WO2006034685A1 - Geodätisches gerät - Google Patents

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WO2006034685A1
WO2006034685A1 PCT/DE2005/001683 DE2005001683W WO2006034685A1 WO 2006034685 A1 WO2006034685 A1 WO 2006034685A1 DE 2005001683 W DE2005001683 W DE 2005001683W WO 2006034685 A1 WO2006034685 A1 WO 2006034685A1
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geodetic
geodetic device
mirror
tachymeter
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Matthias Fuhrland
Michael Fuhrland
Jörg Herrmann
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Matthias Fuhrland
Michael Fuhrland
Herrmann Joerg
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00

Definitions

  • the invention relates to a geodetic device which is used in conjunction with a tachymeter for determining coordinates of a target point, when the view between the total station and the target point is not given.
  • Devices for tracking a target used as a reflector for geodä ⁇ tables devices, especially for total stations, which are able to track a located in the field of view of the telescope of a geodetic device reflector. A search outside the field of view is thus possible only to a very limited extent.
  • An apparatus for aiming a tachymeter from a reflector standpoint is known from DD 156,029.
  • the reflector By transmitting the corresponding angle from the reflector location via radio to the base station, in which the tachymeter is located, and adjusting the complementary angle on the tachymeter, the reflector can then be found.
  • this device is technically very complex, so that already a targeting method for theodolites has become known, in which after a visual targeting of the target station with the theodolites, the actual angle measurement takes place by transmitting an active target beam from the theodolite and from an active receiver the destination station is received.
  • This Anzielver ⁇ drive is very complex and only limited use.
  • a disadvantage of the proposed solution is that this can only be applied if an unobstructed view between the total station and the target point is given, that is, a direct visual contact is given. However, this solution can not be used ein ⁇ if this visual contact is not given.
  • the z. B. is realized by a triple prism.
  • the determination of the target point coordinates via a passive excursion is not possible.
  • the eccentric is used to trigger the distance measurement and for the measurement of the horizontal direction is approximately "turned off" to the target point.
  • the triple prism must be placed by eye so that the distance between triple prism and tachymeter of the distance between tachymeter and destination point, which is also very expensive.
  • the invention is therefore based on the object to provide a geodetic device, with the use of a tachymeter, a distance measurement around the "corner" for Be ⁇ determination of coordinates of a target point is possible, and with the disadvantages of the known solutions are largely eliminated.
  • the geodetic device created according to the invention is formed with an orthogonal mirror, which consists of two plane mirrors, which are arranged at an angle of 45 ° and mounted in the housing of the geodetic device.
  • the housing of the geodetic device is further formed with a targeting device and in its interior a standing-axis marking is provided, which serves for sighting by the tachymeter and allows control of the orientation of the orthogonal mirror, which is particularly advantageous in that only with the correct alignment
  • the sighting / aiming device belonging to the orthogonal mirror is arranged on the housing of the geodesic device and consists of a diopter and a pentaprism or, in another embodiment, two diopters which form a 90 ° angle to one another in a crossed position on which Housing the geodetic device are arranged.
  • the sighting / aiming device can also be formed by twice the sight and grain or consists of a cross-thread sight (Groma).
  • the invention also includes that an adapter is provided on the housing of the geodetic device, by means of which this device can be attached to a geodetic tripod or, in a preferred embodiment, to a tachymeter rod. It is also part of the invention that the geodetic device is made ⁇ forms with a reflective mark, which is preferably provided on the housing or on the adapter of the geodetic device.
  • the plane mirrors provided in the housing are accommodated in a respective mirror mount, which in turn are fixedly connected to the base plate of the device or are arranged on a support plate, which in turn is firmly connected to the housing of the device.
  • a respective mirror mount which in turn are fixedly connected to the base plate of the device or are arranged on a support plate, which in turn is firmly connected to the housing of the device.
  • the position, the position of the plane mirror can be adjusted vertically and horizontally.
  • the two plane mirrors are arranged by the orthogonal mirror between two support plates, which are oscillatingly mounted in the housing of the geodetic device.
  • the support plates are also connected to each other by means of pendulum suspension, wherein the pendulum suspension takes place so that no obstructions in the function of the orthogonal mirror and the geodesic device occur, not even with the arrangement of a standing-axis marking. Even with this embodiment of the mounting and positioning of the plane mirrors, it is precluded that the radiation inputs and outputs to or from the plane mirrors are interrupted or disturbed.
  • the plane mirror of the orthogonal mirror can be made variable in size and shape, whereby an optimal adaptation to different An ⁇ use cases is given. It is particularly advantageous that the plane mirrors of the orthogonal mirror consist of two surface-sealed separate glass carriers, optically effective entry and exit surfaces are absent, thus eliminating reflection and refraction of incident light rays at the interfaces, which thus do not constitute sources of error for the measurement represent more. Likewise, costly antireflective coatings of the interfaces are eliminated, the refractive index of the glass no longer plays any role in the presented orthogonal mirror, since the optical and geometric light paths are identical in the orthogonal mirror.
