WO2011048051A1 - Method and device for determining the motion or deformation of large objects - Google Patents

Method and device for determining the motion or deformation of large objects Download PDF

Info

Publication number
WO2011048051A1
WO2011048051A1 PCT/EP2010/065634 EP2010065634W WO2011048051A1 WO 2011048051 A1 WO2011048051 A1 WO 2011048051A1 EP 2010065634 W EP2010065634 W EP 2010065634W WO 2011048051 A1 WO2011048051 A1 WO 2011048051A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ccd
laser
unit
laser beam
information
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/065634
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Matthias Fuhrland
Lukas Eng
Torsten Kößer
Christoph Zeh
Danny Stadler
Original Assignee
Technische Universität Dresden
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technische Universität Dresden filed Critical Technische Universität Dresden
Publication of WO2011048051A1 publication Critical patent/WO2011048051A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/08Testing mechanical properties
    • G01M11/081Testing mechanical properties by using a contact-less detection method, i.e. with a camera

Abstract

The invention relates to a method and arrangement for determining the motion or deformation of large objects, using measurement locations comprising CCD detector units having CCD rows, wherein the CCD detector units of the measurement locations are displaced into the beam path of a laser by means of stepper motors. Information about the position of the CCD row at the moment of impinging in the laser beam, and information about which CCD cells of the CCD row are illuminated by the laser beam, are transmitted to an analysis unit. The changed location of the object is calculated by means of the analysis unit from the current and previous measurement values and correction values, which are provided by a reference unit.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR BES IMMUNG DER BEWEGUNG BZW. DER VERFORMUNG GROSSER OBJEKTE  METHOD AND DEVICE FOR BES IMMUNG IMMIGRATION BZW. THE FORMING OF LARGE OBJECTS
D ie Erfi nd u ng betrifft ei n Verfah re n u nd ei ne Anord n u ng zu r Besti m mu ng der Lageveränderung großer, sich langsam bewegender Objekte unter dem Einsatz von Messstellen, die CCD-Detektoreinheiten mit CCD-Zeilen aufweisen, wobei die CCD- Detektoreinheiten der Messstellen nacheinander in den Strahlengang eines Lasers bewegt werden. Die veränderte Lage des Objekts wird durch eine Auswerteeinheit aus den aktuellen und früheren Messwerten sowie Korrekturwerten, die von einer Referenzeinheit geliefert wurden, berechnet. The invention relates to a method of locating large, slow-moving objects using measurement sites comprising CCD detector units with CCD rows, the invention of which is incorporated herein by reference CCD detector units of the measuring points are successively moved in the beam path of a laser. The changed position of the object is calculated by an evaluation unit from the current and earlier measured values as well as correction values that were supplied by a reference unit.
Eine wesentliche Aufgabe der industriellen Messtechnik ist die Überwachung von Bewegungen bzw. Verformungen von Objekten. Typische Messobjekte sind Bauwerke (Industriehallen, Kraftwerke, Stauanlagen und Türme), Verkehrsanlagen, Brückenbauwerke, Maschinen- und sonstige Industrieanlagen (z.B. Turbinen- und Förderanlagen, Taktstraßen, Rohrleitungen, Kranbahnen) sowie die damit in Verbindung stehenden natürlichen Objekte. Es wird ein über die Zeit andauerndes Geschehen betrachtet, wobei die Vorgänge von Verformungen eines Messobjektes und von Veränderungen dieses Objektes gegenüber seiner Umgebung erfasst werden. Zielsetzungen dieser Messungen in Industrie, Facility- und Risiko- Management sind: An essential task of industrial metrology is the monitoring of movements or deformations of objects. Typical measurement objects are structures (industrial halls, power plants, dams and towers), traffic facilities, bridge structures, machinery and other industrial facilities (e.g., turbine and conveyor equipment, cycle lines, pipelines, crane runways) and associated natural objects. A continuous event is considered, whereby the processes of deformations of a measuring object and of changes of this object relative to its environment are detected. The objectives of these measurements in industry, facility and risk management are:
der Nachweis der Funktion und Standsicherheit eines Objektes und die  the proof of the function and stability of an object and the
Gewährleistung eines störungsfreien Betriebes,  Ensuring trouble-free operation,
rechtzeitiges Erfassen von Veränderungen um Gefährdung für das Objekt oder die Umwelt zu vermeiden,  Timely detection of changes to avoid endangering the object or the environment
Beweissicherung zur Klärung von Ursachen und Schäden am Objekt sowie  Preservation of evidence to clarify causes and damage to the object as well
Prognosen über das Verhalten in näherer Zukunft und unter bestimmten  Forecasts of behavior in the near future and under certain conditions
Belastungsfällen.  Load cases.
Da die zu überwachenden Prozesse bis zum Eintritt einer katastrophalen Veränderung meist sch leichend ablaufen u nd mit m i n i mal en Verände ru ngen der Bauwerks- bzw. Anlagengeometrie einhergehen, sind Messverfahren einzusetzen, die diese geringfügigen Veränderungen zuverlässig detektieren und aufzeichnen können.  Since the processes to be monitored are generally smooth and require a minimum of changes in the structure of the structure or structure until a catastrophic change occurs, measurement methods must be used which reliably detect and record these minor changes.
Derartige Messverfahren beruhen üblicherweise darauf, dass Abweichungen von einer geraden Linie beobachtet werden. Die zum Einsatz kommenden Messsysteme werden in der Regel als Aligniersysteme bezeichnet. Bei den Aligniersystemen basieren die verschiedenen Messvarianten darauf, dass anhand einer oder mehrerer Messstellen die Geradlinigkeit der Anordnung geprüft oder die Ablage von Messpunkten zu einer Referenzlinie (Fluchtgerade) über eine Länge von bis zu 300 m messtechnisch erfasst wird. Die Referenzlinie wird bisher auf mechanische oder optische Weise erstellt. Im Falle einer vertikalen Anordnung der Messstellen oder Messpunkte wird das Verfahren als Lotung bezeichnet. Der zu erfassende Messbereich liegt zwischen 5 und 30 cm. Häufig ergibt sich aus den auf das Objekt wirkenden Kräften und den Eigenschaften der Umgebung, insbesondere des Untergrundes, dass eine Bewegung des Objekts in eine bestimmte Richtung zu erwarten ist. Die Messstellen und Messanordnungen werden dann so ausgelegt, dass sie Bewegungen in die erwartete Richtung bevorzugt detektieren können. Such measuring methods are usually based on observing deviations from a straight line. The measuring systems used are usually referred to as Aligniersysteme. In the case of the aligning systems, the different measuring variants are based on the fact that the linearity of the arrangement is checked by means of one or more measuring points or the deposition of measuring points to a reference line (escape line) is measured by measurement over a length of up to 300 m. The reference line is so far created in a mechanical or optical way. In the case of a vertical arrangement of the measuring points or measuring points, the method is called plumbing. The measuring range to be recorded is between 5 and 30 cm. Often results from the forces acting on the object and the properties of the environment, in particular the substrate, that a movement of the object in a certain direction is expected. The measuring points and measuring arrangements are then designed so that they can preferably detect movements in the expected direction.
