DK163976B - Drejelig, helikopterbaaret baerebjaelke for kameraer til stereofotogrammetri - Google Patents

Description

i

DK 163976 B

Med nærværende opfindelse angives en ny helikopterbåret bjælke, som er drejelig, let transportabel og let installerbar ombord i enhver mellemstor helikopter, uanset at den har en betydelig vægt, og som desuden er i 5 stand til at eliminere de af helikopteren frembragte vibrationer, hvilket gør det lettere, hurtigere og billigere at opnå perfekte stereoskopiske billeder af et objekt, som undersøges. Derved muliggøres en effektiv og præcis stereofotogrammetrisk opmåling af nævnte objekt i 10 industriel skala.

Som bekendt har det voksende behov, specielt i off-shore sektoren, for verifikation af dimensionerne og opmåling af store færdigbyggede konstruktioner, som kan være meget komplicerede og vanskeligt tilgængelige, ført 15 til en betydelig forbedring af stereofotogrammetrien, hvilket har ført til en ny og bedre stereofotogrammetrisk opmåling af store objekter på havet eller på land, f.eks. som beskrevet i dansk patentansøgning nr. 2731/84.

20 For gennemførelsen af en sådan fremgangsmåde er det nødvendigt at analysere stereoskopiske billeder af objektet fremstillet ud fra to billeder optaget med synkroniserede målekameraer monteret orienterbart ved hver sin ende af en stiv bjælke, som rager frit ud fra en 25 helikopters to skydedøre.

Der kendes allerede bærebjælker for kameraer til optagelse af stereobilleder fra helikoptere, men de kendte bjælker er blot simple, korte og lette dragere, som kun er egnede til at bære normale, små og lette ka-30 meraer til opmålinger, hvor der ikke kræves høj præcision, eksempelvis i forstvæsenet, og derfor er de uegnede til industriel anvendelse.

Ved industriel stereofotogrammetri er det faktisk nødvendigt at opnå fuldstændige og præcise billeder af 35 konstruktioner, hvis minimumdimensioner som regel ligger omkring 20-30 m, og derfor kræver elementære perspektiv-

DK 163976 B

2 betingelser, at kameraerne skal placeres mindst 30 m fra konstruktionen, hvilket igen indebærer, at afstanden mellem centrene for kameraobjektiverne skal være mindst 6 m, som er den optimale afstand for at opnå den nøjag-5 tighed, som kræves ved dybdemåling med steroplotter.

En løsning bestående i anvendelse af to synkroniserede kameraer anbragt i passende kasser med en indbyrdes afstand af 6 m, henholdsvis ved for- og agterenden af helikopteren, er definitivt blevet forkastet. Løsnin-10 gen ville nemlig føre til meget alvorlige ulemper, blandt hvilke den mest evidente er gener for helikopterens funktion samt en svækkelse af dens struktur, store udgifter til ombygning af helikopteren samt manglende elasticitet, idet man vil være afhængig af én passende 15 modificeret helikopter til udførelse af opmålinger i forskellige dele af verden med tilhørende høje rejseomkostninger for besætningen. Heraf følger, at de to kameraer bør installeres ved enderne af en bjælke, som mindst er 6 m lang, og som rager frit ud gennem helikop-20 terens døre vinkelret på helikopterens akse, og en sådan bjælke giver anledning til alvorlige problemer med dens totale dimensioner og dermed dens transport, samt dens installation ombord i helikopteren, hvis funktionsdygtighed ikke må påvirkes heraf.

25 Da en stereofotogrammetrisk opmåling bliver mere præcis, jo skarpere og jo bedre de optagne billeder er, følger på den anden side, at der i industriel skala må anvendes synkroniserede målekameraer, som er præcise men også store og tunge. Dette betyder, at bjælken ikke ale-30 ne er pladskrævende, men også må være tung for at være stiv nok til at bære de tunge målekameraer ved sine frit udragende ender, og dette forværrer de nævnte ulemper. Endelig er det klart, at konstruktionen må være indrettet således, at helikopterens vibrationer ikke overføres 35 til kameraerne, dvs. ikke til bjælken, som derfor ikke kan være fastgjort direkte til helikopteren, men kun

DK 163976 B

3 gennem et passende kompliceret system af støddæmpere, der er egnede til at absorbere vibrationer i vilkårlige retninger.