  • a geodetic device produced according to the invention is substantially lighter in weight compared to known solutions, and thus is easier to install in optical systems even with a large aperture. Possibly occurring damage to the plane mirrors are easy to fix and low cost, since the aus ⁇ exchanged plane mirror or removed without much effort from the housing of the geodesic device and can be re-used.
  • a geodetic device with targeting device consisting of pentaprism and rear sight, mounted on a tachymeter rod,
  • FIG. 2 a geodetic device with a target device consisting of two diopters, mounted on a tachymeter rod,
  • FIG. 3 a geodetic device with targeting device and pendulum suspension of the plane mirror, mounted on a tripod,
  • FIG. 4 a geodetic device according to FIG. 3, mounted on a tachymeter rod,
  • FIG. 5 the arrangement of total station and geodetic device for determining the coordinates of a target point obscured by a visual obstruction
  • FIG. 6 shows the beam path (s) in the orthogonal mirror in a principal manner
  • the geodetic device 1 consists of a housing 2 in which the two plane mirrors 3 of the orthogonal mirror are arranged.
  • the plane mirrors 3 are used in mirror frames 4, wherein the mirror frames 4 are attached to the housing base plate 5.
  • the plane mirrors 3 themselves are arranged in their mirror frames 4 so that they can be adjusted vertically and horizontally.
  • the possibility is given to connect the mirror frames 4 with the plane mirrors 3 mounted therein with a carrier plate and this is then attached to the housing base plate 5.
  • a standing-axis marking 9 is provided, which is arranged in the housing 2 in such a way that its axis coincides with the standing axis 15 of the geodetic device 1.
  • the reflective mark 6 can be formed by a reflective foil which is arranged on the outer circumference of the housing 2.
  • the aiming device 10 of the geodetic device 1 is vorge see, which, as shown in Figure 1, consists of a pentaprism 11 and a rear sight 12, or as shown in Figure 2, consists of two diopter 12.
  • the two rear sights 12 are arranged at an angle of 90 ° to the housing 2, whose vision beams 13 coincide with those in the direction of the incoming or outgoing aiming beams 14 to or from the orthogonal mirror, as shown in FIG.
  • the arrangement of these targeting devices 10, whether consisting of a pentaprism 11 and a diopter 12 or of two diopters 12, is advantageous in particular for positioning the geodetic device 1 relative to the tachymeter and serves to aim the tachymeter through the geodetic device 1.
  • the aiming device 10 can also be formed from twice the sight and grain or a cross-eyed yarn (groma).
  • FIGS. 3 and 4 each show a geodetic device 1 which is arranged on a stand 16 or on a tachymeter rod 23.
  • connection of the two support plates 17; 18, the upper support plate 17 and the lower support plate 18, also takes place via a pendulum suspension 19, for example, designed as cruciate ligaments, so that it is ensured that the plane mirror 3 of the orthogonal mirror are always aligned vertically during the measuring operations.
  • an adapter 20 which may be equipped with a reflector 21 or a triple prism 22
  • this in an alternative form by either a reflector 21 in the form of a target or reflective mark or a triple prism 22 are used.
  • the geodetic device 1 is arranged on a tachymeter rod 23, as shown in FIG. 4, the arrangement of a reflector 21 is not absolutely necessary, since such known tachymeter rods 23 are largely equipped with triper prisms 22.
  • FIG. 5 An application of the geodetic device 1 for determining coordinates of a target point, which can not be viewed by a visual obstacle from the tachymeter's point of view, is shown in FIG. 5, which shows that an eccentric is created for the geodetic determination of the target point the geodetic device 1 is positioned. Since direct targeting of the target point with the tachymeter from the tachymeter position point is not possible, the measurement of the oblique distance is now carried out by tachymeter via the geodetic device 1 indirectly to the target point.
  • the tachymeter point of view in the measurement area is chosen such that there is visual contact with the coordinate points of known orientation points and as many destination points as possible.
  • the coordinates of the tachymeter standpoint, its x, y position and its height, are known or they are determined according to the method of free stationing by measuring horizontal direction, vertical angle and oblique distance at least at two landmarks in the terrain.
  • the orientation of the tachymeter in the coordinate system is determined either by free stationing or, in the case of known station coordinates, by measuring the horizontal direction to at least one known landmark. After the orientation, the horizontal zero direction of the tachymeter is parallel to the abscissa axis of the position coordinate system.
  • the height of the tilting axis of the telescope is determined either by measuring the height difference dH between the viewpoint and the tilting axis with known length scales or by measuring the oblique distance S and the vertical angle V to a reference point of known height. If there is no obstruction between the tacheometer standpoint and the target point, the coordinates of the target point could now be determined in each case by measuring the horizontal direction, vertical angle and oblique distance. This is not possible in the given case due to the existing visual obstruction, so that it was previously necessary that the tachymeter had to be repositioned in his position, which is very time consuming, especially if it must be done several times.
  • the method for determining the coordinates of the target point is substantially simplified and achieved in a shorter time by the formation of a passive eccentric and the geodetic device 1 to be positioned in the eccentric.
  • the geodetic device 1 is positioned so that the target line sl, which according to the nature of the geodesic device 1, is always at right angles to the target line s2, thus hits the target point.