Bei den mechanischen Systemen wird die Referenzlinie durch einen gespannten Draht realisiert und die Ablesung der Veränderungen erfolgt an Konsolen, die fest mit dem Bauwerk verbunden sind. Bei den optischen Systemen wird die Verschiebung von Zielzeichen gegenüber der geraden Ziellinie (Referenz) eines Fluchtungsfernrohres gemessen. Andere optische Verfahren nutzen Laser, um Messmarken zu projizieren oder aufgrund veränderter Lauflängen Messstellenbewegungen zu identifizieren. In the mechanical systems, the reference line is realized by a tensioned wire and the changes are read on brackets that are firmly connected to the structure. In the optical systems, the displacement of target characters against the straight target line (reference) of an alignment telescope is measured. Other optical methods use lasers to project measuring marks or to identify measuring point movements due to changed run lengths.
Nachteilig sind dabei neben der mangelnden Geradlinigkeit Abweichungen infolge von Durchhang und Verdrillung. Ein weiteres Problem des Drahtalignements liegt darin, dass jede Luftbewegung oder Berührung (z.B. äußere Einflüsse) den Draht zum Schwingen bringt und somit die Messgenauigkeit bis zum Abklingen der Schwingung verschlechtert. Außerdem wird die Nutzung der Freiräume wegen der eingeschränkten Begehbarkeit zwischen den einzelnen Messstellen durch den gespannten Draht beeinträchtigt. Disadvantages are besides the lack of straightness deviations due to sag and twist. Another problem with wire alignment is that any air movement or contact (e.g., external influences) causes the wire to vibrate, thus degrading the measurement accuracy until the vibration fades. In addition, the use of the free space is impaired because of the limited accessibility between the individual measuring points by the tensioned wire.
Die Problematik der optischen Systeme liegt darin, dass durch starke Umwelteinflüsse (Luftflimmern, Staub und Dampf) eine deutlich geringere Genauigkeit erreicht wird und durch die konzeptionellen Gegebenheiten keine Permanentbeobachtungen möglich sind. The problem of optical systems lies in the fact that due to strong environmental influences (fibrillation, dust and steam) a significantly lower accuracy is achieved and due to the conceptual conditions no permanent observations are possible.
Die DE 20 2006 003 194 U1 beschreibt eine Vorrichtung zur Gebäudeüberwachung, bei der ein Lichtstrahl durch eine Blende auf einen Empfänger gerichtet wird. Sobald die Blende aufgrund der Gebäudebewegung den Lichtstrahl unterbricht, kann Alarm ausgelöst werden. Dieses Verfahren ist jedoch nur als Alarmsystem geeignet, da es keine Aussagen über quantitative Veränderungen im Zeitverlauf liefert. DE 20 2006 003 194 U1 describes a device for monitoring buildings, in which a light beam is directed through a diaphragm on a receiver. As soon as the panel interrupts the light beam due to the movement of the building, an alarm can be triggered. However, this method is only suitable as an alarm system because it provides no statements about quantitative changes over time.
I n der DE 20 2006 001 480 U 1 wird ein System vorgestellt, bei dem an bestimmten Messpunkten eines zu überwachenden Gebäudes Lichtumlenkpunkte angebracht sind, die kontinuierlich mit Licht bestrahlt werden. Die Veränderungen werden über ein Auswertesystem der Lichtlaufzeit erfasst und dokumentiert. Auch das Auslösen von Alarmen beim Überschreiten zulässiger Grenzwerte ist vorgesehen. Die US 2008/0030710 A1 beschreibt ein Verfahren zur Überwachung eines Brückenträgers mittels eines lasergestützten Entfernungsmessers. Ein reflektierender Messpunkt wirft das Laserl i cht zu m E ntfe rn u ngsmesse r zu rück u n d gestattet so d i e wied e rh o lte Entfernungsbestimmung. Veränderungen dieser Entfernung werden in einer drahtlos oder drahtgebunden mit dem Entfernungsmesser verbundenen Station aufgezeichnet und ausgewertet. In DE 20 2006 001 480 U 1, a system is presented in which at certain measuring points of a building to be monitored Lichtumlenkpunkte are attached, which are continuously irradiated with light. The changes are recorded and documented via an evaluation system of the light propagation time. The triggering of alarms when exceeding permissible limits is also provided. US 2008/0030710 A1 describes a method for monitoring a bridge carrier by means of a laser-assisted rangefinder. A reflective measuring point throws the laser light back to the meter and thus allows the remeasured distance determination. Changes in this distance are recorded and evaluated in a wireless or wired station connected to the rangefinder.
Den beiden vorgenannten Lösungen ist gemein, dass jedem zu überwachenden Messpunkt auch ein Lasersystem zugeordnet ist. The two aforementioned solutions have in common that each measuring point to be monitored is also assigned a laser system.
Auf Grund der ständig ansteigenden Komplexität und Größe der zu überwachenden Bauwerke sowie der erhöhten Sicherheitsstandards in Industrie und Umwelt, werden die Forderungen nach hochgenauen, permanent arbeitenden, personal-, ze it- und kostensparenden Überwachungssystemen immer größer. Das Ziel ist die Überwachung risikobehafteter Objekte hinsichtlich ihrer Verformungen, Verschiebungen oder Veränderungen in Echtzeit. Due to the ever-increasing complexity and size of the structures to be monitored as well as the increased safety standards in industry and the environment, the demands for highly accurate, permanently operating, personnel-, ze- and cost-saving monitoring systems are becoming ever greater. The goal is to monitor risky objects for their deformations, shifts or changes in real time.
Die Aufgabe ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzustellen, die Veränderungen an Bauwerken und sonstigen überwachungsbedürftigen Objekten durch die kontinuierliche Überwachung von einem oder mehreren Messpunkten mittels eines lasergsetützten Systems realisieren. The object is to present a method and a device that realize changes to structures and other objects in need of monitoring by the continuous monitoring of one or more measurement points by means of a laser-based system.
Diese Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß mit dem im Anspruch 1 offenbarten Verfahren gelöst. Eine Anordnung, die zur Lösung der Aufgabenstellung geeignet ist, wird in Anspruch 6 vorgestellt. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den rückbezogenen Unteransprüchen dargestellt. This problem is solved according to the invention by the method disclosed in claim 1. An arrangement which is suitable for solving the problem is presented in claim 6. Advantageous embodiments are shown in the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren löst die Aufgabe, indem mindestens eine CCD-Zeile, die sich stets in definierter Position zum zu beobachtenden Objekt befindet, periodisch oder aperiodisch in einen als Referenzlinie dienenden Laserstrahl eingebracht wird und sowohl die Lage der CCD-Zeile im Moment des Eintritts in den Laserstrahl als auch Informationen, welche CCD-Zellen der CCD-Zeile vom Laser beleuchtet werden an eine Auswerteeinheit übermittelt werden. Die Auswerteeinheit berechnet anhand dieser Daten sowie von Referenzdaten zum Verlauf des Laserstrahls die Lage des Gebäudes. Die erhaltenen und errechneten Informationen können im Gerät abgespeichert oder auch weitergeleitet werden. The inventive method solves the problem by at least one CCD line, which is always in a defined position to the object to be observed, periodically or aperiodically in a reference line serving as laser beam is introduced and both the position of the CCD line at the moment of entry into the laser beam as well as information which CCD cells of the CCD line are illuminated by the laser are transmitted to an evaluation unit. The evaluation unit uses this data as well as reference data for the course of the laser beam to calculate the position of the building. The obtained and calculated information can be stored in the device or forwarded.