Nærværende opfindelse tager netop sigte på at lø-5 se de nævnte problemer, dvs. at angive en helikopterbåret bjælke til industriel anvendelse, egnet til at bære to målekameraer ved sine ender med en centerafstand mellem objektiverne af størrelsesordenen 6 m, og som desuden er praktisk taget ufølsom for alle vibrationer i 10 helikopteren, er let transportabel og hurtigt kan installeres ombord i enhver mellemstor helikopter. Ydermere skal bjælken kunne drejes for at muliggøre optagelser under en vilkårlig hældning, både af nadir- eller vertikaltypen og af den horisontale eller panoramiske 15 type.

Sigtet med opfindelsen realiseres i det væsentlige ved hjælp af en bjælke udformet som en meget stiv og tung cylindrisk rørstruktur sammensat af flere (som regel tre) sektioner, der i rækkefølge er sammenføjet ved 20 hjælp af store flanger til forøgelse af bjælkens stivhed. Rørstrukturen rager frit ud fra helikopterens to sider vinkelret på helikopteraksen og er monteret, affjedret og ufølsom for vibrationer, med sin centersektion på et fundament, som er lagt på helikopterens ka-25 binegulv og fastgjort til helikopteren ved hjælp af et passende antal bolte fastgjort eller faststøbt i de føringer, som normalt tjener til fastgørelse af sæderne.

På denne måde kan bjælken let og hurtigt installeres ombord i enhver mellemstor helikopter uden at 30 kræve konstruktive ændringer i denne. Bjælken rager tværs gennem helikopterens kabine, og da den trods sin længde på 6 m hurtigt kan skilles ad i flere stykker, kan den også let transporteres som luftfragt i passsende containere. Dens cirkulære tværsnit gør det endvidere 35 muligt at lade den gå ud af helikopterens kabine gennem modsvarende halvcirkulære udsparinger i de to fløje af

DK 163976 B

4 flyets sidedøre, uden at dette generer disse dørfløjes regulære åbning og lukning. Helikopteren er derfor fuldt funktionsdygtig, og det er klart fordelagtigt for mandskabets sikkerhed og fysiske komfort, at de kan arbejde 5 uden at være udsat for kulde og vind under flyvningen.

Den rørformede bjælkes centersektion er monteret, affjedret og ufølsomt for helikopterens vibrationer, på fundamentet ved hjælp af tre spænderinge, som bærer centersektionen, og som hver sig selv bæres af to cylindri-10 ske, dobbeltvirkende støddæmpere af søjleform, fastgjort til fundamentet på hver sin side af sektionens længdeakse. På den anden side virker de to yderste spænderinge også som tryklejer, idet de samvirker med to modstående trykskiver, hvorved de foruden at bære bjælkens vægt og-15 så optager eventuelle aksialkræfter, som skyldes rulning eller forbigående tværhældning af helikopteren. Funktionen af den midterste spændering er derimod ikke blot at bære bjælken, men først og fremmest at gøre styreenheden for bjælkens drejning uafhængig af de vibrationer, som 20 helikopterens rotor inducerer i fundamentet. Med denne struktur er den cylindriske rørbjælke ikke blot isoleret mod eventuelle vibrationer, men den kan også drejes om sin længdeakse uden at glide på langs, hvilket skyldes de to tryklejer. Det er derfor muligt at optage billeder 25 både af nadir- og af horisontal- og panoramatypen, alt efter behov under hensyntagen til strukturen af den affotograferede konstruktion, den position hvorfra den bedst er synlig, og endelig også helikopterens muligheder for anflyvning og overflyvning af konstruktionen.

30 Med henblik herpå drejes bjælken på en sådan måde, at akserne for de til enderne af bjælken fastgjorte målekameraer kan sigte henholdsvis nedad, vandret fremad i flyveretningen eller i mellemliggende skrå retninger.