  • the tachymeter sights the standing axis marking 9 of the geodetic device 1 and also measures the horizontal direction from the tachymeter to the geodetic device 1. Furthermore, vertical angle and oblique distance s from the tachymeter to the target point measured.
  • the vertical angle dH difference between the tilt axis of the tachymeter and the target point and a horizontal distance d are calculated from the oblique distance ofhabn ⁇ , which the sum of the horizontal sections sl, s2 and s3 erge ben.
  • the horizontal distance s2 is now determined by measuring the skew distance and vertical angle.
  • the coordinates x, y of the geodetic device 1 are calculated using the formulas of the plane trigonometry. By subtracting s2 and s3 from the total distance, one obtains the measure for the distance sl and likewise the coordinates x, y of the destination point can be calculated trigonometrically.
  • the height of the target point is determined by adding the height difference dH between the tilting axis and the target point to the height of the tachymetric tipping axis.
  • a light beam / aiming beam emanating from the tachymeter passes through the standing axis 15 of the geodetic device 1 and hits the plane mirror 3, is deflected there, strikes the plane mirror 3 ', is deflected again and hits the standing axis 15 Laser on the target point to be determined.
  • a right-angled beam triangle a, b, c is formed by the aiming beam 14, the laser 16.
  • This right-angled triangle determined by the course of the laser beam, is shown with side indications a ', b', c '. Due to the arrangement of the plane mirror 3; 3 'in the orthogonal mirror eliminates the measurement of Zielstrahlausschung in the eccentric, since the orthogonal mirror predetermines the angle of 90 °.
  • the arrangement of the plane mirror 3 in the housing 2 of the geodetic device 1 ensures that the plane mirror 3 are always perpendicular, even if the Tachymeter- rod 8 or a tripod 16 on which the geodetic device 1 is mounted, are not aligned exactly perpendicular or not kept quiet. A misalignment of any known measuring device would severely affect their accuracy, which is prevented by the storage and positioning of the plane mirror 3.
  • the geodetic device 1 created, the possibilities are given of determining the coordinates of a target point both reflectorless and via reflectors. When using a reflector in the eccentric, the target rays are reflected in the range of visible and / or infrared and / or ultraviolet light.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein geodätisches Gerät, welches in Verbindung mit einem Tachymeter zur Bestimmung von Koordinaten eines Zielpunktes Anwendung findet, wenn die Sicht zwischen dem Tachymeter und dem Zielpunkt nicht gegeben ist. Das geodätische Gerät (1) umfasst ein Gehäuse (2), in dem die beiden Planspiegel (3) des Orthogonalspiegels angeordnet sind. Ferner ist im Gehäuse (2) des geodätischen Gerätes (1) eine Stehachsmarkierung (9) vorgesehen, welche so angeordnet ist, dass ihre Achse mit der Stehachse (15) des geodätischen Gerätes (1) übereinstimmt. Über am Gehäuse (2) vorgesehene Adapter kann das geodätische Gerät zu einem Tachymeterstab (8) oder alternativ zu einem Stativ (16) befestigt werden. Die Positionierung des geodätischen Geräts (1) erfolgt in einem Exzentrum, steht mit einem Tachymeter in Verbindung, so dass die Koordinaten eines Zielpunktes bestimmt werden können, wenn die Sicht zwischen dem Tachymeter und dem Zielpunkt nicht gegeben ist.

Description

Geodätisches Gerät
Die Erfindung betrifft ein geodätisches Gerät, welches in Verbindung mit einem Tachy- meter zur Bestimmung von Koordinaten eines Zielpunktes Anwendung findet, wenn die Sicht zwischen dem Tachymeter und dem Zielpunkt nicht gegeben ist.
Es sind Vorrichtungen zur Verfolgung eines als Ziel verwendeten Reflektors für geodä¬ tische Geräte, insbesondere für Tachymeter, bekannt, welche in der Lage sind, einen im Sehfeld des Fernrohres eines geodätischen Gerätes befindlichen Reflektor zu verfolgen. Eine Zielsuche außerhalb des Sehfeldes ist damit allerdings nur in sehr beschränktem Maße möglich.
Eine Vorrichtung zur Anzielung eines Tachymeters von einem Reflektorstandpunkt aus ist durch die DD 156 029 bekannt. Durch Übertragung der entsprechenden Winkel vom Reflektorstandort aus über Funk an die Basisstation, in welcher sich das Tachymeter befindet, und Einstellen der Komplementärwinkel am Tachymeter kann dann der Reflek¬ tor gefunden werden. Diese Vorrichtung ist jedoch technisch sehr aufwändig, so dass bereits ein Anzielverfahren für Theodolite bekannt geworden ist, bei welchem nach einer visuellen Anzielung der Zielstation mit den Theodoliten die eigentliche Winkelmessung dadurch erfolgt, dass ein aktiver Zielstrahl von dem Theodoliten ausgesendet und von einem aktiven Empfänger an der Zielstation empfangen wird. Auch dieses Anzielver¬ fahren ist sehr aufwändig und auch nur begrenzt einsetzbar.