Eine Lasereinheit erzeugt einen Laserstrahl bzw. eine Laserebene, welche die Referenzlinie bzw. -ebene darstellt. Die am Mess- bzw. Überwachungsobjekt befestigten Messeinheiten s i n d m i t h ochempfindlichen CCD-Zeilensensoren und Richtungs- sowie Farbfiltern ausgestattet. Über eine kontinuierliche Rotation (Schrittmotor) der CCD-Zeilensensoren schneiden diese innerhalb kurzer Zeit den Laserstrahl, wobei jeweils wenige CCD-Zellen der CCD-Zeilensensoren beleuchtet werden. Nach jedem Auftreffen des Laserstrahls werden die CCD-Zellen durch die Auswerteeinheit ausgelesen, um anschließend über einen Berechnungsalgorithmus die Position des Laserstrahls relativ zur jeweiligen Messstelle auf Submillimeter-Genauigkeit zu berechnen. Die errechnete Position wird mit einem Zeitstempel versehen und anschließend entweder in einem Datenspeicher abgelegt („post-processing") oder an die Echtzeitauswertungssoftware zur Analyse weitergegeben. Die Rotation der CCD- Zeilensensoren erfolgt vorzugsweise für alle CCD-Zeilensensoren gleichsinnig. A laser unit generates a laser beam or a laser plane, which represents the reference line or plane. The measuring units attached to the measuring or monitoring object are with ochempfindlichen CCD line sensors and directional and color filters fitted. Via a continuous rotation (stepping motor) of the CCD line sensors they cut the laser beam within a short time, whereby only a few CCD cells of the CCD line sensors are illuminated. After each impingement of the laser beam, the CCD cells are read out by the evaluation unit, in order subsequently to calculate the position of the laser beam relative to the respective measuring point to submillimeter accuracy using a calculation algorithm. The calculated position is provided with a time stamp and then either stored in a data memory ("post-processing") or forwarded to the real-time evaluation software for analysis.
Die bisher die Genauigkeit und Funktionalität der Positionsdetektion beeinträchtigende Divergenz des Laserstrahls und die daraus resultierende Zunahme des Strahlendurchmessers wird durch die Verwendung einer speziellen Laserdiode mit einer max. Strahlenaufweitung von 0,5 mrad und dem Einsatz einer speziell konstruierten Fokussiereinrichtung reduziert und kontrolliert. Zusätzlich werden durch den Referenzdetektor auftretende Instabilitäten der Strahlrichtung festgestellt. Die Auswerteeinheit ermittelt daraus Korrekturparameter und verwendet diese zur Berichtigung der Berechnungsergebnisse und/oder der Einstellungen der Lasereinheit. The previously divergence of the laser beam affecting the accuracy and functionality of the position detection and the resulting increase in the beam diameter is achieved by the use of a special laser diode with a max. Beam expansion of 0.5 mrad and the use of a specially designed focusing device reduced and controlled. In addition, instabilities of the beam direction occurring by the reference detector are detected. From this, the evaluation unit determines correction parameters and uses these to correct the calculation results and / or the settings of the laser unit.
Das System ermöglicht automatisierte Permanentbeobachtungen an mehreren Messpunkten aufgrund der periodischen Wiederholung des beschriebenen Verfahrens. Durch einen leichten Winkelversatz der CCD-Detektoreinheiten an den verschiedenen Messstellen ist es möglich, Messungen in unterschiedlichen Entfernungen nahezu simultan durchzuführen. Bei diesem Messprinzip wird weder die Laserleistung beeinträchtigt noch ist es notwendig den Strahl um- oder abzulenken und somit kann die Genauigkeit, Funktionalität und Zuverlässigkeit auch für große Reichweiten garantiert werden. Das System kann Bewegungen des zu beobachtenden Objekts in einer Ebene orthogonal zum Strahlengang des Lasers bestimmen. The system enables automated permanent observations at several measurement points due to the periodic repetition of the described method. By a slight angular offset of the CCD detector units at the different measuring points, it is possible to carry out measurements at different distances almost simultaneously. With this measurement principle, neither the laser power is affected nor is it necessary to deflect or deflect the beam and thus the accuracy, functionality and reliability can be guaranteed even for long ranges. The system can determine movements of the object to be observed in a plane orthogonal to the beam path of the laser.
In einer bevorzugten Ausführung verfügt das System über eine Steuereinheit, die die CCD- Detektoreinheiten in definierte Ruhestellungen fährt. Die Steuereinheit wählt dann, z. B. entsprechend einem vorgegebenen Programm, eine Messstelle aus und steuert den Schrittmotor so an, dass die CCD-Zeile der CCD-Detektoreinheit in den Strahlengang des Lasers gelangt. Anschließend erfolgt die Messung analog zum Betrieb mit kontinuierlich arbeitenden Schrittmotoren. Nach der Messung veranlasst die Steuereinheit die Bewegung der CCD-Detektoreinheit zurück in die Ruhestellung und bewegt so die CCD-Zeile aus dem Strahlengang des Laserstrahles heraus. Dieses Verfahren wird mit den anderen Messstellen wiederholt. Das Verfahren kann aperiodisch, aufgrund einer Programmsteuerung, manuell ausgelöst oder ereignisgesteuert wiederholt werden. Die Steuereinheit kann in die Auswerteeinheit integriert sein oder als selbstständige Einheit ausgebildet sein. In a preferred embodiment, the system has a control unit that moves the CCD detector units into defined rest positions. The control unit then selects, for. B. according to a predetermined program, a measuring point and controls the stepping motor so that the CCD line of the CCD detector unit enters the beam path of the laser. Subsequently, the measurement is analogous to the operation with continuously operating stepper motors. After the measurement, the control unit causes the movement of the CCD detector unit back to the rest position and thus moves the CCD line out of the beam path of the laser beam. This procedure is repeated with the other measuring points. The method may be aperiodic, due to a program control, manually be triggered or repeated event-controlled. The control unit may be integrated into the evaluation unit or designed as a separate unit.