Med dette for øje er den midterste spændering 35 delvis opslidset i to dele til dannelse af en rundtgående spalte, gennem hvilken en til den ydre omkreds af

DK 163976 B

5 bjælkens centersektion fastgjort tandkrans kan rage ud. Tandkransen indgriber med en snekke, som er udstyret med et håndhjul, så bjælken kan dreje 180° om sin længdeakse, idet den understøttes af den midterste spændering.

5 Mekanismen til bjælkens drejning er således kob let til centersektionen, men ikke til fundamentet, og den kan derfor kun i minimal udstrækning påvirkes af helikopterens vibrationer.

De to målekameraer er monteret på enderne af den 10 ca. 6 m lange cylindriske rørbjælke i egnede cylindriske huse, som er fast forbundet med bjælken og derfor roterer sammen med denne, så de kan orienteres enten i flyveretningen eller under hensyntagen til kravene til den fotogrammetriske opmåling. Hvert cylindrisk hus er af-15 sluttet med aerodynamiske lukkeelementer af halvkugleeller ægform for at reducere luftmodstanden. Det ene lukkeelement er stationært og bestemt til at vende fremad under overføringsflyvning, medens det andet element, som vender bagud under overføringsflyvningen, er delvis 20 bevægeligt med lemme af den såkaldte "øjenlågstype", der udfører en beskyttelsesfunktion, idet de normalt er lukket under start, overføringsflyvning og landing for at hindre støv, stænk eller lignende i at beskadige instrumenterne. De er således kun åbne i de relativt korte pe-25 rioder, hvor der optages billeder.

Åbningen og lukningen af hver lem sker ved hjælp af en lille elmotor, som påvirker to tandhjul i indgreb med hinanden og fast forbundet med hver sin af de to lemme. Den lille motor startes af operatøren i kabinen i 30 overensstemmelse med en velkendt og pålidelig aeronautisk løsning.

På den anden side er det, som følge af det fotogrammetriske udstyrs utilgængelighed under flyvningen, idet kameraerne sidder ca. 2 m uden for kabinen, nødven-35 digt at indrette dels en fjernstyring, dels en fjernovervågning for at målekameraerne kan orienteres og ind-

DK 163976 B

6 stilles med høj præcision. De tilhørende manøvre- og viserorganer er installeret på fundamentet i helikopterkabinen.

Med henblik på at garantere at selv de minimale 5 rester af vibrationer, som ikke kompenseres af de tre støddæmpende systemer på spænderingene, bliver absorberet uanset kameraernes trim, dvs. deres drejningsvinkel i forhold til den vandrette akse, er hvert målekamera sammen med sit tilhørende telekamera til indstillingen 10 monteret i sit cylindriske hus ved hjælp af en cylindrisk bæreramme, som har to modstående arme med indad-vendende føringer, hvori de tværrettede bæretappe på målekameraet er optaget. Rammen er forbundet med det ydre hus ved hjælp af to støddæmperenheder, af hvilke 15 den første udgøres af to over hinanden liggende trioer af dobbeltvirkende støddæmpere orienteret radialt med 120° mellemrum, medens den anden enhed udgøres af tre koaksiale par af ligeledes dobbeltvirkende støddæmpere orienteret efter frembringere i den cylindriske ramme, 20 dvs. vinkelret på de førstnævnte støddæmpere, med 120° mellemrum og forsat for støddæmperne i den første enhed.

På denne måde vil vibrationerne med sikkerhed blive absorberet af de støddæmpende enheder, uanset om målekameraernes trim er sub-horisontalt som under over-25 føringsflyvning eller horisontal billedoptagelse eller sub-vertikalt som under nadir-optagelser.