So wurde zur Beseitigung der Nachteile dieser Lösungen mit der DE 197 33 491 Al ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zielsuche für geodätische Geräte, insbesondere Tachymeter und Theodolite vorgeschlagen, bei dem es vorteilhaft sein soll, wenn von der Empfängeranordnung nach einem Treffer eine Meldung an das Messgerät erfolgt, auf¬ grund der sich dessen Drehrichtung ändert und nach einem zweiten Treffer die Drehung um die Stehachse beendet wird. Es wird weiter ausgeführt, wenn das Messgerät auf den so ermittelten Horizontalwinkel eingefahren ist, die Suche im Vertikalwinkel in gleicher Weise mit einem zweiten modulierten Lichtstrahl auszuführen ist, der vom Messgerät in der Fernrohrzielachse ausgesendet wird und in horizontaler und vertikaler Ausdehnung einen etwa gleich großen Suchwinkel umfasst.
Nachteilig bei der vorgeschlagenen Lösung ist, dass diese nur angewendet werden kann, wenn eine ungehinderte Sicht zwischen dem Tachymeter und dem Zielpunkt gegeben ist, das heißt, ein direkter Sichtkontakt gegeben ist. Allerdings kann diese Lösung nicht ein¬ gesetzt werden, wenn dieser Sichtkontakt nicht gegeben ist.
Wenn die Sicht zwischen einem Tachymeter und dem Zielpunkt nicht gegeben ist, wird in der Praxis derzeit ein exzentrisch zum Ziel liegender Punkt angemessen, der z. B. durch ein Tripelprisma realisiert wird. Mit Hilfe der so bestimmten Koordinaten des Exzentrums, der zusätzlich zu bestimmenden Strecke zwischen dem Zielpunkt und dem Exzentrum, dem Winkel zwischen der Strecke vom Tachymeter zum Exzentrum und der Strecke vom Exzentrum zum Zielpunkt lassen sich die Koordinaten des Zielpunktes be¬ stimmen.
Die geodätisch präzise Realisierung eines aktiven Exzentrums, wie z. B. beim System KiLas der Firma Bohnenstingl bedingt, wenn die Strecke zwischen Exzentrum und Ziel¬ punkt nicht mit einem Messband gemessen werden kann, einen elektronischen Distanz¬ messer und optimal einen Neigungsmesser einzusetzen, um die gemessene Schrägstrecke mit Hilfe des Neigungswinkels in eine Horizontalstrecke umzurechnen. Im Exzentrum wird dann optisch mit Hilfe eines Doppelpentaprismas oder einer Kreuzscheibe ein rech¬ ter Winkel realisiert, auf dessen Grundlage die Koordinaten des Zielpunktes bestimmt werden.
Mit den bekannten Lösungen ist die Bestimmung der Zielpunktkoordinaten über ein passives Exzentrum nicht möglich. Allenfalls wird bei der Messung mit Tripelprismen das Exzentrum verwendet, um die Streckenmessung auszulösen und für die Messung der Horizontalrichtung wird näherungsweise zum Zielpunkt „abgedreht". Hierbei muss das Tripelprisma per Augenmaß so platziert werden, dass die Strecke zwischen Tripelprisma und Tachymeter der Strecke zwischen Tachymeter und Zielpunkt entspricht, was aller¬ dings auch sehr aufwändig ist. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein geodätisches Gerät bereitzustellen, mit dem unter Nutzung eines Tachymeters eine Streckenmessung um die „Ecke" zur Be¬ stimmung von Koordinaten eines Zielpunktes möglich ist, und mit dem die Nachteile der bekannten Lösungen weitestgehend beseitigt werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspru¬ ches 1 gelöst. Besondere Ausführungen und vorteilhafte Gestaltungen sind in den Unter¬ ansprüchen angegeben.
Das nach der Erfindung geschaffene geodätische Gerät ist mit einem Orthogonalspiegel ausgebildet, welcher aus zwei Planspiegeln besteht, die unter einem Winkel von 45 ° angeordnet und in dem Gehäuse des geodätischen Gerätes gelagert sind. Das Gehäuse des geodätischen Gerätes ist ferner mit einer Anzielvorrichtung ausgebildet und in seinem Inneren ist eine Stehachsmarkierung vorgesehen, die dem Anvisieren durch das Tachymeter dient und eine Kontrolle der Ausrichtung des Orthogonalspiegels ermöglicht, was insbesondere dahingehend von Vorteil ist, da nur bei korrekter Ausrich¬ tung beide vom Tachymeter aus sichtbare Bilder der Stehachsmarkierung in einer Super- position, der Deckungsgleichheit, liegen müssen, um eine exakte Bestimmung der Koor¬ dinaten eines Zielpunktes ermitteln zu können. Bei fehlerhafter Ausrichtung sieht man die Bilder nebeneinander, so dass hier für den Bedienenden der Hinweis ableitbar ist, dass eine Neuausrichtung notwendig ist.
Die zum Orthogonalspiegel gehörende Visier-/ Anzielvorrichtung ist auf dem Gehäuse des geodätischen Gerätes angeordnet und besteht aus einem Diopter und einem Pentapris- ma oder in einer anderen Ausführungsform aus zwei Dioptern, die in gekreuzter Lage, zueinander einen Winkel von 90 ° bilden, auf dem Gehäuse des geodätischen Gerätes angeordnet sind.