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, auf der dem Laser gegenüberliegenden Seite des sich bewegenden Objekts einen Reflektor anzuordnen, der den Laserstrahl reflektiert, so dass dieser die Referenzeinheit, die hierbei auf derselben Seite des Objekts wie der Laser angeordnet ist, trifft. Der Laserstrahl wird dabei so geführt, dass er auf dem Weg zum Reflektor (als Originalstrahl) die Messstellen auf einer Seite in einem Abstand passiert, in dem die Messstellen ihn mit der CCD-Zeile erfassen können. Auf dem Weg vom Reflektor zum CCD-Referenzdetektor (reflektierter Strahl) passiert er die Messstellen erneut, auch in einem Abstand, der eine Messung ermöglicht. Die Messstellen verfügen in dieser bevorzugten Anordnung über zwei CCD-Zeilen, eine auf der dem Originalstrahl zugewandten Seite (der Vorderseite) und eine auf der diesem abgewandten Seite (der Rückseite). Die aktuelle Messstelle dreht nun die CCD-Zeile auf der Vorderseite der CCD-Detektoreinheit zuerst in den einen Strahlengang, beispielsweise den vom Laser zum Reflektor, und misst. Anschließend wird die CCD-Zeile der Rückseite in den anderen Strahlengang bewegt, z.B. den vom Reflektor zur CCD-Referenzeinheit, und nun mit der zweiten CCD-Zeile erneut gemessen. Anhand der beiden Winkelstellungen der CCD-Detektoreinheit, den belichteten CCD-Zellen, den Informationen der Referenzeinheit und den bekannten Positionen von Laser, Reflektor und CCD-Referenzeinheit lässt sich nicht nur die Bewegung in einer Ebene orthogonal zum Strahlengang des Lasers sondern auch die Bewegung entlang der Verbindungslinie von Laser und Reflektor berechnen. A preferred embodiment of the method provides for arranging on the side of the moving object opposite to the laser a reflector which reflects the laser beam so that it strikes the reference unit, which in this case is arranged on the same side of the object as the laser. The laser beam is guided so that it passes on the way to the reflector (as original beam) the measuring points on one side at a distance in which the measuring points can detect him with the CCD line. On the way from the reflector to the CCD reference detector (reflected beam), it passes the measuring points again, even at a distance that allows a measurement. In this preferred arrangement, the measuring points have two CCD lines, one on the side facing the original beam (the front side) and one on the side facing away from this (the rear side). The current measuring point now rotates the CCD line on the front of the CCD detector unit first in the one beam path, for example, that of the laser to the reflector, and measures. Subsequently, the CCD line of the backside is moved in the other beam path, e.g. from the reflector to the CCD reference unit, and now measured again with the second CCD line. Based on the two angular positions of the CCD detector unit, the exposed CCD cells, the information of the reference unit and the known positions of laser, reflector and CCD reference unit not only the movement in a plane orthogonal to the beam path of the laser but also the movement along calculate the connecting line of laser and reflector.
Das automatische Laseraligniersystem ermöglicht dem Kunden eine schnellere, zuverlässigere, genauere und auf lange Sicht kostengünstige Möglichkeit zum Monitoring von Bauwerksdeformationen, zur Sicherheitsprüfung von Dachkonstruktionen sowie zur Überwachung von industriellen Maschinen und Anlagen. Durch die nahezu simultane, automatisierte Permanentbeobachtungen an mehreren Messpunkten und die Echtzeitanalyse der aufgezeichneten Daten wird ein erheblicher Sicherheitsgewinn durch die Einrichtung eines Frühwarnsystems möglich. Weiterhin wird ein deutlich größerer Messbereich abgedeckt, als es mit bestehenden Technologien möglich ist. Die Installation und Kalibrierung des Systems sowie die Durchführung der Überwachungsmessung kann von nur einer Person erledigt werden. Die hohe Flexibilität des Systems ermöglicht die Anpassung auch an spezielle Kunden- bzw. Objektanforderungen ohne größeren Aufwand. The automated laser tagging system provides customers with a faster, more reliable, more accurate, and in the long term cost-effective way to monitor structural deformations, to inspect roof structures, and to monitor industrial machinery and equipment. The almost simultaneous, automated permanent observations at several measuring points and the real-time analysis of the recorded data make a significant gain in security possible by setting up an early warning system. Furthermore, a much larger measuring range is covered than is possible with existing technologies. The installation and calibration of the system as well as the execution of the monitoring measurement can be done by only one person. The high flexibility of the system allows the adaptation to special customer or object requirements without much effort.
Die Anfälligkeit der bekannten Lösungen und Methoden (mechanische und optische) gegenüber äußeren Einflüssen (Luftbewegung, Berührung, Luftflimmern, Staub, Dampf und Refraktio n ) wi rd d u rch d i e reg el mä ßige Kal i bri eru ng d es g esamten Systems, laserstrah lstabi l isierende Maßnah men sowie automatische Korrektu ren d u rch Referenzdetektoren und Datenlogger auf ein Minimum reduziert und teilweise eliminiert. Verdrillung und Durchhang spielen bei der Verwendung eines Lasers als Referenz keine Rolle, wie auch eine kurze Unterbrechung des Laserstrahls die Messung nicht beeinträchtigt. Lediglich der zum Unterbrechungszeitpunkt aufgezeichnete Datensatz wird gekennzeichnet und in der Auswertung nicht berücksichtigt The susceptibility of known solutions and methods (mechanical and optical) to external influences (air movement, contact, fibrillation, dust, vapor and Refractio n), you will be able to minimize the amount of time needed for the system's regular calibration, laser beam stabilizing measures, and automatic corrections from reference detectors and data loggers. Twisting and slack are not important when using a laser as a reference, as well as a brief interruption of the laser beam does not affect the measurement. Only the record recorded at the time of interruption is marked and not taken into account in the evaluation
Eine Vorrichtung zur Durchführung einer automatischen Laseralignierung weist mindestens einen Laser, einen Referenzdetektor, eine Auswerteeinheit sowie mindestens eine Messstelle auf. Die Messstelle weist eine CCD-Detektoreinheit auf, die drehbar angeordnet ist und durch einen Schrittmotor in Umdrehung versetzt wird. Die Messstelle bzw. die Messenstellen sind an dem Objekt, dessen Bewegung beobachtet werden soll, angebracht. Der Laser wird außerhalb der voraussichtlichen Bewegungszone des Objekts aufgestellt und sendet einen Laserstrahl aus, der annähernd parallel zur Oberfläche des zu beobachtenden Objekts (bzw. der Objekte) verläuft und auf den CCD-Referenzdirektor trifft, der ebenfalls außerhalb der voraussichtlichen Bewegungszone des Objekts angeordnet ist. Der Laserstrahl verläuft dabei an den Achsen der Schrittmotoren in einem Abstand von diesen vorbei, der es ermöglicht, dass die CCD-Zeilen der CCD-Detektoreinheiten in den Strahlengang eintreten können. Die CCD-Detektoreinheiten sind vorzugsweise platinenförmig ausgebildet, d. h. sie haben eine flache, karten- oder stegartige Form. Jede CCD-Detektoreinheit weist auf einer Vorderseite die dem Laser zugewandt ist eine CCD-Zeile auf. Jede CCD-Detektoreinheit ist wiederum mit einer ihrer Kanten an der Achse eines Schrittmotors so befestigt, dass die CCD-Zeile der Detektoreinheit orthogonal zur Achse des Schrittmotors ausgerichtet ist, die somit ihrerseits annähernd parallel zur Oberfläche des zu überwachenden Objekts und der Verbindungslinie von Laser und Referenzeinheit verläuft. Wenn der Schrittmotor arbeitet, beschreibt die Detektoreinheit eine kreisförmige Bewegung. In Abhängigkeit von der Stellung der CCD- Detektoreinheit unterbricht diese den Laserstrahl oder nicht. Im Laufe der weiteren Rotation der CCD-Detektoreinheit in den Verlauf des Laserstrahls hinein, wird ein