Sammenfattende er den ca. 6 m lange helikopter-bårede bjælke, som er indrettet til ved sine ender at bære to målekameraer til industriel stereofotogramme-30 trisk opmåling, og som rager frit ud fra siderne af en helikopter vinkelret på dennes akse, ejendommelig ved, at den er en meget stiv og tung cylindrisk rørstruktur dannet af flere sektioner, som er forbundet i rækkefølge ved hjælp af store flanger, og hvoraf centersektionen er 35 drejeligt understøttet af tre spænderinge, som hver for sig er understøttet af to dobbeltvirkende søjleformede

DK 163976 B

7 støddæmpercylindre fastgjort på hver sin side af sektionens længdeakse til et fundament, der er fastgjort til helikopterens kabinegulv med bolte og møtrikker i de samme føringer, som normalt benyttes til fastgørelse af 5 sæder, at de to yderste spænderinge ligger sidelæns an mod to tilsvarende trykskiver fastgjort til centersektionen, medens den midterste spændering er delvis opslidset i to dele til dannelse af en rundtgående spalte, 10 som optager en til den ydre omkreds af centersektionen fastgjort tandkrans, der indgriber med en på spænderingen lejret snekke med tilhørende håndhjul til manuel drejning af bjælken 180° om dens længdeakse, at der til enderne af bjælken er fastgjort cylin-15 driske huse, hvori målekameraerne med tilhørende teleka-meraer til indstillingsformål er understøttet fjedrende og ufølsomt for vibrationer, hvilke huse er kompletteret med aerodynamiske, halvkugle- eller ægformede dæksler, af hvilke det ene er stationært i den under overførings-20 flyvning fremadvendende ende, medens det andet er delvis bevægeligt med lemme af "øjenlågstypen", og at lemmene aktiveres af en lille elmotor, som virker på to tandhjul i indgreb med hinanden og fastgjort til hver sin lem, samt at midler til fjernstyring og f jernovervåg-25 ning af målekameraerne er installeret på fundamentet i helikopterkabinen.

En udførelsesform for opfindelsen er ejendommelig ved, at midlerne til understøtning af måle- og telekame-raerne består af en cylindrisk bæreramme med to i to 30 modstående arme udformede indre føringer, hvori målekameraets tværrettede bæretappe er indført, og at rammen er forbundet med sit ydre hus ved hjælp af to støddæmperenheder, af hvilke den første udgøres af to overliggende trioer af dobbeltvirkende stød-35 dæmpere orienteret radialt med 120° mellemrum, medens den anden enhed udgøres af tre koaksiale par af ligele-

DK 163976B

8 des dobbeltvirkende støddæmpere orienteret efter frem-bringere i den cylindriske ramme, dvs. vinkelret på de første støddæmpere, med 120° mellemrum og forsat for sidstnævnte.

5 I en foretrukket udførelsesform for opfindelsen er den cylindriske rørstruktur derimod dannet af tre ens sektioner, som er koblet i rækkefølge.

Ifølge endnu en foretrukket udførelsesform for opfindelsen rager bjælken frit ud fra helikopterens si-10 der gennem matchende halvcirkulære udsparinger i de to fløje af helikopterkabinens sidedøre.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til den skematiske tegning, som tjener til anskueliggørelse af en foretrukket udførelses form, 15 og hvorpå fig. 1 er et delvis gennemskåret perspektivbillede af en helikopterbåret bjælke ifølge opfindelsen, fig. 2 et billede af denne bjælke set forfra, fig. 3 et billede af bjælken set ovenfra, 20 fig. 4 et snit efter linien A-A i fig. 3, fig. 5a og 5b sidebilleder af et kamerahus på bjælkeenden, vist med lemmene henholdsvis lukkede og åbne, fig. 6 et udsnit i større skala af fig. 5b, in-25 klusive lemmenes aktiveringsmekanisme, fig. 7 et snit i væsentlig større skala gennem et af kamerahusene, fig. 8 et snit efter linien B-B i fig. 7, fig. 9 et snit efter linien C-C i fig. 8, og 30 fig. 10a-10d perspektivbilleder visende forskel lige stillinger, som bjælken og dermed målekameraerne kan indtage.

På tegningen henviser 1 til en helikopter, hvori den viste bjælke ifølge opfindelsen med en længde 35 på omkring 6 m skal installeres.