Alternativ ist die Visiereinrichtung/ Anzielvorrichtung auch ausbildbar durch zweimal Kimme und Korn oder besteht aus einem Faden-Kreuzvisier (Groma). Zur Erfindung gehört auch, dass am Gehäuse des geodätischen Gerätes ein Adapter vor¬ gesehen ist, über den dieses Gerät zu einem geodätischen Stativ oder, in bevorzugter Ausführung, zu einem Tachymeterstab befestigt werden kann. Ferner gehört zur Erfindung, dass das geodätische Gerät mit einer Reflexmarke ausge¬ bildet ist, welche vorzugsweise am Gehäuse oder am Adapter des geodätischen Gerätes vorgesehen ist.
Die im Gehäuse vorgesehenen Planspiegel finden Aufnahme in je einer Spiegelfassung, welche wiederum zur Grundplatte des Gerätes fest verbunden sind oder auf einer Träger¬ platte angeordnet sind, die wiederum fest zum Gehäuse des Gerätes verbunden ist. Innerhalb der Spiegelfassung ist die Lage, die Position der Planspiegel, vertikal und horizontal justierbar.
In einer weiteren Ausführungsform sind die beiden Planspiegel vom Orthogonalspiegel zwischen zwei Trägerplatten angeordnet, die in dem Gehäuse des geodätischen Gerätes pendelnd gelagert sind. Die Trägerplatten sind gleichfalls zueinander mittels gependelter Aufhängung verbunden, wobei die gependelte Aufhängung so erfolgt, dass dadurch keine Behinderungen in der Funktion des Orthogonalspiegels und des geodätischen Gerätes eintreten, auch nicht bei Anordnung einer Stehachsmarkierung. Auch bei dieser Ausbil¬ dung der Lagerung und Positionierung der Planspiegel ist ausgeschlossen, dass die Strah¬ lenein- und -ausgänge zu bzw. von den Planspiegeln unterbrochen oder gestört werden.
Durch die Anordnung der beiden Planspiegel unter einem Winkel von 45 °, wobei deren Spiegelflächen mit fadenförmigen Markierungen versehen sein können, wird gesichert, dass auftreffende Zielstrahlen exakt um 90 ° umgelenkt werden. Gleiches trifft natürlich auch zu für vom Zielpunkt reflektierte und in umgekehrter Richtung den Orthogonalspie¬ gel durchlaufende Zielstrahlen.
Dabei ist von Vorteil, dass die Planspiegel des Orthogonalspiegels variabel in Größe und Form gestaltet werden können, wodurch eine optimale Anpassung an verschiedene An¬ wendungsfälle gegeben ist. Von besonderem Vorteil ist, dass die Planspiegel des Orthogonalspiegels aus zwei ober¬ flächenversiegelten separaten Glasträgern bestehen, optisch wirksame Ein- und Austritts¬ flächen sind nicht vorhanden, damit entfallen Reflexion und Brechung von auftreffenden Lichtstrahlen an den Grenzflächen, die somit für die Messung keine Fehlerquellen mehr darstellen. Gleichfalls entfallen aufwändige Entspiegelungen der Grenzflächen, der Bre- chnungsindex des Glases spielt beim vorgestellten Orthogonalspiegel keine Rolle mehr, da der optische und der geometrische Lichtweg beim Orthogonalspiegel identisch sind. Ferner ist von Vorteil, dass ein erfindungsgemäß hergestelltes geodätisches Gerät gegen¬ über bekannten Lösungen wesentlich gewichtsreduzierter ist, somit auch bei großer Apertur leichter in optische Systeme einzubauen ist. Eventuell auftretende Schäden an den Planspiegeln sind leicht und bei geringen Kosten zu beheben, da der oder die auszu¬ tauschenden Planspiegel ohne großen Aufwand aus dem Gehäuse des geodätischen Gerätes entfernt und wieder neu eingesetzt werden können.
Mit nachfolgendem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden. Die dazugehörige Zeichnung zeigt in
Figur 1 : ein geodätisches Gerät mit Anzielvorrichtung, bestehend aus Pentaprisma und Diopter, aufgesetzt auf einem Tachymeterstab,
Figur 2: ein geodätisches Gerät mit einer aus zwei Dioptern bestehenden Anziel¬ vorrichtung, aufgesetzt auf einem Tachymeterstab,
Figur 3 : ein geodätisches Gerät mit Anzielvorrichtung und pendelnder Aufhängung der Planspiegel, aufgesetzt auf einem Stativ,
Figur 4: ein geodätisches Gerät nach Figur 3, aufgesetzt auf einem Tachymeterstab,
Figur 5: die Anordnung von Tachymeter und geodätischem Gerät zur Bestimmung der Koordinaten eines durch ein Sichthindernis verdeckten Zielpunktes, Figur 6: den bzw. die Strahlengänge im Orthogonalspiegel in einer prinziphaften
Darstellung.
