenschnittverfahrens
aufzunehmen. Bei diesem Verfahren wird das Modell entweder in seiner gesamten Ausdehnung
mit einer Lichtebene zum Schnitt gebracht oder mittels eines ebenen Lichtbündels
nacheinander in verschiedenen Stellungen abgetastet, so daß sich die Schnittlinie
auf dem Modell als Lichtkurve abzeichnet, die von einer fotografischen Kamera aufgenommen
wird.
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Die so gewonnenen Lichtkurven stellen eine maßstabsgetreue Wiedergabe
des Querschnittes des Modells in der betreffenden Ebene dar. Zur Ausmessung natürlicher
ErdbauproMe, insbesondere ringförmig geschlossener Innenprofile von Tunnels, Grubenstollen
od. dgl., wurde das Lichtebenenschnittverfahren jedoch bisher, soweit bekannt, noch
nicht angewendet.
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Es sind weiterhin Leuchten oder Scheinwerfer für Lichtsignalzwecke,
insbesondere für die Luftfahrt oder Schiffahrt bekannt, bei denen mittels um eine
Lichtquelle angeordneter Gürtellinsen ein flächenförmiges Lichtbündel ausgesendet
wird, dessen Lichtstrahlen mit einem Öffnungswinkel von 3600 radial von der punktförmigen
Lichtquelle ausgehen. Derartige Scheinwerfer für Lichtsignalzwecke wurden jedoch
ebenfalls bisher noch nicht zur Durchführung des erwähnten Lichtebenenschnittverfahrens
zur Bestimmung von ringförmig geschlossenen Innenprofilen verwendet.
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Die angegebenen Schwierigkeiten bei der Ausmessung von ringförmig
geschlossenen Innenprofilen, insbesondere von Ausbruchsprofilen von Tunnels, Grubenstollen
od. dgl., lassen sich nun durch die Anwendung des bekannten Lichtebenenschnittverfahrens
überwinden, und zwar wird hierzu gemäß der Erfindung eine aus einer Beleuchtungsvorrichtung
und einer fotografischen Kamera bestehenden Anordnung verwendet, bei der die Beleuchtungsvorrichtung
einen Scheinwerfer enthält, der ein über einen Winkel von 3600 sich erstreckendes
ebenes Bündel radialer Lichtstrahlen aussendet.
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Vorzugsweise enthält der Scheinwerfer eine praktisch punktförmige
Lichtquelle, welche im Brennpunkt einer Fresnelschen Ringlinse innerhalb eines den
Durchtritt des Lichtstrahlenbündels durch das optische System freigebenden Projektionsgehäuses
angeordnet ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Scheinwerfer auf der
der fotografischen Kamera zugewandten Seite des Projektionsgehäuses mit einem Schirm
versehen, der den mittleren Teil des Lichtbündels abdeckt. Der Schirm kann dabei
ein Loch aufweisen, das in Verbindung mit einem auf dem Gehäusekörper befestigten
Korn zur Justierung der Anordnung dient. Zweckmäßigerweise wird ferner zur Erleichterung
der Festlegung der Achse die Anordnung mit einer ein Lichtbündel aus sendenden Visiereinrichtung
versehen und der Nutzlichtstrom des Scheinwerfers durch beiderseits der Lichtquelle
angeordnete ringförmige, konkave Spiegel vergrößert.
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Mittels der Anordnung gemäß der Erfindung wird also die dem aufzunehmenden
Profil entsprechende lotrechte Ebene durch einen ebenen Schleier von Lichtstrahlen
dargestellt. Die Spur des Lichtschleiers auf den Stollenwänden wird mittels der
fotografischen Kamera festgehalten. Das fotografische Bild ist dementsprechend eine
homothesische Darstellung des'Querschnittes des Stollens in einer lotrechten Ebene.