Bjælken udgøres af tre cylindriske rørsektioner 2, 3 og 4, som er sammenføjet i rækkefølge ved hjælp af

DK 163976B

9 flanger 5 og 6, og dens ydersektioner 2 og 4 rager frit ud fra helikopterens sider vinkelret på helikopteraksen , idet de går gennem modsvarende halvcirkulære åbninger i de to fløje 7 og 8 af helikopterkabinens si-5 dedøre,. se især fig. 10. Bjælkens centersektion 3 er drejeligt monteret på helikopteren l's kabinegulv 9 ved hjælp af tre spænderinge 10, 11 og 12. Spænderinge-ne er hver for sig understøttet af to dobbeltvirkende cylindriske støddæmpere 13 og 14, se specielt fig. 4, 10 som har søjleform, og som på hver sin side af bjælkens længdeakse er fastgjort til et fundament 15, der er boltet til kabinegulvet 9 med bolte og møtrikker 16 fastgjort i de samme føringer 17, som normalt tjener til fastgørelse af sæderne.

15 På centersekt ionen 3 er der også fastgjort to trykskiver 18 og 19, som i samvirken med spænderingene henholdsvis 10 og 12 hindrer enhver langsgående forskydning af bjælken.

Den midterste spændering 11 er endvidere delvis 20 gennemskåret i to dele til dannelse af en rundtgående slids 20, og gennem slidsen rager en tandkrans 21, som er fastgjort til den ydre omkreds af bjælkens centersektion 3, ud, se især fig. 4. Tandkransen 21 tjener til at muliggøre en drejning på 180° af bjælken om dens 25 længdeakse, og til dette formål indgriber tandkransen med en snekke 22, hvis aksel bærer et håndhjul 23 og er drejeligt understøttet på spænderingen 11 ved hjælp af to lejeblokke 24 og 25.

Ved de frie ender af bjælkens to ydersektioner 2 30 og 4 er to cylindriske huse, henholdsvis 26 og 27 fastgjort. I hvert hus er et målekamera 28 med tilhørende telekamera 29 understøttet, affjedret og ufølsomt for vibrationerne, ved hjælp af en cylindrisk bæreramme 30, se fig. l, 7 og 9. Bærerammen er forbundet 35 med det ydre hus ved hjælp af to overlej rede trioer af dobbeltvirkende støddæmpere 31 og 31', som er oriente-

DK 163976 B

10 ret radialt og placeret med lige store mellemrum på 120°, se specielt fig. 7 og 8, samt ved hjælp af tre ko-aksiale par af ligeledes dobbeltvirkende støddæmpere 32, 32' og 32", se igen fig. 7 og 8, som er orienteret 5 langs frembringere for det cylindriske hus 26 eller 27, dvs. vinkelret på støddæmperne 31 og 31' og forsat i forhold til disse, ligeledes med indbyrdes vinkelafstande på 120°. Rammen 30 er udformet med to ind-advendende føringer 33 og 34, se specielt fig. 1, i to 10 modstående lodrette arme, henholdsvis 35 og 36 af rammen 30, og i føringerne er siderettede tappe 37 og 38 til bæring af kameraet 28 optaget. På denne måde kan kameraet 28 let fjernes fra rammen 30, og det kan blokeres mod drejning ved hjælp af et udragende beslag 15 39, som er boltet til en konsol 40 på rammen 30.

Hvert hus 26 og 27 afsluttes på den side, hvorfra målekameraet kan udtages, dvs. modsat kameraets objektiv, med et stationært aerodynamisk dæksel 41, som har halvkugleformet eller ægformet facon, og som under 20 overførings flyvning vender fremad som vist i fig. 10a.

På sin modsatte side er huset lukket med et ligeledes halvkugleformet eller ægformet aerodynamisk dæksel 42, som er delvis bevægeligt med lemme af "øjelågs"-typen, henholdsvis 43 og 44. Lemmene aktiveres af en lille el-25 motor 45 med et tanddrev 46, som driver det ene af to tandhjul 47 og 48, se fig. 6, der indgriber med hinanden og er fastgjort til hver sin af lemmene 43 og 44.