Der Aufbau und die Ausbildung des geodätischen Gerätes 1 sowie dessen Zuordnung zu einem Tachymeterstab 8 ist in der Figur 1 und in der Figur 2 gezeigt. So besteht das geodätische Gerät 1 aus einem Gehäuse 2, in dem die beiden Planspiegel 3 des Orthogo¬ nalspiegels angeordnet sind. Die Planspiegel 3 sind in Spiegelfassungen 4 eingesetzt, wobei die Spiegelfassungen 4 zur Gehäusegrundplatte 5 befestigt sind. Die Planspiegel 3 selbst sind in ihren Spiegelfassungen 4 so angeordnet, dass sie vertikal und horizontal justierbar sind.
Alternativ zu der Anordnung der Spiegelfassungen 4 zur Gehäusegrundplatte 5 ist die Möglichkeit gegeben, die Spiegelfassungen 4 mit den darin gelagerten Planspiegeln 3 mit einer Trägerplatte zu verbinden und diese wird dann zur Gehäusegrundplatte 5 befestigt.
Im Gehäuse 2 des geodätischen Gerätes 1 ist eine Stehachsmarkierung 9 vorgesehen, welche so im Gehäuse 2 angeordnet ist, dass ihre Achse mit der Stehachse 15 des geodä¬ tischen Gerätes 1 übereinstimmt.
Das Aufsetzen und somit das Verbinden vom geodätischen Gerät 1 zu einem Tachyme¬ terstab 8 erfolgt über einen Adapter 7, welcher im unteren Teil vom Gehäuse 2 vorge¬ sehen und welcher gleichfalls Träger einer Reflexmarke 6 ist. Die Reflexmarke 6 kann dabei durch eine Reflexfolie ausgebildet werden, die am äußeren Umfang des Gehäuses 2 angeordnet ist.
Oberhalb vom Gehäuse 2 ist die Anzielvorrichtung 10 des geodätisches Gerätes 1 vorge¬ sehen, welche, wie in Figur 1 gezeigt, aus einem Pentaprisma 11 und einem Diopter 12 besteht, oder wie in der Figur 2 gezeigt, aus zwei Dioptern 12 besteht. Die beiden Diopter 12 sind dabei unter einem Winkel von 90 ° am Gehäuse 2 angeordnet, deren Visurstrah- len 13 mit den in Richtung der ein- bzw. ausgehenden Zielstrahlen 14 zum bzw. vom Orthogonalspiegel übereinstimmen, wie in Figur 1 gezeigt. Die Anordnung dieser Anzielvorrichtungen 10, ob aus einem Pentaprisma 11 und einem Diopter 12 oder aus zwei Dioptern 12 bestehend, ist insbesondere bei der Positionierung des geodätischen Gerätes 1 zum Tachymeter vorteilhaft und dient der Anzielung des Tachymeters durch das geodätische Gerät 1.
Die Anzielvorrichtung 10 kann alternativ zu den beschriebenen und dargestellten Aus- fuhrungsformen auch aus zweimal Kimme und Korn oder einem Faden-Kreuzvisier (Groma) ausgebildet sein.
In den Figuren 3 und 4 ist jeweils ein geodätisches Gerät 1 dargestellt, welches auf einem Stativ 16 bzw. auf einem Tachymeterstab 23 angeordnet ist. Bei dieser Ausbildung des geodätischen Gerätes 1 sind die Planspiegel 3 des Orthogonalspiegels zwischen zwei Trägerplatten 17; 18 angeordnet und die Trägerplatten 17; 18 über eine pendelnde Auf¬ hängung 19 am Gehäuse 2 befestigt.
Die Verbindung der beiden Trägerplatten 17; 18, der oberen Trägerplatte 17 und der unteren Trägerplatte 18, erfolgt gleichfalls über eine pendelnde Aufhängung 19, beispielsweise ausgebildet als Kreuzbänder, so dass gesichert ist, dass die Planspiegel 3 des Orthogonalspiegels während der Messvorgänge immer lotrecht ausgerichtet sind.
Die Befestigung bzw. Anordnung des geodätischen Gerätes 1 zu einem Stativ 16 erfolgt über einen Adapter 20, welcher mit einem Reflektor 21 oder auch einem Tripleprisma 22 bestückt sein kann, dies in alternativer Form, indem entweder ein Reflektor 21 in Form einer Zielmarke bzw. Reflexmarke oder ein Tripleprisma 22 zum Einsatz kommen. Bei Anordnung des geodätischen Gerätes 1 auf einen Tachymeterstab 23, wie in der Figur 4 gezeigt, ist die Anordnung eines Reflektors 21 nicht unbedingt erforderlich, da derart bekannte Tachymeterstäbe 23 weitestgehend mit Triperprismen 22 ausgerüstet sind.
Einen Anwendungsfall des geodätischen Geräts 1 zur Bestimmung von Koordinaten eines Zielpunktes, welcher durch ein Sichthindernis vom Standpunkt des Tachymeters nicht eingesehen werden kann, ist in der Figur 5 dargestellt, aus der sich ergibt, dass zur geodätischen Bestimmung des Zielpunktes ein Exzentrum geschaffen wird, in dem das geodätische Gerät 1 positioniert ist. Da eine direkte Anzielung des Zielpunktes mit dem Tachymeter vom Tachymeterstand- punkt nicht möglich ist, erfolgt die Messung der Schrägstrecke nun per Tachymeter über das geodätische Gerät 1 indirekt zum Zielpunkt.