Punkt erreicht, an dem der Laserstrahl auf die CCD-Zeile der CCD-Detektoreinheit trifft. Die Informationen über den Winkel der CCD-Detektoreinheit, der sich aus den Schrittfolgen des Schrittmotors ergibt, sowie darüber, welche CCD-Zellen der CCD-Zeile der Laserstrahl erreicht, werden an die Auswerteeinheit übermittelt. Die Auswerteeinheit berechnet aus den übermittelten Informationen zweidimensionale Koordinaten der Lage der Messstelle. Aufgrund der bekannten Lage der Messstelle und der bei wiederholten Messungen entstehenden Zeitreihen lassen sich Informationen zur Bewegung des zu beobachtenden Objekts orthogonal zum Laserstrahl gewinnen. Dabei ergibt sich die Bewegung des Objektes unter Berücksichtigung d e r d u rc h die Referenzeinheit gelieferten Werte. Eventuelle Abweichungen der Laserausrichtung oder sonstige Umwelteinflüsse können so bei der Auswertung berücksichtigt werden. In der Auswerteeinheit können die Daten auch für eine spätere Auswertung gesammelt werden. An apparatus for carrying out automatic laser signaling has at least one laser, a reference detector, an evaluation unit and at least one measuring point. The measuring point has a CCD detector unit which is rotatably arranged and is rotated by a stepping motor. The measuring point or measuring points are attached to the object whose movement is to be observed. The laser is placed outside the anticipated moving zone of the object and emits a laser beam that is approximately parallel to the surface of the object (s) to be observed and impinges on the CCD reference director, which is also located outside the anticipated motion zone of the object , The laser beam passes on the axes of the stepper motors at a distance from this, which allows the CCD lines of the CCD detector units can enter the beam path. The CCD detector units are preferably platinum-shaped, ie they have a flat, card or web-like shape. Each CCD detector unit has a CCD line on a front side facing the laser. Each CCD detector unit is in turn mounted with one of its edges on the axis of a stepping motor so that the CCD line of the detector unit is aligned orthogonal to the axis of the stepping motor, which thus in turn approximately parallel to the surface of the object to be monitored and the connecting line of laser and Reference unit runs. When the stepper motor is operating, the detector unit describes a circular motion. Depending on the position of the CCD detector unit, it interrupts the laser beam or not. In the course of the further rotation of the CCD detector unit into the course of the laser beam, a point is reached at which the laser beam strikes the CCD line of the CCD detector unit. The information about the angle of the CCD detector unit, which results from the step sequences of the stepping motor, as well as about which CCD cells of the CCD line reaches the laser beam are transmitted to the evaluation unit. The evaluation unit calculates two-dimensional coordinates of the position of the measuring point from the transmitted information. Due to the known position of the measuring point and the time series resulting from repeated measurements, information about the movement of the object to be observed orthogonal to the laser beam can be obtained. This results in the movement of the object under consideration that is, the reference unit supplied values. Any deviations of the laser alignment or other environmental influences can be considered in the evaluation. In the evaluation unit, the data can also be collected for later evaluation.
Wenn mehrere Messstellen kontinuierlich betrieben werden, sind die Rotationen der CCD- Detektoreinheiten so koordiniert, dass jede Messstelle regelmäßig angestrahlt wird und die CCD-Detektoreinheiten sich nicht gegenseitig abschatten. Die Messungen werden periodisch vorgenommen. If several measuring points are operated continuously, the rotations of the CCD detector units are coordinated in such a way that each measuring point is regularly illuminated and the CCD detector units are not mutually shadowed. The measurements are made periodically.
In einer bevorzugten Ausführung werden die Messstellen nicht kontinuierlich betrieben und die Messungen somit aperiodisch vorgenommen. Die Steuereinheit steuert die Schrittmotoren der inaktiven Messstellen derart, dass die CCD-Detektoreinheiten sich in einer definierten Ruheposition außerhalb des Strahlenganges des Laserstrahls befinden. Lediglich der Schrittmotor der aktiven Messstelle wird von der Steuereinheit angesteuert und bewegt die CCD-Detektoreinheit in den Strahlengang des Laserstrahls. Nach erfolgter Messung steuert die Steuereinheit die CCD-Detektoreinheiten zurück in die Ruhestellung und wiederholt den Vorgang mit der nächsten abzufragenden Messstelle. Durch dieses Vorgehen kann eine sehr viel größere Zahl von Messstellen genutzt werden, als wenn sich die Schrittmotoren in ständiger Bewegung befinden und so bei mehreren Messstellen die Gefahr besteht, dass näher zum Laser befindliche Messstellen mit ihren CCD-Detektoreinheiten entferntere Messstellen abschatten. In a preferred embodiment, the measuring points are not operated continuously and thus the measurements are made aperiodically. The control unit controls the stepper motors of the inactive measuring points such that the CCD detector units are located in a defined rest position outside the beam path of the laser beam. Only the stepping motor of the active measuring point is controlled by the control unit and moves the CCD detector unit into the beam path of the laser beam. After the measurement, the control unit controls the CCD detector units back to the rest position and repeats the process with the next to be queried measuring point. This procedure allows a much larger number of measuring points to be used than if the stepper motors are in constant motion and there is a risk, at several measuring points, that measuring points closer to the laser will shade remote measuring points with their CCD detector units.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind Laser und CCD-Referenzdetektor auf einer gemeinsamen Seite des zu beobachtenden Objekts angeordnet und der Laserstrahl wird über einen, auf der anderen Seite des Objekts befindlichen, Reflektor in die CCD- Referenzeinheit gelenkt. Der Strahlengang des Lasers führt dabei an der Messstelle so vorbei, dass die CCD-Detektoreinheit im Weg des Laserstrahls vom Laser zum Reflektor sowie vom Reflektor zur Referenzeinheit messen kann. Dazu verfügt die CCD-Detektoreinheit auf der Vorder- und der Rückseite über eine CCD-Zeile. Aus den gemessenen Daten kann die Auswerteeinheit nicht nur die Bewegung orthogonal zum Laserstrahl, wie bei der Anordnung ohne Reflektor, sondern auch entlang der Verbindungslinie von Laser und Reflektor bestimmen. Die einzelnen Messstellen lassen ihre CCD-Detektoreinheiten kontinuierlich rotieren oder werden dabei von einer Steuereinheit kontrolliert, die jede Messstelle nach einem vorgegebenen Programm ansteuert und die CCD-Detektoreinheit aus der Ruhestellung in den Strahlengang vom Laser zum Reflektor und anschließend in den Strahlengang vom Reflektor zur CCD-Referenzeinheit dreht und die CCD-Detektoreinheit schlussendlich zurück in die Ruhestellung bewegt. Es ist irrelevant, ob zuerst im Strahlengang vom Laser zum Reflektor oder zuerst im Strahlengang vom Reflektor zur CCD-Referenzeinheit gemessen wird. Wesentlich ist nur, dass die Messungen in beiden Strahlengängen zeitnah, bevorzugt unmittelbar aufeinanderfolgend, vorgenommen werden. Anschließend werden die Daten von