Lemmene står kun åbne under optagelse, efter at bjælken er drejet til den ønskede optagelsesposition, 30 f.eks. med kameraerne orienteret nedad, se fig. 10b, ved nadir-optagelse, orienteret fremad, se fig. lOd, ved horisontal optagelse eller med kameraerne indstillet i en vilkårlig vinkel, se fig. 10c, ved panoramaoptagelser.

35 Endelig er der på fundamentet 15 og dermed inde i helikopteren l's kabine installeret fjernstyrings

Claims (4)

1. Helikopterbåret bjælke, ca. 6 m lang, indret-5 tet til ved sine ender at bære to målekameraer til industriel stereofotogrammetrisk opmåling, hvilken bjælke rager frit ud fra siderne af en helikopter vinkelret på dennes akse, kendetegnet ved, at bjælken er en meget stiv og tung cylindrisk 10 rørstruktur dannet af flere sektioner (2,3,4), som er forbundet i rækkefølge ved hjælp af store flanger (5,6), og hvoraf centersektionen (3) er drejeligt understøttet af tre spænderinge (10,11,12), som hver for sig er understøttet af to dobbeltvirkende søjleformede støddæm-15 percylindre (13,14) fastgjort på hver sin side af sektionens længdeakse til et fundament (9), der med bolte og møtrikker er fastgjort til helikopterens kabinegulv i de samme føringer, som normalt benyttes til fastgørelse af sæder, 20 at de to yderste spænderinge (10,12) ligger side læns an mod to tilsvarende trykskiver fastgjort til centersektionen (3), medens den midterste spændering (11) er delvis opslidset i to dele til dannelse af en rundtgående spalte, som optager en til den ydre omkreds 25 af centersektionen (3) fastgjort tandkrans (21), der indgriber med en på spænderingen lejret snekke (22) med tilhørende håndhjul (23) til manuel drejning af bjælken 180° om dens længdeakse, at der til enderne af bjælken er fastgjort cylin-30 driske huse, hvori målekameraerne med tilhørende teleka-meraer til indstillingsformål er understøttet fjedrende og ufølsomt for vibrationer, hvilke huse er kompletteret med aerodynamiske, halvkugle- eller ægformede dæksler (41), af hvilke det ene er stationært i den under over-35 føringsflyvning fremadvendende ende, medens det andet er delvis bevægeligt med lemme af "øjenlågstypen", og at DK 163976B 12 lemmene aktiveres af en lille elmotor, som virker på to tandhjul (47,48) i indgreb med hinanden og fastgjort til hver sin lem, samt at midler (49) til fjernstyring og fjern-5 overvågning af målekameraerne (28) er indstalleret på fundamentet i helikopterkabinen.

2. Bjælke ifølge krav 1, kendetegnet ved, at midlerne til understøtning af måle- og telekame-raerne (28,29) består af en cylindrisk bæreramme (30) 10 med to i to modstående arme udformede indre føringer (33,34), hvori målekameraets tværrettede bæretappe (37, 38. er indført, og at rammen (30) er forbundet med sit ydre hus ved hjælp af to støddæmperenheder, af hvilke den første 15 udgøres af to overliggende trioer af dobbeltvirkende støddæmpere (31) orienteret radialt med 120° mellemrum, medens den anden enhed udgøres af tre koaksiale par af ligeledes dobbeltvirkende støddæmpere (32) orienteret efter frembringere i den cylindriske ramme, dvs. vinkel-20 ret på de første støddæmpere (31), med 120° mellemrum og forsat for sidstnævnte.

3. Bjælke ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den cylindriske rørstruktur består af tre ens, i rækkefølge sammenkoblede sektioner (2-4). 25

4. Bjælke ifølge ethvert af kravene 1-3, ken detegnet ved, at den rager ud fra helikopterens sider gennem matchende halvcirkulære udsparinger i de to fløje (7, 8) af helikopterkabinens sidedøre.