Üblicherweise wird der Tachymeterstandpunkt im Messgebiet so gewählt, dass Sichtkon¬ takt zu den koordinatenmäßig bekannten Orientierungspunkten und möglichst vielen Zielpunkten besteht. Dabei sind die Koordinaten des Tachymeterstandpunktes, seine x-, y-Lage und seine Höhe, bekannt oder sie werden nach dem Verfahren der freien Statio¬ nierung dadurch bestimmt, dass Horizontalrichtung, Vertikalwinkel und Schrägdistanz zumindest an zwei Orientierungspunkten im Gelände gemessen werden. Die Orientierung des Tachymeters im Koordinatensystem wird entweder durch die freie Stationierung mit¬ bestimmt oder bei bekannten Standpunktkoordinaten durch Messung der Horizontalrich¬ tung zu mindestens einem bekannten Orientierungspunkt hergestellt. Nach der Orientie¬ rung steht die horizontale Nullrichtung des Tachymeters parallel zur Abszissenachse des Lage-Koordinatensystems. Die Höhe der Kippachse des Fernrohrs wird entweder durch Messung des Höhenunterschiedes dH zwischen Standpunkt und Kippachse mit bekann¬ ten Längenmaßstäben ermittelt oder durch Messung von Schrägdistanz S und Vertikal¬ winkel V zu einem Orientierungspunkt mit bekannter Höhe ermittelt. Wenn kein Sichthindernis zwischen Tachymeterstandpunkt und Zielpunkt vorhanden ist, könnten nun die Koordinaten des Zielpunktes jeweils durch Messung von Horizontalrich¬ tung, Vertikalwinkel und Schrägdistanz bestimmt werden. Dies ist im gegebenen Fall infolge des vorhandenen Sichthindernisses nicht möglich, so dass es bisher notwendig war, dass das Tachymeter in seinem Standpunkt neu positioniert werden musste, was sehr zeitaufwendig ist, vor allem, wenn es mehrfach erfolgen muss. Das Verfahren zur Bestimmung der Koordinaten des Zielpunktes wird wesentlich ver¬ einfacht und in kürzerer Zeit durch die Herausbildung eines passiven Exzentrums und des im Exzentrum zu positionierenden geodätischen Gerätes 1 erreicht. Das geodätische Gerät 1 wird so positioniert, dass die Ziellinie sl, die der Eigenart des geodätischen Gerätes 1 entsprechend, immer rechtwinklig zur Ziellinie s2 liegt, somit den Zielpunkt trifft. Dabei visiert das Tachymeter die Stehachsmarkierung 9 des geodätischen Gerätes 1 an und misst auch die Horizontalrichtung vom Tachymeter zum geodätischen Gerät 1. Ferner werden Vertikalwinkel und Schrägdistanz s vom Tachymeter zum Ziel- punkt gemessen. Mit Hilfe des Vertikalwinkels werden aus der Schrägdistanz der Höhen¬ unterschied dH zwischen Kippachse des Tachymeters und Zielpunkt und eine Horizontal¬ distanz d berechnet, welche die Summe der horizontalen Teilstrecken sl, s2 und s3 erge¬ ben. Die Strecke s3, die Spiegelkonstante, kann aufgrund der Geometrie des Orthogonal¬ spiegels nach der Formel s3 = t*^2 berechnet werden, wobei t der horizontale Abstand zwischen der Stehachse 15 des geodätischen Gerätes 1 und der Schnittgeraden der Spie¬ gelebenen der Planspiegel 3 ist.
Die Horizontalstrecke s2 wird nun durch Messung von Schrägdistanz und Vertikalwinkel bestimmt.
Mit Hilfe der Formeln der ebenen Trigonometrie werden die Koordinaten x, y des geodä¬ tischen Gerätes 1 berechnet. Durch Subtraktion von s2 und s3 von der Gesamtstrecke erhält man das Maß für die Strecke sl und gleichfalls können die Koordinaten x, y des Zielpunktes trigonometrisch berechnet werden. Die Höhe des Zielpunktes wird bestimmt, indem man zur Höhe der Tachymeterkippachse den Höhenunterschied dH zwischen Kippachse und Zielpunkt addiert.
Diese Möglichkeit der Bestimmung bzw. Ermittlung von Koordinaten eines nicht von einem Tachymeter einsehbaren Zielpunktes wird durch die Ausbildung des Orthogonal¬ spiegels, insbesondere seiner Planspiegel 3, realisiert, wie in der Figur 6 prinziphaft dargestellt.