der Messstelle an die Auswerteeinheit übermittelt, die nun unter Einbeziehung früher gemessener Werte sowohl die Bewegung in einer Ebene orthogonal zur Verbindungslinie von Laser und Reflektor bestimmen kann, als auch die Bewegung entlang dieser Verbindungslinie. In die Auswertung werden auch Daten des CCD-Referenzdetektors und die bekannten Positionen von Laser, Reflektor und Referenzdetektor einbezogen. Dieser Vorgang kann mit den verbleibenden Messstellen ebenfalls durchgeführt werden. Die Steuereinheit kann als eigenständiges Gerät oder als Teil der Auswerteeinheit ausgeführt sein. In a further preferred embodiment, the laser and the CCD reference detector are arranged on a common side of the object to be observed, and the laser beam is directed into the CCD reference unit via a reflector located on the other side of the object. The beam path of the laser leads past the measuring point so that the CCD detector unit can measure in the path of the laser beam from the laser to the reflector and from the reflector to the reference unit. For this purpose, the CCD detector unit on the front and the back has a CCD line. From the measured data, the evaluation unit can determine not only the movement orthogonal to the laser beam, as in the arrangement without a reflector, but also along the line connecting the laser and reflector. The individual measuring points let their CCD detector units rotate continuously or are controlled by a control unit that controls each measuring point according to a predetermined program and the CCD detector unit from the rest position in the beam path from the laser to the reflector and then in the beam path from the reflector to the CCD -Refference unit rotates and the CCD detector unit finally back into the Resting position moves. It is irrelevant whether measured first in the beam path from the laser to the reflector or first in the beam path from the reflector to the CCD reference unit. It is only essential that the measurements in both beam paths are made in a timely manner, preferably in immediate succession. Subsequently, the data is transmitted from the measuring point to the evaluation unit, which can now determine both the movement in a plane orthogonal to the line connecting the laser and the reflector, including the previously measured values, as well as the movement along this connecting line. The evaluation also includes data from the CCD reference detector and the known positions of the laser, reflector and reference detector. This process can also be carried out with the remaining measuring points. The control unit can be designed as a stand-alone device or as part of the evaluation unit.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren 1-4 erläutert. The invention will be explained below with reference to FIGS 1-4.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 : Messanordnung beispielhaft mit vier Messstellen. Die erwartete Bewegungsrichtung des Objekts (1 ) verläuft in der y-z-Ebene. Die Schrittmotoren (2) der vier Messstellen sind hier ständig in Betrieb. Aufgrund der unterschiedlichen Winkelstellungen der CCD-Detektoreinheiten besteht keine Gefahr der Abschattung weiter vom Laser entfernter Messstellen durch näher am Laser befindliche. Fig. 1: measuring arrangement by way of example with four measuring points. The expected direction of movement of the object (1) runs in the y-z plane. The stepper motors (2) of the four measuring points are constantly in operation here. Due to the different angular positions of the CCD detector units, there is no danger of shading further from the laser remote measuring points by closer to the laser.
Fig. 2: Prinzipieller Aufbau einer Messstelle mit dem Schrittmotor der Messstelle (2), der CCD-Detektoreinheit (8) sowie der CDD-Zeile (1 1 ). Die CCD-Detektoreinheit ist an der Achse (10) des Schrittmotors (2) angebracht. Die Befestigung der Messstelle (2) erfolgt dabei auf der Oberfläche des Objekts (1 ). Die erwartete Bewegungsrichtung des Objekts (1 ) verläuft annähernd orthogonal zur Achse (10) des Schrittmotors der Messstelle (2) und dem Laserstrahl (6) in der y-z-Ebene. Der Laserstrahl (6) wird vom Laser (5) erzeugt und trifft auf die CCD-Zeile (1 1 ) mit den CCD-Zellen (12). Wenn sich die CCD-Detektoreinheit 8 nicht im Strahlengang des Laserstrahls (6) befindet, trifft der Strahl auf die Referenzeinheit (3). Fig. 2: Basic structure of a measuring point with the stepper motor of the measuring point (2), the CCD detector unit (8) and the CDD line (1 1). The CCD detector unit is mounted on the axis (10) of the stepping motor (2). The attachment of the measuring point (2) takes place on the surface of the object (1). The expected direction of movement of the object (1) is approximately orthogonal to the axis (10) of the stepping motor of the measuring point (2) and the laser beam (6) in the y-z plane. The laser beam (6) is generated by the laser (5) and strikes the CCD line (1 1) with the CCD cells (12). If the CCD detector unit 8 is not in the beam path of the laser beam (6), the beam hits the reference unit (3).
Fig. 3: Bewegung der CCD-Detektoreinheit (8). Die CCD-Detektoreinheit bewegt sich aus der Position A in Schritten (B-F) weiter, wobei in der Position B der Laserstrahl auf die CCD-Zeile (1 1 ) trifft und hier die Messung vorgenommen wird. Die tatsächliche Schrittweite ist sehr viel geringer als in dieser Prinzipskizze dargestellt. Fig. 3: movement of the CCD detector unit (8). The CCD detector unit moves from the position A in steps (B-F) on, wherein in the position B of the laser beam on the CCD line (1 1) meets and here the measurement is made. The actual step size is much smaller than shown in this schematic diagram.
Fig. 4: Erfindungsgemäße Anordnung unter Einsatz eines Reflektors (9). Die CCD- Detektoreinheit (8) empfängt in der Position G den Laserstrahl (6) auf dem Weg vom Laser zum Reflektor in ihrer CCD-Zeile (1 1 ). In Position H wird der reflektierte Laserstrahl auf dem Weg vom Reflektor (9) zur CCD-Referenzeinheit (3) durch eine zweite CCD-Zeile (1 1 ) auf der Rückseite der CCD-Detektoreinheit erfasst. Bei dieser Ausführungsform können aus den Stellungen der CCD-Detektoreinheit (8) beim Auftreffen des Laserstrahls (6) auf die CCD-Zeilen (1 1 ) neben der Bewegung in der y-z-Ebene auch Informationen zur Bewegung in x-Richtung erfasst werden. Fig. 4: Inventive arrangement using a reflector (9). The CCD Detector unit (8) receives in the position G, the laser beam (6) on the way from the laser to the reflector in its CCD line (1 1). In position H, the reflected laser beam is detected on the way from the reflector (9) to the CCD reference unit (3) by a second CCD line (1 1) on the back of the CCD detector unit. In this embodiment, from the positions of the CCD detector unit (8) upon impact of the laser beam (6) on the CCD lines (1 1) in addition to the movement in the yz plane information for movement in the x direction can be detected.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 zu beobachtendes Objekt  1 object to be observed
2 Schrittmotor der Messstelle  2 stepper motor of the measuring point
3 Referenzdetektor  3 reference detector
4 Auswerteeinheit  4 evaluation unit
5 Laser  5 lasers
6 Laserstrahl  6 laser beam
7 Verbindung zur Auswerteeinheit zur Informationsübermittlung 7 Connection to the evaluation unit for transmitting information
8 CCD-Detektoreinheit 8 CCD detector unit
9 Reflektor  9 reflector
10 Achse des Schrittmotors  10 axis of the stepper motor
1 1 CCD-Zeile  1 1 CCD line
12 CCD-Zellen  12 CCD cells