Es ist natürlich auch möglich, das eine Öffnung von 3600 aufweisende Lichtbündel
durch eine Folge von eine geringere Öffnung aufweisenden Lichtbündeln oder durch
eine Folge von Lichtzeigern zu bilden.
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Wenn in der lotrechten Ebene des zu vermessenden Stollens eine Kennmarke
von bekannter Länge angeordnet wird; kann das von der fotografischen Kamera aufgenommene
Bild durch Projektion im gewünschten Maßstab vorgeführt und beurteilt werden. Ebenso
kann durch geeignete Mittel der Flächeninhalt des aufgenommenen Querschnitts ermittelt
werden. Hierfür kann beispielsweise ein Planimeter benutzt werden. Man kann jedoch
auch die Auswertung durch Bestimmung der Anderungen des Lichtflusses des Bildes
auf einen zu diesem Zweck besonders geeichten -Projektionsschirm messen.
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Durch die Anordnung gemäß der Erfindung wird also ermöglicht, die
topographische Aufnahme und zeichnerische Wiedergabe von Innenprofilen durch eine
eindeutige, beweiskräftige Unterlage zu ersetzen, so daß alle Fehler der zur Auswertung
der bekannten Verfahren erforderlichen Aufnehmer, Zeichner und Rechner beseitigt
werden.
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In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Anordnung
gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung der
Anordnung, Fig. 2 einen Längsschnitt einer Vorrichtung zur Erzeugung eines aus radialen
Lichtstrahlen zusammengesetzten, sich über einen Öffnungswinkel von 3600 erstreckenden
Lichtschleiers.
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Die in Fig. 2 in Einzelheiten dargestellte B eleuchtungsvorrichtung
besteht aus einer Lichtquelle I4, die in einem Projektionsgehäuse 15 an-
geordnet
ist. Die Längsachse x-y des Projektionsgehäuses 15 kann in der gewünschten Richtung,
beispielsweise in Richtung der Stollenachse oder der Grundlinie der aufzunehmenden
Profile, eingerichtet werden. Der hintere Teil des Projektionsgehäuses I5 weist
einen Schutzschirm- I6 auf, hinter dem in einiger Entfernung von der Beleuchtungsvorrichtung
die Aufnahmekamera 12 (Fig. I) aufgestellt wird. Da die Größe des Schirmes I6 bekannt
ist, können die fotografischen Aufnahmen dann leicht in dem entsprechenden Maßstab
ausgewertet werden oder durch Vergrößerung oder Projektion auf den gewünschten Maßstab
gebracht werden.
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Der Lichtquelle 14 ist ein optisches System zugeordnet, das aus Fresnelschen
Ringlinien I7 besteht, die rechtwinklig zur Längsachse x-y der Beleuchtungsvorrichtung
einen Lichtschleier 18 aussenden. Vorzugsweise wird der Nutzlichtstrom der Beleuchtungsvorrichtung
durch ringförmige, beiderseits der Lichtquelle 14 angeordnete und zu der Achse x-y
zentrierte konkave Spiegel 19 erhöht.
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Der vordere, der Aufnahmekamera abgewendete Teil der Beleuchtungsvorrichtung
könnte an und für sich offen sein. Vorzugsweise wird er jedoch durch eine Haube
20 verdeckt, die in der Mitte eine optische Visiereinrichtung, beispielsweise einen
Kollimator 2I, trägt. Durch den Kollimator 21 wird entweder die Lichtquelle 14 oder
ein Fadenkreuz, dessen Schnittpunkt mit der Achse x-y übereinstimmt, in Richtung
der Längsachse x-y projiziert, so daß die Anordnung beispielsweise auf die Stoßfläche
des Stollens eingerichtet werden kann. Der Körper oder das Gehäuse des Scheinwerfers
ist in einer Schelle 22 gelagert, die auf einem Stativ 23 üblicher Bauart angeordnet
ist, das ein Ausrichten der Beleuchtungsvorrichtung in der Länge, in der Höhe und
in der Querrichtung gestattet. Zum Festlegen der Horizontalstellung ist an der Beleuchtungsvorrichtung
an geeigneter Stelle eine Wasserwaage 24 angeordnet.