Ein vom Tachymeter ausgehender Lichtstrahl/Zielstrahl 14, beispielsweise ein Laser, geht durch die Stehachse 15 des geodätischen Geräts 1 und trifft auf den Planspiegel 3, wird dort umgelenkt, trifft auf den Planspiegel 3', wird wiederum umgelenkt und über die Stehachse 15 trifft dieser Laser auf den zu bestimmenden Zielpunkt. Infolge der Anord¬ nung der Planspiegel 3; 3' unter einem Winkel von 45 ° wird ein rechtwinkliges Strahlen¬ dreieck a, b, c durch den Zielstrahl 14, den Laser 16 herausgebildet. Wie auch in der Figur 6 gezeigt, bildet ein unter einem Winkel α auftreffender Zielstrahl 14', ein Laser, auf den Planspiegel 3, wird umgelenkt auf den Planspiegel 3' und von dort geht dieser Laser, um den Betrag e zur Stehachse 15 des geodätischen Gerätes 1 versetzt zum zu vermessenden Zielpunkt. Dieses rechtwinklige Dreieck, durch den Verlauf des Laserstrahls bestimmt, ist dargestellt mit Seitenangaben a', b', c'. Durch die Anordnung der Planspiegel 3; 3' im Orthogonalspiegel entfällt die Messung der Zielstrahlauslenkung im Exzentrum, da der Orthogonalspiegel den Winkel von 90 ° vorgibt.
Mit dem geschaffenen geodätischen Gerät 1 ist also eine Messung „um die Ecke" mög¬ lich, so dass die Neupositionierung des Tachymeters bzw. aktive Messungen im Exzen¬ trum nicht notwendig sind.
Durch die Anordnung der Planspiegel 3 im Gehäuse 2 des geodätischen Geräts 1 wird sichergestellt, dass die Planspiegel 3 immer lotrecht stehen, auch wenn der Tachymeter- stab 8 oder ein Stativ 16, auf dem das geodätische Gerät 1 befestigt ist, nicht exakt lotrecht ausgerichtet sind bzw. nicht ruhig gehalten werden. Eine Schiefstellung jeder bekannten Messeinrichtung würde deren Genauigkeit stark beeinträchtigen, was durch die Lagerung und Positionierung der Planspiegel 3 verhindert wird. Mit dem geschaffenen geodätischen Gerät 1 sind die Möglichkeiten gegeben, die Koordi¬ naten eines Zielpunktes sowohl reflektorlos als auch über Reflektoren zu ermittelten/zu bestimmen. Bei Einsatz eines Reflektors im Exzentrum, werden die Zielstrahlen im Bereich des sichtbaren und/oder infraroten und/oder ultravioletten Lichtes reflektiert.

Claims

Patentansprüche
1. Geodätisches Gerät zur Ermittlung von Koordinaten eines von einem Tachymeter nicht sichtbaren Zielpunktes, dadurch gekennzeichnet, dass
im Gehäuse (2) des geodätischen Gerätes (1) ein aus zwei Planspiegeln (3) be¬ stehender Orthogonalspiegel vorgesehen ist, die Planspiegel (3) unter einem Win¬ kel von 45 ° zueinander positioniert im Gehäuse (2) gelagert sind, das geodätische Gerät (1) über am Gehäuse (2) vorgesehene Adapter (7; 20) an Tachymeterstäben (8; 23) oder ein geodätisches Stativ (16) befestigbar ist, zum Aufstellen in einem Exzentrum, im Gehäuse (2) eine Stehachsmarkierung (9) und oberhalb vom Ge¬ häuse (2) eine Anzielvorrichtung (10) angeordnet sind.
2. Geodätisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Planspiegel (3) in Spiegelfassungen (4) vertikal und horizontal justierbar an¬ geordnet und über die Spiegelfassungen (4) fest zur Gehäusegrundplatte (5) ver¬ bunden sind.
3. Geodätisches Gerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Anzielvorrichtung (10) aus einem Pentaprisma (11) und einem Diopter (12) besteht, die auf dem Gehäuse (2) angeordnet sind.
4. Geodätisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
der am Gehäuse (2) vorgesehene Adapter (7) mit einer Reflexmarke (6) ausgebil¬ det ist.
5. Geodätisches Gerät nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die Anzielvorrichtung (10) aus zweimal Kimme und Korn oder einem Faden- Kreuzvisier (Groma) ausgebildet ist.
6. Geodätisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Planspiegel (3) zwischen zwei Trägerplatten (17; 18) gelagert und über eine Aufhängung (19) pendelnd im Gehäuse (2) des geodätischen Gerätes (1) angeord¬ net sind und die Anzielvorrichtung (10) aus zwei Dioptern (12) ausgebildet ist.
7. Geodätisches Gerät nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Trägerplatten (17; 18) über eine vorzugsweise aus Kreuzbändern bestehende pendelnde Aufhängung (19) miteinander verbunden und die zwischen den Trägerplatten (17; 18) vorgesehenen Planspiegel (3) auf ihren Spiegelflächen mit fadenkreuzfb'rmigen Markierungen (6) ausgebildet sind.
8. Geodätisches Gerät nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen den Trägerplatten (17; 18) eine Stehachsmarkierung (9) vorgesehen ist.
9. Geodätisches Gerät nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
der am Gehäuse (2) vorgesehene Adapter (20) mit einem Reflektor (21) ausgebil¬ det ist.
10. Geodätisches Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
der Reflektor (21) aus einer Reflexfläche/Reflexfolie besteht. 1. Geodätisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass
die Planspiegel (3) des Orthogonalspiegels lotrecht, somit parallel zur Stehachs¬ markierung (9) und zur Stehachse (15) des geodätischen Gerätes (1) ausgerichtet sind.
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