Claims

Patentansprüche claims
1 . Verfahren zur Bestimmung der Lage eines oder mehrerer sich langsam bewegender Objekte (1 ), wobei zu jedem zu beobachtenden Objekt (1 ) mindestens eine CCD-Zeile (1 1 ) existiert, die sich ständig in definierter Position zu dem jeweiligen Objekt (1 ) befindet und in einen Referenz-Laserstrahl (6) gebracht wird und Informationen über die Position, die die CCD-Zeile (1 1 ) im Moment des Eintretens in den Laserstrahl (6) einnimmt, sowie Informationen darüber, welche CCD-Zellen der CCD-Zeile (1 1 ) vom Laserstrahl (6) belichtet werden, an eine Auswerteeinheit (4) übermittelt werden. 1 . Method for determining the position of one or more slowly moving objects (1), wherein for each object to be observed (1) at least one CCD line (1 1) exists, which is constantly in a defined position to the respective object (1) and in a reference laser beam (6) and information about the position of the CCD line (1 1) at the moment of entering the laser beam (6) and information about which CCD cells of the CCD line (1 1) are exposed by the laser beam (6), are transmitted to an evaluation unit (4).
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Informationen über die Lage des Laserstrahls (6) von einer Referenzeinheit (3) an die Auswerteeinheit (4) übermittelt werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that information about the position of the laser beam (6) from a reference unit (3) to the evaluation unit (4) are transmitted.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (4) die übermittelten Informationen mit Zeitstempeln versieht und abspeichert. 3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the evaluation unit (4) provides the transmitted information with time stamps and stores.
4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren periodisch oder aperiodisch wiederholt wird und die CCD-Zeile (1 1 ) zwischen den Wiederholungen aus dem Strahlengang des Laserstrahls (6) entfernt wird. 4. The method according to claim 1, characterized in that the method is repeated periodically or aperiodically and the CCD line (1 1) between the repetitions of the beam path of the laser beam (6) is removed.
5. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (4) a u s d e n I nformationen mehrerer Messungen, den Zeitstempeln und den I nformationen der Referenzeinheit (3) die Bewegung des zu beobachtenden Objekts (1 ) ermittelt. 5. The method according to claim 1, characterized in that the evaluation unit (4) acquires information of a plurality of measurements, the time stamps and the information of the reference unit (3), the movement of the object to be observed (1).
6. Anordnung zur Bestimmung der Bewegung eines oder mehrerer sich langsam bewegender Objekte (1 ), mindestens bestehend aus einem Laser (5), einem Referenzdetektor (3), mindestens einer Messstelle (2) die an mindestens einem sich langsam bewegenden Objekt (1 ) angeordnet ist und einer Auswerteeinheit (4), wobei 6. Arrangement for determining the movement of one or more slowly moving objects (1), at least consisting of a laser (5), a reference detector (3), at least one measuring point (2) which is mounted on at least one slowly moving object (1) is arranged and an evaluation unit (4), wherein
• der Laser (5) einen Laserstrahl (6) bereitstellt, der entlang des sich langsam bewegenden Objekts (1 ) oder der sich langsam bewegenden Objekte verläuft und jenseits dieses Objekts (1 ) bzw. dieser Objekte auf einen Referenzdetektor (3) trifft,  The laser (5) provides a laser beam (6) which runs along the slowly moving object (1) or the slowly moving objects and impinges on a reference detector (3) beyond this object (1) or these objects,
• der Referenzdetektor (3) I nformationen ü ber den Auftreffpu nkt des Laserstrahls (6) im Referenzdetektor (3) an die Auswerteeinheit (4) übermittelt, • the reference detector (3) provides information about the impact point of the Transmitted laser beam (6) in the reference detector (3) to the evaluation unit (4),
• jedes Objekt (1 ), dessen Bewegung bestimmt werden soll, mindestens eine Messstelle (2) aufweist, die mindestens einen Schrittmotor mit einer Achse • Each object (1) whose movement is to be determined, has at least one measuring point (2), the at least one stepper motor with an axis
(10) aufweist, wobei die Achse (10) des Schrittmotors annähernd parallel zur Richtung des Laserstrahls ausgerichtet ist, (10), wherein the axis (10) of the stepping motor is aligned approximately parallel to the direction of the laser beam,
• eine CCD-Detektoreinheit (8) an einer ihrer Kanten an der Achse (1 0) befestigt ist, wobei die CCD-Detektoreinheit mindestens eine CCD-Zeile • A CCD detector unit (8) at one of its edges on the axis (1 0) is fixed, wherein the CCD detector unit at least one CCD line
(1 1 ) aufweist, die orthogonal zur Achse des Schrittmotors ausgerichtet ist,(1 1) oriented orthogonal to the axis of the stepping motor,
• der Schrittmotor die CCD-Detektoreinheit (8) in den Strahlengang des Lasers (6) drehen kann und der Laser (6) auf die CCD-Zeile (1 1 ) trifft,The stepping motor can rotate the CCD detector unit 8 into the beam path of the laser 6 and the laser 6 strikes the CCD line 11;
• die Auswerteeinheit (4) Informationen von der Messstelle (2) bzw. den Messstel len d rü ber ü berm ittelt erhä lt, i n welch er Lage der CC D- Detektoreinheit (8) die CCD-Zeile (1 1 ) von dem Laserstrahl (6) getroffen wurde und welche Zellen der CCD-Zeile (1 1 ) von dem Laserstrahl (6) getroffen wurden • the evaluation unit (4) obtains information from the measuring point (2) or the measuring points over which the position of the CC D detector unit (8) the CCD line (1 1) of the laser beam is located (6) was hit and which cells of the CCD line (1 1) were hit by the laser beam (6)
7. Anord nung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die CCD- Referenzeinheit (3) sich gemeinsam mit dem Laser (5) auf einer Seite des Objekts befindet und die Anordnung weiterhin einen Reflektor (9) auf der gegenüberliegenden Seite des Objekts (1 ) aufweist, der den Laserstrahl (6) erneut entlang des sich langsam bewegenden Objektes (1 ) reflektiert und die CCD- Detektoreinheit (8) zwei CCD-Zeilen aufweist und sowohl im unreflektierten als auch im reflektierten Teil des Strahls (6) misst. 7. Anord tion according to claim 6, characterized in that the CCD reference unit (3) is located together with the laser (5) on one side of the object and the arrangement further comprises a reflector (9) on the opposite side of the object (1 ) which reflects the laser beam (6) again along the slowly moving object (1) and the CCD detector unit (8) has two CCD lines and measures both in the unreflected and in the reflected part of the beam (6).
8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (4) die übermittelten Informationen speichert. 8. Arrangement according to claim 6 or 7, characterized in that the evaluation unit (4) stores the transmitted information.
9. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (4) die übermittelten Informationen weiterverarbeitet und aus den Informationen der Messstelle (2) bzw. der Messstellen und der Referenzeinheit (3) die Bewegung des Objektes (1 ) bzw. der Objekte ermittelt. 9. Arrangement according to claim 6 or 7, characterized in that the evaluation unit (4) further processes the transmitted information and from the information of the measuring point (2) or the measuring points and the reference unit (3), the movement of the object (1) or of the objects.
10. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (4) die die übermittelten bzw. ermittelten Informationen mit Referenzwerten vergleicht und bei Erreichen bzw. Überschreiten von Referenzwerten eine vordefinierte Aktion ausgelöst wird. 10. Arrangement according to claim 6 or 7, characterized in that the evaluation unit (4) compares the transmitted or determined information with reference values and upon reaching or exceeding reference values, a predefined action is triggered.
1 1 . Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ü berm ittl u n g d er I nformati on en zu r Auswerteei n h eit (4) d rahtlos od er drahtgebunden erfolgt. 1 1. Arrangement according to claim 6 or 7, characterized in that the transmission of the information to the evaluation unit (4) takes place without wires or by wire.
12. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7 , dad u rch geken nzeichnet, dass die Schrittmotoren der Messstellen (2) kontinuierlich in Betrieb sind und die CCD- Detektoreinheiten (8) sich permanent in rotierender Bewegung befinden, wobei die CCD-Detektoreinheiten (8) mit einem Winkelversatz zueinander an den jeweiligen Achsen (10) der Schrittmotore so angeordnet sind, dass im Strahlengang des Laser (6) befindliche CCD-Detektoreinheiten (8) keine anderen , ebenfalls im Strahlengang befindlichen CCD-Detektoreinheiten (8) abschatten. 12. Arrangement according to claim 6 or 7, characterized in that the stepper motors of the measuring points (2) are continuously in operation and the CCD detector units (8) are permanently in rotating motion, the CCD detector units (8) with an angular offset from each other on the respective axes (10) of the stepper motors are arranged so that in the beam path of the laser (6) located CCD detector units (8) shade any other, also located in the beam path CCD detector units (8).
13. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die CCD- Detektoreinheiten (8) der Messstellen (2) sich in einer definierten Ruheposition au ßerhal b des Strah lengan ges d es Laserstrah ls (6) befi nden u nd ei ne Steuereinheit den Schrittmotor einer Messstelle (2) so ansteuert, dass die CCD- Zeile (1 1 ) der CCD-Detektoreinheit (8) in den Strahlengang des Lasers (6) bewegt wird. 13. Arrangement according to claim 6 or 7, characterized in that the CCD detector units (8) of the measuring points (2) are located in a defined rest position outside of the radiation source of the laser beam (6) Control unit controls the stepper motor of a measuring point (2) so that the CCD line (1 1) of the CCD detector unit (8) in the beam path of the laser (6) is moved.
14. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die CCD- Detektoreinheiten (8) eines Teils der Messstellen (2) sich in einer definierten Ruheposition außerhalb des Strahlenganges des Laserstrahls (6) befinden und eine Steuereinheit die Schrittmotoren mehrerer Messstellen (2) so ansteuert, dass die CCD-Zeilen (1 1 ) der CCD-Detektoreinheiten (8) so in den Strahlengang des Lasers (6) bewegt werden, dass sie sich nicht gegenseitig abschatten. 14. Arrangement according to claim 6 or 7, characterized in that the CCD detector units (8) of a part of the measuring points (2) are in a defined rest position outside the beam path of the laser beam (6) and a control unit, the stepper motors of several measuring points (2 ) so that the CCD lines (1 1) of the CCD detector units (8) are moved into the beam path of the laser (6) so that they do not shadow each other.
15. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit in die Auswerteeinheit (4) integriert ist. 15. Arrangement according to claim 13, characterized in that the control unit is integrated in the evaluation unit (4).
16. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit räumlich getrennt von der Auswerteeinheit (4) ist. 16. Arrangement according to claim 13, characterized in that the control unit is spatially separated from the evaluation unit (4).
PCT/EP2010/065634 2009-10-23 2010-10-18 Method and device for determining the motion or deformation of large objects WO2011048051A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200910045941 DE102009045941B3 (en) 2009-10-23 2009-10-23 Automatic laser signaling system
DE102009045941.3 2009-10-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011048051A1 true WO2011048051A1 (en) 2011-04-28