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Zur weiteren Erleichterung des Einrichtens der Beleuchtungsvorrichtung
ist auf der Oberseite des Projektionsgehäuses I5 ein Korn 26 vorgesehen, das mit
einem Loch 25 des Schirmes I6 fluchtet.
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Die Tragstange 27 der Beleuchtungsvorrichtung wirkt mit einer Klemmschraube
28 zusammen, durch die die Beleuchtungsvorrichtung in entspre. chender Lage zur
Schelle 22 festgestellt werden kann.
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Die Beleuchtungsvorrichtung wird in dem auszumessenden Stollen an
der Stelle des aufzunehmenden Querschnittes aufgestellt. Der Bedienende richtet
die Beleuchtungsvorrichtung mit Hilfe der Wasserwaage 24 horizontal und stelle damit
den Lichtschleier in die lotrechte Stellung ein. Darauf klemmt er mittels der Klemmschraube
28 das Rohr 27 in der gewünschten Lage fest. Die Achsex-y der Beleuchtungsvorrichtung
kann unmittelbar in Richtung der Stollenachse oder der Grundlinie der Erdbaustelle
ausgerichtet werden.
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Wie in Fig. I schematisch dargestellt ist, wird nun in einer entsprechenden,
von der Brennweite des Aufnahmeobjektivs und dem gewünschten Abbildungsmaßstab abhängigen
Entfernung von der Beleuchtungsvorrichtung eine fotografische Kamera I2 derart angeordnet,
daß die optische Achse der Kamera in die Ache x-y der Beleuchtungsvorrichtung oder
parallel zu dieser zu liegen kommt. Die von den Stollenwänden reflektierenden Strahlen
T-t, T2-t2 des von der Beleuchtungsvorrichtung ausgesandten ebenen Lichtstrahlenbündels
I8 liefern dann ein homothetisches Bild des aufzunehmenden Profils.
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Mit der beschriebenen Anordnung können auch nacheinander mehrere
benachbarte Querschnitte des Stollens aufgenommen werden, ohne daß die Kamera verschoben
wird. Es genügt hierzu ein bloßes Verschieben der Beleuchtungsvorrichtung, etwa
durch entsprechende Verschiebung des Rohres 27 in der Schelle 22. Die nacheinander
erhaltenen fotografischen Aufnahmen können däun später durch Vergrößerung auf den
gewünschten Maßstab gebracht werden, wobei aus der Größe der gleichzeitig aufgenommenen
Bilder der Scheibe I6 auf den jeweiligen Abbildungsmaßstab geschlossen werden kann.
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Zu erwähnen ist noch, daß beim Vermessen von Stollen, die einen kleineren
Querschnitt aufweisen, die Achse x-y der Beleuchtungsvorrichtung nicht unbedingt
mit der Stolenachse oder mit der optischen Achse der Kamera zusammenfallen muß.
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Es ist lediglich erforderlich, daß die Achsen der Beleuchtungsvorrichtung
und der Aufnahmekamera parallel zueinander und rechtwinklig zur Ebene des aufzunehmenden
Profils verlaufen.
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Zur Kenntlichmachung der fotografisch aufgenommenen Profile kann
im Aufnahmebereich der Kamera ein durchscheinender Schirm aufgestellt werden, der
mit Angaben über das Profil, die Entfernung vom Ausgangspunkt, Datum, Höhenlage
usw. versehen ist.
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Die Anordnung gemäß der Erfindung ist auch zur Aufnahme von Böschungen
anwendbar. Zu diesem Zweck wird die Achse x-y der Beleuchtungsvorrichtung und die
Achse der Kamera auf die Grundlinie ausgerichtet, die als Ausgangspunkt zur Aufnahme
der nacheinander aufzunehmenden Profile dient.