Family

ID=43530681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2010/065634 WO2011048051A1 (en) 2009-10-23 2010-10-18 Method and device for determining the motion or deformation of large objects

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102009045941B3 (en)
WO (1) WO2011048051A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104215413A (en) * 2014-09-30 2014-12-17 福州大学 Long-term monitoring method applicable to deflection deformation of beam of historic building
CN115507757A (en) * 2022-11-23 2022-12-23 四川省亚通工程咨询有限公司 Bridge state monitoring device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3790276A (en) * 1971-04-07 1974-02-05 Us Navy Direct measurement of ship body distortion using a laser beam
US4730928A (en) * 1983-06-21 1988-03-15 Lasercheck Limited Position measurement by laser beam
GB2350890A (en) * 1999-06-09 2000-12-13 Rover Group Optical position target
DE202006001480U1 (en) 2006-01-30 2006-04-13 Heinze, Thomas, Prof. Dr. Monitoring system for continuous monitoring of building statics
DE202006003194U1 (en) 2006-03-01 2006-07-20 Reincke, Hermann Heavy loaded structures monitoring device e.g. for monitoring of deflection of buildings, has beam of irradiating light barrier provided for building having transmitter and receiver, and screen
US20080030710A1 (en) 2004-07-30 2008-02-07 Kyoto University Displacement Measuring Method, Displacement Measuring Instrument, Displacement Measuring Target and Civil Structure

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4843372A (en) * 1988-01-21 1989-06-27 Thomas Savino Bridge sway and deflection detection system
PL162464B1 (en) * 1990-05-14 1993-12-31 Glowny Instytut Gornictwa Laser based system for monitoring position of segments in machines and equipment
GB2376533A (en) * 2001-06-14 2002-12-18 Instro Prec Ltd Multi position alignment system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3790276A (en) * 1971-04-07 1974-02-05 Us Navy Direct measurement of ship body distortion using a laser beam
US4730928A (en) * 1983-06-21 1988-03-15 Lasercheck Limited Position measurement by laser beam
GB2350890A (en) * 1999-06-09 2000-12-13 Rover Group Optical position target
US20080030710A1 (en) 2004-07-30 2008-02-07 Kyoto University Displacement Measuring Method, Displacement Measuring Instrument, Displacement Measuring Target and Civil Structure
DE202006001480U1 (en) 2006-01-30 2006-04-13 Heinze, Thomas, Prof. Dr. Monitoring system for continuous monitoring of building statics
DE202006003194U1 (en) 2006-03-01 2006-07-20 Reincke, Hermann Heavy loaded structures monitoring device e.g. for monitoring of deflection of buildings, has beam of irradiating light barrier provided for building having transmitter and receiver, and screen

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104215413A (en) * 2014-09-30 2014-12-17 福州大学 Long-term monitoring method applicable to deflection deformation of beam of historic building
CN115507757A (en) * 2022-11-23 2022-12-23 四川省亚通工程咨询有限公司 Bridge state monitoring device

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009045941B3 (en) 2011-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011011392B4 (en) Optical measuring device for the deformation of a rotor blade of a wind turbine
EP0145745B1 (en) Device for determining alignment errors for shafts arranged one behind the other
EP1947477B1 (en) Triangulation sensor with distance calculator using hot spot position and form
EP2215462B1 (en) Method for testing a rotor blade of a wind power plant and test device
DE10217294A1 (en) sensor orientation
EP1993081A1 (en) Optoelectronic sensor assembly and method for monitoring a surveillance area
EP3367135B1 (en) Optical sensor
WO2021048122A1 (en) System and method for monitoring an air space for an extensive site
DE102009045941B3 (en) Automatic laser signaling system
DE102011012611A1 (en) Method for contactless measurement of angle at which object is arranged relative to axis of outer reference system, involves placing object in collimated beam path of autocollimator, whose orientation is known in reference system
EP2458206A1 (en) Device and method for measuring the deformation of a rotor blade under stress and error compensation
DE102006001627A1 (en) Automatic monitoring system for collection of changes of supporting and propagating structures, comprising three base components, measuring unit, evaluation unit and signal sensor, which evaluate and transmits concurrence deformation
DE102005037411A1 (en) Device and method for quality control of markings
AT395659B (en) ARRANGEMENT AND METHOD FOR DETERMINING CONSTRUCTION MOVEMENTS
WO2005022127A2 (en) Device for measuring a planar element
EP3415951A1 (en) Optical sensor
EP3623849B1 (en) Optical sensor
DE102019111852B3 (en) Safety laser scanner and method
DE19964492B4 (en) Protection device for danger region of automatic machine compares image from image pick-up with characteristic parameter for reference image
EP3385721B1 (en) Light grid
DE102007054596A1 (en) Optical sensor and method for determining the position of objects
EP2631669B1 (en) Optical system
EP2578991A1 (en) Optical sensor
DE102011089335A1 (en) Method for measuring distance of measuring position from reference position, involves carrying distance measurement by measuring radiation of laser tracker
DE202017102044U1 (en) light Curtain

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10773881

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10773881

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1